Курсовий проект
Фотоплетізмографіческая вимірювальна система
Введення
Розвиток засобів реєстрації і методів обробки біологічних сигналів, а також широке використання мікропроцесорної техніки призвело до об'єднання окремих приладів вимірювання та контролю фізіологічних параметрів в багатофункціональні моніторні системи, що дозволяють вести комплексну оцінку стану пацієнта.
Цінність використання систем моніторингу для клінічної практики визначається наступними факторами:
високою точністю і об'єктивністю одержуваної діагностичної інформації;
відстеження змін життєво важливих параметрів організму в реальному масштабі часу, визначеним високою швидкодією обробки фізіологічної інформації;
можливістю одночасної обробки змін декількох фізіологічних параметрів і встановленням зв'язку між ними;
раннім виявленням ознак порушення управління в системах організму;
спостереженням за змінами діагностичних показників, що є похідними від поточних значень фізіологічних параметрів (наприклад, стеження за зміною периферичного опору, серцевого викиду, індексів активності вегетативної регуляції і т.п.).
фотоплетізмографія - метод дослідження периферичної гемодинаміки, заснований на вивченні поглинання світла, що проходить через досліджуваний ділянку тканини з пульсуючим кров'ю. Використовується в моніторах пацієнта для визначення ЧСС, величини інтенсивності пульсації кровотоку, а також у пульсоксиметр [1].
Завдання даної курсової роботи полягає в розробці фотоплетізмографіческой вимірювальної системи. Для виконання поставленого завдання необхідно вивчити сигнал, вибрати елементи для розроблюваної системи, визначити вимоги для них і змоделювати роботу системи.
1. Аналіз сигналу
сигнал фільтр датчик підсилювач
Фотоплетізмографіческій сигнал являє собою зміну в часі обсягу кровоносної судини. Для реєстрації фотоплезмографіческого сигналу через досліджувану ділянку біологічних тканинах пропускається потік випромінювання оптичного або інфрачервоного діапазону.
Рис. 1. Реєстрація палацовий плетизмограммой
Відповідно до закону Бугера-Ламберта-Бера поглинання світла в об'єкті з однорідними оптичними властивостями залежить від товщини шару, через який це випромінювання проходить:
, де:
- інтенсивність світлового потоку, що пройшов через тканину, 0 - інтенсивність світлового потоку, що падає на тканину, б л - коефіцієнт світлопоглинання, залежить від довжини хвилі випромінювання і оптичних властивостей тканини, l - товщина тканини, поглинає світло.
Величина сигналу вимірюється як ослаблення випромінювання, що проходить через досліджуваний ділянку біологічної тканини, що містить кровоносну судину (або відбитого від ділянки, досліджуваної біологічної тканини). Амплітуда сигналу при використанні широкосмугового фотоприймача становить не менше 0,1 мВ. Частотний діапазон становить 0,1 ... 20 Гц.
Типовий вид сигналу показаний на рис. 1. Зліва (рис. 1, а) показаний повний сигнал, в якому можна виділити постійну (І П) і змінну (І пер) складові. Праворуч (рис. 1, б) зображена виділена і посилена змінна складова сигналу. Саме її називають фотоплетізмограмми.
Рис. 1. Типовий вид залежності сигналу від часу на виході фотоприймача: а) повний сигнал; б) його збільшена в масштабі змінна складова
На фотоплетізмограмми можна виділити «хвилі» 1-го, 2-го і 3-го порядку:
Хвилі 1-го порядку (І) синхронізовані з скороченнями серця. Саме їх і називають «пульсовими хвилями». Їх частотний діапазон 0,5? 20 Гц.
Максимум таких хвиль відповідає моменту максимального кровонаповнення судини - систоле, а мінімум - діастолі. Амплітуда реєстрованих коливань залежить від різниці тиску в судинах при систоле і діастолі.
Рис. 2. фотоплетізмограмми периферичної артеріальноїпульсації крові
Вершина пульсової хвилі відповідає найбільшому обсягом крові, а її протилежна частина - найменшим обсягом крові в досліджуваній ділянці тканини. Характер пульсової хвилі залежить від еластичності судинної стінки, частоти пульсу, обсягу досліджуваної ділянки тканини, ширини просвіту судин. Вважається, що частота і тривалість пульсової хвилі зале...
