Návrh a realizace zařízení pro snímání suprasystolických oscilací
Design and realization of a device for suprasystolic oscillations sensing
Typ dokumentu
bakalářská prácebachelor thesis
Autor
Filip Šlapal
Vedoucí práce
Havlík Jan
Oponent práce
Dvořák Jan
Studijní program
Kybernetika a robotikaInstituce přidělující hodnost
katedra řídicí technikyPráva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Tato bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací zařízení pro snímaní suprasystolických pulsací za účelem získání rychlosti šíření pulzní vlny. Ta je považována za významný neinvazivně měřitelný parametr odrážející stav kardiovaskulárního systému a usnadňující prevenci kardiovaskulárních onemocnění. V klinické praxi se pro vyhodnocení stavu cév používají experimentálně získané referenční hodnoty specifické pro věk a pohlaví, se kterými lze naměřenou hodnotu porovnat. Práce navazuje na diplomovou práci Ing. Jany Ortové obhájenou v roce 2019, v rámci které bylo realizováno obdobné zařízení. To je dále rozšířeno o novou funkcionalitu a jsou odstraněny některé jeho dílčí nedostatky. Základním principem činnosti zařízení je natlakování pažní manžety na suprasystolický tlak a následné snímání superponovaných tlakových oscilací. Zařízení využívá dvě větve, které jsou po nafouknutí odděleny ventilem. V jedné větvi je v rezervoáru udržován stabilní suprasystolický tlak z počátku měření. Do druhé větve se přes manžetu přenášejí tlakové vlny z cévního systému. Zařízení je vybaveno diferenciálním senzorem, který umožňuje přesné snímání oscilací. Signály jsou zaznamenávány mikroprocesorem Arduino Nano s integrovanými AD převodníky. V rámci této práce došlo k vylepšení systému napájení původního zařízení. Místo původního DC zdroje a 9V baterie je nyní zařízení napájeno pouze z jednoho DC zdroje. Je také méně náchylné k přehřívání ztrátovým výkonem napájecích obvodů díky přidaným spínaným zdrojům a aktivnímu chlazení. Zařízení dostalo kryt na míru vytvořený metodou 3D tisku. Původní stavový automat byl zcela přepracován a byly do něj přidány další funkce jako kontrola těsnosti okruhů nebo regulátor rychlosti nafukování manžety. Dále je k dispozici ovládací aplikace v jazyce Processing, kterou je možno spustit z PC nebo z Raspberry Pi. V prostředí MATLAB byl naprogramován skript, který z dat umožňuje vypočítat rychlost šíření pulzní vlny a srdeční tep. This bachelor's thesis focuses on the design and realization of a device for suprasystolic oscillation sensing in order to acquire pulse wave velocity. This parameter is held as an important noninvasive tool for obtaining information about the state of the cardiovascular system and can help prevent cardiovascular diseases. Age and sex specific values are experimentally acquired and used to evaluate the health of vessels in clinical practice. This thesis follows up on Ing. Jana Ortová's master's thesis defended in 2019 within which a similar device was constructed. This device is further developed and some of the partial deficiencies are removed. The basic principle of the device is pressurizing a brachial occlusion cuff to suprasystolic pressure and consequently detecting superimposed pressure oscillations. The device consists of two branches that are separated by a valve after pressurizing is finished. From the beginning of the measurement, stable suprasystolic pressure is maintained in a reservoir in one branch. Pressure waves from the vascular system are transferred to the other branch via the cuff. The device is equipped with a differential pressure sensor that enables the precise detection of oscillations. Signals are recorded by the Arduino Nano microprocessor with integrated AD converters. As part of the thesis the power supply system of the original device was enhanced. Instead of two independent sources (DC supply and a 9V battery) only one (DC supply) is now present. The device is also less susceptible to overheating caused by power dissipation thanks to added switching regulators and active cooling. It also possesses a new tailored case created by 3D printing. The original state machine was completely reworked and other functions such as a leak test or a regulator of inflation speed were introduced. The device can be controlled from an application programmed in the Processing language either from a PC or Raspberry Pi. In the MATLAB environment a script was made to compute pulse wave velocity and heart rate.
Kolekce
- Bakalářské práce - 13135 [456]