Wareable mobile measuring device based on electrical tomography

• Autorzy: Rymarczyk Tomasz , Nita Paweł , Vejar Andres , Woś Michał , Stefaniak Barbara , Adamkiewicz Przemysław

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.04.39

Warianty tytułu

PL

Przenośne mobilne urządzenie pomiarowe oparte na tomografii elektrycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this article, we describe modelling of an advanced system of electrical tomography for biomedical applications. The collection of tomographic data must be as fast as reliable, in order to take into account the algorithms of reversing the tomography with almost real-time update. To provide a high-level application programming interface using standard communication protocols and execute user-level programs. System architecture and prototype designs for biomedical electrical tomography are presented. Details of the implementation are explained for two prototype devices: a separate FPGA / microcontroller chip and a hardware microprocessor containing a system that contains a microprocessor, peripherals and an FPGA system. The algorithms of electrical reconstruction of impedance tomography have been tested. New results of the reconstruction of the numerically simulated phantom were presented. The calculations were made for the defined model by solving the inverse problem.

PL

W tym artykule opisujemy modelowanie systemu zaawansowanej platformy tomografii elektrycznej do zastosowań biomedycznych. Zbieranie danych tomograficznych musi być tak szybkie, jak niezawodne, aby uwzględnić algorytmy odwracania tomografii z niemalże aktualizacją w czasie rzeczywistym. Aby zapewnić interfejs programowania aplikacji wysokiego poziomu przy użyciu standardowych protokołów komunikacyjnych i wykonywać programy na poziomie użytkownika. Przedstawiono architekturę systemu i projekty prototypów dla biomedycznej tomografii elektrycznej. Szczegóły implementacji objaśniono dla dwóch prototypowych urządzeń: oddzielnego układu FPGA / mikrokontrolera i mikroprocesora sprzętowego zawierającego układ, który zawiera mikroprocesor, urządzenia peryferyjne i układ FPGA. Przetestowano algorytmy elektrycznej rekonstrukcji tomografii impedancyjnej. Przedstawiono nowe wyniki rekonstrukcji symulowanego numerycznie fantomu. Obliczenia zostały wykonane dla zdefiniowanego modelu poprzez rozwiązanie problemu odwrotnego.

Słowa kluczowe

EN

electrical tomography; image reconstruction; biomedical signal

PL

tomografia elektryczna; rekonstrukcja obrazu; sygnał biomedyczny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 4
• Strony: 211--214
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Rymarczyk Tomasz

• Research & Development Centre Netrix S.A.
• University of Economics and Innovation, Projektowa 4, Lublin, Poland

autor

Nita Paweł

• Research & Development Centre Netrix S.A.

autor

Vejar Andres

• Research & Development Centre Netrix S.A.

autor

Woś Michał

• Research & Development Centre Netrix S.A.

autor

Stefaniak Barbara

• Research & Development Centre Netrix S.A.

autor

Adamkiewicz Przemysław

• Research & Development Centre Netrix S.A.

Bibliografia

• [1] Rymarczyk T., Nita P., Andrés Véjar, Woś M., Oleszek M. and Adamkiewicz P., Architecture of a mobile system for the analysis of biomedical signals based on electrical tomography, PTZE — 2018 Applications of Electromagnetic in Modern Techniques and Medicine, 09-12 September 2018, Racławice, Poland.
• [2] Babout L., Grudzień K., Wiącek J., Niedostatkiewicz M., Karpiński B., Szkodo M., Selection of material for X-ray tomography analysis and DEM simulations: comparison between granular materials of biological and non-biological origins, Granular Matter, 20 (2018), No. 3, 20:38.
• [3] Celik N., Manivannan N., Strudwick A., and Balachandran W., Graphene-enabled electrodes for electrocardiogram monitoring,Nanomaterials, 6 (2016), No. 9 [Online]. Available: http://www.mdpi.com/2079-4991/6/9/156
• [4] Fiala P., Drexler P., Nešpor D., Szabó Z., Mikulka J., Polívka J., The Evaluation of Noise Spectroscopy Tests, ENTROPY, 12 (2016), 1-16.
• [5] Gruetzmann A., Hansen S., and Müller J., Novel dry electrodes for ecg monitoring, Physiological Measurement, 28, no. 11, 1375, 2007. [Online]. Available: http://stacks.iop.org/0967-3334/28/i=11/a=005
• [6] Holder D., Introduction to biomedical electrical impedance tomography Electrical Impedance Tomography Methods, History and Applications, Bristol, Institute of Physics, 2005.
• [7] Krawczyk A., Korzeniewska E., Łada-Tondyra E., Magnetophosphenes – History and contemporary implications, Przeglad Elektrotechniczny, 94 (2018), No. 1, 61-64.
• [8] Korzeniewska E., Szczesny A., Krawczyk A., Murawski P., Mroz J., Seme S., Temperature distribution around thin electroconductive layers created on composite textile substrates, Open Physics, 16 (2018), No. 1, 37-41.
• [9] Kryszyn J., Smolik W., Radzik B., Olszewski T., Szabatin R., Switchless charge-discharge circuit for electrical capacitance tomography, Measurement Science and Technology, 25, no. 11, (2014), 115009.
• [10] Rymarczyk T., Sikora J., Applying industrial tomography to control and optimization flow systems, Open Physics, 16, (2018); 332–345, DOI: https://doi.org/10.1515/phys-20180046
• [11] Rymarczyk T., Kłosowski G., Application of neural reconstruction of tomographic images in the problem of reliability of flood protection facilities, Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 20 (2018), No. 3, 425–434, http://dx.doi.org/10.17531/ein.2018.3.11
• [12] Rymarczyk T., Kłosowski G., Kozłowski E., Non-Destructive System Based on Electrical Tomography and Machine Learning to Analyze Moisture of Buildings, Sensors, 7 (2018), 2285.
• [13] Searle A. and Kirkup L., A direct comparison of wet, dry and insulating bioelectric recording electrodes, Physiological Measurement, 21, no. 2, 271, 2000. [Online]. Available: http://stacks.iop.org/0967-3334/21/i=2/a=307
• [14] Wajman R., Fiderek P., Fidos H., Sankowski D., Banasiak R., Metrological evaluation of a 3D electrical capacitance tomography measurement system for two-phase flow fraction determination, Measurement Science and Technology, 24 (2013), No. 6, 065302.
• [15] Yapici M. K., Alkhidir T., Samad Y. A., and Liao, K. Graphene-clad textile electrodes for electrocardiogram monitoring, Sensors and Actuators B: Chemical, 221 (2015), 1469–1474.
• [16] Yapici M. K. and Alkhidir T. E., Intelligent medical garments with graphene-functionalized smart-cloth ecg sensors, Sensors, 17 (2017), No. 4 [Online]. Available: http://www.mdpi.com/1424-8220/17/4/875
• [17] Ye Z., Banasiak R., Soleimani M., Planar array 3D electrical capacitance tomography, Insight: Non-Destructive Testing and Condition Monitoring, 55 (2013), No. 12, 675-680
• [18] Ziolkowski M., Gratkowski S., and Zywica A. R., Analytical and numerical models of the magnetoacoustic tomography with magnetic induction, COMPEL - Int. J. Comput. Math. Electr. Electron. Eng., 37 (2018), No. 2, 538–548.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).