Tematyka pracy związana jest z analizą zmienności rytmu serca, a dotyczy w szczególności detekcji błędów powstających podczas segmentacji procedury wyznaczającej zbiór okresów przebiegu. W artykule omówiono i zilustrowano podstawowe przyczyny błędów segmentacji. Zaproponowano dwa algorytmy detekcyjne wykorzystujące statystyczne przedziały tolerancji, które następnie przetestowano i oceniono przy użyciu posiadanego zbioru 5-minutowych przebiegów sygnału fotopletyzmograficznego.
EN
The paper concerns the detection of segmentation errors in a photoplethysmographic signal (PPG). In the paper, the causes of segmentation errors are considered. The technical causes are presented in Figs. 1 and 2 while the biological causes are shown in Fig. 3. Two algorithms of detection of errors are proposed. Both algorithms use statistical tolerance ranges, which are described by Eq. 1. The principles of operation of these algorithms are given in Eqs. 2 and 3. In the study the efficiency of these algorithms was evaluated using the factor of errors defined by Eq. 4. For both algorithms the sensitivity (SE), specificity (SP) and positive prediction value (PPV) and negative prediction value (NPV) were calculated, too. In the experiments real photoplethysmographic signals were analyzed. Time duration of each signal was equal to 5 min. The coefficients of errors obtained for both algorithms are presented in Fig. 4. The comparison of the sensitivity and the positive prediction value is shown in Fig. 5. The causes of differences between the obtained values of the coefficients are considered. The possibility of improvement of SE and PPV is also analyzed.
Przedstawiona praca dotyczy modelowania właściwości dynamicznych systemu naczyń krwionośnych. W pracy wykorzystuje się uzyskaną eksperymentalnie transmitancję fragmentu systemu naczyń krwionośnych znajdującego się pomiędzy stawem łokciowym i nadgarstkiem. W artykule rozważa się dwa modele podatnej tętnicy, które są badane w aspekcie dopasowania do danych uzyskanych doświadczalnie. Do dalszych prac zostaje wybrany model charakteryzujący się dużym stopniem dopasowania do danych eksperymentalnych, uwzględniający rzeczywiste zachowanie cieczy w odkształconej podatnie tętnicy.
EN
The paper concerns the modeling of dynamic specificity of blood vessel. The simple physical models of blood vessel part were investigated. In the experiments a PPG signal was used. The optoelectronic sensors were installed on a wrist and forearm. After the acquisition, the obtained samples of the PPG signal were identified by the RLS method. As a result of the experiments the transfer function of the investigated blood vessel part was obtained. This transmittance is described with Eq. (4), and its step response is shown in Fig. 2. In the work two physical models are considered. The structures of these models are shown in Figs.1 and 3. The first one uses the phenomenon of suppressed oscillations, while the second one - the phenomenon of impact of the liquid wave. The transfer functions of the models are described by Eqs. (6) and (13), respectively. In the study compatibility between the obtained transfer function and the physical models was verified. The transfer function of blood vessel and the transfer functions of physical models were compared. Their step responses were compared, too. Finally, the correspondence between the second physical model and the transmittance of the blood vessel part was experimentally proved.
Przedstawiona praca dotyczy zastosowania transoptorów odbiciowych jako czujników odległości. W pracy rozważa się możliwość korekcji nieliniowej charakterystyki statycznej transoptora odbiciowego przy użyciu pętli sprzężenia zwrotnego. Porównano uzyskane eksperymentalnie charakterystyki statyczne czujnika z pętlą sprzężenia zwrotnego i czujnika ze stałą wartością prądu diody elektroluminescencyjnej. Wyznaczono współczynniki nieliniowości charakterystyk statycznych czujników po korekcji.
EN
The subject of the paper concerns with application of the reflectance photocouplers as sensors of the distance. A possibility to correct the nonlinear static characteristics of these photocouplers by the use of the feedback loop is considered. The characteristics obtained during experimental studies made for the sensors with the used feedback and without the feedback have been compared. The errors of nonlinearity of these sensors were calculated.
Zmienność rytmu serca jest powszechnie występującym zjawiskiem fizjologicznym. Do jego parametryzacji wykorzystuje się typowe wielkości statystyczne, do których należy wartość średnia i odchylenie standardowe. W pracy zaproponowano wykorzystanie do jej oceny wariancji Allana, która jest użyteczna w ocenie jakości oscylatorów elektronicznych. Zaprezentowano adaptację metody obliczeniowej wariancji Allana, którą dostosowano do specyfiki badanego sygnału oraz wyniki uzyskane dla trzech 10-minutowych przebiegów akcji serca.
EN
The heart rate variability - HRV, is a general physiological phenomenon. The analysis of HRV is a simple and noninvasive clinical examination of heart and autonomic nervous system. In the time domain the periods of electrocardiographic signal (ECG) or photoplethysmographic signal (PPG) are detected. Next, typical statistical parameters such as e.g. the average value, the standard deviation of these periods are calculated. The Allan variance is a recommended measure of instability of oscillators. The human heart is an oscillator too, so the Allan variance has been proposed to evaluate its rhythm variability. The procedure of calculation of the Allan variance has been modified, because the fundamental frequency of the heart rhythm is unknown. This modification is described by Eqs. 1 - 5, and shown in Fig. 1. In the experiments the PPG signal has been used. The histograms of the heart rhythm periods are presented in Fig. 2. The obtained values of the heart rhythm Allan variance are shown in Fig. 3. The obtained results enable identification of the kind of a noise component occurring in the heart rhythm.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
By using a given DNA sequence, labeled with an organic dye, fluorescence may be induced as the effect of the hybridization of the sequence with complementary oligonucleotides located in a so-called library. The analysis consists in the detection of lighting points, in which the hybridization occurred. Each image of the created matrix corresponds to the optical response of a given oligonucleotide included in the investigated sequence spectrum. A novel approach to modeling of images obtained from a virtual oligonucleotide library and detected by a CCD camera is presented. Tests to determine optimum algorithms of the oligonucleotide library detection were carried out in the form of a computer simulation. Analyzed recorded images do not represent the actual illuminated oligonucleotide library, but were obtained by simulation in an identical way and by means of the same set of instruments. As a result, it was proven how to obtain correct detection depending on a mutual location of a given oligonucleotide library and the CCD matrix.
W pracy przedstawiono wybrane wyniki detekcji zjawisk luminescencyjnych zachodzących w matrycy diod LED. Zwrócono uwagę na wpływ, jaki zastosowane w układzie elementy wywierają na dokładność odwzorowania oraz uwypuklono problemy metrologiczne wynikające zarówno z technicznych parametrów tych elementów, jak i charakteru badanych zjawisk. W szczególności wzięto pod uwagę ograniczenia czasowe rejestracji luminescencji.
EN
In the paper the selected results referred to the use of a CCD camera to detect the luminescence effects obtained from a multi-LED matrix are presented. Influence of system elements on the process imaging accuracy were noted as well as metrological problems in measurements luminescence effects resulting from technical parameters and the specificity of studied effects were emphasized. Especially, the time limitations in recording the luminescence effects are considered.
W pracy zaprezentowano cyfrowy generator przebiegów okresowych z "jednobitowym" przetwornikiem C/A. Rozważono ograniczenia związane z zastosowaną metodą konwersji cyfrowo-analogowej wykorzystującą wyjście PWM. Wyznaczono współczynnik zniekształceń nieliniowych sygnału sinusoidalnego wytwarzanego przez zaprojektowany generator. Porównano współczynniki zniekształceń nieliniowych zrealizowanego generatora i generatora funkcyjnego.
EN
In the paper the digital generator of periodic signals with single-bit D/A converter is presented. The limitations of digital-to-analog conversion method using PWM output have been considered. The coefficient of nonlinearity distortion of generated sinusoidal signal is calculated. The coefficients for both realised and function generator are compared.
Tematyka artykułu dotyczy problemów metrologicznych związanych z nieinwazyjnymi pomiarami elektrofizjologicznych sygnałów narządu wzroku, pozyskiwanych za pomocą specjalnych elektrod. W pomiarach wykorzystuje się zmiany elektrycznych potencjałów czynnościowych powstających w obrębie gałki ocznej, mięśni ocznych oraz okolicy kory mózgowej. Omówiono elektrody zastosowane w badaniach wzrokowych potencjałów wywołanych oraz w elektroretinografii. Przedstawiono urządzenia z nimi współpracujące. Zwrócono uwagę na rozrzuty wyników pojawiające się podczas serii pomiarów wykonywanych na tym samych pacjencie, w tych samych warunkach i przy wykorzystaniu tych samych elektrod.
EN
The subject of the paper concerns metrological problems with noninvasive measurements of electrophysiological signals of the sight organ with special electrodes. In these measurements changes of electrical functional potentials occurring inside eyeball, eye muscles and cerebral cortex are used. The electrodes used during investigation of visual evoked potentials and electroretinography are described. Dispersion of results to be obtained in a series of measurement was studied especially. An attempt of explaining the reasons of dispersion has been made and a possible mean of their reducing is proposed.
Najistotniejszą wadą protokołu UDP jest brak synchronizacji pomiędzy wysyłaniem i odbiorem kolejnych pakietów. Ten problem można rozwiązać poprzez nadawanie pakietom numerów, które były zapisywane w pierwszych bajtach pakietu. Ponieważ profesjonalne medyczne urzadzenia pomiarowe, dysponujące możliwością transmisji danych, nie są wyposażone w opcje przygotowania pakietów UDP, zadanie numeracji pakietów powierzono dodatkowemu urządzeniu mikroprocesorowemu, które umieszczono pomiędzy medycznym urządzeniem pomiarowym a transeiverem GPRS. W pracy przeprowadzono analizę konstrukcji urządzenia mikroprocesorowego przeznaczonego do numeracji pakietów UDP oraz opisano jego właściwości sprzętowe i programowe.
EN
In the UDP protocol, data are transmitted in packets, but the synchronization between transmission and reception of successive packet is not ensured. This problem can be solved by the use of packets numbering. The numbers can be calculated and written as a first and second byte of packets. Because the professional medical measurements devices cannot number data packets, the numbering of data packets can be performed with a specialized additional device, placed between the medical devices and GPRS transceiver. In the paper, the microprocessor device for UDP packets numbering has been described. The attributes of hardware and software have been discussed.
Tematyka artykułu dotyczy elektrofizjologicznych badań narządu wzroku, a w szczególności pozyskiwania i analizy elektroretinogramu (ERG) oraz wzrokowych potencjałów wywołanych (VEP). Omówiono specjalistyczne urządzenie i oprogramowanie RETIscan/RETIport umożliwiające otrzymywanie elektroretinogramu wieloogniskowego oraz wzrokowych potencjałów wywołanych. Przedstawione wyniki i przykłady analizy dotyczą rzeczywistych przebiegów otrzymanych podczas badań pacjentów w warunkach klinicznych. Zaproponowano model matematyczny, który obrazuje krzywą ERG zdrowej siatkówki oka. Model może być przydatny w utworzeniu bazy pomiarowych danych referencyjnych.
EN
The subject of the paper concerns electrophysiological examinations of the human eye. Methods of acquisition and analysis of electroretinograms (ERG) and Visual Evoked cortical Potentials (VEP) are considered especially. The specialized device and software RETIscan/RETIport that make possible to obtain a multifocal ERG and Visual Evoked cortical Potentials is described. Examples acquired during real patients examinations and results of their analysis are shown. A methematical model that determines the ERG cuvre of healthy eye retina has been proposed. This model may be useful in creation of a base of measurement reference data.
W pracy omówiono wybrane algorytmy przeznaczone do kondycjonowania sygnału fotopletyzmograficznego (PPG). Zaprezentowano konfigurację analogowej części toru akwizycji. Zaproponowano metodę określania pasma szumów i redukcji składowej o charakterze szumowym. Dokonano wyboru optymalnej metody segmentacji przebiegu. Zaproponowano algorytm do wykrywania patologicznych zaburzeń miarowości pracy serca. Zaprezentowano model przebiegu sygnału PPG i wyniki jego parametryzacji.
EN
The selected algorithms of photoplethysmographic signal (PPG) conditioning have been described. The configuration of the analog part of an acquistion circuit was presented. The evaluation of the noise band and the method of noise component reduction have been proposed. The optimal method of PPG signal segmentation was selected. The algorithm for detectingpathological disturbances of the heart rhythm was proposed. The model of PPG waveform and results of its parameterization were presented.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Omówiono zastosowanie analizy częstotliwościowej do identyfikacji parametrów fotopletyzmogramu obwodowego. Opracowano metodę pomiaru częstotliwości podstawowej harmonicznej przebiegu PPG, opierającą się na badaniu korelacji obrazów. Zaprezentowano zastosowane sposoby cyfrowego kondycjonowania surowych przebiegów, uzyskanych w sposób prześwietleniowy przy użyciu czujnika napalcowego. Zaproponowano współczynnik zniekształceń przebiegu i przedstawiono algorytm jego wyznaczania.
EN
In the paper, an application of frequency analysis to identify of pulse waveform parameters is presented. The novel concept of the method for measurements of the fundamental frequency based on image correlation, and used means of conditioning a raw PPG signal acquired from a sensor, are described. The factor of nonharmonics disturbances (denoted as ), and an algorithm for its calculations have been defined. Some selected examples of real pulse waveforms and their factor are shown.