Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A new approach to ballistocardiographic measurements using fibre Bragg grating-based sensors

Dziuda Ł., Skibniewski F. W.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2014

|

Vol. 34, no. 2

101--116

EN

A method for acquiring a ballistocardiographic (BCG) signal from the feet of a standing person and the back of a sitting or lying patient is described. The measurements are carried out using in-house constructed fibre-optic sensors interrogated with a commercially available system. The sensor head consists of a fibre Bragg grating (FBG) attached to an elastic board that is placed between the monitored person's body and a soft surface, enabling the board to deform in an unobstructed way. The body's movements, including the BCG component, exert pressure on the board and make it deform along with the attached FBG. The changes to the Bragg wavelength are proportional to the body's movement and a BCG signal can be extracted from the obtained recording. The measuring capabilities of the sensors were evaluated by compar- ing the heart rate (obtained on the basis of the BCG signal) with the reference signal registered by an ECG recorder. An RMS value of the relative error is below 1.8% and statistical analyses show a satisfactory reconstruction of measurements. Tests carried out in the MRIenvironment proved the method to be immune to strong electromagnetic fields. The presence of the sensor in an MRI scanner does not affect the quality of imaging.

2

Światłowodowy czujnik czynności oddechowej oraz pracy serca do zastosowań w środowisku rezonansu magnetycznego

Dziuda Ł., Skibniewski F., Nowicki G., Lewandowski J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 10b

120-124

PL

Artykuł prezentuje projekt oraz początkową fazę testów eksperymentalnych czujnika optycznego umożliwiającego rejestrację aktywności oddechowej oraz pracy serca. Czujnik zbudowany na bazie światłowodowej siatki Bragga charakteryzuje się odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne, co pozwala na realizację pomiarów w środowisku rezonansu magnetycznego. Analiza statystyczna otrzymanych wyników wykazała, że czujnik charakteryzuje się dobrymi właściwościami pomiarowymi, mogącymi sprostać podstawowym potrzebom monitorowania pacjenta.

EN

This article shows the design and the initial phase of experimental tests carried out on a fiber-optic sensor allowing breathing and heart rate to be registered. The sensor, based on the fiber Bragg grating, is immune to electromagnetic interference, which enables measurements to be carried out in the magnetic resonance imaging environment. A statistical analysis of the obtained results shows that the sensor has good measuring properties able to meet the basic requirements for patient monitoring.

3

Zastosowanie elektromechanicznej folii EMFi do pomiaru tętna

Sondej T., Różanowski K., Dziuda Ł.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 3

264-267

PL

W artykule przedstawiono sposób użycia elektromechanicznej folii EMFi do pomiaru częstości skurczów serca człowieka. Stanowisko pomiarowe składa się z dwóch sensorów EMFi, umieszczonych na typowym krześle biurowym, modułu referencyjnego do pomiaru EKG i SpO2 oraz karty DAQ. Wyznaczono wartość tętna dla sygnału EMFi i EKG. Błąd pomiaru tego parametru określony z serii pomiarów wykonanych w czasie 1 minuty i szacowany jako różnica między sygnałem pochodzącym z EMFi a sygnałem EKG wynosi < 1 %.

EN

The Electro-Mechanical Film (EMFi) sensor for measurement of the human heart rate is presented. EMFi material is used to non-invasive technique for the assessment of the cardiac function called ballistocardiography (BCG). Construction and sensor operation are shown in Fig. 2. There was built a measurement setup from a typical office chair with ECG and SpO2 reference module (Fig. 4) for obtaining the ballistocardiogram . The EMFi signals from a subject sitting on the chair are recorded by a specially-designed amplifiers, analog filters and dedicated data acquisition card. A Matlab PC software was used for recording, data processing and displaying the results. EMFi sensors were mounted on the chair seat and backrest. The example signals are shown in Figs. 5, 6. The authors' method was evaluated by comparing the beat-to-beat heart rate (HRBB) values obtained from the EMFi sensors with the accurate reference values calculated from the reference ECG signal. The experimental results (calculated heart rate) are presented in Figs. 9, 10. The measurement error for the HRBB parameter, estimated as a difference between the EMFi and reference signal, is below 1 %, during 60-second recording.

4

Pomiar aktywności serca przy użyciu sensorów ze sprzężeniem pojemnościowym

Szymanowski R., Różanowski K., Dziuda Ł.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 8

733-736

PL

Artykuł przedstawia układ do monitorowania aktywności elektrycznej serca z użyciem bezkontaktowej metody pojemnościowej. Czujnikami potencjałów na powierzchni skóry są sensory pojemnościowe, specjalnie do tego celu zaprojektowane. Pomiar wykonywany jest poprzez ubranie badanej osoby w pozycji siedzącej. Sensory umieszczone są na oparciu krzesła. Dla zmniejszenia wpływu zakłóceń zastosowano aktywną elektrodę odniesienia również ze sprzężeniem pojemnościowym, na której badana osoba siedzi.

EN

The paper presents a system for heart activity monitoring without a direct conductive skin contact. The system utilizes capacitively coupled sensors specially designed for measurements of electric potentials on a human body. In addition, to reduce common mode effects, there is employed a capacitive "driven seat ground" active electrode, similar to the "driven right leg" feedback. Section 1 contains a short description of the non-contact measurement techniques which do not require use of conductive gels and direct electric contact with skin, which may result in skin irritation. Section 2 deals with the measurement system. Amplifiers and filters are briefly discussed. A capacitive sensor is presented in detail. Examples of measurements through clothes are given in Section 3. The results for various areas of the reference electrode and during body movement are also included.

5

Mechanoakustyczny czujnik aktywności układu sercowo-naczyniowego

Lewandowski J., Dziuda Ł., Celiński-Spodar K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 1

77-80

EN

This article presents the design and results of study on the mechanoacoustic sensor used for monitoring cardiovascular activity. The basic idea was to utilize the presented sensor as a secondary element in the sensor system for contactless measurement of cardiac and respiratory activity. The sensor consists of a stethoscope head and an acoustic head which receives vibrations by means of the fiber Bragg grating acting as a sensing element. The sensor has been tested at the dedicated experimental setup. The frequency range of acoustic vibration receiving reaches 25-135 Hz, and its amplification at 100 Hz is 9.2 dB. These parameters make a potential opportunity to apply the device in the future as a fiber-optic stethoscope or fiber-optic sensing element in balistocardiography. For signals receiving, the SM-130 interrogation system by Micron Optics was used.

PL

W artykule zaprezentowano projekt oraz wyniki badań mechanoakustycznego czujnika służącego do monitorowania aktywności układu sercowo-naczyniowego. W założeniu czujnik był pomocniczym elementem systemu sensorów do bezkontaktowych pomiarów aktywności serca i czynności oddechowej. W prezentowanym czujniku zastosowano głowicę stetoskopu oraz głowicę odbierającą drgania akustyczne wykorzystującą światłowodową siatkę Bragga jako element pomiarowy. Czujnik został przebadany na zaprojektowanym w tym celu stanowisku badawczym. Pasmo odbioru drgań akustycznych czujnika wynosi 25...135 Hz. zaś jego wzmocnienie przy częstotliwości 100 Hz - 9,2 dB. Parametry te stwarzają potencjalną możliwość zastosowania urządzenia w przyszłości jako stetoskopu światłowodowego bądź elementu pomiarowego w balistokardiografii. Do odbioru drgań wykorzystywano system interrogacji Micron Optics SM-130.

6

Czujnik czynności oddechowej oraz pracy serca oparty na światłowodowych siatkach Bragga

Dziuda Ł., Skibniewski F., Krej M., Lewandowski J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 8

98-106

PL

W artykule zaprezentowano koncepcję, przykład wykonania oraz rezultaty badań laboratoryjnych światłowodowego czujnika podstawowych czynności życiowych. Idea czujnika została oparta na światłowodowych siatkach Bragga, znanych przede wszystkim jako tensometry optyczne wykorzystywane do precyzyjnych pomiarów naprężeń występujących w strukturach skrzydeł samolotów lub masztów statków morskich - konstrukcjach szczególnie narażonych na oddziaływania sił zewnętrznych. Zdolności pomiarowe światłowodowych siatek Bragga zaadoptowano w obszarze medycyny poprzez skonstruowanie urządzenia pozwalającego na monitorowanie drgań ciała powodowanych takimi czynnościami życiowymi jak oddychanie oraz praca serca. Urządzenie składa się z siatki Bragga wpisanej w światłowód jednomodowy i pracującej na centralnej długości fali o wartości ok. 1550 nm (III okno transmisyjne), wbudowanej wewnątrz pneumatycznej poduszki umieszczanej pomiędzy oparciem fotela a plecami monitorowanej osoby. Odkształcania poduszki, stąd również siatki Bragga, są proporcjonalne do drgań ciała osoby opartej o poduszkę. Badania laboratoryjne wykazały, iż odpowiednia obróbka i analiza sygnału pochodzącego z czujnika umożliwia ekstrakcję informacji o czynności oddechowej oraz akcji serca. Czujnik pozwala na uzyskanie dynamicznych odkształceń na elemencie pomiarowym opartym na FBG rzędu 50-124 µstrain powodowanych oddychaniem oraz ok. 8,3 µstrain wywołanych pracą serca. Takie wartości naprężeń są pełni mierzalne przez współczesne systemy interrogacji. Maksymalny względnych błąd pomiaru prezentowanego czujnika wynosi 12%. Nieskomplikowana budowa czyni czujnik łatwym w implementacji, np. w fotelach lotniczych i samochodowych dla celów monitorowania stanu fizjologicznego pilotów oraz kierowców.

EN

This article shows an example of the design of a fiber-based sensor for basic living activities in human body and the results of laboratory studies carried out on it. The idea of this kind of a sensor is based on fiber Bragg gratings (FBGs), mainly known as optical strain gauges. They are used for precise measurement of tensions occurring in aireraft wings or ship masts, because these elements are particularly exposed to the hazardous effects of external forces. The measuring abilities demonstrated by FBGs have been already utilized within the field of medicine. The authors have developed a device that allows for monitoring the vibrations of human body evoked by living activities such as breathing and cardiac rhythm. The device consists of a Bragg grating inscribed into a single mode optical fiber and operating on a wavelength of around 1550 nm (III transmission window). The FBG is mounted in a pneumatic bag to be placed between the backrest of the seat and the back of the monitored person. Deformations of the bag, involving deformations of the Bragg grating, are proportional to the vibrations of the body leaning on the bag. Laboratory studies have shown that adequate processing and analysis of the signals coming from the sensor allow for extracting information on breathing and cardiac rhythm. The sensor allows for obtaining dynamic strains on the sensing FBG in the range of 50-124 µstrain caused by breathing and approx. 8.3 µstrain induced by heartbeat, which are fully measurable by today's interrogation systems. The maximum relative measurement error of the presented sensor is 12%. The sensor's simple design enables it to be easily implemented in pilot's and driver's seats for monitoring the physiological condition of pilots and drivers.

7

Wybrane problemy nieinwazyjnych pomiarów poziomu glukozy we krwi człowieka za pomocą technik mikrofalowych w zastosowaniu cywilnym i wojskowym

Szczepaniak Z. R., Sędek E., Łuszczyk M., Arvaniti A., Różanowski K., Dziuda Ł.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 10

117-124

PL

W artykule dokonano przeglądu stanu techniki w zakresie nieinwazyjnego pomiaru poziomu glukozy we krwi, realizowanych technikami mikrofalowymi. Przeprowadzono analizę zastosowania mikrofalowych układów rezonansowych do pomiaru parametrów elektrycznych tkanek człowieka. Przedstawiono problematykę interakcji czujnika mikrofalowego i tkanek ciała w miejscu aplikacji. Omówiono koncepcję układu pomiarowego oraz możliwe zastosowania tego nowego źródła informacji diagnostycznej.

EN

The article comprises overview of current development in non-invasive measurement of blood-glucose content with the use of microwave techniques. It covers analysis of application of microwave resonant circuits for measurements of human tissues electric properties The problems associated with interaction between the human body and a sensor structure have been considered. The concept of measurement system has been presented and final possible applications have been considered.