Беспроводное устройство снятия биоакустических сигналов сердечно-сосудистой системы

Беспроводное устройство снятия биоакустических сигналов сердечно-сосудистой системы состоит из микрофона, микропроцессора и памяти, передатчика. Основные структурные блоки – микропроцессор и микрофон.

Рисунок 14 Структурная схема беспроводного устройства снятия биоакустических сигналов сердечно-сосудистой системы

Микрофон фонокардиографа должен обладать определёнными характеристиками: чувствительностью, амплитудно-частотной характеристикой, акустической характеристикой, характеристикой направленности и уровнем собственных шумов.

Где

Чувствительность показывает величину напряжения выходного сигнала на единицу звукового давления.

В фонокардиографе используется однонаправленный микрофон. Это позволяет практически исключить влияние посторонних шумов на запись фонокардиограммы. Диаграмма направленности показывает зависимость чувствительности микрофона к механической волне от местоположения её источника относительно микрофона. Диаграмма направленности определяет величину и расположение телесного угла, в котором микрофон преобразует звук в напряжение на выходе.Диаграмма направленности микрофона фонокардиографа близка по форме к кардиоиде.

Где

Рисунок 15Кардиоида

Рисунок 16Пространственная кардиоида

Зависимость осевой чувствительности микрофона от частоты звуковых колебаний в свободном поле — частотная характеристика чувствительности.

Где

Собственный уровень шума микрофона – уровень звукового давления, создающего напряжение на выходе микрофона, равное напряжению, возникающему в нём за счёт собственных шумов при отсутствии звукового сигнала.

Где

При выборе микрофона следует учитывать то, что грудная клетка является, по существу, фильтром низких частот с сугубо индивидуальной амплитудно-частотной характеристикой. Определить её экспериментально достаточно сложно. Для практических расчётов считают, что амплитудно-частотная характеристика уменьшается пропорционально квадрату частоты (рис.15).

Рисунок 17 Частотная характеристика грудной клетки

Существует два вида цифровых микрофонов: с фильтром и без фильтра.

Рисунок 18 Структурная схема цифрового микрофона с фильтром

Рисунок 19 Структурная схема цифрового микрофона

Линейный пьезоэлектрический контактный микрофон имеет высокую чувствительность. Все требуемые характеристики легко получаются с помощью соответствующей обработки фонокардиосигнала с помощью микропроцессора. Микропроцессор реализует цифровую фильтрацию сигнала.

Микропроцессор обрабатывает данные согласно блок-схеме, показанной на рис.20.Как видно из блок-схемы цифровая реализуется блоками ниже инициализации последовательного порта.

Рисунок 20 Блок-схема данных

Таким образом осуществляется программная фильтрация фонокардиосигнала. После записи фонокардиосигнала в течение пяти минут данные передаются на блок первичной информации по средством Bluetooh-передатчика.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы мною был разработан фонокардиограф.

Цель моей работы – улучшение технических характеристик фонокардиографа.

Задачами моей работы:

1. Изучить научно-техническую литературу по теме;

2. Рассмотреть основные понятия, касающиеся проблемы исследования: фонокардиограмма, фонокардиография, фонокардиограф;

3. Использование современных средств снятия биоакустических сигналов сердца с возможностью подключения более одного устройства.

Рисунок 21 Структурная схема беспроводного устройства снятия биоакустических сигналов сердечно-сосудистой системы

Рисунок 22 Блок-схема данных

В ходе работы я разработал структурную схему беспроводного устройства снятия биоакустических сигналов сердечно-сосудистой системы и блок-схему обработки данных данным устройством.

Рисунок 23 Структурная схема фонокардиографа

В результате применения данного устройства структурная схема фонокардиографа приняла вид, показанный на рисунке 23.

Рисунок 24 Структурно-функциональная схема связи фонокардиографа и компьютера

В результате включения передатчика в центральный блок стала возможна беспроводная связь с компьютером.

В результате использования программной фильтрации сигнала из структурной схемы(рис.25) фонокардиографа был исключён усилитель и аналогово-цифровой преобразователь.

Программная фильтрация позволяет подстраивать беспроводное устройство снятия биоакустических сигналов сердечно-сосудистой системыконкретно под каждого пациента, получать нужные характеристики устройства.

Использование беспроводных устройств позволяет не только уменьшить число проводов, но использовать их группами по два,три устройства и таким образом сравнить фонокардиограммы в двух,трёх отведениях по частоте и амплитуде.

Рисунок 25 Структурная схема фонокардиографа

Использование беспроводной связи с компьютером позволяет организовать работу экспертной кардиологической системы с фонокардиологическим сигналом без непосредственного участия человека, что минимизирует человеческий фактор.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. А. Л.Михнев, Клиническая фонокардиография/К. И. Следзевская, В. Г. Яновский –К.: Государственное медицинское издательство УССР,1963. -140 с.

2. Илясов Л. В. Биомедицинская измерительная техника: учебное пособие/Л.В.Илясов - М.: Высшая школа, 2007. - 342 с.

3. Н.А. Кореневский Биотехнические системы медицинского назначения/А.Н. Кореневский, Е.П. Попечителев –г.Старый Оскол:Тонкие наукоёмкие технологии,2014.-687 с.

4. Филист, С.А. Проектирование электронной медицинской аппаратуры для диагностики и лечебных воздействий. / Е. П. Попечителев, Н. А. Кореневский, Филист С.А.– Курск-СПб,1999-537с.

5. Кореневский Н.А. Узлы и элементы медицинской техники. / Е.П. Попечителев Н. А. Кореневский – Курск,2009 - 426 с.