Vývoj a výzkum v oblasti biomedicínských a průmyslových aplikací na Elektrotechnické fakultě ZČU v Plzni
Milan Štork Katedra aplikované elektroniky a telekomunikací Západočeská univerzita, Plzeň, CZ
Obsah prezentace 1. Spiroergometrická zátěžová vyšetření – systém a programové vybavení 2. Seismokardiografie 3. Měření krevního tlaku – hemodynamické parametry 4. Průmyslové aplikace vyvíjené na FEL Elektrotechnická laboratoř Komora pro měření elektromagnetické kompatibility Zkoušky materiálů a předmětů teplotou a vlhkostí Autonomní podvozky
Význam zátěžových vyšetření Některá onemocnění lze objevit o několik let dříve oproti klidovému vyšetření. Výhoda – neinvazivní vyšetření • spolu s ostatními obory: diagnostika, léčba a sekundární prevence nemocí kardiovaskulárních, bronchopulmonálních, metabolických, pohybového systému a dalších, kde pohybová aktivita je řazena k prostředkům léčby a sekundární prevence • posuzování schopnosti k pohybovým činnostem • zátěžová funkční diagnostika – upřesnění stadia a závažnosti probíhajícího onemocnění, kontrola vývoje onemocnění a účinnosti léčby • odborná preskripce vhodné pohybové aktivity jako součásti léčby • optimalizace pohybového režimu • diagnostika, léčba a sekundární prevence nemocí, vzniklých nesprávným prováděním pohybové aktivity.
Při spiroergometrickém vyšetření se obvykle kontinuálně měří: Tepová frekvence TF, dechová frekvence DF, ventilace VE a obsah CO2 a O2, dále se měří krevní tlak, případně se též snímá EKG.
Vypočítávají se např. následující hodnoty: VO2/l - spotřeba kyslíku v l.min-1 VO2/kg - spotřeba kyslíku na 1 kg hmotnosti v ml. min-1. R - respirační kvocient VO2/TF - tepový kyslík. Množství O2 dodaného tkáním jedním tepem VEO2 - ventilační ekvivalent pro O2 VECO2 - ventilační ekvivalent pro CO2 Zátěžová vyšetření v laboratoři se provádějí na bicyklovém, nebo chodníkovém ergometru, případně v terénu, v tomto případě je však nutno použít telemetrický systém
Stacionární systém pro měření v laboratoři
1 – pás se Sporttesterem pro měření tepové frekvence, 2 – turbína pro měření ventilace zapojená ve výdechu, 3 – kabel pro přenos signálu (pulzů) od turbíny, 4 – hadička pro přívod vzorků vydechovaného vzduchu k plynovému analyzátoru, 5 – manžeta pro měření krevního tlaku, 6 – kabel a elektrody pro snímání EKG signálu. Zátěžové vyšetření na bicyklovém ergometru a použité senzory
Ergometrie
Spiroergometrie
Chodníkový ergometr - rychlost pásu do 25 km/hod, sklon do 20 %
Blokové schéma řídicího systému Zpracovávají se analogové a digitální signály
Tepy
Dechy
Čerpadlo
Zapnutí
Poslední verze systému pro zátěžová vyšetření používaného v ČR Programové vybavení vyvíjeno ve spolupráci s LF UK v Plzni
Okno s tabulkou a grafem v průběhu automatického měření - bicykl
Okno s tabulkou a grafem v průběhu automatického měření - chodník
Příklad zpracování celé skupiny Histogram hodnot spotřeby kyslíku/kg (kopaná, Plzeň) setříděno dle velikosti od minima do maxima
Program pro stanovení pohybové aktivity
Kvantitativní seismokardiografická vyšetření ve spolupráci s LF UK Praha T
R
FS
ES
PC
a) EKG b) Seismo c) Echo
Kvantitativní seismokardiografická vyšetření
Měření krevního tlaku a hemodynamických parametrů Vývoj ve spolupráci s Carditech, Culver City, California USA
Z arteriálních vln se vyhodnotí tepový objem (TO) a z TKs, TKd a z tepové frekvence (TF) se vypočítá srdeční výdej (SV), celková rezistence krevního řečiště (CRKR), a systémová arteriální poddajnost (SAP). Vyhodnocené hemodynamické proměnné jsou prezentovány na obrazovce počítače jednak jako numerické hodnoty, jednak ve formě grafického „kvadrantu“
ELEKTROTECHNICKÁ LABORATOŘ FEL Elektromagnetická kompatibilita (EMC) Provedení úplného souboru zkoušek elektromagnetické kompatibility podle zákona č. 22/1997 Sb. a nařízení vlády č. 169/1997 Sb. resp. nařízení vlády č. 18/2003 Sb. těchto skupin zařízení: elektrické spotřebiče pro domácnost, přenosná elektrická nářadí elektrická svítidla a podobná zařízení rozhlasové a televizní přijímače, vysílače zařízení informační techniky sdělovací zařízení po vedení průmyslová, vědecká a lékařská zařízení drážní zařízení zdroje UPS elektromotory svářecí zařízení systémy elektrických výkonových pohonů systémy pro dálkové ovládání audiovizuální přístroje
ELEKTROTECHNICKÁ LABORATOŘ FEL Komora pro měření elektromagnetické kompatibility (EMC)
Dále se provádí: Zkoušky materiálů a předmětů teplotou a vlhkostí Provedení úplného souboru zkoušek podle ČSN EN 60068, ČSN 34 5791 a ČSN IEC 68-2-38
Katedra aplikované elektroniky a telekomunikací
Vyvíjené autonomní podvozky Podvozky jsou schopné dojet na místo určení (signál GPS), vyhnout se překážkám, plánovat trasu, v případě známé mapy okolí, nebo fungovat jen na dálkové ovládání operátora.
Elektronický systém a program pro zátěžová vyšetření je v současné době využíván asi na 15 pracovištích funkční diagnostiky v ČR, např.: Praha, LF UK Plzeň, Hradec Králové, Brno, Břeclav, Olomouc, Karlovy Vary, České Budějovice atd. V této prezentaci byly uvedeny pouze některé činnosti Elektrotechnické fakulty – zaměření na biomedicínské aplikace a spíše slaboproudé průmyslové aplikace (nejsou zde uvedeny např. produkty z výkonové elektroniky a pohonů atd.). Pro případně zájemce o spolupráci je nutno uvést, že již začalo pracovat vývojové centrum: Regional Innovation Centre for Electrical Engineering, University of West Bohemia Toto centrum bylo právě vyvinuto pro případné spolupráce a vývoj nových zařízení. Děkuji za Vaši pozornost
