Jednokanálový prototyp senzoru

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27240%2F22%3A10250772" target="_blank" >RIV/61989100:27240/22:10250772 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

<a href="https://starfos.tacr.cz/cs/project/EG19_262%2F0020242#project-participants" target="_blank" >https://starfos.tacr.cz/cs/project/EG19_262%2F0020242#project-participants</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Jednokanálový prototyp senzoru

Popis výsledku v původním jazyce

Výsledkem je jednokanálové pneumatické tlakové čidlo ve formě tlakového polštářku umožňující snímaní jemných pohybů (primárně srdeční aktivita, jemné svalové kontrakce a pasivní nebo mělké dýchání) a také hrubých pohybů (aktivní dýchání, svalové záškuby, úmyslný pohyb) snímaného subjektu. Vyvinutý polštářek je primárně určen k monitorování vitálních funkcí (dechová a srdeční aktivita) lidí během vyšetření v magnetické rezonanci. Polštářek byl navržen z materiálů, které jsou inertní vůči magnetickému poli a tím pádem žádným způsobem neovlivňují vyšetření v magnetické rezonanci (nevytváří žádné obrazové artefakty v rekonstruovaných snímcích) a zároveň snímaný tlakový signál není ovlivněn silným magnetickém polem přístroje. Polštářek je však možné zabudovat také např. do senzorického lůžka nebo sedadla a snímat vitální funkce a pohyby subjektu během spánku nebo jiných aktivitách.Jednotlivé typy pohybů se projevují jako změny tlaku uvnitř polštářku a ty jsou následně vyvedeny pneumatickým distribučním systém k tlakovému snímači. Následným zpracováním signálů je možné provést klasifikaci jednotlivých pohybů a jejich parametrů (tepová frekvence, dechová frekvence, frekvence jemných nebo hrubých záškubů apod.). Pomocí navrženého jednokanálový snímač je možné provádět monitorování na delší vzdálenosti (až desítky metrů) za předpokladu, že je použité pneumatické distribuční vedení řádně odstíněno od mechanického rušení.Rozměry vyvinutého jednokanálového pneumatického tlakového čidla umožňují jeho použití v maticovém systému (např. 2 a více řad podél lidského těla) a umožnují tak zaznamenávat a vyhodnocovat informace o pohybech subjektu v konkrétní oblasti, snímat rozložení váhy a další. V případě potřeby je možné změnit rozměry vyvinutého snímače a vytvořit tak jemnější nebo hrubší matici podle požadované aplikace.Jednokanálové pneumatické tlakové čidlo je navrženo takovým způsobem, že je možné jej použít k přímému měření, tzn. rozměry, vnitřní materiálová a vzduchová výplň má dostatečný objem na monitorování poměrně širokého rozsahu tlaků dostačujícího na monitorování průměrného subjektu. V případě potřeby je možné citlivost sensoru zvýšit jeho předtlakováním na definovaný tlak/objem a tím dosáhnout vyšší citlivosti (např. pro snímání novorozenců). Naopak je také možné snížit citlivost sensor odsáním vzduchu. Ve všech případech je nutné použít navržený pneumatický sensor v uzavřeném obvodu.Jednokanálové pneumatické tlakové čidlo bylo navrženo ve dvou variantách. První varianta zahrnuje vlastní pevnou plastovou integrovanou podložku, která umožnuje samostatné použití tlakového čidla na nezpevněném povrchu. Tato varianta je z tohoto důvodu konstrukčně náročnější a tím také podstatně narůstá ekonomická náročnost výroby. Druhá varianta je provedena bez integrované pevné podložky a je určena jako senzorický prvek do většího celku (podložka/lehátko) s vlastní pevnou základnou. Druhá varianta je konstrukčně jednodušší, má menší rozměry a je ekonomicky méně náročná na výrobu.

Název v anglickém jazyce

Single channel sensor prototype

Popis výsledku anglicky

The result is a single-channel pneumatic pressure sensor in the form of a pressure pad that allows sensing of subtle movements (primarily cardiac activity, subtle muscle contractions and passive or shallow breathing) as well as gross movements (active breathing, muscle twitches, deliberate movement) of the subject. The developed pad is primarily designed to monitor the vital signs (breathing and cardiac activity) of human subjects during MRI examinations. The pad has been designed using materials that are inert to the magnetic field and thus do not affect the MRI examination in any way (no image artifacts in the reconstructed images), while the sensed pressure signal is not affected by the strong magnetic field of the device. However, the pad can also be incorporated into, for example, a sensing bed or seat to sense the subject&apos;s vital signs and movements during sleep or other activities.The different types of movements are manifested as pressure changes within the pad, which are then output by a pneumatic distribution system to the pressure sensor. Subsequent processing of the signals allows classification of the individual movements and their parameters (heart rate, respiratory rate, frequency of fine or coarse twitches, etc.). Using the proposed single-channel sensor, monitoring over longer distances (up to tens of meters) is possible, provided that the pneumatic distribution line used is properly shielded from mechanical interference.The dimensions of the developed single-channel pneumatic pressure sensor allow it to be used in a matrix system (e.g., 2 or more rows along the human body), thus allowing information about the subject&apos;s movements in a specific area to be recorded and evaluated, weight distribution to be sensed, and more. If necessary, the dimensions of the developed sensor can be changed to create a finer or coarser matrix according to the desired application.The single-channel pneumatic pressure sensor is designed in such a way that it can be used for direct measurement, i.e., the size, internal material and air fill have sufficient volume to monitor a relatively wide range of pressures sufficient to monitor an average subject. If necessary, the sensitivity of the sensor can be increased by pre-pressurising it to a defined pressure/volume to achieve higher sensitivity (e.g. for neonatal sensing). Conversely, it is also possible to reduce the sensitivity of the sensor by extracting air. In all cases, the designed pneumatic sensor must be used in a closed circuit.The single-channel pneumatic pressure sensor was designed in two variants. The first option includes a custom hard plastic integrated pad that allows the pressure sensor to be used independently on an unpaved surface. This option is therefore more structurally demanding and therefore also significantly increases the economic cost of production. The second variant is made without the integrated fixed pad and is intended as a sensor element in a larger unit (pad/pad) with its own fixed base. The second variant is simpler in design, smaller in size and less economically demanding to manufacture.

Druh

G_prot - Prototyp

CEP obor

—

OECD FORD obor

20201 - Electrical and electronic engineering

Projekt

<a href="/cs/project/EG19_262%2F0020242" target="_blank" >EG19_262/0020242: Vývoj komplexního senzorického systému pro efektivní řízení snímkování magnetické rezonance</a><br>

Návaznosti

S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

ev.č.:007/23-11-2022

Číselná identifikace

61989100

Technické parametry

V průběhu řešení projektu vzniklo 5 různých verzí vyvinutého jednokanálového pneumatického čidla tlaku. Zde budou popsány technické parametry finální verze: Rozměry (klidový stav s podložkou): 52x110x16 mm s vnějším lemem 74x131x16 mm. Rozměry (klidový stav bez podložky): 52x110x14 mm s vnějším lemem 74x131x14 mm. Rozměry (předtlakovaný): 52x110x32 mm s vnějším lemem 74x131x32 mm. Měřitelný tlakový rozsah: 0,01 kPa – 30 kPa (maximální hranice se může lišit podle výrobní tolerance konkrétního výrobku). Vnější obal – SIZ-0750, tloušťka 0,2mm (Polyesterová tkanina VESET+ nánosová vrstva PUR z vnitřní strany obalu). Tkanina po obvodě ze 3 stran svařena pomocí měděných termod s regulovatelným tepelným zdrojem. Přední strana je svařena k náustku z čela. Vnitřní výplň – EPDM mikroporézní pryž. Náustek – Vytvořen z POM C (acetalový kopolymer) s vnějším průměrem 8 mm. Vnější obal je svařen k náustku z čela. Výstupní distribuční vedení – Polyuretanová hadička PUN 4 mm x 0,75 mm o délce 40 mm. Délku distribučního vedení je možná libovolně zvětšit pomocí komerčně dostupných rychlospojek. Vnitřní zakončení distribučního vedení – Perforovaná pneumatická hadička z měkkého a poddajného plastu o vnějším průměru 5–6 mm. Integrovaná Podložka – Pevná plastová podložka o tloušťce 3-4 mm z POM materiálu.

Ekonomické parametry

Ekonomické parametry nejsou přímo vázány na výsledek. Výsledek je součástí většího celku v oblasti řízení snímkování magnetické rezonance.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

—

Název vlastníka

VŠB - Technical University of Ostrava

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Požadavek na licenční poplatek

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

https://starfos.tacr.cz/cs/project/EG19_262%2F0020242#project-participants