С.Г. Гуржин1, В.Л. Нгуен2, А.В. Шуляков3

1–3 Рязанский государственный радиотехнический университет им. акад. В.Ф. Уткина (г. Рязань, Россия)

Постановка проблемы. Бесконтактный мониторинг жизненно важных показателей человека является надежным и безопасным способом оперативного получения объективной диагностической информации о текущем физиологическом состоянии пациента в процессе проведения хирургических операций, физиотерапевтических процедур или во время сна. Отсутствие непосредственного контакта датчиков с телом пациента позволяет исключить влияние ряда мешающих факторов, таких как нарушение или ослабление контакта, которое может приводить к ухудшению качества сигналов с выхода датчиков; длительное расположение датчиков на теле может оказывать психологическое воздействие на пациента, изменяя его состояние и тем самым искажая методику лечения, и др. Чтобы результаты мониторинга и диагностики были достоверны и гарантированно точны, необходимо проводить периодическую метрологическую аттестацию локационных датчиков, тем более что многие из них – зарубежного производства и их характеристики либо не нормированы, либо не отвечают требованиям условий их эксплуатации. Поэтому становятся актуальными задачи разработки методов и средств для проведения метрологических испытаний бесконтактных датчиков медицинского назначения.

Цель работы – реализация автоматизированных метрологических испытаний локационных датчиков для медицинского применения на базе персонального компьютера и общедоступных стандартных аппаратно-программных средств.

Результаты. Разработан и реализован метод для проведения метрологических испытаний локационных датчиков на базе персонального компьютера, цифровой динамической меры линейного перемещения, виртуальных приборов управления мерой, лазерным и ультразвуковым датчиками, а также определения погрешностей преобразования в среде LabVIEW. В качестве образцового средства измерений предлагается использовать веб-камеру с виртуальным прибором регистрации закона перемещения в приложении LabVIEW Vison Development.

Проведены натурные эксперименты, в которых с помощью цифровой меры линейного перемещения можно воспроизводить с высокой точностью практически любой закон перемещения и регулировать его информативные параметры. Получены с помощью виртуальных приборов реальные сигналы перемещения, зарегистрированные двумя локационными датчиками и вебкамерой. Определены погрешности средств регистрации в сравнении с заданным цифровым способом и аналитическим законом перемещения.

Практическая значимость. Разработаны метод и аппаратно-программные средства для внедрения метрологической аттестации датчиков диагностических каналов систем комплексной магнитотерапии «Мультимаг» и «Релаксмаг». Проведение автоматизированных метрологических испытаний датчиков позволит обеспечить оперативный, достоверный и объективный контроль их действительных характеристик, а значит – повысит эффективность лечения за счет оперативного и непрерывного контроля функционального состояния пациента и объективной оценки ряда важных показателей.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (FSSN2020-0003)

1. Кореневский Н.А., Попечителев Е.П., Филист С.А. Проектирование электронной медицинской аппаратуры для диагностики и лечебных воздействий: Монография. Курск: 1999. 537 с.
2. Попечителев Е.П., Кореневский Н.А. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника: Учеб. пособие / Под ред. Е.П. Попечителева. М.: Высшая школа. 2002. 470 с.
3. Калакутский Л.И., Манелис Э.С. Аппаратура и методы клинического мониторинга: Учеб. пособие. М.: Высшая школа. 2004. 156 с.
4. Жмудь В.А., Кондратьев Н.О., Кузнецов К.А., Трубин В.Г., Димитров Л.В. Ультразвуковой датчик измерения расстояния HC-SR04 // Автоматика и программная инженерия. 2017. №4 (22). С. 18–26.
5. Техническая спецификация на ультразвуковой дальномер HC-SR04. – 3 с. URL: https://supereyes.ru/img/ instructions/HC_ SR04_datasheet.pdf (дата обращения: 21.04.2021)
6. Техническая спецификация на лазерный дальномер GP2Y0A21YK0F компании SHARP. – 9 с. URL: https://www.sparkfun. com/datasheets/Sensors/Infrared/gp2y0a02yk_e.pdf (дата обращения: 21.04.2021).
7. Принципы позиционирования для контроллеров шаговых двигателей. Руководство МА 1267-А005 EN. Компания «Phytron GmbH». 2012. – 36 с. URL: http://www.microprivod.ru/assets/files/pdf/catalogue/phytron/ phyMotion/Positioning-ru.pdf (дата обращения: 09.02.2021).
8. Грановский В.А. Динамические измерения. Основы метрологического обеспечения. Л.: Энергоатомиздат. 1984. 224 с.
9. МИ 2090-90 ГСИ. Определение динамических характеристик линейных аналоговых средств измерений с сосредоточенными параметрами. М.: Издательство стандартов. 1990. 64 с.
10. Гуржин С.Г., Нгуен В.Л. Анализ погрешности при дистанционной непрерывной регистрации сигнала дыхания пациента веб-камерой // Биомедицинская радиоэлектроника. 2020. Т. 23. № 3. С. 103–110. DOI: 10.18127/j15604136-202003-13
11. Визильтер Ю.В., Желтов С.Ю., Князь В.А., Ходарев А.Н., Моржин А.В. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW IMAQ Vision. М.: ДМК Пресс, 2007. 464 с.
12. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. Л.: Энергоатомиздат. 1990. 288 с.