Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 17 сентября
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Беспроводные датчики не потребуют замены батареек

Новинка от Texas Instruments – комплект оборудования Z430-RF2500-SHE – позволяет создать полностью энергонезависимую систему мониторинга температуры и других параметров по беспроводному каналу. Главное дос- тоинство этого технического решения – практически неограниченный срок службы без необходимости замены элементов питания на регистрирующих датчиках. Это позволит развернуть удобную и экономичную систему мониторинга, например, на складах, хранилищах продуктов и других объектах, требующих постоянного контроля температуры в разных точках.

Микросхемы-датчики прикосновения Omron BxTS

В статье рассказывается о сферах применения новой серии BxTS емкостных сенсорных датчиков компании Omron, обеспечиваемых ими возможностях и принципах действия.

Датчики бесконтактного распознавания

Во многих изделиях потребительской электроники и ряде других приложений используются датчики, способные распознать приближение объекта, например, пальца — к клавиатуре. Подобная технология применяется в сенсорных панелях, благодаря чему устраняется механическая коммутация клавиатуры и продлевается срок службы устройства. В статье рассматриваются емкостные датчики приближения, приводятся примеры расчета и схемотехнические решения.

 

7 августа

Сканер импеданса для контроля свёртывания крови

В статье рассказывается о принципе действия и преимуществах AD5933 — однокристального сканера для измерения комплексного импеданса, на основе которого создаются новые миниатюрные устройства для измерения свёртываемости крови.



В

ведение

Коагуляция крови — сложный динамический физиологический процесс, в ходе которого кровь сворачивается и прекращается кровотечение из раны. Во время хирургических операций на сердце кровь циркулирует за счёт аппарата искусственного кровообращения. Этот аппарат обслуживается медперсоналом, в обязанности которого входит, в частности, контроль за соответствующими параметрами свёртываемости. Чтобы избежать свёртывания крови, необходимо поддерживать тонкий баланс и обеспечивать необходимый уровень антикоагулянтов, одним из которых является гепарин. Время свёртываемости измеряется каждые 30—60 минут в ходе операции и несколько раз после нее, до тех пор пока не восстановится нормальная свёртываемость. Обычно тестируются образцы венозной крови, измеряется время свёртывания и подбирается оптимальная доза антикоагулянтов.
Компания Analog Devices является партнёром Института биомедицинской диагностики (BDI), научно-инженерного исследовательского центра, основанного Научным фондом Ирландии и специализирующегося на разработке биомедицинских диагностических устройств нового поколения. В рамках одного из проектов этого института Analog Devices совместно с Университетом Дублина и одной из глобальных фармацевтических компаний работает над созданием устройства мониторинга коагуляции крови во время хирургических операций и интенсивной терапии. Эта система будет обеспечивать быстрое и автоматическое отслеживание свёртываемости, что способствует безопасности пациента, повышает скорость работы и упрощает процесс принятия решений медицинским персоналом.

Измерение импеданса посредством AD5933


Путём отслеживания импеданса образца крови была выявлена его зависимость от стадии процесса формирования тромба. Достоверность такого метода измерения свёртываемости проверялась по стандартным общепринятым клиническим методикам.
Высокоинтегрированный однокристальный сканнер импеданса AD5933 — это прецизионная система измерения импеданса, включающая генератор синусоидального сигнала и 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с частотой отсчётов 1 МГц. Генератор обеспечивает сигнал возбуждения заданной частоты для внешней цепи. Ответный сигнал (ток) оцифровывается с помощью встроенного АЦП, а посредством встроенного цифрового процессора осуществляется преобразование Фурье полученного сигнала. На выходе мы получаем вещественную (R) и мнимую (I) части импеданса для данной частоты. На основе этих данных можно вычислить амплитуду и фазу импеданса на любой частоте в пределах развёртки, которую обеспечивает генератор.
На функциональной схеме AD5933 (см. рис. 1) показаны все необходимые интегрированные узлы для измерения импеданса. Встроенный узел цифровой обработки позволяет получить значение комплексного импеданса измеряемой цепи. Система требует начальной калибровки: в качестве измеряемой схемы ставится прецизионный резистор и вычисляется калибровочный коэффициент, который будет использоваться для последующих измерений. AD5933 может измерять импеданс в пределах от 100 Ом до 10 МОм с точностью 0,5% в полосе 1…100 кГц.

Рис. 1. Функциональная схема устройства измерения импеданса

Корреляция процесса свёртывания крови с изменениями импеданса хорошо изучена и описана. Однако появившиеся совсем недавно интегральные микросхемы для измерения комплексного импеданса позволяют создавать все более миниатюрные устройства для измерения свёртываемости крови. Это создаёт серьёзные преимущества с точки зрения снижения энергопотребления и улучшения портативности, а эти параметры весьма существенны для реанимационной аппаратуры.
Схемы с однополярным питанием, такие как AD5933, обычно работают с сигналами, смещёнными по постоянному току на фиксированную величину. Во многих случаях при измерении импеданса это не играет роли, но постоянное смещение вызывает электрохимическую реакцию в проводящей жидкости, что влияет на исследуемый образец. Чтобы предотвратить электролиз в образце крови, сигнал возбуждения, вырабатываемый микросхемой AD5933, в данном проекте развязан по постоянному току с помощью схемы, показанной на рисунке 2.

Рис. 2. AD5933 со схемой формирования сигнала

Система измерения свертываемости крови

Интерфейс между образцом крови и измерительной схемой — важная часть системы. В данном проекте был разработан специальный жидкостный микроканал, в который помещается кровь и который подключается к AD5933. Микроканал позволяет образцу крови взаимодействовать со специальным реагентом — модулятором свёртываемости, и обеспечивает контакт между образцом крови и измерительной схемой на AD5933 (см. рис. 3). Микроканальное устройство состоит из трёх слоёв. Нижний слой — это плёнка с нанесёнными печатным способом электродами, которые подключаются к электрической схеме на базе AD5933. Верхняя часть — это полимерная отливка, внутри которой — два резервуара, соединённых микроканалом. Химический реагент, регулирующий свёртывание образца крови, может помещаться либо внутрь микроканала, либо в центральный, «соединяющий» слой. Верхний и нижний слои микроканального устройства соединяются с помощью чувствительного к давлению адгезивного материала (PSA). Образец крови, помещённый в один из резервуаров, заполняет микроканал и вступает в контакт с печатными электродами, которые в свою очередь подключены к AD5933.

Рис.3. Схема устройства системы измерения импеданса с полимерным микроканалом, содержащим образец крови

Измеренный спектр импеданса

Кривые изменения импеданса для сворачивающейся и несворачивающейся крови показаны на рисунке 4. Стрелкой показан момент времени, в который произошло свёртывание образца крови. На рисунке 5 показаны кривые изменения импеданса в случаях, когда свёртывание крови замедлено с помощью гепарина. Стрелками показаны моменты свёртывания для разных образцов крови.
С помощью системы, описанной выше, измерялось время свёртывания большого количества образцов, и полученные результаты сверялись с измерениями, сделанными с помощью стандартных медицинских методик (см. рис. 6).

Рис. 4. Сравнение кривых изменения импеданса для свёртывающегося и несвёртывающегося образцов крови

Рис. 5. Сравнение кривых изменения импеданса для образцов крови с разным временем свёртывания

Рис. 6. Корреляция между временем свёртывания, измеренным с помощью AD5933, и данными, полученными с помощью стандартного метода измерения времени свёртывания

Заключение

AD5933 — однокристальный сканер импеданса — был с успехом применён для измерения импеданса образцов крови в процессе свёртывания. По сравнению с существующими системами, этот прибор обеспечивает конечному пользователя такие преимущества как удобство применения, низкое энергопотребление и портативность. Сочетание предлагаемой микроэлектронной технологии с современными решениями в других областях, например с микроканальными методами и обработкой образцов биологических материалов, обеспечивает обширные перспективы для развития технологий в области медицинской техники.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Хелен Бёрни, Дж. О'Риордан



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты