Тема: Разработка и исследование наносенсоров для съема поверхностных биопотенциалов человека

Объектом исследования являются наносенсоры для съема биопотенциалов человека и их метрологические характеристики.
Цель работы - разработка и исследование наносенсоров для съема поверхностных биопотенциалов человека.
В результате выполнения работы была разработана конструкция прижимного наносенсора, фиксируемого на поясе. Такое решение необходимо для быстрого наложения измерительной системы на грудную клетку, при проведении исследований в клинических условиях, где ежедневно проходит значительный поток пациентов. Также были проведены исследования наносенсоров, вследствие чего выявлена оптимальная технология их изготовления. Исследования показали, что метрологические характеристики наносенсоров превосходят характеристики существующих электродов.
Степень внедрения: наносенсоры используются в электрофизиологических исследованиях, таких как электрокардиография и электроэнцефалография. Благодаря наносенсорам регистрация потенциалов человека производится с максимальной точностью.

Введение
В настоящее время в медицине широко применяются электрофизиологические методы исследования и диагностики состояния как человеческого организма в целом, так и отдельных органов. Для этих методов необходимо измерение электрических характеристик биообъекта: биотоков, биопотенциалов, либо проводимостей органов, тканей, жидкостей в организме.
Для того чтобы измерить вышеперечисленные характеристики используются биоэлектрические электроды - устройства для съема биопотенциалов человека. На сегодняшний день создано множество электродов, отличающихся друг от друга конструкцией, техническим характеристикам, а также физическими принципами работы.
Регистрируемые биоэлектрические сигналы при диагностике человеческого организма занимают частотный диапазон от 0 Гц до 20 кГц и от единиц нановольт до десятков милливольт по амплитуде. Параметры электродов, такие как: полное электродное сопротивление, электродный потенциал, напряжение шума, напряжение поляризации, геометрические размеры влияют на качество и точность регистрируемой информации.
В связи с этим к электродам предъявляются довольно жесткие требования по минимализации потерь полезной информации, которые необходимо учитывать во время их разработки.
В последние годы медицинская измерительная аппаратура активно развивается: появляются новые методы обработки регистрируемой
информации, улучшается качество записи, фильтрация полученных сигналов. Электроды в этой сфере развиваются не так активно, не смотря на технологический скачек в материаловедении, электронике. В связи с этим существует необходимость создания первичных измерительных преобразователей с усовершенствованными метрологическими и техническими характеристиками.
Одним из решений данной проблемы стала разработка электродного устройства лабораторий № 63 ИНК ТПУ, оно получило название «наносенсор»
13
благодаря высокой разрешающей способности как по уровню сигнала (нановольтовый), так и по частотному диапазону, которое описывается в данной работе.
Цель диссертационной работы - разработка и исследование наносенсоров для съема поверхностных биопотенциалов человека.
Методы исследований
Теоретические и экспериментальные, основанные на теории измерительных сигналов, прикладной и вычислительной математике, прикладных программах для персонального компьютера, принципах построения современных аппаратно-программных средств.
Научная новизна работы
Впервые разработаны наносенсоры для съёма биопотенциалов, максимальное мгновенное значение собственных шумов которых не превышает ±200 нВ в полосе частот от 0 до 10000 Гц.
Наносенсоры благодаря конструктивно-технологическим параметрам обеспечивают в отличие от известных электродов многоканальный съём биопотенциалов сердца с наноразмерных участков поверхности тела человека, аккумулируют сигнал и ослабляют действие помех и шумов
Практическая ценность работы
1. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планами работ института неразрушающего контроля ФГ АОУ ВО НИ ТПУ, по проекту РФФИ № 12-08-00996 «Исследование искажений тонкой структуры
(низкоамплитудных высокочастотных колебаний) биопотенциалов сердца и мозга, вносимых фильтрующими схемами медицинского диагностического оборудования; поиск путей устранения помех с сохранением тонкой структуры уровнем менее 1 мкВ в полосе частот 0 - 150 Гц», 2012-2013 гг., и по проекту ФЦП «Разработка экспериментального образца аппаратно-программного комплекса для неинвазивной регистрации микропотенциалов сердца в широкой полосе частот без фильтрации и усреднения в реальном времени с целью раннего выявления признаков внезапной сердечной смерти», Соглашение № 14.578.21.0032 от 05.06.2014, 2014-2016 гг.
2. Исследования метрологических характеристик экспериментальных образцов наносенсоров проводились на стенде для испытаний наносенсоров «Стенд для испытаний наносенсоров», заводской номер 001, Аттестат № 71/15 от 30.06.2015 г., выданный ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Томской области».
3. Разработана конструкция прижимного наносенсора, фиксируемого на поясе. Такое решение необходимо для быстрого наложения измерительной системы на грудную клетку, при проведении исследований в клинических условиях, где ежедневно проходит значительный поток пациентов.
Личный вклад автора
Основные научные теоретические и экспериментальные исследования выполнены автором самостоятельно либо при его непосредственном участии.
Купить

По результатам выполненного задания для раздела «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» был выполнен следующий объем работ:
• Были определены потенциальные потребители результатов исследования
• Проведен анализ конкурентных технических решений
• Составлена диаграмма Исикавы
• Проведен SWOT-анализ
• Проведена оценка готовности проекта к коммерциализации
• Составлен план проекта, в соответствии с которым определяются объем работ и время, затрачиваемое на ее выполнение.
74

Купить