Архитектура устройства для мониторинга работоспособности человеческого тела на основе ультразвуковых измерений
(Стр. 51-57)
Подробнее об авторах
Комаров Павел Вячеславович
аспирант
МИРЭА – Российский технологический университет
г. Москва, Российская Федерация Потехин Дмитрий Станиславович доктор технических наук, доцент; профессор, кафедра вычислительной техники; МИРЭА – Российский технологический университет; г. Москва, Российская Федерация
МИРЭА – Российский технологический университет
г. Москва, Российская Федерация Потехин Дмитрий Станиславович доктор технических наук, доцент; профессор, кафедра вычислительной техники; МИРЭА – Российский технологический университет; г. Москва, Российская Федерация
Нажимая на кнопку купить вы соглашаетесь с условиями договора оферты
Аннотация:
В данной статье исследуется разработка архитектуры устройства для неинвазивного мониторинга работоспособности человеческого организма на основе ультразвуковых измерений. Реализация данной архитектуры осуществляется с применением программируемых интегральных схем (ПЛИС). Ультразвуковые датчики подключаются к ПЛИС для осуществления измерений. Целью исследования является детальное описание архитектуры разрабатываемого устройства. Предложенное техническое устройство способно детектировать патологии в сосудистой системе человека на прецизионной стадии, что в свою очередь, при оперативном лечении, может увеличить продолжительность жизни индивида. Методология. Для обеспечения корректной функциональности устройства с высокой точностью необходимо обеспечить достаточную скорость обработки данных, поступающих с каждого датчика, и вывода результата. Для повышения точности измеряемых параметров требуется установить ультразвуковые датчики в форме фазированной решетки. Поскольку ультразвуковые датчики являются аналоговыми, необходимо применить высокочастотные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи с большой разрядностью для получения данных высокого качества. Эти преобразователи подключаются к ультразвуковым датчикам через усилители сигналов. Предложенная архитектура обеспечивает оптимальную производительность и гибкую настройку для измерения ультразвуковых сигналов с применением датчиков. Результаты исследования. Разработано устройство, демонстрирующее высокую скорость обработки данных, и проведены эксперименты по его использованию. Устройство имеет компактные размеры, что позволяет носить его на себе без ограничения движений. Область применения. Устройство предназначено для изучения работы сердца и сердечной деятельности человека, применяется в сфере здравоохранения.
Образец цитирования:
ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ: Комаров П.В., Потехин Д.С. Архитектура устройства для мониторинга работоспособности человеческого тела на основе ультразвуковых измерений // Computational Nanotechnology. 2024. Т. 11. № 2. С. 51-57. DOI: 10.33693/2313-223X-2024-11-2-51-57. EDN: MPEVLZ
Список литературы:
Кидалов Н.А., Адамова А.С., Безмогорычный М.Д., Краснопрошин А.И. Влияние ультразвука на динамическую вязкость водно-глинистых суспензий // Литейное производство. 2024. № 1. С. 25–27. EDN: TDISOL.
Землиханов Д.Д., Орлов А.В. роль ультразвука в диагностике и лечении мочекаменной болезни // Информационные технологии как основа эффективного инновационного развития: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Тюмень, 15 января 2024 г. Уфа: Аэтерна, 2024. С. 186–189. EDN: CPXUUW.
Зубец В.В. Исследования в области физики ультразвука и его применение в медицине, включая ультразвуковую диагностику и терапию // Актуальные вопросы науки: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Пенза, 25 января 2024 г. Пенза: Наука и просвещение, 2024. С. 157–159. EDN: HTNXQT.
Кильметов Р.А. Сварка и резка мягких и костных тканей ультразвуком // Академическая публицистика. 2024. № 1-1. С. 537–541. EDN: IAHFNQ.
Мартынов Г.А. Общая теория распространения звуковых волн в жидкостях и газах // Теоретическая и математическая физика. 2006. Т. 146. № 2. С. 340–352. EDN: HTQERB.
Нургалиева Г.У. Физика ультразвука в медицинской диагностике // Концепции, теория и методика фундаментальных и прикладных научных исследований: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Воронеж, 10 января 2024 г. В 2 ч. Уфа: Аэтерна, 2024. С. 15–17. EDN: CULWYQ.
Никифорова А.И., Чихирев А.С. Применение ультразвука для диагностики различных патологий // Аллея науки. 2023. Т. 2. № 5 (80). С. 173–175. EDN: NUWUMF.
Орлов А.В., Федоров А.П. Вредное воздействие звуковых колебаний на организм человека // Кооперация науки и общества – путь к модернизации и инновационному развитию: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Магнитогорск, 25 января 2024 г. Уфа: Аэтерна, 2024. С. 6–8. EDN: CREUYY.
Орлов А.В., Федоров А.П. Терапевтическое применение ультразвука в медицине // Концепции, теория и методика фундаментальных и прикладных научных исследований: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Воронеж, 10 января 2024 г. В 2 ч. Уфа: Аэтерна, 2024. С. 31–33. EDN: JKHHDH.
Потехин Д.С., Гришанович Ю.В. Обработка спектральной электромиографии на основе аппаратной генерации вейвлет-функций // Высокопроизводительные вычислительные системы и технологии. 2021. Т. 5. № 1. С. 84–90. EDN: ITAMHO.
Петровский Н.А., Куис И.С., Вашкевич М.И. Слияние медицинских изображений на основе дискретного вейвлет-преобразования // Цифровая обработка сигналов и ее применение DSPA: доклады XXV Междунар. конф., Москва, 29–31 марта 2023 г. М.: Рос. науч.-техн. общество радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова, 2023. С. 227–232. EDN: DJUJPH.
Титов С.А., Богаченков А.Н. Визуализация и характеризация малых объектов в линзовом акустическом микроскопе с двумерной решеткой // Российский технологический журнал. 2018. Т. 6. № 6. С. 66–73. DOI: 10.32362/2500-316X-2018-6-6-66-73
Титов С.А., Маев Р.Г., Богаченков А.Н. Линзовый акустический микроскоп с линейной решеткой в режиме измерения параметров слоистых объектов // Российский технологический журнал. 2016. Т. 4. № 2. С. 25–30.
Титов С.А., Маев Р.Г., Богаченко А.Н. Линзовый многоэлементный акустический микроскоп в режиме измерения параметров слоистых объектов // Акустический журнал. 2017. Т. 63. № 5. С. 546–552. DOI: 10.7868/S0320791917050136.
Редкозубов В.О., Сережкин И.А., Горичный В.А. и др. Ультразвук. Применение ультразвука в биотехнологии и медицине // Биотехнические системы и технологии: сб. ст. конф., Анапа, 18–19 сентября 2019 г. / отв. ред. И.В. Рудченко. Анапа: Военный инновационный технополис «ЭРА», 2019. С. 100–103. EDN: IKYSHB.
Землиханов Д.Д., Орлов А.В. роль ультразвука в диагностике и лечении мочекаменной болезни // Информационные технологии как основа эффективного инновационного развития: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Тюмень, 15 января 2024 г. Уфа: Аэтерна, 2024. С. 186–189. EDN: CPXUUW.
Зубец В.В. Исследования в области физики ультразвука и его применение в медицине, включая ультразвуковую диагностику и терапию // Актуальные вопросы науки: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Пенза, 25 января 2024 г. Пенза: Наука и просвещение, 2024. С. 157–159. EDN: HTNXQT.
Кильметов Р.А. Сварка и резка мягких и костных тканей ультразвуком // Академическая публицистика. 2024. № 1-1. С. 537–541. EDN: IAHFNQ.
Мартынов Г.А. Общая теория распространения звуковых волн в жидкостях и газах // Теоретическая и математическая физика. 2006. Т. 146. № 2. С. 340–352. EDN: HTQERB.
Нургалиева Г.У. Физика ультразвука в медицинской диагностике // Концепции, теория и методика фундаментальных и прикладных научных исследований: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Воронеж, 10 января 2024 г. В 2 ч. Уфа: Аэтерна, 2024. С. 15–17. EDN: CULWYQ.
Никифорова А.И., Чихирев А.С. Применение ультразвука для диагностики различных патологий // Аллея науки. 2023. Т. 2. № 5 (80). С. 173–175. EDN: NUWUMF.
Орлов А.В., Федоров А.П. Вредное воздействие звуковых колебаний на организм человека // Кооперация науки и общества – путь к модернизации и инновационному развитию: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Магнитогорск, 25 января 2024 г. Уфа: Аэтерна, 2024. С. 6–8. EDN: CREUYY.
Орлов А.В., Федоров А.П. Терапевтическое применение ультразвука в медицине // Концепции, теория и методика фундаментальных и прикладных научных исследований: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Воронеж, 10 января 2024 г. В 2 ч. Уфа: Аэтерна, 2024. С. 31–33. EDN: JKHHDH.
Потехин Д.С., Гришанович Ю.В. Обработка спектральной электромиографии на основе аппаратной генерации вейвлет-функций // Высокопроизводительные вычислительные системы и технологии. 2021. Т. 5. № 1. С. 84–90. EDN: ITAMHO.
Петровский Н.А., Куис И.С., Вашкевич М.И. Слияние медицинских изображений на основе дискретного вейвлет-преобразования // Цифровая обработка сигналов и ее применение DSPA: доклады XXV Междунар. конф., Москва, 29–31 марта 2023 г. М.: Рос. науч.-техн. общество радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова, 2023. С. 227–232. EDN: DJUJPH.
Титов С.А., Богаченков А.Н. Визуализация и характеризация малых объектов в линзовом акустическом микроскопе с двумерной решеткой // Российский технологический журнал. 2018. Т. 6. № 6. С. 66–73. DOI: 10.32362/2500-316X-2018-6-6-66-73
Титов С.А., Маев Р.Г., Богаченков А.Н. Линзовый акустический микроскоп с линейной решеткой в режиме измерения параметров слоистых объектов // Российский технологический журнал. 2016. Т. 4. № 2. С. 25–30.
Титов С.А., Маев Р.Г., Богаченко А.Н. Линзовый многоэлементный акустический микроскоп в режиме измерения параметров слоистых объектов // Акустический журнал. 2017. Т. 63. № 5. С. 546–552. DOI: 10.7868/S0320791917050136.
Редкозубов В.О., Сережкин И.А., Горичный В.А. и др. Ультразвук. Применение ультразвука в биотехнологии и медицине // Биотехнические системы и технологии: сб. ст. конф., Анапа, 18–19 сентября 2019 г. / отв. ред. И.В. Рудченко. Анапа: Военный инновационный технополис «ЭРА», 2019. С. 100–103. EDN: IKYSHB.
Ключевые слова:
эффект Доплера, архитектура устройства, ПЛИС, вейвлет.
Статьи по теме
