Transcript מד לחץ דם פולשני - אוניברסיטת תל אביב

‫אוניברסיטת תל אביב ‪ -‬המחלקה להנדסה ביו רפואית ‪ -‬פרויקט גמר‬
‫מד לחץ דם פולשני‬
‫הפרויקט בוצע ע"י‪ :‬מג'אדלה אזהאר ‪ - 300838901‬עדוי עיד ‪300953502‬‬
‫בהנחיית שאול עוזרי ‪ -‬פקולטה להנדסה ‪ -‬אלקטרוניקה פיזיקאלית‬
‫לחץ דם ‪:‬‬
‫•הלחץ שמפעיל הדם על דפנות כלי הדם‪.‬‬
‫•הדם מוביל חומרי מזון לתאים ומסלק תוצרי‬
‫מטבוליזם‪.‬‬
‫•הגוף מפתח לחץ בהתאם לפונקציונאליות‬
‫שלו‪.‬‬
‫•לחצים חשובים‪ :‬סיסטולי‪ ,‬דיאסטולי וממוצע‪.‬‬
‫•ערכים אופייניים‪ 80 ,120 :‬ו‪(mmHg) 100 -‬‬
‫‪ .‬למה חשוב למדוד?‬
‫מדד חשוב ביותר בקליניקה מייצג ישירות‬
‫את מצב המערכת הקרדיו‪-‬וסקולרית‬
‫•תת לחץ‪ :‬סיסטולי נמוך מ‪90mmHg -‬‬
‫•יתר לחץ‪ :‬סיסטולי מעל ‪140mmHg‬‬
‫•שינויים חריגים בערכי הלחץ ו‪/‬או תנודות‬
‫חזקות בהם גורמים נזקים רבים ומעידים‬
‫על מחלות שונות‪.‬‬
‫גביש פייזואלקטרי (‪)Piezoelectricity‬‬
‫• גביש אשר מפתח מתח חשמלי בין שני‬
‫הדקיו בתגובה ללחץ מכאני‪ ,‬ולהפך‪.‬‬
‫•הנגד שקול להפסדים‪ ,‬הסליל שקול למסה‪,‬‬
‫הקבל שקול לאלסטיות‪.‬‬
‫•האפקט הישיר משמש למדידת שינויי‬
‫לחצים‪ ,‬ולא לחץ סטטי או דינמי שמשתנה‬
‫לאט מכיוון שהתגובה רגעית בלבד‪ ,‬ויש זרם‬
‫זליגה‪.‬‬
‫שיטות מתמטיות לחילוץ קבוע‬
‫הדעיכה‬
‫‪ t‬‬
‫‪V (t )  A sin( 0t )e‬‬
‫האות‬
‫האנליטי‪:‬‬
‫האות הנמדד‪:‬‬
‫רעשים‬
‫‪Manual Sphygmomanometer‬‬
‫(לא פולשני‪ ,‬לא רציף)‬
‫‪ .1‬תכנון מעגל העירור‬
‫תכננו מעגל הבנוי ממתמר מחובר לשתי‬
‫אלקטרודות משני צדדיו‪ ,‬למתמר חיברנו נגד‪,‬‬
‫אל שני הדקי הנגד חיברנו מחולל אותות‬
‫ואוסילוסקופ‪.‬‬
‫חישוב הפרמטרים של המתמר‬
‫‪ .1‬הקיבול הדיאלקטרי‪ .‬נתונים‪:‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪A  r 2  7.854 105 m2‬‬
‫‪ 1.0148nF‬‬
‫) ‪V (ti‬‬
‫[‪yi  ln‬‬
‫‪]  ln( A)  ti    ti‬‬
‫) ‪sin( 0ti‬‬
‫•שיטה רבת ערך כאשר נדרש ניטור מדויק‬
‫•רמת סיכון גבוהה ונגישות מוגבלת (בי"ח)‬
‫•נדרש איפוס ללחץ אטמוספרי‪ ,‬גמישות‬
‫הצינור פוגעת בדיוק‪ ,‬רגישות לבועות אוויר‬
‫ולמיקום הצינור בעורק‪.‬‬
‫המטרה‪ :‬לבנות התקן פולשני‬
‫(‬
‫‪ 5)invasive‬‬
‫‪%‬‬
‫‪.‬‬
‫בעל דיוק של‬
‫‪ C2 ‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Nm‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪12‬‬
‫‪ 0  8.85 10‬‬
‫נציב ונקבל‪:‬‬
‫‪ .1‬שיטה אנליטית‪ :‬השוואת סדרת‬
‫המדידות לצורה האנליטית והפעלת‬
‫‪ .ln‬נקבל נוסחת קו ישר‪.‬‬
‫‪topnews.in‬‬
‫•השיטה הנפוצה ביותר‪ ,‬ה‪ GS-‬של‬
‫מדידות קליניות לא פולשניות‪.‬‬
‫•מפעלים לחץ חיצוני‪ ,‬מרוקנים‬
‫באיטיות ומאזינים‪ .‬משערכת לחץ‬
‫סיסטולי ודיאסטולי‪.‬‬
‫•נוחה‪ ,‬מהירה‪ ,‬דיוק טוב‪ ,‬הסכמה‬
‫למדידה הישירה‪ ,‬ופחות מזיקה‬
‫לחולים‪.‬‬
‫•דיוק השיטה בסביבות ‪ 10mmHg‬ויותר‪.‬הערכים‬
‫מופקים ממספר מחזורים‪.‬‬
‫‪ r  1460‬‬
‫אנליטי ‪+‬‬
‫‪Arterial Line‬‬
‫(פולשני‪ ,‬רציף)‬
‫החדרת קטטר לעורק וחישוב הלחץ‬
‫באמצעות מדי‪-‬עיבור או כיפה קיבולית‪.‬‬
‫הדיוק הטוב ביותר‪ ,‬ונחשבת ל‪ GS-‬של‬
‫מדידות פולשניות‬
‫‪aic.cuhk.edu.hk‬‬
‫‪ 0  r A‬‬
‫‪d‬‬
‫‪ .2‬תכנון מעגל העירור ומעגל הדגימה בעזרת‬
‫סימולציה חשמלית ‪Orcad Pspice‬‬
‫מערכת הניסוי ותוצאות‬
‫הצמדנו את המתמר על בקבוק זכוכית ומסביבו‬
‫ניפחנו ספיגמומנומטר על מנת לפתח לחץ על המתמר‬
‫ומדדנו את המתח באמצעות סקופ‪:‬‬
‫‪Cp ‬‬
‫סריקה של האימפדנס בנתח‬
‫אותות‪:‬‬
‫‪ .2‬שיטה אנליטית (הפרש‬
‫ריבועים מינימאלי)‪:‬‬
‫‪N‬‬
‫‪E‬‬
‫‪E‬‬
‫‪E   ( yi  (   ti )) ‬‬
‫‪ 0,‬‬
‫‪0‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪i1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪i‬‬
‫צורת גל העירור‬
‫והדעיכה‬
‫‪t * y t   y *t‬‬
‫‪‬‬
‫‪  ln( A ) ‬‬
‫‪( t )  N  t‬‬
‫‪i‬‬
‫‪i i‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪i‬‬
‫‪i‬‬
‫‪i‬‬
‫‪N  yi ti   ti  yi‬‬
‫‪( ti )  N  t‬‬
‫‪ .2‬ההתנגדות‪ ,‬ההשראות‪,‬‬
‫האנלוגיים‪r‬‬
‫והקיבול‬
‫‪m , Cm , Lm‬‬
‫‪0.07‬‬
‫‪X: 5e+005‬‬
‫‪Y: 0.07219‬‬
‫‪0.06‬‬
‫‪0.05‬‬
‫‪0.04‬‬
‫המתמר מסוג ‪Hard ceramics C-‬‬
‫‪Qm  1200‬‬
‫‪2‬‬
‫‪f 0  213.04kHz‬‬
‫מקדם הטיב שלו‪:‬‬
‫התהודה ‪w‬הטורי‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫‪L‬‬
‫תדר ‪1‬‬
‫‪w0  Cm  rm‬‬
‫‪‬‬
‫‪m‬‬
‫‪0‬‬
‫‪rm‬‬
‫מכאן מקבלים‪:‬‬
‫‪Q ‬‬
‫‪m‬‬
‫‪Lm  C m‬‬
‫‪w0 ‬‬
‫‪rm  5.499‬‬
‫‪Lm  4.928mH‬‬
‫‪Cm  0.113nF‬‬
‫‪0.03‬‬
‫‪amp‬‬
‫‪2‬‬
‫‪i‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪Frequency content‬‬
‫‪0.08‬‬
‫דעיכה‬
‫סוף העירור‬
‫‪0.02‬‬
‫‪0.01‬‬
‫‪1.8‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1.6‬‬
‫‪1.4‬‬
‫‪1.2‬‬
‫‪6‬‬
‫‪x 10‬‬
‫‪1‬‬
‫)‪frequency (Hz‬‬
‫‪0.8‬‬
‫‪0.6‬‬
‫‪0.4‬‬
‫‪0.2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫מסקנות‬
‫•רגישות מדידה גבוהה יותר בחומר בעל מקדם טיב גבוה יותר ‪.‬‬
‫•השיטה המתבססת על מדידת הפרמטרים בזמן התגובה פחות‬
‫רגישה לתזוזות בתדר‪.‬‬
‫•השיטה המתבססת על מדידת השינוי של קבוע הדעיכה בעלת‬
‫רגישות מתאימה למדידה פולשנית מדויקת‪.‬‬
‫•זמן רכישת הלחץ הוא כ‪.2msec -‬‬
‫•ציפוי פני המתמר בשכבה דקה משפיע רק מעט על רגישות‬