LT   |   EN      Mano KU   |   

KU Medicinos technologijų katedros laboratorijoje atliekami įvairūs biosignalų matavimai, fiziologinių sistemų modelių kūrimas, virtualių prietaisų ir prototipinių (angl. Hardware device) prietaisų konstravimas. Čia atliekami bandymai su sukurtais prietaisais, tikrinamas jų patikimumas, atliekami testai.

Mokymosi procesas KU Medicinos technologijų katedros laboratorijoje (Nuotr. šaltinis Medicinos technologijų katedros archyvаs)

Fiziologinių signalų matavimai

Laboratorijoje atliekami tokie biosignalų matavimai:

  • Bioelektriniai;
  • Mechaniniai;
  • Optiniai;
  • Bioimpedanso;
  • Temperatūros;
  • Bioakustiniai;
  • Sudėtiniai;
  • Videomatavimai.

„National instruments“ firmos laboratorinės techninės įrangos komplektas, kuris naudojamas Medicinos technologijų katedros mokslinėje veikloje (Nuotr. šaltinis www.ni.com)

Laboratorijos techninė įranga

Laboratorijos techninę įrangą sudaro kompanijos National Instruments (JAV) įsigyti šiuolaikiniai prietaisai (www.ni.com). Prie personalinio kompiuterio pajungta laboratorinė specializuotų prietaisų stotis NI ELVIS. Ji leidžia įvesti įvairius signalus iš duomenų surinkimo įrenginių. Specializuotų prietaisų charakteristikos ir galimybės labai plačios. Tai šiuolaikinės krypties instrumentas, kuriame kartu yra naudojamos informacinės ir elektroninės technologijos.

 

NI ELVIS

Laboratorijos pagrindas yra universalūs mokymo įrenginiai NI ELVIS (angl. National Instruments  Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite), kurie naudojami klasikinėje laboratorijoje kartu su LabVIEW (angl. Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) pagrindu sukurtomis laboratorinių eksperimentų valdymo programomis.

NI ELVIS susideda iš darbinės stoties platformos (angl. NI ELVIS Benchtop Workstation) ir maketinės plokštės (angl. NI ELVIS Prototyping Board), kurie kartu sudaro laboratorinių prietaisų visumą. Maketinė plokštė (2800 lizdų) skirta sudaryti elektrines grandines ir įrengimus, daviklių ir valdomų sistemų montažui. Maketinė plokštė leidžia paduoti į sudarytas schemas signalus iš duomenų surinkimo įrenginio.

NI ELVIS  platforma, tarnauja  signalų  suderinimui, paduodamų iš daugiafunkcinio duomenų rinkimo įrenginio į schemas, sudarytas ant maketinės plokštės, o taip pat turinti visą eilę papildomų įrengimų, valdomų rankiniu būdu arba programiškai:

  • reguliuojamus nuolatinės įtampos šaltinius ±12V ribose;

  • stabilizuotus nuolatinės įtampos +5V, ±15V  šaltinius;

  • įmontuotą standartinių signalų (sinusas, stačiakampis, trikampis, pjūklas) generatorių;

  • BNC jungtis multimetrui ir oscilografui.

Kompanijos “National Instruments” virtualių prietaisų rodmenys (J. Berneckio nuotr.)

NI ELVIS turi 8 diferencinius įėjimus su 16 bitų analogine įvestimi. Didžiausias matavimų registravimo greitis iki 1,25MS/s vienam kanalui (MS/s – milijonas reikšmių per sekundę), 1,00MS/s keliems kanalams. Galimas duomenų perdavimas per USB.

NI ELVIS stotyje integruotas iki 1 MHz dažnio funkcinis generatorius, skaitmeninis multimetras (įtampos, srovės, varžos, talpos, induktyvumo, diodų matavimai), 2 kanalų oscilografas, dinaminis signalų analizatorius, amplitudinės–dažninės ir fazinės–dažninės charakteristikų analizatorius, srovės–įtampos analizatorius, impedanso analizatorius.

 

Vernier firmos sensorių rinkinys leidžia studentams laboratorinėje praktikoje naudotis programinėmis priemonėmis, kurios skirtos matavimo informacijos surinkimo, pertvarkymo ir apdorojimo užduotims spręsti. Tinkamiausiu biosignalų apdorojimo, statistinių metodų taikymo, matematinių funkcijų taikymo programiniu paketu galima laikyti kompanijos National Instruments programinį paketą LabVIEW. Rinkoje atsirandantys prietaisai beveik visada komplektuojami su programine įranga, sukurta  šios kalbos aplinkoje.

Virtuali laboratorija

Laboratorijoje esančios techninės įrangos funkcijoss gali būti valdomos programiniu būdu, panaudojant programinio paketo LabVIEW virtualius instrumentus.

LabVIEW

LabVIEW (angl. Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) yra programinė terpė, kurioje kuriamos programos grafinėje terpėje; šiuo atžvilgiu ji skiriasi nuo tradicinių programavimo kalbų, kaip C, C++ arba Java, kuriose rašomos programos su tekstu. LabVIEW yra daugiau negu kalba. Tai programos sukūrimo ir vykdymo sistema, sukurta mokslininkams, inžinieriams, kuriems programa yra jų darbo dalis.

LabVIEW programinė terpė skiriasi nuo C arba Java terpių pagal vieną esminį dalyką. Kadangi kitų programavimo kalbų pagrindas yra kalbos, kurios remiasi tekstinėmis linijomis, kad sukurtų kodų eilutes, LabVIEW naudoja grafinę programavimo kalbą, kad sukurtų programas vaizdiniu pavidalu – blokine diagrama, atmetant sintaksines smulkmenas. Tokiu būdu jūs galite susikoncentruoti į duomenų srautą jūsų taikomojoje programoje.

LabVIEW naudoja terminologiją, piktogramas ir idėjas, gerai žinomas mokslininkams ir inžinieriams. Ji verčiau pasikliauja grafiniais simboliais nei tekstine kalba, pavaizduojant programos veiksmus. Duomenų srauto principą, kuriame funkcijos yra vykdomos tik po reikalingų duomenų gavimo. Jūs galite išmokti dirbti su LabVIEW net ir nemokėdami programuoti, bet programavimo pagrindų žinios gali palengvinti darbą.

 

LabVIEW grafinė programavimo terpė (aut. J. Berneckis)

LabVIEW programine terpe sukurtas virtualus prietaisas (aut. J. Berneckis)

LabVIEW programos yra vadinamos virtualiais prietaisais (VP) todėl, kad jų išvaizda ir veikimas imituoja tikruosius prietaisus. Tačiau jų pagrindas yra analogiškas tokioms programavimo kalboms kaip C arba Basic. LabVIEW programas galima vadinti tiesiog virtualiais prietaisais (VP).

Multisim

Studentai supažindinami su NI Multisim programiniu paketu, kuris leidžia virtualiai kurti elektroninius elementus, elektronines schemas, generuoti įvairius signalus, matuoti sumodeliuotos schemos įtampas, sroves, dažnius, tikrinti parametrus, atlikti skaičiavimus, vizualizuoti sukurtos schemos veikimą. Montažinė plokštė ir elektroniniai elementai yra kompiuterio ekrane.

NI Vision

Studentai supažindinami su vaizdų analizės metodais. Tam yra naudojamas NI Vision programinis paketas, kuris leidžia realiame laike apdoroti vaizdo kadrus, gaunamus iš skaitmeninės spalvotos aukštos skiriamos gebos (firmos ‚Basler‘) kameros. Tai leidžia kurti robotų technikoje ”machine–vision” sistemas, analizuoti kūno paviršiaus spalvų pokyčius esant įvairiem dirgikliams bei kūno formos dinamiką. Esantis žingsninis/servo judesių kontroleris leidžia supažindinti su mechaninių judesių valdymo ypatumais. Keturių kanalų dinaminio signalų surinkimo ir generavimo modulis su garso ir vibracijos analizės priemonėmis leidžia tirti garsus ir vibracijas. Iki 6 GHz tikro triukšmo energijos programuojamas matuoklis leidžia tirti aplinkoje elektromagnetinių bangų poveikį žmogaus organizmui. Naktinio matymo fotokamera su impulsiniu lazeriniu pašvietimu įgalins giliau pažvelgti į organizmą.

 

Virtualių prietaisų “Vision” programa apdorotas vaizdas (aut. R. Šimatolskis)

Prietaisų kūrimas

Naudojantis išvardintais prietaisais ir programine įranga yra sukuriami nauji prototipiniai prietaisai, tokie kaip ecg, fotopletizmografas, skaitmeninis termometras ir t.t. bei daug ivairių virtualių prietaisų.

 

Eksperimentas Medicinos technologijų katedros laboratorijoje
(Medicinos technologijų katedros archyvas)