Информационно-измерительная система управления биоэлектрическим протезом

• Автор: Сафин, Джамшид Рашидович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Оглавление.

Список сокращений '

Введение.
ГЛАВА 1. Обзор методов, алгоритмов и технических средств, применяемых в информационно-измерительных системах управления протезами.

1.1 Классификация протезов. 1 ]

1.2. Обзор основных принципов построения ИИСУБП.

1.2.1 Электрическая активность мышц как источник

управляющих сигналов для ИИСУБП.

1.2.2. Характеристики ЭМГ сигнала.

1.2.3. Обобщенная структурная схема ИИСУБП

1.2.4 Обзор методов обработки ЭМГ сигнала, применяемых в

ИИСУБП.
1.2.5 ИИСУБП на основе систем распознавания образов.
1.3 Обзор основных технических средств, применяемых в ИИСУБП.
1.4 Обзор основных принципов построения ИИСУП на основе методов нейроуправления.
1.4.1 Обобщенная структурная схема ИИСУНП.
1.4.2 Основные трудности, возникающие при создании
ИИСУНП.
1.5 Обзор технических средств, применяемых в ИИСУНП.
1.5.1 Требования к компонентам ИИСУНП.
1.5.2 Материалы, используемые при изготовлении
имплантируемых устройств.
1.5.3 Обзор типов имплантируемых микроэлектродных массивов 45 Заключение по главе 1.
ГЛАВА 2. Разработка и исследование математических моделей ИИСУБП и процесса генерации ЭМГ сигнала.

2.1. Разработка модели процесса генерации ЭМГ сигнала 2.1.1.Общая модель процесса генерации ЭМГ сигнала
2.1.2 Влияние перехода «кожа-электрод», слоя подкожного жира и параметров УБП
2.1.3. Аналитическая оценка математической модели процесса генерации ЭМГ сигнала
2.2. Определение общей математической модели ИИСУБП. Заключение по главе
ГЛАВА 3. Исследование и разработка принципов построения ИИСУБП и методов обработки сигналов, применяемых в них
3.1 Разработка структуры ИИСУБП на основе РС с применением алгоритма пропорционального регулирования интенсивности движения.
3.2.Оценка эффективности применения различных способов выделения информативных параметров из ЭМГ сигналов для определения вида движения.
3.3. Анализ особенностей практической реализации предложенной структуры ИИСУБП.
3.4 Исследование и разработка структур ИИСУНП
3.4.1. Структурная схема ИИСУНП с предварительной обработкой управляющих сигналов
3.4.2. Способ получения информации о виде и интенсивности движения в ИИСУНП
Заключение по главе 3.
ГЛАВА 4. Разработка и исследование устройства регистрации ЭМГ сигнала, адаптированного для применения в ИИСУБП.
4.1. Разработка и исследование специальных конструкций электродов, адаптированных для применения в ИИСУБП.
4.2. Разработка и исследование устройства фиксации ЭМГ электродов.

4.3. Разработка и исследование УБП, адаптированного для применения в ИИСУБП.
Заключение по главе 4.
Заключение.
Список литературы

Для ИИСУБП важно, чтобы при каждом повторном наложении электродов на кожу сигнал не менял своих характеристик, поэтому необходимо обеспечить возможность максимально точного позиционирования электродов на поверхности кожи.
При отведении, сигнала от какой-либо группы мышц могут иметь место перекрестные помехи от соседних групп* мышц. Величина этих перекрестных помех может достигать существенных значений. В некоторых случаях может наблюдаться влияния ЭКГ сигнала на ЭМГ сигнал [15]. Таким образом, необходимо максимально снизить взаимное влияние электрической активности соседних мышц друг на друга. Это достигается путем оптимального подбора формы электродов, межэлектродного расстояния, выбором точек наложения электродов.
2) Усилители биопотенциалов.
УБП является важным функциональным узлом ИИСБП.
Идеальным для регистрации биопотенциалов можно считать такой усилитель, который обладает бесконечно большим входным сопротивлением, полностью подавляет помехи от силовой сети, нечувствителен к потенциалам поляризации и помехам, лежащим за* пределами полосы частот полезного сигнала, не имеет собственных шумов и не вносит частотные и нелинейные искажения в полосе частот и динамическом диапазоне полезного сигнала [16,18]. Однако построить такой усилитель невозможно, поэтому на практике ограничиваются следующими требованиями к усилителям биопотенциалов: Входной импеданс: не менее 10 МОм Диапазон входного сигнала: 0-6 мВ
Коэффициент ослабления синфазного сигнала: не менее 80 дБ Напряжение шумов, приведенных к входу: менее 8 мкВ Коэффициент усиления: с возможностью изменения в пределах от 625 до 50000 раз
Полоса пропускания:20 - 500 Гц
Работа в диапазоне температур: -40 - +60 град.С