54 V rámci bakalářské práce byl úkol seznámit se s metodou měření pomocí snímačů na bázi NiTi drátů, navrhnout optimální rozložení tlakových čidel na lůžku, porovnat vhodnost dvou typů čidel a provést ověřovací měření.
Snímače fungují na principu změny elektrického odporu při změně délky. Tato skutečnost vychází z definičního vzorce pro odpor vodiče (
𝑹 = 𝛒
𝑺𝒍)
, kde lze vidět, že s rostoucí délkou roste odpor vodiče. Podrobněji je o snímačích pojednáno v kapitole 4.Nejvhodnější rozložení snímačů na lůžku je znázorněno na modelu D. Pomocí tohoto rozložení je možné snímat tyto projevy: dýchání břišní i hrudní, kašlání, posazení a lehnutí, přetočení z jednoho boku na druhý, záškuby, syndrom neklidných nohou a záchvat.
Obr. 21: Model D na pacientském lůžku
Na grafech 1-14 jsou vidět výsledky provedených měření, ze kterých jasně vyplývá, že pro medicínský typ aplikace jsou vhodnější moderní plastové NiTi snímače vytisknuté na 3D tiskárně než starší kovová Belt čidla.
55 Cíle vycházející ze zadání mé bakalářské práce s názvem: „Sledování pohybové aktivity pacienta na lůžku“ byly naplněny ve všech bodech, výsledky měření ukázaly možnosti využití tlakových čidel na bázi nitinolových drátů ve spánkových laboratořích.
V první části teoretických kapitol jsem se věnoval problematice tlaku a jeho měření. Jako zvláštní kapitolu jsem zpracoval měřící prvky, zvané tenzometry, což jsou v zásadě čidla použitá k měření v této práci. Jako další jednotlivou kapitolu jsem zpracoval pojednání o slitinách s tvarovou pamětí. Tvarová paměť jako taková se při měření tlaku neuplatňuje, ale další unikátní vlastnosti těchto slitin jsou pro použití v tlakových snímačích klíčové. Jde především o rozmezí deformace, jakým může být čidlo namáháno bez překročení meze pevnosti. U Nitinolu je to až 10 %, oproti klasickým tenzometrům, kde je možné deformovat pouze v desetinách procenta.
Hlavním cílem bakalářské práce bylo zjistit optimální rozložení senzorů na lůžku, pro snímání co nejvíce druhů pohybových aktivit a porovnání vhodnosti výběru mezi staršími Belt čidly a modernějšími NiTi snímači. Měření prokázala, že nejvhodnější rozložení senzorů pro snímání plošného tlaku pod pacientem je model D, kde první senzor je umístěn horizontálně v úrovni obratle Th 4, další dva jsou umístěny vertikálně v oblasti lopatek, čtvrtý je v oblasti beder a pátý v úrovni lýtek, oba horizontálně. Pomocí tohoto rozložení je možné sledovat tyto projevy: břišní i hrudní dýchání, kašlání, posazení a lehnutí, přetočení z boku na bok, syndrom neklidných nohou, záchvat a záškuby.
V šesté kapitole vyhodnocuji, které snímače jsou vhodnější z těchto hledisek:
dynamika, citlivost, možnost snímání a manipulace. Jednoznačně vychází, že pro tento typ snímání tlaku se více hodí NiTi snímače.
Poslední, sedmá kapitola pojednává, jaká je teplotní závislost čidel. Pro tento účel jsem experimentálně ověřil výsledky výzkumu, proběhlého na AV ČR. Tuto kapitolu jsem zařadil pro ucelení přehledu o použité měřicí technice.
Jako autora díla mě uspokojuje skutečnost, že vidím potenciální využití mých výstupů z bakalářské práce v praxi. Například při polysomnografických vyšetřeních ve spánkových laboratořích nebo v domácí péči. V budoucnu by bylo možné konstruovat matrace se zabudovanými tlakovými senzory a se správným softwarem by se mohly stát cenným přínosem v diagnostice různých druhů onemocnění.
56 [1] Volf J., Jenčík J. Technická měření. Vyd. 1. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2000,
212 s. ISBN 80-01-02138-6.
[2] Mikulčák J. Matematické, fyzikální a chemické tabulky a vzorce pro střední školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, 2003, 276 s. ISBN 80-7196-264-3.
[3] Master book on sensors: modular courses on modern sensors - Leonardo da Vinci project CZ/PP-134026. Editor Ripka P., Tipek A. Prague: Czech Technical University, 2003, 2 sv. ISBN 80-7300-129-2.
[4] Gregor K. Tlakoměry hydrostatické, deformační a pístové. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2014. 39 s. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Miloš Hammer, CSc.
[5] Lesker K. Pressure measurement [online]. [cit. 16. 1. 2015]. Dostupné na WWW: <https://www.lesker.com/newweb/gauges/pdf/kjlced09_sec07_pages2-4_technicalnotes.pdf>
[6] Rokyta R. Fyziologie pro bakalářská studia v medicíně, přírodovědných a tělovýchovných oborech. Vyd. 1. Praha: ISV, 2000, 359 s. Lékařství. ISBN 80-85866-45-5.
[7] Jílek M., Randa Z. Termomechanika. Vyd. 1. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2004, 168 s. ISBN 80-01-03107-1.
[8] Jakubec J. Měření tlaku. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2009. 32 s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Kamil Podaný, Ph.D.
[9] Maryška J., Šembera J. Mechanika tekutin. Liberec: Přednášky TUL, 2000.
[10] Ďaďo S., Kreidl M. Senzory a měřicí obvody. Vyd. 1. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1996, 315 s. ISBN 80-01-01500-9.
[11] Haasz V., Sedláček M. Elektrická měření: přístroje a metody. Vyd. 2. Praha:
Vydavatelství ČVUT, 2003, 337 s. ISBN 80-01-02731-7.
[12] Yang J. An introduction to the theory of piezoelectricity. New York: Springer, c2005, xiv, 299 p. ISBN: 0-387-23573-6.
57 [13] Kadlec K. Snímače tlaku – principy, vlastnosti a použití (část 2) [online]. [cit.
17. 12. 2014]. Dostupné na WWW:
<http://ap.urpi.fei.stuba.sk/prs/Prednaska0203/Talkkatalog/au070725tlak2.pdf>
[14] Paul M., Burger M. Implementace e-learningu do výuky automatizační techniky- část II- Učební texty – snímače [online]. [cit 11. 12. 2014]. Dostupné na WWW:
<http://www.sps-pi.cz/dokumenty/sps/projekty/elearning_aut/texty_snimace.pdf>
[15] Jelínek J. Měření fyzikálních veličin. Liberec: Přednášky TUL, 2014.
[16] Hošek P. Měření malých deformací pomocí odporových tenzometrů. Liberec:
Přednášky TUL, 2012.
[17] Kohout L., Snímače polohy [online]. [cit. 16. 1. 2015]. Dostupné na WWW:
<http://www.edumat.cz/texty/poloha.pdf>
[18] Sikora R. Moderní trendy měření [online]. [cit. 17. 12. 2014]. Prezentace firmy RMT s.r.o. Paskov. Dostupné na WWW:
<http://www.odpadoveforum.cz/DVD/dokumenty/prezentace/129.pps>
[19] Navrátil L., Rosina J. Medicínská biofyzika. 1. vyd. Praha: Grada, 2005, 524 s.
ISBN: 978-80-247-1152-2.
[20] Ratner B. Biomaterials science: an introduction to materials in medicine. San Diego: Academic Press, c1996, xi, 484 p. ISBN: 0-12-582460-2.
[21] Pilch J. Studium funkčních vlastností tenkých vláken NiTi pro aplikace v smart strukturách a textiliích Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2011.49 s. Vedoucí disertační práce prof. RNDr. Jaroslav Pokluda, CSc.
[22] Šesták P. Strukturní a mechanické charakteristiky slitiny NiTi stanovené ab-initio metodami. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2009. 98 s. Vedoucí disertační práce prof. RNDr. Jaroslav Pokluda, CSc.
58 [23] Kuruvilla B. Effective use of Nitinol for medical devices [online]. [cit. 3. 2.
2015]. Dostupné na WWW:
<http://www.hcltech.com/sites/default/files/effective_use_of_nitinol_for_medica l_devices.pdf>
[24] Bahraminasab M., Sahari B. NiTi Shape memory alloys, promising materials in orthopedic applications [online]. [cit. 3. 2. 2015]. Dostupné na WWW:
<http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/44018.pdf>
[25] Vojáček A. Přesné laserové snímače optoNCDT 1402 [online]. [cit 16. 1. 2015].
Dostupné na WWW: <http://automatizace.hw.cz/komponenty/presne-laserove-snimace-optoncdt-1402.html>
[26] Silueta člověka [online]. [cit. 15. 3. 2015]. Dostupné na WWW:
<http://pixabay.com/cs/samec-postava-lidské-tělo-formulář-37479/>