Sistem za akviziciju i analizu krvnog pritiska kod životinja upotrebom virtuelne instrumentacije

Ekonomičnost i velike mogućnosti koje pruža PC računar doveli su do revolucije u oblasti merenja, automatizacije i instrumentacije. Da bi se povećala produktivnost i olakšao rad inženjerima i naučnicima počelo se sa povezivanjem instrumenata i PC računara, kako bi se podaci mogli prebaciti sa instrumenta na PC računar za dalju obradu i prezentaciju. Ovo je bio početak novog koncepta poznatog pod nazivom virtuelna instrumentacija. Pionir i lider u svetu u oblasti virtuelne instrumentacije jeste firma National Instruments.

 

  Dalji razvoj virtuelne instrumentacije bio je fokusiran ka PC računaru. Počelo se sa razvojem instrumentacionog hardvera u formi akvizicionih modula (kartica) za direktno povezivanje na zajedničku magistralu PC računara. Ove kartice su preko drajverskog softvera povezane sa aplikacionim razvojnim softverima. Korisnici sada imaju kontrolu nad funkcionalnošću svoje merne aplikacije. Ona nije više ograničena sa funkcionalnošću koju definiše proizvođač, što je slučaj kod klasičnih uređaja. Virtuelni instrument koristi standardni računar otvorene arhitekture, njegovu memoriju i raznovrsne mogućnosti za prezentaciju, dok specijalizovani hardverski modul za akviziciju i/ili generisanje signala povezan na otvorenu, standardizovanu magistralu računara, definiše osnovne karakteristike instrumenta. Funkcije uređaja definiše sam korisnik.

 

  Aplikacioni softver virtuelnog instrumenta razvija se pomoću programskih alata koji rade u grafičkom okruženju i koji predstavljaju alternativu klasičnom programiranju. Programi za virtuelnu instrumentaciju dozvoljavaju korisniku da realizuje uređaj koji će najbolje odgovarati zahtevima, odnosno specifičnoj primeni. Ovi programi sadrže biblioteke gotovih grafickih elemenata uz pomoć kojih se mogu jednostavno i brzo realizovati korisnički interfejsi i kontrolni paneli instrumenata. Grafički korisnički interfejs (GKI) virtuelnog instrumenta predstavlja softversku zamenu za prednji panel klasičnog instru menta i pomoću njega se obezbeđuje interakcija između korisnika i aplikacije. Najpoznatiji softverski paket koji ima grafičko programsko okruženje jeste LabVIEW firme National Instruments. LabVIEW omogućava realizaciju svih segmenata merno-akvizicionog sistema: akviziciju, analizu i prezentaciju. 

  

  Za realizaciju sistema za akviziciju i analizu krvnog pritiska kod životinja korišćeni su postojeći senzor i transdjuser, akviziciona kartica NI PCI-6280 i LabVIEW softverski paket. Kartica PCI-6280 je 18-bitne rezolucije i ima max učestanost semplovanja od 625kS/s. Kompletan aplikativni softver je realizovan u LabVIEW programskom paketu prema zahtevu korisnika. Na slici 1. prikazan je izgled aplikativnog softvera za realizovani sistem. Korisnik za interakciju sa aplikacijom ima na raspolaganju meni, ikone, pulldown menije, izbore levim i desnim klikom miša na određene objekte. Izborom opcije Acquire>>Monitoring, na osnovnom ekranu se prati signal koji se sempluje sa izabranom učestanošcu. Izborom opcije Acquire>>Log on vrši se logovanje signala koji se prati. Po završetku logovanja signal se prikazuje na posebnom ekranu (Signal Board), a korisnik dobijeni signal može da snimi, zatvori bez snimanja, eksportuje u .csv format, doda na neki drugi signal ili da ga odštampa. Na Signal Board-u se prikazuju svi signali, bilo da su to signali dobijeni direktnim prihvatom ili signali koji su dobijeni obradom nekog od prethodnih signala. Sve snimljene signale korisnik jednostavno otvara izborom opcije File>>Open. U toku logovanja signala, izborom opcije View>>Mark Event  vrši se obeležavanje posebnog događaja, kao što je na primer davanje leka životinji.

Slika 1. Izgled aplikativnog softvera za realizovan sistem

 

  Na slici 1. su prikazani signal dobijen pri akviziciji krvnog pritiska sa životinje i signali koji su izvedeni iz ovog signala. Za svaki signal se mogu podešavati parametri kao što su: ime, boja, komentar, vreme obrade, ose, boja pozadine, itd. Korisnik bira da li na X-osi želi prikaz broja uzoraka ili relativnog vremena. Svaki signal se može pojedinačno skrolovati, pomerati po osama, uvećavati ili umanjivati. Dakle, na ekranu može biti biti prikazan ceo signal ili izabrani deo signala. Izborom opcije Lock cursors vrši se zaključavanje X-ose, tako da su na ekranu prikazani signali na identičnim segmentima. Zaključavanje se može izvršiti po bilo kom signalu. Posle izvršenog zaključavanja ako se skroluje bilo koji signal, automatski se skroluju i ostali signali. Za obradu signala korisnik na raspolaganju ima standarne funkcije: cut, copy, paste i crop. Prikaz posebno obeleženog događaja (Mark Event) vrši se izborom opcije View>>Show Event Markers.

 

  Za potrebe analize korisnik ima mogućnost filtriranja i resemplovanja signala. Analize koje se vrše nad signalom su podeljene na analize u vremenskom i frekvencijskom domenu. U okviru analiza u vremenskom domenu moguće je dobiti statistiku signala, izvršiti osnovne matematičke operacije nad signalima i dobiti izvedene signale. Izvedeni signali su:

• SBP (Systolic Blood Pressure)
• DBP (Diastolic Blood Pressure)
• MBP (Mean Blood Pressure)
• HI (Heart Period)
• HR (Heart Rate)Respiration

Za analizu u frekvencijskom domenu realizovane su funkcije: FFT, 3D FFT i cross FFT signala. Kompletna aplikacija je prema zahtevu korisnika urađena na engleskom jeziku, pa je tako i Help koji sadrži sve potrebne informacije i objašnjenja za rad sa sistemom urađen na engleskom jeziku.

 

  Sistem je realizovan za potrebe Instituta za farmakologiju Medicinskog fakulteta u Beogradu sa čije strane smo imali podršku za medicinski deo pri realizaciji sistema.

 

 

  UNO-LUX NS d.o.o. je integrator kuća firme  National Instruments i zastupnik ove firme na prostorima Srbije i Crne Gore. Pored prodaje opreme, pružanja besplatne podrške, održavanja LabVIEW kurseva po NI programu i održavanja besplatnih seminara zajedno sa NI, UNO-LUX NS vrši i ralizaciju sistema sa opremom i softverom firme National Instruments. Aplikativni softver se realizuje na licenciranom NI softverskom paketu koji firma UNO-LUX NS poseduje.