Telemetrický prenos dat pro biomedicínské a průmyslové aplikace

1. Úvod
Zátezová vysetrení se obvykle provádejí v laboratori na ergometrech (pohyblivý chodník, nebo stacionární kolo), umoznující rízení fyzické záteze aplikované na vysetrovanou osobu. V urcitých prípadech je vsak nutné provádet vysetrení mimo laborator (napr. u sportovcu) coz znamená, ze data musí být prenásena telemetricky.
Pri zátezovém vysetrení se snímají predevsím tyto údaje: tepová frekvence, ventilace (objem vydýchaného vzduchu), dechová frekvence, obsah O2 a CO2 ve vydechovaném vzduchu, krevní tlak, EKG signál, prípadne teplota. Je nutno poznamenat, ze ne vzdy je nutno snímat prubezne vsechny popsané údaje, napr. krevní tlak se merí vzdy po urcité dobe pri zastavení vysetrení. Výhodou zátezového vysetrení je to, ze jde o vysetrení neinvazivní a ze umoznuje objevení nekterých chorob az o nekolik let dríve nez pri klidovém vysetrení. [1, 2].
Z predchozího popisu vyplývá, ze v prípade telemetrického prenosu dat musí zarízení, které má vysetrovaná osoba na sobe pripevnené, obsahovat senzory, zpracovávat signály z techto senzoru, vhodne kódovat a vysílat data urcitým typem modulace. Také musí mít co nejmensí hmotnost aby zátez zpusobená tímto zarízením byla minimální.
Pro dalsí návrh je treba znát pozadavky na frekvencní spektrum signálu z jednotlivých senzoru, které se pouzívají nejcasteji:
a. Tepová frekvence - max. 240 tepu/min, t.j. frekvence 4 Hz. Snímá se Sporttesterem, který pracuje na stejném principu jako snímání EKG signálu, vysílá vsak pouze nízkofrekvencní pulzy pri R vlne EKG signálu. Tyto pulzy se snímají cívkou v blízkosti Sporttesteru, zesilují se a prevádí na císlicový signál. Vzdálenost pulzu odpovídá periode tepové frekvence. Tato vzdálenost se merí pomocí mikrokontroléru jako pocet pulzu pomocného kmitoctu. Vysílají se 3 bajty [3].
b. Ventilace - merí se turbínou, kde se vydechovaným vzduchem roztácí lopatka, která prerusuje paprsek z infra diody. Pulzy se nacítají do 16 bitového cítace. Vysílají se 2 bajty.
c. Dechová frekvence - max. 4 dechy za sec, vyhodnocuje se ze zastavení a rozbehu turbíny. Pulzy se nacítají do 8 bitového cítace. Vysílá se 1 bajt.
d. Obsah CO2 - merí se miniaturním plynovým analyzátorem pracujícím na principu pohlcení infracerveného zárení urcité vlnové délky v závislosti na koncentraci obsahu oxydu uhlicitého. Výstupem anlyzátoru je analogové napetí s nelineární závislostí na koncentraci oxydu uhlicitého. Doba odezvy analyzátoru pri skokové zmene koncentrace je delsí nez 10 sec. Vysílají se 2 bajty.
e. Obsah O2 - merí se chemickým clánkem, pracujícím jako zdroj proudu. Velikost tohoto proudu je lineárne závislá na koncentraci kyslíku. Doba odezvy clánku na skokovou zmenu koncentrace je delsí nez 10 sec. Vysílají se 2 bajty.