автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Быстродействующие термометры для систем мониторинга параметров человеческого организма

На правах рукописи

Q0345S004

ДОЛГОВА Ирина Анатольевна

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЕ ТЕРМОМЕТРЫ ДЛЯ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОРГАНИЗМА

Специальность 05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

о5 ДЕЛ да»

ПЕНЗА 2008

003455004

Работа выполнена на кафедре «Информационно-вычислительные системы» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет».

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

Чувыкин Борис Викторович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Макарычев Петр Петрович; кандидат технических наук, доцент Когельмап Лев Григорьевич.

Ведущая организация - «НИКИРЭТ», филиал ФГУП ПО «Старт» (г. Заречный Пензенской области).

Защита диссертации состоится 18 декабря 2008 года, в 14 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.02 государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» и на сайте www.pnzgu.ru

Автореферат разослан « » 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, ^, _

профессор С Х-ч_._ Светлов А. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время медицинские системы мониторинга физического состояния человека находят все большее применение в связи с развитием микроэлектронной базы и средств коммуникации. Узким местом таких систем являются датчики измерения физических величин и связанные с ними проблемы точности, быстродействия, потребляемой мощности и информативности измерительных сигналов. Это, в свою очередь, снижает эффективность использования автоматизированных систем диагностики и принятия решения, что сдерживает развитие медицинских систем мониторинга и их массового применения.

Измерение температуры биологического объекта является одной из наиболее частых задач диагностики. В настоящее время существует большое разнообразие приборов для измерения температуры тела человека, выпускаемых целым рядом зарубежных и отечественных фирм: SAAT (Израиль), OMRON (Япония), HEALTH INSTRUMENTS (Китай), фирма ООО «ЭЙ энд ДИ РУС» (Россия). Однако, существующие датчики температуры биологических объектов такие, как ртутные, спиртовые, терморезистивные не обладают достаточным быстродействием, а инфракрасные - точностью, для решения задач мониторинга в режиме реального времени, во время массовых измерений температуры в период эпидемий, при измерении температуры сельскохозяйственных животных, когда специфика условий измерения требует практически мгновенной реализации этой процедуры.

В связи с этим актуальной задачей является уменьшение времени измерения температуры биологических объектов без потери точности. Перспективным представляется развитие методов измерения температуры тела человека, предложенных российским ученым Шаховым Э. К., в которых, в отличие от традиционных решений, осуществляется не пассивный (от объекта измерения), а активный нагрев термочувствительного элемента. Однако при разработке таких методов следует учитывать эффект изменения температуры объекта измерения после его контакта с термочувствительным элементом средства измерения.

Цель работы: разработка быстродействующих термометров для систем мониторинга параметров человеческого организма. Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1. Анализ и классификация современных методов и приборов измерения температуры биологических объектов и путей их технического совершенствования.

2. Разработка модели взаимодействия биологического объекта и средства измерения температуры.

3. Исследование и разработка способов измерения температуры, обеспечивающих более высокое быстродействие по сравнению с существующими аналогами.

4. Разработка и исследование макета быстродействующего термометра.

5. Исследование возможности использования быстродействующих термометров в системах мониторинга физиологических параметров человеческого организма.

Методы исследования. При выполнении работы использовались теория измерений и обработки сигналов, теория дифференциально-раз-носшых уравнений. Для аналитических выводов использовались математические пакеты прикладных программ и имитационное моделирование в системах визуального и объектно-ориентированного программирования.

Предметом исследования являются методы и приборы измерения температуры человеческого организма, модель взаимодействия биологического объекта и термочувствительного элемента термометра.

Научная новизна работы

1. На основе результатов экспериментальных исследований разработана модель взаимодействия биологического объекта и термочувствительного элемента термометра, учитывающая эффект биологической обратной связи.

2. Предложен компенсационный способ измерения температуры, отличающийся тем, что для уменьшения времени измерения осуществляется предварительный нагрев термочувствительного элемента до нижнего предела измерения температуры.

3. Предложен способ измерения температуры, превосходящий существующие аналоги по быстродействию, основанный на итерационном алгоритме расчета измеряемой температуры.

4. Предложен способ измерения температуры по интегральным значениям с использованием £А-АЦП, отличающийся повышенной точностью и помехоустойчивостью, превосходящий существующие аналоги по быстродействию.

Все предложенные способы измерения температуры защищены патентами РФ.

На защиту выносятся:

1. Модель взаимодействия биологического объекта и средства измерения температуры, учитывающая эффект биологической обратной связи.

2. Компенсационный способ измерения температуры.

3. Итерационный способ измерения температуры.

4. Способ измерения температуры по интегральным значениям.

Практическое значение и реализация результатов. Полученные в диссертационной работе результаты внедрены при выполнении НИР «Обнова» в ФГУП НИИФИ (г. Пенза) и при обосновании перспектив создания цифровых датчиков температуры в рамках Федеральной космической программы до 2010 года. Кроме того, результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс Пензенского государственного института усовершенствования врачей.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались на следующих конференциях: Международная научно-техническая конференция «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления», Гурзуф, 2005; Международная научно-техническая конференция «Информационные, измерительные и управляющие системы (ИИУС-2005)», Самара, 2005; XIX Всероссийская научно-техническая конференция «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» (БИОМЕДСИСТЕМЫ-2006), Рязань, 2006; IV Межрегиональная научно-практическая конференция «Инновационные технологии в экономике, информатике, медицине и образовании», Пенза, 2007; Третья Всероссийская научная конференция «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATHLAB», СПб, 2007; Всероссийская научно-техническая конференция «Информационные и управленческие технологии в медицине», Пенза, 2007.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, получено 3 патента на изобретения РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Изложена на 219 страницах, содержит 105 рисунков, 3 таблицы. Список использованных источников включает 82 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи исследования, показана научная новизна и практическая ценность работы, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены особенности теплообмена биологического объекта с окружающей средой. В качестве объекта исследования рассматривается процесс взаимодействия термочувствительного элемента датчика температуры и поверхности кожи как биологического объекта. Показано, что процесс теплообмена регулируется изменением объема кровотока поверхностной сети капилляров кожи.

Показано, что при описании взаимодействия средства измерения и объекта измерения необходимо учитывать активный процесс регулирования температуры поверхности кожи, что является специфической особенностью задачи измерения температуры биологического объекта. Система регулирования температуры поверхности кожи рассматривается как система с биологической обратной связью (БОС), где роль термочувствительных элементов выполняют тепловые рецепторы кожи.

Расширение капилляров под влиянием БОС, приводящее к увеличению кровотока в поверхностном слое кожи, может существенно, до 10 раз, уменьшить время измерения температуры тела человека. На рисунке 1 показан процесс регуляции капиллярного кровообращения с помощью открытия и закрытия артериовенозных анастомозов.

Теплоотдача снижена Теплоотдача повышена

Рисунок 1 - Процесс регуляции капиллярного кровообращения

Показана необходимость разработки модели БОС, которая описывает процесс теплообмена капилляров кожи с чувствительным элементом датчика температуры.

Проведен сравнительный анализ и предложена классификация методов измерения температуры человеческого организма. В результате анализа выявлено, что недостатком контактных (кондуктивных) терморезистивных методов измерения температуры и приборов, их реализующих, является то, что время установления температуры термочувствительного элемента с собственной постоянной времени порядка единиц секунд исчисляется минутами.

Определены пути совершенствования терморезистивных методов измерения температуры: за счет применения экстраполяционных алгоритмов измерения и использования биологической обратной связи.

Во второй главе разработана модель взаимодействия биологического объекта и средства измерения температуры. Структура модели представлена на рисунке 2 и содержит модель датчика, модель поверхности кожи, включающая модель внешнего слоя кожи (эпидермиса), взаимодействующего с внешней средой и чувствительным элементом датчика, модель внутренних слоев кожи (дермы и подкожной жировой клетчатки), модель капиллярной системы, термочувствительных рецепторов, модель функционирования БОС, управляющей объемом кровотока капиллярной системы.

л>

Датчик

Биологический объект

гг

н Эпидермис

БОС

Дерма Подкож-- пай клетчатка

/

~1

Крово- 1 , ©, «Ядро»

ток тела

©

Реиенто-рм

Рисунок 2 - Структура модели

При моделировании были приняты следующие допущения: за время измерения температура «ядра» тела человека сохраняется постоян-

ной, а переменной величиной является градиент температур между поверхностью кожи и «ядром» тела человека; неоднородная структура континуального объекта заменена набором дискретных однородных элементов, имеющих свою теплоемкость и теплопроводность.

Модель реализована в среде визуального программирования Mathlab Simulink в виде электрических цепей из сосредоточенных .КС-элементов и логических элементов управления. Модель имеет пять подуровней вложенности с общим количеством элементов порядка 10 и позволяет с необходимой степенью детализации моделировать неоднородность структуры кожи, работу кровотока, конструкцию датчика температуры, температурные градиенты в двухмерной плоскости параллельно и перпендикулярно слоям поверхности кожи, а также действие БОС.

Исследована зависимость методической погрешности моделирования от размерности модели N, временного шага расчета при переходе от континуального объекта к дискретной модели.

Оценка методической погрешности Д&(t,N) производилась поэлементно для каждого однородного участка модели по формуле Д&(t, N) = ©(/, N) - ©(/, со) путем сравнения с идеальным решением дифференциального уравнения в частных производных (N = <»), описывающего реакцию однородной среды на ступенчатое воздействие (так называемого телеграфного уравнения):

дх2 дг dt

где R, L, G, С - соответственно сопротивление, индуктивность, проводимость, емкость однородного участка. При моделировании тепловых процессов принимается L = 0, G - 0, © = U. Дифференциальное уравнение (1) имеет вид

(2)

дх2 St

Решение уравнения (2) относительно тока i(x,t) для Ео = const

i(x,t) = E0 =е 4*°г • (3)

Установлена зависимость максимальной погрешности моделирования Д®тах от размерности модели ¿V, которая описывается следующей формулой:

Д0шах= аЛГ1'55, (4)

где а - масштабный коэффициент, а = 0,65 °С.

В результате проведенных экспериментов установлено, что постоянная времени чувствительного элемента, находящегося в контакте с биологическим объектом, зависит от начальной температуры терморезистора, что объясняется воздействием БОС,

В процессе исследования модели установлено, что при учете влияния БОС время измерения температуры может быть уменьшено в 5-10 раз, что позволяет разработать быстродействующие термометры с временем измерения 1-2 с. Уменьшение времени измерения дает возможность по совокупности измерений решить задачу определения параметров кровотока в капиллярной сети поверхности кожи методом теплового тестирования. Это позволит использовать быстродействующие термометры для систем мониторинга параметров человеческого организма.

В третьей главе предложен компенсационный способ измерения температуры, отличающийся от известных тем, что импульсы тока повышают температуру терморезистора на значение, не превышающее допустимую погрешность. Измеряемую температуру определяют как среднее арифметическое значение двух соседних измерений ©1 и ©2 при условии, что приращение напряжения на терморезисторе изменит знак и по модулю превысит пороговый уровень. Тем самым решается задача уменьшения времени измерения, благодаря активному нагреву термочувствительного элемента.

На рисунке 3 представлена функциональная схема термометра, реализующего данный метод, где 1 - источник измерительного тока (ИИТ); 2 - измерительная цепь (ИЦ); 3 - терморезистор (йе); 4 - источник нагревающего тока (ИНТ); 5 - ключ (Кл); б - микроконтроллер (МК); 7 - выход шины управления микроконтроллера; 8 - вход АЦП микроконтроллера.

Рисунок 3 - Функциональная схема термометра Методом моделирования установлено, что для термочувствительного элемента, имеющего постоянную времени 4 с (аналог - терми-стор В573, размер 0,8 х 1,6 * 0,9 мм, фирма «EPCOS») без учета погрешности АЦП разрядностью 10 бит время измерения с погрешностью 0,1 °С не превышает 0,65 с.

Предложен итерационный терморезистивный способ измерения температуры. В основу способа положен итерационный алгоритм расчета измеряемой температуры.

На первом цикле измерения осуществляется оценка измеряемой температуры по формуле

(02-01)(О3-О2)

2©2 — ©1 — ©з '

где ©ь ©2> ©з ~ значения температуры терморезистора на границах двух последовательных интервалов времени длительностью А/, меньшей тепловой постоянной времени терморезистора. После получения первой оценки температуры чувствительный элемент нагревается до температуры, равной ©^i - А©, где А© - величина, равная максимальной погрешности первой оценки. Определяется значение параметра к

©2-0,

0*1= ©2+-

(5)

(6)

Последующие оценки измеряемой температуры вычисляются итерационно по формуле

&Х1=&21 + &Ш1~&2' . (7)

к

где &2„ ©2,+1 - значения температуры терморезистора на границах интервала длительностью Д/, примыкающего к заднему фронту импульса нагрева, / = 2,3 - номер итерации. Третья оценка принимается за искомое значение температуры объекта.

Вариант функциональной схемы устройства представлен на рисунке 4, где 1 - измерительная цепь (ИЦ); 2 - источник опорного тока (ИОТ); 3 - опорный резистор (Л0); 4 - источник нагревающего тока (ИНТ); 5 - ключ (Кл); 6 - терморезистор (Ла); 7 - дифференциальный усилитель (ДУ); 8 - микрокошроллер (МК); 9 - отсчетное устройство; 10 - выход шины управления микроконтроллера; 11 - вход АЦП микроконтроллера.

Рисунок 4 - Функциональная схема устройства

Для исследования процесса измерения температуры по данному способу программными средствами разработана модель термометра, необходимая для оценки абсолютной погрешности измерения температуры. По сравнению с предыдущим методом при равных условиях за счет усложнения алгоритма измерения и использования более точного АЦП мгновенных значений преобразуемого напряжения время измерения уменьшается до 1,5 с, а абсолютная погрешность измерения во всем диапазоне (35-42 °С) не превышает 0,07 °С для АЦП с разрядностью 11 бит.

Повысить точность и помехоустойчивость при работе термометра в условиях воздействия сетевых помех позволяет предложенный способ измерения температуры по интегральным значениям преобразуемого напряжения с использованием £Д-АЦП.

Температура объекта измерения рассчитывается по формуле

(1/2Л0

!©/■ I 0,- I ©г 10,

й __УМ ¡-N12+1 ¡=N12 /=2 ;_ /-34

х N Л72+1_ Ы/2_ 2 _ ' К '

X ©Н1/2)((А^-2)/2) ^ ©,-Х;©/+(1/2Х(^-2)/2)Х0/

/=///2+1 1=Л72 ¡=2 (=1

в случае четного N, и по формуле (1/2ЛГ)

0Г=

2 _ N _ (Ы-\)/2+2 _ (Лг-1)/2+1_

2>- х ®<- I Е в,

ЧУ-1)/2»2 ;=(АМ)/2+1_1-2

(9)

N _ (¿У-1)/2+2 _ (/У-|)/2+1_ 2 __

I ®,-(1/2Х(^-1)/2) £ 0,+ (1/2)((ЛГ-1)/2)Ё0,

1=(Ы-\)12+2 ИЛМ)/2+1 /=2 М

в случае нечетного Ы, где А/ - длительность последовательных интервалов времени интегрирования; ЛГ- количество последовательных интервалов времени; 0, - интегральное значение температуры термочувствительного элемента на /-м интервале интегрирования. Для обеспечения помехоподавления сетевой помехи длительность интервала интегрирования Ае выбирается кратной полупериоду сетевой помехи.

Вариант функциональной схемы устройства, реализующего предлагаемый способ, представлен на рисунке 5, где 1 - измерительная цепь (ИЦ); 2 - источник опорного напряжения (ИОН); 3 - резистор (/?0; 4 - резистор 5 - источник нагревающего напряжения (ИНН); 6 - переключатель (Кл); 7 - резистор (7?3), 8 - терморезистор (Яе); 9 - дифференциальный усилитель (ДУ); 10 - £Д-АЦП; 11 - микроконтроллер (МК); 12 - отсчетное устройство; 13 - кодовый вход микроконтроллера; 14 - компаратор; 15 - выход управляющей шины микроконтроллера.

Рисунок 5 - Функциональная схема термометра с использованием £Д-АЦП

Для исследования процесса измерения температуры по данному способу в качестве модели объекта измерения была использована разработанная во второй главе модель с учетом БОС. Исследования показали, что при использовании 16-разрядного £Л-АЦП максимальное значение погрешности измерения температуры не превышает 0,01 °С, длительность интервала интегрирования составляет 0,1 с, а оптимальное значение количества последовательных интервалов времени интегрирования N по критерию обмена точности на быстродействие лежит в интервале от 6 до 10 (для N = 8 время измерения составляет менее 1 с).

Проведен сравнительный анализ трех предложенных способов. Выявлено, что компенсационный способ отличается относительно простой схемотехнической реализацией. Итерационный способ измерения предпочтительнее для автономных термометров массового применения, где основным критерием является стоимость. Областью применения способа измерения температуры по интегральным значениям мо1ут быть системы мониторинга физиологических параметров человеческого организма, где предъявляются повышенные требования к точности измерения и помехоустойчивости.

Предложенные способы измерения температуры могут быть использованы при разработке цифровых датчиков температуры немедицинского назначения для решения задачи уменьшения времени

измерения до значения, меньшего постоянной времени тепловой инерционности чувствительного элемента.

В четвертой главе предложено техническое решение по реализации макета автономного быстродействующего термометра, алгоритм работы которого основан на использовании модели взаимодействия термочувствительного элемента и объекта измерения с учетом БОС. По сравнению с выбранным аналогом (термометром, выполненным в микромощном исполнении- «ThermoTek» модели 0482 фирмы «SAAT», имеющим погрешность, согласно стандарту ASTM El 112-98, не более ±0,1 °С и время измерения порядка 10 с) в равных условиях время измерения температуры уменьшается в 3^1 раза за счет учета в алгоритме измерения влияния БОС, что позволяет использовать автономный быстродействующий термометр для массового применения.

В результате проведенных экспериментальных исследований определены оптимальные по критерию минимизации времени измерения температуры массога-баритные размеры термочувствительного элемента для заданной точности измерения 0,1 °С. В конструкции учтено требование по обеспечению наилучшего теплового контакта чувствительного элемента с биологическим объектом. Фотография конструкции измерительной части датчика приведена на рисунке 6.

Функциональная схема автономного быстродействующего термометра с беспроводным интерфейсом представлена на рисунке 7. Измерение температуры биологического объекта осуществляется с использованием термочувствительного измерительного моста, сигнал с которого в цифровой форме через АЦП поступает в блок сбора данных (БСД), для последующего сравнения с моделью (БСМ), которая рассчитывается в блоке модели датчика (МД). Блок аппроксимации (БА) осуществляет выполнение алгоритма линеаризации функции преобразования. Блок упаковки данных (БУД) используется для подготовки данных к передаче по интерфейсам проводной или беспроводной связи.

Рисунок 6 - Фотография конструкции измерительной части датчика

Компа-

ратор -

ЕЛ-АЦПи,

Блок сопряжения с радиоканалом

Рисунок 7 - Функциональная схема Для максимального использования эффекта БОС разработан вариант конструкции чувствительного элемента датчика температуры (рисунок 8), рассчитанный на односторонний контакт с объектом измерения.

Микроконтроллер

.._,..., - из теплоизоляционного материала

Рисунок 8 - Конструкция датчика Рисунок 9 - Фотография

экспериментального макета

Экспериментальные исследования быстродействующего термометра с беспроводной передачей данных проводились на метрологической базе ФГУП НИИФИ г. Пензы.

На рисунке 9 приведена фотография экспериментального макета быстродействующего датчика температуры с беспроводным каналом передачи данных. Макет содержит термистор В57311У2101 Н066, микроконтроллер С8051Р007 и микросхему интерфейса Т11С102 фирмы «КРМопоШЫсб». Параметры беспроводного канала передачи данных: рабочая частота 433 МГц, время непрерывной автономной работы

I

Первичным преобразователь |

I

Верхняя

100 ч. Питание модуля осуществляется от двух элементов СШ23А. Испытания макетного образца подтвердили полученные теоретические результаты о возможности уменьшения времени измерения за счет использования в алгоритме измерения влияния БОС. Получено время измерения 1-2 с при погрешности измерения 0,1 °С.

Результаты внедрения подтвердили основные положения диссертационной работы.

Предложен вариант структуры системы мониторинга физиологических параметров человеческого организма, где в качестве цифрового датчика температуры используется быстродействующий термометр. Она приведена на рисунке 10 и включает в себя: сеть цифровых беспроводных датчиков физических величин (температуры, давления и т. д.), информация с которых передается по беспроводному каналу связи в персональный компьютер (может являться рабочей станцией локальной или глобальной сети ЭВМ), выполняющий функции хранения, анализа, визуализации данных и диагностики системы в целом.

С

хранение анализ и обработка данных впэуалн'зя-

1ШЯ

днагносги-^ на оборудования

Рисунок 10 - Структура системы мониторинга

Показано, что использование в системе мониторинга известного метода теплового тестирования в сочетании с разработанным быстродействующим датчиком измерения температуры позволяет расширить ее функциональные возможности по количественной оценке относительного изменения объемной скорости кровотока в капиллярах поверхностного сплетения кожи.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

В приложениях представлены:

1) документы о внедрении результатов диссертационной работы;

2) листинги модулей программ, моделирующих алгоритмы измерения температуры;

3) описание принципиальной схемы макета быстродействующего термометра.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ и предложена классификация методов измерения температуры биологических объектов и сформулированы пути технического совершенствования термометров: уменьшение времени измерения за счет учета влияния БОС, использование экстраполяци-онных алгоритмов измерения температуры.

2. Разработаны функциональные схемы быстродействующих термометров на основе предложенной модели взаимодействия биологического объекта и термочувствительного элемента термометра, учитывающей эффект биологической обратной связи. Показана возможность определения параметров кровотока в капиллярной сети поверхности кожи методом теплового тестирования. Установлено методом моделирования и экспериментально подтверждено, что активизация БОС позволяет уменьшить время измерения температуры биологического объекта в 5-10 раз.

3. Разработаны способы измерения температуры, обеспечивающие время измерения 1-2 с, защищенные патентами РФ:

- компенсационный способ измерения температуры, отличающийся простотой схемотехнической реализации, обеспечивающий погрешность измерения 0,1 °С;

- итерационный терморезистивный способ измерения температуры, отличающийся уменьшенным количеством циклов преобразования, обеспечивающий погрешность измерения 0,1 °С;

- способ измерения температуры по интегральным значениям с использованием интегрирующего £Д-АЦП, отличающийся повышенной помехоустойчивостью, обеспечивающий погрешность измерения 0,01 °С.

4. Разработан макет быстродействующего термометра, реализующего итерационный способ измерения температуры, обладающий мень-

шим временем измерения (1-2 с) и погрешностью измерения 0,1 °С по сравнению с аналогом (термометр «ThermoTek» модели 0482 израильской фирмы «SAAT» с погрешностью согласно стандарту ASTM El 112-98 не более ±0,1 °С и временем измерения порядка 10 с).

5. Предложена структура системы мониторинга физиологических параметров человеческого организма, где в качестве цифрового датчика температуры используется быстродействующий термометр. Разработан и испытан макет автономного быстродействующего термометра с беспроводным каналом передачи данных для системы мониторинга физиологических параметров человеческого организма, реализующий способ измерения температуры по интегральным значениям с временем измерения 1-2 с и погрешностью не более ±0,1 °С.

6. Использование быстродействующих цифровых датчиков температуры с беспроводным каналом передачи данных в системах мониторинга физиологических параметров человеческого организма позволяет расширить функциональные возможности таких систем и применить их для определения относительного изменения объемной скорости кровотока в капиллярах поверхностного сплетения кожи.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Долгова, И. А. Особенности измерения параметров жизнедеятельности человеческого организма / Э. К.Шахов, И. А.Долгова, В. В. Акинин // Вестник Самарского государственного технического университета. -Вып. 33. - Самара, 2005. - С. 279-283.

2. Долгова, И. А. Об одном алгоритме измерения температуры / И. А. Долгова, Э. К. Шахов // Мехатроника, автоматизация, управление. - М.: Новые технологии. - 2007. - № 8. - С. 20-24.

Публикации в других изданиях

3. Долгова, И. А. Компенсационный термометр / И. А. Долгова, Э. К. Шахов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион.-2005. - Вып. 5. - С. 4-14.

4. Долгова, И. А. О возможности компенсационного измерения температуры / Э. К. Шахов, И. А. Долгова // Вычислительные системы и технологии обработки информации : межвуз. сб. науч. тр. -

Вып. 6(30). - Пенза : Информационно-издательский центр ПГУ, 2006. -С. 50-63.

5. Долгова, И. А. Особенности измерения температуры тела человека / И. А. Долгова // Вычислительные системы и технологии обработки информации : межвуз. сб. науч. тр. - Вып. 6 (30). - Пенза : Информационно-издательский центр ПГУ, 2006. - С. 125-133.

6. Долгова, И. А. К вопросу о классификации методов измерения температуры человеческого организма / И. А. Долгова // Динамика гетерогенных структур : науч.-техн. сб. ст. - Вып. 1. - Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2008. - С. 82-88.

7. Долгова, И. А. Компенсационный способ ускоренного измерения температуры / И. А. Долгова // Динамика гетерогенных структур: науч.-техн. сб. ст. - Вып. 2. - Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2008. -С. 83-93.

8. Долгова, И. А. Способ ускоренного измерения температуры теплокровных организмов / И. А. Долгова, Э. К. Шахов, А. А. Мельников // Вычислительные системы и технологии обработки информации: межвуз. сб. науч. тр. - Вып. 8 (31). - Пенза : ИИЦ ПГУ, 2008. -С. 85-89.

9. Долгова, И. А. Моделирование процесса измерения температуры организма человека / Э. К. Шахов, И. А. Долгова, А. А. Мельников // Вычислительные системы и технологии обработки информации: межвуз. сб. науч. тр. - Вып. 8 (31). - Пенза : ИИЦ ПГУ, 2008. -С. 97-107.

10. Долгова, И. А. Об одной возможности компенсационного измерения температуры / Э. К. Шахов, И. А. Долгова // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления : сб. тезисов докл. Междунар. науч.-техн. конф. - Гурзуф, 2005. - С. 58-59.

11. Долгова, И. А. Особенности измерения параметров жизнедеятельности человеческого организма / Э. К. Шахов, В. В. Акинин, И. А. Долгова // Информационные, измерительные и управляющие системы (ИИУС 2005) : материалы Междунар. науч.-техн. конф. -Самара, 2005.-С. 32-34.

12. Долгова, И. А. Способ ускоренного измерения температуры теплокровных организмов / И. А. Долгова // Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы (БИОМЕДСИСТЕ-

МЫ-2006) : сб. тез. докл. XIX Всерос. науч.-техн. конф. - Рязань, 2006.-С. 61-62.

13. Долгова, И. А. К вопросу о моделировании процесса микроциркуляции крови в коже / И. А. Долгова, Б. В.Чувыкин // Инновационные технологии в экономике, информатике, медицине и образовании : сб. тез. докл. IV Межрегион, науч.-пракг. конф. - Пенза, 2007. - С. 96-98.

14. Долгова, И. А. Моделирование компенсационного измерения температуры на основе кондуктивного обмена с объектом измерения / И. А. Долгова, Э. К. Шахов, А. А. Мельников // Проектирование инженерных и научных приложений в среде МАТНЬАВ : сб. ст. Третьей Всерос. науч. конф. - СПб., 2007. - С. 47-59.

15. Долгова, И. А. Об одном способе измерения температуры / И. А. Долгова, Э. К. Шахов Н Информационные и управленческие технологии в медицине : сб. ст. Всерос. науч.-техн. конф. - Пенза, 2007. -С. 59-63.

Патенты РФ

16. Пат. 2319122 Российская Федерация. Компенсационный способ ускоренного измерения температуры У Э. К. Шахов, И. А. Долгова, А. А. Мельников. - заявл. 13.10.06; опубл. 10.03.08. Бюл. № 7. — 11 с.

17. Пат. 2326354 Российская Федерация. Способ итерационного терморезистивного измерения температуры / Э. К. Шахов, И. А. Долгова. - заявл. 04.12.06; опубл. 10.06.08. Бюл. № 16. - 8 с.

18. Пат. 2333466 Российская Федерация. Способ экспресс-измерения температуры // Э. К. Шахов, И. А. Долгова, Д. А. Кривецков - заявл. 08.05.07; опубл. 10.09.08. Бюл. № 25. - 10 с.

Долгова Ирина Анатольевна

Быстродействующие термометры для систем мониторинга параметров человеческого организма

Специальность 05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

Редактор Т. В. Веденеева Технический редактор Н. А. Вьялкова Корректор Ж. А. Лубенцова Компьютерная верстка Р. Б. Бердниковой

ИД № 06494 от 26.12.01

Сдано в производство 11.11.08. Формат 60x84'/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,16. _Заказ М» 642. Тираж 100._

Издательство Пензенского государственного университета. 440026, Пенза, Красная, 40.

Введение

Глава 1 Аналитический обзор методов и приборов измерения температуры биологических объектов

1.1 Особенности теплообмена биологического объекта с окружающей средой

1.2 Классификация методов измерения температуры человеческого организма

1.3 Сравнительный анализ методов измерения температуры

1.4 Аналитический обзор разновидностей медицинских термометров

Актуальность работы и состояние вопроса. В настоящее время медицинские системы мониторинга физического состояния человека находят все большее применение. В связи с развитием микроэлектронной базы и средств коммуникации после существенного расширения технических возможностей в развертывании и распространении Интернета, проявляется растущий интерес к беспроводным технологиям и их применению в телемедицине.

Исследования в области средств коммуникации привели к появлению нового вида коммуникационных сетей под названием «Беспроводные сенсорные сети» на основе сетевых датчиков[1]. При этом датчик в составе сети - это сетевой датчик [2](по иностранной терминологии), который имеет радиопередающее устройство, позволяющее передавать информационные сигналы на базовую станцию через беспроводные средства связи.

Лидерами в области производства аппаратуры для беспроводных сенсорных сетей являются: RF Monolithics, Inc. [3], производящая модули приемопередатчиков с низким энергопотреблением, а также компания Crossbow Technologies, частично инвестируемая фирмой Intel, норвежская компания RADIOCRAFTS, выпускающая функционально завершенные радиомодули в малогабаритных корпусах, фирма Telecontrolli (Италия), ООО «Высокотехнологичные системы» (Россия), разрабатывающая аппаратно-программную платформу MeshLogic для реализации беспроводных сенсорных сетей в различных областях применения, в том числе и в медицине.

В конце 2004 г. был ратифицирован единственный на данный момент стандарт в области беспроводных сенсорных сетей — стандарт ZigBee[4], основанный на принятом ранее стандарте IEEE 802.15.4, который описывает физический уровень и уровень доступа к среде для беспроводных персональных сетей WPAN (Wireless Personal Area Networks).

В настоящее время беспроводные сенсорные сети широко используются в системах мониторинга физиологических параметров человеческого организма. Узким местом таких систем являются сетевые датчики измерения физических величин и, связанные с ними, проблемы точности, быстродействия, потребляемой мощности и информативности измерительных сигналов. Это, в свою очередь, снижает эффективность использования автоматизированных систем диагностики и принятия решения, что сдерживает развитие медицинских систем мониторинга и их массового применения.

Измерение температуры биологического объекта является одной из наиболее частых задач диагностики. В настоящее время существует большое разнообразие приборов для измерения температуры тела человека, выпускаемых целым рядом зарубежных и отечественных фирм: SAAT (Израиль), OMRON (Япония), HEALTH INSTRUMENTS (Китай), ООО "ЭЙ энд ДИ РУС» (Россия). Однако, существующие датчики температуры биологических объектов (ртутные, спиртовые, терморезистивные) обладают недостаточным быстродействием, а инфракрасные - точностью, для решения задач мониторинга в режиме реального времени, во время массовых измерений температуры в период эпидемий, при измерении температуры сельскохозяйственных животных, когда специфика условий измерения требует практически мгновенной реализации этой процедуры.

В связи с этим актуальной задачей является уменьшение времени измерения температуры биологических объектов без потери точности. Перспективным представляется развитие новых методов измерения температуры тела человека, предложенных выдающимся российским ученым Шаховым Э.К. [612], в которых, в отличие от традиционных решений, осуществляется не пассивный (от объекта измерения), а активный нагрев термочувствительного элемента. Однако при разработке таких методов следует учитывать эффект изменения температуры объекта измерения после его контакта с термочувствительным элементом средства измерения.

Решение задачи уменьшения времени измерения до 1-2 секунд позволит расширить область применения известного метода теплового тестирования для оценки параметров микроциркуляции крови в капиллярах поверхностного сплетения кожи человека.

В настоящее время для оценки состояния кровотока используются ультразвуковые, лазерные, термометрические, фотоплетизмографические, вискозиметрические методы. Существующие стационарные приборы: "Perimed" (Швеция), "Transonic Systems, Inc." (США), "JIAKK-ОГ (Россия), «Минимакс-Допплер-К» (Санкт-Петербург) и др., реализующие эти методы, используются лишь для оценки параметров кровотока в крупных и мелких сосудах, а вискозиметрия — для оценки реологических свойств (вязкости) крови, и не предназначены для мониторинга параметров капиллярного кровотока. В связи-с этим актуальной, задачей является разработка быстродействующих термометров с расширенными функциональными возможностями по оценке параметров кровотока в капиллярной сети и использование их в качестве цифровых датчиков в системах мониторинга параметров психофизиологического состояния человека с беспроводными каналами передачи данных.

Задачи исследования. Целью работы является разработка быстродействующих термометров для систем мониторинга параметров человеческого организма. Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1. Анализ и классификация современных методов и приборов измерения температуры биологических объектов и путей их технического совершенствования.

2. Разработка модели взаимодействия биологического объекта и средства измерения температуры.

3. Исследование и разработка способов измерения температуры, обеспечивающих более высокое быстродействие по сравнению с существующими аналогами.

4. Разработка и исследование макета быстродействующего термометра.

5. Исследование возможности использования быстродействующих термометров в системах мониторинга физиологических параметров человеческого организма.

Содержание диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

Основные результаты и выводы по 4 главе:

1. На основе результатов модельных экспериментов по оптимизации массогабаритных размеров и начальной температуры термочувствительного элемента датчика температуры разработана конструкция чувствительного элемента, оптимизированная по критерию максимального использования влияния БОС. Подтвержден вывод о возможности уменьшения времени измерения в 5-10 раз за счет активизации влияния БОС путем предварительного нагрева термометра.

2. По результатам модельных экспериментов по определению влияния БОС на время измерения температуры биологического объекта разработан макет быстродействующего термометра для систем мониторинга физиологических параметров человеческого организма, реализующего итерационный способ измерения температуры, обладающий меньшим временем измерения (1-2 секунды) и погрешностью измерения 0,1 °С по сравнению с аналогом (термометр "ThermoTek" модели 0482 израильской фирмы "SAAT" с погрешностью согласно стандарту ASTM El 112-98 не более ±0,1 °С и временем измерения порядка 10 сек), экспериментальные исследования которого подтвердили полученные теоретические результаты.

3. Предложена структура системы мониторинга физиологических параметров человеческого организма, где в качестве цифрового датчика температуры используется быстродействующий термометр. Разработан макет автономного быстродействующего термометра с беспроводным каналом передачи данных для системы мониторинга физиологических параметров человеческого организма, реализующий способ измерения температуры по интегральным значениям с использованием £Д-АЦП с временем измерения 1-2 с и погрешностью не более ±0,1 °С., обладающий повышенным ресурсом продолжительности работы (100 часов).

4. Использование быстродействующих цифровых датчиков температуры с беспроводным каналом передачи данных в системах мониторинга физиологических параметров человеческого организма позволяет расширить функциональные возможности таких систем и применять их для определения относительного изменения объемной скорости кровотока в капиллярах поверхностного сплетения кожи.

164

Заключение

Основным результатом диссертационной работы является создание модели взаимодействия биологического объекта и термочувствительного элемента термометра, учитывающая эффект биологической обратной связи, разработка на ее основе новых способов измерения температуры и макетов быстродействующих термометров, реализующих эти методы.

В результате теоретических и практических исследований, выполненных в диссертационной работе, получены следующие научные и практические результаты:

1. Проведен анализ и предложена классификация методов измерения температуры биологических объектов и сформулированы пути технического совершенствования термометров: уменьшение времени измерения за счет учета влияния БОС, использование экстраполяционных алгоритмов измерения температуры.

2. Разработана модель взаимодействия биологического объекта и термочувствительного элемента термометра, учитывающая эффект биологической обратной связи. Модель реализована в среде визуального программирования Ма^аЬ 81ти1шк. Показана возможность определения параметров кровотока в капиллярной сети поверхности кожи методом теплового тестирования. Установлено методом моделирования и экспериментально подтверждено, что учет влияния БОС позволяет уменьшить время измерения температуры биологического объекта в 5-10 раз.

3. Исследована зависимость методической погрешности моделирования от размерности модели ТУ, временного шага расчета при переходе от континуального объекта к дискретной модели. Установлена зависимость максимальной погрешности моделирования от размерности модели которая описывается следующей формулой:^0тах=аК''55, где а=0,65 °С. Определено, что для интервала времени At=0,2т методическая погрешность моделирования минимальна.

4. В процессе исследования модели установлено, что для уменьшения времени измерения температуры предпочтительным является вариант активизации влияния БОС путем предварительного нагрева термометра и оптимизации массогабаритных размеров термочувствительного элемента датчика температуры

5. Предложен компенсационный способ измерения температуры, отличающийся простотой схемотехнической реализации, обеспечивающий время измерения 1-2 с при заданной погрешности измерения ОД °С, защищенный патентом РФ. Экспериментально установлено, что для термочувствительного элемента, имеющего постоянную времени 4 секунды (аналог термистор В573, размер 0,8x1,6x0,9 мм, фирма «EPCOS») без учета погрешности АЦП время измерения с погрешностью 0,1 °С не превышает 0,65 секунды.

6. Предложен итерационный терморезистивный способ измерения температуры, отличающийся уменьшенным количеством циклов преобразования, обеспечивающий время измерения 1-2 с при заданной погрешности измерения 0,1 °С , защищенный патентом РФ.

7. Предложен способ измерения температуры по интегральным значениям с использованием интегрирующего £Д-АЦП, обеспечивающий время измерения 1-2 с при заданной погрешности измерения 0,01 °С, защищенный патентом РФ.

8. Сравнительный анализ предложенных способов показал, что компенсационный способ имеет преимущество в том случае, когда требуется простота схемотехнической реализации. Итерационный способ измерения предпочтительнее для автономных термометров массового применения, где основным критерием является стоимость, поскольку не требует использования высокоточных АЦП. Областью применения способа измерения температуры по интегральным значениям с использованием интегрирующего £Д-АЦП мо гут быть системы мониторинга физиологических параметров человеческого организма, включая мониторинг параметров капиллярного кровотока, где предъявляются повышенные требования к точности измерения и энергопотреблению.

9. Разработан макет быстродействующего термометра, реализующего итерационный способ измерения температуры, обладающий меньшим временем измерения (1-2 секунды) и погрешностью измерения 0,1 °С по сравнению с аналогом (термометр "ThermoTek" модели 0482 израильской фирмы "SAAT" с погрешностью согласно стандарту ASTM El 112-98 не более ±0,1 °С и временем измерения порядка 10 сек), экспериментальные исследования которого подтвердили полученные теоретические результаты, который может использоваться в медицинских системах мониторинга параметров человеческого организма.

Ю.Разработан и испытан макет автономного быстродействующего термометра с беспроводным каналом передачи данных, реализующий способ измерения температуры по интегральным значениям, обладающий повышенным ресурсом продолжительности работы (100 часов) с временем измерения 1-2 с и погрешностью не более ±0,1 °С, который может использоваться в медицинских системах мониторинга параметров человеческого организма.

11 .Использование быстродействующих цифровых датчиков температуры с беспроводным каналом передачи данных в системах мониторинга физиологических параметров человеческого организма позволяет расширить функциональные возможности таких систем и применять их для определения относительного изменения объемной скорости кровотока в капиллярах поверхностного сплетения кожи.

167

1. Материалы 3-й Международной выставки «Беспроводные и мобильные технологии 2007» - М.: ЦМТ, 2007.

2. Wireless Sensors and Integrated Wireless Sensors Networks Report. Отчет компании Frost & Sullivan, 2002r.

3. RF Monolithics, TR 3000, TR 7000, TRC-102 Data Sheet 2007. Технологическая документация фирмы «RF Monolithics».- http://www.rfm.com.

4. ZigBee Specification — спецификация сетей ZigBee. http://www.zigbee.org.

5. Анго, А. Математика для электро- и радиоинженеров. М.: Наука, 1964. - 772 с.

6. Пат. № 2255314 Российская Федерация, МПК7 G 01 К 7/24. Быстродействующий медицинский термометр / Э.К. Шахов. заявл. 22.03.04; опубл. 27.06.05, бюл. №18.- 8 с.

7. Пат. № 2257533 Российская Федерация, МПК7 G 01 К 7/22. Компенсационный способ измерения температуры / Э.К. Шахов. заявл. 22.03.04; опубл. 27.07.05, бюл. № 21.- 10 с.

8. Пат. №2269750 Российская Федерация, МПК7 G 01 К 7/24. Способ терморезистивного измерения температуры / Э.К. Шахов, А.П. Писарев. заявл. 22.03.04; опубл. 27.07.2005, бюл. № 21. - 12 с.

9. Шахов, Э.К. Об одной возможности тензорезистивного измерения температуры. // Датчики и системы.- №3(70).- 2005.- С. 13-15.

10. Шахов, Э.К. Щеголев, В.Е. Система стабилизации температуры для термоанемометров / Измерительные преобразователи и информацио-ные технологии. Межвуз. науч. сб. Вып. 1. - Уфа, 1996.- С. 174-178.

11. Шахов, Э.К. Об одной возможности терморезистивного измерения температуры // Датчики и системы.- №12.- 2004,- С. 23-32.

12. Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. Учебное пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1975.- 496 е.

13. Павельски, С., Завадски, 3. Физиологические константы в клинике внутренних болезней. Пер. с польск. М.И. Сальмана.- М.: «Медицина», 1964.- 264 с.

14. Физиология терморегуляции / К.П.Иванов, О.П. Минут-Сорохтина, Е.В. Майстрах и др.- Л.: Наука, 1984.- 470 с.

15. Бартон, А., Эдхолм, О. Человек в условиях холода.- М.: Изд-во иностр. лит., 1957.- 335 с.

16. Фомин, Н. А. Физиология человека.- М.: Просвещение, 1982. -250с.

17. Куренина, М.М., Воккен, Г.Г. Анатомия человека.- М.: Просвещение, 1979.- 560 с.

18. Физиология человека. / Под редакцией В.М.Покровского, Г.Ф.Коротько.- М.: Просвещение, 1989.- 360 с.

19. Физиология человека. В 4-х томах. Т.4. / Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. М.: Мир, 1986.- 312 с

20. Иванов, К.П. Основы энергетики организма: Теоретические и практические аспекты. Том 1. Общая энергетика, теплообмен и терморегуляция // Л.: Наука, 1990.- 307 с.

21. Георгиева, С.А. Физиология. М.: Медицина, 1981.- 235 с.

22. Лищук, В.А. Математическая теория кровообращения // М.: Медицина, 1991.- 126 с.

23. Практикум по нормальной физиологии: Учеб. пособие для мед. вузов / Под ред. H.A. Агаджаняна и A.B. Коробкова. // М.: Высш. шк., 1983.- 328 с.

24. Компьютерный капилляроскоп. http://medprom.ru/medprom

25. Слоним, А.Д. Эволюция терморегуляции // JL: Наука, 1986.- 76 с.

26. Витте, Н.К. Тепловой обмен человека и его гигиеническое значение // Киев: Госмедиздат, 1956.- 148 с.

27. Ажаев, А.Н. Физиолого-гигиенические аспекты действия высоких и низких температур // М.: Наука, 1979.- 264 с.

28. Баженов, Ю.И. Механизмы адаптации к холоду // JL: Наука, 1985.- 180 с.

29. Банхиди, JI. Тепловой микроклимат помещений: Расчет комфортных параметров по теплоощущениям человека // М.: Стройиздат, 1981.248 с.

30. Кощеев, B.C. Физиология и гигиена индивидуальной защиты человека от холода//М.: Медицина, 1981.- 228 с.

31. Кощеев, B.C., Кузнец Е.И. Физиология и гигиена индивидуальной защиты человека в условиях высоких температур // М.: Медицина, 1986.256 с.

32. Майстрах, Е.В. Патологическая физиология охлаждения человека // Л.: Медицина, 1975.-216 с.

33. Майстрах, Е.В. Тепловой гомеостаз. / Под ред. П.Д. Горизонтова //М.: Медицина, 1981.- С. 491-520

34. Новожилов, Г.Н., Ломов, О.П. Гигиеническая оценка микроклимата // Л.: Медицина, 1987.- 112 с.

35. Популярная медицинская энциклопедия // М.: Советская энциклопедия, 1987,- 704 с.

36. Безопасность жизнедеятельности. /Под ред. H.A. Белова // М.: Знание, 2000.- 364 е.

37. Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс). / Под ред Е.Г.Шрамкова. Учебное пособие для втузов // М.: Высшая школа, 1972.- 520 е..

38. Шахов, Э.К. Разделение функций основной принцип структурного совершенствования измерительных преобразователей / Цифровая информационно-измерительная техника. Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 8. // Пенза, ППИ. 1978.

39. Орнатский, П.П. Автоматические измерения и приборы // Киев: Вища школа, 1973.- 552 с

40. Пат. № 2319122 Российская Федерация. Компенсационный способ ускоренного измерения температуры / Э.К. Шахов, И.А. Долгова, A.A. Мельников. заявл. 13.10.06; опубл. 10.03.08, бюл. № 7. - 11 с.

41. Пат. № 2326354 Российская Федерация. Способ итерационного терморезистивного измерения температуры / Э.К. Шахов, И.А. Долгова. -заявл. 04.12.06; опубл. 10.06.08, бюл. № 16. 8 с.

42. Пат. № 2333466 Российская Федерация. Способ экспресс измерения температуры / Э.К. Шахов, И.А. Долгова, Д.А. Кривецков. заявл. 08.05.2007; опубл. 10.09.2008, бюл. № 25. - 10 с.

43. Моделирование взаимодействия объекта и средства измерения для совершенствования тонометров и термометров: дис. канд. техн. наук: 05.13.18, 05.11.01: защищена 30.12.04: утв. 08.05.05 / Писарев Аркадий Петрович.- Пенза, 2004,- 277 с.

44. Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. П.В.Новицкого // Л.:Энергия, 1975.- 576 с

45. Термометры ThermoTelc.- http://www.thermotek.ru

46. Термометры OMRON.- http://www.omron-healthcare.com

47. Термометры ЕТ-100 HEALTH INSTRUMENTS.-http://www.777china.com/Product/Productlist.asp

48. Термометры ООО "ЭЙ энд ДИ РУС".-http://www.aandd.ru/product/medical/thermo

49. Энциклопедический словарь медицинских терминов: В 3-х томах. / Под ред. Б.В. Петровского // М.: Советская энциклопедия, 1984. -1424 с.

50. Ремизов, А.Н. Медицинская и биологическая физика // М.: Высшая школа, 1987.

51. Савицкий, H.H. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики // М.: Медицина, 1974.- 311 с.

52. Палеев, Н.Р., Каевицер, И.М. Атлас гемодинамических исследований в клинике внутренних болезней // М.:, Медицина.- 1975г.

53. Долгова, И.А. Особенности измерения параметров жизнедеятельности человеческого организма. / Э.К. Шахов, В.В.Акинин, И.А. Долгова // Вестник Самарского государственного технического университета. -Вып. 33, Самара, 2005. С. 279-283.

54. Долгова, И.А. Особенности измерения температуры тела человека / И.А. Долгова // Вычислительные системы и технологии обработки информации : межвуз. сб. науч. тр. Вып. 6(30). - Информационно-издательский центр ПТУ, 2006.- С. 86-96.

55. Долгова, И.А. О возможности компенсационного измерения температуры / Э.К. Шахов, И.А. Долгова // Вычислительные системы и технологии обработки информации : межвуз. сб. науч. тр. Вып. 6(30). Пенза: Информационно-издательский центр ПТУ, 2006.- С. 50-63.

56. Долгова, И.А. Об одном алгоритме измерения температуры / И.А. Долгова, Э.К. Шахов // Мехатроника, автоматизация, управление. № 8. М: Новые технологии, 2007.- С. 20 - 24

57. Бурукина, И.П., Чувыкин, Б.В. Вопросы проектирования микромощных автономных измерительных приборов // Информационно-измерительные системы : межвуз. сб. науч. тр. Пенза: Информационно-издательский центр ПГУ, 2006.- С. 113-119.

58. Долгова, И.А. Компенсационный термометр./ Э.К. Шахов, И.А. Долгова // Известия вузов. Поволжский регион. 2005. - Вып. 5. - С. 4-14.

59. Туричин, A.M. Электрические измерения неэлектрических величин //M.-JL: Энергия, 1966.- 690 с.

60. Писарев А.П. Модель преобразователя температуры в ЧИМ-сигнал. / А.П. Писарев // Информационно-измерительная техника : межвуз. сб. науч. тр. Вып.2(28). - Пенза: Информационно-издательский центр ПГУ, 2003.- С. 127-137.

61. Долгова, И.А. Об одном способе измерения температуры / И.А. Долгова, Э.К. Шахов // Информационные и управленческие технологии в медицине : сб. ст. Всерос. науч.-техн. конф. Пенза, 2007.- С. 59-63.

62. Шахов, Э.К., Голышевский, O.A., Крысин, В.Ю. Реализация компенсационного метода в медицинских термометрах // Материалы конференции «Измерения 2000», Пенза: Изд-во ПГУ, 2000.- С. 118 -119.

63. Калакутский, Л.И., Манелис, Э.С. Аппаратура и методы клинического мониторинга: Учебное пособие // Самара: Самар. гос. аэрокосм, ун-т, 1999.- 161 с.

64. Иванов, К.П. Успехи и спорные вопросы в изучении микроциркуляции. / Российский физиологический журнал им. И.М.Сеченова // М.: -1995.-№6.- С.1-17.

65. Саркисов, К. Г., Коркушко, О. В., Ступина, А. С. и др. Микроциркуляция и гемореология при старении человека. // Проблемы старения и долголетия. 1998. - Т. 7, №3.- С. 269 - 278.

66. Дерябин, Е.И., Двинянинова, Е.Е., Ваганова, Н.В., Осипов, В.Ю., Терещенко, А.П., Дерябина, А.Г. Применение фотоплетизмографии для исследования локального кровотока челюстно-лицевой области. //Лазерная медицина.- 1999.-№ 3(2).

67. Лебедев, П.А., Калакутский, Л.И., Власова, С.П., Горлов, А.П. Диагностика функции сосудистого эндотелия у больных с сердечнососудистыми заболеваниями. Метод, указания. Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет. 2004.-18 с.

68. Тепловизор ТН7700 NEC (США-ЯПОНИЯ).-http://l 2350.ukrindustrial.com

69. Минимакс Доплер —К.-http://www.exponet.m/exhibitions/online/medicineiz2005/minimax.ru.html

70. Крупаткин, А. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови // М.: Медицина, 2005.- 256 с.

71. ЛД-Флоуметр. http://www.cardio.by/index.phtml

72. Вискозиметры.- http://www.everest-lab.ru/pages/brookfield.html

73. Мошкевич, B.C. Фотоплетизмография //М.: Медицина, 1970.- 129с.

74. Акутест FPG. http://www.npl-rez.ru/goods-0.html