منابع پایان نامه ارشد درباره سیستم عصبی، بیماران مبتلا، تعقیب و گریز

دانلود پایان نامه ارشد

مشاهده هستند. برای ناظران بشری، تشخیص این الگوها از الگوهای جنبش طبیعی بسیار آسان است. الگوهای شتاﺏسنج در طول تشنج، در 95 درصد از تشنج های حرکتی، کلیشه ای بودند. این الگوهای مشخص یک نقطه شروع برای تشخیص تشنج خودکار ﻣﯽباشد[37]. از آنجا که اکثر علائم شایع صرع، حرکتی هستند، سیستمی بر اساس یک الگوریتم تشخیص حرکت تشنجی، به کار گرفته شده است. ثبت خصوصیات حرکتی تشنج های صرعی با کمک سنسور حرکتی-مغناطیسی، مطالعه در مورد خصوصیات حرکتی از نوع حرکت صرعی را برای یک واحد مراقبت فراهم ﻣﯽکند [72].
در سال های اخیر، تشخیص فعاﻟﻴﺖﻫﺎی انسانی مبتنی بر شتاﺏسنج به یکی از زمینه های تحقیقاتی فعال در تشخیص الگو، محاسبات پوشیدنی، و محاسبات فراگیر تبدیل شده است. عمدتاً پتانسیل گسترده ای از کاربردهای شتاﺏسنج در نظارت بر سلامتی، زمینه آگاه، اشکال جدیدی از تعامل کامپیوتر با انسان، و غیره وجود دارد [73].
3-3 استفاده از شتاﺏسنج سه محوره
شتاﺏسنج مورد استفاده در این پروژه ADXL335 است. شتاﺏسنج ADXL335 يك شتاﺏسنج 3 محوره كوچك، با توان مصرفي پايين و داراي خروجي ولتاژ بین 0 تا 3.3V است. بازه اندازه گيري شتاب در اين سنسور ±3g است. اين سنسور مي تواند شتاب هاي استاتيك گرانش مانند كاربردهاي زاويه سنجي را اندازه گيري كند. همچنين شتاب هاي ديناميك مانند شتاب هاي حركتي، شوك هاي مكانيكي و لرزش در اين سنسور قابل اندازه گيري است.
این ماژول در مجموع دارای 5 پایه ﻣﯽباشد. پایه VCC با تغذیه +3.3V، پایه GND، پایه X، Y و Z. هر یک از سه خروجی آنالوگ را با یک خازن 100 نانوفاراد به ورودهای آنالوگ میکروکنترلر وارد ﻣﯽکنیم. مشخصات فنی این شتاﺏسنج به این شرح است: ولتاژ تغذيه 1.8V تا 3.6V، جریان 0.35mA، سه خروجي مجزا براي سه محور X، Y و Z و به صورت آنالوگ، پهناي باند 0.5Hz تا 1600Hz براي محورهاي X و Y، پهناي باند 0.5Hz تا 550Hz براي محور Z، كاملا سيلد شده27 در مقابل حرارت و رطوبت، قابليت تحمل شوكهاي مكانيكي تا 10000g، و ابعاد4*4*1.45 ميليمتر.

شکل 3-1: ساختمان داخلی شتاﺏسنج سه محوره ADXL335
3-4 رسانايی پوست
فعالیت پوست یک شاخص حساس برای فعالیت سیستم عصب سمپاتیک است. در حالی که سیستم عصبی پاراسمپاتیک به بازسازی و ذخیره انرژی منجر ﻣﯽشود، سیستم عصبی سمپاتیک افزایش متابولیسم را باعث ﻣﯽگردد. به این ترتیب، افزایش فعالیت سمپاتیک باعث افزایش ضربان قلب، فشار خون و تعریق ﻣﯽشود، همچنین خون را از منابع روده ای به سمت ماهیچه های اسکلتی، ریه ها، قلب و مغز جهت آمادگی در اعمال حرکتی مثل تعقیب و گریز هدایت ﻣﯽکند[74].
از آنجا که عرق یک الکترولیت ضعیف و رسانای خوبی است، وجود بسیاری از مسیرهای موازی از مجاری عرق با مقاومت کم، موجب افزایش رسانایی در جریان الکتریکی ﻣﯽشود. تغییرات در رسانایی سطح پوست، و یا به طور کلی تر، در EDA، منعکس کننده فعالیت در محور سمپاتیک ANS و یک معیار حساس و مناسب از ارزیابی تغییرات را در تحریک سمپاتیک در ارتباط با احساسات، شناخت و توجه ارائه مـﯽدهد[10].
پاسخ رسانایی پوست28 نشان دهنده واکنش سیستم ANS و بخش اعصاب سمپاتیک ﻣﯽباشد. زمانی که یک جریان ضعیف از طریق دو الکترود به دو انگشت دست اعمال ﻣﯽشود، تغییرات در مقاومت پوست رخ مـﯽدهد که تغییرات در مقدار GSR ﻣﯽباشد و ما ﻣﯽتوانیم تشخیص دهیم که تغییراتی در سیستم ANS وجود دارد. زمانی که احساسات فرد تغییر ﻣﯽکند عرق ترشح شده از غدد عرق افزایش و در نتیجه مقادیر GSR را افزایش مـﯽدهد [75]. از این رو، نظارت بر تغییرات ANS یک راه حل عملی برای حمایت از برنامه های بهداشت و درمان فراگیر مانند تشخیص احساسات است[76].
پاسخ رسانایی پوست به عنوان یک تغییر در خواص الکتریکی پوست تعریف شده است. این سیگنال ﻣﻰتواند برای گرفتن پاسخﻫﺎی عصبی خودمختار به عنوان یک پارامتر از عملکرد غدد عرق استفاده شود. اندازﻩگیری نسبتا ساده است و بنابراین اندازﻩگیری GSR ﻣﻰتواند به عنوان یک ابزار ساده و مفید برای بررسی عملکرد سیستم عصبی خود مختار، و به خصوص سیستم سمپاتیک محیطی استفاده شود[10].
در مطالعه در افراد سالم، رابطه بین تغییرات خودمختار محیطی توسط GSR و تحریک قشر توسط تغییرات منفی مشروط (CNV29)، بررسی شد. رابطه معکوسی بین GSR و دامنه CNV نشان داده شد. به طوری که افزایش در فعالیت سمپاتیک محیطی با کاهش این شاخص EEG مربوط به تحریک عصبی قشر همراه بود. بررسی آزمایشی بیوفیدبک GSR، در سه بیمار مبتلا به صرع مقاوم به دارو، نشان داد کاهش قابل توجهی در فرکانس تشنج در دو از سه نفر وجود دارد. بر اساس این یافته ها، مطالعه به منظور بررسی اینکه آیا درمان بیوفیدبک GSR بیماران، با هدف افزایش سطح تونیک تحریک سمپاتیک محیطی، به کاهش تشنج منجر ﻣﯽشود یا نه ادامه یافت. نتایج بدست آمده نشان داد که درمان بیوفیدبک GSR با کاهش در فرکانس تشنج در بیماران مبتلا به صرع مقاوم به دارو همراه بود. با وجود حجم نمونه نسبتا کوچک آزمایش، بیوفیدبک GSR به میزان پاسخ بالای 60٪ رسید [77].
توانایی اندازﻩگیری تغییرات در میزان تحریک ANS به صورت صحیح، راحت، و به طور مداوم، بدون تزریق سیم و یا وسایل دست و پا گیر برای فعاﻟﻴﺖﻫﺎی روزانه، این پتانسیل را دارد که انقلابی در خدمات درمان و بهداشت، به خصوص از طریق پیشبرد درمان شخصی، بوجود آورد. در یک کار پژوهشی سنسوری که برای اندازﻩگیری EDA طراحی شده است، یک ولتاژ کوچک به پوست اعمال شده و در نتیجه افت پتانسیل اندازﻩگیری ﻣﯽشود. طبق بررسی های صورت گرفته مشخص شده است که مقاومت پوست پایه ﻣﻰتواند بین 10KΩ تا حدود 10MΩ متفاوت باشد [78].
یک دستکش پوشیدنی هوشمند و مناسب به صورت کاربر پسند برای استفاده افراد و نظارت بر سلامتی طراحی شده است. تجزیه و تحلیل سیستم عصبی خودمختار با استفاده از سنسورهای غیر تهاجمی اطلاعاتی برای تجزیه و تحلیل عواطف، احساسات، ادراکات و فیزیولوژیک فراهم ﻣﯽکند[79].
3-5 طراحی مدار GSR
امروزه تعداد زیادی وسیله برای اندازﻩگیری رسانایی پوست وجود دارد. اصل اساسی در طراحی این وسایل به دو شکل ﻣﯽباشد، اعمال جریان ثابت و اندازﻩگیری ولتاژ و یا اعمال ولتاژ ثابت و اندازﻩگیری جریان. سیستم های اندازﻩگیری رسانایی پوست با ولتاژ ثابت در این زمینه متداول تر هستند[80]. ما به دنبال طراحی یک سیستم ارزان، قابل اعتماد، با مصرف انرژی پایین، با توانمندی نظارت بر دادﻩهای دریافتی و راحت برای اندازﻩگیری میزان رسانایی پوست هستیم. به طور معمول میزان رسانایی پوست در واحد میکروزیمنس محاسبه ﻣﯽشود که معکوس مقاومت پوست ﻣﯽباشد. ما در این پروژه تغییرات رسانایی پوست را در واحد میلی ولت اندازﻩگیری ﻣﯽکنیم.
پاسخ رسانایی پوست با عبور یک جریان کوچک از طریق دو جفت الکترود به سطح پوست اندازﻩگیری ﻣﯽشود. مقدار اندازﻩگیری شده ﻣﻰتواند در شکل مقاومت، رسانایی، مقدار ولتاژ و یا مقدار جریان باشد. مدار پایه برای اندازﻩگیری رسانایی پوست به صورت شکل 3-2 ﻣﯽباشد. مقدار Rs مقاومت پوست و Vout نشان دهنده ولتاژ خروجی است که مقدار آن با توجه به تغییرات Rs تفاوت خواهد کرد. و در ادامه فرمول ساده تقسیم مقاومتی برای اندازه گیری Rs را ﻣﯽبینید.

شکل 3-2: مدار پايه برای اندازه گيری ميزان مقاومت پوست

V_out=R_2/(R_s+R_2 ) V_in

مدار طراحی شده در این پروژه شامل دو تقويتﻛﻨﻨﺪﻩ عملیاتی یا Op-Amp معمولی و یک تقويتﻛﻨﻨﺪﻩ ابزار دقیق30 ﻣﯽباشد. ورودی غیر معکوس31 هر دو تقويتﻛﻨﻨﺪﻩ عملیاتی به الکترودها متصل ﻣﯽشوند. الکترودها در این پروژه از جنس نقره/کلرید نقره32 می باشند، به علت ترکیب شیمیایی این نوع الکترودها با عرق موجود در پوست می توان میزان رسانایی پوست را دقیق تر اندازﻩگیری کرد. ورودی های معکوس هر دو با کمک مقاومت 100KΩ به خروجی خودش متصل ﻣﯽشود. تقويتﻛﻨﻨﺪﻩ ابزار دقیق AD620 به عنوان یک مقایسهﮔﺭ و در عین حال به عنوان یک تقويتﻛﻨﻨﺪﻩ ظاهر ﻣﯽشود. تقويتﻛﻨﻨﺪﻩ AD620 دارای ولتاژ تغذیه مثبت و منفی ﻣﯽباشد. این تقويتﻛﻨﻨﺪﻩ اختلاف ولتاژ بین پایه های ورودی 2 و 3 را با توجه به بهره تعیین شده، با مقاومتی که بر روی پایه های 1 و 8 قرار دارد، تقویت ﻣﯽکند و بر روی پایه 6 ولتاژ خروجی خواهیم داشت. پایه 5 نیز به عنوان ولتاژ مرجع است. مقاومت پوست انسان بین 10KΩ تا 10MΩ است [81]، و طبق این بازه خروجی باید حدوداً در بین بازه 0.3V تا 2.7V باشد. بنابراین ﻣﯽتوانیم پایه 5 را به یک پتانسیومتر و یا یک IC مرجع که در این بازه ولتاژی هست متصل کنیم، که در این صورت دقت کار با توجه به تقسیم ولتاژ در بازه کوچکتر افزایش مي‏یابد. ولی اگر این پایه به زمین وصل باشد بازه مقاومت پوست بین 0 تا 5V تقسیم خواهد شد. در شکل 3-3 شماتیک طراحی شده برای مدار GSR را ﻣﯽتوانید ببینید.

شکل 3-3: طرح مدار اندازه گيری ميزان مقاومت پوست با جزئيات
3-6 خلاصه‏ي فصل
در این فصل کارهایی و پژوهش هایی که در ارتباط با تشخیص تشنج ویا فعاﻟﻴﺖﻫﺎی روزانه با کمک شتاﺏسنج و همچنین تشخیص تشنج و یا میزان استرس با کمک سطح رسانایی پوست انجام شده است بررسی گردید و در انتهای هر بخش مدار پیشنهادی در پروژه مورد بحث قرار گرفت.

فصل چهارم :
طراحی و پياده سازی سخت افزاری و نرم افزاری

4-1 مقدمه
اولین گام در ساخت یک سنسور فراهم آوردن قطعات سختﺍفزاری مورد نیاز، بررسی نوع ارتباط بین قطعات برای رسیدن به نتیجه مطلوب، تامین ولتاژ و جریان مناسب برای کارکرد صحیح و نحوه پایدار کردن ارتباطات در کل مدار ﻣﯽباشد. گام بعدی پیاده سازی یک الگوریتم صحیح است که با نرﻡﺍفزارهایی که قابلیت ساخت فایل Hex برای برناﻣﻪریزی یک میکروکنترلر را داشته باشند، تولید ﻣﯽشود. الگوریتم باید قادر باشد به طور صحیح و دقت کافی دادﻩهای ورودی را دریافت کرده و در صورت لزوم بتواند پردازش های اولیه و ساده ای بر روی آﻥها انجام دهد. در ادامه بعد از پیاده سازی سختﺍفزاری و نرﻡﺍفزاری صحیح باید بتوان دادﻩهایی که توسط سنسور جمع آوری شدﻩاند در یک حافظه با ظرفیت بالا ذخیره کرده و یا با کمک ارتباطات سیمی یا بیسیم داده را بر روی یک وسیله که دارای قابلیت بالاتری هم از نظر حافظه و هم از نظر پردازش است، فرستاد. در این پژوهش این وسیله، گوشی هوشمند بیمار با سیستم عامل آندروید ﻣﯽباشد. با قابلیت های جدیدی که این سیستم عامل در اختیار ما می گذارد پردازش اصلی بر روی دادﻩهای دریافتی از طریق بلوتوث انجام شده و اطلاعات مفید از این دادﻩها برای تشخیص تشنج و یا عدم آن استخراج ﻣﯽگردد.
4-2 قطعات سختﺍفزاری مورد استفاده
در این بخش به مجموعه سختﺍفزار مورد نیاز و نحوه قرارگیری آﻥها در مدار و نوع ارتباط بین آﻥها اشاره خواهیم کرد.
4-2-1 ميکروکنترلرها
میکروکنترلر33 نوعی ریزپردازنده است که دارای حافظه دسترسی تصادفی (RAM) و حافظه فقط خواندنی (ROM)، تایمر، پورت‌های ورودی و خروجی (I/O) و درگاه ترتیبی (پورت سریال34) در درون تراشه خود می‌باشد و می‌تواند به تنهایی بر روی ابزارهای دیگری کنترل اعمال کند. به عبارت دیگر یک میکروکنترلر، مدار مجتمع کوچکی است که از یک CPU کوچک و اجزای دیگری نظیر نوسان ساز کریستالی، تایمر، درگاه‌های ورودی و خروجی آنالوگ و دیجیتال و حافظه تشکیل شده‌است. در واقع یک ریزپردازنده در درون ریزکنترلگر قرار داده شده ‌است که ریزکنترلگر با استفاده از آن می‌تواند محاسبات منطقی و حسابی را انجام دهد. غالب میکروکنترلرها از خانواده های 8051، AVR و PIC ﻣﯽباشند. میکروکنترلر 8051 جزو اولین میکروکنترلرهایی بود که ساخته شد. این میکروکنترلر توسط شرکت بزرگ Intel ساخته شد، اما بعدها Intel این امکان را به دیگر شرکت ها داد که این میکروکنترلر را تولید کرده و روانه بازار کنند. شرکت های دیگری هم مانند ATMEL , PHILIPS , SIEMENS , DALLAS و… به تولید این میکروکنترلر پرداختند. میکروکنترلر PIC میکروکنترلرهای خیلی قوی هستند که بر اساس بعضی آمار ها بیشترین کاربر را به خود اختصاص داده است. این میکروکنترلر ساخت شرکت میکرو چیپ است که PIC را در مدل های متنوع با امکانات

پایان نامه
Previous Entries منابع پایان نامه ارشد درباره فیزیولوژی، تلفن همراه، انعطاف پذیری Next Entries منابع پایان نامه ارشد درباره فرکانس رزونانس، نام گذاری، نام تجاری