Σχεδιασμός Και Υλοποίηση Συστήματος Ηλεκτρικής Τομογραφίας Σύνθετης Εμπέδησης

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται, σχεδιάζεται και υλοποιείται (σε εκτυπωμένη πλακέτα PCB) ένα σύστημα ηλεκτρικής τομογραφίας σύνθετης αντίστασης. Η μέθοδος αυτή αποτελεί έναν μη επεμβατικό τρόπο[1] απεικόνισης των εσωτερικών ιστών του σώματος μέσω του εντοπισμού της σύνθετης αντίστασης που αυτοί παρουσιάζουν μεταξύ διαδοχικών κόμβων. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η υλοποίηση μιας διάταξης με υψηλή για τα δεδομένα της διακριτική ικανότητα, βελτιωμένη απόκριση, σχετικά χαμηλό κόστος, μικρό μέγεθος και βάρος ώστε να επιτυγχάνεται η φορητότητά του. Συγκεκριμένα στην εργασία αυτή σχεδιάζεται ένα σύστημα με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε ένα χαμηλής έντασης εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα να διαχέεται μέσα στον υπό εξέταση ανθρώπινο ιστό, και μέσω μια σειράς αρκετών ηλεκτροδίων να λαμβάνεται η αντίστοιχη τάση. Η τάση αυτή υποδεικνύει την αντίσταση που διαρρέει το ρεύμα αυτό και μέσω αυτής είναι δυνατό να αποφανθούμε για το είδος των ιστών που διαρρέονται από το ρεύμα. Εν συνεχεία, με κατάλληλους αλγορίθμους είναι δυνατή η απεικόνιση του εσωτερικού ιστού. Για να σχεδιαστεί ένα τέτοιο σύστημα έπρεπε να προηγηθεί μια κατάλληλη και εκτενής μελέτη των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών των ανθρωπίνων ιστών καθώς και των απαιτήσεων της διάταξης έτσι ώστε να καθοριστούν οι προδιαγραφές της και κατά συνέπεια τα εξαρτήματα από τα οποία αυτή θα αποτελείται και ο τρόπος διασύνδεσης μεταξύ τους. Το συνολικό κύκλωμα οδηγεί σωστά το ρεύμα στα ηλεκτρόδια και λαμβάνει την τάση που πρόκειται να μετρηθεί μέσω αυτών. Τα κύρια μέρη του κυκλώματος που σχεδιάστηκε εδώ είναι μια πηγή ρεύματος, ένα κατάλληλο σύστημα πολυπλεκτών για την διακοπτική οδήγηση ρεύματος-τάσεων, το κατάλληλο σύστημα μικροελεγκτή για τον προγραμματισμό των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και τη λήψη των μετρήσεων, καθώς και το διαφορικό στάδιο εξόδου. Στην εργασία αυτή χρησιμοποιούμε συγκεκριμένα 64 ηλεκτρόδια κάτι το οποίο καθιστά το κύκλωμα αρκετά περίπλοκο στο σχεδιασμό του. Στο παρόν έντυπο γίνεται αρχικά αναφορά στη μέθοδο ηλεκτρικής τομογραφίας σύνθετης αντίστασης και των πλεονεκτημάτων της, αναλυτική μελέτη των απαιτήσεων του συστήματος και επιλογή των στοιχείων που χρησιμοποιούνται. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοιώσεων και μετρήσεων που πραγματοποιούνται και τέλος αναφέρονται ορισμένες πιθανές μελλοντικές προεκτάσεις και δυνατότητες του συστήματος αυτού, ώστε να καθίσταται δυνατή η πλήρης αξιοποίησή του.