Optovláknový senzor dechové činnosti lidského těla založený na kombinaci Braggovské mřížky a konvenčních kyslíkových brýlí

Radek Lacina

Bachelor's thesis

The fiber-optic Sensor of Human Respiratory Activity Based on a Combination of Bragg Grating and Conventional Oxygen Cannulas

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem optického vláknového senzoru s využitím Braggovské mřížky (FBG) pro měření základní vitální funkce, a to dechové frekvence. Hlavní využití by mohl navržený a verifikovaný senzor uplatnit v prostředí magnetické rezonance, kde je nutné sledovat vývoj dechové frekvence lidského těla. Optovláknové senzory, respektive Braggova mřížka, jejichž princip je podrobněji vysvětlen v teoretické části této práce, je jedna z možných cest, kudy se mohou ubírat nové senzorické technologie pro biomedicínu. V praktické části práce je popsána výroba FBG senzoru a jeho experimentální měření, kterého se účastnilo 5 dobrovolníků. K verifikaci FBG senzoru byla použitá reference dodána vedoucím práce. Pro porovnání rozdílů mezi referenčním a experimentálním měřením (reference a FBG senzor) byla použita statistická metoda, přesněji Bland-Altmanova analýza. Bland- Altmanova analýza je jedna z biomedicínský nejvíce používaných metod pro porovnání shodnosti mezi dvěma měřenými průběhy, která dosahovala podobnosti mezi měřenými průběhy v průměru vyšší než 95%. Můžeme tedy konstatovat, že experimentální metoda měření pomocí navrženého a zkonstruovaného FBG senzoru byla náležitě verifikována a ověřena.

Abstract:

This Bachelor thesis deals with the design of optical fiber sensor, using fiber Bragg grating (FBG) to measure essential vital function, namely the respiratory rate of the human. Primary use in which a sensor could be designed a verified is a magnetic resonance environment, where is needed to monitor the development of respiratory rate of human body. Optical fiber sensors, namely fiber Bragg grating, whose functional principle is in more detail explained in theoretical part of this thesis, is one of many ways, which new sensorics technologies in biomedical could take. The practical part of this thesis describes the construction of FBG sensor and its experimental measurements, which was attended by 5 volunteers. For verification of this FBG sensor, was used a reference given by the leader of this thesis. For evaluation was used a statistical method, namely Bland-Altman analysis. Bland-Altman analysis is one of the most used methods for comparing similarities between two measured signals in biomedicine, which reached the average similarity between two measured signals higher than 95%. We can than state, that experimental measurement method using designed and constructed FBG sensor was properly verified.

Keywords

Braggova mřížka, kyslíkové brýle, optické vlákno, rozptyl, světlo

Keywords

dispersion, fiber Bragg grating, light, nasal cannula, optical fiber

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 31. 5. 2022
• Supervisor: Jan Nedoma
• Reader: Michael Fridrich

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Bachelor programme:
Telekomunikační technika