Ishdan maqsad: mavjud xar XIL turdagi biosignallarni qayta ishlashda Bitalino qurilmasidan foydalanish

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI

MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI QARSHI FILIALI

“KOMPYUTER INJINIRINGI” fakulteti

4- bosqich KI-11-18 guruh talabasi
Mavlonov Mirolimning
“Bioinformatika va biomexanika”
fanidan tayyorlagan
1-Labaratoriya ishi

Bajardi: Mavlonov M.

Qabul qildi: To’rayev A.
1 – Laboratoriya mashg`ulot
Mavzu: Biosignallarni qayd qiluvchi zamonaviy dasturiy- apparat vositalar
Ishdan maqsad: mavjud xar xil turdagi biosignallarni qayta ishlashda Bitalino qurilmasidan foydalanish. Biosignallarni tibbiyot sohasida keng foydalaniladigan turlariga elektrokardiografiya (ECG) va elektroensefalografiya (EEG) misol bo`la oladi. So`ngi bir necha o`n yillar mobaynida muhandislik tamoyillari va asbobuskunalarini ushbu mavzuga tadbiq etish zamonaviy dunyoning zamonaviy texnika va ilmiy yutuqlariga olib boradigan muhim ahamiyatga ega yo`l ekanligini isbotladi. Bugungi kunda ushbu mavzu global mavzuga aylanib bormoqda. Biosignallarni zamonaviy usullarni qo`llagan xolda insonning ish faoliyatini monitoring qilish va xulosa qiluvchi mexanik muhandislik qurilmalarini tadqiq qilish orqali bu mavzuni rivojlantirishimiz mumkin bo`ladi. Ammo shunga qaramay, biosignallarni qayta ishlash, eksperimental faoliyat o`tkazish apparat va dasturiy muhit tomonidan bir qancha qiyinchiliklarga olib kelmoqda [1]. Shuning uchun xam bizga biosignallarni qayta ishlash va ularni xayotga tadbiq etadigan innovatsion dasturiy va apparat komplekslarni o`rganish, shu bilan birga ular orqali ilmiy tadqiqotlar va ilmiy tajribalarni amalga oshirishga imkoniyat yaratib beradi. Ushbu maqolada biosignallar orqali laboratoriya sharoitida faoliyatni qo`llabquvvatlaydigan va ularni tadbiq qilish, qayta ishlash uchun o`z ichiga tezkor prototiplar orqali tadqiqotlar o`tkazadigan innovatsion apparat va dasturiy platforma – BITalino (Biosignal Igniter Toolkit - BIT) qurilmasini tadqiq etamiz. Bizning maqsadimiz nafaqat ilmiy tadqiqotchilarni balki, barchani biosignallarni ishlatish bo`yicha dastlabki qadamni beruvchi va shaxsiy foydalanish imkoniyatini yaratuvchi muhit imkoniyatlarini boyitishdan iboratdir. Umumiy tahlil; BITalino qurilmasi foydalanish uchun qulay va ihcham bo`lib, uning yordamida biosignallarni o`rganish orqali tibbiyotning nevrologiya, psixologiya, kardiologiya kabi soxalarda tashhis imkoniyatlarini oshirish va masofaviy (teletibbiyot) tibbiyotni rivojlantirish vazifalarini bajarishi mumkin bo`ladi. Tadqiq etilayotgan qurilmani asosan quyidagi uchta rakursda ko`rib chiqamiz: Asbob-uskunalar. Umuman olganda, ushbu qurilma biosignalni qayta ishlovchi xam nisbatan arzon va biosignal xususiyatlarining barchasini o`lchash imkonini beruvchi kompakt to`plamdan iborat. Qabul qilish. Aksariyat arzon vositalar faqatgina signalni yuqori darajada kirishini ta‟minlash maqsadida ularning imkoniyatlarini sezilarli darajada cheklaydi (masalan yurak urish signallari – ECG faqat shu signalni qo`llab-quvvatlaydi). Ushbu qurilmaga bir qancha turdagi kiruvchi va chiquvchi signal turlarini bir joyga (kompakt) jamlash va bir vaqtning o`zida ishlov berish kabi xususiyatni amalga oshirish imkoniyati mavjud. Odatda eksperiment o`tkazish qiziqarli bo`lishi uchun bir qancha dasturiy va apparat bloklar yordamida tajribalar o`tkaziladi. Qayta ishlash. Biosignallarning ma‟lumotlarini tahlil qilish va o`rganishda, odatda, filtratsiya, to`lqin xarakteristikalarini aniqlash, xususiyatni ajratish kabi xodisalarni o`z ichiga oladi. Asosiy qurilish bloklari Matlab va Labview kabi ilmiy hisob-kitob vositalari mavjud bo`lsa-da, ammo algoritmlar va funksiyalarni biosignallarga bog`lash bilan bartaraf etish uchun tuzilgan usullar to`plamini tuzishda, xamda bu sohada ishlashni alohida (personal) ta‟minlab berishga xizmat qiladi. BITalino yuqoridagi aytib o`tilgan muommolarni bartaraf etish uchun mo`ljallangan bo`lib, biosignallarni aniqlovchi (BITalino), dasturiy ta‟minot va amaliy dasturlar interfeysi (API), signallarni vizuallashtirish (OpenSignals) va multimodal biosintez ishlov berish (BioSPPy) kabi qismlardan iborat bo`ladi. BITalino: Ko`p turdagi biosignallar olish tizimi •Qurilma instrumental muammolarini bartaraf etish maqsadida bioelektrik va biomexanik ma‟lumotlarni to`plash uchun bir nechta sensorlarni birlashtiradigan (all-in-one) va simsiz texnologiyaga asoslangan qulay va arzon narxli qilib ishlab chiqilgan.
•BITalino modulli bloklar majmuasi sifatida yaratilgan bo`lib, maksimal ko`p tomonlama qulayliklarga ega bo`lgan quyidagi avtonom mobil qurilmalardan tashkil topgan:
•ATMEga328P raqamli mikrokontroller;
•Kuch boshqaruv bloklari;
•Class II Bluetoth v3.0 simsiz ma‟lumot uzatish moduli;
•Ikkita yordamchi RJ22 aloqa bloklari;
•Analogli kiritish-chiqarish kanallari orqali elektromiografiya (EMG) moduli; •Elektrokardiograf (ECG) moduli;
•Elektrodermal faoliyat (EDA) moduli;
•Akcelerometr (ACC) moduli;
•2-rasmda BITalino ni umumiy arxitekturasi keltirilgan.
•Odatda, tizim yagona panelga ega bo`lib, uning sensorli qurilmalari nazorat blokidagi analog va raqamli portlarga ulaydi. BITalino ning har bir bloki asosiy paneldagi jismoniy jihatdan ajratish mumkin bo`lgan tarzda ishlab chiqilgan va uchta konfiguratsiya ega bo`lishi mumkin:
•Panel. BITalino modifikatsiyalar bilan foydalanilmaydi, chunki tadqiqotchilar laboratoriya faoliyatida ijobiy natijalar olishi uchun nafaqat sensorlarni sinab ko`rish, balki asosiy fiziologik hodisalarni real vaqtda kuzatish orqali muhitdagi aniq tushunchalarni ifodalash imkonini berishi kerak bo`ladi [2].
•Plagin. BITalino ga qo`shimcha ravishda qo`shiladigan xamda, sensor qurilmalari bilan aloqani bog`laydigan shinali qism.
•Ozod qism. Barcha shaxsiy raqamli va analog bloklar BITalino asosiy panelidan ajratib turadi, bu esa tadqiqotchilarni o`zlarining loyiha g`oya- lariga va ilovalariga mos keladigan tarzda birlashtirilishini ta‟minlaydi.
BITalino biosignalni qabul qilish va qayta ishlashni o`z ichiga olgan bilim va tajriba faoliyatini takomillashtirish vositasi sifatida yaratilgan. Bizning maqsadlarimizdan biri, dasturiy ta‟minot bazasi orqali asboblar jamlanmasini qo`llab-quvvatlash uchun Python dan foydalanib, tadqiqotchilarni mavjud uslublar bilan vizullashtirish va tajriba qilish, shuningdek dasturiy va o`z uslublarini baholash uchun osonlashtirish. Bizning yondashuvimizdan tadqiqotchilar biosignallarni qayta ishlashning oldindan mavjud usullari bilan tajriba o`tkazishlari va biologik qayta ishlash asoslarini o`rganishlari mumkin. Tadqiqotchilar o`z malakalarini oshirishda o`zlarining kodlarini sinab ko`rishlari, o`z filtrlarini sinab ko`rishlari, dasturiy komponentlarga yangi funksiyalarni qo`shishlari va boshqa xususiylashtirish operatsiyalarini bajarishlari mumkin. BITalino, shuningdek, muhandislik bo`lmagan dasturlar uchun ham kengaytiriladi. Masalan, tibbiyot, nevrologiya va psixologiya darajalari nuqtai nazaridan markaziy asab tizimining periferik biosignal o`lchovlari odamning psixofiziologik o`lchamlarini tahlil qilish uchun tegishli ko`rsatkichlarni taqdim etishi mumkin. Shunday bo`lsa-da, an‟anaviy laboratoriya jihozlarining narxi va murakkabligi o`quv dasturlarining boshidanoq tadqiqotchilar bilan ishlash uchun to`siq hisoblanadi. Yana bir misol kardiologiyadan olingan ma‟lumotlar bo`lib, unda standart klinik ECG uskunalari juda cheklangan yoki aniq bo`lmagan ma‟lumotlarga yega bo`lishlari. Buning natijasi o`laroq, tadqiqotchilar to`plangan biosignallarning potentsialini to`liq o`rganish imkoniga ega bo`lmasliklari mumkin.