تصميم مقياس اهتزاز ليزري من أجل كشف الترددات التنفسية

الملخص

تحظى عملية قياس الترددات التنفسية عند الانسان بأهمية بالغة في التشخيص الطبي حيث تسمح بالكشف عن العديد من الأمراض. تنوعت طرق قياس الترددات التنفسية بين ما يعتمد على التلامس المباشر مع الأشخاص المُراد مراقبة تنفسهم وما يعتمد على القياس عن بُعد. وقد تم تقسيم هذه الأخيرة إلى طرائق ضوئية وأخرى غير ضوئية.

تتميز الطرائق الضوئية بأنها لا تُقيد حركة الأشخاص الأمر الذي يجعل هذه الطريقة مناسبة وسهلة لقياس ومراقبة التنفس. في هذا العمل تم اختيار الليزر، كأداة ضوئية فعّالة، لقياس ترددات حركة جسم يحاكي بحركته حركة جدار الصدر اثناء التنفس. من بين الليزرات تم اختيار ليزر الهيليوم نيون (He-Ne) ذا الطول الموجي 632.8nm. لقد تمّ في هذا البحث تصميم نموذج يحاكي حركة جدار الصدر مؤلفٍ من ورقةٍ مخططةٍ، بالأبيض والأسود بشكل دوري، مثبّتةٍ على منصّةٍ متحركة حركة اهتزازية وموصولةٍ بدارة أردوينو تمّت برمجتها بحيث يتمّ تغيير إزاحة وتردّد حركة الجسم المهتز المدروس. تم أخذ مجال تغير للإزاحة والتردد بحيث تحاكي حركة الجسم المهتز كل حركات التّنفس الموافقة للصغار والكبار وفي كل الحالات السليمة بالإضافة لبعض الحالات المرضيّة. يعتمد مبدأ القياس على تسليط الحزمة الليزرية على الورقة المخططة والتقاط الأشعة المنعكسة بواسطة مجس (Reflection probe) موصول بمطياف يوصل إلى الحاسب ويتم عرض النتائج عبر برنامج (Spectra Suit). تم تحليل الاشارة المدروسة المعبرة عن تغير شدة الليزر المنعكس مع الزمن باستخدام تحويل فورييه على برنامج MATLAB وكانت الترددات التي تم الحصول عليها من تحليل الاشارات الملتقطة متوافقة بشكل جيد مع ترددات حركة الجسم المهتز المدروس.