< Terug naar vorige pagina

Project

Weefseloptica, elektro-fotonische sensoren voor diffuse multispectrale fotoplethysmografie, bijbehorende signaalverwerking voor het afleiden van menselijke fysiologische parameters en demonstratie van klinische functionaliteit.

In de geneeskunde is kennis over de bloedsomloop en de ademhalingsfunctie van cruciaal belang. Heb het gevoel dat pulserend ademen en tellen een kunst is die al duizenden jaren wordt toegepast. Zolang artsen het willen, is het een manier om meerdere patiënten tegelijkertijd en objectief te monitoren en alleen in te schakelen als dat nodig is. Medische fotonische diagnose begon in 1937 toen Hertzman het eerste photoplethysmography (PPG) -apparaat bouwde waarmee de hartslag kon worden gemeten. Maar - zoals beschreven door Hertzman - was het PPG-signaal dat 'van streek was door veranderingen in bloedoxygenatie'. Een doorbraak vond plaats in 1974 toen Aoyagi de pulsoximeter met behulp van deze 'storing' (veroorzaakt door spectrale absorptie verschillen voor Hb en HbO2) door het meten van PPG's op twee verschillende golflengten. Vandaag is pulsoximetrie een standaard vitale regelparameter geworden. Tegen 1999 heeft Masimo extra tools toegevoegd, zoals discrete saturatietransformatie (DST) en signaalextractietechnologie (SET), ze hebben ook extra golflengten toegevoegd om extra parameters af te leiden, zoals HbCO, MetHb, pulsindexvariabiliteit en zuurstofreserve-index. Ongeacht hoe geavanceerde en nuttige pulsoximeters momenteel op de markt zijn, ze hebben enkele beperkingen: • Ze hebben sondes nodig die op zwaar belaste delen worden aangebracht, zoals vingertop, oorlel, voorhoofd, neus of tenen. Dat kan behoorlijk lastig zijn in dagelijkse activiteiten. Niet-opvallende sondes, b.v. geïntegreerd in een polshorloge of borstlap zijn comfortabeler, maar ze maken de techniek moeilijker omdat het signaal veel zwakker is en gevoeliger voor bewegingsartefacten. • De huidige apparaten hebben een beperkte resolutie (1%) en nauwkeurigheid (moeten voldoen aan een verschil van het wortel-gemiddelde-vierkant van minder dan 4%). • Zuurstofinname wordt gerealiseerd door ademhaling, die een langzaam pulserend karakter heeft, terwijl het lichaam op een constante manier zuurstof gebruikt. Dit betekent dat de zuurstofverspreiding optreedt tussen de ademsterkte afneemt. Traditionele pulsoximeters, maar kunnen deze kleine cyclische variatie van arteriële oxygenatie niet onderscheiden vanwege hun beperkte resolutie. Het vastleggen van deze (en andere) dynamische cardio-respiratoire symptomen vereist een resolutie die 10 keer hoger is. We zijn van plan deze hogere resolutie te bereiken om extra diagnostische waarde toe te voegen aan pulsoximetrie. • Toen Hertzman de arteriële pulsatiegolfvorm via PPG in 1937 wilde bestuderen, was hij helemaal rechts, dat veranderingen in zuurstofniveau de PPG-golfvormmorfologie beïnvloeden. We zijn van plan maatregelen te nemen op extra golflengten om zowel de echte mechanische pulsgolfvorm als het oxygenatieniveau te registreren. • Oxygenatie is de meest dominante variabele parameter in de bloedbaan, maar ook andere optisch variabelen zijn aanwezig (HbCO, MetHb, Hematocriet / Hydratatie). • Presenteren van pulsoximeters suggereert dat SpO2 een globale parameter is door het hele lichaam, maar dat is het niet. Het capillaire vat bed dient de zuurstofuitwisseling en kijkt naar deze uitwisseling van microcircuits is de sleutel om vroege waarschuwingen voor metabole distress te onderzoeken. Dit doctoraat zal zich richten op weefseloptica, ontwerp van elektro-fotonische sensoren waarmee een hoog signaal kan worden opgenomen ruisverhouding diffuse fotoplethysmografie (PPG) evenals de afleiding van fysiologische parameters in het menselijk lichaam. We zullen in het bijzonder de mogelijkheden onderzoeken voor: Gelijktijdige metingen van arteriële en capillaire bloedoxygenatie, verbetering van de perfusie-index, koolmonoxidehemoglobine, systemische en cefalale hydratatie. We zullen ook kijken naar kalibratie-aspecten.

Datum:1 nov 2018  →  Heden
Trefwoorden:photonics, biomedical
Disciplines:Nanotechnologie, Ontwerptheorieën en -methoden, Sensoren, biosensoren en slimme sensoren, Andere elektrotechniek en elektronica
Project type:PhD project