ĶERMEŅA SILTUMA PLŪSMAS (HEAT FLUX) SENSORA UN DATU APSTRĀDES SISTĒMAS IZSTRĀDE JAUNDZIMUŠĀ MINIMĀLA ENERĢIJAS PATĒRIŅA NOTEIKŠANAI TERMONEITRĀLAS VIDES TEMPERATŪRAS (NEUTRAL THERMAL ENVIRONMENT (NTE)) PROGNOZĒŠANAI

Mon, 29 Jan 2024 08:34:00 +0000

SIA “ARMGATE” īsteno pētniecības projektu Latvijas Atveseļošanas un noturības mehānisma plāna 5.1.r. reformu un investīciju virziena "Produktivitātes paaugstināšana caur investīciju apjoma palielināšanu P&A" 5.1.1.r. reformas "Inovāciju pārvaldība un privāto P&A investīciju motivācija" 5.1.1.2.i. investīcijas "Atbalsta instruments inovāciju klasteru attīstībai" īstenošanas noteikumu kompetences centru ietvaros.

Pētniecības projekta numurs un nosaukums: Nr. 1.14 “Ķermeņa siltuma plūsmas (heat flux) sensora un datu apstrādes sistēmas izstrāde jaundzimušā minimāla enerģijas patēriņa noteikšanai termoneitrālas vides temperatūras (neutral thermal environment (NTE)) prognozēšanai“.

Projekts Nr. 5.1.1.2.i.0/1/22/A/CFLA/002

Īstenošanas periods: 01.01.2024-31.12.2024

Projekta rezultātā tiks izstrādāts ķermeņa siltuma plūsmas (heat flux) sensors un datu apstrādes sistēma jaundzimušā minimāla enerģijas patēriņa noteikšanai termoneitrālas vides temperatūras (neutral thermal environment (NTE)) prognozēšanai.

______________________________________________________________________________________________________________________

Pārskata periodā no 01.01.2024.-31.03.2024. SIA “Armgate” veikusi šādus projekta 1. posmā paredzētos darbus:

· Jaundzimušā ķermeņa modeļa izstrāde

Izpētīta zinātniskā literatūra par esošajiem manekeniem un izstrādāts jauna tipa manekena modelis. Iegādāti 32 nedēļu gestācijas vecuma jaundzimušā 3D modeļa drukas faili.

.cad formāta modelis sadalīts 16 segmentos. Segmenti modificēti tā, lai tiem būtu tukšs vidus un tos varētu aizpildīt ar augstas siltumvadītspējas šķidrumu. Starp segmentiem tiks ielikti plēves veida sildelementi un temperatūras sensori; pēc tam modelis tiks salikts kopā. Katram segmentam tiks pielīmēts kombinētais ķermeņa siltuma plūsmas (heat flux) sensors + temperatūras sensors. Pēc salikšanas tiks veikts eksperiments termostabilā skapī pie tempertaūras 37^OC, lai noregulētu visu sildelementu jaudu tā, lai imitētu jaundzimušā ķermeņa daļas temperatūru.

· Manekena patērētās enerģijas mērītāja izstrāde

Izstrādāta principiālā shēma 36 kanālu logerim temperatūras reģistrēšanai no visiem devējiem. Izstrādāta arī principiālā shēma 16 kanālu mērītājam sildītāja elektriskās jaudas regulēšanai un reģistrēšanai.

· Enerģijas balansa aprēķinu izstrāde

Izstrādāts enerģijas balansa aprēķinu veids: tiek reģistrēta katra segmenta patērētā jauda; tās tiek summētas. Tiek reģistrēts heat flux plūsmas lielums no visiem devējiem un tas tiek integrēts, ņemot vērā katra segmenta virsmas lielumu. Elektriskā jauda tiek regulēta tādā veidā, lai jauda būtu līdzvērtīga jaundzimušā producētajai enerģijai (0,11-0,22 Watts/kg/day). Manekens tiek novietots zem ārēja sildītāja un uz silta matrača tā, lai uzturētu jaundzimušā temperatūru 37^OC. No heat flux sensoriem tiek aprēķināts tempertaūras plūsmas lielums un virziens. Rezultāts tiek integrēts.

Paveiktie darbi un izstrādātā dokumentācija ir pamats pārejai uz 2. projekta posmu, kurā tiks veikti šādi darbi:

Signāla modelēšanas un interpretācijas izpēte (RP) (3 mēneši)

- Siltuma plūsmas sensoru izvēle

- Dažādu veidu sensoru funkcionalitātes izpēte

- Siltuma plūsmu un tieša enerģijas patēriņa rezultātu korelācijas izpēte

______________________________________________________________________________________________________________________

Pārskata periodā no 01.04.2024.-31.06.2024. SIA “Armgate” veikusi šādus projekta 2. posmā paredzētos darbus:

1. Izvēlēts siltuma plūsmas sensors

Aktivitātes ietvaros tika izvēlēts Hukseflux FHF05 siltuma plūsmas devējs. Pētījuma ietvaros tiks izmantoti 19 siltuma plūsmas devēji – 6 gb. 15x30mm, 8 gb. 15x85mm, 5 gb. 50x50mm. Siltuma plūsmas devēji tika izvietoti tā, lai maksimāli noklātu manekena virsmu.

2. Izpētīta dažādu veidu sensoru funkcionalitāte

Tika izpētīti, izvēlēti un izvietoti papildu temperatūras devēji. Uz virsmas temperatūra tiek mērīta, izmantojot siltuma plūsmas devējos iebūvētos termopāru devējus. Tādējādi visas virsmas temperatūra tiek kontrolēta 19 punktos. Papildus virsmas temperatūrai, izmantojot PT100 devējus, tiek kontrolēta arī serdes temperatūra. Devēji tika novietoti manekena viduslīnijā zem galvas plānslāņa sildītāja un viens - zem ķermeņa apakšējās daļas plānslāņa sildītāja. Ar so sildītāju palīdzību iespējams pareizi regulēt un kotrolēt serdes temperatūru.

3. Izpētīta siltuma plūsmu un tieša enerģijas patēriņa rezultātu korelācija

Tika izvēlēta un aprakstīta metode korelācijas mērīšanai starp siltuma plūsmu un piegādāto enerģiju. Pētījuma rezultātā tiks iegūts korelācijas koeficients, kuru pielietojot iespējams veikt turpmākajos pētījuma posmos paredzētos darbus.

Paveiktie darbi un izstrādātā dokumentācija ir pamats pārejai uz 3. projekta posmu, kurā tiks veikti šādi darbi:

3. Signāla apstrādes programmatūras izvēle (RP) (3 mēneši)

- Signāla matemātiskā modeļa izpēte

____________________________________________________________________________________________________________________

Pārskata periodā no 01.07.2024.-30.09.2024. SIA “Armgate” veikusi šādus projekta 3. posmā paredzētos darbus:

Signāla matemātiskā modeļa izpēte

Aktivitātes ietvaros tika izveidota signāla apstrādes metodoloģija. Izvēlēta apstrādes ierīce, kas spēj veikt datu nolasi no devēja, nodrošinot augstu datu precizitāti. Tas tika sasniegts, pateicoties tam, ka ierīce nodrošina lielu datu apstrādes ātrumu. Izveidota formula signāla vērtības rēķināšanai un pārvēršanai siltuma plūsmas vērtībās. Devējs tika nokalibrēts, izmantojot devēja pārvēršanas koeficientu. Lai nodrošinātu nepārtrauktu un stabilu datu nolasīšanu, tika izmantota ciparu datu pārnešanas metode, kad katram izpildelementam eksistē analoga signāla pārvēršanas elements, un apstrādes ierīce saņem un atdod tikai cipara signālu. Līdz ar to sistēmas konfigurēšanai bija nepieciešama detalizēta strukturizēšana. Izstrādājamajam devēja sildelementam tika noteikts PID algoritmu koeficients, lai tas spētu uzturēt uzstādīto temperatūru (no 36 līdz 37°C) stabili un bez pārtraukumiem. Izveidota darbības shēma ierīcei siltuma plūsmas vērtībām atrodoties noteiktajā apgabalā – iedegas attiecīga sektora LED elementi no zila (auksts) uz zaļu (pieļaujams) līdz sarkanam (karsts).

_____________________________________________________________________________________________________________________

Pārskata periodā no 01.10.2024.-31.12.2024. SIA “Armgate” veikusi šādus projekta 4. posmā paredzētos darbus:

Izstrādāts sensors un datu apstrādes sistēma

Aktivitātes ietvaros izstrādāts siltuma plūsmas devējs un tā apstrādes sistēma kā atsevišķi un neatkarīgi strādājoša kopa. Ierīce nepieciešama, lai detektētu siltuma plūsmas izmaiņas pirms temperatūras izmaiņām - tas dod iespēju savlaicīgi saprast pacienta stāvokli un reaģēt ar piemērotāko terapijas metodi. Tika izgatavota devēja apvalka griešanas forma, noteikti apvalka elementi un salikšanas kārtība. Pašlaik tiek gatavots atkārtoti lietojama siltuma plūsmas devēja konstrukcijas patenta pieteikums.

PROJEKTA GALA REZULTĀTS: Izgatavots siltuma plūsmas devēja apstrādes sistēmas pirmais prototips. Sistēmai piemīt pilna funkcionalitāte un tā apvienota kompaktā korpusā. Ierīci iespējams darbināt ar iekšēju bateriju, kas padara to par mobilu ierīci.

SIA Armgate - LEO KC Projekts Nr. 1.14

ĶERMEŅA SILTUMA PLŪSMAS (HEAT FLUX) SENSORA UN DATU APSTRĀDES SISTĒMAS IZSTRĀDE JAUNDZIMUŠĀ MINIMĀLA ENERĢIJAS PATĒRIŅA NOTEIKŠANAI TERMONEITRĀLAS VIDES TEMPERATŪRAS (NEUTRAL THERMAL ENVIRONMENT (NTE)) PROGNOZĒŠANAI