Радиофотонные системы сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске на основе линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с фазовыми сдвигами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Эшпай Роберт Александрович

• Эшпай Роберт Александрович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Эшпай Роберт Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА СБОРА ИНФОРМАЦИИ О ПОЛОЖЕНИИ ПАЦИЕНТА

В ИНВАЛИДНОЙ КОЛЯСКЕ

1.1 Образование пролежней у частично

либо полностью обездвиженных пациентов

1.2 Анализ существующих методов и средств

сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске

1.2.1 Подушка для измерения давления

1.2.2 Устройство для профилактики пролежней

1.2.3 Надувная подушка с возможностью регулировки объема воздуха

1.3 Волоконно-оптические методы и средства

сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске

1.4 Оптомеханика адресных волоконных брэгговских структур

1.4.1 АВБС на основе двух идентичных,

разнесенных по длине волны сверхузкополосных ВБР (2Х-ВБР)

1.4.2 АВБС с двумя симметричными

фазовыми п-сдвигами (2п-ВБР)

1.4.3 Функциональные схемы и принципы опроса АВБС

1.5 Оптомеханика линейно-чирпированных

волоконных брэгговских решеток

1.6 Выводы по главе

ГЛАВА 2. РАДИОФОТОННЫЕ МЕТОДЫ

ОПРОСА ДАТЧИКОВ ПОЛОЖЕНИЯ ПАЦИЕНТА НА ОСНОВЕ ЛИНЕЙНО-ЧИРПИРОВАННЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЕТОК С ОДНИМ ФАЗОВЫМ п-СДВИГОМ

2.1 Модернизация радиофотонного метода опроса датчиков положения пациента

на основе ЛЧВБР с помощью ЛЧМ зондирования

2.2 Оптомеханика ЛЧВБР с фазовым п-сдвигом

2.3 Радиофотонный метод опроса двух датчиков на основе ЛЧВБР с фазовым п-сдвигом

по частоте биений между центральными частотами окон прозрачности

2.4 Радиофотонный метод опроса множества датчиков положения пациента

на основе ЛЧВБР с одним фазовым п-сдвигом (частотомер)

2.5 Радиофотонный метод опроса множества датчиков положения пациента

на основе ЛЧВБР с одним фазовым п-сдвигом (амплитудный детектор)

2.6 Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАДИОФОТОННЫЕ МЕТОДЫ

ОПРОСА ДАТЧИКОВ ПОЛОЖЕНИЯ ПАЦИЕНТА НА ОСНОВЕ ЛИНЕЙНО-ЧИРПИРОВАННЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЕТОК С ДВУМЯ ФАЗОВЫМИ п-СДВИГАМИ

3.1 Оптомеханика адресных ЛЧВБР

с двумя/тремя фазовыми сдвигами

3.2 Моделирование схем опроса множества адресных ЛЧВБР

3.2.1 Математическая модель схемы опроса адресной ЛЧВБР

3.2.2 Компьютерная модель схемы опроса адресной ЛЧВБР

3.2.3 Структурная схема опроса нескольких адресных ЛЧВБР

3.3 Радиофотонный метод опроса множества датчиков положения пациента

на основе ЛЧВБР с двумя фазовыми п-сдвигами (амплитудный детектор)

3.4 Радиофотонный метод опроса множества датчиков положения пациента

на основе ЛЧВБР с двумя фазовыми п-сдвигами (частотомер)

3.5 Радиофотонный метод контроля положения пациента

на основе ЛЧВБР с двумя фазовыми п-сдвигами

3.6 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОСТРОЕНИЮ

РАДИОФОТОННЫХ СИСТЕМ СБОРА ИНФОРМАЦИИ О ПОЛОЖЕНИИ ПАЦИЕНТА В ИНВАЛИДНОЙ КОЛЯСКЕ НА ОСНОВЕ ЛИНЕЙНО-ЧИРПИРОВАННЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЕТОК

С ФАЗОВЫМИ СДВИГАМИ

4.1 Методы и технологии записи ЛЧВБР

4.1.1 Запись методом фазовой маски

4.1.2 Запись с использованием перестраиваемой фазовой маски

4.1.3 Запись ЛЧВБР в процессе вытяжки волокна

4.2 Практические рекомендации по выбору элементной базы для построения системы контроля положения человека

в инвалидной коляске на основе ЛЧВБР

4.3 Компьютерное моделирование системы сбора информации

о положении человека в инвалидной коляске на основе 2п-ЛЧВБР

4.4 Экспериментальное исследование системы сбора информации о положения человека в инвалидной коляске

с применением датчиков на основе 2п-ЛЧВБР

4.5 Контроль температуры для стабилизации работы системы

4.6 Перспективы дальнейших исследований

4.7 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Радиофотонные системы сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске на основе линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с фазовыми сдвигами»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Предыдущие исследования показали, что профилактика является ключевым фактором снижения затрат на лечение и улучшение качества жизни пациентов с ограниченной подвижностью. Поэтому, научное сообщество занималось исследованием различных методов профилактики, таких как использование различных опорных поверхностей, правильное питание и репозиционирование пациента. В то же время в ряде работ был представлен обзор результатов применения электронных сенсорных устройств в конструкции инвалидных колясок, ортопедических матрасов, экзоскелетов, систем контроля осанки. К таким устройствам относят датчики контроля осанки и обнаружения зон повышенного давления, датчики определения риска падения, надувные подушки с датчиками давления, с помощью которых можно регулировать объем воздуха в подушке или секции матраса, и давать команды на репозиционирование пациента.

Преимуществами технологии на основе волоконно-оптических датчиков (ВОД), в частности волоконных брэгговских решеток (ВБР) по сравнению с ее электронными аналогами являются возможность объединения нескольких чувствительных элементов в одном оптическом волокне, невосприимчивость к электромагнитным помехам, возможность использования во влажных средах без герметизации, малый вес и размер. Кроме того, поскольку по оптоволокну не протекает электрический ток, этот метод измерения является более безопасным и позволяет создавать систему контроля с более широкой областью применения, используемой без ущерба для комфорта пациента.

За последние десять лет данная технология была существенно модифицирована и улучшена. Среди работ иностранных ученых следует выделить труды M. Verbunt, C. Bartneck из Университета Эйндховена (Голландия), C. Tavares, M.F. Domingues, T. Paixao из ряда Университетов Португалии, S. Sonenblum, H. Stephen, S. James, представляющих реабилитационные и научно-исследовательские центры США. Темой активно занимаются в лаборатории живых систем НИИ ПРЭФЖС КНИТУ-КАИ. В НЦВО РАН и в ряде университетов России на уровне создания различных ВОД для подобных систем.

Как показано в трудах указанных ученых, первоначально для реализации технологии применялись классические ВБР или интерферометры Фабри-Перо.

Представленные установки предполагают применение дорогостоящего прибора - оптико-электронного интеррогатора. Более эффективным решением является переход на радиофотонные системы опроса, отличающиеся высокой скоростью опроса, простой структурой интеррогатора и его низкой стоимостью. Применения таких систем для решения задач, решаемых в диссертации, не известно.

Это может быть и следствием отсутствия технологий датчиков с одним или несколькими фазовыми сдвигами, в которых бы внутренне генерировался сигнал на радиочастоте. Такие датчики разработаны в казанской научной школе радиофотоники, представителями которой являются Морозов О.Г., Ильин Г.И., Нуреев И.И., Сахабутдинов А.Ж., и др. Так были исследованы технологии адресных волоконных брээгговских структур (АВБС) - двух и трехкомпонентных п-ВБР. Основным преимуществом АВБС подходов по сравнению с известными является то, что радиофотонный интеррогатор в простейшем случае представляет собой оптический фильтр с наклонной АЧХ и фотоприемник с полосой пропускания до десятков ГГц, типовой телекоммуникационный. В некоторых решениях использовался радиофотонный анализ сигналов биения частот между двумя независимыми датчиками с одним фазовым сдвигом.

Проблему записи сверхузких фазовых сдвигов в структуре классической ВБР можно избежать, если использовать линейно-чирпированные (ЛЧ) ВБР. ЛЧВБР

ведет себя как каскад из нескольких ВБР, каждая из которых отражает свой узкий спектр длин волн, зависящих от конкретного периода модуляции в зоне одной ВБР и параметров приложенных физических полей. Таким образом в каждой из таких зон может быть записан свой фазовый сдвиг, практически в любом месте решетки. Кроме того, ЛЧВБР по определению практически всегда длиннее ВБР, что увеличивает эффективность соприкосновения тела пациента с чувствительной зоной датчика.

Таким образом создание систем контроля положения пациентов в инвалидной коляске, реализованных на базе радиофотонных принципов сбора информации и адресных принципов построения их датчиков, но в структуре ЛЧВБР с фазовыми сдвигами, требует проведения научных исследований и доказательства их преимуществ по сравнению с существующими, а тема работы «Радиофотонная система сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске на основе линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с фазовыми сдвигами» видится весьма актуальной.

Результаты исследований могут быть использованы также в конструкции ортопедических матрасов, экзоскелетов, систем контроля осанки с выбором того или иного варианта реализации системы, в зависимости от конкретики задачи.

Объект исследования - волоконно-оптические системы сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске.

Предмет исследования - радиофотонные и адресные методы и средства для построения волоконно-оптических систем сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске.

Цель исследования - создание радиофотонной системы сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске с улучшенными системными характеристиками, расширенными функциональными возможностями и реализацией на импортозамещающей элементной базе на основе применения в них линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с фазовыми сдвигами.

Научная задача исследования - разработка методов анализа и принципов построения линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с одним

или двумя/тремя фазовыми сдвигами, а также методов их опроса для построения соответственно квази-адресных и адресных радиофотонных систем сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске, а также оценки возможности реализации разработанных систем на импортозамещающей элементной базе телекоммуникационного диапазона с улучшенными системными характеристиками на основе применения простых и недорогих радиофотонных интеррогаторов и расширенными функциональными возможностями как по возможности получения дополнительных параметров о состоянии пациента, так и применения в аналогичных системах другого ортопедического назначения.

Поставленные цель и научная задача диссертации достигается решением следующих более частных задач:

1. Аналитический обзор существующих методов, средств и системы сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске, с целью выявления и оценки путей улучшения их системных, функциональных и технико-экономических характеристик.

2. Исследование оптомеханики линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с одним фазовым сдвигом, методов их записи, а также радиофотонных методов их опроса; разработка алгоритмов работы безадресной радиофотонной системы на их основе; проведение компьютерных экспериментов и исследование факторов, влияющих на ее системные характеристики.

3. Исследование оптомеханики линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с двумя/тремя фазовыми сдвигами, методов их записи, а также радиофотонных методов их опроса; разработка алгоритмов работы адресной радиофотонной системы на их основе; проведение компьютерных экспериментов и исследование факторов, влияющих на ее системные характеристики.

4. Разработка практических рекомендаций по созданию указанных систем на импортозамещающей элементной базе, оценка их системных технико-экономических характеристик и анализ перспективных применений разработанных систем в других ортопедических приложениях.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов. В

работе использованы теория волоконных брэгговских структур различного типа, методология их записи, радиофотонные методы формирования, передачи и обработки радиосигналов в оптическом диапазоне, оптоэлектронные и радиофотонные методы приема и обработки оптических сигналов в радиодиапазоне. Достоверность и обоснованность результатов определяются использованием известных положений фундаментальных наук; корректностью используемых математических моделей, их адекватностью реальным физическим процессам, совпадением теоретических результатов с экспериментальными данными и результатами исследований других авторов. При решении задач исследований использовались современные программные средства и специализированные лицензионные пакеты прикладных программ OptiSystem 7.0 и Ор^га^^ 4.0.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 114 наименований. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, включая 90 рисунков и 3 таблицы.

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы, определены ее актуальность, цель, поставлены задачи исследований, определена научная новизна и практическая значимость, изложены методы исследований, достоверность, реализация и внедрение полученных результатов, приведены апробация и публикации, основные защищаемые положения, дана структура и краткое содержание диссертации.

В первой главе был проведен аналитический обзор существующих методов, средств и систем сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске, с целью выявления и оценки путей улучшения их системных, функциональных и технико-экономических характеристик.

В разд. 1.1 с медицинской и экономической точки зрения обоснована необходимость разработки систем сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске, применение которых позволяет проводить эффективную

профилактику пролежней, контролировать и управлять репозиционированием пациента. В разд. 1.2 проведен сравнительный анализ электронных систем сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске. Показана их эффективность и простота реализации, которая, однако, сопровождается существенным недостатком - возможностью поражения пациента электрическим током. В разд. 1.3 представлены ВОД, как датчики, позволяющие устранить указанный недостаток и кардинально изменить систему сбора информации, обеспечив ее легкость, помехоустойчивость, возможность работы при высокой влажности и солености. В разд. 1.4 показаны перспективы применения радиофотонных методов и средств интеррогации для создания разрабатываемых систем. В разд. 1.5 была проанализирована оптомеханика ЛЧВБР, которая позволила высоко оценить перспективность их применения в системах сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске, как более длинного чувствительного элемента датчиков, широко используемого в системах измерений температуры и давления в реальных условиях - с широко изменяющимися параметрами окружающей среды. На основе исследований, проведенных в первой главе, в разд. 1.6 были сформулированы выводы по главе и определены объект, предмет и цель работы, поставлена научная задача и определены задачи дальнейших исследований.

Во второй главе представлены результаты исследований оптомеханики ЛЧВБР с одним фазовым л-сдвигом, а также радиофотонных методов их опроса; разработки алгоритмов работы квази-адресной малосенсорной радиофотонной системы на их основе; проведения компьютерных экспериментов и исследование факторов, влияющих на ее системные характеристики.

В разд. 2.1 предложена модернизация радиофотонного метода опроса датчиков на основе ЛЧВБР с помощью их ЛЧМ-зондирования. В разд. 2.2 исследована оптомеханика ЛЧВБР с одним фазовым сдвигом. Разработана ее математическая модель, которая определяет основные спектральные характеристики решетки и их изменения при вариации приложенных к нему температуры и давления. В разд. 2.3 на базе разработанной модели исследовано

поведение пары датчиков ЛЧВБР с одним фазовым сдвигом - измерительного и опорного - при различных давлениях, создаваемых воздействием на него телом человека. В разд. 2.4 впервые представлен радиофотонный метод опроса и разработана структура малосенсорной квази-адресной радиофотонной системы на базе прямоугольного фильтра и частотомера для сбора информации о положении пациента на основе 6 датчиков давления и 2 датчиков температуры на основе ЛЧВБР с одним фазовым сдвигом и пониженной чувствительностью аппликатора к давлению до 2 пм/кПа. Требуемая полоса пропускания фотоприемника составила 40 ГГц, что просто реализуется на базе существующий телекоммуникационных устройств. Получен патент РФ на полезную модель. В разд. 2.5 впервые представлен радиофотонный метод опроса и разработана структура аналогичной системы на базе треугольного фильтра и амплитудного модулятора. Получен патент РФ на полезную модель. Кроме этого были разработаны требования, которым должна удовлетворять элементная база разработанных систем. В разделе 2.6 приведены выводы по главе.

В третьей главе представлены результаты исследований оптомеханики ЛЧВБР с двумя/тремя фазовыми л-сдвигами, а также радиофотонных методов их опроса; разработки алгоритмов работы адресной многосенсорной радиофотонной системы на их основе; проведения компьютерных экспериментов и исследование факторов, влияющих на ее системные характеристики.

В разд. 3.1. на основе требований по увеличению числа датчиков системы с трех до пяти и анализа оптомеханики ЛЧВБР были разработаны их адресные варианты - ЛЧВБР с двумя/тремя фазовыми сдвигами. В разд. 3.2 на примере математической и компьютерной моделей радиофотонных методов опроса и одной адресной ЛЧВБР показано, что, несмотря на двухфакторность отклика такого типа решеток на внешние поля (сдвиг центральной длины волны и изменение полосы пропускания) адресная частота решеток остается постоянной в диапазоне изменения давлений, оказываемых пациентом на датчик. В разд. 3.3 впервые представлен радиофотонный метод опроса и разработана структура многосенсорной адресной радиофотонной системы (амплитудного детектора) для

сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске на основе 10 датчиков давления и 2 датчиков температуры с использованием ЛЧВБР с двумя/тремя фазовыми сдвигами. Получен патент РФ на полезную модель. В разд. 3.4 впервые представлен радиофотонный метод опроса и разработана структура многосенсорной адресной радиофотонной системы (частотомера) аналогичного назначения. Получен патент РФ на полезную модель. В разд. 3.5 впервые разработана и представлена структура многосенсорной адресной радиофотонной системы для контроля положения пациента с таймингом его воздействий на каждый из датчиков. Получен патент РФ на полезную модель. В разд. 3.6 приведены выводы по главе.

В четвертой главе представлены результаты разработки практических рекомендаций по проектированию, созданию и эксплуатации разработанных в гл. 2 и гл. 3 систем на импортозамещающей элементной базе, методов записи ЛЧВБР с фазовыми сдвигами; оценки системных и технико-экономических характеристик и анализ перспективных применений разработанных систем в других ортопедических приложениях.

В разд. 4.1 определено, что наиболее простым и эффективным методом внесения фазовых сдвигов в секции ЛЧВБР является последовательная запись определенной секции ЛЧВБР с использованием традиционных интерферометрических схем записи и прецизионного позиционера, который смещает волокно перпендикулярно записываемому пучку на расстояние равное одному периоду решетки. В разд. 4.2 предложены практические рекомендации по выбору импортозамещающей элементной базы для построения системы контроля положения человека в инвалидной коляске на основе ЛЧВБР. В разд. 4.3 представлены результаты компьютерного моделирования системы сбора информации о положении человека в инвалидной коляске на основе 2п-ЛЧВБР. В разд. 4.4 приведены результаты экспериментального исследования системы сбора информации о положения человека в инвалидной коляске с применением датчиков на основе 2п-ЛЧВБР, реализованной на импортозамещающей элементной базе. Показаны результаты измерений при позиционировании пациента в коляске. В разд.

4.5 представлены методы температурной компенсации для систем на основе п-ЛЧВБР и 2п-ЛЧВБР. В разд. 4.6 рассмотрены перспективы развития исследований и внедрения результатов в системах ортопедических матрасов, контроля осанки, сенсорного текстиля, а также других приложений. В разд. 4.7 даны выводы по главе.

В заключении приведены научные и практические результаты работы в целом.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:

- разработаны датчики на основе линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с одним фазовым сдвигом и различными коэффициентами отражения, а также квази-адресные радиофотонные методы их опроса, позволяющие создать малосенсорные волоконно-оптические системы сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске с улучшенными системными характеристиками, расширенными функциональными возможностями и реализацией на импортозамещающей элементной базе;

- разработаны датчики на основе линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с двумя/тремя фазовым сдвигом и адресной структурой, а также адресные радиофотонные методы их опроса, позволяющие создать многосенсорные волоконно-оптические системы сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске с улучшенными системными характеристиками, расширенными функциональными возможностями и реализацией на импортозамещающей элементной базе.

Практическая значимость работы заключается в разработке технических решений, схем и программного обеспечения мало- и многосенсорных радиофотонных систем, реализующих предлагаемые методологические и системные решения на основе импортозамещающей элементной базы и практических рекомендаций по их проектированию и эксплуатации на различных медицинских площадках.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использовались в КНИТУ-КАИ в целях выполнения государственного задания № 075-03-2020-051 (fzsu-2020-0020, программа «Фократ») при поддержке Минобрнауки РФ, а также на

завершающем этапе в целях выполнения работ по проекту ПРИОРИТЕТ-2030 и по инициативным работам с профильными организациями отрасли.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на молодежной МНК «XXI Туполевские чтения (школа молодых ученых)», Казань, 2013; 7-ой и 8-ой Всероссийской научной школы-семинара «Взаимодействие сверхвысокочастотного, терагерцового и оптического излучения с полупроводниковыми микро- и наноструктурами, метаматериалами и биообъектами», Саратов, 2020-2021; 1-ой Российской НК «Радиофизика, фотоника и исследование свойств вещества», Омск, 2020; Международной НК IEEE «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов», Светлогорск, 2020; НПК «Ядерные технологии: от исследований к внедрению - 2021», Нижний Новгород, 2021; УШ-ой Молодежная МНТК «Прикладная электродинамика, фотоника и живые системы - 2021», Казань, 2021.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 31 научная работа, в том числе две статьи в журналах, включенных в перечень ВАК по специальности, две статьи в изданиях, цитируемых в Web of Science и Scopus, пять патентов РФ, шесть статей по смежным специальностям ВАК, 16 работ в сборниках докладов и материалов международных и всероссийских конференций.

Диссертация соответствует паспорту специальности 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» по пункту 2: Разработка, совершенствование и исследование характеристик приборов, систем и комплексов с использованием электромагнитного излучения оптического диапазона волн, предназначенных для решения задач: измерения ... физических величин; исследования и контроля параметров различных сред и объектов, в том числе при решении . биологических задач; передачи, приема, обработки и отображения информации; .; создания оптических и оптико-электронных приборов и систем для медицины; .» (разработаны квази-адресные и адресные радиофотонные системы сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске с улучшенными системными характеристиками, расширенными

функциональными возможностями и реализацией на импортозамещающей элементной базе на основе применения в них ЛЧВБР с фазовыми сдвигами).

Основные положения, выносимые на защиту:

- структуры квази-адресных и адресных датчиков на основе ЛЧВБР соответственно с одним или двумя/тремя фазовыми сдвигами и радиофотонные методы их опроса;

- структуры радиофотонных квази-адресных малосенсорных систем сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске и алгоритмы их работы;

- структуры радиофотонных адресных многосенсорных систем сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске и алгоритмы их работы;

- практические рекомендации по проектированию и эксплуатации, а также по выбору импортозамещающей элементной базы разработанных систем, а также перспективы их применения в других ортопедических приложениях;

- результаты внедрения и использования разработанных автором теоретических положений, созданных датчиков и систем.

Личный вклад автора заключается в разработке методов синтеза датчиков на основе ЛЧВБР с фазовыми сдвигами, а также их реализации; создании алгоритмического обеспечения и разработке радиофотонных систем на их основе; участии в модельных и физических экспериментах; апробации, опубликовании и внедрении результатов работы.

ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА СБОРА ИНФОРМАЦИИ О ПОЛОЖЕНИИ ПАЦИЕНТА В ИНВАЛИДНОЙ КОЛЯСКЕ

Пролежни - серьезная проблема для жизнеобеспечения инвалидов-колясочников. Профилактика пролежней обычно включает использование распределяющих давление подушек для инвалидной коляски и/или периодический сброс давления или смещение веса, выполняемого пациентом. Чтобы оценить эффективность последних процедур для предотвращения пролежней необходимо полные данные об их характере и частоте в реальных условиях на коляске. Кроме того, необходимо, чтобы эти данные собирались с помощью системы объективных измерений, не требующей вмешательства. Это гарантирует, что поведение пациента не влияет на сбор данных, и что процедуры сброса давления, которые могут быть реализованы по назначению (ожидаемые), а могут быть реализованы в процессах повседневной деятельности (случайные), правильно записаны.

Измеренное с помощью подушек давление не так легко интерпретировать, как если бы оно было измерено с помощью непосредственного аппликатора, установленного между телом и датчиком. Это связано с тем, что подушка перераспределяет нагрузку и вносит задержку в показания давления, измеренного в ней, относительно реального давления тела. Таким образом, требуется более сложный алгоритм для определения мгновенного давления, чем было бы необходимо для анализа данных непосредственно с аппликатора. Кроме того,

данные собираются в течение многих часов, их массив испытывает скрытые эффекты объемной передачи давления, что также затрудняет его определение.

Предыдущие попытки разработать алгоритмы для определения мгновенного давления были успешными при тестировании в лабораторных условиях, но становились неприемлемыми при применении в условиях широко изменения параметров окружающей среды.

Поэтому целью данной главы является аналитический обзор существующих методов, средств и систем сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске, с целью выявления и оценки путей улучшения их системных, функциональных и технико-экономических характеристик, в том числе касающихся структур датчиков и аппликаторов, их быстродействия, физических принципов действия, методов измерений и их помехоустойчивости, возможности работы в широких пределах изменения параметров окружающей среды.

В разд. 1 .1 с медицинской и экономической точки зрения обоснована необходимость разработки систем сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске, применение которых позволяет проводить эффективную профилактику пролежней, контролировать и управлять репозиционированием пациента.

В разд. 1.2 проведен сравнительный анализ электронных систем сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске. Показана их эффективность и простота реализации, которая, однако, сопровождается существенным недостатком - возможностью поражения пациента электрическим током.

В разд. 1.3 представлены ВОД, как датчики, позволяющие устранить указанный недостаток и кардинально изменить систему сбора информации, обеспечив ее легкость, помехоустойчивость, возможность работы при высокой влажности и солености. Основной недостаток волоконно-оптических систем, как правило, на ВБР, - дорогостоящий интеррогатор, массогабаритный и объемный прибор, определяющий дополнительные проблемы с его собственной перевозкой.

В разд. 1.4 показаны перспективы применения радиофотонных методов и средств интеррогации для создания разрабатываемых систем. Они определяют быстродействие и простоту сбора данных, обладают малыми массогабаритными показателями. Как основной элемент датчиков для радиофотонных систем рассмотрены АВБС. Показаны их преимущества. Однако, размер АВБС близок к размеру ВБР, что говорит о необходимости разработки специального аппликатора для передачи давления тела на датчик.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Эшпай Роберт Александрович, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Verbunt, M. Sensing senses: Tactile feedback for the prevention of decubitus ulcers / M. Verbunt, C. Bartneck // Appl. Psychophysiol. Biofeedback. - 2010. - 243-250 с.

2. Левченко, П.А. Роль гипербарической оксигенации в улучшении результатов консервативного и оперативного лечения пролежней: автореферат и дис. канд. мед. наук: 14.00.27: 2009 / Левченко Павел Александрович. - Минск. -2009. - 130 с.

3. Приложение №1 к приказу Минздрава России от 17.04.2002 N 123 Отраслевой стандарт. - Система стандартизации в здравоохранении Российской Федерации.

4. ГОСТ Р 56819-2015. Надлежащая медицинская практика. Инфологическая модель. Профилактика пролежней. - М. Стандартинформ, 2016. - 53с.

5. Gordon, M. Review of evidenced-based practice for the prevention of pressure sores in burn patients / M. Gordon, M. Gottschlich, E. Helvig, et. al. // J. Burn Care Res. - 2004. - №25. - 388-410 с.

6. The cost of pressure ulcers in the UK: Age and Ageing; 33: 230-235; Bennett G et al; 2004

7. Centers for Medicare & Medicaid Services. Proposed Fiscal Year 2009 Payment, Policy Changes for Inpatient Stays in General Acute Care Hospitals.

8. Centers for Medicare & Medicaid Services. Medicare Program; Proposed Changes to the Hospital Inpatient Prospective Payment Systems and Fiscal Year 2009

Rates; Proposed Changes to Disclosure of Physician Ownership in Hospitals and Physician Self-Referral Rules; Proposed Collection of Information Regarding Financial Relationships Between Hospitals and Physicians; Proposed Rule. Federal Register. 2008; 73 (84):23550.

9. Factors affecting healing of Pressure ulcers in Korean Acute Hospital. Sung Y.H et al. WOCN January 2011.

10. Interprofessional Management of Complex Continuing Care Patient Admitted with 18 Pressure Ulcers. Baker T et al. Ostomy Wound Management; Feb 2011.

11. Dai, R. A robust wheelchair pressure relief monitoring system / R. Dai, S. Sonenblum, S. Sprigle. - San Diego, California USA // 34th Annual International Conference of the IEEE EMBS. - 28 August - 1 September. - 2012. - 4 с.

12. Tavares, C. Wheelchair Pressure Ulcer Prevention Using FBG Based Sensing Devices / C. Tavares, M.F. Domingues, T. Paixao, N. Alberto, H. Silva, P. Antunes // Sensors. - 2019. - 12 с.

13. Федеральный закон от 24.11.1995 N 181-ФЗ (ред. от 24.07.2009) "О социальной защите инвалидов в Российской Федерации.

14. Федеральный перечень реабилитационных мероприятий, технических средств реабилитации и услуг, предоставляемых инвалиду, утвержденный Распоряжением Правительства Российской Федерации от 30 декабря 2005 г. N 2347-р.

15. Приказ Минтруда России от 24.05.2013 N 214н (ред. от 29.12.2014) "Об утверждении классификации технических средств реабилитации (изделий) в рамках федерального перечня реабилитационных мероприятий, технических средств реабилитации и услуг, предоставляемых инвалиду, утвержденного распоряжением Правительства Российской Федерации от 30 декабря 2005 г. N 2347-р".

16. Young, T. The 30 degree tilt position vs the 90 degree lateral and supine positions in reducing the incidence of non-blanching erythema in a hospital inpatient population / T. Young // A randomised controlled trial. J. Tissue Viability. - 2004. - V.14. - 88-96 с.

17. Shirres, B. Remote monitoring of sitting behavior of people with spinal cord injury / B. Shirres, M. Ferguson-Pell // J. Rehabil. Res. Dev. - 2002. - V.39. - 513-520 c.

18. Chenu, O. An innovative embedded device for pressure ulcer prevention. Preliminary results with a paraplegic volunteer. / O. Chenu, N. Vuillerme, M. Bucki, et. al. // J. Tissue Viability. - 2013. - №22. - 83-90 c.

19. Sonenblum, S. Everyday sitting behavior of full-time wheelchair users / S. Sonenblum, H. Stephen, S. James // J. Rehabil. Res. Dev. - 2016. V.53. - 585-598 c.

20. Sonenblum, S. E ects of wheelchair cushions and pressure relief maneuvers on ischial interface pressure and blood flow in people with spinal cord injury / S. Sonenblum, T. Vonk, T. Janssen, et. al. // Arch. Phys. Med. Rehabil. - 2014. - №95. - 1350-1357 c.

21. Ma, C. Activity recognition and monitoring for smart wheelchair users / C. Ma, W. Li, R. Gravina, G. Fortino // In Proceedings of the 2016 IEEE 20th International Conference on Computer Supported Cooperative Work in Design (CSCWD). -Nanchang, China. - 4-6 May 2016.

22. Arias, S. A pressure distribution measurement system for supporting areas of wheelchair users / S. Arias, E. Cardiel, L. Garay, et. al. // In Proceedings of the 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). - Osaka, Japan - 3-7 July 2013.

23. Eshpay, R.A. LC-FBG based microwave photonic system for wheelchair patient pose monitoring / R.A. Eshpay, O.A. Stepustchenko, A.D. Proskuriakov, V.V. Kadushkin, I.U. Kurbiev // IEEE 2020 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications, SYNCHROINFO-2020. 2020. P. 9166066.

24. Stepustchenko O.A. LC-FBG based microwave photonic system for refractometric biosensors / O.A. Stepustchenko, R.A. Eshpay, I.U. Kurbiev, A.D. Proskuriakov, V.V. Kadushkin // IEEE 2020 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications, SYNCHROINFO-2020. 2020. P. 9166079.

25. Antunes, P. Optical Fiber Bragg Grating based Accelerometers and Applications / P. Antunes, H. Rodrigues, R. Travanca, et al. // In Accelerometers: Principles, Structure and Applications; Nova Publishers. - New York. - 2013. - 27-56 c.

26. Tavares, C. Gait shear and plantar pressure monitoring: A non-invasive OFS based solution for e-Health architectures. / C. Tavares, M.F. Domingues, A. Frizera-Neto, et. al. // Sensors. - 2018. - №18. - 1334 с.

27. Carvalho, L. In the trail of a new bio-sensor for measuring strain in bone: Osteoblastic biocompatibility / L. Carvalho, N. Alberto, P. Gomes, et al. // Biosens. Bioelectron. - 2011. - №26. - 4046-4052 с.

28. Antunes, P. Optical FBG sensors for static structural health monitoring / P. Antunes, H. Varum, P. Andre // Procedia Eng. - 2011. V.14. - 1564-1571 с.

29. Alberto, N. Optical fiber technology for Healthcare / N. Alberto, L. Bilro, P. Antunes, et. al. // In Handbook of Research on ICTs and Management Systems for Improving E ciency in Healthcare and Social Care; Medical Information Science Reference; IGI global. - Hershey. - 2013. - 180-200 с.

30. Артемьев, В.И. Волоконно-оптическая многосенсорная система контроля износа и усилия прижима токоприемников электроподвижного состава на основе адресных волоконных брэгговских структур: автореферат и дис. канд. техн. наук: 05.11.13: 2019 / Артемьев Вадим Игоревич. - Казань. - 2019. - 153 с.

31. Othonos, A. Fiber Bragg gratings / A. Othonos // Rev. Sci. Instrum. - 1997. -V. 68. - № 12. - С. 4309-4341.

32. Артемьев, В.И. Волоконные брэгговские решетки с двумя фазовыми сдвигами как чувствительный элемент и инструмент мультиплексирования сенсорных сетей / Рус.Ш. Мисбахов, Рин.Ш. Мисбахов, О.Г. Морозов и др. // Инженерный вестник Дона. - 2017. - №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n3y2017/4343

33. Сахабутдинов, А. Ж. Радиофотонные сенсорные системы на адресных волоконных брэгговских структурах и их применение для решения практических задач: дис. док. техн. наук: 05.11.07: 2018 / Сахабутдинов Айрат Жавдатович. -Казань. - 2018. - 504 с.

34. Kashyap, R. Fiber Bragg Gratings / R. Kashyap // Academic Press. - London. - 2009. - 632 c.

35. Wang, X. Sampled phase-shift fiber Bragg gratings / X. Wang, Y. Chongxiu, Y. Zhihui, et. al. // Chinese Optics Letters. - 2004. - V.2(4). - 190-19 c.

36. Dong, X. Optical pulse shaping based on a double-phase-shifted fiber Bragg grating / X. Dong, P. Guo // Optoelectronics Letters. - 2015. - V.11. - №2. - 100-102 c.

37. Cai, J.X. Simultaneous tunable dispersion compensation of many WDM channels using a sampled nonlinearly chirped fiber Bragg grating / J.X. Cai, K.M. Feng, A.E. Willner, et. al. // IEEE Photonics Technol. Lett. - 1999. - №11. - 1455-1457 c.

38. Davis, A.O. Pulsed single-photon spectrometer by frequency-to-time mapping using chirped fiber Bragg gratings / A.O. Davis, P.M. Saulnier, B.J. Smith, et. al. // Opt. Express. - 2017. - №25. - 12804-12811 c.

39. Markowski, K. Linearly chirped tapered fiber-Bragg-grating-based Fabry-Perot cavity and its application in simultaneous strain and temperature measurement / K. Markowski, K. Jedrzejewski, M. Marzecki, et. al. // Opt. Lett. - 2017. - №42. - 14641467 c.

40. Palumbo, G. Analysis and design of Chirped fiber Bragg grating for temperature sensing for possible biomedical applications / G. Palumbo, D. Tosi, A. Iadicicco, et. al. // IEEE Photonics Journal. - 2018. - V.10. - №3. - 16 c.

41. Min, R. Fabrication of tunable chirped mPOF Bragg gratings using a uniform phase mask / R. Min, B. Ortega, C. Marques // Opt. Express. - 2018. V. - 26. - 4411-4420 c.

42. Saccomandi, P. Linearly chirped fiber Bragg grating response to thermal gradient: from bench tests to the real-time assessment during in vivo laser ablations of biological tissue / P. Saccomandi, A. Varalda, R. Gassino, et. al. // J. Biomed. Opt. -2017. - V.22. - №9.- 1-9 c.

43. Udd, E. Fiber Optic Sensors / E. Udd, W.B. Spillman // An Introduction for Engineers and Scientists, 2nd ed.; Wiley. - Hoboken. - 2011. - 40 c.

44. Korganbayev, S. Detection of thermal gradients through fiber-optic Chirped Fiber Bragg Grating (CFBG): Medical thermal ablation scenario / S. Korganbayev, Y. Orazayev, S. Sovetov, et. al. // Opt. Fiber Technol. - 2018. - №41. - 48-55 с.

45. Эшпай, Р.А. Математическая модель получения информации о движении пациента в экзоскелете на основе линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток / Р.А. Эшпай, Т.В. Городжа, О.Г. Морозов и др. // Научно-технический вестник поволжья. - 2021. - № 6. - С.25-27.

46. Tosi, D. Review of Chirped Fiber Bragg Grating (CFBG) Fiber-Optic Sensors and Their Applications / D. Tosi // Sensors. - 2018. - 32 с.

47. Erdogan, T. Fiber grating spectra / T. Erdogan // J. Lightwave Technol. - 1997. - №15. - 1277-1294 с.

48. Kersey, A.D. Fiber grating sensors / A.D. Kersey, M.A. Davis, H.J. Patrick, et. al. // J. Lightwave Technol. - 1997. - №15. - 1442-1463 с.

49. Othonos, A. Fiber Bragg Gratings / A. Othonos, K. Kalli // Fundamentals and Applications; Artech House. - Boston. - 1999. - 433 c.

50. Tosi, D. Towards inline spatially resolved temperature sensing in thermal ablation with chirped fiber Bragg grating / D. Tosi, S. Korganbayev, N. Zhakin, et. al. // In Proceedings of the IEEE International Symposium on Medical Measurements and Applications (MeMeA). - Benevento, Italy. - 15-18 May 2016.

51. Marques, C.A. Chirped polymer optical fiber Bragg grating sensors / C.A. Marques, L. Pereira, P. Antunes et. al. // In Micro-Structured and Specialty Optical Fibres V. - SPIE. - Prague, Czech Republic. - 2017.

52. Korganbayev, S. Thermal gradient estimation with fiber-optic chirped FBG sensors: Experiments in biomedical applications / S. Korganbayev, Y. Orazayev, S. Sovetov, et. al. // In Proceedings of the IEEE Sensors Conference. - Glasgow. - 29 October - 1 November 2017.

53. Korganbayev, S. Linearly Chirped Fiber-Optic Bragg Grating as Distributed Temperature Sensor for Laser Ablation / S. Korganbayev, N. Zhakin, D. Tosi, et. al. // In Proceedings of the IEEE Sensors Conference. - Orlando. - 30 October - 2 November 2016.

54. Varalda, A. Assessment of a Linearly Chirped Fiber Bragg Grating Sensor under Linear and non-Linear Temperature Gradient / A. Varalda, E. Schena, C. Massaroni // In Proceedings of the IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC). - Torino, Italy. - 22-25 May 2017.

55. Tosi, D. Fiber-optic chirped FBG for distributed thermal monitoring of ex-vivo radiofrequency ablation of liver / D. Tosi, E.G. Macchi, M. Gallati, et. al. // Biomed. Opt. Express. - 2014. - №5. - 1799-1811 c.

56. Nand, A. Determination of the position of a localized heat source within a chirped fibre Bragg grating using a Fourier transform technique / A. Nand, D.J. Kitcher, S.A. Wade, et. al. // Meas. Sci. Technol. - 2006. - №17. - 1436-1445 c.

57. Bettini, P. Development and experimental validation of a numerical tool for structural health and usage monitoring systems based on chirped grating sensors / P. Bettini, E. Guerreschi, G. Sala // Sensors. - 2015. №15. - 1321-1341 c.

58. Yashiro, S. Monitoring damage in holed CFRP laminates using embedded chirped FBG sensors / S. Yashiro, T. Okabe, N. Toyama, N. Takeda // Int. J. Solids Struct. - 2007. - №44. - 603-613 c.

59. Yandy, A.M. Determination of the position of defects generated within a chirped fiber Bragg grating by analyzing its reflection spectrum and group delay / A.M. Yandy, J. Cruz, N.A. Russo, et. al. // In Proceedings of the Latin America Optics and Photonics Conference LTu4A-36. - Medellin, Colombia. - 22-26 August 2016.

60. Takeda, S. Monitoring of delamination growth in CFRP laminates using chirped FBG sensors / S. Takeda, Y. Okabe, N. Takeda // J. Intell. Mater. Syst. Struct. -2008. - №19. - 437-444 c.

61. Wei, P. Detonation Velocity Measurement with Chirped Fiber Bragg Grating / P. Wei, H. Lang, T. Liu, D. Xia // Sensors. - 2017. №17. - 25-52 c.

62. Rodriguez, G. Ultrafast fiber Bragg grating interrogation for sensing in detonation and shock wave experiments / G. Rodriguez, S.M. Gilbertson // Sensors. -2017. - №17. - 248 c.

63. Wydra, M. Overhead transmission line sag estimation using a simple optomechanical system with chirped fiber Bragg gratings / M. Wydra, P. Kisala, D.

Harasim, P. Kacejko // Part 1: Preliminary measurements. Sensors. - 2018. - №18 - 309 с.

64. Chang, H.Y. A highly sensitive two-dimensional inclinometer based on two etched chirped-fiber-grating arrays / H.Y. Chang, Y.C. Chang, W.F. Liu // Sensors. -2017. - №15- 2922 с.

65. Chang, H.Y. A high-sensitivity two-dimensional inclinometer based on two-array-etched-chirped fiber gratings / H.Y. Chang, C.C. Liu, Y.C. Chang, W.F. Liu // In Proceedings of the 2016 Conference on Lasers and Electro-Optics: QELS Fundamental Science. - San Jose. - 5-10 June 2016.

66. Chang, H.Y. An ultra-sensitive liquid-level indicator based on an etched chirped-fiber Bragg grating / H.Y. Chang, Y.C. Chang, H.J. Sheng, M.Y. Fu, W.F. Liu, R. Kashyap // IEEE Photonics Technol. - 2016. - 268-271 с.

67. Osuch, T. Coupling independent fiber optic tilt and temperature sensor based on chirped tapered fiber Bragg grating in double-pass configuration / T. Osuch, K. Markowski, A. Manujlo, K. Jedrzejewski // Sens. Actuator A Phys. - 2016. - №252 -76-81 с.

68. Swart, P.L. Chirped fiber Bragg grating sensor for pressure and position sensing / P.L. Swart, B.M. Lacquet, A.A. Chtcherbakov // Opt. Eng. - 2005. - №44.

69. Wang, Y. Interrogation of a linearly chirped fiber Bragg grating sensor with high resolution using a linearly chirped optical waveform / Y. Wang, J. Zhang, O. Coutinho, J. Yao // Opt. Lett. - 2015. - №40. - 4923-4926 с.

70. Osuch, T. Fiber-optic strain sensors based on linearly chirped tapered fiber Bragg gratings with tailored intrinsic chirp / T. Osuch, K. Markowski, K. Jedrzejewski // IEEE Sens. - 2016. - №16. - 7508-7514 с.

71. Liu, W. Real-time interrogation of a linearly chirped fiber Bragg grating sensor for simultaneous measurement of strain and temperature / W. Liu, W. Li, J. Yao // IEEE Photonics Technol. Lett. - 2011. - №23 - 1340-1342 с.

72. Садыков, И.Р. Волоконно-оптический рефрактометрический датчик / И.Р. Садыков, О.Г. Морозов, Т.С. Садеев и др. // Труды МАИ. - 2012. - №61. - С. 18.

73. Chen, X. Phase shifts induced by the piezoelectric transducers attached to a linearly chirped fiber Bragg grating / X. Chen // J. of Light. Tech. - 2010. - V. 28(14). -2017-2020 с.

74. Эшпай, Р.А. Система сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске на основе линейно чирпированных волоконных брэгговских решеток с фазовым п-сдвигом / Р.А. Эшпай, М.А. Салихова, О.А. Степущенко и др. // Научно-технический вестник поволжья. - 2020. - № 5. - С.30-33.

75. Эшпай, Р.А. Оптомеханика волоконных датчиков давления для оценки положения пациента в инвалидной коляске на основе линейно-чирпированных решеток Брэгга / Р.А. Эшпай, О.Г. Морозов, В.И. Артемьев и др. // Сборник статей восьмой Всероссийской научной школы-семинара. Под редакцией Ал.В. Скрипаля. - 2021, Саратов. - 24 мая 2021 г. - С. 107-112.

76. Melle, S.M. A passive wavelength demodulation system for guided-wave Bragg grating sensors / S.M. Melle, K. Liu, R.M. Measures // IEEE Photonics Technology Letters. - 1992. - V.4. - №5. - 516 - 518 с.

77. Song, M. Fiber Bragg grating strain sensor demodulation with quadrature sampling of a Mach-Zehnder interferometer / M. Song, S. Yin, P.B. Ruffin // Applied Optics. - 2000. - V.39. - №7. - 1106-1111 с.

78. Kersey, A.D. Multiplexed fiber Bragg grating strain-sensor system with a fiber Fabry-Perot wavelength filter / A.D. Kersey, T.A. Berkoff, W.W. Morey // Optics Letters. - 1993. - V.18. - №16. - 1370-1372 с.

79. Yun, S.H. Interrogation of fiber grating sensor arrays with a wavelength-swept fiber laser / S.H. Yun, D.J. Richardson, B.Y. Kim // Optics Letters. - 1998. - V.23. -№11. - 843-845 с.

80. Dong, X. Intensity-modulated fiber Bragg grating sensor system based on radio-frequency signal measurement / X. Dong, L.Y. Shao, H.Y. Fu, et. al. // Optics Letters. - 2008. - V.33. - №5. - 482-484 с.

81. Shao, L.Y. High-resolution strain and temperature sensor based on distributed Bragg reflector fiber laser / L.Y. Shao, X. Dong, A.P. Zhang, et. al. // IEEE Photonics Technology Letters. - 2007. - V.19(20). - 1598-1600 с.

82. Asbeck, P. Digital signal processing - up to microwave frequencies / P. Asbeck, I. Galton, K.C. Wang // IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques. -2002. - V.50. - №3. - 900 - 909 с.

83. Салихова, М.А. Радиофотонная система сбора информащи о положении пациента в инвалидной коляске на основе адресных линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с двумя фазовыми п-сдвигами // М.А. Салихова, О.А. Степущенко, Р.А. Эшпай и др. // Научно-технический вестник Поволжья. 2020. № 5. С. 34-37.

84. Zheng, J. Analysis of optical frequency-modulated continuous-wave interference / J. Zheng // Applied Optics. - 2004. - V.43. - №21. - 4189-4198 с.

85. Susana Ferreira de Oliveira Silva Fibre bragg grating based structures for optical sensing and filtering / Master's thesis. - 2007- Porto. - 2007. - p. 162

86. Морозов, О.Г. Модуляционные методы измерений в оптических биосенсорах рефрактометрического типа на основе волоконных решеток Брэгга с фазовым сдвигом / О.Г. Морозов, О.А. Степущенко, И.Р. Садыков // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - 2010. - № 3. - С.3-13.

87. Патент 166821 Российская Федерация, МПК G01B 11/06. Устройство для измерения величины износа и температуры изделия при трении / Морозов О.Г., Нуреев И.И., Артемьев В.И. и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (RU). - № 2016124795/28; заявл. 21.06.2016., опубл.: 10.12.2016; Бюл. №34.

88. Патент 203788 Российская Федерация, МПК G01L 1/24 (2006.01). Волоконно-оптическое устройство измерения давления / Эшпай Р.А., Тяжелова А.А., Морозов О.Г. и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (RU). - № 2020141292; заявл. 15.12.2020., опубл.: 21.04.2021; Бюл. № 12.

89. Патент 204013 Российская Федерация, МПК G01L 1/24 (2006.01). Волоконно-оптическое устройство измерения давления / Эшпай Р.А., Тяжелова

А.А., Морозов О.Г. и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (RU). - № 2020141298; заявл. 15.12.2020., опубл.: 04.05.2021; Бюл. № 13.

90. Варжель, С.В. Волоконные брэгговские решетки: Учебное пособие / С.В. Варжель. - СПб: Университет ИТМО, 2015. - 65 с.

91. Kashyap, R. Assessment of tuning the wavelength of chirped and unchirped fibre Bragg grating with single phase-masks / R. Kashyap // Electron. Lett. - 1998. -№34. - 2025-2027 с.

92. Becker, M. Chirped phase mask interferometer for fiber Bragg grating array inscription / M. Becker, T. Elsmann, I. Latka, M. Rothhardt, H. Bartelt // J. Lightwave Technol. - 2015. - №33. - 2093-2098 с.

93. Варжель, С.В. Запись узкополосных волоконных брэгговских отражателей одиночным импульсом эксимерного лазера методом фазовой маски / С.В. Варжель, А.В. Куликов, В.А. Асеев, В.С. Брунов, В.Г. Калько, В.А. Артеев // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. - 2011. - Т. 75. - № 5. - С. 27-30.

94. Voigtlander, C. Chirped fiber Bragg gratings written with ultrashort pulses and a tunable phase mask / C. Voigtlander, J. Thomas, E. Wikszak, et. al. // Opt. Lett. - 2009. - №34. - 1888-1890 с.

95. Lindner, E. Trends and Future of Fiber Bragg Grating Sensing Technologies: Tailored Draw Tower Gratings (DTGs) / E. Lindner, A. Hartung, D. Hoh, et. al. // In Proceedings of the SPIE Photonics. - Europe, Brussels, Belgium - 14-17 April 2014.

96. Патент 203379 Российская Федерация, МПК G01L 1/24 (2006.01). Волоконно-оптическое устройство измерения давления / Эшпай Р.А., Тяжелова А.А., Морозов О.Г. и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (RU). - № 2020141289; заявл. 15.12.2020., опубл.: 01.04.2021; Бюл. № 10.

97. Патент 203603 Российская Федерация, МПК G01L 1/24 (2006.01). Волоконно-оптическое устройство измерения давления / Эшпай Р.А., Тяжелова А.А., Морозов О.Г. и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Казанский

национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (RU). - № 2020141306; заявл. 15.12.2020., опубл.: 14.04.2021; Бюл. № 11.

98. Патент 204010 Российская Федерация, МПК G01L 1/24 (2006.01). Волоконно-оптическое устройство измерения давления / Эшпай Р.А., Тяжелова А.А., Морозов О.Г. и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (RU). - № 2020141304; заявл. 15.12.2020., опубл.: 04.05.2021; Бюл. № 13.

99. Эшпай, Р.А. Радиофотонная многосенсорная система контроля положения иммобильных пациентов в инвалидной коляске на основе линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток / Р.А. Эшпай, В.И. Артемьев, Мисбахов Р.Ш. и др. // Фотон-экспресс. - 2021. - № 4(172). - С. 11-17.

100. Gong, Z. Wearable Fiber Optic Technology Based on Smart Textile: A Review / Z. Gong, Z. Xiang, X. OuYang, et. al. // Materials (Basel). - 2019. - V.12(20). - 3311 с.

101. Vinogradov, V.Yu. Aeroacoustic cartography as method of non-destructive testing of turbine blades based on fiber optic sensor systems / V.Yu. Vinogradov, O.G. Morozov, R.Z. Gibadullin // In Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020). - 2020. - 520-528 c.

102. Morozov O. Interrogator for vibration and shape mode sensing using an address fiber Bragg grating array / O. Morozov, A. Sakhabutdinov, I.U. Kurbiev, et. al. // In Proceedings of the 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. - Moscow, Russia. - 2020. -19-20 March 2020. - 1-4 c.

103. Виноградов, В.Ю. Аэроакустическая картография как метод 1D, 2D и 3D контроля рабочих лопаток турбомашин с использованием волоконно-оптических распределенных сенсорных систем / В.Ю. Виноградов, А.В. Гумеров, В.И. Анфиногентов // Вестник НЦБЖД. - 2020. - №1. - С. 149-154.

104. Математическое моделирование и восстановление оптико-акустических параметров газовоздушного потока на срезе сопла турбомашины. Результаты моделирования / В.Ю. Виноградов, В.И. Анфиногентов, О.Г. Морозов // Инженерный вестник Дона. - 2018. - №3. - 18 с.

105. Аглиуллин, Т.А. Система контроля тангенциальной деформации подшипников транспортных средств на основе адресных волоконных брэгговских структур: автореферат и дис. канд. техн. наук: 05.11.07: 2021 / Аглиуллин Тимур Артурович. - Казань. - 2021. - 165 с.

106. Бурдин, А.В. Результаты записи волоконных Брэгговских решеток на кварцевых градиентных многомодовых оптических волокнах разных поколений /

A.В. Бурдин, А.А. Василец, В.А. Бурдин и др. // Инфокоммуникационные технологии. - 2016. - Т.14. - №2. - С. 129-137.

107. Мисбахов, Р.Ш. Радиофотонные адресные сенсорные системы на трехкомпонентных волоконных брэгговских структурах и их применение для решения задач интеллектуальной энергетики: дис. док. техн. наук: 05.11.07: 2020 / Мисбахов Ринат Шаукатович. - Казань. - 2020. - 601 с.

108. Беспрозванных, В.Г. Влияние корпусировки волоконной брэгговской решетки на температурную стабильность широкополосного источника излучения /

B.Г. Беспрозванных, С.В. Зырянов // Инновационная наука. - 2015. - Т.11-2. - С. 24-27.

109. Сахабутдинов, А.Ж. Радиофотонный дифференциальный акселерометр на двух адресных волоконных брэгговских решетках / А.Ж. Сахабутдинов, В.В. Пуртов, О.Г. Морозов, и др. // ФОТОН-ЭКСПРЕСС. - 2019. - №.5(157). - С. 7-15.

110. Мисбахов, Р.Ш. Адресный волоконно-оптический датчик акустического обнаружения частичного разряда в комплектных распределительных устройствах / Р.Ш. Мисбахов, А.Н. Васев, А.Ж. Сахабутдинов и др. // Электротехнические и информационные комплексы и системы - 2019. - Т.15. - №.3. - С. 101-110.

111. Васев, А.Н. Волоконно-оптическая многосенсорная система контроля интенсивности частичных разрядов и уровня относительной влажности в комплектных распределительных устройствах на основе адресных волоконных брэгговских решеток: автореферат и дис. канд. техн. наук: 05.11.07: 2019 / Васев Алексей Николаевич. - Казань. - 2019. - 185 с.

112. Иванов, А.А. Радиофотонные системы измерения мгновенной частоты множества радиосигналов СВЧ-диапазона на основе амплитудно-фазовых методов

модуляционного преобразования оптической несущей: автореферат и дис. канд. техн. наук: 05.11.07: 2020 / Иванов Александр Алексеевич. - Казань. - 2020. - 169 с.

113. Пуртов, В.В. Радиофотонные сенсорные системы на адресных волоконных брэгговских решетках для катетеров манометрии высокого разрешения: автореферат и дис. канд. техн. наук: 05.11.07: 2019 / Пуртов Вадим Владимирович. - Казань. - 2019. - 163 с.

114. Мисбахов, Р.Ш. Волоконно-оптическая многосенсорная система для контроля температуры коммутационных и токоведущих элементов энергетических объектов на основе брэгговских решеток с двумя симметричными фазовыми сдвигами: автореферат и дис. канд. техн. наук: 05.11.07: 2019 / Мисбахов Рустам Шаукатович. - Казань. - 2017. - 174 с.