Generátor pro stimulaci excitabilních buněk

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a realizací funkčního pulzního generátoru určeného pro stimulaci excitabilních buněk, zejména myokardu. Teoretická část práce poskytuje stručný přehled elektrofyziologie excitabilních buněk a popisuje elektrody používané k stimulaci, včetně charakteristiky použitého stimulačního pulzu. Praktická část se zaměřuje na detailní návrh a implementaci generátoru z hlediska hardwaru i softwaru. Hlavní součástí zařízení je mikrokontrolér STM32 Nucleo F303RE. Software je napsán v jazyce C a obsahuje různé funkce pro nastavování parametrů pulzů, jako je amplituda, délka trvání a perioda opakování. Implementace zahrnuje použití digitálně-analogového převodníku pro přesné generování napěťových pulzů, LCD pro zobrazení aktuálních hodnot a rotačního enkodéru s tlačítkem pro uživatelské ovládání. Tato část zahrnuje popis výsledného zařízení a ovládacího programu, vývojová schémata, návrh zapojení na nepájivém poli a ověření funkčnosti finálního návrhu zařízení. Výsledkem práce je plně funkční prototyp pulzního generátoru, který je schopen generovat požadované stimulační pulzy.

This diploma thesis focuses on the design and implementation of a functional pulse generator intended for the stimulation of excitable cells, particularly myocardial cells. The theoretical part of the thesis provides a brief overview of the electrophysiology of excitable cells and describes the electrodes used for stimulation, including the characteristics of the applied stimulation pulse. The practical part focuses on the detailed design and implementation of the generator in terms of both hardware and software. The main component of the device is the STM32 Nucleo F303RE microcontroller. The software is written in C and includes various functions for setting pulse parameters such as amplitude, duration, and repetition period. The implementation includes the use of a digital-to-analog converter for precise voltage pulse generation, an LCD for displaying current values, and a rotary encoder with a button for user control. This part includes a description of the final device and control program, development diagrams, breadboard circuit design, and verification of the final device functionality. The result of the work is a fully functional prototype of the pulse generator capable of generating the desired stimulation pulses.