RU2291665C1 - System for estimating functional cardiovascular system condition - Google Patents
System for estimating functional cardiovascular system condition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2291665C1 RU2291665C1 RU2005141803/14A RU2005141803A RU2291665C1 RU 2291665 C1 RU2291665 C1 RU 2291665C1 RU 2005141803/14 A RU2005141803/14 A RU 2005141803/14A RU 2005141803 A RU2005141803 A RU 2005141803A RU 2291665 C1 RU2291665 C1 RU 2291665C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- microcontroller
- external interface
- data
- recording
- Prior art date
Links
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 title claims description 22
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 claims description 7
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 4
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 3
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000007787 long-term memory Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для диагностики состояния сердечно-сосудистой системы.The invention relates to medical equipment and can be used to diagnose the state of the cardiovascular system.
Известен электрокардиограф [1]. Этот электрокардиограф содержит электроды для съема биопотенциалов с грудной клетки пациента, электроды для съема биопотенциалов с конечностей пациента, многоканальный усилитель биопотенциалов, блок фильтров нижних частот, последовательно соединенные мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, устройство обработки и регистрации.Known electrocardiograph [1]. This electrocardiograph contains electrodes for taking biopotentials from the patient’s chest, electrodes for taking biopotentials from the patient’s limbs, a multi-channel biopotential amplifier, a low-pass filter block, a multiplexer connected in series, an analog-to-digital converter, and a processing and recording device.
Электрокардиограф [1] обеспечивает съем потенциалов электрокардиограмм (ЭКГ), которые используются для формирования двенадцати общепринятых отведении ЭКГ. Известный электрокардиограф [1] не позволяет производить измерения биопотенциалов в течение длительного времени.An electrocardiograph [1] provides the removal of the potentials of electrocardiograms (ECGs), which are used to form twelve commonly accepted ECG leads. The known electrocardiograph [1] does not allow the measurement of biopotentials for a long time.
Известно устройство для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы "Кардиометр" [2], являющееся наиболее близким к предлагаемой системе и выбранное в качестве прототипа. Устройство для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы содержит электроды для съема биопотенциалов с грудной клетки пациента, электроды для съема биопотенциалов с конечностей пациента, блок фильтров нижних частот, многоканальный усилитель биопотенциалов, последовательно соединенные мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь и блок обработки и регистрации. Устройство содержит также первый и второй генераторы пачек синхронных импульсов зондирующего тока частотой (10-100)·103 Гц, период следования пачек которых по меньшей мере, в десять раз превышает длительность пачек синхронных импульсов зондирующего тока. Первый и второй электроды для подведения зондирующего тока к верхним конечностям пациента электрически соединены с первыми выводами соответственно первого и второго генераторов пачек синхронных импульсов зондирующего тока, первый и второй электроды для подведения зондирующего тока к нижним конечностям пациента подключены к электрически соединенным между собой вторым выводам первого и второго генераторов пачек импульсов зондирующего тока. Кроме этого, устройство содержит также первый и второй дифференциальные усилители переменного тока, первые входы которых соединены с электродами для съема биопотенциалов с верхних конечностей пациента, а их вторые входы электрически соединены между собой и электродами для съема биопотенциалов с нижних конечностей пациента, сумматор, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей переменного тока, детектор, вход которого соединен с выходом сумматора, фильтр нижних частот и полосовой фильтр, входы которых электрически соединены между собой и подключены к выходу детектора, при этом входы блока фильтра нижних частот соединены с электродами для съема биопотенциалов с грудной клетки пациента, электродами для съема биопотенциалов с верхних конечностей пациента и электрически соединенными между собой электродами для съема биопотенциалов с нижних конечностей пациента. Выходы блока фильтров нижних частот соединены с соответствующими входами многоканального усилителя биопотенциалов, входы мультиплексора соединены с выходами многоканального усилителя биопотенциалов, выходом фильтра нижних частот и выходом полосового фильтра.A device for assessing the functional state of the cardiovascular system "Cardiometer" [2], which is the closest to the proposed system and selected as a prototype. The device for assessing the functional state of the cardiovascular system contains electrodes for collecting biopotentials from the patient’s chest, electrodes for collecting biopotentials from the patient’s limbs, a low-pass filter block, a multi-channel biopotential amplifier, a multiplexer, an analog-to-digital converter, and a processing and recording unit connected in series. The device also contains first and second generators of bursts of synchronous pulses of the probing current with a frequency of (10-100) · 10 3 Hz, the repetition period of bursts of which is at least ten times the duration of the bursts of synchronous pulses of the probing current. The first and second electrodes for supplying the probe current to the upper limbs of the patient are electrically connected to the first terminals of the first and second generators of the packets of synchronous pulses of the probe current, respectively, the first and second electrodes for supplying the probe current to the lower limbs of the patient are connected to the second terminals of the first and second generators of bursts of pulses of the probing current. In addition, the device also contains first and second differential AC amplifiers, the first inputs of which are connected to electrodes for removing biopotentials from the upper limbs of the patient, and their second inputs are electrically connected to each other and electrodes for removing biopotentials from the lower limbs of the patient, an adder, the first and the second inputs of which are connected to the outputs of the first and second differential AC amplifiers, respectively, a detector, the input of which is connected to the output of the adder, a low-pass filter from and a band-pass filter, the inputs of which are electrically connected to each other and connected to the detector output, while the inputs of the low-pass filter unit are connected to electrodes for collecting biopotentials from the patient’s chest, electrodes for collecting biopotentials from the patient’s upper limbs, and electrodes for electrically connected removal of biopotentials from the lower limbs of the patient. The outputs of the low-pass filter unit are connected to the corresponding inputs of the multi-channel biopotential amplifier, the inputs of the multiplexer are connected to the outputs of the multi-channel biopotential amplifier, the output of the low-pass filter and the output of the band-pass filter.
Недостатком прототипа предлагаемой системы для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы человека является отсутствие возможности сопоставить данные электрокардиограммы с данными о физической активности человека в каждый момент времени,The disadvantage of the prototype of the proposed system for assessing the functional state of the cardiovascular system of a person is the inability to compare the data of the electrocardiogram with data on the physical activity of a person at any time
Задачей, решаемой изобретением, является обеспечение возможности сопоставить данные электрокардиограммы с данными о физической активности человека в каждый момент времени.The problem solved by the invention is the ability to compare the data of the electrocardiogram with data on the physical activity of a person at any time.
Сущность изобретения заключается в том, что система для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы содержит устройство измерения и регистрации биопотенциалов, устройство измерения и регистрации параметров движения, которое содержит первый акселерометр, второй акселерометр, третий акселерометр, первый измерительный усилитель, второй измерительный усилитель, третий измерительный усилитель, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, долговременное запоминающее устройство, первый адаптер внешнего интерфейса, таймер, устройство анализа данных, которое содержит электронно-вычислительную машину, устройство отображения графической информации, второй адаптер внешнего интерфейса, системную интерфейсную магистраль, при этом первый, второй и третий акселерометры соответственно через первый, второй и третий измерительные усилители подключены к входам многоканального аналого-цифрового преобразователя, который подключен к микроконтроллеру, к микроконтроллеру также подключены долговременное запоминающее устройство, адаптер внешнего интерфейса и таймер, вход-выход адаптера внешнего интерфейса является входом-выходом внешнего интерфейса устройства измерения и регистрации параметров движения, устройство измерения и регистрации биопотенциалов подключено при помощи второго канала передачи данных к входу данных устройства измерения и регистрации параметров движения, образованному входом микроконтроллера, первый и второй адаптеры внешнего интерфейса соединены между собой первым каналом передачи данных, электронно-вычислительная машина и второй адаптер внешнего интерфейса связаны при помощи системной интерфейсной магистрали, к электронно-вычислительной машине подключено устройство отображения графической информации.The essence of the invention lies in the fact that the system for assessing the functional state of the cardiovascular system contains a device for measuring and recording biopotentials, a device for measuring and recording movement parameters, which contains a first accelerometer, a second accelerometer, a third accelerometer, a first measuring amplifier, a second measuring amplifier, and a third measuring amplifier, multi-channel analog-to-digital converter, microcontroller, long-term storage device, first adapter vn the front interface, a timer, a data analysis device that contains an electronic computer, a graphic information display device, a second external interface adapter, a system interface highway, while the first, second and third accelerometers are connected to the inputs through the first, second and third measuring amplifiers, respectively multi-channel analog-to-digital converter, which is connected to the microcontroller, a long-term storage device, an adapter is also connected to the microcontroller the external interface and the timer, the input-output of the external interface adapter is the input-output of the external interface of the device for measuring and recording motion parameters, the device for measuring and recording biopotentials is connected using the second data channel to the data input of the device for measuring and recording motion parameters formed by the input of the microcontroller, the first and second adapters of the external interface are interconnected by the first data channel, the electronic computer and the second adapter are external its interface are connected by means of system interface line, to the electronic computer connected to the display device graphics.
Система для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы также может дополнительно содержать трехосный датчик угловой скорости, который соединен через блок измерительных усилителей с многоканальным аналого-цифровым преобразователем, пульсовой оксиметр, выход данных которого подключен к микроконтроллеру, измеритель артериального давления, выход данных которого подключен к микроконтроллеру, датчик температуры, выход данных которого подключен к микроконтроллеру, датчик дыхания, выход данных которого подключен к микроконтроллеру, измеритель сопротивления тела, выход данных которого подключен к микроконтроллеру.The system for assessing the functional state of the cardiovascular system may also additionally contain a triaxial angular velocity sensor, which is connected through a block of measuring amplifiers with a multi-channel analog-to-digital converter, a pulse oximeter, the data output of which is connected to a microcontroller, and a blood pressure meter, the data output of which is connected to microcontroller, temperature sensor, the data output of which is connected to the microcontroller, a breathing sensor, the data output of which is connected to the micro controller, a body resistance meter whose data output is connected to a microcontroller.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема предлагаемой системы.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a functional diagram of the proposed system.
На чертеже обозначено:The drawing indicates:
1 - устройство анализа данных;1 - data analysis device;
2 - устройство измерения и регистрации параметров движения;2 - device for measuring and recording motion parameters;
3 - устройство измерения и регистрации биопотенциалов;3 - device for measuring and recording biopotentials;
4 - первый канал передачи данных;4 - the first data transmission channel;
5 - второй канал передачи данных;5 - second data transmission channel;
6 - первый акселерометр;6 - the first accelerometer;
7 - второй акселерометр;7 - second accelerometer;
8 - третий акселерометр;8 - the third accelerometer;
9 - первый измерительный усилитель;9 - the first measuring amplifier;
10 - второй измерительный усилитель;10 - second measuring amplifier;
11 - третий измерительный усилитель;11 - the third measuring amplifier;
12 - многоканальный аналого-цифровой преобразователь;12 - multi-channel analog-to-digital Converter;
13 - микроконтроллер;13 - microcontroller;
14 - долговременное запоминающее устройство;14 - long-term storage device;
15 - первый адаптер внешнего интерфейса;15 - the first adapter of the external interface;
16 - таймер;16 - timer;
17 - вход-выход внешнего интерфейса;17 - input-output of the external interface;
18 - пульсовой оксиметр,18 - pulse oximeter,
19 - измеритель артериального давления;19 - blood pressure meter;
20 - датчик температуры;20 - temperature sensor;
21 - датчик дыхания;21 - respiratory sensor;
22 - измеритель сопротивления тела;22 - body resistance meter;
23 - трехосный датчик угловой скорости;23 - triaxial angular velocity sensor;
24 - блок измерительных усилителей;24 - block measuring amplifiers;
25 - электронно-вычислительная машина (ЭВМ);25 - an electronic computer (computer);
26 - устройство отображения графической информации (УОГИ);26 - a device for displaying graphical information (UOGI);
27 - второй адаптер внешнего интерфейса;27 - the second adapter of the external interface;
28 - системная интерфейсная магистраль;28 - system interface highway;
29 - вход данных устройства 2 измерения и регистрации параметров движения.29 - data input of device 2 for measuring and recording motion parameters.
Система для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы, содержащая устройство 3 измерения и регистрации биопотенциалов, устройство 2 измерения и регистрации параметров движения, которое содержит первый акселерометр 6, второй акселерометр 7, третий акселерометр 8, первый измерительный усилитель 9, второй измерительный усилитель 10, третий измерительный усилитель 11, многоканальный аналого-цифровой преобразователь 12, микроконтроллер 13, долговременное запоминающее устройство 14, первый адаптер 15 внешнего интерфейса, таймер 16, устройство 1 анализа данных, которое содержит электронно-вычислительную машину 25, устройство 26 отображения графической информации, второй адаптер 27 внешнего интерфейса, системную интерфейсную магистраль 28, при этом первый, второй и третий акселерометры 6, 7 и 8 соответственно через первый, второй и третий измерительные усилители 9, 10 и 11 подключены к входам многоканального аналого-цифрового преобразователя 12, который подключен к микроконтроллеру 13, к микроконтроллеру 13 также подключены долговременное запоминающее устройство 14, адаптер 15 внешнего интерфейса и таймер 16, вход-выход адаптера 15 внешнего интерфейса является входом-выходом 17 внешнего интерфейса устройства 2 измерения и регистрации параметров движения, устройство 3 измерения и регистрации биопотенциалов подключено при помощи второго канала 5 передачи данных к входу данных устройства 2 измерения и регистрации параметров движения, образованному входом микроконтроллера, первый и второй адаптеры 15 и 27 внешнего интерфейса соединены между собой первым каналом 4 передачи данных, электронно-вычислительная машина 25 и второй адаптер 27 внешнего интерфейса связаны при помощи системной интерфейсной магистрали 28, к электронно-вычислительной машине 25 подключено устройство 26 отображения графической информации.A system for assessing the functional state of the cardiovascular system, comprising a device 3 for measuring and recording biopotentials, a device 2 for measuring and recording motion parameters, which comprises a first accelerometer 6, a second accelerometer 7, a third accelerometer 8, a first measuring amplifier 9, a second measuring amplifier 10, third measuring amplifier 11, multi-channel analog-to-digital converter 12, microcontroller 13, long-term memory 14, first external interface adapter 15, timer 16, a data analysis device 1, which contains an electronic computer 25, a graphic information display device 26, a second external interface adapter 27, a system interface highway 28, the first, second and third accelerometers 6, 7 and 8, respectively, through the first, second and the third measuring amplifiers 9, 10 and 11 are connected to the inputs of the multi-channel analog-to-digital converter 12, which is connected to the microcontroller 13, a long-term storage device 14, an adapter are also connected to the microcontroller 13 15 of the external interface and the timer 16, the input-output of the adapter 15 of the external interface is the input-output 17 of the external interface of the device 2 for measuring and recording motion parameters, the device 3 for measuring and recording the biopotentials is connected via a second channel 5 for transmitting data to the data input of the device 2 for measuring registration of motion parameters formed by the input of the microcontroller, the first and second adapters 15 and 27 of the external interface are interconnected by the first channel 4 for data transmission, electronic computer 25 second adapter 27, an external interface are connected by means of system interface line 28, to the electronic computer 25 is connected a display device 26, the graphic information.
Система для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы также может дополнительно содержать трехосный датчик 23 угловой скорости, который соединен через блок 24 измерительных усилителей с многоканальным аналого-цифровым преобразователем 12, пульсовой оксиметр 18, выход данных которого подключен к микроконтроллеру 13, измеритель 19 артериального давления, выход данных которого подключен к микроконтроллеру 13, датчик 20 температуры, выход данных которого подключен к микроконтроллеру 13, датчик 21 дыхания, выход данных которого подключен к микроконтроллеру 13, измеритель 22 сопротивления тела, выход данных которого подключен к микроконтроллеру 13.The system for assessing the functional state of the cardiovascular system may also further comprise a triaxial angular velocity sensor 23, which is connected through a block 24 of measuring amplifiers with a multi-channel analog-to-digital converter 12, a pulse oximeter 18, the data output of which is connected to a microcontroller 13, and a blood pressure meter 19 the data output of which is connected to the microcontroller 13, a temperature sensor 20, the data output of which is connected to the microcontroller 13, a breathing sensor 21, the data output of which connected to the microcontroller 13, the resistance meter 22 of the body, the data output of which is connected to the microcontroller 13.
Устройство 3 измерения и регистрации биопотенциалов содержит набор электродов, закрепляемых на теле человека, многоканальное устройство ввода аналоговых сигналов, микропроцессор (микроконтроллер), запоминающее устройство и адаптер внешнего интерфейса. Устройство ввода аналоговых сигналов содержит измерительные усилители и аналого-цифровые преобразователи. Устройство ввода аналоговых сигналов может быть выполнено аналогично устройствам ввода аналоговых сигналов, применяемых в электрокардиографах. Выход многоканального устройства ввода аналоговых сигналов является выходом устройства 3. Микропроцессор (микроконтроллер) выполнен с возможностью получения данных от аналого-цифровых преобразователей устройства ввода аналоговых сигналов и записи этих данных в запоминающее устройство, а также с возможностью управления выдачей данных из запоминающего устройства через адаптер внешнего интерфейса.The device 3 for measuring and recording biopotentials contains a set of electrodes fixed to the human body, a multi-channel device for inputting analog signals, a microprocessor (microcontroller), a storage device and an external interface adapter. The input device for analog signals contains measuring amplifiers and analog-to-digital converters. An analog signal input device can be performed similarly to analog signal input devices used in electrocardiographs. The output of the multi-channel analog signal input device is the output of device 3. The microprocessor (microcontroller) is configured to receive data from analog-to-digital converters of the analog signal input device and record this data to the storage device, as well as with the ability to control the output of data from the storage device through an external adapter interface.
При этом микропроцессор 13 устройства 2 выполнен с возможностью приема данных через вход данных, а запоминающее устройство 14 выполнено с возможностью хранения и данных о параметрах движения и данных о биопотенциалах, измеренных устройством 3.In this case, the microprocessor 13 of the device 2 is configured to receive data through the data input, and the storage device 14 is configured to store data on the motion parameters and data on the biopotentials measured by the device 3.
Первый, второй и третий акселерометры 6, 7 и 8 производят измерение составляющих ускорения человека по трем взаимно перпендикулярным осям. Первый, второй и третий измерительные усилители 9, 10 и 11 предназначены для усиления и нормализации сигналы акселерометров.The first, second and third accelerometers 6, 7 and 8 measure the components of human acceleration along three mutually perpendicular axes. The first, second and third measuring amplifiers 9, 10 and 11 are designed to amplify and normalize the signals of accelerometers.
Многоканальный аналого-цифровой преобразователь 12 может быть выполнен на основе устройств временного хранения, мультиплексора и аналого-цифрового преобразователя. В этом случае сигналы с выходов усилителей поступают на входы устройств временного хранения, выходы которых мультиплексор поочередно подключает к входу аналого-цифрового преобразователя. Аналого-цифровой преобразователь производит преобразование поочередно для каждого канала.The multi-channel analog-to-digital Converter 12 can be performed on the basis of temporary storage devices, a multiplexer, and an analog-to-digital converter. In this case, the signals from the outputs of the amplifiers are fed to the inputs of temporary storage devices, the outputs of which the multiplexer alternately connects to the input of an analog-to-digital converter. An analog-to-digital converter performs conversion one by one for each channel.
Микроконтроллер 13 получает данные акселерометров в цифровом виде. Микроконтроллер 13 выполнен с возможностью предварительной обработки получаемых данных. Предварительная обработка данных акселерометров заключается в их цифровой фильтрации, которая может представлять собой вычисление средних значений для заданного количества отсчетов. Полученные в результате этой обработки данные записываются в долговременное запоминающее устройство 14. В долговременное запоминающее устройство 14 также записываются данные о текущем времени, которые поступают от таймера 16.The microcontroller 13 receives the data of the accelerometers in digital form. The microcontroller 13 is configured to pre-process the received data. The preliminary processing of accelerometer data consists in their digital filtering, which can be a calculation of average values for a given number of samples. The data obtained as a result of this processing is recorded in the long-term storage device 14. In the long-term storage device 14, data on the current time, which are received from the timer 16, are also recorded.
В качестве долговременного запоминающего устройства 14 может быть использовано устройство энергонезависимой электроперепрограммируемой памяти (flash-памяти).As a long-term storage device 14, a non-volatile electro-reprogrammable memory device (flash memory) can be used.
Одновременно устройство 3 измерения и регистрации биопотенциалов осуществляет запись в свое запоминающее устройство данных о биопотенциалах человека, получаемых на основании сигналов, поступающих от закрепленных на теле человека электродов.At the same time, the device 3 for measuring and recording the biopotentials records in its memory device the data on the biopotentials of a person, obtained on the basis of the signals received from the electrodes fixed on the human body.
По окончании наблюдения в устройство 1 анализа данных осуществляется передача данных об ускорениях человека из устройства 2 измерения и регистрации параметров движения по первому каналу 4 передачи данных и данных об измеренных биопотенциалах из устройства 3 измерения и регистрации биопотенциалов по второму каналу 5 передачи данных.At the end of the observation, data on the person’s accelerations are transmitted from the device 2 for measuring and recording movement parameters through the first channel 4 for transmitting data and data on the measured biopotentials from the device 3 for measuring and recording biopotentials through the second channel 5 for transmitting data to the data analysis device 1.
Первый и второй каналы 4 и 5 передачи данных могут быть выполнены в виде, например, последовательных интерфейсов RS-232, RS-422, USB или в виде беспроводных каналов передачи данных Bluetooth, WLAN и т.д.The first and second data channels 4 and 5 can be made in the form of, for example, serial interfaces RS-232, RS-422, USB or in the form of wireless data channels Bluetooth, WLAN, etc.
В качестве трехосного датчика 23 угловой скорости может быть использован гироскоп.As a triaxial sensor 23 angular velocity can be used in a gyroscope.
В качестве ЭВМ 25 может использоваться стандартная ЭВМ, имеющая выход для подключения устройства отображения графической информации (видеовыход). ЭВМ 25 предназначена для приема собранных данных, передаваемых по первому каналу 4 передачи данных.As a computer 25, a standard computer may be used, having an output for connecting a graphic information display device (video output). The computer 25 is designed to receive the collected data transmitted on the first channel 4 data transmission.
УОГИ 26 представляет собой графический дисплей, обеспечивающий отображение всех необходимых данных: графиков, характеризующих биопотенциалы, и графиков, характеризующих параметры движения человека. УОГИ 26 может быть выполнены в виде дисплея на основе электронно-лучевой трубки или на основе жидкокристаллической матрицы. В качестве УОГИ 26 также может использоваться мультимедиа-проектор.UOGI 26 is a graphic display that provides the display of all the necessary data: graphs characterizing biopotentials, and graphs characterizing the parameters of human movement. UOGI 26 can be made in the form of a display based on a cathode ray tube or on the basis of a liquid crystal matrix. As a SOGI 26, a multimedia projector can also be used.
Пульсовой оксиметр 18, измеритель 19 артериального давления, датчик 20 температуры, датчик 21 дыхания, измеритель 22 сопротивления тела выполнены по известным схемам и содержат на своих выходах аналого-цифровые преобразователи и соответствующие адаптеры ввода-вывода, обеспечивающие сопряжения этих устройств с микроконтроллером 13. В качестве аналого-цифровых преобразователей пульсового оксиметра 18, измерителя 19 артериального давления, датчика 20 температуры, датчика 21 дыхания, измерителя 22 сопротивления может использоваться многоканальный аналого-цифровой преобразователь 12.Pulse oximeter 18, blood pressure meter 19, temperature sensor 20, respiration sensor 21, body resistance meter 22 are made according to known schemes and contain analog-to-digital converters and corresponding input-output adapters at their outputs, which ensure pairing of these devices with the microcontroller 13. B As analog-to-digital converters of the pulse oximeter 18, blood pressure meter 19, temperature sensor 20, respiration sensor 21, resistance meter 22, a multi-channel analog to digital converter 12.
Система для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы работает следующим образом.The system for assessing the functional state of the cardiovascular system works as follows.
При настройке системы осуществляется калибровка устройства 2 измерения и регистрации параметров движения известными способами, например, устройство 2 или отдельно блок акселерометров (состоящий из первого, второго и третьего акселерометров 6, 7 и 8) размещается на калибровочном столе. После этого снимаются показания акселерометров для девяти различных положений калибровочного стола. По данных этих измерений составляется система уравнений, решая которую находят 9 элементов матрицы, описывающей неортогональность установки акселерометров и трех элементов матрицы поворота калибровочного стола, а также для каждого акселерометра масштабный коэффициент и величину смещения нуля.When setting up the system, the device 2 for measuring and recording the motion parameters is calibrated by known methods, for example, device 2 or separately the unit of accelerometers (consisting of the first, second and third accelerometers 6, 7 and 8) is placed on the calibration table. After that, the readings of the accelerometers for nine different positions of the calibration table are taken. Based on the data of these measurements, a system of equations is compiled, by solving which 9 matrix elements are found that describe the non-orthogonality of the installation of the accelerometers and the three elements of the rotation matrix of the calibration table, as well as a scale factor and zero offset for each accelerometer.
Перед началом диагностики сердечно-сосудистой системы человека устройство 2 измерения и регистрации параметров движения и устройство 3 измерения и регистрации биопотенциалов закрепляются на теле человека. Электроды устройства 3 измерения и регистрации биопотенциалов закрепляются на теле человека в местах, определяемых видом проводимого электрокардиографического исследования.Before starting the diagnosis of the human cardiovascular system, a device 2 for measuring and recording movement parameters and a device 3 for measuring and recording biopotentials are fixed on the human body. The electrodes of the device 3 for measuring and recording biopotentials are fixed on the human body in places determined by the type of electrocardiographic study.
В течение заданного времени производится запись данных о биопотенциалах и данных об ускорениях человека, а также данные об угловых скоростях, получаемые от трехосного датчика 23 угловой скорости. По окончании записи данные передаются по первому и второму каналам 4 и 5 связи в устройство 1 анализа данных.During a given time, data on biopotentials and data on human accelerations are recorded, as well as data on angular velocities obtained from a triaxial sensor 23 of angular velocity. At the end of the recording, the data is transmitted via the first and second communication channels 4 and 5 to the data analysis device 1.
Анализ данных о параметрах движения человека производится, например, следующим образом.Analysis of data on the parameters of human movement is performed, for example, as follows.
По данным акселерометров с учетом данных, полученных при калибровка системы, вычисляются составляющие вектора кажущегося ускорения bx, bу, bz и модуль кажущегося ускорения
Далее вычисляется вертикальная составляющая ускорения относительно земной системы координат: аη=b-b1, где b1 - значение модуля вектора кажущегося ускорения в момент, когда человек находиться в покое (b1≈g, где g - ускорение свободного падения). Интегрируя величину вертикальной составляющей ускорения aη, получают значения вертикальной скорости и перемещения человека в вертикальной плоскости.Next, the vertical component of the acceleration relative to the Earth's coordinate system is calculated: a η = bb 1 , where b 1 is the absolute value of the vector of the apparent acceleration at the moment when the person is at rest (b 1 ≈g, where g is the gravitational acceleration). Integrating the magnitude of the vertical component of acceleration a η , the values of the vertical velocity and displacement of a person in a vertical plane are obtained.
Начальное значение модуля вектора кажущегося ускорения b1 вычисляется как среднее на интервале усреднения сигналов акселерометров. Кроме этого, ошибки определения модуля вектора вертикального ускорения компенсируются при применении метода наименьших квадратов исходя из того, что при нахождении в покое скорость и ускорение в вертикальной плоскости (первый и второй интегралы от величины вертикальной составляющей ускорения аη) равны нулю.The initial value of the module of the vector of apparent acceleration b 1 is calculated as the average on the averaging interval of the signals of the accelerometers. In addition, the errors in determining the absolute value of the vertical acceleration vector are compensated by applying the least squares method based on the fact that when alone, the speed and acceleration in the vertical plane (the first and second integrals of the vertical acceleration component a η ) are equal to zero.
Вначале наблюдения могут быть записаны показания акселерометров для типовых движения человека, в частности, для:At the beginning of the observation, the readings of accelerometers for typical human movements can be recorded, in particular for:
- состояния покоя;- state of rest;
- наклонов вниз/вверх;- tilts down / up;
- приседания;- squats;
- движения сидел/встал/сел;- movement sat / got up / sat;
- движения стоял/сел/сидел/лег на бок/лежал/повернулся на спину/лежал;- the movement stood / sat / sat / lay on its side / lay / turned on its back / lay;
- подъем по лестнице;- climbing stairs;
- спуск по лестнице;- descent down the stairs;
- ходьба.- walking.
При анализе данных графики изменения сглаженных составляющих кажущегося ускорения bx, bу, bz, модуля вектора кажущегося ускорения b, вертикальных (в земной системе координат) скорости и пути сравниваются с графиками для этих величин, полученных при типовых движениях человека. При этом производиться идентификация движений, совершенных человеком.When analyzing the data, the graphs of the changes in the smoothed components of the apparent acceleration b x , b y , b z , the modulus of the vector of the apparent acceleration b, vertical (in the Earth's coordinate system) velocities and paths are compared with the graphs for these quantities obtained with typical human movements. In this case, the identification of movements made by a person is made.
Графики ускорений, скорости и пройденного пути выводятся совместно с графиками биопотенциалов, причем графики совмещены по времени. Это позволяет сопоставлять данные о физической активности человека с параметрами функционирования сердечно-сосудистой системы.Graphs of accelerations, speed and distance traveled are displayed together with biopotential graphs, and the graphs are time-aligned. This allows you to compare data on the physical activity of a person with the parameters of the functioning of the cardiovascular system.
В результате предлагаемая система (ее варианты) позволяет осуществлять кроме получения данных о биоэлектрических потенциалах в течение длительного времени наблюдения, также и данные о параметрах движения человека, то есть о его физической активности, что позволяет осуществить более точную оценку функционального состояния сердечно-сосудистой системы.As a result, the proposed system (its variants) allows, in addition to obtaining data on bioelectric potentials for a long time of observation, also data on the parameters of a person’s movement, that is, on his physical activity, which allows a more accurate assessment of the functional state of the cardiovascular system.
Введение в систему пульсового оксиметра, измерителя артериального давления, датчика температуры, датчика дыхания, измерителя сопротивления тела позволяет расширить функциональные возможности системы и повысить точность диагностики состояния организма человека.The introduction of a pulse oximeter, a blood pressure meter, a temperature sensor, a respiratory sensor, a body resistance meter into the system allows you to expand the functionality of the system and improve the accuracy of diagnosing the state of the human body.
Таким образом, предлагаемая система для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы человека обеспечивает возможность сопоставить данные электрокардиограммы с данными о физической активности человека в каждый момент времени.Thus, the proposed system for assessing the functional state of the cardiovascular system of a person provides an opportunity to compare the data of the electrocardiogram with data on the physical activity of a person at any time.
Представленные чертежи и описание позволяют изготовить систему (варианты) и устройство для измерения и регистрации параметров движения из известных компонентов и использовать для диагностики сердечно-сосудистой системы человека, определения параметров движения человека, что характеризует полезные модели как промышленно применимые.The presented drawings and description make it possible to manufacture a system (options) and a device for measuring and recording motion parameters from known components and use it for diagnosing a human cardiovascular system, determining human motion parameters, which characterizes utility models as industrially applicable.
Источники информацииInformation sources
1. Mike Curtin. Sigma-delta techniques reduce hardware count and power consumption in biomedical analog front ends. Analog dialoge 28-2, 1994, pp.6-7.1. Mike Curtin. Sigma-delta techniques reduce hardware count and power consumption in biomedical analog front ends. Analog dialoge 28-2, 1994, pp. 6-7.
2. Патент РФ №2138982, МПК А 61 В 5/02, опубл. 10.10.1999.2. RF patent №2138982, IPC A 61 B 5/02, publ. 10/10/1999.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005141803/14A RU2291665C1 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | System for estimating functional cardiovascular system condition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005141803/14A RU2291665C1 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | System for estimating functional cardiovascular system condition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2291665C1 true RU2291665C1 (en) | 2007-01-20 |
Family
ID=37774612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005141803/14A RU2291665C1 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | System for estimating functional cardiovascular system condition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2291665C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2318432C2 (en) * | 2006-03-24 | 2008-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "Курсор-С" | Method of measurement of human pulse |
| RU2370205C1 (en) * | 2008-01-18 | 2009-10-20 | Виктор Иванович Рузов | Method of diagnosing functional state of cardio-vascular system in patients with sugar diabetes |
| RU2446740C2 (en) * | 2007-07-27 | 2012-04-10 | Омрон Хэлткэа Ко., Лтд. | Activity meter |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2080818C1 (en) * | 1994-09-26 | 1997-06-10 | Юзбашев Закарья Юсупович | Device for recording polycardiosignals |
| RU2099003C1 (en) * | 1994-11-18 | 1997-12-20 | Пермская государственная медицинская академия | Method for estimating chronotropic cardiac function |
| RU2252692C2 (en) * | 2003-07-25 | 2005-05-27 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ФИРМА "Медиком МТД" | Method and device for studying functional state of brain and method for measuring subelectrode resistance |
| RU51475U1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-02-27 | Закрытое акционерное общество "Гранит-ВТ" | SYSTEM FOR ASSESSING THE FUNCTIONAL CONDITION OF THE CARDIOVASCULAR SYSTEM OF THE HUMAN (OPTIONS) AND DEVICE FOR MEASURING AND REGISTRATION OF MOTION PARAMETERS |
-
2005
- 2005-12-27 RU RU2005141803/14A patent/RU2291665C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2080818C1 (en) * | 1994-09-26 | 1997-06-10 | Юзбашев Закарья Юсупович | Device for recording polycardiosignals |
| RU2099003C1 (en) * | 1994-11-18 | 1997-12-20 | Пермская государственная медицинская академия | Method for estimating chronotropic cardiac function |
| RU2252692C2 (en) * | 2003-07-25 | 2005-05-27 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ФИРМА "Медиком МТД" | Method and device for studying functional state of brain and method for measuring subelectrode resistance |
| RU51475U1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-02-27 | Закрытое акционерное общество "Гранит-ВТ" | SYSTEM FOR ASSESSING THE FUNCTIONAL CONDITION OF THE CARDIOVASCULAR SYSTEM OF THE HUMAN (OPTIONS) AND DEVICE FOR MEASURING AND REGISTRATION OF MOTION PARAMETERS |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы. Под ред. Т.С.Виноградовой, М., Медицина, 1986, с.308-333. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2318432C2 (en) * | 2006-03-24 | 2008-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "Курсор-С" | Method of measurement of human pulse |
| RU2446740C2 (en) * | 2007-07-27 | 2012-04-10 | Омрон Хэлткэа Ко., Лтд. | Activity meter |
| RU2370205C1 (en) * | 2008-01-18 | 2009-10-20 | Виктор Иванович Рузов | Method of diagnosing functional state of cardio-vascular system in patients with sugar diabetes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102291934B1 (en) | Heart monitoring system | |
| KR101902594B1 (en) | Wireless fetal monitoring system | |
| CN104138253B (en) | A kind of noinvasive arteriotony method for continuous measuring and equipment | |
| ES2328205B1 (en) | METHOD FOR OBTAINING CARDIAC FREQUENCY AND RESPIRATORY FREQUENCY IN A PESA-PEOPLE ELECTRONIC SCALE. | |
| US20170265799A1 (en) | Fetal movement measuring device | |
| US9521957B2 (en) | Hand-held device for self-measurement and recording of a heart rate variability examination | |
| JP5632570B1 (en) | Biological signal measurement system, apparatus, method, and program thereof | |
| KR20110080372A (en) | Sleep posture measuring device for sleep plural examination | |
| JPS6124010B2 (en) | ||
| RU2291665C1 (en) | System for estimating functional cardiovascular system condition | |
| RU51475U1 (en) | SYSTEM FOR ASSESSING THE FUNCTIONAL CONDITION OF THE CARDIOVASCULAR SYSTEM OF THE HUMAN (OPTIONS) AND DEVICE FOR MEASURING AND REGISTRATION OF MOTION PARAMETERS | |
| WO2017113377A1 (en) | Body surface-based noninvasive physical health comprehensive testing system | |
| KR20100114330A (en) | Portable instrument for measurement and analysis of bio-signal including ecg and pcg at the same time | |
| Hayirlioglu et al. | A Novel Multi-Modal Sensing System Prototype for Cardiovascular and Cardiopulmonary Monitoring. | |
| RU2679296C1 (en) | Seismic cardioblock and method of measurement of seismic cardiocycle | |
| Otahalova et al. | Embedded sensors system for real time biomedical data acquisition and analysis | |
| Dinh et al. | A heart rate sensor based on seismocardiography for vital sign monitoring systems | |
| Jähne-Raden et al. | High-resolution synchronous digital ballistocardiography setup | |
| RU79239U1 (en) | FINGER TREMOR REGISTRATION SYSTEM | |
| Jähne-Raden et al. | Signal detection accuracy of digital accelerometers for ballistocardiographic propose | |
| RU2353290C2 (en) | Pre-delivery fetal diagnostic unit | |
| Abdullah et al. | Telemedicine system: Wireless healthcare units via RF, GSM, Bluetooth and PDA | |
| Romano et al. | Smart vest and adaptive algorithm for vital signs and physical activity monitoring: A feasibility study | |
| RU132701U1 (en) | HUMAN FUNCTIONAL MONITORING DEVICE | |
| Khan et al. | A highly integrated computing platform for continuous, non-invasive bp estimation |