RU2690112C1 - Usb-device for recording electrocardiograms - Google Patents
Usb-device for recording electrocardiograms Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690112C1 RU2690112C1 RU2018118234A RU2018118234A RU2690112C1 RU 2690112 C1 RU2690112 C1 RU 2690112C1 RU 2018118234 A RU2018118234 A RU 2018118234A RU 2018118234 A RU2018118234 A RU 2018118234A RU 2690112 C1 RU2690112 C1 RU 2690112C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circuits
- analog
- usb
- analogue
- external
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/332—Portable devices specially adapted therefor
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретение: The technical field to which the invention relates :
Изобретение относится к области медицины, в частности к электрокардиографии и может быть использовано для контроля и диагностики состояния сердечно-сосудистой системы человека в медицинской, спортивной практике, а также в произвольных условиях жизнедеятельности человека.The invention relates to the field of medicine, in particular to electrocardiography and can be used to monitor and diagnose the state of the cardiovascular system of a person in medical, sports practice, as well as in arbitrary conditions of human activity.
Уровень техники: The level of technology :
Известен кардиомонитор CardioQvark (патент №162018 (RU). Кардиомонитор CardioQvark / Буткевич В.Х., Усанов В.А. // 20.05.2016 [ПМ]), характеризующийся тем, что выполнен в виде корпуса-чехла для мобильных устройств, содержащего датчики электрического поля, каждый из которых связан с дифференциальным усилителем и потенциометром, управляемым контроллером, связанным с криптопроцессором, источником питания, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и передающим информацию по интерфейсу USB на мобильное устройство, при этом АЦП выполнен с возможностью получения информации от дифференциального усилителя.Known cardio monitor CardioQvark (patent number 162018 (RU). Cardio Monitor CardioQvark / Butkevich V.Kh., Usanov VA // 05/20/2016 [PM]), characterized by the fact that it is made in the form of a case for mobile devices, containing electric field sensors, each of which is connected to a differential amplifier and potentiometer controlled by a controller, connected to a crypto processor, power source, analog-to-digital converter (ADC) and transmitting information via a USB interface to a mobile device, while the ADC is capable of receiving information ns of the differential amplifier.
Недостатками кардиомонитора является невозможность регистрации иных отведений ЭКГ, кроме отведения I из-за расположения датчиков непосредственно в корпусе-чехле, а также выполненный в виде отдельного блока источник питания.The disadvantages of the cardiac monitor are the impossibility of registering other ECG leads, except for lead I, because of the location of the sensors directly in the case-casing, as well as the power supply made as a separate unit.
Описана ЭКГ-приставка к персональному компьютеру (патент №2284144 (RU). ЭКГ-приставка к персональному компьютеру / Жигулин А.Ю. // 27.09.2006 [РИ]), содержащая последовательно соединенные блок датчиков, коммутатор, компенсатор помех и аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с другим входом компенсатора помех, последовательно соединенные интерфейс, канал связи, выполненный в виде радиоканала, и ЭВМ. Канал связи ЭКГ-приставки может быть выполнен по USB стандарту.An ECG prefix to a personal computer is described (patent No. 2284144 (RU). An ECG prefix to a personal computer / A. Yu. Zhigulin // 09/27/2006 [RI]), containing a series-connected sensor unit, a switch, a noise compensator and analog a digital converter, a digital-to-analog converter, the output of which is connected to another input of a noise compensator, a serially connected interface, a communication channel made in the form of a radio channel, and a computer. Communication channel ECG set-top boxes can be performed by USB standard.
Недостатком описанного устройства является то, что выработка сигналов компенсации постоянной составляющей, а также сигналов управления коммутатором и компенсатором помех осуществляется ЭВМ, а также наличие собственного источника питания и высокие энергозатраты на передачу информации по радиоканалу.The disadvantage of the described device is that the generation of compensation signals for the constant component, as well as control signals for the switch and the noise compensator, is carried out by a computer, as well as the availability of its own power source and high energy consumption for information transmission over the radio channel.
Наиболее близким по технической сущности является устройство регистрации электрокардиограмм (патент №48148 (RU). Устройство регистрации электрокардиограмм / Акопян И.Г. // 27.09.2005 [ПМ]) (прототип), содержащее интерфейсную и рабочую части, причем интерфейсная часть содержит контроллер интерфейсов, буферное оперативное запоминающее устройство и контроллер шины USB, рабочая часть содержит девять каналов аналоговой обработки, три АЦП и контроллер асинхронного канала передачи данных, который соединен с указанным контроллером интерфейсов через асинхронный канал передачи данных с гальванической развязкой, при этом устройство дополнительно содержит вторичный источник питания с гальванической развязкой, а каждый из девяти указанных каналов аналоговой обработки содержит последовательно соединенные защиту от перегрузки, буферный усилитель и фильтр низких частот. Разрядность используемых микросхем АЦП составляет 24 бита при частоте дискретизации 5 КГц на канал и диапазоне входного сигнала ±10 В.The closest in technical essence is the electrocardiogram registration device (patent No. 48148 (RU). Electrocardiogram registration device / Akopyan IG // September 27, 2005 [PM]) (prototype) containing the interface and working parts, the interface part containing the controller interfaces, buffer random access memory and USB bus controller; the working part contains nine analog processing channels, three ADCs and an asynchronous data channel controller, which is connected to the specified interface controller via asin a chronic data transfer channel with galvanic decoupling, while the device additionally contains a secondary power supply with galvanic decoupling, and each of the nine specified analog processing channels contains series-connected overload protection, a buffer amplifier and a low-pass filter. The resolution of the used ADC microcircuits is 24 bits at a sampling frequency of 5 kHz per channel and an input signal range of ± 10 V.
Недостатками данного устройства является использование биполярного питания, что увеличивает габариты и энергопотребление, а также вызывает шумы за счет применения инвертирующего преобразователя.The disadvantages of this device is the use of bipolar power, which increases the size and power consumption, and also causes noise through the use of an inverting inverter.
Раскрытие изобретения: Disclosure of the invention :
Технический результат предложенного изобретения состоит в упрощении конструкции и уменьшении габаритов, энергопотребления и тепловыделения, снижении уровня вносимых источником питания помех, обеспечении возможности питания устройства от униполярного питания USB порта внешнего устройства (компьютера, смартфона или планшета) непосредственно или через разделительное устройство за счет применения униполярной схемы питания.The technical result of the proposed invention is to simplify the design and reduce the size, power consumption and heat dissipation, reduce the level of noise introduced by the power supply, ensure the device can be powered from the unipolar USB power of the external device port (computer, smartphone or tablet) directly or through a separating device through the use of unipolar power schemes.
Указанный технический результат достигается за счет того, что аналоговые цепи устройства запитаны от униполярного питания USB порта внешнего устройства (компьютера, смартфона или планшета) непосредственно или через разделительное устройство, при этом вход подачи отрицательного напряжения питания аналоговых цепей соединен с выводом ОБЩ (COM, GND), положительный вход питания аналоговых цепей - с выводом +VШИНЫ, а общий провод аналоговых цепей — с выходом цепи формирования потенциала общего провода аналоговых цепей. Это позволяет отказаться от собственного блока питания и применения инвертирующего преобразователя (импульсных стабилизаторов) для формирования отрицательного потенциала биполярного напряжения питания. Исключенные составляющие имеют существенные габаритные размеры, их применение вызывает повышение энергопотребления и, как следствие, тепловыделения. Отсутствие импульсных устройств в составе изобретения позволяет снизить уровень вносимых источником питания помех. Использование униполярного напряжения питания также позволяет применять униполярные АЦП, например, внутренние АЦП микроконтроллера или униполярные АЦП повышенной разрядности, что позволяет упростить аналоговые цепи, заменив аналоговые фильтры цифровыми. Обеспечение возможности использования устройства с разными типами внешних устройств (компьютер, смартфон, планшет) достигается путем использования шины USB.This technical result is achieved due to the fact that the analog circuits of the device are powered from the unipolar USB power of the external device port (computer, smartphone or tablet) directly or via a separating device, while the negative voltage supply voltage of the analog circuits is connected to the COMM pin (COM, GND ), the positive input of the power supply of analog circuits - with the output + V BUS , and the common wire of analog circuits - with the output circuit of the formation of the potential of the common wire of analog circuits. This allows you to abandon your own power supply and the use of an inverting converter (switching regulators) to form a negative potential of the bipolar supply voltage. The excluded components have significant overall dimensions, their use causes an increase in energy consumption and, as a result, heat generation. The absence of pulsed devices in the composition of the invention allows to reduce the level of noise introduced by the power source. The use of a unipolar supply voltage also allows the use of unipolar ADCs, for example, internal ADCs of the microcontroller or unipolar ADCs of high capacity, which allows us to simplify analog circuits by replacing analogue filters with digital ones. The possibility of using the device with different types of external devices (computer, smartphone, tablet) is achieved by using the USB bus.
Краткое описание чертежей: Brief Description of the Drawings :
Фигура 1 - Структурная схема устройстваFigure 1 - structural diagram of the device
Фигура 2 - Отображение выходного диапазона аналоговых цепей на входной диапазон АЦПFigure 2 - Display of the output range of analog circuits on the input range of the ADC
Осуществление изобретения: The implementation of the invention :
На фигуре 1 представлена структурная схема устройства.The figure 1 presents the structural diagram of the device.
USB-устройство регистрации электрокардиограмм содержит аналоговые цепи регистрации и первичной обработки ЭКГ-сигнала 1, блок формирования потенциала общего провода (VОБЩ) аналоговых цепей 2, блок согласования выхода аналоговых цепей с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4, микроконтроллер с USB-интерфейсом 5, имеющий по меньшей мере один встроенный или внешний АЦП с встроенным или внешним мультиплексором, блок формирования напряжения питания микроконтроллера 3.The USB device for recording electrocardiograms contains analog circuits for recording and preprocessing the ECG signal 1, a common wire potential generation unit (V COMM )
USB-устройство регистрации электрокардиограмм работает следующим образом. Аналоговые биопотенциалы с кардиоэлектродов, закрепленных на определенных точках тела человека, поступают на вход аналоговых цепей регистрации и первичной обработки ЭКГ-сигнала 1. Предобработанный ЭКГ-сигнал с выхода аналоговых цепей 1 приводится блоком согласования выхода аналоговых цепей с входом АЦП 4 к входному диапазону внешнего или встроенного в микроконтроллер АЦП в соответствии с фигурой 2. Выбор конкретного отведения ЭКГ-сигнала осуществляется внешним или встроенным в АЦП мультиплексором. Дальнейшая цифровая обработка и передача ЭКГ-сигнала во внешнее устройство (компьютер, смартфон или планшет) осуществляется микроконтроллером 5.USB device registration electrocardiogram works as follows. Analog biopotentials from cardioelectrodes fixed at certain points of the human body are fed to the input of analog recording and preprocessing ECG-signal circuits 1. The pre-processed ECG signal from the output of analog circuits 1 is provided by the output matching circuit of analog circuits with the ADC input 4 to the input range of the external or A built-in ADC microcontroller according to figure 2. The choice of a specific lead of an ECG signal is made by an external multiplexer or built into the ADC. Further digital processing and transmission of the ECG signal to an external device (computer, smartphone or tablet) is carried out by the microcontroller 5.
В схеме присутствуют следующие напряжения питания:The circuit contains the following supply voltage:
- общий провод - нулевой потенциал, соединенный с проводом нулевого потенциала шины USB, нулевым потенциалом питания микроконтроллера 5, входом отрицательного потенциала питания аналоговых цепей 1, а также нулевым потенциалом питания блока формирования потенциала VAОБЩ аналоговых цепей 3 и блока согласования выхода аналоговых цепей с входом АЦП 4.- a common wire - zero potential connected to the conductor zero USB bus potential, ground potential power the microcontroller 5, an input negative potential power analog circuits 1 and zero power supply potential formation potential VA GEN analog circuits 3 and the block matching output analog circuits to the input ADC 4.
- +VШИНЫ - потенциал питания устройства, соединенный с проводом потенциала +5 В шины USB, входом блока формирования напряжения питания микроконтроллера 3, входом положительного потенциала питания аналоговых цепей 1 и входом блока формирования потенциала VAОБЩ аналоговых цепей 2.- + V BUSES - power supply potential of the device connected to the +5 V potential wire of the USB bus, the input of the power supply voltage shaping unit of the microcontroller 3, the positive potential power input of the analog circuits 1 and the input of the voltage shaping unit VA Common
- +VШИНЫ/2 - срединный потенциал, подключенный к общему проводу аналоговых цепей.- + V BUSES / 2 - median potential, connected to the common wire of analog circuits.
- +VМК - потенциал питания микроконтроллера 3, цифровых цепей АЦП и мультиплексора, сформированный блоком формирования напряжения питания микроконтроллера 3.- + V MK - the potential power supply of the microcontroller 3, digital circuits of the ADC and multiplexer, formed by the unit forming the supply voltage of the microcontroller 3.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018118234A RU2690112C1 (en) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | Usb-device for recording electrocardiograms |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018118234A RU2690112C1 (en) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | Usb-device for recording electrocardiograms |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2690112C1 true RU2690112C1 (en) | 2019-05-30 |
Family
ID=67037664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018118234A RU2690112C1 (en) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | Usb-device for recording electrocardiograms |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2690112C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU206009U1 (en) * | 2021-05-25 | 2021-08-16 | Устинова Мария Викторовна | AUTONOMOUS DEVICE FOR REGISTRATION OF LIFE INDICATORS |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2138195C1 (en) * | 1998-05-13 | 1999-09-27 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Device for express-control of man cardiac arrhythmia |
WO2010044838A2 (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-22 | National Semiconductor Coropration | Continuous synchronization for multiple adcs |
US8587461B1 (en) * | 2011-10-27 | 2013-11-19 | Maxim Integrated Products, Inc. | Data acquisition system with analog-to-digital converter having integrated multiplexer control |
KR20140079816A (en) * | 2011-10-07 | 2014-06-27 | 마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드 | Measuring capacitance of a capacitive sensor with a microcontroller having an analog output for driving a guard ring |
WO2016005538A1 (en) * | 2014-07-10 | 2016-01-14 | Microchip Technology Germany Gmbh | A method and system for gesture detection and touch detection |
WO2016161228A1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Wrist-worn pulse transit time sensor |
-
2018
- 2018-05-17 RU RU2018118234A patent/RU2690112C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2138195C1 (en) * | 1998-05-13 | 1999-09-27 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Device for express-control of man cardiac arrhythmia |
WO2010044838A2 (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-22 | National Semiconductor Coropration | Continuous synchronization for multiple adcs |
KR20140079816A (en) * | 2011-10-07 | 2014-06-27 | 마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드 | Measuring capacitance of a capacitive sensor with a microcontroller having an analog output for driving a guard ring |
US8587461B1 (en) * | 2011-10-27 | 2013-11-19 | Maxim Integrated Products, Inc. | Data acquisition system with analog-to-digital converter having integrated multiplexer control |
WO2016005538A1 (en) * | 2014-07-10 | 2016-01-14 | Microchip Technology Germany Gmbh | A method and system for gesture detection and touch detection |
WO2016161228A1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Wrist-worn pulse transit time sensor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU206009U1 (en) * | 2021-05-25 | 2021-08-16 | Устинова Мария Викторовна | AUTONOMOUS DEVICE FOR REGISTRATION OF LIFE INDICATORS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7881778B2 (en) | Floating physiological data acquisition system with expandable ECG and EEG | |
CN110327038B (en) | Electrocardio acquisition circuit, equipment, method and system | |
CN108697358B (en) | Modular electrocardiograph device with limb leads and expandable chest leads | |
EP3178379A1 (en) | Method and device for bioelectric physiological signal acquisition and processing | |
Delano | A long term wearable electrocardiogram (ECG) measurement system | |
RU2690112C1 (en) | Usb-device for recording electrocardiograms | |
CN103494606A (en) | Mobile terminal with electrocardiogram detection function | |
Jaw et al. | Modular design of a long-term portable recorder for physiological signals | |
Ranjandish et al. | Walsh-hadamard-based orthogonal sampling technique for parallel neural recording systems | |
JP4063349B2 (en) | Cardiac monitoring system and method | |
Vuorinen et al. | Printed, skin-mounted hybrid system for ECG measurements | |
Hazrati et al. | Wireless brain signal recordings based on capacitive electrodes | |
Mikhaylyuk et al. | Low-power heart rate telemetry system | |
Miao et al. | A new symmetric semi-parallel electrical impedance tomography (EIT) system-I: The design | |
US20230084533A1 (en) | Signal measurement method and apparatus | |
Yang et al. | Design of a self-organized Intelligent Electrode for synchronous measurement of multiple bio-signals in a wearable healthcare monitoring system | |
JP2020049180A (en) | Electrocardiographic measuring apparatus | |
Chu et al. | An ASIC Design of Multi-Electrode Digital Basket Catheter Systems with Reconfigurable Compressed Sampling | |
US11089986B2 (en) | Measurement signal amplifier and a method for supplying energy to a measurement signal amplifier | |
Senapati et al. | High resolution reconfigurable bio-potential processor for portable biomedical application | |
CN209122228U (en) | A kind of list lead ECG Acquisition Device | |
CN216724571U (en) | Bioelectricity acquisition circuit and system | |
Kher et al. | Ambulatory ECG recording system based on ADS 1298 and STM32L431xx microcontroller | |
US20230270366A1 (en) | System for electrocardiograph (ecg) electrode count adjustment and associated methods | |
CN214632169U (en) | Standard electrocardiosignal acquisition module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200120 Effective date: 20200120 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200120 Effective date: 20210914 |