RU168518U1 - Acceleration photoplethysmography device - Google Patents
Acceleration photoplethysmography device Download PDFInfo
- Publication number
- RU168518U1 RU168518U1 RU2016114344U RU2016114344U RU168518U1 RU 168518 U1 RU168518 U1 RU 168518U1 RU 2016114344 U RU2016114344 U RU 2016114344U RU 2016114344 U RU2016114344 U RU 2016114344U RU 168518 U1 RU168518 U1 RU 168518U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- detector
- arterial vessels
- acceleration
- output
- 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
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0295—Measuring blood flow using plethysmography, i.e. measuring the variations in the volume of a body part as modified by the circulation of blood therethrough, e.g. impedance plethysmography
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Устройство относится к диагностической медицинской технике, а именно к устройствам регистрации биосигналов пульсовой волны на основе применения метода фотоплетизмографии. Данное устройство может найти применение в кардиологических системах диагностики пациентов для измерения частоты сердечных сокращений, оценки функционального состояния периферических артериальных сосудов, в том числе показателя эластичности артериальных сосудов. Устройство для акселерационной фотоплетизмографии содержит генератор импульсов, источник света, фотоприемник, преобразователь ток/напряжение, усилитель переменного напряжения, синхронный демодулятор, полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, блок двойного дифференцирования, детектор максимума, детектор минимума, блок деления. Устройство позволяет определить показатель функционального состояния артериальных сосудов человека и осуществлять неинвазивную оценку показателя эластичности артериальных сосудов на основе вычисления отношения амплитуды первого минимума сигнала акселерационной фотоплетизмограммы к амплитуде первого максимума сигнала акселерационной фотоплетизмограммы.1 ил.The device relates to diagnostic medical equipment, namely to devices for recording pulse wave biosignals based on the use of the photoplethysmography method. This device can be used in cardiac patient diagnostic systems for measuring heart rate, assessing the functional state of peripheral arterial vessels, including an indicator of the elasticity of arterial vessels. The device for accelerated photoplethysmography contains a pulse generator, a light source, a photodetector, a current / voltage converter, an alternating voltage amplifier, a synchronous demodulator, a bandpass filter, an analog-to-digital converter, a microcontroller, a double differentiation unit, a maximum detector, a minimum detector, and a division unit. The device allows to determine the indicator of the functional state of human arterial vessels and to carry out a non-invasive assessment of the elasticity index of arterial vessels based on calculating the ratio of the amplitude of the first minimum of the acceleration photoplethysmogram signal to the amplitude of the first maximum of the acceleration photoplethysmogram signal. 1 ill.
Description
Устройство относится к диагностической медицинской технике, а именно к устройствам регистрации биосигналов пульсовой волны на основе применения метода фотоплетизмографии. Данное устройство может найти применение в кардиологических системах диагностики пациентов для измерения частоты сердечных сокращений, оценки функционального состояния периферических артериальных сосудов, в том числе показателя эластичности артериальных сосудов.The device relates to diagnostic medical equipment, namely to devices for recording pulse wave biosignals based on the use of the photoplethysmography method. This device can be used in cardiac patient diagnostic systems for measuring heart rate, assessing the functional state of peripheral arterial vessels, including an indicator of the elasticity of arterial vessels.
Регистрация и обработка биосигналов пульсовой волны находит широкое применение в инструментальных системах кардиологической диагностики для мониторинга частоты сердечных сокращений и неинвазивного исследования гемодинамических процессов в артериальном русле человека. Одним из наиболее клинически эффективных и универсальных методов регистрации пульсовой волны является фотоплетизмография. Эволюционным развитием метода фотоплетизмографии является акселерационная фотоплетизмография, позволяющая помимо измерения частоты сердечных сокращений, оценивать функциональное состояние артериальных сосудов на основе выполнения операции двойного дифференцирования регистрируемого сигнала пульсовой волны.Registration and processing of pulse wave biosignals is widely used in instrumental systems of cardiological diagnostics for monitoring heart rate and non-invasive study of hemodynamic processes in the arterial bed of a person. One of the most clinically effective and universal methods for registering a pulse wave is photoplethysmography. The evolutionary development of the photoplethysmography method is accelerated photoplethysmography, which, in addition to measuring the heart rate, allows us to evaluate the functional state of arterial vessels based on the operation of double differentiation of the recorded pulse wave signal.
Известно устройство для фотоплетизмографии (фотоплетизмограф) (Патент RU 2354290, А61В 5/0295, А61В 5/1455 опубликовано 10.05.2009), включающее генератор импульсов, источник света, синхронный селективный усилитель, фильтр нижних частот, фотоприемник, синхронный демодулятор, полосовой фильтр, управляемый преобразователь напряжение/ток и распределитель импульсов.A device for photoplethysmography (photoplethysmograph) is known (Patent RU 2354290, АВВ 5/0295, АВВ 5/1455 published May 10, 2009), including a pulse generator, a light source, a synchronous selective amplifier, a low-pass filter, a photodetector, a synchronous demodulator, a band-pass filter, controlled voltage / current converter and pulse distributor.
Недостатком известного устройства является невозможность оценки функционального состояния периферических артериальных сосудов в силу отсутствия специализированных блоков обработки сигнала пульсовой волны.A disadvantage of the known device is the inability to assess the functional state of peripheral arterial vessels due to the lack of specialized pulse wave signal processing units.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для регистрации артериальной пульсации крови (Патент RU 2536282, А61В 5/0295, А61В 5/1455 опубликовано 20.12.2014), включающее генератор импульсов, источник света, фотоприемник, преобразователь ток/напряжение, усилитель переменного напряжения, синхронный демодулятор, полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, блок вычитания, адаптивный фильтр, акселерометр.Closest to the proposed device is a device for recording arterial pulsation of blood (Patent RU 2536282,
Недостатком известного устройства является отсутствие функциональных возможностей по диагностике состояния периферических артериальных сосудов человека, что приводит к снижению эффективности использования устройства в кардиологической диагностике.A disadvantage of the known device is the lack of functionality for diagnosing the condition of human peripheral arterial vessels, which leads to a decrease in the efficiency of using the device in cardiology diagnostics.
В основу полезной модели поставлена задача - разработать устройство для регистрации пульсовых волн, позволяющее проводить непосредственную оценку функционального состояния периферических артериальных сосудов, в том числе показателя эластичности артериальных сосудов на основе метода акселерационной фотоплетизмографии.The utility model is based on the task of developing a device for recording pulse waves, which allows a direct assessment of the functional state of peripheral arterial vessels, including the elasticity of arterial vessels based on the method of accelerated photoplethysmography.
Техническим результатом разработки является повышение эффективности диагностики состояния артериальных сосудов человека и расширение функциональных возможностей устройств регистрации биосигналов пульсовых волн.The technical result of the development is to increase the efficiency of diagnosing the state of human arterial vessels and expand the functionality of pulse wave biosignal registration devices.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройство для акселерационной фотоплетизмографии, содержащее генератор импульсов, источник света, фотоприемник, преобразователь ток/напряжение, синхронный демодулятор, усилитель переменного напряжения, полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, согласно полезной модели, в устройство дополнительно введены, блок двойного дифференцирования, детектор максимума, детектор минимума, блок деления, причем выход микро-контроллера подключен ко входу блока двойного дифференцирования, а выход блока дифференцирования подключен ко входу детектора максимума и одновременно ко входу детектора минимума, выход детектора максимума подключен к первому входу блока деления, выход детектора минимума подключен ко второму входу блока деления.The problem is solved due to the fact that the device for accelerating photoplethysmography, containing a pulse generator, a light source, a photodetector, a current / voltage converter, a synchronous demodulator, an alternating voltage amplifier, a bandpass filter, an analog-to-digital converter, a microcontroller, according to a utility model, the device is additionally introduced, a double differentiation unit, a maximum detector, a minimum detector, a division unit, and the output of the micro-controller is connected to the input of the double differential unit differentiation, and the output of the differentiation unit is connected to the input of the maximum detector and simultaneously to the input of the minimum detector, the output of the maximum detector is connected to the first input of the division unit, the output of the minimum detector is connected to the second input of the division unit.
Благодаря описанным выше изменениям и дополнениям становится возможным реализовать алгоритм определения показателя функционального состояния артериальных сосудов человека на основе вычисления отношения первого минимума сигнала акселерационной фотоплетизмограммы к первому максимуму сигнала акселерационной фотоплетизмограммы. В исследованиях было показано, что данное отношение может быть использовано для определения функционального состояния артериальных сосудов человека, в том числе показателя эластичности артериальных сосудов, и имеет высокую корреляцию с возрастным трендом изменения состояния артериальных сосудов человека (статья: Kenji Takazawa et al. Assessment of Vasoactive Agents and Vascular Aging by the Second Derivative of Photoplethysmogram Waveform // Hypertension. - 1998. - Vol. 32. - P. 365-370).Thanks to the changes and additions described above, it becomes possible to implement an algorithm for determining the functional state of human arterial vessels based on calculating the ratio of the first minimum of the acceleration photoplethysmogram signal to the first maximum of the acceleration photoplethysmogram signal. Studies have shown that this ratio can be used to determine the functional state of human arterial vessels, including an indicator of the elasticity of arterial vessels, and has a high correlation with the age trend of changes in the state of human arterial vessels (article: Kenji Takazawa et al. Assessment of Vasoactive Agents and Vascular Aging by the Second Derivative of Photoplethysmogram Waveform // Hypertension. - 1998. - Vol. 32. - P. 365-370).
Полезная модель поясняется чертежами, где на чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства для акселерационной фотоплетизмографии.The utility model is illustrated by drawings, where the drawing shows a structural diagram of the proposed device for accelerated photoplethysmography.
Устройство для акселерационной фотоплетизмографии содержит следующие блоки: генератор импульсов 1, источник света 2 и фотоприемник 3, выполненные в виде фотоплетизмографического датчика зажимного типа 4, располагающегося на ногтевой фаланге пальца руки обследуемого, преобразователь ток/напряжение 5, усилитель переменного напряжения 6, синхронный демодулятор 7, полосовой фильтр 8, аналого-цифровой преобразователь 9, микроконтроллер 10, блок двойного дифференцирования 11, детектор максимума 12, детектор минимума 13, блок деления 14.The device for accelerating photoplethysmography contains the following blocks: a
В схеме источник света 2 управляется импульсами тока, формируемыми в генераторе импульсов 1, излучение с источника света 2 попадает на участок биологической ткани, содержащей артериальный сосуд. Излучение, прошедшее сквозь биологические ткани, поступает на фотоприемник 3, выход фотоприемника 3 подключен к входу преобразователя ток-напряжение 5, выход преобразователя ток-напряжение 5 подключен к входу усилителя переменного напряжения 6, выход усилителя переменного напряжения 6 подключен к входу синхронного демодулятора 7, выход синхронного демодулятора 7 подключен ко входу полосового фильтра 8, выход полосового фильтра 8 подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 9, выход аналого-цифрового преобразователя 9 подключен к входу микроконтроллера 10, выход микроконтроллера 10 подключен к входу блока двойного дифференцирования 11, выход блока двойного дифференцирования 11 подключен ко входу детектора максимума 12 и одновременно ко входу детектора минимума 13, выход детектора максимума 12 подключен к первому входу блока деления 14, выход детектора минимума 13 подключен ко второму входу блока деления 14.In the scheme, the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Источник света 2 управляется прямоугольными импульсами тока, формируемыми в генераторе импульсов 1, излучение с источника света 2 попадает на участок биологической ткани, содержащей артериальный сосуд. Прошедшее сквозь биологические ткани излучение поступает на фотоприемник 3. Фотоприемник 3 преобразует ослабленное биологическими тканями излучение в фототок, который далее преобразуется в напряжение с помощью преобразователя ток/напряжение 5, полученное напряжение поступает на усилитель переменного напряжения 6, с выхода которого усиленный сигнал поступает на вход синхронного демодулятора 7, где происходит выделение огибающей сигнала пульсовой волны, с выхода синхронного демодулятора 7 сигнал поступает на полосовой фильтр 8 для выделения переменной составляющей артериальной пульсации крови, а также для фильтрации присутствующих шумов и помех. Затем переменный сигнал пульсовой волны поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 9, где происходит квантование и дискретизация регистрируемого биосигнала. Данные с выхода аналого-цифрового преобразователя 9 поступают на микроконтроллер 10, далее отсчеты регистрируемого биосигнала пульсовой волны поступают с выхода микронтроллера на вход блока двойного дифференцирования 11, где вычисляется вторая производная сигнала пульсовой волны для формирования сигнала акселерационной фотоплетизмограммы. Отсчеты сигнала акселерационной фотоплетизмограммы с выхода блока двойного дифференцирования И поступают одновременно на входы детектора максимума 12 и детектора минимума 13, где происходит выделение первого максимума сигнала акселерационной фотоплетизмограммы и первого минимума сигнала акселерационной фотоплетизмограммы, соответственно. Значение амплитуды первого максимума сигнала акселерационной фотоплетизмограммы с выхода детектора максимума 12 поступает на первый вход блока деления 14, значение амплитуды первого минимума сигнала акселерационной фотоплетизмограммы с выхода детектора минимума 13 поступает на второй вход блока деления 14. В блоке деления 14 происходит вычисление отношения значения амплитуды первого минимума сигнала акселерационной фотоплетизмограммы к значению амплитуды первого максимума сигнала акселерационной фотоплетизмограммы.The
Данное отношение амплитуд является показателем функционального состояния артериальных сосудов человека и может быть использовано для не-инвазивной оценки показателя эластичности артериальных сосудов человека, а также для оценки биологического возраста артериальной системы человека (статья: Kenji Takazawa et al. Assessment of Vasoactive Agents and Vascular Aging by the Second Derivative of Photoplethysmogram Waveform // Hypertension. - 1998. - Vol. 32. - P. 365-370).This amplitude ratio is an indicator of the functional state of human arterial vessels and can be used for a non-invasive assessment of the elasticity index of human arterial vessels, as well as for assessing the biological age of the human arterial system (article: Kenji Takazawa et al. Assessment of Vasoactive Agents and Vascular Aging by the Second Derivative of Photoplethysmogram Waveform // Hypertension. - 1998. - Vol. 32. - P. 365-370).
Введение новых элементов (блок двойного дифференцирования, детектор максимума, детектор минимума, блок деления) и их взаимосвязь позволяют определить показатель функционального состояния артериальных сосудов человека и осуществлять неинвазивную оценку показателя эластичности артериальных сосудов на основе вычисления отношения амплитуды первого минимума сигнала акселерационной фотоплетизмограммы к амплитуде первого максимума сигнала акселерационной фотоплетизмограммы.The introduction of new elements (double differentiation unit, maximum detector, minimum detector, division unit) and their interconnection make it possible to determine the functional state of human arterial vessels and to perform a non-invasive assessment of arterial vessels elasticity based on the ratio of the amplitude of the first minimum of the acceleration photoplethysmogram signal to the amplitude of the first maximum signal acceleration photoplethysmogram.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016114344U RU168518U1 (en) | 2016-04-13 | 2016-04-13 | Acceleration photoplethysmography device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016114344U RU168518U1 (en) | 2016-04-13 | 2016-04-13 | Acceleration photoplethysmography device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU168518U1 true RU168518U1 (en) | 2017-02-07 |
Family
ID=58450763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016114344U RU168518U1 (en) | 2016-04-13 | 2016-04-13 | Acceleration photoplethysmography device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU168518U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2746036C1 (en) * | 2020-08-11 | 2021-04-06 | Валерий Геннадьевич Мужиков | Method for quantitative assessment of acupuncture channel activity, system and module for its implementation |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1655463A1 (en) * | 1987-09-21 | 1991-06-15 | Минский государственный медицинский институт | Photoplethysmograph |
RU2032376C1 (en) * | 1991-06-28 | 1995-04-10 | Московский областной научно-исследовательский клинический институт | Method for determining status of biological tissue and photoplethysmograph for carrying out same |
RU2354290C1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-05-10 | Закрытое акционерное общество "ОКБ "РИТМ" | Photoplethysmograph |
US20110098545A1 (en) * | 2006-09-15 | 2011-04-28 | Edward Allan Ross | Method for using photoplethysmography to optimize fluid removal during renal replacement therapy by hemodialysis or hemofiltration |
WO2012076957A1 (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | Albert Maarek | Estimation of systemic vascular resistance and cardiac output using arterial pulse oximetry waveforms |
RU2536282C2 (en) * | 2013-03-12 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Arterial blood pulsation recorder |
-
2016
- 2016-04-13 RU RU2016114344U patent/RU168518U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1655463A1 (en) * | 1987-09-21 | 1991-06-15 | Минский государственный медицинский институт | Photoplethysmograph |
RU2032376C1 (en) * | 1991-06-28 | 1995-04-10 | Московский областной научно-исследовательский клинический институт | Method for determining status of biological tissue and photoplethysmograph for carrying out same |
US20110098545A1 (en) * | 2006-09-15 | 2011-04-28 | Edward Allan Ross | Method for using photoplethysmography to optimize fluid removal during renal replacement therapy by hemodialysis or hemofiltration |
RU2354290C1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-05-10 | Закрытое акционерное общество "ОКБ "РИТМ" | Photoplethysmograph |
WO2012076957A1 (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | Albert Maarek | Estimation of systemic vascular resistance and cardiac output using arterial pulse oximetry waveforms |
RU2536282C2 (en) * | 2013-03-12 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Arterial blood pulsation recorder |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2746036C1 (en) * | 2020-08-11 | 2021-04-06 | Валерий Геннадьевич Мужиков | Method for quantitative assessment of acupuncture channel activity, system and module for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Choudhary et al. | Automatic detection of aortic valve opening using seismocardiography in healthy individuals | |
Jeyhani et al. | Comparison of HRV parameters derived from photoplethysmography and electrocardiography signals | |
Sathyapriya et al. | Analysis and detection R-peak detection using Modified Pan-Tompkins algorithm | |
Sološenko et al. | Photoplethysmography-based method for automatic detection of premature ventricular contractions | |
US7909772B2 (en) | Non-invasive measurement of second heart sound components | |
JPH0245041A (en) | Method and apparatus for detecting optical pulse | |
US20110184297A1 (en) | Method and device for estimating morphological features of heart beats | |
EA013620B1 (en) | Mobile diagnosis device | |
CN110897631B (en) | Real-time pregnancy monitoring device and method | |
Elgendi et al. | Heart rate variability measurement using the second derivative photoplethysmogram | |
Vijaya et al. | Arrhythmia detection through ECG feature extraction using wavelet analysis | |
Elgendi et al. | Applying the APG to measure heart rate variability | |
Foroozan et al. | Robust beat-to-beat detection algorithm for pulse rate variability analysis from wrist photoplethysmography signals | |
RU182802U1 (en) | PULSE WAVE CONTOUR ANALYSIS DEVICE | |
Chou et al. | Comparison between heart rate variability and pulse rate variability for bradycardia and tachycardia subjects | |
RU168518U1 (en) | Acceleration photoplethysmography device | |
Reguig | Photoplethysmogram signal analysis for detecting vital physiological parameters: An evaluating study | |
Abdallah et al. | Adaptive filtering by non-invasive vital signals monitoring and diseases diagnosis | |
Jegan et al. | Low cost and improved performance measures on filtering techniques for ECG signal processing and TCP/IP based monitoring using LabVIEW | |
RU2536282C2 (en) | Arterial blood pulsation recorder | |
Jindal et al. | MATLAB based GUI for ECG arrhythmia detection using Pan-Tompkin algorithm | |
Lekkala et al. | A novel approach for comparison of heart rate variability derived from synchronously measured electrocardiogram and photoplethysmogram | |
CN209733969U (en) | Pulse wave propagation time measuring equipment | |
Elgendi et al. | Measurement of aa intervals at rest in the second derivative plethysmogram | |
Paradkar et al. | Fuzzy entropy based detection of tachycardia and estimation of pulse rate through fingertip photoplethysmography |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170225 |