RU2089094C1 - Physiologic parameters monitoring system - Google Patents
Physiologic parameters monitoring system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089094C1 RU2089094C1 RU93016579A RU93016579A RU2089094C1 RU 2089094 C1 RU2089094 C1 RU 2089094C1 RU 93016579 A RU93016579 A RU 93016579A RU 93016579 A RU93016579 A RU 93016579A RU 2089094 C1 RU2089094 C1 RU 2089094C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- output
- frequency
- input
- transmitting
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской информационно-измерительной технике и может быть использовано при непрерывном наблюдении по одному каналу связи одновременно за несколькими физиологическими параметрами, например, характеризующими деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной системы человека-оператора, в том числе в динамике, например, при произвольных движениях спортсменов или в экстремальных условиях и при повышенных требованиях, предъявляемых к измерительной аппаратуре, в частности, на борту летательного аппарата или в условиях космического полета. The invention relates to medical information-measuring equipment and can be used for continuous monitoring of several physiological parameters, for example, characterizing the activity of the cardiovascular and respiratory systems of a human operator, including in dynamics, for example, during arbitrary movements through a single communication channel athletes or in extreme conditions and with increased requirements for measuring equipment, in particular, on board an aircraft or in ditions spaceflight.
Известен кардиоспиромонитор, содержащий две пары электродов, одна из которых соединена проводами с выходами токозадающего каскада, а другая пара - с объединенными входами активного фильтра и согласующего каскада, выход активного фильтра соединен с первым входом широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен со входом токозадающего каскада; первый и второй разделительные трансформаторы, генератор высокой частоты, широтный демодулятор, причем выход генератора высокой частоты соединен с первичной обмоткой первого разделительного трансформатора, выход его вторичной обмотки соединен со вторым входом широтно-импульсного модулятора; первичная обмотка второго разделительного трансформатора соединена с выходом согласующего каскада, а вторичная обмотка со входом широтного демодулятора; усилитель высокой частоты, вход которого соединен с выходом вторичной обмотки второго разделительного трансформатора; импульсный детектор, вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты; первый и второй усилители низкой частоты и блок регистрации, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго усилителей низкой частоты, вход первого из которых соединен с выходом широтного демодулятора, а вход второго усилителя низкой частоты соединен с выходом импульсного детектора. Known cardiospiromonitor, containing two pairs of electrodes, one of which is connected by wires to the outputs of the current cascade, and the other pair is connected to the combined inputs of the active filter and matching cascade, the output of the active filter is connected to the first input of the pulse-width modulator, the output of which is connected to the input of the current cascade ; first and second isolation transformers, a high-frequency generator, a latitudinal demodulator, the output of the high-frequency generator connected to the primary winding of the first isolation transformer, the output of its secondary winding connected to the second input of the pulse-width modulator; the primary winding of the second isolation transformer is connected to the output of the matching stage, and the secondary winding to the input of the latitudinal demodulator; a high frequency amplifier, the input of which is connected to the output of the secondary winding of the second isolation transformer; a pulse detector, the input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier; the first and second low-frequency amplifiers and a recording unit, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the first and second low-frequency amplifiers, the input of the first of which is connected to the output of the latitudinal demodulator, and the input of the second low-frequency amplifier is connected to the output of the pulse detector.
Недостатком известного устройства являются низкие эксплуатационные характеристики ввиду связи электродов, закрепленных на пациенте, по проводам с измерительной аппаратурой, что ограничивает его движения и обусловливает низкую электробезопасность устройства, а также необходимость экранирования помещения вследствие низкой помехозащищенности входных каналов. A disadvantage of the known device is its low performance due to the connection of the electrodes mounted on the patient through wires with measuring equipment, which limits its movement and causes low electrical safety of the device, as well as the need for shielding of the room due to the low noise immunity of the input channels.
Известен вихретоковый датчик физиологических показателей, содержащий передающий блок, состоящий из датчика и генератора высокой частоты, с подключенной к выходу передающего блока передающей антенной, и приемный блок, содержащий приемную антенну, радиоприемник, вход которого соединен с приемной антенной, блок демодуляции, содержащий частотный детектор, вход которого соединен с выходом радиоприемника, и блок регистрации, вход которого соединен с выходом блока демодуляции, которым является выход частотного детектора. Кроме того, датчик является вихретоковым преобразователем, выход которого подключен к первому входу генератора высокой частоты передающего блока, устройство также содержит два блока автоподстройки частоты, умножитель частоты и передатчик, причем выход генератора высокой частоты соединен со входом умножителя частоты, выход которого соединен со входом передатчика, выход которого является выходом передающего блока и соединен со входом передающей антенны; выход умножителя частоты соединен также со входом первого блока автоподстройки частоты, выход которого соединен со вторым входом генератора высокой частоты; устройство также содержит гетеродин и смеситель, причем, выход радиоприемника соединен со входом частотного детектора через смеситель по его первому входу, ко второму входу которого присоединен выход гетеродина, вход которого соединен с выходом второго блока автоподстройки частоты. Known eddy current sensor of physiological indicators, containing a transmitting unit, consisting of a sensor and a high-frequency generator, with a transmitting antenna connected to the output of the transmitting unit, and a receiving unit containing a receiving antenna, a radio receiver, the input of which is connected to the receiving antenna, a demodulation unit containing a frequency detector the input of which is connected to the output of the radio receiver, and the registration unit, the input of which is connected to the output of the demodulation unit, which is the output of the frequency detector. In addition, the sensor is an eddy current transducer, the output of which is connected to the first input of the high-frequency generator of the transmitting unit, the device also contains two self-tuning units of frequency, a frequency multiplier and a transmitter, and the output of the high-frequency generator is connected to the input of the frequency multiplier, the output of which is connected to the input of the transmitter the output of which is the output of the transmitting unit and is connected to the input of the transmitting antenna; the output of the frequency multiplier is also connected to the input of the first block of automatic frequency control, the output of which is connected to the second input of the high-frequency generator; the device also contains a local oscillator and a mixer, moreover, the output of the radio receiver is connected to the input of the frequency detector through the mixer at its first input, to the second input of which is connected the output of the local oscillator, the input of which is connected to the output of the second frequency lock block.
Недостатками известного устройства являются низкие эксплуатационные характеристики по причине громоздкости и низкой автономности передающей аппаратуры, требующей внешние источники питания, например, гальванические батареи, а также необходимость размещения пациента непосредственно вблизи вихретокового преобразователя и поддержание такого расположения, что в значительной степени ограничивает движения пациента, если передающий блок не размещается на нем. Кроме того, недостатками известного устройства являются низкие функциональные возможности ввиду получения информации только по двум каналам о реограмме и пневмограмме и высокая сложность. The disadvantages of the known device are low performance due to the bulkiness and low autonomy of the transmission equipment, requiring external power sources, for example, galvanic batteries, as well as the need to place the patient directly near the eddy current transducer and maintaining such an arrangement, which greatly limits the patient’s movement if the transmitting the block does not fit on it. In addition, the disadvantages of the known device are low functionality due to the receipt of information through only two channels about rheogram and pneumogram and high complexity.
Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик, а именно, автономности устройства, дистанционности и независимости передающей части источников питания, а также упрощение и расширение функциональных возможностей за счет осуществления возможности регистрации электрокардиосигнала и введения дополнительных каналов, например, регистрации электромиограммы и различных отведений ЭКГ-сигнала. The aim of the invention is to increase the operational characteristics, namely, the autonomy of the device, the distance and independence of the transmitting part of the power sources, as well as the simplification and expansion of functionality due to the possibility of registering an electrocardiogram and introducing additional channels, for example, recording an electromyogram and various leads of an ECG signal.
Указанная цель достигается тем, что в известном вихретоковом датчике физиологических показателей, содержащем передающий блок, состоящий из датчика и генератора высокой частоты, с подключенной к выходу передающего блока передающей антенной, и приемный блок, содержащий приемную антенну, радиоприемник, вход которого соединен с приемной антенной, блок демодуляции, содержащей частотный детектор, вход которого соединен с выходом радиоприемника, и блок регистрации, вход которого соединен с выходом блока демодуляции, которым является выход частотного детектора, дополнительно датчик служит источником питания передающего блока и выходы его соединены с шинами питания генератора высокой частоты. Кроме того, датчик представляет собой два электрода из разнополярных электропроводных материалов, обладающих различными электрохимическими потенциалами и образующих гальванопару, а передающая антенна является магнитной. Кроме того, в блок демодуляции дополнительно введены фазовый и амплитудный детекторы, выходы которых вместе с выходом частотного детектора являются выходами блока демодуляции, входы объединены со входом частотного детектора и являются входом блока демодуляции. Кроме того, весь передающий блок выполнен в виде тонкой пленки, элементы которой, в том числе, электроды датчика выполнены напыленными, с нанесенным на пленку клейким слоем, кроме того, в него введены дополнительные передающие блоки по необходимому числу отведений ЭКГ-сигнала, а радиоприемник приемного блока содержит переключатель фиксированных частот, причем, частоты настройки генераторов высокой частоты всех передающих блоков различны и соответствуют фиксированным частотам радиоприемника приемного блока. This goal is achieved by the fact that in the known eddy current sensor of physiological indicators containing a transmitting unit, consisting of a sensor and a high frequency generator, with a transmitting antenna connected to the output of the transmitting unit, and a receiving unit containing a receiving antenna, a radio receiver, the input of which is connected to the receiving antenna , a demodulation unit containing a frequency detector, the input of which is connected to the output of the radio receiver, and a registration unit, the input of which is connected to the output of the demodulation unit, which is the output of a frequency detector, in addition, the sensor serves as a power source for the transmitting unit and its outputs are connected to the power buses of the high-frequency generator. In addition, the sensor consists of two electrodes made of bipolar electrically conductive materials having different electrochemical potentials and forming a galvanic pair, and the transmitting antenna is magnetic. In addition, phase and amplitude detectors are additionally introduced into the demodulation unit, the outputs of which, together with the output of the frequency detector, are the outputs of the demodulation unit, the inputs are combined with the input of the frequency detector and are the input of the demodulation unit. In addition, the entire transmitting unit is made in the form of a thin film, the elements of which, including the sensor electrodes, are deposited with an adhesive layer applied to the film, in addition, additional transmitting units are introduced into it for the required number of ECG signal leads, and the radio receiver the receiving unit contains a switch of fixed frequencies, moreover, the tuning frequencies of the high-frequency generators of all transmitting units are different and correspond to the fixed frequencies of the radio of the receiving unit.
На фиг. 1 изображена функциональная схема мониторной системы физиологических параметров; на фиг. 2 эквивалентная схема наложенных электродов передающего блока на кожный покров человека; на фиг. 3 - функциональная схема примера реализации блока регистрации; на фиг. 4 - принципиальная схема примера реализации передающего блока. In FIG. 1 shows a functional diagram of a monitor system of physiological parameters; in FIG. 2 is an equivalent circuit of the superimposed electrodes of the transmitting unit on the human skin; in FIG. 3 is a functional diagram of an example implementation of a registration unit; in FIG. 4 is a schematic diagram of an example implementation of a transmitting unit.
Мониторная система физиологических параметров (фиг. 1) содержит датчик 1 передающего блока 2, представляющий собой гальванопару из положительного 3 и отрицательного 4 электрода, выполненных из электропроводных материалов, обладающих различными электрохимическими потенциалами, электроды 3 и 4 соединены с соответствующими шинами питания генератора 5 высокой частоты, высокочастотный вход которого соединен с передающей антенной 6; приемную антенну 7, включенную на вход приемного блока 8, которым является вход радиоприемника 9; блок демодуляции 10, вход которого соединен с выходом радиоприемника 9, а выходы соединены со входами блока регистрации 14; входом блока демодуляции 10 являются объединенные входы частотного детектора 11 и фазового 12 и амплитудного 13 детекторов, из которых состоит блок демодуляции 10 и выходы которых являются выходами блока демодуляции 10. The monitor system of physiological parameters (Fig. 1) contains a
Мониторная система физиологических параметров работает следующим
Датчик 1 передающего блока 2, представляющий собой пару электродов 3 и 4, выполненных из электропроводных материалов, с различными электрохимическими потенциалами и являющихся соответственно положительным 3 и отрицательным 4, накладывают в любое удобное место на кожу человека и закрепляют известными способами, например, лейкопластырем. На человеке располагают также передающий блок 2. При этом наложенные электроды 3 и 4 образуют вместе с человеком источник напряжения, роль электролита в котором выполняют биологические среды и ткани человека. Биосигнал, вырабатываемый таким источником поступает на положительную и отрицательную шины питания генератора высокой частоты 5 передающего блока 2 и используется как единственный источник питания. Поскольку частота настройки генератора 5 выбирается такой (диапазон длинных, средних или длинного участка коротких волн), что реактивное сопротивление его контура сравнимо по величине с реактивностями внутренней среды организма, которые соединены с реактивностями генератора 5 последовательно по цепям питания (см. эквивалентную схему на фиг. 2) и влияют на его контур. При этом, за счет сравнимости внутренних реактивных сопротивлений генератора 5 и биоткани организма изменение последнего, в котором отражаются все информационные ритмические процессы организма, будет существенно влиять на амплитуду, частоту и фазу генерации, поскольку является вносимым в контур генератора 5. Таким образом, электрический сигнал генератора 5 оказывается амплитудно, частотно и фазово промодулированным по цепям питания комплексным физиологическим сигналом, отражающим ритмические электрохимические процессы организма. Далее с выхода генератора 5 сигнал высокой частоты поступает в передающую антенну 6, где преобразуется в электромагнитные колебания и излучается в эфир. Этот сигнал принимается приемной антенной 7 приемного блока 8, расположенного на расстоянии от исследуемого пациента (человека-оператора), усиливается и селектируется настроенным на частоту принимаемого сигнала радиоприемником 9 и поступает на вход блока демодуляции 10, выделяющим из модулированного сигнала напряжения, пропорциональные комплексным физиологическим сигналам, содержащим интересующие физиологические параметры. Демодуляция в блоке демодуляции 10 может быть осуществлена соответствующими детекторами по раздельным каналам частотным детектором 11, фазовым 12 и амплитудным 13, причем, блок демодуляции 10 может содержать как все три детектора 11-13, так и какой-либо один из них или два в зависимости от практических потребностей получения тех или иных физиологических параметров.The monitor system of physiological parameters works as follows
The
Далее, напряжения комплексных физиологических сигналов с выходов блока демодуляции 10 поступают на входы блока регистрации 14, в котором происходит частотное разделение спектра комплексного сигнала с выхода каждого детектора на отдельные составляющие, соответствующие конкретному интересующему физиологическому параметру. Так, например, электрокардиосигнал получается при фильтрации комплексного физиологического сигнала с выхода частотного детектора 11 в полосе частот 0,3 150 Гц, соответствующий спектру сигналов ЭКГ; сигнал пневмограммы при фильтрации сигнала с выхода частотного детектора 11 в полосе частот 0,1 20 Гц. Полученные сигналы физиологических параметров отображаются и документируются блоком регистрации 14. Further, the voltages of the complex physiological signals from the outputs of the demodulation unit 10 are supplied to the inputs of the
Блок регистрации 14 (фиг. 3) может представлять собой персональный компьютер 15 с встроенными или дополнительно включенными на его вход тремя аналого-цифровыми преобразователями 16, входы которых являются входами блока 14 регистрации, и набором соответствующих известных алгоритмов 17, таких например, как цифровая фильтрация, статистическая обработка, анализ отдельных составляющих сигнала (интервалометрия), а также различные сервисные функции (долговременная запись, хранение, сортировка и сравнение информации, варианты отображения и т. д. ). Такая реализация блока регистрации 14 позволяет осуществить более качественное разделение комплексных физиологических сигналов с выходов блока демодуляции 10 на составляющие, уменьшить влияние помех, артефактов и т.д. и расширить эксплуатационные удобства. The registration unit 14 (Fig. 3) can be a
Принципиальная схема примера реализации передающего блока 2 (фиг. 4) может содержать датчик 1, состоящий из положительного 3 и отрицательного 4 электродов, генератор 5 высокой частоты с магнитной антенной 6 с катушкой 18; генератор собран на супербета транзисторе 19, резисторе 20 и конденсаторе 21, причем первые выводы резистора 20 и конденсатора 21 объединены и подключены к базе транзистора 19, эмиттер его является отрицательной шиной питания и подключен к отрицательному электроду 4, а коллектор соединен с первым выводом катушки индуктивности 18, второй вывод которой соединен со вторым выводом конденсатора 21, а третий средний вывод со вторым выводом резистора 20 и является одновременно положительной шиной питания и подключен к положительному электроду 3 датчика 1. Schematic diagram of an example implementation of the transmitting unit 2 (Fig. 4) may include a
При использовании такого передающего блока 2 и радиоприемника 09 с чувствительностью 100 мкВ уверенный прием физиологических сигналов осуществляется в радиусе не менее 5 м. Видно (фиг. 4), что конструкция передающего блока 2 предельно простая и имеет минимальные габариты, что в значительной степени повышает эксплуатационные характеристики устройства и не ограничивает движения испытуемого человека-оператора в процессе его деятельности. Кроме того, схема на фиг. 4 может быть реализована по гибридной технологии путем выполнения элементов, в том числе, и электродов 3 и 4 в виде напыленных тонких пленок. В этом случае весь передающий блок 2 может быть выполнен в виде небольшого кусочка тонкой пленки и закрепляться в любом месте кожного покрова человека лейкопластырем или собственным нанесенным клейким слоем. При этом возможно размещение на одном человеке нескольких передающих блоков 2 в местах, например, отведений ЭКГ-сигналов, причем генераторы 5 различных блоков 2 могут иметь различающиеся несущие частоты, а приемник 9 приемного блока 8 переключатель 18 фиксированных частот, соответствующих частотам настройки генераторов 5. When using such a transmitting unit 2 and a radio receiver 09 with a sensitivity of 100 μV, the physiological signals are confidently received in a radius of at least 5 m. It can be seen (Fig. 4) that the design of the transmitting unit 2 is extremely simple and has minimal dimensions, which greatly increases operational characteristics of the device and does not limit the movement of the test person operator in the process of its activity. In addition, the circuit of FIG. 4 can be implemented by hybrid technology by performing elements, including
По сравнению с известными устройствами, в том числе, с прототипом, предлагаемая мониторная система физиологических параметров обладает следующими технико-экономическими и общественно-полезными преимуществами:
обладает повышенными эксплуатационными характеристиками, а именно, автономностью, независимостью от источников питания, повышенной дистанционностью ввиду беспроволочной связи с приемным блоком за счет введения дополнительных элементов, соединенных предложенным образом;
минимальными весогабаритными показателями, поскольку может быть выполнено с применением гибридной пленочной технологии;
исключительной простотой и высокой степенью технологичности, что обуславливает значительно более низкую себестоимость по сравнению со всеми аналогичными устройствами;
более широкими функциональными возможностями за счет осуществления передачи множества физиологических параметров по одному каналу естественным путем без специального кодирования;
простотой и удобством обслуживания;
высокой помехозащищенностью ввиду применения сигналов значительно более высоких уровней по сравнению с сигналами шумов и помех, а также использование частотной модуляции как основной в радиодиапазоне средних, длинных или начального участка коротких волн.Compared with known devices, including the prototype, the proposed monitor system of physiological parameters has the following technical, economic and socially useful advantages:
possesses enhanced operational characteristics, namely, autonomy, independence from power sources, increased distance due to wireless communication with the receiving unit due to the introduction of additional elements connected in the proposed manner;
minimum weight and size indicators, since it can be performed using hybrid film technology;
exceptional simplicity and a high degree of manufacturability, which leads to a significantly lower cost compared to all similar devices;
wider functionality due to the implementation of the transfer of many physiological parameters on one channel in a natural way without special coding;
simplicity and ease of maintenance;
high noise immunity due to the use of signals of significantly higher levels compared to noise and interference signals, as well as the use of frequency modulation as the main one in the radio range of medium, long or initial section of short waves.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93016579A RU2089094C1 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Physiologic parameters monitoring system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93016579A RU2089094C1 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Physiologic parameters monitoring system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93016579A RU93016579A (en) | 1995-05-20 |
RU2089094C1 true RU2089094C1 (en) | 1997-09-10 |
Family
ID=20139529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93016579A RU2089094C1 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Physiologic parameters monitoring system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2089094C1 (en) |
-
1993
- 1993-03-29 RU RU93016579A patent/RU2089094C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1319822, кл. A 61 B 5/02, 1987. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mahbub et al. | A low-power wireless piezoelectric sensor-based respiration monitoring system realized in CMOS process | |
US3603881A (en) | Frequency shift telemetry system with both radio and wire transmission paths | |
Li et al. | Radar remote monitoring of vital signs | |
US6132371A (en) | Leadless monitoring of physiological conditions | |
Hachisuka et al. | Development of wearable intra-body communication devices | |
US8052600B2 (en) | Method and system for non-invasive measurement of prescribed characteristics of a subject | |
US5415181A (en) | AM/FM multi-channel implantable/ingestible biomedical monitoring telemetry system | |
US7272431B2 (en) | Remote-sensing method and device | |
US20050143667A1 (en) | Wireless heart rate sensing system and method | |
JP2002136502A (en) | Physiological sensor system | |
US20110148409A1 (en) | System and method for measuring the shape of an object using a magnetic induction radio sensor | |
US20070167848A1 (en) | Miniature wireless apparatus for collecting physiological signals | |
JPH05261085A (en) | Magnetic resonance inspection instrument composed of coil system | |
Ranganathan et al. | Rf bandaid: A fully-analog and passive wireless interface for wearable sensors | |
JP3104991B2 (en) | Electrode assembly | |
CN202179534U (en) | Ultra-miniature atrial fibrillation detection apparatus | |
US5233999A (en) | Electromyograph with data transmission comprising no metallic conductors | |
RU2089094C1 (en) | Physiologic parameters monitoring system | |
CN103054571A (en) | Portable electrocardio and sleep respiration monitoring system | |
Dunn et al. | Short distance radio telemetering of physiological information | |
US20030229274A1 (en) | Electromyograph having telemetry | |
Walter et al. | Cardiac pulse generators and electromagnetic interference | |
RU2066973C1 (en) | Monitoring system sensor | |
RU2342901C1 (en) | Device for remote monitoring of heart activity | |
RU2189172C2 (en) | Remote monitoring method for processing physiological signals |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090330 |