RU2311122C1 - Device for remote control of patients' state - Google Patents
Device for remote control of patients' state Download PDFInfo
- Publication number
- RU2311122C1 RU2311122C1 RU2006116350/14A RU2006116350A RU2311122C1 RU 2311122 C1 RU2311122 C1 RU 2311122C1 RU 2006116350/14 A RU2006116350/14 A RU 2006116350/14A RU 2006116350 A RU2006116350 A RU 2006116350A RU 2311122 C1 RU2311122 C1 RU 2311122C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- patient
- transmitter
- receiver
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к медицине, в частности к диагностическим приборам.The proposed device relates to medicine, in particular to diagnostic devices.
Известны устройства для дистанционного наблюдения за состоянием больных (авт. свид. СССР №№1811380, 1814538; патенты РФ №№2048790, 2089094, 2128004, 2181258, 2195168, 2232545, 2236169, 2242920, 2242921; патент WO 89/01312; Тихомиров В.В. Биотелеметрические системы. М.: Наука, 1974, с.58-78; Фролов М.В. Контроль функционального состояния человека-оператора. М.: Наука, 1987, с.40-42 и другие).Known devices for remote monitoring of the condition of patients (ed. Certificate of the USSR No. 1811380, 1814538; RF patents No. 2048790, 2089094, 2128004, 2181258, 2195168, 2232545, 2236169, 2242920, 2242921; patent WO 89/01312; Tikhomirov V .V. Biotelemetric systems. M: Nauka, 1974, p. 58-78; Frolov MV Control of the functional state of the human operator. M: Nauka, 1987, p. 40-42 and others).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Устройство для дистанционного наблюдения за состоянием больных" (патент РФ №2048790, А61В 5/05, 1991), которое и выбрано в качестве прототипа.Of the known devices closest to the proposed is a "Device for remote monitoring of patients" (RF patent No. 2048790, AB 5/05, 1991), which is selected as a prototype.
Устройство содержит передатчик и приемник электромагнитных сигналов, пульт управления, датчик физиологических параметров, блок преобразования информации. Вход передатчика электромагнитного сигнала соединен с выходом центрального пульта управления. На пациенте располагают приемник электромагнитного сигнала с блоком управления. Обработку информации о физиологических параметрах всех наблюдаемых больных производит ЭВМ центрального пульта управления. Устройство позволяет существенно упростить и облегчить аппаратуру, носимую пациентом, наблюдать одновременно несколько пациентов и немедленно выдавать сигнал тревоги в случае ухудшения состояния наблюдаемых больных.The device contains a transmitter and receiver of electromagnetic signals, a control panel, a sensor of physiological parameters, an information conversion unit. The input of the electromagnetic signal transmitter is connected to the output of the central control panel. An electromagnetic signal receiver with a control unit is located on the patient. Processing of information about the physiological parameters of all observed patients is performed by a computer of the central control panel. The device can significantly simplify and lighten the equipment worn by the patient, observe several patients at the same time and immediately give an alarm in case of deterioration of the condition of the observed patients.
Однако используемая дуплексная радиосвязь построена таким образом, что все передатчики и приемники работают на одной несущей частоте. Поэтому передатчики оказывают негативное влияние на собственные приемники, снижая их помехоустойчивость и достоверность принимаемой информации.However, the used duplex radio communication is constructed in such a way that all the transmitters and receivers operate at the same carrier frequency. Therefore, the transmitters have a negative effect on their own receivers, reducing their noise immunity and the reliability of the received information.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности принимаемой информации за счет использования двух частот и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.An object of the invention is to increase the noise immunity and reliability of the received information through the use of two frequencies and complex signals with phase shift keying.
Поставленная задача решается тем, что устройство для дистанционного наблюдения за состоянием больных, состоящее в соответствии с ближайшим аналогом из располагаемого на каждом из группы одновременно наблюдаемых пациентов измерительно-передающего блока, включающего в себя датчики физиологических параметров, блок преобразования информации, блок управления, передатчик и приемник электромагнитного сигнала, а также автономный источник питания, при этом выходы датчиков соединены с входами блока преобразования информации, выход которого соединен с входом передатчика электромагнитного сигнала, вход блока управления соединен с выходом приемника, а выход с входом блока преобразования информации, и центрального пульта управления, располагаемого в зоне уверенного приема электромагнитных сигналов, состоящего из ЭВМ с устройствами ввода и отображения информации, передатчика электромагнитного сигнала, вход которого соединен с выходом ЭВМ, и приемника электромагнитного сигнала, выход которого соединен с входом ЭВМ, отличается от ближайшего аналога тем, что в качестве электромагнитных сигналов использованы сложные сигналы с фазовой манипуляцией, каждый передатчик выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, первого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты и усилителя мощности, выход которого подключен к передающей антенне, при этом второй вход фазового манипулятора центрального пульта управления соединен с выходом ЭВМ, а второй вход фазового манипулятора пациента соединен с выходом блока преобразования информации, каждый приемник выполнен в виде последовательно подключенных к приемной антенне усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с вторым выходом первого гетеродина, полосового фильтра и фазового детектора, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, при этом выход фазового детектора центрального пульта управления подключен к входу ЭВМ, а выход фазового детектора пациента подключен к входу блока управления, передатчик центрального пульта управления излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте W1, а приемник принимает на частоте W2, а передатчик каждого наблюдаемого пациента, наоборот, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте W2, а приемник принимает на частоте W1.The problem is solved in that the device for remote monitoring of the patient’s condition, consisting in accordance with the closest analogue of the measuring and transmitting unit located on each of the group of simultaneously observed patients, including physiological parameters sensors, information conversion unit, control unit, transmitter and an electromagnetic signal receiver, as well as an autonomous power source, while the outputs of the sensors are connected to the inputs of the information conversion unit, the output of which connected to the input of the transmitter of the electromagnetic signal, the input of the control unit is connected to the output of the receiver, and the output to the input of the information conversion unit, and the central control panel located in the zone of reliable reception of electromagnetic signals, consisting of a computer with input and display devices, the transmitter of the electromagnetic signal, the input of which is connected to the output of the computer, and the receiver of the electromagnetic signal, the output of which is connected to the input of the computer, differs from the closest analogue in that, as an electric complex signals with phase shift keying are used for magnetic signals, each transmitter is made in the form of a serially connected master oscillator, phase shift key, first mixer, the second input of which is connected to the first output of the first local oscillator, the amplifier of the first intermediate frequency and the power amplifier, the output of which is connected to the transmitting antenna, the second input of the phase manipulator of the central control panel is connected to the output of the computer, and the second input of the phase manipulator of the patient is connected to the output of the bl For information conversion, each receiver is made in the form of a high frequency amplifier, a second mixer, the second input of which is connected to the first output of the second local oscillator, of the second intermediate frequency amplifier, multiplier, the second input of which is connected to the second output of the first local oscillator, band pass filter, connected in series to the receiving antenna and a phase detector, the second input of which is connected to the second output of the second local oscillator, while the output of the phase detector of the central control panel is connected to input E VM, and the output of the patient’s phase detector is connected to the input of the control unit, the transmitter of the central control panel emits complex signals with phase shift at frequency W 1 , and the receiver receives at frequency W 2 , and the transmitter of each observed patient, on the contrary, emits complex signals with phase shift at a frequency of W 2 , and the receiver receives at a frequency of W 1 .
Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1, структурная схема блока преобразования информации изображена на фиг.2, структурная схема блока управления приведена на фиг.3. Временные диаграммы, поясняющие работу устройства, представлены на фиг.4 и 5. Структурная схема передатчика и приемника центрального пульта управления изображена на фиг.6, структурная схема передатчика и приемника каждого наблюдаемого пациента изображена на фиг.7. Частотная диаграмма, поясняющая преобразование сигналов по частоте, представлена на фиг.8.The block diagram of the proposed device is presented in figure 1, the block diagram of the information conversion unit is shown in figure 2, the block diagram of the control unit is shown in figure 3. Timing diagrams explaining the operation of the device are presented in FIGS. 4 and 5. The block diagram of the transmitter and receiver of the central control panel is shown in FIG. 6, and the block diagram of the transmitter and receiver of each observed patient is shown in FIG. 7. A frequency diagram explaining the conversion of signals by frequency is shown in FIG.
Устройство для наблюдения за состоянием больных содержит центральный пульт 1 управления, состоящий из ЭВМ 1-1 с устройствами 1-2 и 1-3 ввода и отображения информации соответственно, приемник 2 электромагнитного сигнала, передатчик 3 электромагнитного сигнала и регистраторы I, II, i, К биологических параметров, располагаемых на пациентах (i - номер пациента, который может принимать значения от 1 до К, где К - общее число наблюдаемых пациентов).A device for monitoring the condition of patients contains a
Выход приемника 2, представляющий собой шину стандартного интерфейса связи, соединен с входом ЭВМ 1-1 центрального пульта 1 управления. Передатчик 3 также соединен шиной стандартного интерфейса связи с выходом ЭВМ 1-1 центрального пульта 1 управления.The output of the
В состав регистраторов I, II, i. К, располагаемых на пациентах, входят датчики (4.i-1)÷(4.i-n) физиологических параметров i-го пациента (n -общее число, количество датчиков, устанавливаемых на i-ом пациенте), блок 5.i преобразования информации, передатчик 6.i электромагнитного сигнала, установленный на i-ом пациенте, приемник 7.i электромагнитного сигнала i-го пациента, блок 8.i управления i-го пациента, автономный источник 9.i питания всей аппаратуры, установленной на на i-ом пациенте, например аккумуляторная батарея.The composition of registrars I, II, i. The patients located include sensors (4.i-1) ÷ (4.in) of physiological parameters of the i-th patient (n is the total number, number of sensors installed on the i-th patient), information conversion unit 5.i transmitter 6.i of an electromagnetic signal mounted on the i-th patient, receiver 7.i of the electromagnetic signal on the i-th patient, control unit 8.i of the i-th patient, autonomous power supply 9.i of all equipment installed on i- patient, such as a battery.
Выходы датчиков (4.i-1)-(4.i-n) соединены с соответствующими входами блока 5.i преобразования информации, выход которого соединен с входом передатчика 6.i. Выход приемника 7.i соединен с входом блока 8.i управления, выход которого соединен с входом блока 5.i преобразования информации.The outputs of the sensors (4.i-1) - (4.i-n) are connected to the corresponding inputs of the information conversion unit 5.i, the output of which is connected to the input of the transmitter 6.i. The output of the receiver 7.i is connected to the input of the control unit 8.i, the output of which is connected to the input of the information conversion unit 5.i.
В качестве датчиков физиологических параметров могут быть использованы любые датчики, например измерители ЭКГ - пациентов (электроды для снятия биопотенциалов с усилителями), измерители температуры и другие. Основной функцией блока 5.i преобразования является преобразование измеренных аналоговых сигналов, соответствующих значениям измеряемых физиологических параметров, в последовательный двоичный код, который может модулировать излучаемый электромагнитный сигнал.As sensors of physiological parameters, any sensors can be used, for example, ECG meters for patients (electrodes for removing biopotentials with amplifiers), temperature meters, and others. The main function of the conversion unit 5.i is to convert the measured analog signals corresponding to the values of the measured physiological parameters into a serial binary code that can modulate the emitted electromagnetic signal.
Блок 5.i преобразования информации состоит из коммутатора 10, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 11 и кодера 12. Входы коммутатора 10 соединены с выходами датчиков (4.i-1)-(4.i-n), а выход с входом АЦП 11. Выход последнего соединен с входом кодера 12, второй вход которого соединен с выходом блока 8.i управления. С помощью коммутатора 10 датчики (4.i-1)-(4.i-n) поочередно подключаются к входу АЦП 11, обеспечивающего преобразование аналоговой информации в параллельный двоичный код, который далее с помощью стандартного кодера 12 преобразовывается в последовательный двоичный код, например, в стандарте "Манчестер-2".The information conversion unit 5.i consists of a
Блок 8.i управления состоит из декодера 13, двух схем 14 и 15 сравнения кодов, двух 3У 16 и 17 хранения кодов управления, блока 18 временной задержки и схемы ИЛИ 19. Вход декодера 13 соединен с выходом приемника 7.i, а выход с входами двух схем 14 и 15 сравнения кодов, вторые входы которых соединен с выходами 3У 16 и 17 кодов управления. Выход первой схемы 14 сравнения кодов соединен через блок 18 временной задержки с первым входом схемы ИЛИ 19, а выход второй схемы 15 сравнения кодов непосредственно с вторым входом схемы ИЛИ 19, выход которой соединен с входом блока 5.i преобразования информации.The control unit 8.i consists of a
Каждый передатчик выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора 20 (33), фазового манипулятора 21 (34), первого смесителя 23 (36), второй ход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 22 (35), усилителя 24 (37) первой промежуточной частоты и усилителя 25 (38) мощности, выход которого подключен к передающей антенне. При этом фазовый манипулятор 21 центрального пульта управления соединен с выходом ЭВМ 1-1, а второй вход фазового манипулятора 34 каждого наблюдаемого пациента соединен с выходом блока 5.i преобразования информации.Each transmitter is made in the form of serially connected master oscillator 20 (33), phase manipulator 21 (34), first mixer 23 (36), the second stroke of which is connected to the first output of the first local oscillator 22 (35), amplifier 24 (37) of the first intermediate frequency and a power amplifier 25 (38), the output of which is connected to a transmitting antenna. In this case, the
Каждый приемник выполнен в виде последовательно подключенных к выходу приемной антенны усилителя 26 (39) высокой частоты, второго смесителя 28 (41), второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 27 (40), усилителя 29 (42) второй промежуточной частоты, перемножителя 30 (43), второй вход которого соединен с вторым выходом первого гетеродина, полосового фильтра 31 (44) и фазового детектора 32 (45), второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина 27 (40). Выход фазового детектора 32 центрального пульта управления подключен к выходу ЭВМ 1-1, а выход фазового детектора 45 наблюдаемого пациента подключен к блоку 8.i управления.Each receiver is made in the form of a high-frequency amplifier 26 (39), a second mixer 28 (41) connected in series to the output of the receiving antenna, the second input of which is connected to the first output of the second local oscillator 27 (40), the second intermediate frequency amplifier 29 (42), and the multiplier 30 (43), the second input of which is connected to the second output of the first local oscillator, the bandpass filter 31 (44) and the phase detector 32 (45), the second input of which is connected to the second output of the second local oscillator 27 (40). The output of the
Основным условием неискаженной передачи информации в соответствии с теоремой Котельникова является:The main condition for undistorted transmission of information in accordance with the Kotelnikov theorem is:
Fon≥(3-4)·Fmax,Fon≥ (3-4) Fmax,
где Fon - частота опроса (частота проведения измерений) каждого физиологического сигнала;where Fon is the polling frequency (frequency of measurements) of each physiological signal;
Fmax - максимальное значение частоты физиологического сигнала.Fmax is the maximum value of the frequency of the physiological signal.
Известно, что диапазон частот подавляющего числа физиологических сигналов лежит в пределах от 0 до 100 Гц. Следовательно, частота опроса (частота квантования) должна составлять ≈400-500 Гц.It is known that the frequency range of the overwhelming number of physiological signals lies in the range from 0 to 100 Hz. Therefore, the polling frequency (quantization frequency) should be ≈400-500 Hz.
В настоящее время реально достижимые значения времени преобразования АЦП у подобного рода устройств могут быть обеспечены в пределах 20 мкс, а скорость передачи информации по радиолинии связи до 1 Мбит/с. В этом случае за 20 мкс можно передать одно 20-разрядное слово.At present, realistically achievable values of the ADC conversion time for such devices can be provided within 20 μs, and the information transfer speed over the radio link is up to 1 Mbit / s. In this case, one 20-bit word can be transmitted in 20 μs.
Отсюда видно, что при выбранной скорости преобразования и передачи информации и частоте опроса 500 Гц можно одновременно передавать до 100 физиологических параметров. Если у каждого больного измерять и передавать 10 физиологических параметров, то в этом случае можно наблюдать одновременно за 10 больными. Если же число параметров, измеряемых у каждого больного, уменьшить до 5, то число наблюдаемых больных можно увеличить до 20.It can be seen from this that at a selected conversion and transmission rate of information and a polling frequency of 500 Hz, up to 100 physiological parameters can be transmitted simultaneously. If each patient measures and transmits 10 physiological parameters, then in this case, 10 patients can be observed simultaneously. If the number of parameters measured in each patient is reduced to 5, then the number of observed patients can be increased to 20.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Рассмотрим в качестве примера два режима работы предлагаемого устройства:Consider as an example two modes of operation of the proposed device:
а) режим работы по запросу;a) the mode of operation upon request;
б) режим работы с общей синхронизацией.b) an operating mode with general synchronization.
На фиг.4 приведены диаграммы, иллюстрирующие первый режим работы, на фиг.5 - второй режим. По оси абсцисс на всех диаграммах отложено время. На диаграммах А условно показаны командные кодовые посылки, передаваемые по командной линии связи от центрального пульта управления в аппаратуру каждого пациента.Figure 4 shows diagrams illustrating the first mode of operation, figure 5 is a second mode. The abscissa axis on all diagrams shows time. Diagrams A conditionally show the command code messages transmitted via the command line from the central control panel to the equipment of each patient.
Для этого задающий генератор 20 формирует гармоническое колебание:For this, the
Uc1(t)=Vc1·Cos(Wct+φc1), 0≤t≤Tc1,Uc 1 (t) = Vc 1 Cos (Wct + φc 1 ), 0≤t≤Tc 1 ,
где Vc1, Wc, φc1, Tc1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность колебания, которое поступает на первый вход фазового манипулятора 21, на второй вход которого подается модулирующий код M1(t) с выхода ЭВМ 1-1. В качестве модулирующего кода M1(t) может использоваться общий для всех пациентов код или код i-го наблюдаемого пациента. На выходе фазового манипулятора 21 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн):where Vc 1 , Wc, φc 1 , Tc 1 is the amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of the oscillation, which is fed to the first input of the
U1(t)=Vc1·Cos[Wct+φк1(t)+φc1], 0≤t≤Tc1,U 1 (t) = Vc 1 · Cos [Wct + φк 1 (t) + φc 1 ], 0≤t≤Tc 1 ,
где φк1(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом, причем φк1(t)=const при К·τэ<t<(К+1)·τэ и может изменяться скачком при t=К·τэ, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1,...,N)where φк 1 (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code, and φк 1 (t) = const at К · τэ <t <(К + 1) · тэ and can change abruptly at t = K · τe, i.e. on the boundaries between elementary premises (K = 1, ..., N)
τэ N, - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тс1·(Тс1=N·τэ), который поступает на первый вход первого смесителя 23. На второй вход последнего подается напряжение первого гетеродина 22:τe N, is the duration and number of chips that make up a signal of duration Tc 1 · (Tc 1 = N · τe), which is fed to the first input of the
Uг1(t)=Vг1·Cos(Wг1t+φг1).Ug 1 (t) = Vg 1 · Cos (Wg 1 t + φg 1 ).
На выходе смесителя 23 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 24 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты:At the output of the
Uпр1(t)=Vпр1·Cos[Wпр1t+φк1(t)+φпр1], 0≤t≤Tc1,Upr 1 (t) = Vpr 1 · Cos [Wpr 1 t + φк 1 (t) + φpr 1 ], 0≤t≤Tc 1 ,
где Vпр1=К1·Vc1·Vг1;where Vpr 1 = K 1 · Vc 1 · Vg 1 ;
K1 - коэффициент передачи смесителя;K 1 - gear ratio of the mixer;
Wпр1=Wc+Wг1 - первая промежуточная (суммарная) частота (фиг.8);Wpr 1 = Wc + Wg 1 - the first intermediate (total) frequency (Fig. 8);
φпр1=φс+φг1.φpr 1 = φс + φг 1 .
Это напряжение после усиления в усилителе 25 мощности излучается передающей антенной в эфир на частоте W1=Wпр1, улавливается приемной антенной i-го наблюдаемого пациента и через усилитель 39 высокой частоты поступает на первый вход смесителя 41, на второй вход которого подается напряжение Uг1(t) гетеродина 40. На выходе смесителя 41 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 42 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты:This voltage, after amplification in the
Uпр2(t)=Vпр2·Cos[Wпр2t+φк1(t)+φпр2], 0≤t≤Tc1,Upr 2 (t) = Vpr 2 · Cos [Wpr 2 t + φк 1 (t) + φpr 2 ], 0≤t≤Tc 1 ,
где Vпр2=1/2К1·Vпр1·Vг1 where Vpr 2 = 1 / 2K 1 · Vpr 1 · Vg 1
Wпр2=W1-Wг1 - вторая промежуточная (разностная) частота;Wpr 2 = W 1 -Wg 1 - the second intermediate (difference) frequency;
φпр2=φпр1-φг1,φpr 2 = φpr 1 -φg 1 ,
которое поступает на первый вход перемножителя 43. На второй вход перемножителя 43 поступает напряжение гетеродина 35:which is fed to the first input of the
Uг2(t)=Vг2·Cos(Wг2t+φг2).Ug 2 (t) = Vg 2 · Cos (Wg 2 t + φg 2 ).
При этом частоты Wг1 и Wг2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты (фиг.8):The frequencies Wg 1 and Wg 2 local oscillators are spaced by the value of the second intermediate frequency (Fig):
Wг2-Wг1=Wпр2.Wg 2 -Wg 1 = Wpr 2 .
На выходе перемножителя 43 образуется напряжение:The output of the
U2(t)= V2·Cos[Wг1t-φк+φг1], 0≤t≤Tc1,U 2 (t) = V 2 · Cos [Wг 1 t-φк + φг 1 ], 0≤t≤Tc 1 ,
где V2=1/2К2·Vпр2·Vг2;where V 2 = 1 / 2K 2 · Vpr 2 · Vg 2 ;
К2 - коэффициент передачи перемножителя;K 2 is the transmission coefficient of the multiplier;
которое выделяется полосовым фильтром 44 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 45. На второй (опорный) вход фазового детектора 45 подается напряжение Uг1(t) гетеродина 40. На выходе фазового детектора 45 образуется низкочастотное напряжение:which is allocated by the band-
Uн1(t)=Vн1·Cosφк1(t),Un 1 (t) = Vн 1 · Cosφк 1 (t),
где Vн1=1/2К3·V2·Vг1 where Vn 1 = 1 / 2K 3 · V 2 · Vg 1
К3 - коэффициент передачи фазового детектора, пропорциональное модулирующему коду M1(t). Это напряжение поступает в блок 8-i управления.To 3 is the transfer coefficient of the phase detector, proportional to the modulating code M 1 (t). This voltage is supplied to the control unit 8-i.
На диаграммах I, II, i, K показаны условно кодовые посылки, передаваемые по информационной линии связи от аппаратуры, располагаемой на пациенте, в центральный пульт управления. Каждой кодовой посылке, обозначенной на диаграммах арабскими цифрами, соответствует передаваемое значение измеряемого физиологического параметра.Diagrams I, II, i, K show conditionally code messages transmitted via the information line from the equipment located on the patient to the central control panel. Each code parcel indicated in Arabic numerals on the diagrams corresponds to the transmitted value of the measured physiological parameter.
В этом случае задающим генератором 33 также формируется гармоническое колебание:In this case, the harmonic oscillation is also formed by the master oscillator 33:
Uc2(t)=Vc2·Cos(Wct+φс2), 0≤t≤Тс2 Uc 2 (t) = Vc 2 · Cos (Wct + φс 2 ), 0≤t≤Тс 2
которое поступает на первый вход фазового манипулятора 34, на второй вход которого подается модулирующий код M2(t) с выхода блока 5.i преобразования информации. В качестве модулирующего кода М2(t) используется кодовая посылка, соответствующая значению измеряемого физиологического параметра i-го наблюдаемого пациента.which is supplied to the first input of the
На выходе фазового манипулятора 34 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн):The output of the
U3(t)=Vc2·Cos[Wct+φк2(t)+φc2], 0≤t≤Tc2,U 3 (t) = Vc 2 · Cos [Wct + φк 2 (t) + φc 2 ], 0≤t≤Tc 2 ,
который поступает на первый вход смесителя 36, на второй вход которого подается напряжение Uг2(t) гетеродина 35.which is supplied to the first input of the
На выходе смесителя 36 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 37 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты:At the output of the
Uпр(t)=Vпр·Cos[Wпрt-φк2(t)+φпр], 0≤t≤Тс2, Upr (t) = Vpr · Cos [Wprt-φk 2 (t) + φpr], 0≤t≤Ts 2,
где Vпр=1/2К1·Vc2·Vг2;where Vpr = 1 / 2K 1 · Vc 2 · Vg 2 ;
Wпр=Wг2-Wc -промежуточная (разностная) частота;Wpr = Wg 2 -Wc - intermediate (difference) frequency;
φпр=φc-φг2.φpr = φc-φg 2 .
Это напряжение после усиления в усилителе 38 мощности излучается передающей антенной в эфир на частоте W2=Wпр, улавливается приемной антенной центрального пульта и через усилитель 26 высокой частоты поступает на первый вход смесителя 28, на второй вход которого подается напряжение Uг2(t} гетеродина 27. На выходе смесителя 28 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 29 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты:This voltage after amplification in the
Uпр3(t)=Vпр3·Cos[Wпр2t+φк2(t)+φпр-3], 0≤t≤Тс2,Upr 3 (t) = Vpr 3 · Cos [Wpr 2 t + φк 2 (t) + φpr-3], 0≤t≤Ts 2 ,
где Vпр3=1/2К1·Vпр·Vг2;where Vpr 3 = 1 / 2K 1 · Vpr · Vg 2 ;
Wпр2=Wг2-Wпр - вторая промежуточная (разностная) частота;Wpr 2 = Wg 2 -Wpr - the second intermediate (difference) frequency;
φпр3=φг2-φпр,φpr 3 = φg 2 -φpr,
которое поступает на первый вход перемножителя 30, на второй вход которого подается напряжение Uг1(t) гетеродина 22. На выходе перемножителя 30 образуется напряжение:which is fed to the first input of the
U4(t)=V4·Cos[Wг2t+φк2(t)+φг2], 0≤t≤Тс2,U 4 (t) = V 4 · Cos [Wг 2 t + φк 2 (t) + φг 2 ], 0≤t≤Тс 2 ,
где V4=1/2К2·Vпр3·Vг1;where V 4 = 1 / 2K 2 · Vpr 3 · Vg 1 ;
Wг2=Wпр2+Wг1;Wg 2 = Wpr 2 + Wg 1 ;
φг2= φпр3+φг1,φg 2 = φpr 3 + φg 1 ,
которое выделяется полосовым фильтром 31 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 32.which is allocated by a band-
На второй (опорный) вход фазового детектора 32 подается напряжение Uг2(t) гетеродина 27. На выходе фазового детектора 32 образуется низкочастотное напряжение:At the second (reference) input of the
Uн2(t)=Vн2·Cosφк2(t),Un 2 (t) = Vн 2 · Cosφк 2 (t),
где Vн2=1/2К3·V4·Vг2;where Vn 2 = 1 / 2K 3 · V 4 · Vg 2 ;
пропорциональное модулирующему коду М2(t). Это напряжение поступает на вход ЭВМ 1-1.proportional to the modulating code M 2 (t). This voltage is fed to the input of the computer 1-1.
При режиме работы по запросу (фиг.4) все командные кодовые посылки имеют различные значения: каждому пациенту присваивается свой код. Запуск программы опроса датчиков, измеряющих физиологические параметры в аппаратуре пациента, производится после принятия командного кода и его расшифровки (на диаграммах этот момент времени обозначен заштрихованными прямоугольниками). Частота опроса каждого пациента составляет 400-500 Гц, что соответствует полному циклу опроса всех пациентов 2-2,5 мс. Достоинством данного режима работы является его гибкость: при желании можно опрашивать не всех пациентов, а часть из них или даже одного пациента, но с более высокой частотой.When the mode of operation on demand (figure 4), all command code parcels have different meanings: each patient is assigned a code. The program for interrogating sensors measuring physiological parameters in the patient’s equipment is launched after the command code is accepted and decrypted (in diagrams this moment of time is indicated by shaded rectangles). The frequency of the survey of each patient is 400-500 Hz, which corresponds to a complete cycle of the survey of all patients 2-2.5 ms. The advantage of this mode of operation is its flexibility: if you wish, you can interview not all patients, but part of them or even one patient, but with a higher frequency.
В случае применения режима работы с общей синхронизацией аппаратура всех пациентов настроена на один общий код, по которому производится одновременной запуск программных устройств аппаратуры всех пациентов (фиг.5). Эти программно-временные устройства настроены таким образом, что подключение каждого абонента к линии связи производится в определенный момент времени после приема синхронизирующего кода, поэтому отрезки времени передачи абонентами информации в центральный пункт разнесены между собой во времени. Достоинством данного режима работы является более короткий цикл передачи информации и более высокая помехоустойчивость. К недостаткам его следует отнести значительно меньшую гибкость: в данном случае невозможно изменять программу подключения абонентов с центрального пульта.In the case of applying the operating mode with general synchronization, the equipment of all patients is configured to one common code, according to which the software devices of the equipment of all patients are simultaneously launched (Fig. 5). These time-programmed devices are configured in such a way that each subscriber is connected to the communication line at a certain point in time after receiving the synchronization code, therefore, the time intervals of the transmission of information by the subscribers to the central point are separated in time. The advantage of this mode of operation is a shorter information transfer cycle and higher noise immunity. Its disadvantages include significantly less flexibility: in this case, it is impossible to change the program for connecting subscribers from the central console.
Однако предложенная выше схема блока 8.i управления (фиг.3) позволяет реализовать оба режима работы устройства. Делается это следующим образом. В ЗУ 17 каждому пациенту заносится свой код. В ЗУ 16 заносится один общий код для всех пациентов.However, the above proposed circuit of the control unit 8.i (Fig. 3) allows to implement both modes of operation of the device. This is done as follows. In
При работе по запросу с центрального пульта управления подается код, соответствующий коду, записанному в ЗУ 17. По этому коду включается аппаратура только одного выбранного пациента, производится измерение всех его физиологических параметров в соответствии с программой, и результат измерения в короткий отрезок времени после посылки управляющего кода передается по информационной линии связи в центральный пульт управления.When working on request from the central control panel, a code corresponding to the code recorded in
Затем с центрального пульта управления посылается код другого пациента и вся процедура повторяется. Так поочередно (с частотой 500 Гц) опрашиваются все наблюдаемые пациенты.Then, the code of another patient is sent from the central control panel and the whole procedure is repeated. So alternately (with a frequency of 500 Hz) all observed patients are interrogated.
Данная система позволяет при необходимости изменять программу опроса, например опрашивать с более высокой частотой ограниченное число пациентов или даже одного пациента. Такая необходимость может возникнуть, например, при передаче миографической информации или при анализе вызванных ЭКГ-потенциалов, где требуется более высокая частота опроса.This system allows, if necessary, to change the survey program, for example, to interview with a higher frequency a limited number of patients or even one patient. Such a need may arise, for example, in the transmission of myographic information or in the analysis of evoked ECG potentials, where a higher sampling rate is required.
В случае применения режима работы с общей синхронизацией с центрального пульта по командной линии связи подается код, соответствующий коду, записанному в ЗУ 16, общий для всех абонентов. По этому коду включение в работу аппаратуры каждого пациента производится в момент времени, определяемый блоком 18 времени задержки, который устанавливается индивидуально для каждого пациента таким образом, чтобы моменты опроса и передачи информации всех пациентов в центральный пульт были бы разнесены во времени.In the case of applying the operation mode with general synchronization from the central console, a code corresponding to the code recorded in the
Сформированными в результате опроса кодовыми посылками 1, 2, n, изображенными на диаграммах (фиг.4), модулируется излучаемый передатчиками 6 электромагнитный сигнал (фиг.1). Информация о физиологических параметрах всех пациентов, принятая приемником 2, вводится в ЭВМ 1-1 центрального пульта 1.Formed as a result of the interrogation of the
Далее производится математическая экспресс-обработка в реальном времени всех физиологических параметров наблюдаемых пациентов, и в случае отклонения их за допустимый предел у какого-либо пациента ЭВМ выдает сигнал тревоги с указанием номера пациента для принятия экстренных мер.Next, mathematical express processing is performed in real time of all physiological parameters of the observed patients, and if they deviate beyond the permissible limit for a patient, the computer generates an alarm signaling the patient number for emergency measures.
Кроме того, принятая информация может быть занесена в память ЭВМ для последующего более детального анализа.In addition, the received information can be stored in the memory of a computer for subsequent more detailed analysis.
По сравнению с известными мониторами, в том числе и мониторами, записывающими информацию на магнитную ленту, данное устройство позволяет расширить функциональные возможности:Compared with known monitors, including monitors that record information on magnetic tape, this device allows you to expand the functionality of:
- наблюдать в реальном времени сразу нескольких пациентов и немедленно выдавать сигнал тревоги в случае ухудшения состояния больных;- observe in real time several patients at once and immediately give an alarm in the event of a worsening of the condition of the patients;
- производить последующий более подробный анализ полученной информации;- make the subsequent more detailed analysis of the information received;
- существенно упростить, удешевить и облегчить аппаратуру, носимую пациентом, за счет того, что из состава аппаратуры исключается сложная ЭВМ или магнитофон, а вся обработка информации производится в ЭВМ центрального пульта управления.- significantly simplify, reduce the cost and lighten the equipment worn by the patient, due to the fact that the complex computer or tape recorder is excluded from the composition of the equipment, and all information processing is performed in the computer of the central control panel.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена дискретной информацией между центральным пультом управления и наблюдаемыми пациентами. Это достигается использованием двух частот W1, W2 и сложных ФМн-сигналов.Thus, the proposed device in comparison with the prototype provides increased noise immunity and reliability of the exchange of discrete information between the central control panel and the observed patients. This is achieved by using two frequencies W 1 , W 2 and complex PSK signals.
С точки зрения обнаружения данные сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.From the point of view of detection, these signals have high energy and structural secrecy.
Энергетическая скрытность ФМн-сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто равномерно распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of the FMN signals is due to their high compressibility in time and spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex QPSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex QPSK signal is by no means small; it is simply evenly distributed over the time-frequency domain so that at each point in this region the signal power is less than the power of noise and interference.
Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемников.The structural secrecy of complex QPSK signals is due to the wide variety of their forms and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of complex QPSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of receivers.
Сложные ФМн-сигналы открывают новые возможности в технике передачи дискретных сообщений и их защиты от несанкционированного доступа. Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется возможность выделять сложные ФМн-сигналы среди других сигналов и помех, действующих в одной и той же полосе частот и в одни и те же/промежутки времени. Данная возможность реализуется сверткой спектра сложных ФМн-сигналов.Complex QPSK signals open up new possibilities in the technique of transmitting discrete messages and protecting them from unauthorized access. These signals allow the use of a new type of selection - structural selection. This means that it becomes possible to distinguish complex QPSK signals from other signals and interference operating in the same frequency band and at the same / time intervals. This feature is realized by convolution of the spectrum of complex PSK signals.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006116350/14A RU2311122C1 (en) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Device for remote control of patients' state |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006116350/14A RU2311122C1 (en) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Device for remote control of patients' state |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2311122C1 true RU2311122C1 (en) | 2007-11-27 |
Family
ID=38960126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006116350/14A RU2311122C1 (en) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Device for remote control of patients' state |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2311122C1 (en) |
-
2006
- 2006-05-03 RU RU2006116350/14A patent/RU2311122C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТИХОМИРОВ В.В. Биометрические системы. - М.: Наука, 1974, с.58-78. ТУЗОВ Г.И. Статистическая теория приема сложных сигналов. - М.: Радио и связь, 1977, с.51. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3951134A (en) | Apparatus and method for remotely monitoring and altering brain waves | |
US5458123A (en) | System for monitoring patient location and data | |
US10201278B2 (en) | Life detecting radars | |
US7336991B2 (en) | Multi-channel biological signal telemetry systems | |
US6132371A (en) | Leadless monitoring of physiological conditions | |
US3603881A (en) | Frequency shift telemetry system with both radio and wire transmission paths | |
EP2388913B1 (en) | Wireless transceiver system | |
US9986934B2 (en) | Microwave radar sensor modules | |
US20060202805A1 (en) | Wireless acquisition and monitoring system | |
Ranganathan et al. | Rf bandaid: A fully-analog and passive wireless interface for wearable sensors | |
US5632279A (en) | Method of interference-tolerant transmission of heartbeat signals | |
JPS6340500A (en) | Signal transmission system with a plurality of radio repeater | |
CN103919527A (en) | Motion/disturbance signal detection system and method | |
WO2006091123A1 (en) | Microwave radiothermotomograph | |
CN110412560A (en) | The measuring system and its application of microwave Doppler frequency displacement | |
US6945935B1 (en) | Wireless sleep monitoring | |
RU2311122C1 (en) | Device for remote control of patients' state | |
CN104055519B (en) | Motion/Disturbance Detector | |
RU2373845C1 (en) | Device for remote observation over patients' state | |
Fujii et al. | Effect of wandering sensing systems on wireless medical telemetry systems | |
RU2376929C1 (en) | Device for remote observation over patients' state | |
US20040106854A1 (en) | Telemeter for medical care | |
RU2048790C1 (en) | Device for carrying out distant patient state control | |
CA1143796A (en) | Reduced-cross talk telemetry system and method of manufacture thereof | |
JPH0938048A (en) | Remote controlling medical communication system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080504 |