RU2344753C1

RU2344753C1 - Device for registration of pulse wave propagation speed

Info

Publication number: RU2344753C1
Application number: RU2007119222/14A
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Кычкин (RU); Алексей Владимирович Кычкин; Рустам Абубакирович Файзрахманов (RU); Рустам Абубакирович Файзрахманов
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2009-01-27

Abstract

FIELD: medical engineering.

SUBSTANCE: device for registration of pulse wave propagation speed includes arterial pulse sensors and electronic unit connected parallel to the sensors. Arterial pulse sensor includes a sequence of piezoelectric plate, first amplifier, high frequency filter, low frequency filter, second amplifier, microcontroller connected parallel to memory unit, wireless data transfer module, antenna, and battery power source. Electronic unit includes antenna, wireless data transfer module, microcontroller, memory element, display controller, display, keyboard, GSM modem, USB driver, USB port, battery power source. Electronic unit is not connected to arterial pulse sensors, and interaction with PC can be performed over wire and wireless interface. Number of sensors can randomly vary from 2 to 64.

EFFECT: enhanced research objectivity and reliability, mobility and scale range, ensured integration with PC.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а в частности к медицинской технике, и может быть использовано для обследования пациентов в профилактических медицинских учреждениях, в кабинетах функциональной диагностики поликлиник, автомобилях скорой помощи, отделениях реанимации и т.д.The invention relates to medicine, and in particular to medical equipment, and can be used to examine patients in preventive medical institutions, in the offices of the functional diagnostics of polyclinics, ambulances, intensive care units, etc.

Известна система массового обследования сосудов Vasera VS-1000 фирмы "Fukuda Denshi" (Япония), состоящая из блока регистрации, включающего черно-белый жидкокристаллический дисплей 320×240 точек, слот карты памяти PCMCIA, серийный порт вход/выход RS-232C, механизм печати на бумаге методом термолинейки, интерфейс LAN IEEE 802.3 10 Base-T, источник питания, и датчиков регистрации электрокардиограммы, фонокардиограммы, кровяного давления с манжетами (см. http://smedtorg.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=57).A known system of mass examination of vessels Vasera VS-1000 company "Fukuda Denshi" (Japan), consisting of a registration unit, including a black and white liquid crystal display 320 × 240 pixels, a memory card slot PCMCIA, serial input / output port RS-232C, printing mechanism on paper using the thermo line method, LAN IEEE 802.3 10 Base-T interface, power supply, and sensors for recording electrocardiograms, phonocardiograms, blood pressure with cuffs (see http://smedtorg.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=57 )

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство не достаточно мобильно, так как оно обладает большими габаритными размерами и массой. Датчики различных типов соединяются с блоком регистрации с помощью проводов, что приводит к некоторым трудностям, повышаются требования к правильной посадке пациента, пациент не может двигаться во время обследования. Вычисляется скорость движения пульсовой волны только у неподвижного человека, что не может дать реальных характеристик сосудов.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that the known device is not mobile enough, since it has large overall dimensions and weight. Sensors of various types are connected to the registration unit using wires, which leads to some difficulties, the requirements for the correct fit of the patient are increased, the patient cannot move during the examination. The velocity of the pulse wave is calculated only for a motionless person, which cannot give real characteristics of the vessels.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для измерения скорости распространения пульсовой волны и среднего артериального давления, содержащее два датчика и блок обработки и управления. Датчики устанавливаются на определенном расстоянии один от другого над исследуемой артерией, информация с датчиков поступает в блок обработки и управления. Блок обработки состоит из пикового детектора, фазового компаратора, задатчика расстояния между датчиками, аналогового коммутатора, аналого-цифрового преобразователя, микро-ЭВМ, репрограммируемого таймера, индикаторного устройства и цифроаналогового преобразователя. Получая от датчиков информацию о моментах прохождения пульсовой волны, а также расстояние от задатчика расстояния, которое проходит волна между датчиками, блок обработки производит вычисление скорости распространения пульсовой волны и артериального давления и фиксирует полученные результаты на носителе (бумаге, магнитной ленте) (см. заявка №93009423 от 18.02.1993 г.). Данное устройство принято в качестве прототипа.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a device for measuring the propagation velocity of a pulse wave and average blood pressure, containing two sensors and a processing and control unit. The sensors are installed at a certain distance from each other above the artery under study, information from the sensors enters the processing and control unit. The processing unit consists of a peak detector, a phase comparator, a distance switch between the sensors, an analog switch, an analog-to-digital converter, a microcomputer, a programmable timer, an indicator device, and a digital-to-analog converter. Receiving information from the sensors about the moments of the passage of the pulse wave, as well as the distance from the distance adjuster that the wave travels between the sensors, the processing unit calculates the propagation velocity of the pulse wave and blood pressure and fixes the results on a medium (paper, magnetic tape) (see application No. 93009423 dated February 18, 1993). This device is adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство не мобильно, конструктив устройства предусматривает подключение только 2-х датчиков, следовательно, система не масштабируема, для того чтобы провести замер скорости распространения волны на произвольном числе участков одновременно данная система не приемлема. Датчики подключаются к блоку обработки и управления с помощью проводов, что приводит к некоторым трудностям, повышаются требования к правильной посадке пациента, пациент не может двигаться во время обследования, следовательно, исследование недостаточно объективно. Соединение датчиков с блоком обработки и управления с помощью проводов обладает невысокой помехозащищенностью, на передаваемый сигнал могут воздействовать внешние возмущающие поля, при движении (дыхании) пациента провода, не обеспечивающие мобильности, могут препятствовать корректному замеру параметров датчиками. Замеры происходят в режиме реального времени, а данное устройство не содержит элементов памяти, в случае сбоя соединения блока обработки с одним из датчиков результирующие данные будут искажены, передача данных недостаточно надежна, часть информации может быть потеряна. Так как используется одна микро-ЭВМ и один аналого-цифровой преобразователь для преобразования аналоговых сигналов с двух датчиков, то снижается точность измерения скорости распространения пульсовой волны. Нет интерфейса для подключения к персональному компьютеру, следовательно, устройство не интегрируемо в современные информационные среды.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that the known device is not mobile, the device’s design provides for the connection of only 2 sensors, therefore, the system is not scalable in order to measure the wave propagation velocity on an arbitrary number sites at the same time this system is not acceptable. The sensors are connected to the processing and control unit using wires, which leads to some difficulties, the requirements for the correct fit of the patient are increased, the patient cannot move during the examination, therefore, the study is not objective enough. The connection of the sensors to the processing and control unit using wires has a low noise immunity, external disturbing fields can influence the transmitted signal, when the patient moves (breathes), wires that do not provide mobility can prevent the sensors from correctly measuring the parameters. Measurements take place in real time, and this device does not contain memory elements, in case of a failure in the connection of the processing unit with one of the sensors, the resulting data will be distorted, the data transfer is not reliable enough, some of the information may be lost. Since one microcomputer and one analog-to-digital converter are used to convert analog signals from two sensors, the accuracy of measuring the pulse wave propagation velocity decreases. There is no interface for connecting to a personal computer, therefore, the device is not integrable in modern information environments.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением, - наличие датчиков артериального пульса; наличие электронного блока, включающего микроконтроллер и дисплей; параллельное соединение датчиков артериального пульса и электронного блока.Signs of the prototype, which are common with the claimed invention, the presence of arterial pulse sensors; the presence of an electronic unit, including a microcontroller and a display; parallel connection of arterial pulse sensors and electronic unit.

Задачей изобретения является повышение объективности и достоверности исследования, повышение мобильности и масштабируемости устройства, обеспечение интегрируемости с ПК.The objective of the invention is to increase the objectivity and reliability of the study, increasing the mobility and scalability of the device, ensuring integrability with a PC.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве, содержащем датчики артериального пульса и параллельно соединенный с датчиками электронный блок, включающий микроконтроллер и дисплей, в каждый датчик артериального пульса дополнительно введены последовательно соединенные пьезоэлектрическая пластина, первый усилитель, фильтр высоких частот, фильтр низких частот, второй усилитель, микроконтроллер, соединенный параллельно с элементом памяти, модуль беспроводной передачи информации, антенна, а также аккумуляторный источник питания, выход которого подключен соответственно к входам первого усилителя, фильтра низких частот, фильтра высоких частот, второго усилителя, микроконтроллера, элемента памяти, модуля беспроводной передачи информации, а электронный блок дополнительно снабжен антенной, модулем беспроводной передачи информации, элементом памяти, контроллером дисплея, клавиатурой, GSM-модемом, драйвером USB, разъемом USB, аккумуляторным источником питания, выход которого подключен соответственно к входам модуля беспроводной передачи информации, микроконтроллера, элемента памяти, контроллера дисплея и дисплея, GSM-модема, драйвера USB, причем антенна, модуль беспроводной передачи информации и микроконтроллер соединены последовательно, другой вход микроконтроллера соединен с выходом клавиатуры, а выход соединен с входом контроллера дисплея, выход которого соединен с входом дисплея, также выводы микроконтроллера соединены с выводами элемента памяти, GSM-модема, драйвера USB, вывод которого соединен с выводом разъема USB. Количество датчиков может быть произвольным числом в пределах от 2 до 64.The problem is solved due to the fact that in the known device containing arterial pulse sensors and connected in parallel with the sensors, an electronic unit including a microcontroller and a display, a piezoelectric plate, a first amplifier, a high-pass filter, a low-pass filter are additionally introduced into each arterial pulse sensor frequencies, a second amplifier, a microcontroller connected in parallel with a memory element, a wireless data transmission module, an antenna, and a battery a power supply, the output of which is connected respectively to the inputs of the first amplifier, low-pass filter, high-pass filter, second amplifier, microcontroller, memory element, wireless data transmission module, and the electronic unit is additionally equipped with an antenna, wireless information transmission module, memory element, display controller , keyboard, GSM-modem, USB driver, USB connector, rechargeable power source, the output of which is connected respectively to the inputs of the wireless data transmission module, mi rocker, memory element, display and display controller, GSM modem, USB driver, moreover, the antenna, wireless data transmission module and microcontroller are connected in series, the other input of the microcontroller is connected to the keyboard output, and the output is connected to the input of the display controller, the output of which is connected to the input the display, also the outputs of the microcontroller are connected to the terminals of the memory element, GSM modem, USB driver, the output of which is connected to the terminal of the USB connector. The number of sensors can be an arbitrary number ranging from 2 to 64.

Отличием предлагаемого устройства от прототипа является введение в датчик артериального давления последовательно соединенных пьезоэлектрической пластины, первого усилителя, фильтра высоких частот, фильтра низких частот, второго усилителя, микроконтроллера, соединенного параллельно с элементом памяти, модуля беспроводной передачи информации, антенны, а также аккумуляторного источника питания, выход которого подключен соответственно к входам первого усилителя, фильтра низких частот, фильтра высоких частот, второго усилителя, микроконтроллера, элемента памяти, модуля беспроводной передачи информации.The difference between the proposed device and the prototype is the introduction of a series-connected piezoelectric plate, a first amplifier, a high-pass filter, a low-pass filter, a second amplifier, a microcontroller connected in parallel with a memory element, a wireless data transmission module, an antenna, and a battery power source into the blood pressure sensor the output of which is connected respectively to the inputs of the first amplifier, low-pass filter, high-pass filter, second amplifier, micro ntrollera memory element of a wireless data transmission.

По-новому выполнен электронный блок. Он дополнительно снабжен антенной, модулем беспроводной передачи информации, элементом памяти, контроллером дисплея, клавиатурой, GSM-модемом, драйвером USB и разъемом USB, аккумуляторным источником питания. При этом антенна, модуль беспроводной передачи информации и микроконтроллер соединены последовательно, другой вход микроконтроллера соединен с выходом клавиатуры, а выход соединен с входом контроллера дисплея, выход которого соединен с входом дисплея, также выводы микроконтроллера соединены с выводами элемента памяти, GSM-модема, драйвера USB, вывод которого соединен с выводом разъема USB. Входы модуля беспроводной передачи информации, микроконтроллера, элемента памяти, контроллера дисплея и дисплея, GSM-модема, драйвера USB подключены к аккумуляторному источнику питания.The electronic unit is made in a new way. It is additionally equipped with an antenna, a wireless data transmission module, a memory element, a display controller, a keyboard, a GSM modem, a USB driver and a USB connector, and a battery pack. In this case, the antenna, the wireless data transmission module and the microcontroller are connected in series, the other input of the microcontroller is connected to the keyboard output, and the output is connected to the input of the display controller, the output of which is connected to the display input, the microcontroller outputs are connected to the conclusions of the memory element, GSM modem, driver USB, the output of which is connected to the output of the USB connector. The inputs of the wireless information transfer module, microcontroller, memory element, display and display controller, GSM modem, USB driver are connected to a battery power source.

Кроме того, отличием предлагаемого устройства от прототипа является количество датчиков артериального пульса. Количество датчиков может быть произвольным числом в пределах от 2 до 64.In addition, the difference between the proposed device from the prototype is the number of arterial pulse sensors. The number of sensors can be an arbitrary number ranging from 2 to 64.

Повышение объективности исследования достигается за счет использования беспроводной связи датчиков с электронным блоком, позволяющей снимать показания с датчиков не только на человеке в состоянии покоя, но и в движении. Повышение достоверности исследования достигается за счет увеличения помехозащищенности, то есть за счет использования независимых датчиков артериального пульса, что способствует синхронной записи параметров в режиме реального времени за счет использования беспроводной передачи снимаемого с датчика сигнала, что способствует исключению взаимных наводок, а также за счет размещения резервных дополнительных элементов памяти во избежание утраты оцифрованных данных. Во избежание действия помех предусмотрена также система фильтрации сигнала, то есть внедрение двух каскадов активных фильтров между каскадами усиления и высокопроизводительного микроконтроллера, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование и цифровую фильтрацию сигнала, все элементы размещены непосредственно в корпусе датчика, что также способствует снижению возможности зашумления полезного сигнала. Повышение масштабируемости и мобильности системы достигается за счет использования беспроводной связи между датчиками и электронным блоком, а также за счет проведения вычислений и настройки системы с помощью электронного блока. ПК необходим для того, чтобы отобразить отчет, распечатать его на принтере, сохранить результаты на удаленном сервере прикрепленного медицинского учреждения.Improving the objectivity of the study is achieved through the use of wireless sensors with an electronic unit that allows you to take readings from sensors not only on a person at rest, but also in motion. Improving the reliability of the study is achieved by increasing noise immunity, that is, through the use of independent arterial pulse sensors, which contributes to the synchronous recording of parameters in real time due to the use of wireless transmission of the signal taken from the sensor, which helps to eliminate mutual interference, as well as by placing backup additional memory elements to avoid loss of digitized data. To avoid interference, a signal filtering system is also provided, that is, the introduction of two stages of active filters between the amplification stages and a high-performance microcontroller that provides analog-to-digital conversion and digital filtering of the signal, all elements are located directly in the sensor housing, which also helps reduce the possibility of noisy useful signal . Improving the scalability and mobility of the system is achieved through the use of wireless communication between the sensors and the electronic unit, as well as through calculations and system settings using the electronic unit. A PC is necessary in order to display the report, print it on a printer, save the results on a remote server of the attached medical institution.

Указанные выше отличительные признаки в совокупности с известными повышают объективность и достоверность исследования, повышают мобильность и масштабируемость устройства, обеспечивают интегрируемость его с ПК.The above distinguishing features, together with the known ones, increase the objectivity and reliability of the study, increase the mobility and scalability of the device, and ensure its integrability with a PC.

Использование предлагаемого сочетания существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна».The use of the proposed combination of significant distinguishing features in the prior art is not found, therefore, the proposed solution meets the patentability criterion of "novelty."

Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными обеспечивает решение поставленной задачи, является неочевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».A single set of new essential features with common, well-known provides a solution to the problem, is not obvious to specialists in this field of technology and indicates compliance of the claimed technical solution with the patentability criterion of "inventive step".

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.The proposed device is illustrated by the drawings shown in figures 1-4.

На фиг.1 представлена структурная блок-схема устройства регистрации скорости распространения пульсовой волны.Figure 1 presents a structural block diagram of a device for recording the propagation velocity of a pulse wave.

На фиг.2 представлена блок-схема датчика артериального пульса.Figure 2 presents a block diagram of a heart rate sensor.

На фиг.3 представлена блок-схема электронного блока.Figure 3 presents a block diagram of an electronic unit.

На фиг.4 представлена блок-схема алгоритма работы микроконтроллера электронного блока.Figure 4 presents a block diagram of the algorithm of operation of the microcontroller of the electronic unit.

Устройство содержит датчики артериального пульса A1…Ai [фиг.1, фиг.2] и электронный блок 1 [фиг.1, фиг.3], соединенные параллельно. Электронный блок 1 [фиг.3] соединяется с персональным компьютером 2 [фиг.1]. Количество датчиков может быть произвольным числом в пределах от 2 до 64.The device contains arterial pulse sensors A1 ... Ai [Fig. 1, Fig. 2] and an electronic unit 1 [Fig. 1, Fig. 3] connected in parallel. The electronic unit 1 [Fig.3] is connected to a personal computer 2 [Fig.1]. The number of sensors can be an arbitrary number ranging from 2 to 64.

Крепеж датчиков артериального пульса A1…Ai на человеческом теле обеспечивается с помощью манжет. Датчики A1…Ai во время регистрации скорости распространения пульсовой волны на исследуемом человеке могут располагаться на удалении не более 10 метров от электронного блока 2, при этом результат исследования может отправляться по связи стандарта GSM на удаленный ПК 2.The fixture of arterial pulse sensors A1 ... Ai on the human body is provided with the help of cuffs. Sensors A1 ... Ai during registration of the pulse wave propagation speed on the person under study can be located no more than 10 meters from the electronic unit 2, while the test result can be sent via GSM communication to a remote PC 2.

Датчик А1 [фиг.2] содержит последовательно соединенные пьезоэлектрическую пластину 3 в качестве чувствительного элемента, первый усилитель 4 (К=100), преобразующий ток в напряжение, фильтр высоких частот 5 (Н>100 Гц), фильтр низких частот 6 (Н<0,1 Гц), второй усилитель 7 (К=100), микроконтроллер 8 [ATmega128], обеспечивающий аналого-цифровое преобразование и цифровую фильтрацию сигнала, соединенный параллельно с элементом памяти 9, модуль беспроводной передачи информации 10, антенну 11, а также аккумуляторный источник питания 12. Входы первого усилителя 4, фильтра высоких частот 5, фильтра низких частот 6, второго усилителя 7, микроконтроллера 8, элемента памяти 9, модуля беспроводной передачи информации 10 связаны с аккумуляторным источником питания 12. Размер датчика Ai составляет 36×36×16 мм.Sensor A1 [Fig. 2] contains a piezoelectric plate 3 connected in series as a sensing element, a first amplifier 4 (K = 100) that converts current to voltage, a high-pass filter 5 (H> 100 Hz), a low-pass filter 6 (H < 0.1 Hz), a second amplifier 7 (K = 100), a microcontroller 8 [ATmega128], which provides analog-to-digital conversion and digital filtering of the signal, connected in parallel with memory element 9, a wireless data transmission module 10, an antenna 11, and a battery power supply 12. Inputs of the first amplifier 4, filter and the high frequencies 5, the low-pass filter 6, the second amplifier 7, the microcontroller 8, the memory element 9, the wireless data transmission module 10 are connected to the battery power supply 12. The size of the sensor Ai is 36 × 36 × 16 mm.

Микроконтроллер 8 выполняет аналого-цифровое преобразование сигнала с пьезоэлектрической пластины 3, которое происходит по внутреннему таймеру каждую 1 миллисекунду. Затем с целью повышения надежности передачи данных микроконтроллер 8 осуществляет формирование пакета данных для резервного копирования в элемент памяти 9 и сохраняет данные каждые 10 секунд. Интервал сохранения данных задается таймером резервного копирования. Внутренний таймер и таймер резервного копирования являются стандартными внутренними средствами микроконтроллера 8. Также микроконтроллер 8 с целью повышения точности и синхронности сбора данных с датчиков передает данные в модуль беспроводной передачи информации 10 и получает обратно пакет подтверждения приема и пакет синхронизации каждые 10 миллисекунд.The microcontroller 8 performs analog-to-digital conversion of the signal from the piezoelectric plate 3, which occurs according to the internal timer every 1 millisecond. Then, in order to increase the reliability of data transmission, the microcontroller 8 generates a data packet for backup to the memory element 9 and stores the data every 10 seconds. The data storage interval is set by the backup timer. The internal timer and the backup timer are standard internal means of the microcontroller 8. Also, the microcontroller 8, in order to increase the accuracy and synchronization of data collection from the sensors, transmits data to the wireless data transmission module 10 and receives back an acknowledgment packet and a synchronization packet every 10 milliseconds.

Электронный блок 1 [фиг.3] содержит антенну 13, модуль беспроводной передачи информации 14, микроконтроллер 15, элемент памяти 16, контроллер 17 дисплея и дисплей 18, клавиатуру 19, GSM-модем 20, драйвер USB 21 и разъем USB 22, аккумуляторный источник питания 23. Антенна 13, модуль беспроводной передачи информации 14 и микроконтроллер 15 соединены последовательно, другой вход микроконтроллера 15 соединен с выходом клавиатуры 19, а выход соединен с входом контроллера 17 дисплея, выход которого соединен с входом дисплея 18, также выводы микроконтроллера 15 соединены с выводами элемента памяти 16, GSM-модема 20, драйвера USB 21, вывод которого соединен с выводом разъема USB 22. Входы модуля беспроводной передачи информации 14, микроконтроллера 15, элемента памяти 16, контроллера дисплея 17 и дисплея 18, GSM-модема 20, драйвера USB 21 соединены с выходом аккумуляторного источника питания 23.The electronic unit 1 [Fig. 3] contains an antenna 13, a wireless data transmission module 14, a microcontroller 15, a memory element 16, a display controller 17 and a display 18, a keyboard 19, a GSM modem 20, a USB driver 21 and a USB connector 22, a battery source power 23. The antenna 13, the wireless data transmission module 14 and the microcontroller 15 are connected in series, the other input of the microcontroller 15 is connected to the output of the keyboard 19, and the output is connected to the input of the controller 17 of the display, the output of which is connected to the input of the display 18, also the conclusions of the microcontroller 15 are connected tothe outputs of the memory element 16, the GSM modem 20, the USB driver 21, the output of which is connected to the output of the USB connector 22. The inputs of the wireless data transmission module 14, the microcontroller 15, the memory element 16, the display controller 17 and the display 18, the GSM modem 20, the driver USB 21 is connected to the output of the battery pack 23.

Микроконтроллер 15 является многофункциональным программируемым средством. Для подтверждения возможности выполнения всех предписываемых ему в составе устройства функций представлена блок-схема алгоритма его работы в заявленном устройстве (фиг.4).The microcontroller 15 is a multifunctional programmable tool. To confirm the possibility of performing all the functions prescribed to him as part of the device, a block diagram of the algorithm of its operation in the claimed device is presented (Fig. 4).

Электронный блок 1 не имеет проводной связи с датчиками Ai с целью предотвращения взаимных наводок от соединительных проводов, с целью повышения мобильности и масштабируемости системы, с целью проведения исследования не только на человеке в состоянии покоя, но и в движении, так как в этом случае исключается помеха, вызванная перемещением датчика под действием сил натяжения соединительных проводов. Электронный блок 1 имеет возможность передачи данных по беспроводной сотовой связи либо по интерфейсу USB с целью обеспечения совместимости интерфейсов ввода/вывода с современными программно-аппаратными комплексами хранения и обработки данных.The electronic unit 1 does not have a wired connection with the Ai sensors in order to prevent mutual interference from the connecting wires, in order to increase the mobility and scalability of the system, in order to conduct research not only in humans at rest, but also in motion, since in this case it is excluded interference caused by the movement of the sensor under the action of the tension forces of the connecting wires. The electronic unit 1 has the ability to transmit data via wireless cellular communication or via USB to ensure compatibility of input / output interfaces with modern software and hardware complexes for data storage and processing.

Устройство для регистрации скорости распространения пульсовой волны работает следующим образом.A device for recording the propagation velocity of a pulse wave operates as follows.

Датчики артериального пульса Ai накладывают на точки тела исследуемого человека, где возможна регистрация пульсации крови в сосудах, и между которыми требуется вычислить скорость распространения пульсовой волны. Крепление датчиков Ai осуществляется с помощью манжет таким образом, чтобы чувствительный элемент датчика - пьезоэлектрическая пластина 3 - плотно прижимался к месту, где прощупывается пульс. После фиксации датчиков Ai нажимается кнопка "Start" на клавиатуре 19 электронного блока 1, при этом подается питание на следующие элементы электронного блока 1: модуль беспроводной передачи информации 14, микроконтроллер 15, элемент памяти 16, контроллер 17 дисплея, дисплей 18, GSM-модем 20, драйвер USB 21 с аккумуляторного источника питания 23. На дисплее 18 высвечивается индикация о состоянии памяти электронного блока 1, дата и время исследования, проводится опрос датчиков Ai с помощью пакета опроса, сгенерированного микроконтроллером 15 и отправляемого в широковещательном режиме модулем беспроводной передачи информации 14. Датчики Ai, находясь в начальное время в режиме сна (ожидания), когда питание подается только на модуль беспроводной передачи информации 10 и микроконтроллер 8, после получения пакета опроса переходят в режим работы. Это осуществляется следующим образом: при приеме входного сигнала модуль беспроводной передачи информации 10 переходит в режим чтения данных с антенны 11, микроконтроллер 8 переходит в режим работы, при этом подается питание с аккумуляторного источника питания 12 на усилители 4, 7, фильтры 5, 6, элемент памяти 9. Микроконтроллер 8 опрашивает модуль беспроводной передачи информации 10 и при успешном приеме пакета осуществляет его сравнение с шаблонным пакетом опроса, заложенным в памяти микроконтроллера 8. При его несовпадении датчики Ai переходят обратно в режим сна, при совпадении датчики Ai отправляют пакет ответа электронному блоку 1. Электронный блок 1 принимает с помощью антенны 13 сигналы, модуль беспроводной передачи информации 14 декодирует сигналы в пакеты и отправляет в микроконтроллер 15, который проверяет на совпадение с шаблоном ответа датчиков Ai. Микроконтроллер 15 определяет количество различных датчиков, приславших ответы, после чего посредством контроллера 17 дисплея выводятся на дисплей 18 данные о количестве обнаруженных датчиков. С помощью клавиатуры 19 пользователь вводит данные о расстоянии между контрольными точками, на которых установлены пронумерованные датчики, и задает промежутки, на которых требуется вычислить скорость распространения пульсовой волны, после чего нажимает кнопку клавиатуры 19 "Начать измерение". После этого устройство переходит в режим измерения.Arterial pulse sensors Ai are applied to points on the body of the person under study, where it is possible to register pulsation of blood in the vessels, and between which it is necessary to calculate the propagation velocity of the pulse wave. The sensors Ai are fastened with the help of cuffs so that the sensitive element of the sensor — the piezoelectric plate 3 — is tightly pressed to the place where the pulse is felt. After fixing the sensors Ai, the "Start" button on the keyboard 19 of the electronic unit 1 is pressed, while the power is supplied to the following elements of the electronic unit 1: wireless data transmission module 14, microcontroller 15, memory element 16, display controller 17, display 18, GSM modem 20, USB driver 21 from a battery power source 23. The display 18 shows the memory status of the electronic unit 1, the date and time of the study, the Ai sensors are polled using the polling package generated by the microcontroller 15 and sent to w in broadcast mode by the wireless information transmission module 14. Ai sensors, while initially in sleep (standby) mode, when power is supplied only to the wireless information transmission module 10 and the microcontroller 8, after receiving the polling packet, enter the operation mode. This is as follows: when the input signal is received, the wireless data transmission module 10 switches to the data reading mode from the antenna 11, the microcontroller 8 switches to the operating mode, while the power is supplied from the battery pack 12 to the amplifiers 4, 7, filters 5, 6, memory element 9. The microcontroller 8 interrogates the wireless data transmission module 10 and, upon successful reception of the packet, compares it with the sample polling packet stored in the memory of the microcontroller 8. If it does not match, the sensors Ai go over back to sleep mode, if the sensors Ai match, the response packet is sent to the electronic unit 1. The electronic unit 1 receives signals using the antenna 13, the wireless information transfer module 14 decodes the signals into packets and sends it to the microcontroller 15, which checks for matching with the response template of the sensors Ai . The microcontroller 15 determines the number of different sensors that have sent answers, after which, by the controller 17 of the display, data on the number of detected sensors is displayed on the display 18. Using the keyboard 19, the user enters data on the distance between the control points at which the numbered sensors are installed, and sets the intervals at which it is necessary to calculate the propagation velocity of the pulse wave, and then presses the button on the keyboard 19 "Start measurement". After that, the device goes into measurement mode.

В режиме измерения устройство работает следующим образом. Электронный блок 1 генерирует посредством микроконтроллера 15 и отправляет с помощью модуля беспроводной передачи информации 14 и антенны 13 каждые 10 мс в течение всего режима измерения пакеты синхронизации в широковещательном режиме. Датчики Ai принимают пакет синхронизации и сбрасывают внутренний таймер, по которому происходит срабатывание прерываний аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера 8. Аналого-цифровой преобразователь преобразует сигнал, усиленный усилителями 4, 7, преобразованный фильтрами 5, 6, который снимается с выхода пьезоэлектрической пластины 3, установленной непосредственно на точке регистрации пульса. Преобразованный сигнал в цифровой код сохраняется микроконтроллером 8 в массив данных и отправляется с помощью модуля беспроводной передачи информации 10 и антенны 11 в электронный блок 1. По срабатыванию таймера резервного копирования микроконтроллер 8 датчика Ai осуществляет запись данных о преобразованном сигнале с пьезоэлектрической пластины 3 в элемент памяти 9. Каждый датчик Ai отправляет пакеты с данными в выделенные промежутки времени, находящиеся между синхронизирующими пакетами, отправляемыми электронным блоком 1. После приема пакетов с данными от датчиков Ai электронный блок 1 формирует массивы с измерениями для каждого из датчиков, сохраняя периодически данные в элемент памяти 16. Массивов с данными ровно столько, сколько работает в данный момент датчиков, при этом индексы элементов массива - это номера отчетов времени, когда снимались показания аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера 8 датчика. После заполнения массивов происходит обработка данных с целью расчета промежутков между индексами элементов массивов, соответствующих измерению пиков колебаний сосудов. Микроконтроллер 15 электронного блока 1 рассчитывает разницу между индексами двух массивов измерений с датчиков и, используя введенные ранее данные о расстоянии между ними, производит вычисление скорости распространения пульсовой волны на данном интервале, после чего результат отображается на дисплее 18. Режим измерения останавливается при нажатии кнопки "Завершить измерение" на клавиатуре 19 электронного блока 1, при этом микроконтроллер 15 сохраняет все данные в элемент памяти 16, прекращает отправку синхронизирующего пакета датчикам, а датчики, в свою очередь, без приема синхропакета не осуществляют сброс внутреннего таймера и не производят аналого-цифровое преобразование, после 2 минут ожидания синхропакета датчики переходят автоматически в режим сна.In measurement mode, the device operates as follows. The electronic unit 1 generates by means of the microcontroller 15 and sends via the wireless information transmission module 14 and the antenna 13 every 10 ms during the entire measurement mode synchronization packets in broadcast mode. The sensors Ai receive the synchronization packet and reset the internal timer, according to which the interruptions of the analog-to-digital converter of the microcontroller are triggered 8. The analog-to-digital converter converts the signal amplified by amplifiers 4, 7, converted by filters 5, 6, which is removed from the output of the piezoelectric plate 3 installed directly at the heartbeat. The converted signal into a digital code is saved by the microcontroller 8 into the data array and sent using the wireless information transfer module 10 and the antenna 11 to the electronic unit 1. Upon activation of the backup timer, the microcontroller 8 of the Ai sensor records data on the converted signal from the piezoelectric plate 3 into a memory element 9. Each Ai sensor sends data packets at the allocated time intervals between the synchronization packets sent by the electronic unit 1. After receiving of the kettles with data from the sensors Ai, the electronic unit 1 forms arrays with measurements for each of the sensors, periodically storing the data in the memory element 16. There are exactly as many arrays of data as the sensors are working at the moment, while the indices of the array elements are the numbers of time reports, when the readings of the analog-to-digital Converter microcontroller 8 sensor. After filling in the arrays, data is processed to calculate the gaps between the indices of the elements of the arrays corresponding to the measurement of the peak oscillations of the vessels. The microcontroller 15 of the electronic unit 1 calculates the difference between the indices of the two measurement arrays from the sensors and, using previously entered data on the distance between them, calculates the propagation velocity of the pulse wave in this interval, after which the result is displayed on the display 18. The measurement mode stops when the " Complete the measurement "on the keyboard 19 of the electronic unit 1, while the microcontroller 15 stores all the data in the memory element 16, stops sending a synchronizing packet to the sensors, and The sensors, in turn, without receiving sinhropaketa not carried out and reset the internal timer does not produce an analog-digital conversion, after 2 minutes of waiting sinhropaketa sensors pass automatically into sleep mode.

В режиме сбоя устройство работает следующим образом. Если пакет с данными об измерениях от датчика был принят электронным блоком 1 с ошибкой, то электронный блок 1 посылает запрос на повторную передачу данных, а датчик загружает данные из ранее сохраненной области данных из элемента памяти 9 и отправляет повторно пакет с данными. Если не было произведено корректное измерение скорости пульсовой волны электронным блоком 1, то данные загружаются из элемента памяти 16 электронного блока 1, и повторяется измерение.In failure mode, the device operates as follows. If the packet with the measurement data from the sensor was received by the electronic unit 1 with an error, then the electronic unit 1 sends a request for retransmission of data, and the sensor downloads data from a previously saved data area from memory element 9 and sends the data packet again. If the pulse wave velocity was not measured correctly by the electronic unit 1, then the data is downloaded from the memory element 16 of the electronic unit 1, and the measurement is repeated.

Электронный блок 1 в режиме работы с персональным компьютером 2 подключается посредством USB разъема 22 непосредственно к ПК 2 или с помощью GSM-модема 20 через удаленное подключение к серверу. При нажатии кнопки "Отправка данных на ПК" электронный блок 1 отправляет данные, введенные с клавиатуры 19, о пациенте, дате и времени измерения, количестве датчиков, их месторасположении, расстоянии между ними и вычисленных результатах о скорости распространения пульсовой волны на заданных интервалах. Также электронный блок 1 отправляет все массивы с измерениями, для того чтобы на компьютере 2 можно было отобразить график формы колебаний стенок сосуда, зарегистрированных чувствительным элементом датчика - пьезоэлектрической пластиной 3.The electronic unit 1 in the mode of operation with a personal computer 2 is connected via a USB connector 22 directly to PC 2 or using a GSM modem 20 through a remote connection to the server. When the "Send data to PC" button is pressed, the electronic unit 1 sends the data entered from the keyboard 19 about the patient, the measurement date and time, the number of sensors, their location, the distance between them and the calculated results about the pulse wave propagation speed at predetermined intervals. Also, the electronic unit 1 sends all arrays with measurements, so that on the computer 2 it was possible to display a graph of the shape of the oscillations of the vessel walls registered by the sensor's sensitive element — a piezoelectric plate 3.

Использование изобретения в профилактических медицинских учреждениях, в кабинетах функциональной диагностики поликлиник, автомобилях скорой помощи, отделениях реанимации и т.д. обеспечит повышение объективности и достоверности исследования. Кроме того, предлагаемое устройство мобильно, масштабируемо и интегрируемо с ПК.The use of the invention in preventive medical institutions, in offices of functional diagnostics of polyclinics, ambulances, intensive care units, etc. will provide increased objectivity and reliability of the study. In addition, the proposed device is mobile, scalable and integrable with a PC.

Claims

1. A device for recording the propagation velocity of a pulse wave, containing arterial pulse sensors, and an electronic unit parallel to the sensors, including a microcontroller and a display, characterized in that a piezoelectric plate, a first amplifier, a high-pass filter are additionally introduced into each arterial pulse sensor , a low-pass filter, a second amplifier, a microcontroller connected in parallel with a memory element, a wireless data transmission module, an antenna, as well as a battery pack, the output of which is connected respectively to the inputs of the first amplifier, low-pass filter, high-pass filter, second amplifier, microcontroller, memory element, wireless data transmission module, and the electronic unit is additionally equipped with an antenna, wireless information transmission module, memory element , a display controller, a keyboard, a GSM modem, a USB driver, a USB connector, a battery pack whose output is connected respectively to the inputs of the wireless module transmitting information, a microcontroller, a memory element, a display and display controller, a GSM modem, a USB driver, wherein the antenna, the wireless data transmission module and the microcontroller are connected in series, the other input of the microcontroller is connected to the keyboard output, and the output is connected to the input of the display controller, the output of which connected to the display input, the outputs of the microcontroller are also connected to the terminals of the memory element, GSM modem, USB driver, the output of which is connected to the terminal of the USB connector.

2. The device according to claim 1, characterized in that the number of sensors can be an arbitrary number in the range from 2 to 64.