RU73772U1

RU73772U1 - SYSTEM OF CONTACTLESS CONTINUOUS REGISTRATION OF FREQUENCY OF HEART REDUCTIONS, RESPIRATORY FREQUENCY AND MOTOR ACTIVITY OF COSMONAUTS FOR 24-HOUR SIGNAL RECORDING

Info

Publication number: RU73772U1
Application number: RU2007131141/22U
Authority: RU
Inventors: Роман Маркович Баевский; Ирина Исаевна Фунтова; Дмитрий Анатольевич Прилуцкий; Олег Михайлович Стругов; Владислав Сергеевич Седлецкий; Анна Григорьевна Черникова
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2007-08-16
Publication date: 2008-06-10

Abstract

Полезная модель относится к области медицины и может быть использована в условиях космического полета для медицинского контроля, научных исследований и в диагностических целях. Система бесконтактной непрерывной регистрации частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и двигательной активности космонавтов для круглосуточного съема сигналов, включает акселерометрический датчик, выполненный с возможностью крепления на нательном белье космонавта в проекции сердца, соединенные с акселерометрическим датчиком источник питания и запоминающее устройство, выполненные с возможностью крепления на нательном белье и/или одежде космонавта, при этом запоминающее устройство через систему передачи сигналов соединено с бортовым компьютером для обработки сигналов. Кроме того, система может дополнительно содержать крепежный элемент. Кроме того, крепежный элемент может быть выполнен в виде зажима и/или кармана. Повышается достоверность данных, получаемых непрерывно, в течение суток - не только во время сна, но и в процессе выполнения космонавтом своей профессиональной деятельности. 1 н.п. ф-лы и 2 з.п. ф-лы, 1 фиг.The utility model relates to the field of medicine and can be used in space flight for medical control, scientific research and for diagnostic purposes. The system of non-contact continuous recording of heart rate, respiratory rate and motor activity of astronauts for round-the-clock signal pick-up includes an accelerometer sensor configured to be mounted on the cosmonaut’s underwear in a projection of the heart, a power source and a storage device connected to the accelerometer sensor, configured to be mounted on underwear and / or clothing of the astronaut, while the storage device through a signal transmission system is connected to on-board computer for signal processing. In addition, the system may further comprise a fastener. In addition, the fastener may be in the form of a clip and / or pocket. The reliability of the data obtained continuously during the day is increased - not only during sleep, but also in the process of the astronaut performing his professional activity. 1 n.p. f-ly and 2 z.p. f-ly, 1 Fig.

Description

Полезная модель относится к области медицины и может быть использована в условиях космического полета для медицинского контроля, научных исследований и в диагностических целях.The utility model relates to the field of medicine and can be used in space flight for medical control, scientific research and for diagnostic purposes.

Известен способ и система бесконтактного автономного контроля работы сердца с помощью 3-х мерного акселерометрического датчика установленного в ложе пациента в условиях палаты интенсивной терапии [Деев И.А., Шнейдеров B.C., Агафонов В.И. Патент RU 2071270 от 10 января 1997 г. «Индивидуальный индикатор работы сердца»]. В данном способе и системе проводится визуальный контроль микроколебаний тела вызванных сердечным сокращением, и преобразованным в световой сигнал, позволяющий медицинскому персоналу контролировать наличие сердечной деятельности.There is a method and system of non-contact autonomous monitoring of the heart using a 3-dimensional accelerometer installed in the patient’s bed in an intensive care unit [Deev I.A., Shneiderov B.C., Agafonov V.I. Patent RU 2071270 of January 10, 1997, “Individual indicator of the work of the heart”]. In this method and system, a visual control of the body's micro-oscillations caused by a heartbeat and converted into a light signal is performed, which allows medical personnel to monitor the presence of cardiac activity.

Недостатком известной системы является то, что контроль работы сердца возможен только при нахождении больного в ложе, а также невозможности динамического контроля частоты сердечных сокращений, дыхания и двигательной активности, что необходимо при работе космонавтов.A disadvantage of the known system is that control of the heart is possible only when the patient is in the bed, as well as the impossibility of dynamic control of heart rate, respiration and physical activity, which is necessary when the astronauts work.

В уровне техники описана система бесконтактной регистрации микроколебаний тела космонавта во время сна в условиях космического полета [Баевский P.M., Поляков В.В., Мозер М. и др. Адаптация системы кровообращения к условиям длительной невесомости: Баллистокардиографические исследования во время 14-месячного космического полета. Авиакосмическая и экологическая медицина, 1983, The prior art describes a system of non-contact registration of micro-oscillations of the astronaut’s body during sleep in space flight [Bayevsky PM, Polyakov VV, Moser M. et al. Adaptation of the circulatory system to conditions of prolonged zero gravity: Ballistic cardiographic studies during a 14-month space flight . Aerospace and Environmental Medicine, 1983,

№3, c.23-30; Baevsky R.M. Noninvasive methods in space cardiology, J. Cardiovasc. Diagn. a. Proced., 1997, vol.14, N 3, p.1-11; Baevsky R.M., Funtova I.I. The ballistocardiography in long-term space flights as a method of medical control. Japanese J. Aerospace and Environment. Med., 1997, v.34, N 4, p.152-153]. Сигнал с датчика передается на стационарное устройство с последующим сохранением в бортовом компьютере для определения частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и двигательной активности.No. 3, p.23-30; Baevsky R.M. Noninvasive methods in space cardiology, J. Cardiovasc. Diagn. a. Proced., 1997, vol. 14, No. 3, p. 1-11; Baevsky R.M., Funtova I.I. The ballistocardiography in long-term space flights as a method of medical control. Japanese J. Aerospace and Environment. Med., 1997, v. 34, No. 4, p. 152-153]. The signal from the sensor is transmitted to a stationary device and then stored in the on-board computer to determine the heart rate, respiratory rate and motor activity.

Однако система, описанная в данном источнике информации, во-первых, не дает вполне достоверных данных и недостаточно точна, так как датчик размещен в спальном мешке и при смене положения тела космонавта во время сна также меняет свое положение (т.е. размещается не точно около исследуемых органов), а во-вторых, система не дает возможности круглосуточного съема сигналов - не только в состоянии покоя, но и в процессе движения космонавта при выполнении им своей профессиональной деятельности. Также для проведения обследования, сохранения зарегистрированных микроколебаний и питания элементарной базы устройства, необходимо постоянное подключение к персональному компьютеру. Данные недостатки не позволяют контролировать состояние обследуемого до засыпания и после пробуждения, а также получать бесконтактным путем информацию о его активности и функциональном состоянии в дневное время суток, что не позволяет объективно оценивать режим труда и отдыха космонавта.However, the system described in this source of information, firstly, does not provide completely reliable data and is not accurate enough, since the sensor is located in a sleeping bag and also changes its position when changing the position of the astronaut’s body during sleep (i.e., it is not placed exactly near the organs under investigation), and secondly, the system does not allow round-the-clock signal pick-up - not only at rest, but also in the process of the astronaut's movement in the course of his professional activity. Also, for the examination, preservation of registered micro-vibrations and nutrition of the elementary base of the device, a constant connection to a personal computer is necessary. These shortcomings do not allow monitoring the condition of the subject before falling asleep and after waking up, as well as receiving contactless information on his activity and functional state in the daytime, which does not allow an objective assessment of the astronaut's work and rest.

Все указанные недостатки устранены заявленной полезной моделью - устройством, обеспечивающим достижение технического результата - реализация заявленного назначения, позволяющего повысить достоверность данных, получаемых, кроме того, непрерывно в течение суток.All these disadvantages are eliminated by the claimed utility model - a device that ensures the achievement of a technical result - the implementation of the claimed purpose, which allows to increase the reliability of the data obtained, in addition, continuously throughout the day.

Таким образом, из уровня техники неизвестна система заявленного назначения - именно для круглосуточного непрерывного съема таких Thus, the prior art system of the declared purpose is unknown - it is for round-the-clock continuous removal of such

сигналов в условиях космоса. Это обстоятельство позволяет авторам изложить совокупность существенных признаков заявленной полезной модели в формуле без учета ближайшего аналога.signals in space. This circumstance allows the authors to state the set of essential features of the claimed utility model in the formula without taking into account the closest analogue.

Нами было установлено, что регистрация акселерометрическим датчиком в условиях микрогравитации сигнала, отражающего микроколебания тела и пригодного для последующего анализа, в отличие от сигнала регистрируемого в условиях земной гравитации, возможна не только во время сна, но и в процессе выполнения космонавтом своей профессиональной деятельности. Сигнал, содержащий микроколебания тела, зарегистрированный в условиях невесомости при выполнении космонавтом профессиональной деятельности, содержит меньшее число помех и их продолжительность существенно меньше, чем в сигнале, зарегистрированном при выполнении аналогичного рода деятельности на Земле. Дополнительно было установлено, что полет космического аппарата в штатном режиме, не влияет на сигнал, регистрируемый акселерометрическим датчиком.We found that the registration by an accelerometric sensor under microgravity conditions of a signal reflecting micro-oscillations of the body and suitable for subsequent analysis, in contrast to the signal recorded in terrestrial gravity, is possible not only during sleep, but also in the process of performing by an astronaut his professional activity. A signal containing microoscillations of the body, recorded under zero gravity when the astronaut performs professional activities, contains fewer interference and their duration is significantly shorter than in the signal recorded when performing a similar kind of activity on Earth. Additionally, it was found that the flight of the spacecraft in normal mode does not affect the signal recorded by the accelerometer sensor.

Технический результат заявленной полезной модели достигается за счет того, что система бесконтактной непрерывной регистрации частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и двигательной активности космонавтов для круглосуточного съема сигналов, включает акселерометрический датчик, выполненный с возможностью крепления на нательном белье космонавта в проекции сердца, соединенные с акселерометрическим датчиком источник питания и запоминающее устройство, выполненные с возможностью крепления на нательном белье и/или одежде космонавта, при этом запоминающее устройство через систему передачи сигналов соединено с бортовым компьютером для обработки сигналов.The technical result of the claimed utility model is achieved due to the fact that the system of non-contact continuous recording of heart rate, respiratory rate and motor activity of astronauts for round-the-clock signal pick-up includes an accelerometer sensor made with the possibility of mounting on the underwear of the astronaut in the projection of the heart, connected to an accelerometer sensor a power source and a storage device made with the possibility of mounting on underwear and / or clothes the astronaut and, while the storage device through the signal transmission system is connected to the on-board computer for signal processing.

Кроме того, система может дополнительно содержать крепежный элемент.In addition, the system may further comprise a fastener.

Кроме того, крепежный элемент может быть выполнен в виде зажима и/или кармана.In addition, the fastener may be in the form of a clip and / or pocket.

Размещение акселерометрического датчика, запоминающего устройства и источника питания на одежде космонавта, дает возможность бесконтактного автономного динамического контроля частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и двигательной активности в течение суток, как в состоянии покоя, так и в процессе выполнения космонавтом своей профессиональной деятельности. Непрерывная синхронная регистрация частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и двигательной активности позволяет вести контроль состояния кардиореспираторной системы космонавта в ходе различных нагрузок, а также объективно оценивать режим труда и отдыха космонавта. Проведение анализа вариабельности сердечного ритма суточной записи позволит оценивать динамику состояний регуляторных систем организма и функциональных резервов, что дает возможность проводить контролируемую коррекцию распорядка дня с целью поддержания максимальной работоспособности космонавта. Анализ суточных записей дает возможность раннего выявления нарушений ритма сердца, что будет являться показанием к проведению более углубленного и затратного по времени обследования, например, суточной регистрации электрокардиограммы.Placing an accelerometer sensor, a storage device, and a power source on the astronaut’s clothes enables non-contact autonomous dynamic control of the heart rate, respiration rate, and physical activity during the day, both at rest and during the course of the astronaut’s professional activities. Continuous synchronous recording of heart rate, respiratory rate, and physical activity allows monitoring the state of the astronaut’s cardiorespiratory system during various loads, as well as objectively assessing the astronaut’s working and resting conditions. An analysis of the variability of the heart rhythm of daily recording will allow us to assess the dynamics of the state of the body's regulatory systems and functional reserves, which makes it possible to carry out a controlled correction of the daily routine in order to maintain the astronaut's maximum performance. The analysis of daily recordings allows early detection of cardiac arrhythmias, which will be an indication for a more in-depth and time-consuming examination, for example, daily recording of an electrocardiogram.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Перед проведением обследования акселерометрический датчик закрепляется на нательном белье космонавта в проекции сердца. Запоминающее устройство и источник питания закрепляются на одежде обследуемого. Для закрепления система может быть снабжен специальный карман с застежкой и/или специальным зажимом. Таким образом, в течение регистрации интегрального сигнала космонавт не Before the examination, the accelerometer sensor is fixed on the underwear of the astronaut in the projection of the heart. The storage device and power source are fixed on the clothes of the subject. For fixing, the system can be equipped with a special pocket with a fastener and / or a special clip. Thus, during registration of the integral signal, the astronaut does not

ограничен в передвижениях, в связи с чем, непрерывная запись может быть проведена как в состоянии покоя, так и в процессе выполнения космонавтом своей профессиональной деятельности в полном объеме. После фиксации датчика, проводят регистрацию интегрального сигнала микроколебаний тела, вызванных сердечными сокращениями, дыханием и двигательной активностью. На фиг.1 показаны сигналы:limited in movement, in connection with which, continuous recording can be carried out both at rest, and in the process of the cosmonaut performing his professional activities in full. After the sensor is fixed, an integral signal of the body micro-oscillations caused by heart contractions, breathing and motor activity is recorded. Figure 1 shows the signals:

A) Фрагмент сигнала с комплексами, отражающими сердечную деятельность.A) A fragment of a signal with complexes reflecting cardiac activity.

Б) Фрагмент сигнала во время движения космонавта.B) A fragment of the signal during the movement of the astronaut.

B) Фрагмент сигнала с огибающей, отражающей дыхательную составляющую.B) A fragment of an envelope signal reflecting the respiratory component.

После окончания регистрации, интегральный сигнал копируют на бортовой компьютер, а сигнал из запоминающего устройства удаляют, что дает возможность подготовить устройство для последующей записи.After registration, the integrated signal is copied to the on-board computer, and the signal from the storage device is removed, which makes it possible to prepare the device for subsequent recording.

Интегральный сигнал, сохраненный в персональном компьютере, может быть подвергнут экспресс анализу на борту космического корабля с помощью специализированного программного обеспечения, а результаты обработки передаются для анализа на Землю через телеметрические каналы связи. Последующий углубленный анализ сигналов проводится после передачи сигналов на Землю с использованием карты с энергонезависимой памятью, доставляемой транспортным кораблем.The integrated signal stored in a personal computer can be subjected to express analysis on board a spacecraft using specialized software, and the processing results are transmitted for analysis to Earth via telemetric communication channels. The subsequent in-depth analysis of the signals is carried out after the transmission of signals to Earth using a card with non-volatile memory delivered by a transport ship.

Таким образом, с помощью данной системы реализуют заявленное назначение с достижением вышеуказанного технического результата.Thus, using this system, the claimed purpose is realized with the achievement of the above technical result.

Claims

1. The system of non-contact continuous recording of heart rate, respiratory rate and motor activity of astronauts for round-the-clock signal picking, including an accelerometer sensor made with the possibility of mounting on the underwear of the astronaut in the projection of the heart, a power source and a memory device connected to the accelerometer sensor, configured to fastenings on underwear and / or clothes of the astronaut, while the storage device through the signal transmission system but with an on-board computer for signal processing.

2. The system according to claim 1, characterized in that the system further comprises a fastener.

3. The system according to claim 2, characterized in that the fastening element is made in the form of a clip and / or pocket.