[go: up one dir, main page]

RU182802U1 - Устройство для контурного анализа пульсовой волны - Google Patents

Устройство для контурного анализа пульсовой волны Download PDF

Info

Publication number
RU182802U1
RU182802U1 RU2018107019U RU2018107019U RU182802U1 RU 182802 U1 RU182802 U1 RU 182802U1 RU 2018107019 U RU2018107019 U RU 2018107019U RU 2018107019 U RU2018107019 U RU 2018107019U RU 182802 U1 RU182802 U1 RU 182802U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
derivative
signal
output
divider
Prior art date
Application number
RU2018107019U
Other languages
English (en)
Inventor
Анастасия Николаевна Маркина
Александр Александрович Федотов
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева"
Priority to RU2018107019U priority Critical patent/RU182802U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU182802U1 publication Critical patent/RU182802U1/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/026—Measuring blood flow
    • A61B5/0295—Measuring blood flow using plethysmography, i.e. measuring the variations in the volume of a body part as modified by the circulation of blood therethrough, e.g. impedance plethysmography

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Устройство относится к медицинской технике, а именно к устройствам неинвазивной регистрации биосигналов на основе применения методов фотоплетизмографии. Данное устройство может найти применение в системах ранней диагностики пациентов для мониторинга частоты сердечных сокращений, оценки состояния периферических артериальных сосудов. Устройство для контурного анализа пульсовой волны содержит генератор импульсов, источник света, фотоприемник, преобразователь ток/напряжение, усилитель переменного напряжения, синхронный демодулятор, полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, блок вычисления первой производной сигнала, блок вычисления второй производной сигнала, три блока средней квадратичной оценки, три делителя. Устройство позволяет оценить функциональное состояние артериальных сосудов человека на основе неинвазивной регистрации и обработки сигнала пульсовой волны и вычисления коэффициента формы контура пульсовой волны. 1 ил.

Description

Устройство относится к медицинской технике, а именно к устройствам неинвазивной регистрации биосигналов на основе применения методов фотоплетизмографии. Данное устройство может найти применение в системах ранней диагностики пациентов для мониторинга частоты сердечных сокращений, оценки состояния периферических артериальных сосудов.
Регистрация и обработка сигналов пульсовых волн находит широкое применение в инструментальных системах кардиологической диагностики, в том числе, для неизвазивной оценки гемодинамических процессов в артериальном русле человека. Одним из наиболее клинически эффективных и универсальных методов регистрации пульсовой волны является фотоплетизмография.
Известно устройство для фотоплетизмографии (фотоплетизмограф) (Патент RU 2354290, МПК А61В 5/0295, А61В 5/1455, опубликовано 10.05.2009), включающее генератор импульсов, источник света, синхронный селективный усилитель, фильтр нижних частот, фотоприемник, синхронный демодулятор, полосовой фильтр, управляемый преобразователь напряжение/ток и распределитель импульсов.
Недостатком известного устройства является невозможность оценки функционального состояния периферических артериальных сосудов в силу отсутствия специализированных блоков обработки сигнала пульсовой волны.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для регистрации артериальной пульсации крови (Патент RU МПК 2536282, А61В 5/0295, А61В 5/1455, опубликовано 20.12.2014), включающее генератор импульсов, источник света, фотоприемник, преобразователь ток/напряжение, усилитель переменного напряжения, синхронный демодулятор, полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, блок вычитания, адаптивный фильтр, акселерометр.
Недостатком известного устройства является отсутствие функциональных возможностей по диагностике состояния периферических артериальных сосудов человека, что приводит к снижению эффективности использования устройства в кардиологической диагностике.
В основу полезной модели поставлена задача - разработать устройство регистрации сигнала пульсовой волны, позволяющее проводить непосредственную оценку функционального состояния периферических артериальных сосудов на основе вычисления коэффициента формы контура пульсовой волны (P.M. Рангайян. Анализ биомедицинских сигналов. Практический подход. М.: Физматлит, 2007. 233 - 235 с.).
Техническим результатом разработки является повышение эффективности диагностики состояния артериальных сосудов человека и расширение функциональных возможностей устройств регистрации артериальных пульсаций крови.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройство для контурного анализа пульсовой волны, содержащее генератор импульсов, источник света, фотоприемник, преобразователь ток/напряжение, синхронный демодулятор, усилитель переменного напряжения, полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, согласно полезной модели, устройство дополнительно включает блок вычисления первой производной сигнала, блок вычисления второй производной сигнала, три блока вычисления среднеквадратичного отклонения, три делителя, причем выход микроконтроллера подключен ко входу первого блока вычисления среднеквадратичного отклонения и одновременно ко входу блока вычисления первой производной сигнала, выход блока вычисления первой производной сигнала подключен ко входу второго блока вычисления среднеквадратичного отклонения и одновременно ко входу блока вычисления второй производной сигнала, выход блока вычисления второй производной сигнала подключен ко входу третьего блока вычисления среднеквадратичного отклонения, выход первого блока вычисления среднеквадратичного отклонения подключен к первому входу первого делителя, выход второго блока вычисления среднеквадратичного отклонения подключен ко второму входу первого делителя и одновременно к первому входу второго делителя, выход третьего блока вычисления среднеквадратичного отклонения подключен ко второму входу второго делителя, выход первого делителя подключен к первому входу третьего делителя, выход второго делителя подключен ко второму входу третьего делителя.
Благодаря описанным выше изменениям и дополнениям становится возможным реализовать алгоритм оценки функционального состояния артериальных сосудов человека на основе вычисления коэффициента формы FF:
Figure 00000001
где: σх - среднеквадратичное отклонение исходного сигнала пульсовой волны, σх' - среднеквадратичное отклонение первой производной сигнала пульсовой волны, σx'' - среднеквадратичное отклонение второй производной пульсовой волны.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема предлагаемого устройства для контурного анализа пульсовой волны.
Устройство для контурного анализа пульсовой волны содержит следующие блоки: генератор импульсов 1, источник света 2, фотоприемник 3, преобразователь ток/напряжение 4, усилитель переменного напряжения 5, синхронный демодулятор 6, полосовой фильтр 7, аналого-цифровой преобразователь 8, микроконтроллер 9, первый блок вычисления среднеквадратичного отклонения 10, блок вычисления первой производной сигнала 11, второй блок вычисления среднеквадратичного отклонения 12, блок вычисления второй производной сигнала 13, третий блок вычисления среднеквадратичного отклонения 14, первый делитель 15, второй делитель 16, третий делитель 17. Источник света 2 и фотоприемник 3 выполнены в виде единого фотоплетизмографического датчика зажимного типа 18.
В схеме источник света 2 управляется импульсами тока, формируемыми в генераторе импульсов 1, излучение с источника света 2 попадает на участок биологической ткани, содержащей артериальный сосуд. Излучение, прошедшее сквозь биологические ткани, поступает на фотоприемник 3, выход фотоприемника 3 подключен к входу преобразователя ток-напряжение 4, выход преобразователя ток-напряжение 4 подключен к входу усилителя переменного напряжения 5, выход усилителя переменного напряжения 5 подключен к входу синхронного демодулятора 6, выход синхронного демодулятора 6 подключен ко входу полосового фильтра 7, выход полосового фильтра 7 подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 8, выход аналого-цифрового преобразователя 8 подключен к входу микроконтроллера 9, выход микроконтроллера 9 подключен ко входу первого блока вычисления среднеквадратичного отклонения 10 и ко входу блока вычисления первой производной 11, выход блока вычисления первой производной подключен ко входу второго блока вычисления среднеквадратичного отклонения 12 и одновременно ко входу блока вычисления второй производной 13, выход блока вычисления второй производной подключен ко входу третьего блока вычисления среднеквадратичного отклонения 14, выход первого блока вычисления среднеквадратичного отклонения 10 подключен к первому входу первого делителя 15, выход второго блока вычисления среднеквадратичного отклонения 12 подключен ко второму входу первого делителя 15 и одновременно к первому входу второго делителя 16, выход третьего блока вычисления среднеквадратичного отклонения 14 подключен ко второму входу второго делителя 16, выход первого делителя 15 подключен к первому входу третьего делителя 17, выход второго делителя 16 подключен ко второму входу третьего делителя 17.
Устройство работает следующим образом.
Источник света 2 управляется прямоугольными импульсами тока, формируемыми в генераторе импульсов 1, излучение с источника света 2 попадает на участок биологической ткани, содержащей артериальный сосуд. Прошедшее сквозь биологические ткани излучение поступает на фотоприемник 3. Фотоприемник 3 преобразует ослабленное биологическими тканями излучение в фототок, который далее преобразуется в напряжение с помощью преобразователя ток/напряжение 4, полученное напряжение поступает на усилитель переменного напряжения 5, с выхода которого усиленный сигнал поступает на вход синхронного демодулятора 6, где происходит выделение огибающей сигнала пульсовой волны, с выхода синхронного демодулятора 6 сигнал поступает на полосовой фильтр 7 для выделения переменной составляющей артериальной пульсации крови, а также для фильтрации присутствующих шумов и помех. Затем переменный сигнал пульсовой волны поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, где происходит квантование и дискретизация регистрируемого биосигнала. Данные с выхода аналого-цифрового преобразователя 8 поступают на микроконтроллер 9, далее отсчеты регистрируемого биосигнала пульсовой волны поступают с выхода микроконтроллера 9 на вход первого блока вычисления среднеквадратичного отклонения 10, где определяется среднеквадратичное отклонение исходного сигнала пульсовой волны σх, и одновременно отсчеты сигнала поступают на вход блока вычисления первой производной сигнала 11. Отсчеты первой производной сигнала с выхода блока вычисления первой производной сигнала 11 поступают на вход второго блока вычисления среднеквадратичного отклонения 12, где определяется среднеквадратичное отклонение первой производной сигнала пульсовой волны σх', и одновременно отсчеты первой производной сигнала поступают на вход блока вычисления второй производной сигнала 13. Отсчеты второй производной сигнала с выхода блока вычисления второй производной сигнала 13 поступают на вход третьего блока вычисления среднеквадратичного отклонения 14, где определяется среднеквадратичное отклонение второй производной сигнала пульсовой волны σx''. Затем данные с выхода первого блока вычисления среднеквадратичного отклонения 10 поступают к первому входу первого делителя 15, данные второго блока вычисления среднеквадратичного отклонения 12 поступают ко второму входу первого делителя 15, где вычисляется соотношение σx'/σх и одновременно на первый вход второго делителя 16, данные с выхода третьего блока средней квадратичной оценки 14 поступают на второй вход второго делителя 16, где вычисляется соотношение σx''/σx'. Полученные данные с первого делителя 15 поступают на первый вход третьего делителя 17, данные с выхода второго делителя 16 поступают на второй вход третьего делителя 17, где происходит вычисление коэффициента формы FF.
Введение новых элементов (блок вычисления первой производной, блок вычисления второй производной, три блока вычисления среднеквадратичного отклонения оценки, три делителя) и их взаимосвязь позволяют оценить функциональное состояние артериальных сосудов человека на основе вычисления коэффициента формы FF:
Figure 00000002
где: σх - среднеквадратичное отклонение исходного сигнала пульсовой волны, σx' - среднеквадратичное отклонение первой производной сигнала пульсовой волны, σx'' - среднеквадратичное отклонение второй производной пульсовой волны.

Claims (1)

  1. Устройство для контурного анализа пульсовой волны, содержащее генератор импульсов, источник света, фотоприемник, преобразователь ток/напряжение, усилитель переменного напряжения, синхронный демодулятор, полосовой фильтр, отличающееся тем, что устройство дополнительно включает блок вычисления первой производной сигнала, блок вычисления второй производной сигнала, три блока вычисления среднеквадратичного отклонения, три делителя, причем выход микроконтроллера подключен ко входу первого блока вычисления среднеквадратичного отклонения и одновременно ко входу блока вычисления первой производной сигнала, выход блока вычисления первой производной сигнала подключен ко входу второго блока вычисления среднеквадратичного отклонения и одновременно ко входу блока вычисления второй производной сигнала, выход блока вычисления второй производной сигнала подключен ко входу третьего блока вычисления среднеквадратичного отклонения, выход первого блока вычисления среднеквадратичного отклонения подключен к первому входу первого делителя, выход второго блока вычисления среднеквадратичного отклонения подключен ко второму входу первого делителя и одновременно к первому входу второго делителя, выход третьего блока вычисления среднеквадратичного отклонения подключен ко второму входу второго делителя, выход первого делителя подключен к первому входу третьего делителя, выход второго делителя подключен ко второму входу третьего делителя.
RU2018107019U 2018-02-26 2018-02-26 Устройство для контурного анализа пульсовой волны RU182802U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107019U RU182802U1 (ru) 2018-02-26 2018-02-26 Устройство для контурного анализа пульсовой волны

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107019U RU182802U1 (ru) 2018-02-26 2018-02-26 Устройство для контурного анализа пульсовой волны

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU182802U1 true RU182802U1 (ru) 2018-09-03

Family

ID=63467675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107019U RU182802U1 (ru) 2018-02-26 2018-02-26 Устройство для контурного анализа пульсовой волны

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU182802U1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712045C1 (ru) * 2018-12-17 2020-01-24 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Эволюционной Физиологии И Биохимии Им. И.М. Сеченова Российской Академии Наук (Иэфб Ран) Способ пьезопульсометрической оценки характера автономной регуляции сердечно-сосудистой системы у человека
RU2731414C1 (ru) * 2019-07-29 2020-09-02 Сергей Анатольевич Щекочихин Способ комплексной оценки состояния артериального русла

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU69393U1 (ru) * 2007-07-11 2007-12-27 Закрытое акционерное общество "ОКБ "РИТМ" Фотоплетизмограф
WO2014043613A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Covidien Lp System and method for determining stability of cardiac output
RU2536282C2 (ru) * 2013-03-12 2014-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Устройство для регистрации артериальной пульсации крови
US9380952B2 (en) * 2010-12-28 2016-07-05 Sotera Wireless, Inc. Body-worn system for continuous, noninvasive measurement of cardiac output, stroke volume, cardiac power, and blood pressure
CA2991235A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-05 Everist Genomics, Inc. System and method of assessing endothelial function
WO2017100185A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-15 Medici Technologies, LLC Observational heart failure monitoring system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU69393U1 (ru) * 2007-07-11 2007-12-27 Закрытое акционерное общество "ОКБ "РИТМ" Фотоплетизмограф
US9380952B2 (en) * 2010-12-28 2016-07-05 Sotera Wireless, Inc. Body-worn system for continuous, noninvasive measurement of cardiac output, stroke volume, cardiac power, and blood pressure
WO2014043613A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Covidien Lp System and method for determining stability of cardiac output
RU2536282C2 (ru) * 2013-03-12 2014-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Устройство для регистрации артериальной пульсации крови
CA2991235A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-05 Everist Genomics, Inc. System and method of assessing endothelial function
WO2017100185A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-15 Medici Technologies, LLC Observational heart failure monitoring system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712045C1 (ru) * 2018-12-17 2020-01-24 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Эволюционной Физиологии И Биохимии Им. И.М. Сеченова Российской Академии Наук (Иэфб Ран) Способ пьезопульсометрической оценки характера автономной регуляции сердечно-сосудистой системы у человека
RU2731414C1 (ru) * 2019-07-29 2020-09-02 Сергей Анатольевич Щекочихин Способ комплексной оценки состояния артериального русла

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6594511B2 (en) Method and apparatus for determining physiological characteristics
CN104382571B (zh) 一种基于桡动脉脉搏波传导时间的测量血压方法及装置
JPH0245041A (ja) 光パルス検出方法および装置
EA013620B1 (ru) Мобильный диагностический прибор
Arunachalam et al. Real-time estimation of the ECG-derived respiration (EDR) signal using a new algorithm for baseline wander noise removal
CN109219391A (zh) 用于确定对象血压的设备和方法
CN110037668A (zh) 脉搏信号时空域结合模型判断年龄、健康状态及恶性心律失常识别的系统
CN110897631A (zh) 孕产实时监测装置及方法
CN109984742B (zh) 心阻抗信号处理系统和方法
CN103040524B (zh) 减少生理活动对医学成像或测量结果干扰的装置及方法
Tun Photoplethysmography (PPG) scheming system based on finite impulse response (FIR) filter design in biomedical applications
RU182802U1 (ru) Устройство для контурного анализа пульсовой волны
CN210408412U (zh) 便携式动态心血管参数采集设备
Campbell et al. Near-real-time detection of pulse oximeter PPG peaks using wavelet decomposition
CN105852863B (zh) 一种呼吸率测量方法及装置
Di Maria et al. An algorithm for the analysis of fetal ECGs from 4-channel non-invasive abdominal recordings
RU2536282C2 (ru) Устройство для регистрации артериальной пульсации крови
Desai et al. A comparison and quantification of fetal heart rate variability using Doppler ultrasound and direct electrocardiography acquisition techniques
Yol et al. Design of real time cardiac arrhythmia detection device
RU168518U1 (ru) Устройство для акселерационной фотоплетизмографии
US20210330205A1 (en) Apparatus, computer-accessible medium, system and method for detection, analysis and use of fetal heart rate and movement
Alqudah et al. Multiple time and spectral analysis techniques for comparing the PhotoPlethysmography to PiezoelectricPlethysmography with electrocardiography
RU195935U1 (ru) Устройство для оценки податливости артериальных сосудов
Jayadevappa et al. Design and development of electro-optical system for acquisition of PPG signals for the assessment of cardiovascular system
CN209733969U (zh) 一种脉搏波传播时间的测量设备

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180828

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20210716