RU194911U1 - Portable oxygenation and heart rate monitor - Google Patents
Portable oxygenation and heart rate monitor Download PDFInfo
- Publication number
- RU194911U1 RU194911U1 RU2019136786U RU2019136786U RU194911U1 RU 194911 U1 RU194911 U1 RU 194911U1 RU 2019136786 U RU2019136786 U RU 2019136786U RU 2019136786 U RU2019136786 U RU 2019136786U RU 194911 U1 RU194911 U1 RU 194911U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- signal
- inputs
- output
- reset
- Prior art date
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
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1495—Calibrating or testing of in-vivo probes
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к медицинским приборам - пульсоксиметрам, предназначенным для диагностики состояния сердечно-сосудистой системы путем оперативной оценки степени насыщения крови кислородом (оксигенации) и частоты пульса. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств пульсоксиметрии на область телемедицинских технологий, позволяющем обеспечить возможность квалифицированных пульсокси-метрических измерений при нахождении пациента во внебольничных условиях, например, дома. Портативный измеритель выполняет роль устройства-приложения к смартфону, удовлетворяющего требованиям стандарта ГОСТ Р 57757-2017 по телемедицине. Для достижения указанного технического результата в известную схему пульсоксиметра, содержащего встроенное в корпус обрезиненное ложе для пальца пациента, фотодиод и два светодиода, работающие в красной и в инфракрасной частях оптического диапазона, а также источник опорного напряжения, выход которого соединен с опорным входом измерительной цепи, и микропроцессорный блок, выполненный с возможностью расчета показаний частоты пульса и уровня оксигенации крови, индикаторный выход которого подключен ко входу блока индикации, выполненного с возможностью отображения указанных показаний на жидкокристаллическом (ЖК) экране, введены коммуникационный микроконтроллер и радиомодем с антенной, при этом микропроцессорный блок выполнен с дополнительным портом, посредством которого микропроцессорный блок связан с коммуникационным микроконтроллером, сигнальный и управляющий выходы которого подключены, соответственно, к сигнальному и управляющему входам радиомодема, выполненного с использованием технологии "прыгающих частот", при этом ЖК экран встроен в корпус портативного измерителя. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.The utility model relates to medical devices - pulse oximeters, designed to diagnose the state of the cardiovascular system by quickly assessing the degree of blood oxygen saturation (oxygenation) and pulse rate. The technical result consists in expanding the arsenal of pulmonary oximetry equipment to the field of telemedicine technologies, which allows providing the possibility of qualified pulsoxymetric measurements when the patient is in community-acquired conditions, for example, at home. The portable meter acts as a smartphone application device that meets the requirements of GOST R 57757-2017 standard for telemedicine. In order to achieve the indicated technical result, the well-known pulse oximeter circuit contains a rubberized bed for the patient’s finger, a photodiode and two LEDs operating in the red and infrared parts of the optical range, as well as a voltage reference source, the output of which is connected to the reference input of the measuring circuit, and a microprocessor unit, configured to calculate the readings of the pulse rate and blood oxygenation level, the indicator output of which is connected to the input of the display unit, o with the ability to display these readings on a liquid crystal (LCD) screen, a communication microcontroller and a radio modem with an antenna are introduced, while the microprocessor unit is made with an additional port through which the microprocessor unit is connected to the communication microcontroller, the signal and control outputs of which are connected, respectively, to the signal and control inputs of a radio modem made using the technology of "jumping frequencies", while the LCD screen is built into the housing of a portable and measurer. 3 s.p. f-ly, 5 ill.
Description
Полезная модель относится к электронным приборам медицинского назначения, в частности к пульсоксиметрам, предназначенным для диагностики состояния сердечно-сосудистой системы путем оперативной оценки степени насыщения крови кислородом (оксигенации) и частоты пульса.The utility model relates to medical electronic devices, in particular, pulse oximeters designed to diagnose the state of the cardiovascular system by quickly assessing the degree of blood oxygen saturation (oxygenation) and pulse rate.
Предложенная в 70-х годах методика пульсоксиметрии основана на использовании принципов фотоплетизмографии, позволяющей выделить артериальную составляющую абсорбции света для определения уровня оксигенации артериальной крови. Измерение этой составляющей дает возможность использовать спектрофотометрию для неинвазивного чрескожного мониторинга уровня сатурации артериальной крови кислородом (далее, кислородной сатурации). Согласно закону Beer-Lambert, величина абсорбции света пропорциональна толщине слоя поглощающего вещества, то есть при исследовании кровотока определяется размером сосуда или объемом крови, проходящим через исследуемый участок тканей (www.eliman.ru). Сужение и расширение сосуда под действием артериальной пульсации кровотока вызывают соответствующее изменение амплитуды сигнала фотоприемника.The pulse oximetry technique proposed in the 70s is based on the use of the principles of photoplethysmography, which makes it possible to isolate the arterial component of light absorption to determine the level of arterial blood oxygenation. Measurement of this component makes it possible to use spectrophotometry for non-invasive percutaneous monitoring of the level of saturation of arterial blood with oxygen (hereinafter, oxygen saturation). According to Beer-Lambert law, the amount of light absorption is proportional to the thickness of the layer of the absorbing substance, that is, when examining blood flow, it is determined by the size of the vessel or the volume of blood passing through the studied tissue site (www.eliman.ru). The narrowing and expansion of the vessel under the influence of arterial pulsation of blood flow cause a corresponding change in the amplitude of the signal of the photodetector.
Фотоплетизмограмма (ФПГ), получаемая после усиления и обработки сигнала фотоприемника, характеризует состояние кровотока в месте расположения пульсоксиметрического датчика. Изменения в форме ФПГ могут указывать на развитие гемодинамических нарушений на исследуемом участке сосудистого русла, поэтому ФПГ отображается на графическом дисплее монитора для использования в клинической диагностике. Для неинвазивного определения уровня оксигенации крови в "поле зрения" пульсоксиметрического датчика помещается участок тканей, содержащий артериальные сосуды. Путем анализа формы ФПГ можно выделить фрагменты, соответствующие моментам систолического выброса. Именно в эти короткие промежутки времени на вершине систолы удается наиболее точно определить величину кислородной сатурации SpO2.The photoplethysmogram (FIG) obtained after amplification and processing of the photodetector signal characterizes the state of blood flow at the location of the pulse oximetric sensor. Changes in the form of PPG may indicate the development of hemodynamic disturbances in the studied area of the vascular bed, therefore, PPG is displayed on the graphic display of the monitor for use in clinical diagnosis. For non-invasive determination of blood oxygenation level, a tissue site containing arterial vessels is placed in the "field of view" of the pulse oximetric sensor. By analyzing the form of PPG, fragments corresponding to the moments of systolic ejection can be distinguished. It is during these short time intervals at the top of the systole that the most accurate determination of the oxygen saturation SpO 2 is possible.
Для этого используется методика двухлучевой спектрофотометрии. Измерение абсорбции света производится в моменты систолического выброса, то есть в моменты максимума амплитуды сигнала пульсоксиметрического датчика для двух длин волн излучения. Для этой цели в пульсоксиметрическом датчике используются два источника излучения с различными спектральными характеристиками. Для получения наибольшей чувствительности определения кислородной сатурации длины волн излучения источников выбирают в участках спектра с наибольшей разницей в поглощении света оксигемоглобином и гемоглобином. Этому условию удовлетворяют красная и ближняя инфракрасная (ИК) области спектра излучения.For this, a two-beam spectrophotometry technique is used. The absorption of light is measured at the moments of systolic ejection, that is, at the moments of the maximum amplitude of the pulse oximetric sensor signal for two radiation wavelengths. For this purpose, the pulse oximetric sensor uses two radiation sources with different spectral characteristics. To obtain the greatest sensitivity for determining oxygen saturation, the radiation wavelengths of the sources are selected in the spectral regions with the greatest difference in the absorption of light by oxyhemoglobin and hemoglobin. The red and near infrared (IR) regions of the radiation spectrum satisfy this condition.
При длине волны излучения 660 нм (красная область) гемоглобин поглощает примерно в 10 раз больше света, чем оксигемоглобин, а на волне 940 нм (ИК область) - поглощение оксигемоглобина больше, чем гемоглобина.At a radiation wavelength of 660 nm (red region), hemoglobin absorbs about 10 times more light than oxyhemoglobin, and at a wavelength of 940 nm (IR region), absorption of oxyhemoglobin is greater than hemoglobin.
В качестве источников света в пульсоксиметрических датчиках используются бескорпусные светодиоды красного и ИК диапазонов излучения (далее, красный и ИК светодиоды, соответственно), размещенные на одной подложке для совмещения оптических осей излучения.As light sources in pulse oximetric sensors, frameless LEDs of the red and IR ranges of radiation (hereinafter, red and IR LEDs, respectively) are used, placed on the same substrate for combining the optical axes of radiation.
В качестве фотоприемников применяются кремниевые фотодиоды, обладающие высокой чувствительностью в области красного и ИК диапазонов излучения, высоким быстродействием и низким уровнем шума.Silicon photodiodes are used as photodetectors, which have high sensitivity in the red and IR radiation ranges, high speed and low noise.
Фотоприемник преобразует интенсивность ослабленного тканями красного и ИК излучения в электрический сигнал, поступающий в тракт усиления. Излучатели пульсоксиметрического датчика включают поочередно, то есть коммутируют с определенной частотой, что позволяет использовать для регистрации излучения один фотоприемник. Далее в усилительном тракте сигналы красного и ИК излучения разделяются на два канала с помощью импульсов управления коммутатора, переключающего светодиоды. В каждом канале производится измерение двух составляющих ФПГ, обусловленных постоянной и переменной составляющими абсорбции, необходимых для вычисления отношения нормированных величин поглощения света для двух выбранных длин волн R и определения величины (уровня) кислородной сатурации SpO2.A photodetector converts the intensity of red and infrared radiation attenuated by tissues into an electrical signal entering the amplification path. The emitters of the pulse oximetric sensor are switched on alternately, that is, they switch at a certain frequency, which makes it possible to use a single photodetector for detecting radiation. Further, in the amplification path, the signals of red and infrared radiation are divided into two channels using control pulses of a switch that switches LEDs. In each channel, two PPG components are measured, which are determined by the constant and variable absorption components, which are necessary for calculating the ratio of the normalized values of light absorption for two selected wavelengths R and determining the amount (level) of oxygen saturation SpO 2 .
Особенностью усилительного тракта является необходимость усиления сигналов фотоприемника в достаточно большом динамическом диапазоне входных сигналов (более 60 дБ). Это требование обусловлено значительным разбросом у различных пациентов оптических характеристик кожи, подлежащих тканей и выраженности пульсаций кровотока в месте расположения пульсоксиметрического датчика.A feature of the amplification path is the need to amplify the signals of the photodetector in a sufficiently large dynamic range of input signals (more than 60 dB). This requirement is due to the significant scatter in various patients of the optical characteristics of the skin, underlying tissues and the severity of pulsations of blood flow at the location of the pulse oximetric sensor.
Реализация требуемого динамического диапазона достигается использованием автоматической регулировки усиления (АРУ), охватывающей каскады усиления сигнала и источника тока, питающего светодиоды. Система АРУ поддерживает выходные сигналы усилительного тракта на уровне максимально допустимого для АЦП входного напряжения с целью уменьшения шумов квантования.The implementation of the required dynamic range is achieved using automatic gain control (AGC), covering the cascades of signal amplification and the current source supplying the LEDs. The AGC system maintains the output signals of the amplifier path at the level of the maximum allowable input voltage for the ADC in order to reduce quantization noise.
Вычислитель пульсоксиметра содержит программное обеспечение, реализующее первичную обработку цифровой ФПГ, алгоритмы выделения артериальных пульсаций по красному и инфракрасному каналам, вычисления отношения R и определения с помощью калибровочной характеристики величины SpO2.The pulse oximeter calculator contains software that implements the initial processing of digital PPG, algorithms for extracting arterial pulsations through the red and infrared channels, calculating the R ratio and determining the SpO 2 value using the calibration characteristic.
Как правило, пульсоксиметры состоят из пульсоксиметрического датчика, надеваемого на палец пациента, и индикатора. Индикатор подключается к пульсоксиметрическому датчику с помощью кабеля. Эти варианты подключения описаны, например, в рекламных материалах компании Nonin Medical, Inc. (США). Выпускаемые этой компанией цифровые пульсоксимет-ры Nonin 2120 Avant, 2500 PalmSAT, 9600 Avant и другие представлены на сайте www.nonin.com.As a rule, pulse oximeters consist of a pulse oximetric sensor worn on the patient’s finger and an indicator. The indicator is connected to the pulse oximetric sensor using a cable. These connection options are described, for example, in nonin Medical, Inc. promotional materials. (USA). Nonin 2120 Avant, 2500 PalmSAT, 9600 Avant and other digital pulse oximeters produced by this company are available at www.nonin.com.
Пульсоксиметр этого класса описан, например, в патенте: US №5645059, А61В 5/00. Он включает в себя красный и инфракрасный светодиоды, а также фотоприемник (фотодиод), выход которого подключен ко входу измерительной цепи, состоящей из последовательно соединенных усилительного тракта с АРУ, быстродействующего АЦП и процессора, включающего в себя вычислитель и управляющий контроллер, выход которого подключен ко входу устройства, предназначенного для управления интенсивностью свечения светодиодов.A pulse oximeter of this class is described, for example, in patent: US No. 5645059, AB 5/00. It includes red and infrared LEDs, as well as a photodetector (photodiode), the output of which is connected to the input of the measuring circuit, consisting of a series-connected amplifier path with AGC, a high-speed ADC and a processor that includes a calculator and a control controller, the output of which is connected to the input of the device designed to control the intensity of the LEDs.
Палец пациента просвечивается поочередно излучениями красного и ИК светодиодов. Излучение, прошедшее через ткань пальца, попадает на поверхность фотодиода, который преобразует его в электрический сигнал. Далее, этот сигнал усиливается, оцифровывается в АЦП и обрабатывается в процессоре. Результатом указанной обработки являются значения кислородной сатурации SpO2 и частоты пульса пациента, которые отображаются на экране, например прикроватного монитора.The patient’s finger is alternately illuminated by red and IR LEDs. The radiation that has passed through the finger tissue falls on the surface of the photodiode, which converts it into an electrical signal. Further, this signal is amplified, digitized in the ADC and processed in the processor. The result of this treatment is the oxygen saturation SpO 2 and the pulse rate of the patient, which are displayed on the screen, such as a bedside monitor.
На практике технологический разброс длины волны излучения при производстве светодиодов может достигать значения ±15 нм. Поэтому возникает необходимость отбраковки светодиодов по длине волны излучения, что удорожает пульсоксиметрический датчик. Это является существенным недостатком указанного класса пульсоксиметров.In practice, the technological spread of the radiation wavelength in the production of LEDs can reach ± 15 nm. Therefore, there is a need to reject LEDs according to the radiation wavelength, which makes the pulse oximetric sensor more expensive. This is a significant drawback of this class of pulse oximeters.
Указанный недостаток устраняется в пульсоксиметре, представленном в заявке на патент US №2003/0195402, А61В 5/00. Так же, как и описанные выше аналоги, указанный пульсоксиметр содержит надеваемый на палец пациента пульсоксиметрический датчик с фотодиодом и двумя светодиодами, включенными встречно-параллельно в цепь питания, и устройство обработки информации. Отличительной особенностью указанного пульсоксиметра является наличие в пульсоксиметрическом датчике калибровочного элемента, а в устройстве обработки - двух калибровочных цепей, выходы которых подключены к калибровочным входам контроллера.The specified disadvantage is eliminated in the pulse oximeter presented in patent application US No. 2003/0195402, AB 5/00. As well as the analogues described above, the indicated pulse oximeter contains a pulse oximetric sensor worn on the patient’s finger with a photodiode and two LEDs connected counter-parallel to the power supply circuit, and an information processing device. A distinctive feature of this pulse oximeter is the presence of a calibration element in the pulse oximeter sensor, and two calibration chains in the processing device, the outputs of which are connected to the controller calibration inputs.
Наличие в указанном пульсоксиметре средств калибровки позволяет упростить технологическую процедуру испытаний и отбора светодиодов на предприятии-изготовителе пульсоксиметрических датчиков, поскольку влияние разброса параметров светодиодов пульсоксиметрического датчика на точность измерений может быть в значительной степени скомпенсировано на стадии обработки результатов измерений. С одной стороны, это является достоинством указанного устройства по сравнению с вышеупомянутыми аналогами, поскольку позволяет уменьшить процент отбраковки светодиодов на предприятии-изготовителе, а с другой стороны, его недостатком, поскольку требует достаточно сложной микропроцессорной обработки с использованием просмотровых таблиц, что, как правило, требует использования в процедуре измерений персонального компьютера (ПК).The presence of calibration tools in the indicated pulse oximeter makes it possible to simplify the technological procedure for testing and selecting LEDs at the manufacturer of the pulse oximetric sensors, since the influence of the spread of the parameters of the LEDs of the pulse oximetric sensor on the measurement accuracy can be largely compensated at the stage of processing the measurement results. On the one hand, this is the advantage of this device in comparison with the aforementioned analogues, since it allows to reduce the rejection rate of LEDs at the manufacturer, and on the other hand, its disadvantage, since it requires rather complicated microprocessor processing using look-up tables, which, as a rule, requires the use of a personal computer (PC) in the measurement procedure.
Известно устройство для измерения уровня оксигенации и частоты пульса по патенту предприятия-заявителя RU №2294141, А61В 5/145, А61В 5/02, содержащее надеваемый на палец пациента пульсоксиметрический датчик, выполненный со встроенным обрезиненным ложе для пальца пациента, с фотодиодом и двумя встречно-параллельно включенными светодиодами, один из которых работает в красной, а другой - в ИК частях диапазона излучения, источник опорного напряжения и измерительную цепь с усилительным трактом и двумя фильтрами высоких частот, микропроцессорный блок с вычислителем, выполненным с возможностью расчета показаний частоты пульса и уровня оксигенации крови для индикации показаний, например, на экране ПК, а также с двумя АЦП и с управляющим микроконтроллером, при этом первый и второй фильтры высоких частот выполнены с коммутационными входами, обеспечивающими возможность их включения в измерительную цепь и отключения от измерительной цепи, усилительный тракт содержит также два интегратора со сбросом и дифференциальный усилитель.A device for measuring the level of oxygenation and heart rate according to the patent of the applicant company RU No. 2294141, АВВ 5/145, А61В 5/02, containing a pulse oximetric sensor mounted on a patient’s finger, is made with an integrated rubberized bed for the patient’s finger, with a photodiode and two counter - parallel-on LEDs, one of which works in the red and the other in the IR parts of the radiation range, the reference voltage source and the measuring circuit with an amplifier path and two high-pass filters, a microprocessor unit a computer configured to calculate the pulse rate and blood oxygenation level to indicate readings, for example, on a PC screen, as well as with two ADCs and a control microcontroller, while the first and second high-pass filters are made with switching inputs that enable them to be turned on into the measuring circuit and disconnecting from the measuring circuit, the amplification path also contains two integrators with a reset and a differential amplifier.
Указанное устройство, выбранное в качестве ближайшего аналога, обеспечивает высокую линейность амплитудной характеристики, низкий уровень собственных шумов и, соответственно, широкий динамический диапазон усиления выходного сигнала пульсоксиметрического датчика, что обуславливает высокую точность и эксплуатационную надежность всего устройства.. При этом оно может работать с пульсоксиметрическими датчиками различных фирм-производителей и не требует при этом сложных калибровочных процедур. Это позволяет существенно повысить степень эксплуатационной пригодности данного класса медицинских приборов по сравнению с вышеупомянутыми зарубежными аналогами.The specified device, selected as the closest analogue, provides high linearity of the amplitude characteristic, low level of intrinsic noise and, accordingly, a wide dynamic range of amplification of the output signal of the pulse oximetric sensor, which leads to high accuracy and operational reliability of the entire device .. At the same time, it can work with pulse oximetric sensors of various manufacturers and does not require complicated calibration procedures. This allows you to significantly increase the degree of operational suitability of this class of medical devices in comparison with the aforementioned foreign counterparts.
Недостатком ближайшего аналога является невозможность его автономного использования в качестве телемедицинского модуля. Как известно, это перспективное направление цифровой медицины приобрело особую актуальность, в связи с вступлением в силу с января 2018 года Федерального закона от 29 июля 2017 г. N 242-ФЗ "О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации по вопросам применения информационных технологий в сфере охраны здоровья" (далее - закона о телемедицине). Согласно этому документу, в правовое поле было введено понятие телемедицинских технологий и разрешены удаленные консультации пациента с врачом /фельдшером, требования к которым были регламентированы в выпущенном чуть раньше национальном стандарте ГОСТ Р 57757-2017 "Дистанционная оценка параметров функций, жизненно важным для жизнедеятельности человека", по существу, первым нормативным актом в области телемедицины. В указанном стандарте сформулированы общие требования к технологиям дистанционного получения и обработки информации, ее передачи и оценки врачом/фельдшером с целью повышения доступности и качества медицинской помощи, в первую очередь, для людей, проживающих на больших, слабонаселенных территориях, для маломобильных групп населения, пожилых, лиц с инвалидностью, вследствие патологии внутренних органов и людей с нарушением зрения.The disadvantage of the closest analogue is the impossibility of its autonomous use as a telemedicine module. As you know, this promising area of digital medicine has gained particular relevance in connection with the entry into force from January 2018 of the Federal Law of July 29, 2017 N 242-ФЗ "On Amending Certain Legislative Acts of the Russian Federation on the Use of Information Technologies in health care "(hereinafter - the law on telemedicine). According to this document, the concept of telemedicine technologies was introduced into the legal field and remote consultations of the patient with a doctor / paramedic were allowed, the requirements for which were regulated in the national standard GOST R 57757-2017 “Remote evaluation of the parameters of functions vital for human life”, issued a little earlier , essentially, the first regulatory act in the field of telemedicine. The specified standard formulates general requirements for technologies for the remote acquisition and processing of information, its transmission and evaluation by a doctor / feldsher in order to increase the availability and quality of medical care, primarily for people living in large, sparsely populated areas, for people with limited mobility, elderly , persons with disabilities due to pathology of internal organs and people with visual impairment.
В соответствии с п. 5.2.1 указанного стандарта, на этапе фиксации жизненно важных параметров человека, к которым относятся и характеристики, измеряемые с помощью пульсоксиметра, в состав измерительных приборов телемедицинской системы должны входить устройства-приложения к смартфонам, обеспечивающие регистрацию и последующую дистанционную оценку этих параметров врачом, а согласно п. 5.3.2.1 этого документа указанный этап может выполняться вне стен медицинского учреждения. В частности, пациент может находиться дома, а его лечащий врач/фельдшер - в кабинете больницы или поликлиники, оснащенном компьютером с программным обеспечением и аппаратурой беспроводной связи с пациентом.In accordance with clause 5.2.1 of the specified standard, at the stage of fixing vital parameters of a person, which include characteristics measured using a pulse oximeter, the measuring devices of the telemedicine system should include smartphone application devices that provide registration and subsequent remote assessment of these parameters by the doctor, and according to paragraph 5.3.2.1 of this document, this stage can be performed outside the walls of the medical institution. In particular, the patient can be at home, and his attending physician / paramedic in the office of a hospital or clinic equipped with a computer with software and wireless equipment for communication with the patient.
Ближайший аналог такую возможность не обеспечивает, вследствие того, что находящееся у пациента измерительное средство и компьютер медицинского работника, проводящего обследование, связаны обычным USB кабелем, т.е. должны находиться внутри одного помещения.The closest analogue does not provide such a possibility, due to the fact that the patient’s measuring instrument and the computer of the medical worker conducting the examination are connected using a regular USB cable, i.e. must be inside the same room.
Предметом настоящей полезной модели является создание такого технического средства, которое позволяло бы реализовать телемедицинскую технологию пульсоксиметрии с такой же точностью и достоверностью результатов, что и ближайший аналог.The subject of this utility model is the creation of such a technical tool that would implement the telemedicine technology of pulse oximetry with the same accuracy and reliability of the results as the closest analogue.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является отсутствие в существующем арсенале технических средств пульсоксиметрии портативного телемедицинского измерителя, позволяющего обеспечить возможность квалифицированных пульсоксиметрических измерений при нахождении пациента во внебольничных условиях, например, дома. По сути такое устройство должно выполнять роль одного из устройств-приложений к смартфонам, требования к которым определены в вышеупомянутом стандарте ГОСТ Р 57757-2017.The technical problem to be solved by the proposed technical solution is the lack of a portable telemedicine meter in the existing arsenal of pulsoksimetry technical means, which makes it possible to provide qualified pulsoksimetric measurements when the patient is in community-acquired conditions, for example, at home. In fact, such a device should fulfill the role of one of the application applications for smartphones, the requirements for which are defined in the aforementioned standard GOST R 57757-2017.
Решение указанной проблемы и является технической задачей предлагаемой полезной модели, заключающейся, соответственно, в расширении арсенала технических средств пульсоксиметрии на область телемедицины.The solution of this problem is the technical task of the proposed utility model, which consists, respectively, in expanding the arsenal of pulmonary oximetry technology in the field of telemedicine.
Ожидаемым техническим результатом полезной модели является реализация этого назначения.The expected technical result of the utility model is the implementation of this purpose.
Указанный технический результат достигается, благодаря тому, что в известное устройство для измерения уровня оксигенации и частоты пульса, содержащее корпус портативного измерителя со встроенным обрезиненным ложе для пальца пациента, в котором размещены пульсоксиметрический датчик, выполненный с возможностью излучения и приема в красной, и в ИК частях оптического диапазона, первый и второй выходы которого подключены, соответственно, к первому и второму выводам измерительной цепи, а первый и второй выводы соединены, соответственно, с первым и вторым выводами микропроцессорного блока, выполненного с возможностью расчета показаний частоты пульса и уровня оксигенации крови, индикаторный выход которого выполнен с возможностью подключения ко входу блока индикации, с жидкокристаллическим (ЖК) экраном, а также источник опорного напряжения, выход которого соединен с опорным входом измерительной цепи, при этом третий, четвертый, пятый и шестой выходы микропроцессорного блока подключены, соответственно, к третьему, четвертому, пятому и шестому входам измерительной цепи, третий и четвертый выходы которой подключены, соответственно, к третьему и четвертому входам микропроцессорного блока, введены коммуникационный микроконтроллер и радиомодем с антенной, при этом микропроцессорный блок выполнен с дополнительным портом, посредством которого микропроцессорный блок связан с коммуникационным микроконтроллером, сигнальный и управляющий выходы которого подключены, соответственно, к сигнальному и управляющему входам радиомодема.This technical result is achieved due to the fact that in the known device for measuring the level of oxygenation and pulse rate, comprising a portable meter housing with a rubberized bed for the patient’s finger, in which a pulse oximetric sensor is arranged, which is capable of radiation and reception in red and IR parts of the optical range, the first and second outputs of which are connected, respectively, to the first and second conclusions of the measuring circuit, and the first and second conclusions are connected, respectively, with first and second outputs of a microprocessor unit, configured to calculate the pulse rate and blood oxygenation level, the indicator output of which is configured to connect to the input of the display unit, with a liquid crystal (LCD) screen, as well as a voltage reference source, the output of which is connected to the reference input measuring circuit, while the third, fourth, fifth and sixth outputs of the microprocessor unit are connected, respectively, to the third, fourth, fifth and sixth inputs of the measuring circuit, third the fourth and fourth outputs of which are connected, respectively, to the third and fourth inputs of the microprocessor block, a communication microcontroller and a radio modem with an antenna are introduced, while the microprocessor block is made with an additional port through which the microprocessor block is connected to the communication microcontroller, the signal and control outputs of which are connected, respectively, to the signal and control inputs of the radio modem.
В предпочтительном варианте построения портативного измерителя уровня оксигенации и частоты пульса его измерительная цепь содержит первый и второй интеграторы со сбросом, первый и второй фильтры высоких частот и дифференциальный усилитель, опорный вход которого соединен с опорным входом второго интегратора со сбросом, неинвертирующий вход подключен к выходам первого и второго фильтров высоких частот, а инвертирующий вход соединен с сигнальными входами первого и второго фильтров высоких частот, при этом первый и второй сигнальные входы первого интегратора со сбросом являются, соответственно, первым и вторым входами измерительной цепи, входы управления первого и второго интеграторов со сбросом служат, соответственно, третьим и четвертым входами измерительной цепи, пятый и шестой входы которой являются коммутационными входами, соответственно, первого и второго фильтров высоких частот, выход дифференциального усилителя подключен к сигнальному входу второго интегратора со сбросом, выход которого служит третьим выходом измерительной цепи, опорным входом которой является опорный вход второго интегратора со сбросом, а четвертым входом служит выход первого интегратора со сбросом. При этом радиомодем представляет собой цепь, состоящую из последовательно соединенных генератора случайных чисел, формирователя радиосигнала на прыгающих частотах, блока формирования сообщений и усилителя мощности с антенной, причем вход генератора случайных чисел является управляющим входом радиомодема, а его второй выход подключен ко второму входу блока формирования сообщений, третий вход которого является сигнальным входом радиомодема, а ЖК экран блока индикации встроен в корпус портативного измерителя.In a preferred embodiment of the construction of a portable meter of oxygenation level and heart rate, its measuring circuit contains a first and second integrators with a reset, a first and second high-pass filters and a differential amplifier, the reference input of which is connected to the reference input of the second integrator with a reset, a non-inverting input is connected to the outputs of the first and a second high-pass filter, and the inverting input is connected to the signal inputs of the first and second high-pass filters, while the first and second signal inputs The first integrator with reset are, respectively, the first and second inputs of the measuring circuit, the control inputs of the first and second integrators with reset serve, respectively, the third and fourth inputs of the measuring circuit, the fifth and sixth inputs of which are switching inputs, respectively, of the first and second filters of high frequencies, the output of the differential amplifier is connected to the signal input of the second integrator with a reset, the output of which serves as the third output of the measuring circuit, the reference input of which is The reference input of the second integrator with reset is provided, and the fourth input is the output of the first integrator with reset. In this case, the radio modem is a circuit consisting of a random number generator, a shaper of a radio signal at jumping frequencies, a message generation unit and a power amplifier with an antenna, the input of the random number generator being the control input of the radio modem, and its second output connected to the second input of the forming unit messages, the third input of which is the signal input of the radio modem, and the LCD screen of the display unit is built into the housing of the portable meter.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1 - фиг. 5.The essence of the utility model is illustrated in FIG. 1 - FIG. 5.
Фиг. 1 иллюстрирует роль и место рассматриваемого портативного измерителя уровня оксигенации и частоты пульса в телемедицинской системе.FIG. 1 illustrates the role and place of the portable meter of oxygenation level and pulse rate in the telemedicine system under consideration.
На фиг. 2 показана структурная схема предлагаемого портативного измерителя.In FIG. 2 shows a structural diagram of the proposed portable meter.
Фиг. 3 иллюстрирует схему построения пульсоксиметрического датчика.FIG. 3 illustrates a construction diagram of a pulse oximetric sensor.
На фиг. 4 приведена пример схемы построения измерительной цепи.In FIG. 4 shows an example of a circuit for constructing a measuring circuit.
На фиг. 5 показан пример схемы построения радиомодема, использующего технологию "прыгающих частот".In FIG. Figure 5 shows an example of a radio modem construction scheme using hopping frequency technology.
На приведенных рисунках использованы следующие обозначения: 1 - микропроцессорный блок; 2 - пульсоксиметрический датчик; 3 - красный светодиод; 4 - ИК свтодиод; 5 - фотодиод; 6 - первый интегратор со сбросом; 7 - измерительная цепь; 8 - дифференциальный усилитель; 9 - источник опорного напряжения; 10 - первый фильтр высоких частот; 11 - второй фильтр высоких частот; 12 - второй интегратор со сбросом; 13 - блок индикации; 14 - ЖК экран; 15 - корпус портативного измерителя; 16 - коммуникационный микроконтроллер; 17 - радиомодем; 18 - антенна; 19 - генератор случайных чисел; 20 - формирователь радиосигнала на прыгающих частотах; 21 - блок формирования сообщений; 22 - усилитель мощности.The following notation is used in the figures below: 1 - microprocessor unit; 2 - pulse oximetric sensor; 3 - red LED; 4 - IR LED; 5 - photodiode; 6 - the first integrator with reset; 7 - measuring circuit; 8 - differential amplifier; 9 - source of reference voltage; 10 - the first high-pass filter; 11 - the second high-pass filter; 12 - second integrator with reset; 13 - display unit; 14 - LCD screen; 15 - case of a portable meter; 16 - communication microcontroller; 17 - a radio modem; 18 - antenna; 19 - random number generator; 20 - shaper radio signal at jumping frequencies; 21 - block forming messages; 22 - power amplifier.
Рассматриваемый портативный измеритель уровня оксигенации и частоты пульса содержит размещенные в корпусе со встроенным обрезиненным ложе для пальца пациента пульсоксиметрический датчик 2, выполненный с возможностью излучения и приема в красной, и в ИК частях оптического диапазона, первый и второй выходы которого подключены, соответственно, к первому и второму выводам измерительной цепи 7, а первый и второй выводы соединены, соответственно, с первым и вторым выводами микропроцессорного блока 1, выполненного с возможностью расчета показаний частоты пульса и уровня оксигенации крови, индикаторный выход которого выполнен с возможностью подключения ко входу блока 13 индикации, связанного с ЖК экраном, а также источник 9 опорного напряжения, выход которого соединен с опорным входом измерительной цепи 7, при этом третий, четвертый, пятый и шестой выходы микропроцессорного блока 1 подключены, соответственно, к третьему, четвертому, пятому и шестому входам измерительной цепи 7, третий и четвертый выходы которой подключены, соответственно, к третьему и четвертому входам микропроцессорного блока 1, а также коммуникационный микроконтроллер 16 и радиомодем 17 с антенной 18. Микропроцессорный блок 1 сдержит дополнительный порт, посредством которого он связан с коммуникационным микроконтроллером 16, сигнальный и управляющий выходы которого подключены, соответственно, к сигнальному и управляющему входам радиомодема 17.The considered oxygen level and pulse rate meter contains a
В предпочтительном варианте построения предлагаемого портативного измерителя уровня оксигенации и частоты пульса егоо измерительная цепь 7 содержит первый 6 и второй 7 интеграторы со сбросом, первый 10 и второй 11 фильтры высоких частот и дифференциальный усилитель 8, опорный вход которого соединен с опорным входом второго интегратора 12 со сбросом, неинвертирующий вход подключен к выходам первого 10 и второго 11 фильтров высоких частот, а инвертирующий вход соединен с сигнальными входами первого 10 и второго 11 фильтров высоких частот, при этом первый и второй сигнальные входы первого интегратора 6 со сбросом являются, соответственно, первым и вторым входами измерительной цепи 7, входы управления первого 6 и второго 12 интеграторов со сбросом служат, соответственно, третьим и четвертым входами измерительной цепи 7, пятый и шестой входы которой являются коммутационными входами, соответственно, первого 10 и второго И фильтров высоких частот, выход дифференциального усилителя 8 подключен к сигнальному входу второго интегратора 12 со сбросом, выход которого служит третьим выходом измерительной цепи 7, опорным входом которой является опорный вход второго интегратора 12 со сбросом, а четвертым входом служит выход первого интегратора 6 со сбросом. При этом радиомодем 17 представляет собой цепь, состоящую из последовательно соединенных генератора 19 случайных чисел, формирователя 20 радиосигнала на прыгающих частотах, блока 21 формирования сообщений и усилителя 22 мощности, к выходу которого подключена антенна. При этом вход генератора 19 случайных чисел является управляющим входом радиомодема 17, а его второй выход подключен ко второму входу блока 21 формирования сообщений, третий вход которого является сигнальным входом радиомодема 17, а ЖК экран 14 блока 13 индикации встроен в корпус 15 портативного измерителя.In a preferred embodiment of the proposed portable measurement of the level of oxygenation and heart rate, its measuring circuit 7 contains first 6 and second 7 integrators with reset, the first 10 and second 11 high-pass filters and differential amplifier 8, the reference input of which is connected to the reference input of the second integrator 12 with by a reset, the non-inverting input is connected to the outputs of the first 10 and second 11 high-pass filters, and the inverting input is connected to the signal inputs of the first 10 and second 11 high-pass filters, while the first and second signal inputs of the first integrator 6 with a reset are, respectively, the first and second inputs of the measuring circuit 7, the control inputs of the first 6 and second 12 integrators with a reset are, respectively, the third and fourth inputs of the measuring circuit 7, the fifth and sixth inputs of which are switching inputs, respectively, of the first 10 and second AND high-pass filters, the output of the differential amplifier 8 is connected to the signal input of the second integrator 12 with a reset, the output of which serves as the third output circuit 7, the reference input of which is the reference input of the second integrator 12 with a reset, and the fourth input is the output of the first integrator 6 with a reset. In this case, the radio modem 17 is a chain consisting of a
Опытный образец рассматриваемого портативного измерителя уровня оксигенации и частоты пульса реализован на предприятии-заявителе с использованием элементов, входящих в состав пульсоксиметра CMS50D компании Contec Medical Systems Co., Ltd (www.contecmed.com).A prototype of the portable oxygenation and pulse rate meter under consideration was implemented at the applicant plant using the elements included in the CMS50D pulse oximeter from Contec Medical Systems Co., Ltd (www.contecmed.com).
В качестве радиомодема 17 использован интерфейсный аудиомодуль Bluetooth 4.0 BLE на микросборке CSR8630 (arduino.ua). Данный модуль совместим с большинством современных смартфонов и обеспечивает высокие качество и помехоустойчивость передачи двумерной информации в разрешенном диапазоне 2,402-2480 ГГц. Ширина полосы каждого канала равна 1 МГц, разнос каналов составляет от 140 до 175 кГц. Информация передается в пакетном виде. При этом используется частотная манипуляция. Мощность излучаемого сигнала во всех встроенных микрочипах этого типа не превышает 1-10 мВт, что обеспечивает дальность связи от 10 до 100 м.As a radio modem 17, a Bluetooth 4.0 BLE audio interface module was used on the CSR8630 microassembly (arduino.ua). This module is compatible with most modern smartphones and provides high quality and noise immunity for the transmission of two-dimensional information in the allowed range of 2.402-2480 GHz. The bandwidth of each channel is 1 MHz, the channel spacing is from 140 to 175 kHz. Information is transmitted in batch form. In this case, frequency manipulation is used. The power of the emitted signal in all built-in microchips of this type does not exceed 1-10 mW, which ensures a communication range of 10 to 100 m.
Если в этом помещении есть хотя бы одна или несколько точек доступа сети Wi-Fi, то может быть обеспечена передача полученной медицинской информации непосредственно и/или через глобальную сеть Интернет в облачные хранилища данных ("облака") для использования этой информации медицинскими специалистами в центрах контроля за состоянием здоровья пациентов.If there is at least one or several Wi-Fi access points in this room, then the received medical information can be transferred directly and / or via the global Internet to cloud data storages (“clouds”) for medical specialists to use this information in centers monitoring the health of patients.
Рассматриваемый портативный измеритель уровня оксигенации и частоты пульса работает следующим образом.The considered portable meter of oxygenation level and pulse rate works as follows.
Роль и место предлагаемого портативного измерителя в телемедицинской системе поясняется на фиг. 1. Кроме самого портативного измерителя, выступающего в качестве средства измерения, обработки, отображения и передачи измеренных данных по радиоэфиру, указанная система включает в себя информационно-коммуникационные средства - смартфон и сеть Wi-Fi, средство накопления и хранения данных - облачные хранилища результатов измерений, персональных данных о пациентах и справочной медицинской информации (на рисунке "облако"), а также глобальную сеть Интернет, связывающая указанные информационно-коммуникационные средства с центром контроля за состоянием здоровья пациентов, в котором находится врач, обслуживающий зарегистрированных в телемедицинской системе пациентов, находящихся в удаленных точках доступа, например, у себя дома. Требования к указанной телемедицинской системе определены в вышеупомянутом стандарте по телемедицине ГОСТ Р 57757-2017.The role and place of the proposed portable meter in the telemedicine system is illustrated in FIG. 1. In addition to the portable meter itself, which acts as a means of measuring, processing, displaying and transmitting measured data over the air, this system includes information and communication tools - a smartphone and a Wi-Fi network, data storage and storage - cloud storage of measurement results , personal data about patients and medical reference information (in the “cloud” figure), as well as the global Internet, connecting these information and communication tools with a control center with standing health of patients, which is a doctor serving patients registered in the telemedicine system in remote access points, such as at home. The requirements for this telemedicine system are defined in the aforementioned telemedicine standard GOST R 57757-2017.
Управление работой портативного измерителя (фиг. 2) осуществляется микропрцессорным блоком 1. Этот блок задает режим управления временем свечения установленных в пульсоксиметрическом датчике 2 красного 3 и ИК 4 светодиодов (фиг. 3). Микропроцессорный блок 1 поочередно формирует на своих первом и втором выводах токовые сигналы. Сигнал, формируемый на первом выводе микроапрцессорного блока 1, по цепи "анод красного светодиода 3 - катод красного светодиода 3 - второй вывод микропроцессорного блока 1 формирует излучение красного светодиода 3 в диапазоне красного участка спектра света.The operation of a portable meter (Fig. 2) is controlled by a
Сигнал управления временем свечения светодиодов, формируемый на втором выводе микропроцессорного блока 1, проходящий по цепи "анод ИК светодиода 4 - катод ИК светодиода 4 - первый вывод микропроцессорного блока 1" формирует свечение инфракрасного светодиода 4 в диапазоне инфракрасного участка спектра света.The LED luminescence time control signal generated at the second output of the
В паузах между формированиями этих токовых сигналов излучение красного 3 и инфракрасного 4 светодиодов отсутствует.In the pauses between the formations of these current signals, the emission of red 3 and infrared 4 LEDs is absent.
В периоды излучения светодиодов (в периоды засветки) свет, прошедший сквозь ткань пальца пациента (фиг. 3), попадает на поверхность фотодиода 5, анод и катод которого подключены к первому и второму сигнальным входам первого интегратора 6 со сбросом, входящего в состав измерительной цепи 7 (фиг. 4).During periods of LED emitting (during periods of illumination), the light transmitted through the tissue of the patient’s finger (Fig. 3) enters the surface of the photodiode 5, the anode and cathode of which are connected to the first and second signal inputs of the first integrator 6 with a reset, which is part of the measuring circuit 7 (Fig. 4).
Одновременно с началом засветки в микропроцессорном блоке 1 формируется команда на начало процесса интегрирования сигнала в первом интеграторе 6 со сбросом. При окончании этого процесса наступает сброс. В результате происходит преобразование тока фотодиода 5 в напряжение. Величина напряжения на выходе первого интегратора 6 со сбросом прямо пропорциональна длительности засветки. Это напряжение поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 8, опорный вход которого подключен к источнику 9 опорного напряжения. Кроме того, напряжение с выхода первого интегратора 6 со сбросом поступает на выводы первого 10 и второго 11 фильтров высоких частот.Simultaneously with the start of exposure in the
Первый 10 и второй 11 фильтры высоких частот имеют одинаковую схему построения. Коммутация каждого из этих фильтров обеспечивается в соответствии с командами, поступающими из микропроцессорного блока 1, по которым. происходит поочередное включение и отключение первого 10 и второго 11 фильтров высоких частот. С сигнального выхода фильтров высоких частот сигнал поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 8. Как было отмечено выше, на опорный вход дифференциального усилителя 8 при этом поступает постоянная составляющая сигнала. Путем вычитания из сигнала его постоянной составляющей формируется переменная составляющая сигнала. Дифференциальный усилитель 8 усиливает эту переменную составляющую и подает ее на сигнальный вход второго интегратора 12 со сбросом.The first 10 and second 11 high-pass filters have the same construction scheme. Switching of each of these filters is provided in accordance with the commands coming from
Второй интегратор 12 со сбросом осуществляет дополнительное усиление переменной составляющей сигнала. При этом коэффициент усиления прямо пропорционален времени интегрирования, которое задается с помощью микропроцессорного блока 1. Усиленная переменная составляющая сигнала с выхода второго интегратора 12 со сбросом поступает на четвертый вход микропроцессорного блока 1, в котором осуществляется его аналого-цифровое преобразование.The
Постоянная и переменная составляющие сигнала, преобразованные в цифровую форму, поступают на соответствующие входы вычислителя микропроцессорного блока 1, в котором они обрабатываются в соответствии с расчетными операциями, позволяющими определить показатель оксигенации R и с помощью хранящейся в указанном вычислителе калибровочной характеристики определить значение кислородной сатурации SpO2. Одновременно в вычислителе микропроцессорного блока 1 фиксируется величина периода переменной составляющей сигнала. Среднее число периодов переменной составляющей за одну минуту принимается в качестве оценки частоты пульса пациента.The constant and variable components of the signal, converted into digital form, are fed to the corresponding inputs of the
Микропроцессорный блок 1 и измерительная цепь 7 конструктивно выполняются на одной плате с блоком 13 индикации с ЖК экраном 14, встроенным в корпус 15 портативного измерителя. Указанная процедура измерения обеспечивает:The
- простоту управления автоматической регулировкой усиления в измерительной цепи 7, благодаря тому, что коэффициенты усиления постоянной и переменной составляющих сигнала прямо пропорциональны, соответственно, времени засветки и времени интегрирования сигнала вторым интегратором 12 со сбросом;- ease of control of automatic gain control in the measuring
- низкий уровень шума благодаря усреднению собственного шума первого 6 и второго 12 интеграторов со сбросом;- low noise due to averaging the intrinsic noise of the first 6 and second 12 integrators with a reset;
- высокая линейность характеристик фотодиода 5 и всего усилительного тракта измерительной цепи 7;- high linearity of the characteristics of the photodiode 5 and the entire amplification path of the measuring
- малое время установления параметров первого 10 и второго 11 фильтров высоких частот.- short time to establish the parameters of the first 10 and second 11 high-pass filters.
Благодаря этому обеспечиваются высокая степень линейности амплитудной характеристики, низкий уровень собственных шумов и, соответственно, широкий динамический диапазон усилительного тракта, необходимых для достижения высокой точности и надежности работы всего портативного измерителя уровня оксигенации и частоты пульса. При этом отображение указанных показателей осуществляется пользователю на встроенном экране, обращенном к пользоватею, без использования проводов и какого-либо внешнего монитора.Due to this, a high degree of linearity of the amplitude characteristic, a low level of intrinsic noise, and, accordingly, a wide dynamic range of the amplification path, necessary to achieve high accuracy and reliability of the entire portable meter of oxygenation level and heart rate, are ensured. In this case, the indicated indicators are displayed to the user on the built-in screen facing the user, without using wires or any external monitor.
Такой способ представления измеренных данных играет, однако, вспомогательную роль, в основном предупредительного характера. Основное же назначение указанных данных, заключается, согласно фиг.1, в информировании территориально удаленного цента контроля за состоянием здоровья пациентов, в котором находится лечащий врач. Точность и достоверность указанной медицинской информации должны находиться на уровне, обеспечивающем врачу возможность постановки правильного диагноза и формирования необходимых рекомендаций пациенту. Для реализации этой функции в рассматриваемый портативный измеритель введены коммуникационный микроконтроллер 16 и работающий под его управлением радиомодем 17 с антенной 18. Для возможности взаимодействия с вновь введенными блоками микропрцессорный блок 1 выполнен с дополнительным портом, по которому данные телемедицинских измерений транслируются через коммуникационный микроконтроллер 16 и радиомодем 17 с антенной 18 в эфир и осуществляется управление циклограммой работы радиомодема 17. Сохранение высокого качества и достоверности результатов измерений при их доставке в центр назначения достигается, благодаря уникальной технологии "прыгающих частот", описанной в ранее полученных предприятием-заявителем в патентах патентах на изобретения №№ RU 2351066, RU 2342264, RU 2327224 и др. Аналогичный принцип используется и в сетях связи и передачи данных, построенных на стандартах Bluetooth и Wi-Fi (1234g.ru/blog-of-wireless-technologies).This way of representing the measured data, however, plays a supporting role, mainly of a precautionary nature. The main purpose of these data, according to figure 1, is to inform the geographically remote center for monitoring the health of patients in which the attending physician is located. The accuracy and reliability of the specified medical information should be at a level that provides the doctor with the opportunity to make the correct diagnosis and formulate the necessary recommendations for the patient. To implement this function, a
Согласно указанной технологии, перенос кодового информационного сообщения с результатами измерений, например, в виде цифровой ФПГ на несущие частоты хоппинг-сигнала и излучение его в эфир осуществляются следующим образом.According to this technology, the transfer of a code information message with the measurement results, for example, in the form of a digital PPG to the carrier frequencies of the hopping signal and its broadcasting is carried out as follows.
Полученная с выхода коммуникационного микроконтроллера 16 команда активации запускает генератор 19 случайных чисел, который формирует двоичный М-разрядный код Z случайного равномерно распределенного числа. Генератор 19 случайных чисел подает код Z в формирователь 20 радиосигнала на прыгающих частотах. То есть, на указанный формирователь поступает код Z в пределах от 0 до (2M-1). По этому коду формирователь 20 радиосигнала на прыгающих частотах формирует частоту Fm, значение которой можно определить по формулеReceived from the output of the
Fm=F0+ΔF×Z,F m = F 0 + ΔF × Z,
где F0 - минимальная частота (при Z=0);where F 0 is the minimum frequency (at Z = 0);
ΔF - шаг сетки частот.ΔF is the step of the frequency grid.
При этом для максимального значения Fm max частоты Fm справедлива формулаMoreover, for the maximum value of F m max frequency F m the formula
Fm max=F0+ΔF×(2M-1).F m max = F 0 + ΔF × (2 M -1).
Сформированная частота Fm, поступает на первый вход блока 22 формирования сообщений. В этом блоке последовательно формируются разряды:The generated frequency F m , is fed to the first input of block 22 forming messages. In this block, the bits are sequentially formed:
- МАРКЕРА, состоящего из строго определенного для данной системы числа логических единиц и одного логического нуля. МАРКЕР используется для определения числа Z в хоппинг-сообщении;- MARKER, consisting of the number of logical units and one logical zero strictly defined for a given system. MARKER is used to determine the number Z in a hop message;
- АДРЕСА, определяющего идентификационный код ультразвукового датчика;- ADDRESS identifying the identification code of the ultrasonic sensor;
- ИНФОРМАЦИИ, определяющей информационную часть хоппинг-сообщения;- INFORMATION defining the informational part of the hoping message;
- КОНТРОЛЬНОЙ СУММЫ, предназначенной для подтверждения правильности принятого хоппинг-сообщения.- CONTROL AMOUNT designed to confirm the correctness of the received hopping message.
КОНТРОЛЬНАЯ СУММА однозначно подсчитывается в зависимости от сформированных кодов АДРЕСА и ИНФОРМАЦИИ. Информацией являются кодированные сообщения, формируемые из полученных сигналов измерений, например, цифровой ФПГ. Указанные кодированные сообщения поступают на второй вход блока 21 формирования сообщений, на первый вход которого подается сигнал несущей частоты с выхода формирователя 20 радиосигнала на прыгающих частотах. Поступающий с выхода блока 21 формирования сообщений высокочастотный сигнал, несущий хоппинг-сообщение, усиливается в усилителе 22 мощности и через антенну 18 излучается в радиоэфир.CONTROL AMOUNT is unambiguously calculated depending on the generated ADDRESS and INFORMATION codes. Information is encoded messages generated from the received measurement signals, for example, digital FIG. These encoded messages are received at the second input of the
Таким образом, совокупность общих с ближайшим аналогом и отличительных признаков позволяет получить ожидаемый технический результат, заключающийся в расширении арсенала технических средств пульсоксиметрии на область телемедицинских технологий путем реализации портативного телемедицинского измерителя, позволяющего обеспечить возможность квалифицированных пульсоксиметрических измерений при нахождении пациента во внебольничных условиях, например, дома. Согласно вышеупомянутому стандарту ГОСТ Р 57757-2017 по телемедицине, предлагаемый портативный измеритель выполняет роль устройства-приложения к смартфону.Thus, the combination of common and distinctive features with the closest analogue allows one to obtain the expected technical result, which consists in expanding the arsenal of pulsoksimetriya technical equipment to the field of telemedicine technologies by implementing a portable telemedicine meter that allows providing the possibility of qualified pulsoksimetric measurements when the patient is in community-acquired conditions, for example, at home . According to the aforementioned standard GOST R 57757-2017 on telemedicine, the proposed portable meter acts as an application device to a smartphone.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019136786U RU194911U1 (en) | 2019-11-15 | 2019-11-15 | Portable oxygenation and heart rate monitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019136786U RU194911U1 (en) | 2019-11-15 | 2019-11-15 | Portable oxygenation and heart rate monitor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU194911U1 true RU194911U1 (en) | 2019-12-30 |
Family
ID=69140875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019136786U RU194911U1 (en) | 2019-11-15 | 2019-11-15 | Portable oxygenation and heart rate monitor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU194911U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU225596U1 (en) * | 2023-12-28 | 2024-04-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Digital pulse oximeter |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2294141C1 (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Device for measuring oxygenation level and pulse frequency |
| US20090240125A1 (en) * | 2004-12-14 | 2009-09-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Integrated pulse oximetry sensor |
| UA93785C2 (en) * | 2009-11-09 | 2011-03-10 | Институт Прикладных Проблем Физики И Биофизики Национальной Академии Наук Украины | Device for measurement of venous blood oxygenation |
| RU2637917C1 (en) * | 2016-12-09 | 2017-12-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Device for cardiorespepratory analysis and method for estimation of cardiorespiratory state |
| WO2019193196A1 (en) * | 2018-04-05 | 2019-10-10 | Life Meter Srl | Pulse oximetry device, system and method |
-
2019
- 2019-11-15 RU RU2019136786U patent/RU194911U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090240125A1 (en) * | 2004-12-14 | 2009-09-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Integrated pulse oximetry sensor |
| RU2294141C1 (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Device for measuring oxygenation level and pulse frequency |
| UA93785C2 (en) * | 2009-11-09 | 2011-03-10 | Институт Прикладных Проблем Физики И Биофизики Национальной Академии Наук Украины | Device for measurement of venous blood oxygenation |
| RU2637917C1 (en) * | 2016-12-09 | 2017-12-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Device for cardiorespepratory analysis and method for estimation of cardiorespiratory state |
| WO2019193196A1 (en) * | 2018-04-05 | 2019-10-10 | Life Meter Srl | Pulse oximetry device, system and method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU225596U1 (en) * | 2023-12-28 | 2024-04-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Digital pulse oximeter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220409069A1 (en) | Methods and systems for detecting physiology for monitoring cardiac health | |
| US9451887B2 (en) | Systems and methods for measuring electromechanical delay of the heart | |
| US10694958B2 (en) | Wearable hemodynamic sensor | |
| US20050113655A1 (en) | Wireless pulse oximeter configured for web serving, remote patient monitoring and method of operation | |
| US9301697B2 (en) | Systems and methods for recalibrating a non-invasive blood pressure monitor | |
| US8834378B2 (en) | Systems and methods for determining respiratory effort | |
| US20070185393A1 (en) | System for measuring vital signs using an optical module featuring a green light source | |
| US20090326386A1 (en) | Systems and Methods for Non-Invasive Blood Pressure Monitoring | |
| US20130172767A1 (en) | Systems and methods for determining respiration information using phase locked loop | |
| US20080312542A1 (en) | Multi-sensor array for measuring blood pressure | |
| Murali et al. | Pulse oximetry and IOT based cardiac monitoring integrated alert system | |
| US20140275825A1 (en) | Methods and systems for light signal control in a physiological monitor | |
| US20150031971A1 (en) | Methods and systems for using an estimate signal to improve signal resolution in a physiological monitor | |
| US9996954B2 (en) | Methods and systems for dynamic display of a trace of a physiological parameter | |
| Zhang et al. | Health monitoring of human multiple physiological parameters based on wireless remote medical system | |
| CN209899402U (en) | Reflection type oximeter | |
| US10188330B1 (en) | Methods and systems for determining a light drive parameter limit in a physiological monitor | |
| US20150148633A1 (en) | Photoplethysmographic measurement method and apparatus | |
| US20150018649A1 (en) | Methods and systems for using a differential light drive in a physiological monitor | |
| US20140323876A1 (en) | Systems and methods for determining fluid responsiveness in the presence of gain changes and baseline changes | |
| Guler et al. | Emerging blood gas monitors: How they can help with COVID-19 | |
| WO2006079862A2 (en) | Pulse oximeter and casing for anchoring a sensor | |
| KR20200022412A (en) | Non invasive glucose meter using nir spectroscopy and method of measuring glucose meter using the same | |
| US20210369203A1 (en) | Wearable device for sensing vital signs | |
| JP4433756B2 (en) | Biological information measuring device, control method therefor, control program, and recording medium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201116 |