RU2010326C1 - Device for monitoring physiological information - Google Patents

Abstract

FIELD: computer technology. SUBSTANCE: device permits to control objective parameters of vital functions of a person as heart beat rate, rate of breathing, skin-galvanic reaction. Device allows to determine condition of person's health for each moment of time at small number of testing devices. Device has microprocessor 1, information receiving unit 2, decoder 3, analog-to-digital converter 4, commutator 5, breath rate detector 6, heart beat rate detector 7, skin-galvanic reaction detector 8, breath rate signal former 9, heart beat rate signal former 10, skin-galvanic reaction signal former 11, mating unit 12, power supply 13. EFFECT: improved quality of control. 1 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в медицинских исследованиях, например, для контроля физиологической информации. The invention relates to computer technology and can be used in medical research, for example, to control physiological information.

Известно устройство для контроля вегетативной нервной системы [1] , содержащее источник эталонного сигнала, формирователь фазы и амплитуды, коммутатор, датчики. A device for monitoring the autonomic nervous system [1], containing a reference signal source, phase and amplitude shaper, switch, sensors.

Известное устройство может быть использовано для психологического контроля состояния биологических объектов. Однако принцип его действия не предполагает использование объективных характеристик, не описан в материалах и предполагает использование сложного и неточного метода Фолля. The known device can be used for psychological control of the state of biological objects. However, the principle of its action does not imply the use of objective characteristics, is not described in the materials and involves the use of the complex and inaccurate Voll method.

Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля запоминания и передачи зарегистрированной физиологической информации [2] , содержащее микропроцессор, выход которого соединен непосредственно и через дешифратор с блоком приема информации, выход и вход которого соединены с входом и выходом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), коммутатор, датчик частоты сердечных сокращений, формирователь сигнала. Closest to the invention is a device for monitoring the storage and transmission of registered physiological information [2], containing a microprocessor, the output of which is connected directly and through a decoder to an information receiving unit, the output and input of which are connected to the input and output of an analog-to-digital converter (ADC), switchboard, heart rate sensor, signal conditioner.

Известное устройство позволяет производить анализ работы организма главным образом по датчикам работы сердца и имеет большой объем оборудования. The known device allows you to analyze the work of the body mainly by sensors of the heart and has a large amount of equipment.

Изобретение позволяет контролировать объективные параметры жизнедеятельности человека - частоту сердечных сокращений, частоту дыхания, кожно-гальваническую реакцию (КГР) и на основе этого судить о состоянии пациента в каждый момент времени и, кроме того, имеет незначительный объем оборудования. The invention allows you to control the objective parameters of human life - heart rate, respiratory rate, galvanic skin reaction (RAG) and on this basis to judge the patient's condition at any time and, in addition, has a small amount of equipment.

На чертеже изображено предлагаемое устройство. The drawing shows the proposed device.

Устройство содержит микропроцессор 1, блок 2 управления приемом, дешифратор 3, АЦП 4, коммутатор 5, датчик 6 дыхания, датчик 7 частоты сердечных сокращений, датчик 8 КГР (выполнен с усилителем), формирователь 9 сигнала дыхания, формирователь 10 импульса, формирователь 11 сигнала КГР, согласующий блок 12, блок 13 питания. Датчики и формирователи сигналов выполнены на стандартных элементах ОУ 140УД12, 140УД7, 140УД6, КР1006В1, 155ТМ2, транзисторах серии КТ, навесных резисторах и конденсаторах, фоторезисторах, блок гальванической развязки (блок 12) выполнен на оптронном канале АЛ307-ФД256. The device comprises a microprocessor 1, a reception control unit 2, a decoder 3, an ADC 4, a switch 5, a respiration sensor 6, a heart rate sensor 7, a CGR sensor 8 (made with an amplifier), a breathing signal shaper 9, a pulse shaper 10, a signal shaper 11, a signal shaper 11 RAG matching unit 12, power unit 13. The sensors and signal conditioners are made on standard elements OU 140UD12, 140UD7, 140UD6, KR1006V1, 155TM2, KT series transistors, mounted resistors and capacitors, photoresistors, the galvanic isolation unit (block 12) is made on the AL307-FD256 optocoupler channel.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Устройство позволяет контролировать физиологическую информацию от обследуемого пациента при различных видах его деятельности, в том числе при обучении. Метод основан на том, что если обучаемый выдает информацию, отличную от накопленной (ошибочную информацию), то это сказывается на его физиологических данных. В данном случае микропроцессор 1 по программе формирует адресные и управляющие сигналы и выдает их в блок 2. Одновременно подготавливаются к приему информации регистр данных микропроцессора. В соответствии с сигналами микропроцессора блок 2 формирует сигналы управления в АЦП 4 и коммутатор 5. Следует указать, что сигнал адреса на коммутатор передается от блока 2 по сигналам от дешифратора 3. Блок 2 также формирует сигнал адреса и передачи и для АЦП 4. Программа опроса датчиков достаточно жесткая, но в нее могут быть внесены программные коррективы. От датчика 6 дыхания, представляющего собой открытую оптронную пару, фотосопротивление которой включено по полумостовой схеме, сигнал передается в формирователь 9, в котором осуществляется исключение постоянной составляющей с помощью фильтра и усиливается. От формирователя 9 сигнал через коммутатор 5 передается в АЦП 4, где преобразуется в параллельный код, и передается в блок 2. Из этого блока информация передается в регистр данных микропроцессора, который заносит эту информацию в определенную область оперативной памяти. The device allows you to control physiological information from the patient being examined during various types of his activities, including training. The method is based on the fact that if the student gives out information other than accumulated (erroneous information), then this affects his physiological data. In this case, the microprocessor 1 according to the program generates address and control signals and issues them to block 2. At the same time, the microprocessor data register is prepared for receiving information. In accordance with the signals of the microprocessor, block 2 generates control signals in the ADC 4 and switch 5. It should be noted that the address signal to the switch is transmitted from block 2 by the signals from the decoder 3. Block 2 also generates an address and transmission signal for the ADC 4. Polling program sensors is quite rigid, but software adjustments can be made to it. From the respiration sensor 6, which is an open optocoupler pair, the photo-resistance of which is turned on by a half-bridge circuit, the signal is transmitted to the former 9, in which the DC component is eliminated by the filter and amplified. From shaper 9, the signal through switch 5 is transmitted to ADC 4, where it is converted to a parallel code, and transmitted to block 2. From this block, information is transmitted to the data register of the microprocessor, which stores this information in a specific area of RAM.

Сигнал от датчика 7 пульса поступает в формирователь 10. При формировании сигнала частоты сердечных сокращений используется метод фотоплетизмограммы. Работа формирователя 10 отличается от работы формирователя 9 большим коэффициентом усиления и более сильной фильтрацией верхних частот. Кроме того, для исключения влияния частоты сети используется двойной мост, настроенный на частоту 50 Гц. Сигнал от формирователя 10 через коммутатор 5 поступает в АЦП 4 и далее в блок 2. Информация от блока 2 передается в регистр данных микропроцессора 1 и далее в определенную область оперативной памяти. The signal from the pulse sensor 7 is fed to the driver 10. When generating a heart rate signal, the photoplethysmogram method is used. The operation of the shaper 10 differs from the operation of the shaper 9 by a large gain and stronger high-pass filtering. In addition, to eliminate the influence of the network frequency, a double bridge is used, tuned to a frequency of 50 Hz. The signal from the shaper 10 through the switch 5 enters the ADC 4 and then to block 2. Information from block 2 is transmitted to the data register of the microprocessor 1 and then to a certain area of RAM.

Сигнал от датчика 8 представляет собой падение напряжения на измеряемом объекте при протекании через него стабильного тока от генератора (на чертеже не показан). Этот сигнал усиливается встроенным усилителем. Питание датчика и усилителя осуществляется отдельным блоком питания. Датчик и встроенный усилитель отделены от общей схемы гальванической развязкой (блок 12), чтобы обеспечить электробезопасность пациента и влияние общего питания на показания датчика. Таким образом, датчик 8 представляет собой измеритель активной составляющей сопротивления кожного покрова. Однако наибольший интерес для исследования представляет не статическое значение КГР, а его флуктуации, поэтому полученный сигнал отделяется от постоянной составляющей. Затем осуществляется фильтрация сигнала от помех, частота которых примерно вдвое превышает частоту сигнала КГР, в том числе и частоту питания сети. Отфильтрованный сигнал поступает в коммутатор 5, откуда через АЦП 4 передается в блок 2. Информация от блока 2 поступает в регистр данных микропроцессора и записывается в определенную область. Одновременно с записью вышеперечисленных сигналов осуществляется запись информации, выдаваемой пациентом. Вся собранная информация передается далее в ЭВМ для обработки и анализа. The signal from the sensor 8 represents the voltage drop across the measured object when a stable current from the generator flows through it (not shown in the drawing). This signal is amplified by a built-in amplifier. The sensor and amplifier are powered by a separate power supply. The sensor and the built-in amplifier are separated from the general circuit by galvanic isolation (block 12) in order to ensure the patient's electrical safety and the influence of the general supply on the sensor readings. Thus, the sensor 8 is a meter of the active component of the resistance of the skin. However, the greatest interest for the study is not the static value of the RAG, but its fluctuations, therefore, the received signal is separated from the constant component. Then the signal is filtered from interference, the frequency of which is approximately twice the frequency of the RGR signal, including the frequency of the mains supply. The filtered signal enters the switch 5, from where it is transmitted to block 2 through the ADC 4. Information from block 2 enters the microprocessor data register and is recorded in a specific area. Simultaneously with the recording of the above signals, information is recorded by the patient. All collected information is transmitted further to a computer for processing and analysis.

Таким образом, изобретение позволяет при малом объеме оборудования обеспечить сбор существенной объективной информации о пациенте, что, при дальнейшем анализе позволит судить о степени соответствия накопленной и выдаваемой информации пациента. Это в дальнейшем позволит повысить качество контроля усвоения знаний. (56) 1. Заявка РСТ N W087/07969, кл. G 06 F 15/42, 1987. Thus, the invention allows for the collection of essential objective information about the patient with a small amount of equipment, which, with further analysis, will make it possible to judge the degree of compliance of the patient’s accumulated and issued information. This will further improve the quality of control over the assimilation of knowledge. (56) 1. PCT Application N W087 / 07969, CL G 06 F 15/42, 1987.

2. Патент ЕР N 0212278, кл. G 06 F 15/42, A 61 B 5/02, 1987. 2. Patent EP N 0212278, cl. G 06 F 15/42, A 61 B 5/02, 1987.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ , содеpжащее микpопpоцессоp, выходы котоpого соединены с входами блока пpиема инфоpмации и дешифpатоpа, выход котоpого соединен с входом блока пpиема инфоpмации, выход и вход котоpого соединены с входом и выходом аналого-цифpового пpеобpазователя, датчик частоты сеpдечных сокpащений, коммутатоp, фоpмиpователь сигнала частоты сеpдечных сокpащений, отличающееся тем, что в устpойство введены датчик частоты дыхания, фоpмиpователь сигнала частоты дыхания, датчик кожно-гальванической pеакции, согласующий блок, блок питания, пpичем выход датчика частоты дыхания соединен с входом фоpмиpователя сигнала частоты дыхания, выход котоpого соединен с входом коммутатоpа, выход датчика частоты сеpдечных сокpащений соединен с входом фоpмиpователя сигнала частоты сеpдечных сокpащений, выход котоpого соединен с входом коммутатоpа, выход блока питания соединен с входом датчика кожно-гальванической pеакции, выход котоpого чеpез согласующий блок соединен с входом фоpмиpователя сигнала кожно-гальванической pеакции, выход котоpого соединен с входом коммутатоpа, выход котоpого соединен с входом аналого-цифpового пpеобpазователя, выход микpопpоцессоpа соединен с входом коммутатоpа. DEVICE FOR CONTROL OF PHYSIOLOGICAL INFORMATION, containing a microprocessor, the outputs of which are connected to the inputs of the reception unit of information and the decoder, the output of which is connected to the input of the reception unit of the information, the output and input of the encoder heart rate generator, characterized in that the device includes a respiratory rate sensor, a respirator frequency generator, a galvanic skin reaction sensor, matching the second unit, the power supply, whereby the output of the respiration rate sensor is connected to the input of the respirator frequency signal generator, the output of which is connected to the switch input, the output of the heart rate sensor is connected to the input of the heart rate signal generator, the output of which is connected to the input of the switch unit connected to the input of the skin-galvanic reaction sensor, the output of which through the matching unit is connected to the input of the skin-galvanic reaction signal generator, the output of which is connected to the input of the switch a, the output of which is connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of the microprocessor is connected to the input of the switch.