RU2327415C1 - Method of man's functional state monitoring and related monitoring device - Google Patents

Method of man's functional state monitoring and related monitoring device Download PDF

Info

Publication number
RU2327415C1
RU2327415C1 RU2006138900/14A RU2006138900A RU2327415C1 RU 2327415 C1 RU2327415 C1 RU 2327415C1 RU 2006138900/14 A RU2006138900/14 A RU 2006138900/14A RU 2006138900 A RU2006138900 A RU 2006138900A RU 2327415 C1 RU2327415 C1 RU 2327415C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
unit
mobile phone
radar
Prior art date
Application number
RU2006138900/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006138900A (en
Inventor
Сергей Анатольевич Бойцов (RU)
Сергей Анатольевич Бойцов
В чеслав Адамович Заренков (RU)
Вячеслав Адамович Заренков
Дмитрий В чеславович Заренков (RU)
Дмитрий Вячеславович Заренков
Виктор Иванович Дикарев (RU)
Виктор Иванович Дикарев
Дмитрий Викторович Черкашин (RU)
Дмитрий Викторович Черкашин
Сергей Николаевич Шуленин (RU)
Сергей Николаевич Шуленин
Original Assignee
Сергей Анатольевич Бойцов
Вячеслав Адамович Заренков
Дмитрий Вячеславович Заренков
Виктор Иванович Дикарев
Дмитрий Викторович Черкашин
Сергей Николаевич Шуленин
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 Сергей Анатольевич Бойцов, Вячеслав Адамович Заренков, Дмитрий Вячеславович Заренков, Виктор Иванович Дикарев, Дмитрий Викторович Черкашин, Сергей Николаевич Шуленин filed Critical Сергей Анатольевич Бойцов
Priority to RU2006138900/14A priority Critical patent/RU2327415C1/en
Publication of RU2006138900A publication Critical patent/RU2006138900A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2327415C1 publication Critical patent/RU2327415C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to means of man's functional state monitoring based on mobile telephone communication, specifically mobile phones furnished with complementary features. Device contains two-way communication mobile phone, communication channel, stress rate evaluator and super wide-band (SWB) radar. SWB radar consists of generator, first sharper, transmitting antenna, first delay line, second sharper, microcontroller, analogue-to-digital converter, integrated amplifier, time discriminator, receiving antenna, second delay line, subtract unit, integrator, divider, reference voltage generator and comparator.
EFFECT: increased reliable extraction of sensed returned signal of heart rate pulse repetition frequency modulation component.
2 dwg

Description

Предлагаемые технические решения относятся к средствам мониторинга функционального состояния человека с помощью мобильной телефонной связи, в частности с помощью мобильных телефонов, обладающих дополнительными функциональными возможностями.The proposed technical solutions relate to means for monitoring the functional state of a person using mobile telephony, in particular using mobile phones with additional functionality.

Для оценки функционального состояния организма человека на практике используют уровень стресса. Под воздействием стресса организм человека испытывает стрессовое напряжение. В повседневной жизни в урбанизированном обществе человек постоянно сталкивается с непрерывным потоком стрессорных воздействий. В нашем гиперактивном, гиперкинетическом мире стресс приводит к многочисленным реакциям типа головной боли, напряженности мускулатуры, головокружению или бессоннице, увеличению веса, хроническому кашлю, перевозбуждению, расстройству живота и одышке.To assess the functional state of the human body in practice, the stress level is used. Under the influence of stress, the human body experiences stress. In everyday life in an urbanized society, a person is constantly faced with a continuous stream of stressful effects. In our hyperactive, hyperkinetic world, stress leads to numerous reactions such as headache, muscle tension, dizziness or insomnia, weight gain, chronic cough, overexcitation, stomach upset, and shortness of breath.

Стресс, по Г.Селье, - это напряженное состояние организма, любое состояние человека считается не лишенным стресса, т.е. это «неспецифический (физиологический) ответ организма на любое предъявленное ему требование» (Сельс Г. Стресс без дистресса. - М.: Прогресс, 1970). Стресс может быть вызван основными событиями в нашей жизни: смерть близкого человека, развод, стихийные бедствия, болезнь или потеря работы. Стресс может определяться ежедневным беспокойным стилем жизни. Если с хроническим стрессом не совладать, то возникают серьезные проблемы: нервные и соматические болезни. Стресс влияет на физическое, эмоциональное и умственное состояние индивидуума.Stress, according to G. Selye, is a stress state of an organism, any state of a person is considered not without stress, i.e. this is the "nonspecific (physiological) response of the body to any demand presented to it" (Sels G. Stress without distress. - M .: Progress, 1970). Stress can be caused by major events in our lives: the death of a loved one, divorce, natural disasters, illness or loss of work. Stress can be determined by a hectic daily lifestyle. If chronic stress is not controlled, then serious problems arise: nervous and somatic diseases. Stress affects the physical, emotional, and mental state of an individual.

Известны способы объективного контроля функционального состояния человека с использованием мобильного телефона с расширенными функциональными возможностями.Known methods for objective monitoring of the functional state of a person using a mobile phone with advanced functionality.

Так, способ мониторинга функционального состояния человека, реализованный в мобильном телефоне с GPS приемником и кардиоэлектродами (патент US №6.546.232, А61В S/04, 1998), заключается в том, что осуществляют прием и передачу коммуникационных сообщений, регистрируют электрокардиосигнал и включают его параметры в передаваемые коммуникационные сообщения мобильного телефона. Функциональное сообщение оценивают по результатам обработки электрокардиосигнала. Мобильный телефон, содержащий передатчик, приемник, память для вызываемого номера, четыре электрода и две клавиши, расположенные на телефоне. Одна из клавиш активизирует номер телефона экстренной помощи, сохраненного в памяти. Четыре электрода позволяют вести прием сигналов электрокардиограммы (ЭКГ). Имеется также устройство преобразования сигналов, которое оцифровывает сигналы ЭКГ и преобразовывает их к виду, подходящему для передачи, и подает их на передатчик. С помощью такого телефона пациент может проверить свой сердечный ритм и отправить данные врачу. Для этого телефон нужно прижать к груди на 40 секунд и четыре имеющихся в нем датчика измерят параметры сердцебиения человека. А потом телефон автоматически отправит записанную информацию в центр обслуживания, где дежурный врач в любое время суток может проанализировать ее и в случае необходимости вызвать человеку «скорую помощь». Если же опасности для жизни нет, то обладатель телефона может в любой момент получить результаты мобильного мониторинга сердца.So, the method of monitoring the functional state of a person, implemented in a mobile phone with a GPS receiver and cardio electrodes (US patent No. 6.546.232, A61B S / 04, 1998), consists in receiving and transmitting communication messages, registering an electrocardiogram and turning it on parameters in the transmitted communication messages of the mobile phone. The functional message is evaluated based on the processing of the electrocardiogram. A mobile phone containing a transmitter, receiver, memory for the called number, four electrodes and two keys located on the phone. One of the keys activates the emergency telephone number stored in memory. Four electrodes allow receiving electrocardiogram (ECG) signals. There is also a signal conversion device that digitizes ECG signals and converts them to a form suitable for transmission, and feeds them to the transmitter. Using this phone, the patient can check his heart rate and send data to the doctor. To do this, you need to press the phone to your chest for 40 seconds and the four sensors available in it measure the parameters of a person’s heartbeat. And then the phone will automatically send the recorded information to the service center, where the doctor on duty can analyze it at any time of the day and, if necessary, call an ambulance for the person. If there is no danger to life, then the owner of the phone can at any time receive the results of mobile heart monitoring.

Основным недостатком способа, реализованного в вышеописанном мобильном телефоне, является невозможность мониторинга (длительного) контроля за состоянием человека - довольно сложно держать телефон неподвижной рукой. Кроме того, во время контроля функционального состояния индивидууму приходится отрываться от основной деятельности.The main disadvantage of the method implemented in the above mobile phone is the inability to monitor (long-term) control over a person’s state - it is quite difficult to hold the phone with a stationary hand. In addition, during the monitoring of the functional state, the individual has to break away from the main activity.

Известен способ мониторинга состояния человека, реализованный в мобильном телефоне (патент РФ №2.204.887, Н04М 1/02, 2002), включающий прием и передачу коммуникационных сообщений, регистрацию показателей состояния человека: температуры тела, пульса и кровяного давления, и включение этих параметров в передаваемые коммуникационные сообщения мобильного телефона.A known method of monitoring human condition, implemented in a mobile phone (RF patent No. 2.204.887, H04M 1/02, 2002), including the reception and transmission of communication messages, registration of indicators of human condition: body temperature, pulse and blood pressure, and the inclusion of these parameters in transmitted communication messages of a mobile phone.

Мобильный телефон по данному патенту содержит приемопередающий блок, блок звуковой индикации вызова, блок памяти, телефон, дисплей, клавиатуру, блок выбора режимов работы, интерфейсные блоки и источник питания, которые подключены к контроллеру, два датчика давления, два датчика температуры и датчик определения влажности, при этом первый датчик температуры, первый датчик давления и датчик определения влажности установлены непосредственно на поверхности корпуса мобильного радиотелефона, а второй датчик температуры и второй датчик давления установлены в углублении корпуса мобильного радиотелефона с возможностью соприкосновения с ними пальца абонента, причем все датчики через соответствующие блоки интерфейса соединены с контроллером.The mobile phone according to this patent contains a transceiver unit, a call sound indication unit, a memory unit, a telephone, a display, a keyboard, an operation mode selection unit, interface units and a power supply that are connected to the controller, two pressure sensors, two temperature sensors and a humidity detection sensor wherein the first temperature sensor, the first pressure sensor and the humidity detection sensor are mounted directly on the surface of the housing of the mobile radiotelephone, and the second temperature sensor and the second pressure sensor Ia mounted in a recess mobile radiotelephone housing with the possibility of contact with the subscriber's finger them, all of the sensors via respective interface units are connected to the controller.

Основным недостатком способа мониторинга на основе этого мобильного телефона является невозможность длительного мониторинга (контроля) за состоянием человека. Практически невозможно часами сидеть неподвижно для непрерывного измерения кровяного давления или температуры. Поскольку на время съема кровяного давления с целью уменьшения артефактов человек должен быть неподвижен, то нельзя активно работать с клавиатурой телефона и принимать вызовы для последующего диалога. В силу этих причин нарушается основная функция радиотелефона - коммуникационная.The main disadvantage of the monitoring method based on this mobile phone is the inability to continuously monitor (control) the human condition. It is almost impossible to sit motionless for hours to continuously measure blood pressure or temperature. Since the person must be motionless during the removal of blood pressure in order to reduce artifacts, it is impossible to actively work with the telephone keypad and receive calls for subsequent dialogue. For these reasons, the basic function of the radiotelephone is violated - communication.

Известен способ мониторинга функционального состояния человека, реализованный в мобильном телефоне (см. сайт «http://news.bbc.со.uk/1/hi/technology/2.562.265.stm».A known method of monitoring the functional state of a person, implemented in a mobile phone (see the site "http: //news.bbc.co.uk/1/hi/technology/2.562.265.stm".

Saturday, 14 December, 2002, 06:25 GMT, "Mobile phone tracks heartbeats". Приложение п.1), разработанный исследователями лаборатории Lucent Technologies' Bell и заключающийся в том, что дистанционно облучают участок тела человека, принимают отраженные сигналы, модулированные перемещением тканей участка тела, обусловленных сердечной деятельностью, выделяют сигналы сердечного ритма, которые включают в передаваемое коммуникационное сообщение мобильного телефона. К этому телефону подключается дополнительное устройство, объединяющее сенсор и антенну и позволяющее улавливать дыхательную и сердечную активность. Для этого следует поместить телефон с дополнительным устройством напротив себя. Электромагнитные волны, излучаемые антенной мобильного телефона, носимого человеком, могут отражаться от легких и сердца человека и вновь ловиться антенной дополнительного устройства, так как эти органы находятся в движении, частота отражений волны будет немного изменяться вследствие допплеровского сдвига. Сердце расширяется - частота увеличивается, сужается - частота уменьшается.Saturday, 14 December, 2002, 06:25 GMT, "Mobile phone tracks heartbeats". Appendix 1), developed by researchers at Lucent Technologies' Bell laboratory and consisting in the fact that they remotely irradiate a part of the human body, receive reflected signals modulated by the movement of tissues of the body part due to cardiac activity, emit heart rhythm signals, which are included in the transmitted communication message mobile phone. An additional device is connected to this phone that combines the sensor and the antenna and allows you to capture respiratory and cardiac activity. To do this, place the phone with an additional device in front of you. The electromagnetic waves emitted by the antenna of a mobile phone carried by a person can be reflected from the lungs and heart of a person and again caught by the antenna of an additional device, since these organs are in motion, the frequency of wave reflections will change slightly due to the Doppler shift. The heart expands - the frequency increases, narrows - the frequency decreases.

Изменение это порядка 1 Гц на миллиард ("http://www.mcom.ru/news.phtmlid news=2561" от 12.02.2001. Приложение п.2). Из полученного сигнала выделяются ритмо- и пневмограммы. Такая технология характерна для локации непрерывным сигналом.The change is about 1 Hz per billion ("http://www.mcom.ru/news.phtmlid news = 2561" dated 12.02.2001. Appendix 2). Rhythm and pneumograms are distinguished from the received signal. This technology is typical for location continuous signal.

Недостатком данного способа является то, что он обладает ограниченными возможностями, поскольку невозможен длительный мониторинг функционального состояния человека. Высокая мощность излучения мобильного телефона (например, Motorola C333 развивает выходную мощность сигнала до 1,63 Вт) при длительном многочасовом мониторинге экологически небезопасна для человека.The disadvantage of this method is that it has limited capabilities, as long-term monitoring of the functional state of a person is impossible. The high radiation power of a mobile phone (for example, Motorola C333 develops an output signal power of up to 1.63 W) with long hours of monitoring, it is environmentally unsafe for humans.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату при использовании и принятым за прототип является «Способ мониторинга функционального состояния человека» (патент РФ №2.251.455, А61В 5/02, 2003).Closest to the proposed method according to the technical nature and the achieved result when used and adopted as a prototype is the "Method for monitoring the functional state of a person" (RF patent No. 2.251.455, АВВ 5/02, 2003).

Указанный способ включает дистанционное облучение участка тела человека, проводимое последовательностью сверхширокополосных электромагнитных импульсов длительностью 0,2-1,0 нс, частотой следования 0,05-30,0 МГц и средней плотностью потока энергии на облучаемом участке тела человека не более 0,2 мкВт/см2. Из принятого отраженного сигнала выделяют модуляционную составляющую частоты следования импульсов, обусловленную сердечной деятельностью, по которой формируют сигнал сердечного ритма. По сигналам сердечного ритма дополнительно оценивают индекс стресса человека и включают его значение в передаваемое коммуникационное сообщение мобильного телефона. Способ позволяет обеспечить длительный мониторинг функционального состояния человека с помощью мобильного телефона, не мешая работе его коммуникационной функции. Для устранения мешающих сигналов в приемном тракте, реализующем известный способ, формируются временные окна, открывающие приемник в момент прихода сигнала, отраженного от объекта на определенной дистанции, т.е. осуществляется «стробирование по вертикали».The specified method includes remote irradiation of a portion of the human body, carried out by a sequence of ultra-wideband electromagnetic pulses with a duration of 0.2-1.0 ns, a repetition rate of 0.05-30.0 MHz and an average energy flux density in the irradiated portion of the human body is not more than 0.2 μW / cm 2 . From the received reflected signal, a modulation component of the pulse repetition rate is determined due to cardiac activity, by which a heart rhythm signal is generated. Based on the heart rate signals, an additional stress index of a person is evaluated and its value is included in the transmitted communication message of the mobile phone. The method allows for long-term monitoring of the functional state of a person using a mobile phone, without interfering with the work of his communication function. To eliminate the interfering signals in the receiving path that implements the known method, time windows are formed that open the receiver at the moment of arrival of the signal reflected from the object at a certain distance, i.e. vertical gating is carried out.

Однако достоверное выделение из принятого отраженного сигнала модуляционной составляющей частоты следования импульсов, обусловленной сердечной деятельностью, в ряде случаев затруднено из-за высокого уровня вариаций электромагнитного поля (квазистационарные и периодические составляющие поля, помехи естественного и искусственного происхождения).However, reliable isolation of the modulated component of the pulse repetition rate due to cardiac activity from the received reflected signal is difficult in some cases due to the high level of electromagnetic field variations (quasistationary and periodic field components, interferences of natural and artificial origin).

Технической задачей изобретения является повышение достоверности выделения из принятого отраженного сигнала модуляционной составляющей частоты следования импульсов, обусловленной сердечной деятельностью, за счет исключения вариации электромагнитного поля.An object of the invention is to increase the reliability of the allocation of the modulated component of the pulse repetition rate due to cardiac activity from the received reflected signal by eliminating the variation of the electromagnetic field.

Поставленная задача решается тем, что способ мониторинга функционального состояния человека, заключающийся, в соответствии с ближайшим аналогом, в том, что дистанционно облучают участок тела человека с помощью сверхширокополосного радара, размещаемого вне или внутри корпуса мобильного телефона, принимают отраженные сигналы, модулированные перемещением тканей участка тела, обусловленных сердечной деятельностью, выделяют сигналы сердечного ритма, которые включают в передаваемое коммуникационное сообщение мобильного телефона, при этом облучение участка тела человека проводят последовательностью сверхширокополосных электромагнитных импульсов длительностью 0,2-1,0 нс, частотой следования 0,05-30,0 МГц и средней плотностью потока энергии на облучаемом участке тела человека не более 0,2 мкВт/см2, из принятого отраженного сигнала выделяют модуляционную составляющую частоты следования импульсов, обусловленную сердечной деятельностью, по которой формируют сигнал сердечного ритма, по сигналам сердечного ритма формируют динамический ряд кардиоинтервалов, по результатам спектрального анализа которого оценивают индекс стресса S человека из соотношенияThe problem is solved in that the method of monitoring the functional state of a person, which, in accordance with the closest analogue, is that they remotely irradiate a portion of the human body using an ultra-wideband radar located outside or inside the mobile phone’s body, receive reflected signals modulated by the movement of tissues of the area bodies due to cardiac activity, emit heart rate signals, which are included in the transmitted communication message of the mobile phone, when m irradiating human body part carried out a sequence of electromagnetic pulses ultrawideband 0.2-1.0 ns, a repetition frequency of 0,05-30,0 MHz and an average power flux density on the irradiated portion of the human body not higher than 0.2 mW / cm 2, the modulated component of the pulse repetition rate is determined from the received reflected signal due to cardiac activity, by which a heart rhythm signal is generated, a dynamic series of cardio intervals are formed from heart rhythm signals, according to the spec a traction analysis of which the stress index S of a person is evaluated from the ratio

Figure 00000002
Figure 00000002

где LF и HF - соответственно низкочастотная (от 0,04 до 0,15 Гц) и высокочастотная (от 0,15 до 0,4 Гц) составляющие мощности спектра динамического ряда кардиоинтервалов, и при стандартных условиях измерения (покой, лежа на спине) значение индекса стресса S для среднестатистического оператора считают равным 1, и включают значение индекса стресса S человека в передаваемое коммуникационное сообщение мобильного телефона, отличается от ближайшего аналога тем, что осуществляют периодическое измерение напряженности электромагнитного поля и операцию нормирования разностного сигнала двух последовательных измерений, при этом предыдущее измерение напряженности электромагнитного поля задерживают по времени, и вычитают его из последующего измерения напряженности магнитного поля, интегрируют полученный разностный сигнал, делят разностный сигнал на проинтегрированный разностный сигнал, полученный нормированный сигнал сравнивают с заданным пороговым значением и при превышении порогового уровня преобразуют нормированный сигнал в цифровую форму и оценивают индекс стресса человека.where LF and HF are, respectively, the low-frequency (from 0.04 to 0.15 Hz) and high-frequency (from 0.15 to 0.4 Hz) components of the spectrum power of the dynamic range of cardio intervals, and under standard measurement conditions (peace, lying on your back) the value of the stress index S for the average operator is considered equal to 1, and the value of the stress index S of the person is included in the transmitted communication message of the mobile phone, differs from the closest analogue in that the electromagnetic field is periodically measured and the norm operation of the difference signal of two consecutive measurements, while the previous measurement of the electromagnetic field strength is delayed in time, and it is subtracted from the subsequent measurement of the magnetic field strength, the received difference signal is integrated, the difference signal is divided into an integrated difference signal, the obtained normalized signal is compared with a predetermined threshold value and when the threshold level is exceeded, the normalized signal is converted to digital form and the human stress index is evaluated.

Поставленная задача решается тем, что устройство для мониторинга функционального состояния человека, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, связанные двусторонней связью мобильный телефон, канал связи, блок оценки индекса стресса и сверхширокополосный радар, при этом сверхширокополосный радар содержит последовательно включенные генератор, вход управления которого соединен с первым выходом микроконтроллера, первый формирователь короткого импульса и передающую антенну, последовательно подключенные к выходу генератора первую линию задержки, второй вход которой соединен со вторым выходом микроконтроллера, второй формирователь короткого импульса, временный дискриминатор, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, и интегральный усилитель, вход микроконтроллера соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а третий выход связан двусторонней связью с блоком оценки индекса стресса, отличается от ближайшего аналога тем, что сверхширокополосный радар снабжен второй линией задержки, блоком вычитания, интегратором, блоком деления, блоком формирования эталонного напряжения и блоком сравнения, причем к выходу интегрального усилителя последовательно подключены вторая линия задержки, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом интегрального усилителя, интегратор, блок деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного напряжения, а выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя.The problem is solved in that a device for monitoring the functional state of a person, comprising, in accordance with the closest analogue, a mobile phone, a communication channel, a stress index estimator and an ultra-wideband radar connected by two-way communication, while the ultra-wideband radar contains a series-connected generator, the control input of which connected to the first output of the microcontroller, the first driver of a short pulse and a transmitting antenna, connected in series to the output of the generator a delay line, the second input of which is connected to the second output of the microcontroller, the second short-pulse driver, a temporary discriminator, the second input of which is connected to the output of the receiving antenna, and an integrated amplifier, the input of the microcontroller is connected to the output of the analog-to-digital converter, and the third output is connected by two-way communication with a stress index assessment unit, differs from the closest analogue in that the ultra-wideband radar is equipped with a second delay line, a subtraction unit, an integrator, a division unit, a block m forming a reference voltage and a comparison unit, and the second delay line, a subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the integrated amplifier, an integrator, a division unit, the second input of which is connected to the output of the subtraction unit, and the comparison unit, the second the input of which is connected to the output of the reference voltage generating unit, and the output is connected to the input of an analog-to-digital converter.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Структурная схема сверхширокополосного радара 2 изображена на фиг.2.The structural diagram of a device that implements the proposed method is presented in figure 1. The structural diagram of ultra-wideband radar 2 is shown in figure 2.

Устройство содержит последовательно связанные сверхширокополосный радар 2 и блок 3 оценки индекса стресса, который через канал связи 4 связан с мобильным телефоном 1.The device comprises sequentially connected ultrawideband radar 2 and a stress index estimator 3, which is connected via communication channel 4 to mobile phone 1.

Сверхширокополосный радар 2, содержащий последовательно включенные генератор 2.1, первый формирователь 2.2 короткого импульса и передающую антенну 2.3, последовательно подключенные к выходу генератора 2.1 первую линию задержки 2.4, второй вход которой соединен со вторым выходом микроконтроллера 2.6, второй формирователь 2.5 короткого импульса, временный дискриминатор 2.9, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны 2.10, интегральный усилитель 2.8, вторую линию задержки 2.11, блок 2.12 вычитания, второй вход которого соединен с выходом интегрального усилителя 2.8, интегратор 2.13, блок 2.14 деления, второй вход которого соединен с выходом блока 2.12 вычитания, блок 2.16 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 2.15 формирования эталонного напряжения, аналого-цифровой преобразователь 2.7 микроконтроллер 2.6, третий выход которого связан двусторонней связью с блоком 3 оценки индекса стресса.An ultra-wideband radar 2, which contains a series-connected generator 2.1, a first short-pulse driver 2.2 and a transmitting antenna 2.3, a first delay line 2.4 connected in series to the output of the generator 2.1, the second input of which is connected to the second output of the microcontroller 2.6, the second short-pulse driver, 2.5, a temporary discriminator 2.9 , the second input of which is connected to the output of the receiving antenna 2.10, an integrated amplifier 2.8, the second delay line 2.11, a subtraction unit 2.12, the second input of which is connected to the integ amplifier 2.8, integrator 2.13, division block 2.14, the second input of which is connected to the output of the subtraction block 2.12, comparison block 2.16, the second input of which is connected to the output of the reference voltage generating block 2.15, analog-to-digital converter 2.7 microcontroller 2.6, the third output of which is connected bilaterally link to block 3 stress index assessment.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Использование канала связи между мобильным телефоном и сверхширокополосным (СШП) радаром позволяет последний помещать в нагрудный карман, а мобильный телефон располагать в пределах комнаты, если мониторинг проходит в помещении, или в сумке и т.д., можно придумать много различных вариантов комфортного и скрытного проведения мониторинга. В частном случае СШП радар можно смонтировать в корпусе мобильного телефона. Практически выбор конструктивного использования мобильного телефона зависит от конкретного применения. Осуществление предлагаемого способа при этом не меняется. Отличие будет заключаться в том, что, в одном случае, для проведения мониторинга функционального состояния человека помещают СШП радар, находящийся вне мобильного телефона и соединенный с ним каналом связи, напротив участка тела, подверженного перемещениям в пространстве из-за сердечной деятельности, в другом - напротив этого места помещают мобильный телефон.Using the communication channel between the mobile phone and the ultra-wideband (UWB) radar allows the latter to be placed in the breast pocket, and the mobile phone to be placed within the room, if monitoring is carried out indoors, or in a bag, etc., you can come up with many different options for comfortable and secretive monitoring. In the particular case of UWB radar can be mounted in the housing of a mobile phone. In practice, the choice of constructive use of a mobile phone depends on the specific application. The implementation of the proposed method does not change. The difference will be that, in one case, for monitoring the functional state of a person, an UWB radar is placed that is outside the mobile phone and connected to it by a communication channel, opposite the body part that is subject to movement in space due to cardiac activity, in the other - opposite this place is a mobile phone.

С помощью СШП радара дистанционно облучают участок тела человека последовательностью СШП электромагнитных импульсов, принимают отраженные сигналы, модулированные перемещения тканей участка тела, обусловленных сердечной деятельностью, выделяют модуляционную составляющую частоты следования импульсов, по которой формируют сигнал сердечного ритма, по сигналам сердечного ритма дополнительно оценивают индекс стресса человека и включают сигнал сердечного ритма и значение индекса стресса в передаваемое коммуникационное сообщение мобильного телефона.Using the UWB radar, a portion of the human body is remotely irradiated with a UWB sequence of electromagnetic pulses, receive reflected signals, modulated tissue movements of the body portion due to cardiac activity, isolate the modulation component of the pulse repetition rate by which a heart rhythm signal is generated, and the stress index is additionally evaluated by heart rhythm signals human and include the heart rate signal and the value of the stress index in the transmitted communication message mobile phone.

Облучение участка тела проводят последовательностью СШП электромагнитных импульсов длительностью 0,2-1,0 нс, частотой следования 0,05-30,0 МГц и средней плотностью потока энергии на облучаемом участке тела человека не более 0,2 мкВт/см2.The irradiation of the body area is carried out by a UWB sequence of electromagnetic pulses with a duration of 0.2-1.0 ns, a repetition rate of 0.05-30.0 MHz and an average energy flux density in the irradiated area of the human body of not more than 0.2 μW / cm 2 .

Для устранения мешающих сигналов в приемном тракте формируют временные окна, открывающие приемник в момент прихода сигнала, отраженного от объекта на определенной дистанции, т.е. осуществляют «стробирование по вертикали».To eliminate interfering signals in the receiving path, time windows are formed that open the receiver at the moment of arrival of the signal reflected from the object at a certain distance, i.e. carry out "vertical gating".

«Стробирование по горизонтали» позволяет на фоне вариаций электромагнитного поля, не связанных с электромагнитной волной, отражающейся от исследуемого объекта, достоверно выделять из принятого отраженного сигнала модуляционную составляющую частоты следования импульсов, обусловленную сердечной деятельностью.“Horizontal gating” allows against the background of electromagnetic field variations not related to the electromagnetic wave reflected from the object under study, to reliably isolate from the received reflected signal the modulation component of the pulse repetition rate due to cardiac activity.

Для исключения влияния периодических и квазистационарных вариаций электромагнитного поля осуществляют периодическое измерение напряженности электромагнитного поля и операцию нормирования разностного сигнала двух последовательных измерений, причем предыдущее измерение напряженности электромагнитного поля задерживают по времени и вычитают его из последующего измерения напряженности электромагнитного поля, интегрируют полученный разностный сигнал, делят разностный сигнал на проинтегрированный разностный сигнал, полученный нормированный сигнал сравнивают с заданным пороговым значением и при превышении порогового уровня преобразуют нормированный сигнал в цифровую форму и оценивают индекс стресса человека.To exclude the influence of periodic and quasi-stationary variations of the electromagnetic field, a periodic measurement of the electromagnetic field strength and the normalization of the difference signal of two successive measurements are carried out, the previous measurement of the electromagnetic field delayed by time and subtracted from the subsequent measurement of the electromagnetic field strength, integrate the received differential signal, divide the difference signal to the integrated differential signal received th e signal is compared with a predetermined threshold value and when the threshold is exceeded, the normalized signal is converted to digital form and evaluate human stress index.

По сигналам сердечного ритма формируют динамический ряд кардиоинтервалов и рассчитывают значение частоты сердечных сокращений (ЧСС).According to heart rate signals, a dynamic series of cardio intervals is formed and the value of heart rate (HR) is calculated.

Осуществляют спектральный анализ динамического ряда кардиоинтервалов на основе БПФ и измеряют спектральную мощность сигнала раздельно в низкочастотной (LF) и высокочастотной (HF) областях спектра (Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов, основные методы. - М.: «Мир», 1982, с.52-56). Предварительные измерения для спектральных мощностей в низкочастотной (LF) и высокочастотной (HF) областях проводят на большой популяции людей в стандартных условиях записи (покой, лежа на спине), по описанному выше алгоритму. Полученные экспериментальные данные усредняют по всей популяции и принимают за значения нормы спектральной мощности в низкочастотной (LFs) и высокочастотной (HFs) областях. Затем проводят текущее измерение и рассчитывают индекс стресса S из соотношенияPerform a spectral analysis of the dynamic range of FFT-based cardio intervals and measure the spectral power of the signal separately in the low-frequency (LF) and high-frequency (HF) regions of the spectrum (Took R., Enoxon L. Applied analysis of time series, basic methods. - M.: Mir 1982, p. 52-56). Preliminary measurements for spectral powers in the low-frequency (LF) and high-frequency (HF) regions are carried out on a large population of people in standard recording conditions (peace, lying on their backs), according to the algorithm described above. The obtained experimental data are averaged over the entire population and taken as the norm of the spectral power in the low-frequency (LFs) and high-frequency (HFs) regions. Then carry out the current measurement and calculate the stress index S from the ratio

Figure 00000003
Figure 00000003

Проявление стресса связано как с активизацией нервной системы - стрессовая активность, так и с ее дезактивацией - стрессовая пассивность. В стационарных условиях стресс не выражен. Дальнейшее уменьшение или увеличение уровня активации нервной системы должно сопровождаться увеличением проявления стресса. Поэтому в стандартных условиях индекс стресса должен быть равен единице, а в других условиях, отличных от стандартных, индекс стресса должен увеличиваться или уменьшаться. Это обеспечивается сомножителями

Figure 00000004
и
Figure 00000005
, при этом сомножитель
Figure 00000006
обеспечивает привязку к норме суммарной мощности, а сомножитель
Figure 00000007
нормирует значение индекса стресса для получения его значения в стандартных условиях, равного 1.The manifestation of stress is associated both with activation of the nervous system - stressful activity, and with its deactivation - stressful passivity. In stationary conditions, stress is not pronounced. A further decrease or increase in the level of activation of the nervous system should be accompanied by an increase in the manifestation of stress. Therefore, under standard conditions, the stress index should be equal to one, and in other conditions other than standard, the stress index should increase or decrease. This is provided by the factors
Figure 00000004
and
Figure 00000005
, while the factor
Figure 00000006
provides binding to the norm of the total power, and the factor
Figure 00000007
normalizes the value of the stress index to obtain its value under standard conditions, equal to 1.

В стандартных условиях для среднестатистического человека индекс стресса равен 1. Для человека с высоким уровнем функционирования сердечно-сосудистой системы, находящегося в стандартных условиях, индекс стресса уменьшается до 0,1. При 8-часовой интеллектуальной нагрузке индекс стресса может увеличиться с исходного уровня 1,0 до 5,0÷10,0.Under standard conditions, for an average person, the stress index is 1. For a person with a high level of functioning of the cardiovascular system who is in standard conditions, the stress index decreases to 0.1. With an 8-hour intellectual load, the stress index can increase from the initial level of 1.0 to 5.0 ÷ 10.0.

В частном случае в качестве переданных данных можно использовать экспериментальные данные, приведенные в (Heart Rate Variability Standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. European Heart Journal. - 1996. - v.l7. - p.354-381), где LFs=1,170 [мс2], HFs=915 [мс2] - соответственно низкочастотная и высокочастотная составляющие спектра динамического ряда кардиоинтервалов, полученные в стандартных условиях записи (покой, лежа на спине) для большой популяции людей независимо от пола, возраста и других факторов и принимаемые за норму. При этом выражение (1) для индекса стресса принимает видIn the particular case, the experimental data given in (Heart Rate Variability Standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. European Heart Journal. - 1996. - v.l7. - p.354-381), where LFs = 1,170 [ms 2 ], HFs = 915 [ms 2 ] —respectively, the low-frequency and high-frequency components of the spectrum of the dynamic range of cardio intervals obtained under standard recording conditions (peace, lying on the back) for a large population of people, regardless of gender, age, and other factors and accepted as the norm. Moreover, expression (1) for the stress index takes the form

Figure 00000008
Figure 00000008

Измеренное значение индекса стресса S совмещено с сигналами сердечного ритма (в том числе значение частоты сердечных сокращений) включают в передаваемое коммуникационное сообщение мобильного телефона.The measured value of the stress index S is combined with heart rate signals (including the value of the heart rate) are included in the transmitted communication message of the mobile phone.

Предлагаемый способ мониторинга функционального состояния человека может быть осуществлен с помощью устройства (фиг.1), содержащего связанные двухсторонней связью мобильный телефон 1, канал связи 4, блок 3 оценки индекса стресса и СШП радар 2.The proposed method for monitoring the functional state of a person can be carried out using a device (Fig. 1) containing a mobile phone 1, a communication channel 4, a stress index estimation unit 3 and an UWB radar 2 connected by a two-way communication.

Мобильный телефон 1 содержит приемопередающий блок 1.2, соединенный с антенной 1.3, микрофон 1.4, телефон 1.5, блок 1.6 звуковой индикации вызова, дисплей 1.7, блок 1.8 памяти, клавиатуру 1.9, блок 1.10 вывода режимов работы, блок 1.11 интерфейсный и источник питания 1.12, которые подключены к контроллеру 1.1, второй вход-выход блока 1.11 интерфейсного является локальным входом-выходом мобильного телефона.The mobile phone 1 contains a transceiver unit 1.2 connected to the antenna 1.3, a microphone 1.4, a phone 1.5, a call sound indication unit 1.6, a display 1.7, a memory unit 1.8, a keyboard 1.9, an operating mode output unit 1.10, an interface unit 1.11, and a power supply 1.12, which connected to the controller 1.1, the second input-output of the block 1.11 of the interface is the local input-output of the mobile phone.

Выбор реализации канала связи 4 не влияет на выполнение предлагаемого способа. Реализация канала связи 4 в виде проводной связи позволяет упростить приемопередающие усилители канала связи. Использование электромагнитного канала связи повышает удобство применения, комфортность при осуществлении предлагаемого способа.The choice of implementation of the communication channel 4 does not affect the implementation of the proposed method. The implementation of the communication channel 4 in the form of a wired connection allows us to simplify the transceiver amplifiers of the communication channel. The use of an electromagnetic communication channel improves usability, comfort in the implementation of the proposed method.

СШП радар 2 предназначен для дистанционной регистрации параметров сердечной деятельности. Бесконтактный метод измерения параметров сердечной деятельности основан на измерении ускорения движения сердца человека. Измерение проводиться радиолокационным методом, в основе которого лежит способность электромагнитных волн частично отражаться от раздела двух сред и проникать сквозь среду. Для передачи электромагнитной энергии выбран сверхширокополосный сигнал длительностью 0.2-1.0 нс, такой сигнал позволяет:UWB radar 2 is designed for remote recording of cardiac activity parameters. The non-contact method of measuring the parameters of cardiac activity is based on measuring the acceleration of human heart movement. The measurement is carried out by the radar method, which is based on the ability of electromagnetic waves to partially reflect from the separation of two media and penetrate through the medium. An ultra-wideband signal with a duration of 0.2-1.0 ns was selected for the transmission of electromagnetic energy, this signal allows you to:

- увеличить разрешающую способность радара, раздельно измерить параметры грудной клетки и сердца;- increase the resolution of the radar, separately measure the parameters of the chest and heart;

- уменьшить минимальное расстояние, на котором проводиться измерение;- reduce the minimum distance at which the measurement is carried out;

- уменьшить спектральную плотность мощности излучаемого сигнала и уровень электромагнитного излучения, действующего на пилота;- reduce the spectral power density of the emitted signal and the level of electromagnetic radiation acting on the pilot;

- уменьшить габариты радара;- reduce the size of the radar;

- увеличить защиту радара от внешних помех и повысить достоверность измерений.- increase the protection of the radar from external interference and increase the reliability of measurements.

Генератор 2.1 с управляемой частотой следования импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой 0.05-30 МГц. Эти импульсы поступают на первый формирователь 2.2 короткого импульса и в линию задержки 2.4. Импульсы с выхода первого формирователя 2.2 короткого импульса поступают в передающую антенну 2.3 и ударно возбуждают ее.Generator 2.1 with a controlled pulse repetition rate produces rectangular pulses with a frequency of 0.05-30 MHz. These pulses are fed to the first short-pulse shaper 2.2 and to the delay line 2.4. The pulses from the output of the first shaper 2.2 short pulse arrive at the transmitting antenna 2.3 and shock excite it.

Излученные импульсы электромагнитного поля отражаются от подвижных поверхностей грудной клетки и сердца испытуемого, улавливаются приемной антенной 2.10 и поступают на второй вход временного дискриминатора 2.9, на первый вход которого подаются короткие импульсы с выхода второго формирователя 2.5 короткого импульса.The emitted pulses of the electromagnetic field are reflected from the moving surfaces of the chest and heart of the test person, captured by the receiving antenna 2.10 and fed to the second input of the temporary discriminator 2.9, the first input of which is supplied with short pulses from the output of the second shaper 2.5 of the short pulse.

Для устранения мешающих сигналов в приемном тракте формируются временные окна, открывающие приемник в момент прихода сигнала, отраженного от объекта на определенной дистанции, т.е. осуществляется «стробирование по вертикали». Эту задачу в составе СШП радара 2 выполняет стробируемый временный дискриминатор 2.9. Он состоит из быстродействующих электронных ключей. Время переключения составляет порядка 200-300 пс. Моменты стробирования определяются величиной задержки управляющего сигнала в программно-управляемой линии задержки 2.4, все остальное время приемный тракт закрыт. Принятые в окнах сигналы детектируются и усиливаются в интегральном усилителе 2.8, на выходе которого выделяется сигнал, несущий информацию о движении грудной клетки и сердца человека.To eliminate interfering signals, time windows are formed in the receiving path that open the receiver at the moment of arrival of the signal reflected from the object at a certain distance, i.e. vertical gating is carried out. This task as part of the UWB radar 2 is performed by a gated temporary discriminator 2.9. It consists of high-speed electronic keys. The switching time is about 200-300 ps. The gating times are determined by the delay value of the control signal in the program-controlled delay line 2.4, the rest of the time the receiving path is closed. The signals received in the windows are detected and amplified in an integrated amplifier 2.8, the output of which is a signal that carries information about the movement of the chest and heart of a person.

Устройство «вертикального стробирования» состоит из программно-управляемой линии задержки 2.4 и второго формирователя 2.5 короткого импульса. Время задержки, устанавливаемое микроконтроллером 2.6, определяется расстоянием до индивидуума. Постоянная времени интегрирования усилителя 2.8 выбирается в зависимости от полосы частот полезного сигнала. Накопление импульсов позволяет уменьшить среднюю излучаемую мощность СШП радара 2 и повысить отношение сигнала на выходе усилителя 2.8.The “vertical gating” device consists of a program-controlled delay line 2.4 and a second short-pulse shaper 2.5. The delay time set by the microcontroller 2.6 is determined by the distance to the individual. The integration time constant of amplifier 2.8 is selected depending on the frequency band of the desired signal. The accumulation of pulses can reduce the average radiated power of the UWB radar 2 and increase the signal ratio at the output of the amplifier 2.8.

Выделенный и усиленный низкочастотный сигнал, пропорциональный частоте дыхания и сокращения сердца или пропорциональный вариациям электромагнитного поля, поступает на блок 2.12 вычитания непосредственно и через линию 2.11 задержки. При этом в каждой точке наблюдения производится не менее 2 последовательных измерений указанных сигналов (импульсов). Для этого сигнал, соответствующий предшествующему измерению, задерживается линией 2.11 до момента его сравнения с последующим сигналом в блоке 2.12 вычитания. Операции интегрирования разностного сигнала и деление разностного сигнала на интегрированный разностный сигнал осуществляется в блоках 2.13 и 2.14. В блоке 2.16 осуществляется сравнение нормированного сигнала с пороговым значением, задаваемым блоком 2.15. При прерывании порогового уровня сигнала поступает на выход аналого-цифрового преобразователя 2.7, где преобразовывается в цифровую форму и поступает в микроконтроллер 2.6. Так осуществляется «стробирование по горизонтали», которое позволяет на фоне вариаций электромагнитного поля, не связанных с электромагнитной волной, отражающейся от объекта, надежно выделить из принятого отраженного сигнала модуляционную составляющую частоты следования импульсов, обусловленную сердечной деятельностью.The extracted and amplified low-frequency signal, which is proportional to the respiratory rate and heart rate or proportional to the electromagnetic field variations, is sent to the subtraction unit 2.12 directly and through the delay line 2.11. At the same time, at least 2 consecutive measurements of the indicated signals (pulses) are made at each observation point. For this, the signal corresponding to the previous measurement is delayed by line 2.11 until it is compared with the subsequent signal in block 2.12 of subtraction. The operations of integrating the difference signal and dividing the difference signal by the integrated difference signal are performed in blocks 2.13 and 2.14. In block 2.16, the normalized signal is compared with the threshold value set by block 2.15. When the threshold level is interrupted, the signal enters the output of the analog-to-digital converter 2.7, where it is converted to digital form and fed to the microcontroller 2.6. Thus, “horizontal gating” is carried out, which allows, against the background of electromagnetic field variations not related to the electromagnetic wave reflected from the object, to reliably isolate from the received reflected signal the modulation component of the pulse repetition rate due to cardiac activity.

Микроконтроллер 2.6 управляет работой СШП радара 2, контролирует состояние основных блоков и узлов, осуществляет селекцию движущихся целей и обеспечивает вывод данных для последующей обработки на вход блока 3 оценки индекса стресса.Microcontroller 2.6 controls the operation of the UWB radar 2, monitors the state of the main blocks and nodes, selects moving targets and provides data output for subsequent processing to the input of block 3 of the stress index assessment.

Блок 3 осуществляет цифровую фильтрацию для выделения сигнала сердечного ритма, выделения экстремумов сигнала сердечного ритма (в обработке электрокардиограммы аналогичная операция - выделение R-зубца), измерение длительности кардиоинтервалов, как интервал времени между экстремумами сигнала движения сердца (пульсовых интервалов) (в обработке электрокардиограммы аналогичная операция - измерение длительности RR-интервалов). На базе значений кардиоинтевалов формируют динамический ряд кардиоинтервалов, который подвергается сплайн-интерполяции. Благодаря сплайн-интерполяции получают значения кардиоинтервалов через равные промежутки времени.Block 3 performs digital filtering to extract a heart rhythm signal, highlight the extrema of a heart rhythm signal (in the processing of an electrocardiogram, a similar operation is the extraction of an R-wave), measure the duration of cardio intervals as the time interval between the extrema of the heart movement signal (pulse intervals) (in the processing of an electrocardiogram is similar operation - measuring the duration of RR intervals). Based on the values of the cardiointerval, a dynamic series of cardiointervals is formed, which undergoes spline interpolation. Thanks to spline interpolation, cardio intervals are obtained at regular intervals.

Значения отсчетов кардиоинтервалов через равные промежутки времени необходимы для спектрального анализа динамического ряда кардиоинтервалов с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ). На основе спектрального анализа динамического ряда кардиоинтервалов измеряют спектральную мощность сигнала раздельно в низкочастотной (LF) и высокочастотной (HF) областях.The values of the intervals of the cardio intervals at equal intervals of time are necessary for the spectral analysis of the dynamic series of cardio intervals using the fast Fourier transform (FFT). Based on spectral analysis of the dynamic range of cardio intervals, the spectral power of the signal is measured separately in the low-frequency (LF) and high-frequency (HF) regions.

В блоке 3 оценки индекса стресса содержатся данные измерения для спектральных мощностей низкочастотной (LF) и высокочастотной (HF) областях, приведенные на большой популяции людей в стационарных условиях записи (покой, лежа на спине) и усредненные по всей популяции. Затем рассчитывают индекс стресса S из соотношения (1).Block 3 of the stress index assessment contains measurement data for the spectral powers of the low-frequency (LF) and high-frequency (HF) regions, shown for a large population of people under stationary recording conditions (peace, lying on their backs) and averaged over the entire population. Then calculate the stress index S from the relation (1).

В целом устройство для осуществления способа работает следующим образом.In General, a device for implementing the method works as follows.

Мобильный телефон 1 используется по прямому назначению. Если индивидууму необходим мониторинг собственного функционального состояния, то он с помощью клавиатуры 1.9 и блока 1.10 выбора режимов работы через блок 1.11 интерфейсный, канала связи 4 и блок 3 включает в рабочее состояние СШП радар 2. Сигнал с информацией о параметрах сердечной деятельности, поступающий от СШП радара 2, обрабатывается в блоке 3 для получения сигнала сердечного ритма и индекса стресса и преобразуется к виду, удобному для обработки контроллером 1.1, который с помощью дисплея 1.7 отображает информацию о функциональном состоянии человека и включает сигналы сердечного ритма и значения индекса стресса и ЧСС в передаваемое коммуникационное сообщение мобильного телефона.Mobile phone 1 is used for its intended purpose. If an individual needs to monitor his own functional state, then he uses the keyboard 1.9 and block 1.10 to select operating modes through the interface block 1.11, communication channel 4 and block 3, includes radar 2 in the operating state of the UWB signal from the UWB radar 2, is processed in block 3 to receive a heart rate signal and a stress index and converted to a form convenient for processing by controller 1.1, which displays information on the functional state of man and includes heart rate signals and the values of the stress index and heart rate in the transmitted communication message of the mobile phone.

При размещении СШП радара внутри мобильного телефона последний обычно размещают в нагрудном кармане напротив сердца. Хотя возможны и другие варианты размещения мобильного телефона относительно тела человека. Во всех этих вариантах должен осуществляться захват приемной и передающей антеннами участка тела с перемещениями от сердечной деятельности. Последовательность действий предлагаемого способа остается неизменной независимо от вида размещения мобильного телефона.When placing the UWB radar inside a mobile phone, the latter is usually placed in the breast pocket opposite the heart. Although there are other options for placing a mobile phone relative to the human body. In all these variants, the receiving and transmitting antennas should capture the body part with movements from cardiac activity. The sequence of actions of the proposed method remains unchanged regardless of the type of placement of the mobile phone.

Следует отметить, что средняя плотность потока энергии, создаваемая излучением СШП радара 2 на облучаемом участке тела человека, составляет не более 0,2 м кВт на см2, что значительно меньше санитарной нормы электромагнитных излучений. Средняя мощность излучения СШП радара 2 составляет не более 50 мкВт, эта величина излучения меньше в 3,3·104, чем излучение самого мобильного телефона (мобильный телефон фирмы Motorola С333 развивает выходную мощность сигнала до 1,63 Вт) при передаче коммуникационных сообщений.It should be noted that the average energy flux density generated by the UWB radiation of radar 2 in the irradiated area of the human body is not more than 0.2 m kW per cm 2 , which is significantly less than the sanitary norm of electromagnetic radiation. The average radiation power of UWB radar 2 is not more than 50 μW, this radiation value is less than 3.3 · 10 4 than the radiation of the mobile phone itself (a Motorola C333 mobile phone develops an output signal power of up to 1.63 W) when transmitting communication messages.

Низкое значение средней плотности потока энергии, создаваемой излучение СШП радара 2, позволяет проводить длительный экологически безопасный мониторинг функционального состояния человека. Способ мониторинга функционального состояния человека может быть использован при работе на тренажере, в условиях лаборатории и клиники, а также в домашних условиях. В области авиации с помощью данного способа можно осуществлять постоянный мониторинг пилота как при реальном полете, так и при работе на тренажере, и собирать статистику основных параметров его функционального состояния.The low value of the average energy flux density generated by the UWB radar 2 radiation allows for long-term environmentally friendly monitoring of the functional state of a person. A method of monitoring the functional state of a person can be used when working on a simulator, in a laboratory and clinic, as well as at home. In the field of aviation, using this method, it is possible to constantly monitor the pilot both during real flight and when working on the simulator, and to collect statistics on the main parameters of its functional state.

Таким образом, предлагаемые технические решения по сравнению с прототипами обеспечивают повышение стабильности выделения из принятого отраженного сигнала модуляционной составляющей частоты следования импульсов, обусловленный сердечной деятельностью. Это достигается за счет исключения вариаций электромагнитного поля (квазистационарные и периодические составляющие поля, помехи естественного и искусственного происхождения).Thus, the proposed technical solutions in comparison with the prototypes provide increased stability of separation of the modulated component of the pulse repetition rate from the received reflected signal due to cardiac activity. This is achieved by eliminating variations in the electromagnetic field (quasistationary and periodic field components, interference of natural and artificial origin).

Claims (1)

Устройство для мониторинга функционального состояния человека, содержащее связанные двусторонней связью мобильный телефон, канал связи, блок оценки индекса стресса и сверхширокополосный радар, при этом сверхширокополосный радар содержит последовательно включенные генератор, вход управления которого соединен с первым выходом микроконтроллера, первый формирователь короткого импульса и передающую антенну, последовательно подключенные к выходу генератора первую линию задержки, второй вход которой соединен со вторым выходом микроконтроллера, второй формирователь короткого импульса, временной дискриминатор, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, и интегральный усилитель, вход микроконтроллера соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а третий выход связан двусторонней связью с блоком оценки индекса стресса, отличающееся тем, что сверхширокополосный радар снабжен второй линией задержки, блоком вычитания, интегратором, блоком деления, блоком формирования эталонного напряжения и блоком сравнения, причем к выходу интегрального усилителя последовательно подключены вторая линия задержки, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом интегрального усилителя, интегратор, блок деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного напряжения, а выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя.A device for monitoring the functional state of a person, comprising a mobile phone, a communication channel, a stress index estimator and an ultra-wideband radar connected by a two-way communication, the ultra-wideband radar comprising a series-connected generator, the control input of which is connected to the first output of the microcontroller, the first short pulse shaper and the transmitting antenna connected in series to the output of the generator is a first delay line, the second input of which is connected to the second output of the microcon a roller, a second short-pulse driver, a time discriminator, the second input of which is connected to the output of the receiving antenna, and an integrated amplifier, the input of the microcontroller is connected to the output of the analog-to-digital converter, and the third output is connected by two-way communication with the stress index estimator, characterized in that it is ultra-wideband the radar is equipped with a second delay line, a subtraction unit, an integrator, a division unit, a unit for generating a reference voltage and a unit for comparing, and to the output of the integral gain For the second delay line, a subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the integrated amplifier, an integrator, a division unit, the second input of which is connected to the output of the subtraction unit, and a comparison unit, the second input of which is connected to the output of the reference voltage generating unit, and the output is connected in series connected to the input of an analog-to-digital converter.
RU2006138900/14A 2006-10-30 2006-10-30 Method of man's functional state monitoring and related monitoring device RU2327415C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006138900/14A RU2327415C1 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Method of man's functional state monitoring and related monitoring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006138900/14A RU2327415C1 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Method of man's functional state monitoring and related monitoring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006138900A RU2006138900A (en) 2008-05-10
RU2327415C1 true RU2327415C1 (en) 2008-06-27

Family

ID=39679899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006138900/14A RU2327415C1 (en) 2006-10-30 2006-10-30 Method of man's functional state monitoring and related monitoring device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2327415C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462990C2 (en) * 2010-05-19 2012-10-10 Эдуард Гусманович Зиганшин Device for remote contactless monitoring of human vital activity parameters
RU2559940C2 (en) * 2013-06-06 2015-08-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" Method of remote control of organism's heart activity parameters
RU2578298C1 (en) * 2014-11-24 2016-03-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Ultra-bandwidth device for determining profile of living organism tissue layers and corresponding method
RU2687874C2 (en) * 2012-10-05 2019-05-16 Владимир КРАНЦ Additional device for multimedia devices, medical and sports devices

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Mobile phone tracks heartbeats. «http://news.bbc.co.uk/l/hi/technology/2.562.265.stm", 14.12.2002. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462990C2 (en) * 2010-05-19 2012-10-10 Эдуард Гусманович Зиганшин Device for remote contactless monitoring of human vital activity parameters
RU2687874C2 (en) * 2012-10-05 2019-05-16 Владимир КРАНЦ Additional device for multimedia devices, medical and sports devices
RU2559940C2 (en) * 2013-06-06 2015-08-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" Method of remote control of organism's heart activity parameters
RU2578298C1 (en) * 2014-11-24 2016-03-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Ultra-bandwidth device for determining profile of living organism tissue layers and corresponding method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006138900A (en) 2008-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Petrović et al. High-accuracy real-time monitoring of heart rate variability using 24 GHz continuous-wave Doppler radar
US9924880B2 (en) RF doppler bio-signal sensor for continuous heart rate variability and blood pressure monitoring
Droitcour et al. Signal-to-noise ratio in Doppler radar system for heart and respiratory rate measurements
Mishra et al. Intermodulation-based nonlinear smart health sensing of human vital signs and location
US20150265204A1 (en) Fetal monitoring device and methods
CN106175723A (en) A kind of many life monitoring systems based on FMCW wideband radar
US20100249633A1 (en) Systems and methods for determining regularity of respiration
US20100274145A1 (en) Fetal monitoring device and methods
KR20110008080A (en) Non-contact physiologic motion sensors and methods for use
WO2008027509A2 (en) Remote-sensing method and device
KR101838704B1 (en) Method and appratus for measuring biometric data using radar
CN108577815A (en) A kind of assay method of human body respiration rate and heart rate based on ULTRA-WIDEBAND RADAR
Wang et al. Wireless vital sign monitoring using penetrating impulses
CN112617773A (en) Signal processing method and signal processing device for health monitoring
RU2327415C1 (en) Method of man's functional state monitoring and related monitoring device
Churkin et al. Millimeter-wave radar for vital signs monitoring
Eren et al. The artifacts of human physical motions on vital signs monitoring
Sakamoto et al. Noncontact measurement of autonomic nervous system activities based on heart rate variability using ultra-wideband array radar
Alizadeh et al. Remote heart rate sensing with mm-wave radar
RU2258455C2 (en) Method of monitoring functional condition of human
Raheel et al. Breathing and heartrate monitoring system using IR-UWB radar
WO2020198544A1 (en) Near-field coherent sensing methods and systems
Yong et al. An overview of ultra-wideband technique application for medial engineering
US20200367784A1 (en) Method and device for diagnosing arrhythmia using uwb radar
Hu et al. Real-time remote vital sign detection using a portable Doppler sensor system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081031