Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-5-951-961
УДК 681.784.8
Система визуального отображения изменения физиологического состояния пациентов с хроническим нарушением сознания и передачи данных по беспроводной оптической связи
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Вострикова С.А., Погорелова К.О., Ширяев Д.С., Ткачева Е.В., Беляков Н.А., Ковач Я.Н., Андреев Ю.С., Смирнова И.Г., Кондратьева Е.А. Система визуального отображения изменения физиологического состояния пациентов с хроническим нарушением сознания и передачи данных по беспроводной оптической связи // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22, № 5. С. 951–961. doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-5-951-961
Аннотация
Предмет исследования. Представлена система визуального отображения изменения физиологического состояния пациентов и передачи данных по беспроводной оптической связи. Существующие методы на основе прикроватных мониторов не предоставляют возможность визуального отображения информации вблизи объекта в условиях высокой загруженности персонала и позволяют осуществлять передачу данных по электрическому кабелю или дистанционно в радиочастотном диапазоне. Подобные недостатки снижают оперативность реагирования персонала и приводят к большому количеству ошибок в передаваемых данных. Более эффективна удаленная оперативная система мониторинга, обеспечивающая сбор данных с датчиков, отображение с минимальным временем задержки и передачу данных по помехозащищенному каналу связи в оптическом диапазоне. Простой и наглядный способ отображения информации позволяет оперативно, безошибочно и точно распознать критические ситуации. Метод. Предлагаемая система имеет два канала. По первому каналу осуществляется визуальное отображение изменения физиологического состояния на носимом устройстве в виде браслета. Второй канал передает данные об отклонении в состоянии пациента по беспроводной оптической связи в инфракрасном диапазоне спектра для последующего подробного отображения на компьютере. Визуальное отображение изменения физиологического состояния состоит в программируемом изменении цветности индикаторных светодиодов и изменении режимов их свечения. Полученные результаты. Представлена структурная схема и конструкция системы визуального отображения и передачи данных. В рамках оценки работоспособности системы выполнена оценка нагрева устройства визуального отображения в среде COMSOL Multiphysics. Показано, что средняя температура нагрева индикаторной части, соприкасающейся с кожей человека, не превышает 24 °C и безопасна для пациента. Предложена оптическая схема блока приема и передающего модуля. Оптическая модель модуля разработана в программе Zemax. Предложена оптическая схема блока приема и передающего модуля. Показано, что требуемая средняя оптическая мощность рабочей области спектра составляет 235 мкВт при наличии четырех инфракрасных светодиодов и фотодиодов, расположенных на расстоянии 1 м друг от друга. Рассмотрено описание рабочего макета устройства визуального отображения и передачи данных, включающего цифровой датчик пульса и уровня кислорода в крови, блок управления цветностью и обработки данных, устройство визуального отображения, блок передачи данных. Режимы работы светодиодов и их соответствие отклонению контролируемых параметров проверено специальной программой микроконтроллера. Практическая значимость. Внедрение разрабатываемой системы актуально при мониторинге состояния объекта наблюдения в случаях, когда применение радиочастотного диапазона ограничено, и важную роль играет устойчивость канала передачи данных к электромагнитным помехам.
Ключевые слова: система визуального отображения, беспроводная оптическая связь
Благодарности. Экспериментальное исследование выполнено в рамках гранта РФФИ 19-29-01066/2022. Авторы выражают благодарность Российскому научно-исследовательскому нейрохирургическому институту им. А.Л. Поленова (филиалу НМИЦ им В.А. Алмазова) за помощь и участие в формировании технического облика объекта визуального отображения.
Список литературы
Благодарности. Экспериментальное исследование выполнено в рамках гранта РФФИ 19-29-01066/2022. Авторы выражают благодарность Российскому научно-исследовательскому нейрохирургическому институту им. А.Л. Поленова (филиалу НМИЦ им В.А. Алмазова) за помощь и участие в формировании технического облика объекта визуального отображения.
Список литературы
-
Бакулин И.С., Кремнева Е.И., Кузнецов А.В. и др. Хронические нарушения сознания / под ред. академика РАН М.А. Пирадова. М.: Горячая линия-Телеком, 2020. С. 1–12.
-
Balogh D., Kittinger E., Benzer A., Hackl J. Noise in the ICU // Intensive Care Medicine. 1993. V. 19. N 6. P. 343–346. https://doi.org/10.1007/BF01694709
-
Busch-Vishniac I., West J., Barnhill C., Hunter T., Orellana D., Chivukula R. Noise levels in Johns Hopkins Hospital // Journal of the Acoustical Society of America. 2005. V. 118. N 6. P. 3629–45. https://doi.org/10.1121/1.2118327
-
Сhakole M., Jibhkate R., Choudhari A., Gawali S., Tule P. A healthcare monitoring system using wifi module // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2017. V. 4. N 3. P. 1413–1417.
-
Еременко А.А., Ростунова Н.В., Будагян С.А., Курносов А.В. Персональная телемедицинская система «Оберег» для дистанционного мониторинга пациентов // Вестник анастезиологии и реаниматологии. 2020. Т. 17. № 5. С. 87–94. https://doi.org/10.21292/2078-5658-2020-17-5-87-94
-
Malika, Charu Rana. An indoor wireless Zigbee based patient monitoring system for hospitals // International Journal of Engineering Sciences Research-IJESR. 2013. V. 4. N 2. P. 792–795.
-
Navya K., Murthy M.B.R. A Zigbee based patient health monitoring system // International Journal of Engineering Research and Applications. 2013. V. 3. N 5. P. 483–486.
-
MariappanP., RaghavanD., Abdel Aleem S., Zobaa A. Effects of electromagnetic interference on the functional usage of medical equipment by 2G/3G/4G cellular phones: A review // Journal of Advanced Research. 2016. V. 7. N 5. P. 727–38. https://doi.org/10.1016/j.jare.2016.04.004
-
Dhatchayeny D., Sewaiwar A., Tiwari S., Chung Y. Experimental biomedical EEG signal transmission using VLC // IEEE Sensors Journal. 2015. V. 15. N 10. P. 5386–5387. https://doi.org/10.1109/JSEN.2015.2453200
-
Ali H., Ibtehaj Ahmad M.I., Malik A. Li-Fi based health monitoring system for infants // Proc. of the 2nd International Conference on Communication, Computing and Digital Systems(C-CODE). 2019. P. 69–72. https://doi.org/10.1109/C-CODE.2019.8681012
-
Guger C., Allison B., Kammerhofer A., Guttmann F., Von Oertzen T.J., Spataro R., La Bella V., Annen J., Laureys S., Heilinger A., Ortner R., Cho W. MindBEAGLE – A new system for the assessment and communication with patients with disorders of consciousness and complete locked-in syndrom // Proc. of the IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC). P. 3008–3013. https://doi.org/10.1109/SMC.2017.8123086
-
Wilheim F.H., Roth W.T., Sackner M.A. The LifeShirt: An advanced system for ambulatory measurement of respiratory and cardiac function // Behavior Modification. 2003. V. 27. N 5. P. 671–691. https://doi.org/10.1177/0145445503256321
-
Zhang Y., Poon C.C.Y., Chan C., Tsang M.W.W., Wu K. A health-shirt using e-textile materials for the continuous and cuffless monitoring of arterial blood pressure // Proc. of the 3rd IEEE-EMBS International Summer School and Symposium on Medical Devices and Biosensors (ISSS-MDBS). 2006. P. 86–89. https://doi.org/10.1109/ISSMDBS.2006.360104
-
Chan C.H., Zhang Y.T. Continuous and long-term arterial blood pressure monitoring by using h-Shirt // Proc. of the 5th International Conference on Information Technology and Application in Biomedicine. 2008. P. 267–269. https://doi.org/10.1109/ITAB.2008.4570615
-
Lee B.-Ch., Kim J.Y.,Choi S.H., Yoon Y.H. Use of an external-cooling device for the treatment of heat stroke // Clinical and Experimental Emergency Medicine. 2014. V. 1. P. 62–64. https://doi.org/10.15441/ceem.14.004
-
Gogate U., Bakal J. Healthcare monitoring system based on wireless sensor network for cardiac patients // Biomedical and Pharmacology Journal. 2018. V. 11. N 3. P. 1681–1688. https://doi.org/10.13005/bpj/1537
-
Вострикова С.А., Погорелова К.О., Ширяев Д.С., Полухин И.С., Андреев Ю.С., Смирнова И.Г., Кондратьева Е.А., Бугров В.Е. Система визуального отображения изменения физиологического состояния пациентов с хроническим нарушением сознания // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22. № 2. С. 401–409. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2022-22-2-401-409
-
Lovik R.D., Abraham J.P., Sparrow E.M. Surrogate human tissue temperatures resulting from misalignment of antenna and implant during recharging of a neuromodulation device // Neuromodulation. 2011. V. 14. N 6. P. 501–511. https://doi.org/10.1111/j.1525-1403.2011.00396.x