ПОРТАТИВНИЙ ЕЛЕКТРОКАРДІОГРАФ ІЗ GSM МОДУЛЕМ ДЛЯ ТЕЛЕМЕДИЦИНИ

УДК:621.398:616–073.7+62–182.4

DOI:10.25140/2411-5363-2020-1(19)-191-198

Автор:

Собянін Ігор Володимирович , Одеський національний політехнічний університет, м. Одеса, Україна

Сконечний Валерій Володимирович , Одеський національний політехнічний університет, м. Одеса, Україна

Ярова Інна Анатоліївна, Одеський національний політехнічний університет, м. Одеса, Україна

Мова статті: англійська

Анотація:

Актуальність теми дослідження. Необхідність впровадження в практику принципів телемедицини обумовлює потребу створення діагностичної медичної апаратури, що реалізує можливість передачі даних і дистанційного консультування з профільними фахівцями при наданні екстреної медичної допомоги та в сімейній медицині.

Постановка проблеми. Електрокардіографічне обладнання як правило представляє собою комплекс, що складається з електронного блоку в форм-факторі моноблок, комплекту знімних ЕКГ електродів і ЕКГ кабелю. Кардіодані зберігаються друкуванням на термопапері або передачею на персональний комп’ютер. Таким чином, проведення ЕКГ вимагає витрат часу на приведення приладу в робочий стан, додаткового обладнання у вигляді персонального комп’ютера і високої кваліфікації лікаря для інтерпретації результатів. Проєктування портативної електрокардіографічної техніки з вбудованими засобами зв’язку є актуальним завданням біомедичної інженерії.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Сучасні дослідження в області проєктування портативного обладнання для первинної діагностики серцево-судинних захворювань присвячені вибору оптимальних конструктивних параметрів і підвищенню завадостійкості медичної техніки.

Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Стаття присвячена розробці конструкції портативного електрокардіографа з вбудованим GSM модулем для експлуатації в системах телемедицини.

Постановка завдання. Актуальним завданням є проєктування портативного електрокардіографа для експресдіагностики серцево-судинних захворювань, що має зручний інтерфейс для управління приладом, забезпеченого засобами зв’язку з центрами кардіологічної допомоги, із універсальними портами для виведення інформації на зовнішні накопичувачі й підключення додаткових пристроїв, максимально ергономічного, такого, що задовольняє вимогам безпеки, надійності та енергоефективності.

Виклад основного матеріалу. Сформульовано основні вимоги до портативної електрокардіографічної техніки. Обрані основні функціональні одиниці приладу і синтезована його схема електрична структурна. Комп’ютерне моделювання процесів і параметрів функціонування каскаду інструментального підсилювача приладу при заданих значеннях робочих температур підтвердило обґрунтованість запропонованих схемотехнічних рішень. Розроблена конструктивна реалізація електричної схеми. Визначено конструктивні характеристики приладу, які найбільш повно відповідають вимогам телемедицини.

Висновки. Характерними особливостями спроєктованого портативного електрокардіографа є виконання в розкладному форм-факторі, наявність GSM модуля і постійне підключення ЕКГ електродів через інтегрований ЕКГ кабель. Виконання в розкладному форм-факторі оптимізує ергономічні характеристики приладу. Заміна знімного кабелю інтегрованим знижує рівень наведених внутрішніх шумів, а також скорочує час приведення приладу в робочий стан. Наявність вбудованого GSM модуля забезпечує доступний зв’язок зі спеціалізованими медичними установами, скорочує тривалість діагностики і підвищує ефективність медичної допомоги в неамбулаторних умовах. 

Ключові слова:

телемедицина, електрокардіографія, портативний електрокардіограф, GSM модуль, передача даних, розкладний форм-фактор, інтегрований ЕКГ кабель

Список використаних джерел:

1. Noncommunicable diseases country profiles 2018 (2018). World Health Organization. Retrieved from https://www.who.int/nmh/publications/ncd-profiles-2018/en.

2. Boyakhchyan, A., Lezhnina, I., Overchuk, K. et. al.Clinical trials of a personal electrocardiograph. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 363, Iss. 1. P. 012030. DOI: 10.1088/1757-899X/363/1/012030.

3. Yadav O. P., Ray S. ECG signal characterization using Lagrange-Chebyshev polynomials. Radioelectronics and Communications Systems, 62, 72–85 (2019). DOI: 10.3103/S0735272719020031.

4. Chang W.-L., Hou, C. J.-Y., Wei, S.-P. et. al. Utilization and Clinical Feasibility of a Handheld Remote Electrocardiography Recording Device in Cardiac Arrhythmias and Atrial Fibrillation: A Pilot Study. International Journal of Gerontology. 2015. No. 9 (4). P. 206–210. DOI: 10.1016/j.ijge.2015.06.002

5. Bansal, A., Joshi, R. (2018). Portable out-of-hospital electrocardiography: A review of current technologies. Journal of Arrhythmia, 34, 129–138. DOI: 10.1002/joa3.12035.

6. Desteghe, L., Raymaekers, Z., Lutin M. et. al. (2017). Performance of handheld electrocardiogram devices to detect atrial fibrillation in a cardiology and geriatric ward setting. EP Europace, 19 (1), 29–39. DOI: 10.1093/europace/euw025.

7. Azucena, H., Rios, E., Pena, R. D., Diaz, J. (2015). Design and implementation of a simple portable biomedical electronic device to diagnose cardiac arrhythmias. Sensing and Bio-Sensing Research, 4, 1–10. DOI: 10.1016/j.sbsr.2015.01.001.

8. Jeon, T., Kim, B., Jeon, M., Lee, B.-G. (2014). Implementation of a portable device for realtime ECG signal analysis. BioMedical Engineering Online, 13 (1). DOI: 10.1186/1475-925X-13-160.

9. Kuzmin, A., Safronov, M., Bodin, O. et. al. (2017). Device and software for mobile heart monitoring. Conference of Open Innovation Association, FRUCT4, 121–127. DOI: 10.23919/FRUCT.2016.7892191.

10. Shcherbakova, G. Y., Krylov, V. N., Bilous, N. V. (2015). Methods of automated classification based on wavelet-transform for automated medical diagnostics. 2015 Information Technologies in Innovation Business Conference (ITIB), 7–10. DOI: 10.1109/ITIB.2015.7355048.

11. King, W., Bunke, C. (2010). Making medical connections. Electronic Products, 52 (8). Retrieved from https://www.electronicproducts.com/Interconnections/Connectors/Making_medical_connections.aspx.

12. Jha, C. K., Kolekar, M. H. (2017). ECG data compression algorithm for tele-monitoring of cardiac patients. Int. J. Telemedicine and Clinical Practices, 2 (1), 31–41. DOI: 10.1504/IJTMCP.2017.082106.

13. Campillo, D., Torres, H., Gonzalez, R. et. al. (2014). A portable device for a modular system of patient ECG monitoring. Computing in Cardiology, 41, 1077–1079. Retrieved from http://www.cinc.org/ archives/2014/pdf/1077.pdf.

14. Kyriacou, E., Pavlopoulos, S., Berler, A. et. al. (2003). Multi-purpose HealthCare Telemedicine Systems with mobile communication link support. BioMedical Engineering OnLine, 2:7. DOI: 10.1186/1475-925X-2-7.

15. Segura-Juarez, J. J., Cuesta-Frau, D., Samblas-Pena, L., Aboy, M. (2004). A MicrocontrollerBased Portable Electrocardiograph Recorder. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 51 (9), 1686–1690. DOI: 10.1109/TBME.2004.827539.

16. Shcherbakova, G., Hao-Su, Shi, Krylov, V. , et. al. (2017). Estimation of the duration of RRintervals of electrocardiograms by mean of multi-start optimization based on wavelet transformation. 2017 9th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (IDAACS) (pp. 752–755). DOI: 10.1109/IDAACS.2017.8095190.

17. Yarova, І. А., Skonechnyi, V. V., Sobianin, І. V. (2019). Proektuvannia portatyvnoho elektrokardiohrafa dlia vneambulatornoi ekspres-kardiometrii [Design of the portable electrocardiograph for the outpatient express-cardiometry]. Kompleksne zabezpechennia yakosti tekhnolohichnykh protsesiv ta system: materialy IX Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii – Complex Quality Supply for Technological Processes and Systems: proceedings of ІХ International Scientific-Practical Conference (vol. 2, pp. 219–220). Chernihiv: ChNTU. 

Завантажити