автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Методы и средства беспроводных технологий для системы суточного мониторинга работы сердца человека

005003229

Сорокин Евгений Владимирович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА БЕСПРОВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СИСТЕМЫ СУТОЧНОГО МОНИТОРИНГА РАБОТЫ СЕРДЦА ЧЕЛОВЕКА

Специальность 05.12.04 Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 1 ДЕК 2011

Владимир - 2011

005003229

Работа выполнена на кафедре Биомедицинской инженерии Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.

Научный руководитель: заслуженный работник ВПО РФ,

доктор технических наук, профессор Сушкова Людмила Тихоновна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Полушин Петр Алексеевич

кандидат технических наук, Богданов Андрей Евгеньевич

Ведущее предприятие:

ГУЛ ВО «Медтехника»

Защита диссертации состоится « 20 » декабря 2011 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.025.04 при Владимирском государственном университете имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького , д. 87, ВлГУ, корп. 3, ауд. 301. Тел./факс: (4922) 479960

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.

Автореферат разослан «17» ноября 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

А.Г. Самойлов

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время сердечнососудистые заболевания занимают первое место в структуре общей заболеваемости населения как в России, так и за рубежом. По данным Всемирной организации здравоохранения около 30% населения мира и 42 % европейского умирают от сердечнососудистых заболеваний. Поэтому в медицине уделяется большое внимание методам и средствам ранней функциональной диагностики состояния сердечнососудистой системы (ССС) человека. С этой целью, в современной медицинской практике широко используются индивидуальные переносные измерительные комплексы регистрации и анализа ЭКГ в течение длительного времени. Такие комплексы позволяют регистрировать кратковременные нарушения в работе сердца в реальных условиях жизнедеятельности человека. Наиболее распространенными комплексами такого типа являются суточные мониторы ЭКГ Холтера.

Основными недостатками Холтеровских мониторов являются неудобство длительного ношения системы суточной регистрации ЭКГ и относительно высокая стоимость информационно-измерительного комплекса. К тому же, использование таких комплексов часто бывает неоправданным из-за функциональной избыточности регистрируемых параметров. В некоторых случаях, более дешевой и менее функционально-избыточной альтернативой использования суточных мониторов ЭКГ может служить применение персональных регистрирующих комплексов суточного мониторинга частоты сердечных сокращений (ЧСС), которая, как известно, является индикатором функционирования сердечной деятельности.

Областями применения суточной регистрации ЧСС являются: контроль состояния больного в кардиологических отделениях после пребывания в палате реанимации, профилактическая и спортивная медицина, медицина катастроф и др.

Наличие множества задач, связанных с необходимостью организации функционального контроля состояния сердца определяет актуальность проведения исследования возможных способов реализации системы суточного мониторинга ЧСС на основе применения беспроводных технологий передачи данных, способствующих совершенствованию приборного и инструментального развития современных медицинских технологий, обеспечению объективизации получаемых данных.

Беспроводная передача информации в системах контроля состояния сердечнососудистой системы может осуществляться с помощью таких современных технологий как: Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi, индуктивная связь. Выбор того или иного решения зависит от многих факторов: дистанции связи, целевого назначения системы мониторинга ССС, предполагаемой помеховой

обстановки, длительности регистрации, а также стоимости измерительного комплекса и др.

Вопросам, связанным с методами беспроводной передачи биомедицинской информации посвящены труды отечественных и зарубежных ученых, в т.ч. В.И. Яздовского, О.Г. Газенко, Б.Г. Буйлова, В.В. Ларина, В.В. Розенблата, З.И. Янушкевичуса, Э.Ш. Халфена, Н. Дж. Холтера, Р. Меррелла и др. Однако, несмотря на большой объем исследований в этой области, еще остается множество нерешенных проблем, например, снижение энергопотребления, уменьшение вредного воздействия радиоволн, обеспечение электромагнитной совместимости с другими средствами радиосвязи.

В настоящее время задача передачи данных о состоянии сердечнососудистой системы от пациента к специалисту, находящемуся в удаленном медицинском центре, на большое расстояние решена посредством использования телефонных линий связи. Также решена проблема передачи кардиологической информации при помощи беспроводных устройств на расстояние, измеряющееся десятками метров до беспроводной точки доступа, подключенной к сети Интернет, по которой далее происходит передача данных в медицинский пункт.

Одним из главных недостатков проводных систем суточного мониторинга состояния ССС является наличие проводников, идущих от сенсоров к регистрирующему блоку, что неудобно для длительного ношения. Кроме того, существует опасность ухудшения или разрыва контакта сенсор-тело, а также возможность неадекватной регистрации сердечной деятельности вследствие повышенной нервной возбудимости и обеспокоенности человека за надежность контактов тело-сенсор.

Указанные недостатки определяют актуальность исследований возможных способов мониторинга ССС и средств его обеспечения на основе применения беспроводной связи ближнего действия.

Целью диссертационной работы является разработка метода и устройства беспроводной связи ближнего действия для системы суточного мониторинга функционального состояния сердца человека.

Для достижения указанной цели в диссертации решены следующие задачи:

1. Исследованы методы мониторинга работы сердца человека.

2. Разработана аппаратура беспроводной связи ближнего действия для систем суточного мониторинга ЧСС.

3. Проведено моделирование системы суточного мониторинга работы сердца.

4. Экспериментально исследованы разработанные устройства.

Методы исследования. Поставленные задачи решались путем теоретических исследований с последующей разработкой и изготовлением экспериментальных макетов и их проверкой. В работе использованы методы системного анализа, теории биотехнических систем, теории связи и теории эксперимента. Широко

применялось компьютерное моделирование на основе программных продуктов

Ansys, Matlab, Mathcad, Eagle и Multisim.

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Доказана эффективность применения в системе суточного мониторинга функционального состояния сердца человека беспроводной технологии на основе индуктивной связи между предлагаемыми передающим и приемным модулями.

2. На основании анализа помех, возникающих в системах суточного мониторинга, выбран и экспериментально исследован метод дублирования сигнала, показавший свою устойчивость к помехам, связанным с активными движениями человека.

3. Разработана модель индуктивного взаимодействия передающего и приемного устройств беспроводной связи ближнего действия.

Практическая значимость работы.

1. Предложенный метод дублирования сигнала обеспечивает вероятность правильного обнаружения на 26% выше вероятности правильного обнаружения, обеспечиваемой применяемым методом двойного дифференцирования.

2. Предложено схемное решение и энергосберегающая реализация (7мВт) передающего модуля для интервалов радиосвязи до 35 см.

3. Разработана компьютерная модель индуктивной антенны, позволяющая исследовать распространение электромагнитного поля и передачу данных в линиях связи менее метра.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты исследования индуктивного взаимодействия передающей и приемной ферритовых антенн для беспроводной связи ближнего действия.

2. Результаты экспериментальных исследований методов селекции кардиоцикла.

3. Разработанные передающий и приемный модули системы суточного мониторинга ЧСС на основе индуктивной связи и результаты их исследований.

Реализация результатов работы. Результаты исследования используются в ОАО «Владимирское КБ радиосвязи», г. Владимир, а также внедрены в учебный процесс кафедр «Биомедицинская инженерия» и «Радиотехника и радиосистемы» ГОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых», что подтверждается актами о внедрении и использовании научных и практических результатов диссертации.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 4 региональных и международных конференциях.

По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК и 4 в трудах научных конференций.

Работа выполнялась автором в рамках договора о сотрудничестве между Владимирским государственным университетом имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых и Фраунгоферовским институтом интегральных схем (г. Эрланген, Германия), а также по гранту международной программы «Михаил Ломоносов».

Публикации и личный вклад автора. Личный вклад автора определяется разработкой методики беспроводного мониторинга ЧСС, исследованием путей реализации и синтеза системы суточного мониторинга, получением экспериментальных результатов и их анализом.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка используемой литературы, включающего 121 наименование, четырех приложений, изложена на 169 страницах машинописного текста, в том числе 133 страниц основного текста, 13 страниц списка литературы и 23 страниц приложений.

II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, определены ее научная новизна и практическая значимость, представлены положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации работы и публикациях. Дано краткое содержание диссертации.

В первой главе изложены предпосылки создания систем суточного мониторинга ССС человека, описаны основные принципы их конфигурирования, проведен анализ современных беспроводных технологий передачи данных и сформулированы основные требования к беспроводной системе передачи данных.

В ряде случаев контроль функционирования сердечной деятельности осуществляется с помощью мониторинга частоты сердечных сокращений (ЧСС), в том числе: профилактическая, спортивная медицина и медицина катастроф.

Анализ существующих конфигураций аппаратуры, регистрирующей ЧСС (ЭКГ) показывает, что структура, а также тип межэлементной связи определяются ее назначением и стоимостью. Выделено три типовых варианта систем суточного мониторинга ЧСС, которые условно можно назвать как: проводная система мониторинга частоты сердечных сокращений (ПСМ ЧСС), комбинированная система мониторинга частоты сердечных сокращений (КСМЧСС-1) с многофункциональным блоком (МФБ) и комбинированная система мониторинга ЧСС (КСМЧСС-2) без МФБ [7].

Отмечено, что наиболее перспективными являются конфигурации КСМЧСС-1 и КСМЧСС-2, изображенные на рисунках 1 и 2: сенсор (1) выполнен в компактном ультратонком корпусе, в который интегрирована схема обработки ЧСС сигнала, передатчик и элемент питания. Два других сенсора (2) подключаются к первому при помощи проводников. Передающее устройство, интегрированное в (1), образует передающий модуль и осуществляет передачу сигнала, несущего информацию о ЧСС (ЭКГ) либо в многофункциональный блок, имеющий приёмное устройство (3), либо на удаленное устройство посредством сети Интернет.

Интернет

Рис. 1. Схема расположения элементов Рис. 2. Схема расположения элементов КСМЧСС-1 КСМЧСС-2

Для обеспечения в КСМЧСС-1 беспроводной передачи ЧСС данных от (1) к (3) были рассмотрены [1] следующие варианты технологий: индуктивная связь, сетевые технологии: Bluetooth, Zigbee. Для осуществления беспроводной передачи ЧСС-данных в КСМЧСС-2 от (1) к удаленному устройству рассмотрены технологии: Wi-Fi, технологии пакетной передачи данных сотовой связи GPRS, EDGE.

Проведен анализ экологической безопасности длительного использования рассмотренных беспроводных технологий, в результате которого сделан вывод о негативном воздействии беспроводной высокочастотной связи на организм человека. Для оценки плотности потока энергии рассмотренных высокочастотных технологий беспроводной связи использовалась формула Пойнтинга:

Р

П

Аяг

где Р - излучаемая мощность;

г-дистанция между источником излучения и точкой наблюдения.

Отмечена необходимость оценки уровня излучения (напряженности магнитного поля) при использовании технологии индуктивной связи.

Сопоставительный анализ рассмотренных конфигураций расположения элементов системы суточного мониторинга ЧСС показал, что в настоящее

время наиболее перспективной является конфигурация КСМЧСС-1, которая обладает преимуществами использования беспроводных технологий и позволяет: добиться повышенного уровня комфорта ношения в течение длительного времени (24 часа); понизить вероятность ослабления (разрыва) контакта тело-сенсор; снизить уровень электрокинетических явлений (шум, движения), возникающих из-за взаимного механического движения сенсора и кожи.

Анализ рассмотренных беспроводных технологий показал, что для передачи ЧСС - данных на короткое расстояние можно использовать индуктивную связь. Отмечена недостаточная изученность использования индуктивной связи для передачи информации, что и обусловило проведение научных исследований в этой области.

Во второй главе рассмотрены теоретические предпосылки применения беспроводной связи ближнего действия в системах суточного мониторинга ЧСС на основе индуктивной технологии.

Известно, что амплитуда кардиосигнала находится в пределах от 0,1 до 5 мВ, а полоса частот сигнала от 0,01 до 2000 Гц. В отличии от полного электрокардиосигнала, ЧСС сигнал обычно регистрируют в диапазоне от 0,1 до 16 Гц.

Известно, что при регистрации ЧСС особое внимание уделяется решению задачи корректного выделения кардиоцикла на фоне комплекса помех. Анализ помех, влияющих на достоверность выделения кардиоцикла при суточном мониторинге ЧСС, показал, что основным источником являются активные движения тела. Установлено, что реализованный в специализированной микросхеме регистрации ЧСС РЕСС-01Т частотно-временной метод селекции кардиоцикла не позволяет добиться высокой достоверности их выделения при активных движениях тела. Наиболее устойчивым к помехам такого типа является метод дублирования сигнала на основе двухканальной схемы обработки ЧСС сигнала.

Поэтому была предложена [4] структурная схема реализации этого метода (рисунок 3). Особенность схемы заключается в том, что усилитель канала, регистрирующего стандартное двухполюсное отведение, является дифференциальным, а усилитель канала, регистрирующего модифицированное грудное отведение У5 - обычным однополярным.

|ффе ренциа пьн ы

усилитель

.льтр ^ А

фи,

30-«) Гц

30-50 Гц

Дифференцирующее

* обнаружения Рубцов

Блик бниружени» Я-зубцов

| Блок сравнения ^ результатов о&насужеиия и принятии решения

Рис. 3. Структурная схема реализации метода дублирования сигнала

Анализ литературы показал, что в общем случае результирующая помеха является вектором суммы составляющих от всех источников помех, имеющих различные законы распределения. Совместное распределение результирующей помехи в конкретный момент времени нельзя рассматривать как гауссовское, а суммарный помеховый процесс нельзя считать стационарным.

Влияние помех на электрокардиосигнал носит в основном аддитивный характер. Кроме того, обычно наблюдается статистическая независимость полезного сигнала и помех, то есть электрокардиосигнал и помехи некоррелированы. В связи с этим была поставлена задача экспериментального исследования эффективности селекции кардиоцикла методом дублирования сигнала в сравнении с широко используемым методом двойного дифференцирования при воздействии реальных, наиболее часто встречающихся помех.

Была разработана схема передающего модуля системы суточного мониторинга ЧСС, представленная на рисунке 4 [8]. В качестве блока регистрации ЧСС в передающем модуле использовалась специализированная микросхема PECG-01T фирмы Fraunhofer IIS, Германия, реализующая частотно-временной метод селекции кардиоцикла. На выходе блока передающего модуля формировался сигнал, представляющий собой поток импульсов, временное расположение которых соответствовало временному расположению кардиоцикла.

Рис. 4. Структурная схема передающего модуля

С целью снижения энергопотребления передающего модуля в этой схеме было предусмотрено использование одного генератора для блоков обработки ЧСС сигнала и модулятора [2]. Сигнал, поступающий на передающую антенну, представляет собой пачки прямоугольных импульсов, несущие полезную информацию о ЧСС. В связи с тем, что использование индуктивного канала передачи данных является нестандартным решением для систем суточного мониторинга работы сердца, предложенная схема передающего модуля была реализована с целью проведения исследований отклика передаваемого сигнала на выходе приемного устройства.

Главными достоинствами метода индуктивной передачи данных является работа в малоиспользуемом частотном диапазоне и потенциально малая

мощность передающего модуля, что обеспечивает электромагнитную совместимость с другими средствами радиосвязи.

Был разработан и исследован приемный модуль для системы суточного мониторинга ЧСС. Предложена его структурная схема (рисунок 5), которая была доведена до схемотехнического решения.

Рис. 5. Структурная схема приемного устройства сигналов ЧСС

Анализ антенн, которые применяются для приема и передачи на сверхдлинных волнах, показал, что единственным приемлемым видом антенны для использования в компактном передающем и приемном модулях является магнитная ферритовая антенна.

Для фильтрации сигнала ЧСС от внеполосных помех в приемном модуле был применен полосовой активный фильтр 6-го порядка, разработанный и выполненный по схеме Саллена-Ки [5].

С учетом особенностей типовых структурных схем передающего и приемного модулей в диссертационной работе сформулирован перечень технических требований, накладываемых на систему индуктивной передачи данных, в том числе массогабаритные показатели, ограничения на напряжение питания, ток потребления, скорость передачи данных, а также чувствительность приемного устройства.

В третьей главе проведено исследование вариантов реализации индуктивной системы передачи данных и оценки эффективности ее применения и функционирования блоков системы индуктивной связи [3]. Исследование выполнено на основе компьютерного моделирования канала передачи информации о ЧСС.

Расчет параметров передающей и приемной антенн позволил сформулировать исходные технические данные для моделирования и исследования индуктивного взаимодействия передающей и приемной антенн. Система уравнений, которая устанавливает взаимосвязь между физическими величинами, влияющими на параметры двух связанных магнитных антенн, имеет вид:

ГЛУ, =/,(Л,+ 7<У1,) + /2£ОМ

\иг = 12(Я2 + ]соЬ2) + 11а>М.

Здесь: 12 - ток, протекающий через контур приемного устройства; I, - ток, протекающий через контур передающего устройства; Я, и Я2 - активные сопротивления обмоток передающей и приемной катушек; со - частота работы

системы связи; М - взаимная индукция; Ь, и Ь2- индуктивности передающей и приемной катушек; V, и У2- напряжение на катушках.

Проведенные расчеты показали, что для организации связи на расстоянии 35см магнитные антенны должны иметь следующие номиналы индуктивностей: передающей антенны (не менее) - 12,5мГн; приемной антенны (не менее) -37,5мГн. В качестве таких антенн были выбраны катушки фирмы СоПсгаА 4513ТС-725ХСЬ (7.2 мГн) и 4308Р1У-905Х_Ь (9.0 мГн). Для получения необходимых номиналов индуктивностей передающей и приемной антенн, в передающем устройстве использовалось последовательное соединение двух катушек 4513ТС-725ХСЬ, а в приемном устройстве - последовательное соединение четырех катушек 4308ЯУ-905Х_Ь .

Моделирование и исследование параметров индуктивной связи осуществлялось в программе Апбуб 12 на основе метода конечных элементов, в основе которого лежит преобразование, дискретизация и решение системы уравнений Максвелла для расчетной области. С учетом специфики решаемой задачи основу моделирования составляет дифференциальное уравнение:

где ц - магнитная проницаемость материала, А - векторный магнитный потенциал, V - оператор набла, ,1СТор - плотность сторонних токов в обмотке. Поскольку обмотки ферритовых катушек будут включены в электрическую цепь, приведенное дифференциальное уравнение дополняется уравнением связи:

где ДУ - падение напряжения на обмотке;

Я о - активное сопротивление провода;

I - ток в обмотке;

\У - плотность энергии;

Бо - площадь поперечного сечения обмотки.

Для автоматизации процесса моделирования разработана специальная программа-скрипт, приведенная в приложении к диссертации. Производилось моделирование и исследование как переходного, так и установившегося сигнала.

Основными исходными данными при моделировании являлись: физические размеры катушек, их взаимное расположение, параметры материалов магнитопроводов и обмотки, дистанция связи, а также параметры передаваемого сигнала. В результате исследования модели переходного процесса были получены зависимости от времени изменения напряжения на катушках приемного устройства и изменения тока на катушках передающего модуля.

Для получения огибающей отклика на передаваемый сигнал с амплитудно-импульсной модуляцией, была построена зависимость наводимого в приемной антенне напряжения от времени, изображенная на рисунке 6. Построение производилось в пакете МаЛСАО 14,

/

/ ■/ 1

\ ■ \

о 3.?^ :с 3 1.5*10 3 з.з?5*10 3 2.25*10 5 ; *

>:, у Время, с

Рис. 6. Изменение наводимого напряжения на антенне приемного устройства во времени (огибающая)

Для построения зависимости наводимого в приемной антенне напряжения от времени использовались функции /¡(х), которая описывает процесс накопления энергии индуктивной антенной и /2(у), описывающая процесс расхода энергии:

-Их -Д(у-г)

Мх) = (1-е ' )Е, Ш = {е ' )Е, где К - активное сопротивление обмотки магнитной ферритовой антенны, Ом;

Ь - индуктивность магнитной ферритовой антенны, Гн;

Е - амплитуда установившегося сигнала, В;

т - длительность информационного сигнала (импульса), с;

х - время, с.

Анализ зависимости напряжения, наводимого в приемной антенне, от дистанции связи (рисунок 7) позволил определить уровень наводимого сигнала в зависимости от дистанции связи, а именно, при минимально допустимой дистанции связи 35 см, уровень наводимого полезного сигнала составляет 260 мкВ, что удовлетворяет сформулированным в диссертации требованиям.

На рисунке 8 представлен результат моделирования распределения электромагнитного поля (ближняя зона) в катушках антенны передающего модуля, позволяющий сделать вывод о направленных свойствах передающей антенны: магнитная передающая антенна имеет ДН сигарообразной формы с максимумом на торцах катушек.

Следовательно, следует располагать катушки в передающем устройстве торцом по направлению к катушкам приемного устройства.

20 25 ВО 35 40 45 50 55 60

Рис. 7. Зависимость напряжения, наводимого в приемной антенне от дистанции связи

Таким образом, на основе предварительных расчетов и моделирования магнитного взаимодействия приемной и передающей антенн были определены основные параметры индуктивной связи.

Рис. 8. Модель распределения поля в катушках передающего модуля

Анализ проведенных исследований вариантов реализации беспроводной системы суточного мониторинга ЧСС по конфигурации КСМЧСС-1 подтвердил возможность и целесообразность применения индуктивной связи для передачи ЧСС данных на короткое расстояние.

В четвертой главе проведено моделирование и исследование эффективности селекции кардиоцикла методом дублирования сигнала по сравнению с методом двойного дифференцирования. На основе предварительных расчетов и результатов моделирования были разработаны и реализованы действующие макеты передающего и приемного модулей, а также проведено экспериментальное исследование особенностей функционирования системы передачи данных с индуктивной связью между модулями.

Для оценки эффективности системы селекции кардиоцикла проведено [4] восемь типов регистрации ЭКС в разных режимах, а именно: нормальной регистрации, дрожании тела, активных движениях тела, медленных изменениях переходного сопротивления, гипервентиляции лёгких, наличия импульсных помех, высокочастотных помех, гармонических помех.

Специфика решаемой задачи - регистрация ЧСС, предполагает минимизацию вероятностей ошибок, как первого, так и второго рода. Поэтому в качестве критерия оценки эффективности метода селекции кардиоцикла был выбран критерий идеального наблюдателя. Полная вероятность появления ошибки обнаружения кардиоцикла определяется:

ЫЛт - количество определенных ложных тревог, 1Чпц - количество определенных пропусков цели, N - общее количество анализируемых кардиоциклов.

В работе представлены результаты оценки эффективности двух методов селекции кардиоцикла, которые свидетельствуют о большей помехоустойчивости метода дублирования сигнала. В частности, показано, что в тесте «Активные движения тела», вероятность правильного обнаружения Рп0 на 26% выше вероятности правильного обнаружения Рп0, обеспечиваемой методом двойного дифференцирования.

Моделирование работы блоков передающего модуля и приемного устройства производилось в среде МиШвт 14. В результате моделирования получены временные диаграммы сигнала в различных точках передающего модуля, значения параметров активного фильтра Саллена-Ки 6-го порядка приемного устройства, а также его АЧХ. В ходе моделирования полосового фильтра получена крутизна спада АЧХ фильтра порядка 45 дБ/окт при ширине полосы пропускания 4 КГц.

Моделирование работы приемного устройства позволило определить номиналы его элементов.

Изготовленные образцы передающего модуля (размеры 40x35x10 мм) и приемного устройства (размеры 100x80x10 мм) представлены на рисунках 9 и 10 [6].

Экспериментальное исследование приемного устройства позволило определить форму принимаемого сигнала, а также АЧХ полосового фильтра, что важно для выбора наиболее приемлемого способа дальнейшей обработки сигнала. Сравнение форм принимаемого сигнала, полученного в ходе моделирования и эксперимента, показало их соответствие.

Рис. 9. Макет Рис. 10. Макет

передающего модуля приемного модуля

Для оценки качества работы системы индуктивной связи с помощью известного соотношения:

-к:

Рош(АШ)=°-5еХ

определена вероятность ошибки при приеме сигнала для амплитудно-импульсной модуляции, которая не превысила 10"'.

Анализ особенностей применения различных видов модуляции показал, что относительная фазовая телеграфия способна обеспечить и более высокую помехоустойчивость. Так, в соответствии с известным соотношением:

Раш(ОФТ) = 0.5 ехр(—/гЗ)

вероятность появления ошибочного бита при ОФТ составляет порядка 10~5.

Следовательно, для повышения достоверности передаваемой информации можно заменить АИМ на ОФТ, но энергопотребление системы беспроводной связи при этом возрастет.

С целью определения зависимости амплитуды выходного сигнала на приемной стороне от расстояния связи при различных углах взаимной ориентации приемной и передающей антенн, были выполнены экспериментальные исследования, результаты которых представлены на рисунке 11.

ЛЪ^ёП

frieren

Анализ приведенных зависимостей показывает, что энергоффективным является соосное расположение передающей и приемной антенн, что позволяет повысить до 29% эффективность передачи данных по сравнению с параллельным взаиморасположением антенн. Также стоит отметить резкое снижение эффективности передачи данных при изменении угла взаимного рассположения магнитных антенн от 0 до 45 градусов.

и, мВ

—параллельно —ш— соосно —»¡г— 46 градусов —■—90грздусов

Рис, 11. Зависимость амплитуды сигнала на выходе усилителя макета приемного устройства от дистанции связи

В ходе экспериментальных исследований было зафиксировано значение тока потребления передающего модуля 2.23 мА. Ток потребления приемного модуля составляет 4.05 мА при положительной полярности и 2.79 мА при отрицательной полярности питания.

В работе проведена оценка экологической безопасности использования системы связи на основе индуктивного взаимодействия путем определения

напряженности электромагнитного поля: Е = ^ЗОЯО/ ^

где Р - излучаемая мощность; Э - коэффициент направленного действия антенны; г-дистанция между антенной и точкой наблюдения (направление максимума излучения).

Определена напряженность электрического поля, создаваемая антенной передающего устройства при расстоянии 1см между антенной и точкой наблюдения, которая равна Е= 21,6 В/м. Таким образом, согласно санитарным нормам и правилам 2.2.4/2.1.8.055-96 реализованная система индуктивной связи является безопасной при длительном использовании.

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена задача разработки и исследования методов и средств беспроводной передачи данных технологий для системы суточного мониторинга работы сердца человека.

По результатам выполненых исследований можно сделать следующие выводы:

1. Наиболее целесообразной конфигурацией расположения элементов суточного мониторинга ЧСС является комбинированная система мониторинга (КСМ ЧСС-1).

2. Использование технологии индуктивной связи для передачи сигнала ЧСС на короткое расстояние обеспечивает низкое энергопотребление, электромагнитную совместимость с другими средствами радиосвязи и безопасность при длительном использовании в непосредственной близости от тела человека.

3. Разработанная модификация метода дублирования сигнала показала повышение достоверности выделения кардиоцикла на 26% при активных движениях человека по сравнению с методом двойного дифференцирования.

4. Индуктивная связь в системе суточного мониторинга ЧСС обеспечила энергетическую эффективность передающего модуля (7мВт) при интервалах связи до 35 см с вероятностью ошибки не хуже 10"3, а при применении автокорреляционного приема ОФТ лучше 10"5.

5. Оценка мощности, излучаемой разработанным передающим модулем, свидетельствует об экологической безопасности длительного мониторинга ЧСС при использовании индуктивной связи (напряженность электрического поля на расстоянии 1см: 21,6 В/м, что в 3,5 раза меньше плотности потока энергии известных микропередатчиков, работающих на частотах 433/ 869 МГц.

Предложенное схемотехническое решение передающего модуля и приемного устройства позволяют реализовать систему суточного мониторинга с индуктивным каналом беспроводной связи с значительными конкурентными преимуществами перед аналогичными решениями, а именно: безопасность длительного использования, компактность системы мониторинга ЧСС, энергоэффективность, удобство использования, а также низкая стоимость.

В приложении к диссертационной работе приведены: информационно-справочные данные о параметрах антенн; листинги программ для расчета параметров индуктивной связи; схемы электрические принципиальные и топология печатных плат разработанных образцов передающего и приемного модулей, а также заключение о полезности использования результатов диссертационной работы в ОАО «Владимирское КБ радиосвязи», акты внедрения результатов исследований в учебный процесс и учебно-исследовательскую работу на кафедрах радиотехники и радиосистем, и

биомедицинской инженерии Владимирского государственного университета

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ефимов, В.А. Анализ возможных способов передачи биомедицинской информации на короткое расстояние / В.А. Ефимов, Е.В. Сорокин // Проектирование и технология электронных средств. - 2008. - № 4. □ С. 11-15.

2. Ефимов, В.А. Беспроводное устройство сбора данных при измерении пульса / В.А. Ефимов, Е.В. Сорокин // Биомедицинская радиоэлектроника. -20Ю.-№ 1,- С. 64-68.

3. Ефимов, В.А. Исследование индуктивного взаимодействия передающего и приемного модулей беспроводной системы передачи биомедицинских данных / В.А. Ефимов, Е.В. Сорокин // Проектирование и технология электронных средств. - 2009. - № 4. - С. 2-5.

4. Исаков, Р.В. Оценка эффективности селекции R-зубцов методом дублирования сигнала / Р.В. Исаков, Е.В. Сорокин, Л.Т. Сушкова // Биомедицинская радиоэлектроника. - 2011. - № 9. - С. 3-8.

5. Ефимов, В.А. Анализ современных реализаций фильтров для применения в приёмных устройствах систем обмена биомедицинской информации в длинноволновом диапазоне / В.А. Ефимов, Е.В. Сорокин // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы 8-й МНТК. Том 1,- Владимир, 2009.-С. 288-303.

6. Сорокин, Е.В. Система передачи данных при мониторинге сердечной деятельности / Е.В. Сорокин, X. Хауэр // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии: Доклады 7-й МНТК. Том 2. - Владимир, 2006. -С. 254-260.

7. Сорокин, Е.В. Основные принципы конфигурирования элементов системы суточного мониторинга ЧСС/ Е.В. Сорокин, В.А. Ефимов, // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии: Доклады 9-й МНТК. - Владимир, 2010.-С. 461-464.

8. Sorokin, E.V. Wireless low distance transmission for electrocardiograph data acquisition device / E.V. Sorokin, H. Hauer, L.T. Sushkova // Materialien zum wissenschaftlichen Seminar der Stipendiaten des "Michail Lomonosov": DA AD Programms 2007-2008. - Bonn, 2008. - P. 264-269.

Подписано в печать 10.11.2011г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл. п.л. 2,32. Заказ № 2929. Тираж 100 экз.

Отпечатано с готового оригинал-макета в AHO «Типография на Нижегородской» 600020, Б. Нижегородская, 88-Д. Тел. (4922) 322 161

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ

СУТОЧНОГО МОНИТОРИНГА РАБОТЫ СЕРДЦА.

1.1 Предпосылки создания системы суточного мониторинга ЧСС.

1.2 Основные принципы конфигурирования элементов суточного мониторинга работы сердца.

1.3 Современные технологии беспроводной передачи информации.

1.3.1 Системы передачи информации на основе индуктивной связи

1.3.2 Технологии беспроводных сетей.

1.3.3 Системы передачи информации ISM диапазонов

433 МГц и 869МГц.

1.4 Экологическая безопасность использования беспроводных технологий при суточном мониторинге работы сердца.

1.5 Сопоставительный анализ возможных способов беспроводной передачи биомедицинских данных.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ БЕСПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ СУТОЧНОГО МОНИТОРИНГА РАБОТЫ

СЕРДЦА НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ ИНДУКТИВНОЙ СВЯЗИ.

2.1 Особенности регистрации частоты сердечных сокращений.

2.1 Типовой вариант реализации беспроводной системы суточного мониторинга ЧСС на основе индуктивной связи.

2.2 Требования, накладываемые на беспроводную систему передачи сигнала ЧСС.

2.3 Анализ возможных вариантов реализации передающего модуля и приемного устройства системы суточного мониторинга частоты сердечных сокращений.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ.

3.1 Оценка параметров передающей и приемной антенн.

3.2 Моделирование индуктивного взаимодействия передающей и приемной ферритовых антенн.

3.3 Особенности компьютерного моделирования беспроводной системы индуктивной связи.

3.4 Моделирование переходных процессов, возникающих в передающей и приемной антеннах.

3.5 Анализ установившегося сигнала в передающем и приемном модуле системы суточного мониторинга ЧСС.

Выводы по главе 3.

IV. ЭКСПЕРИМЕНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

НА ОСНОВЕ ИНДУКТИВНОЙ СВЯЗИ.

4.1 Экспериментальное исследование селекции кардиоцикла методом дублирования сигнала.

4.2 Расчет и моделирование варианта аппаратной реализации системы беспроводной передачи биомедицинской информации.

4.2.1 Исследование характеристик передающего модуля на основе данных компьютерного моделирования.

4.2.2 Исследование характеристик активного фильтра приемного устройства на основе данных компьютерного моделирования.

4.3 Исследование особенностей конструктивной реализации передающего модуля и приемного устройства системы суточного мониторинга частоты сердечных сокращений.

4.4 Экспериментальное исследование реализации целевой функции и функционирования опытного образца передающего модуля и приемного устройства.

Выводы по главе 4.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

В настоящее время сердечнососудистые заболевания занимают первое место в структуре общей заболеваемости населения как в России, так и за рубежом. По данным Всемирной организации здравоохранения около 30% населения мира и 42 % европейского умирают от сердечнососудистых заболеваний. Поэтому в медицине уделяется большое внимание методам и средствам ранней функциональной диагностики состояния сердечнососудистой системы (ССС) человека. С этой целью, в современной медицинской практике широко используются индивидуальные переносные измерительные комплексы регистрации и анализа ЭКГ в течение длительного времени. Такие комплексы позволяют регистрировать кратковременные нарушения в работе сердца в реальных условиях жизнедеятельности человека. Наиболее распространенными комплексами такого типа являются суточные мониторы ЭКГ Холтера.

Основными недостатками Холтеровских мониторов являются неудобство длительного ношения системы суточной регистрации ЭКГ и относительно высокая стоимость информационно-измерительного комплекса. К тому же, использование таких комплексов часто бывает неоправданным из-за функциональной избыточности регистрируемых параметров. В некоторых случаях, более дешевой и менее функционально-избыточной альтернативой использования суточных мониторов ЭКГ может служить применение персональных регистрирующих комплексов суточного мониторинга частоты сердечных сокращений (ЧСС), которая, как известно, является индикатором функционирования сердечной деятельности.

Областями применения суточной регистрации ЧСС являются: контроль состояния больного в кардиологических отделениях после пребывания в палате реанимации, профилактическая и спортивная медицина, медицина катастроф и др.

Наличие множества задач, связанных с необходимостью организации функционального контроля состояния сердца определяет актуальность проведения исследования возможных способов реализации системы суточного мониторинга ЧСС на основе применения беспроводных технологий передачи данных, способствующих совершенствованию приборного и инструментального развития современных медицинских технологий, обеспечению объективизации получаемых данных.

Беспроводная передача биомедицинской информации в системах контроля состояния сердечнососудистой системы (ССС) человека может осуществляться с помощью таких современных технологий как: Bluetooth, Zigbee, связь в ISM диапазоне 433МГц и 869 МГц Wi-Fi, WiMax, индуктивная связь. Выбор того или иного решения зависит от многих факторов: дистанции связи, целевого назначения системы мониторинга ССС человека, предполагаемой помеховой обстановки, длительности регистрации, а также стоимости измерительного комплекса и др.

Вопросам, связанным с методами беспроводной передачи биомедицинской информации посвящены труды отечественных и зарубежных ученых, в т.ч. В.И. Яздовского, О.Г. Газенко, Б.Г. Буйлова, В.В. Парина, В.В. Розенблата, З.И. Янушкевичуса, Э.Ш. Халфена, Н. Дж. Холтера, Р. Меррелла и др. Созданные ими труды охватывают широкий круг проведенных исследований. Тем не менее, несмотря на большой объем исследований в этой области, еще остается множество нерешенных проблем, например, снижение энергопотребления, уменьшение вредного воздействия радиоволн и обеспечение электромагнитной совместимости с другими средствами радиосвязи.

В настоящее время задача передачи данных о состоянии сердечнососудистой системы от пациента к специалисту, находящемуся в удаленном медицинском центре, на большое расстояние решена посредством использования телефонных линий связи. Также решена проблема передачи кардиологической информации при помощи беспроводных устройств на расстояние, измеряющееся десятками метров до беспроводной точки доступа, подключенной к сети Интернет, по которой далее происходит передача данных в медицинский пункт.

Одним из главных недостатков проводных систем суточного мониторинга состояния ССС является наличие проводников, идущих от сенсоров к регистрирующему блоку, что неудобно для длительного ношения. Кроме того, существует опасность ухудшения или разрыва контакта сенсор-тело, а также возможность неадекватной регистрации сердечной деятельности вследствие повышенной нервной возбудимости и обеспокоенности человека за надежность контактов тело-сенсор.

Указанные недостатки определяют актуальность исследований возможных способов и средств обеспечения объективизации результатов суточного мониторинга на основе применения беспроводной связи ближнего действия в таких системах, что предполагает проведение анализа существующих беспроводных технологий с учетом специфики сигнала ЧСС, разработку структурной схемы блока передачи ЧСС-данных и технических средств, интегрированных в систему суточного мониторинга. Целью диссертационной работы является разработка метода и устройства беспроводной связи ближнего действия для системы суточного мониторинга функционального состояния сердца человека.

Для достижения указанной цели в диссертации сформулированы и решены следующие задачи:

1. Исследованы методы мониторинга работы сердца человека.

2. Разработана аппаратура беспроводной связи ближнего действия для систем суточного мониторинга ЧСС.

3. Проведено моделирование системы суточного мониторинга работы сердца.

4. Экспериментально исследованы разработанные устройства.

Методы исследования. Поставленные задачи решались путем теоретических исследований с последующей разработкой и изготовлением экспериментальных макетов и их проверкой. В работе использованы методы системного анализа, теории биотехнических систем, теории связи и теории эксперимента. Широко применялось компьютерное моделирование на основе программных продуктов Ansys, Matlab, Mathcad, Eagle и Multisim. Научная новизна.

На защиту выносятся следующие научные результаты, полученные в процессе решения поставленных задач:

1. Результаты исследования индуктивного взаимодействия передающей и приемной ферритовых антенн для беспроводной связи ближнего действия.

2. Результаты экспериментальных исследований методов селекции кардиоцикла.

3. Разработанные передающий и приемный модули системы суточного мониторинга ЧСС на основе индуктивной связи и результаты их исследований. Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Предложенный метод дублирования сигнала обеспечивает вероятность правильного обнаружения на 26% выше вероятности правильного обнаружения, обеспечиваемой применяемым методом двойного дифференцирования.

2. Предложено схемное решение и энергосберегающая реализация (7мВт) передающего модуля для интервалов радиосвязи до 35 см.

3. Разработана компьютерная модель индуктивной антенны, позволяющая исследовать распространение электромагнитного поля и передачу данных в линиях связи менее метра.

Реализация результатов работы. Результаты исследования используются в ОАО «Владимирское КБ радиосвязи», г. Владимир, а также внедрены в учебный процесс кафедр «Биомедицинская инженерия» и «Радиотехника и радиосистемы» ГОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых», что подтверждается актами о внедрении и использовании научных и практических результатов диссертации.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 4 региональных и международных конференциях.

По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК и 4 в трудах научных конференций.

Работа выполнялась автором в рамках договора о сотрудничестве между Владимирским государственным университетом имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых и Фраунгоферовским институтом интегральных схем (г. Эрланген, Германия), а также по гранту международной программы «Михаил Ломоносов».

Публикации и личный вклад автора. Личный вклад автора определяется разработкой методики беспроводного мониторинга ЧСС, исследованием путей реализации и синтеза системы суточного мониторинга, получением экспериментальных результатов и их анализом.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка используемой литературы, включающего 121 наименование, четырех приложений, изложена на 169 страницах машинописного текста, в том числе 133 страниц основного текста, 13 страниц списка литературы и 23 страниц приложений. Краткое содержание по главам диссертации

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе решена научно-техническая задача разработки и исследования методов и средств беспроводных технологий для системы суточного мониторинга работы сердца человека. По результатам проведенных в диссертационной работе исследований можно сделать следующие выводы.

1. Наиболее целесообразной конфигурацией расположения элементов суточного мониторинга ЧСС является комбинированная система мониторинга (КСМ ЧСС-1), в которой сенсоры подключаются посредством проводников к передающему модулю, закрепляемому в области сердца, а обработанный ЧСС сигнал передается с помощью беспроводной связи на многофункциональный блок, закрепляемый на поясе человека и выполняющий функции приема, хранения, отображения сигнала, а также беспроводной передачи данных на большое расстояние.

2. Анализ рассмотренных современных методов и средств беспроводной передачи информации (технологии индуктивной связи, Bluetooth, Zigbee, связи в диапазонах 433МГц и 869 МГц GPRS, EGPRS, Wi-Fi, WiMax), показал, что наиболее перспективной для передачи сигнала ЧСС на короткое расстояние является технология индуктивной связи. Низкое энергопотребление, электромагнитная совместимость с другими средствами радиосвязи в низкочастотном диапазоне и безопасность длительного использования в непосредственной близости от тела человека являются главными достоинствами такого решения.

3. Анализ специфических особенностей функционирования системы суточного мониторинга работы сердца при воздействии помех, в том числе связанных с двигательной активностью человека показал, что достоверность информации при суточной регистрации ЧСС существенно зависит от эффективности используемого метода селекции кардиокомплексов. Разработана структурная схема реализации метода дублирования сигнала. Проведенные сопоставительные исследования эффективности метода двойного дифференцирования и метода дублирования сигнала в 8 тестовых режимах, показали более высокую достоверность выделения Я-зубцов методом дублирования сигнала (на 26% выше при активных движениях тела).

4. С помощью созданной компьютерной модели магнитной ферритовой катушки, определены: ее диаграмма направленности, что необходимо для нахождения оптимальной ориентации ферритовой антенны для повышения эффективности беспроводной передачи данных; распределение магнитной индукции в сердечнике ферритовой катушки для определения эффективной длины ферритовой антенны.

5. На основе моделирования и исследования процесса передачи данных для оценки эффективности применения индуктивной системы связи, определены: зависимость наводимого в приемном устройстве напряжения от дистанции связи, зависимость изменения напряжения на антенне приемного устройства от времени (переходная характеристика) и др. Эти зависимости показывают высокую энергетическую эффективность передачи данных на короткое расстояние, а также негативное влияние индуктивности антенны на быстроту реакции антенной системы, проявляющееся в увеличении времени переходных процессов.

6. Проведенные экспериментальные исследования оценки отношения сигнал/шум на входе демодулятора позволили определить вероятность ошибки при выделении огибающей АИМ-модулированного сигнала (Р0ш(аим) что удовлетворяет сформулированным техническим требованиям. Переход на относительную фазовую телеграфию позволит уменьшить Рош, до 10"5, однако приведет к повышению энергопотребления передающего и приемного модулей.

7. Оценка излучаемой мощности передающего модуля системы суточного мониторинга ЧСС с беспроводным каналом на основе технологии индуктивной связи свидетельствует об экологической безопасности ее длительного использования (напряженность электрического поля на расстоянии 1см: 21,6 В/м, что по крайней мере в 3,5 раза меньше плотность потока энергии технологии 433/ 869 МГц).

8. Экспериментальные исследования особенностей функционирования индуктивной приемо-передающей системы позволили сделать вывод о достижении дистанции связи не менее 35 см при потребляемой мощности передающего модуля порядка 7мВт.

9. Предложена методика формирования сигнала в передающем модуле, при котором информационный сигнал передается посредством технологии индуктивной связи и АИМ, что является перспективным вариантом организации беспроводной связи на короткое расстояние. Предложено схемотехническое решение передающего модуля и приемного устройства системы суточного мониторинга ЧСС, реализация и экспериментальное исследование которых подтвердили перспективность использования индуктивной связи для передачи информации на короткое расстояние при использовании конфигурации КСМЧСС-1. Использование в передающем модуле общего генератора, как для тактирования схемы обработки ЧСС сигнала, так и для формирования опорного колебания модулятора, снижает его энергопотребление, по крайней мере, в 2,5 раза по сравнению с использованием традиционной схемы модулятора.

Предложенное схемотехническое решение передающего модуля и приемного устройства, а также современная технологическая база позволяют реализовать систему суточного мониторинга с индуктивным каналом беспроводной связи со своими конкурентными преимуществами перед другими аналогичными решениями, а именно: безопасность длительного использования, компактность системы суточного мониторинга ЧСС, удобство использования, а также низкая стоимость.

Таким образом, научная цель работы, связанная с разработкой устройств беспроводной связи ближнего действия для системы суточного мониторинга функционального состояния сердца человека и поставленные в диссертационной работе задачи, выполнены.

1. Ардашев А.В., Новосельский П.А., и др. Устойчивость синусового ритма после электрической кардиоверсии у больных с пароксизмальной мерцательной аритмией предсердий, Кардиостим, 2004.- № 252.

2. Аритмии сердца. В 3 томах. Том I./Пер. с англ.// Под ред. Манделла. -М.: Медицина, 1996. 512с.

3. Архипкин В.Я. , Архипкин А.В. Bluetooth. Технические требования. Практическая реализация. Приложения. М.: информационно-технический центр «Мобильные коммуникации», 2004. - 203 с.

4. Баевский P.M. Научно-теоретические основы использования анализа вариабельности сердечного ритма для степени напряжения регуляторных систем организма. Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий./ Межд. симп. тез. докл. М., 1999. - 116-119с.

5. Банков В. Н., Барулин Л.Г., Жодзишский М.И. Радиоприемные устройства. Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на интегральных микросхемах. М.: Радио и связь, 1984. - 271с.

6. Басов К. Ansys для конструкторов./ Под общ. ред. Красковскога Д.Г.-М.:ДМК Пресс, 2009. -248с. ISBN 5-94074-462-1.

7. Биорадиотелеметрические исследования по физическому воспитанию и спорту. / Под ред. Ивойлова А.В., Шестаковой Т.Н. Минск.: Вышэйшая школа, 1977. - 104с.

8. Бобер С., Домбровская Б., Домбровский А. Практическая электрокардиография. Варшава: Польское медицинское издательство, 1974.-281 с.

9. Виноградова Т.С. Инструментальные методы исследования сердечнососудистой системы, 1986. -416с.

10. Гейер Д. Беспроводные сети. Первый шаг./ Пер. с англ. Гусева С. М.: Вильяме, 2005. - 195с. ISBN 5-8459-0852-3.

11. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972. - 336 с.

12. Ефимов В.А., Сорокин Е.В. Анализ возможных способов передачи биомедицинской информации на короткое расстояние // Проектирование и технология электронных средств. 2008. - № 4. - С. 11-15.

13. Ефимов В.А., Сорокин Е.В. Беспроводное устройство сбора данных при измерении пульса // Биомедицинская радиоэлектроника. 2010. - № 1.- С. 64-68.

14. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации. М.: Радио и связь, 1985. - 272с.

15. Кавасма P.A., Кузнецов A.A., Сушкова JI.T. Автоматизированный анализ и обработка электрокардиографических сигналов. Методы и система. /Под ред. Сушковой JI.T. М.: Сайнс-пресс, 2006. - 144с. ISBN 5-88070-103-4

16. Кореневский H.A., Попечителев Е.П., Филист С.А. Проектирование электронной медицинской аппаратуры для диагностики и лечебных воздействий. Курск: Курская городская типография, 1999. - 537с. ISBN 5-7681-0021-0

17. Крекрафт Д., Джерджли С. Аналоговая электроника. Схемы, системы, обработка сигнала.- М.: Техносфера, 2005. 360с. ISBN: 5-94836-057-1

18. Кривоногое Л.Ю. Методы и алгоритмы помехоустойчивой обработки электрокардиографической информации: дис. . канд. техн. наук: 05.13.01 П.,-2003.

19. Липкин И.А. Статистическая радиотехника. Теория информации и кодирования.-М.: Вузовская книга, 2002.-216с. ISBN 5-95020004-7.

20. Максим М., Поллино Д. Безопасность беспроводных сетей. М.: ДКМ пресс компания АйТи, 2004. - 288с. - ISBN 5-98453-007-4.

21. Манелис Э.С., Калакутский Л.И. Возможности пульсоксиметрии и вариационной пульсометрии при интраоперационном мониторинге./ Матер, докл. 5-го Всерос. Съезда анестезиологов и реаниматологов. -М., 1996.-Т.1. 19с.

22. Окунев Ю.Б. Теория фазоразностной модуляции. М.: Связь, 1979. -216с.

23. Онищенко Г.Г. О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в 2010 году: Государственный доклад.-М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2011.-431с.

24. Орлов, В. Н. Руководство по электрокардиографии. М.: Медицина, 1983.-605 с.

25. Папин A.A., Ульянов A.A., Невзоров В.П. и др. Оценка адаптации организма к хирургическому стрессу и анестезии методом вариационной пульсометрии. / Матер, докл. 5-го Всерос. Съезда анестезиологов и реаниматологов. М., 1996. - Т.1. 26с.

26. Петрович Н. Т. Относительные методы передачи информации. М: Книга-М, 2003. - 108с.

27. Пейтон Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях.-М.: БИНОМ, 1994. -352с. ISBN 5-75-030013-7.

28. Плотников А. В. Цифровой монитор для суточной регистрации ЭКГ : дис. . канд. техн. наук: 05.11.17 М., 2000.

29. Ракович H.H. Беспроводная передача данных. Журнал «Радио» №10 2002

30. Рошан П., Лиэри Д. Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11. М.: Издательский дом «Вильяме», 2004. - 304 с. ISBN 5-8459-0701-2.

31. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. М.: Вильяме, 2003. 1104с. ISBN 5-8459-0497-8.

32. Смит Я., Вейн X. Ферриты. Физические свойства и практические применения. М.: Иностранной литературы, 1962. - 496с.

33. Сорокин Е.В., Hauer Н. Система передачи данных при мониторинге сердечной деятельности // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии: Доклады 7-й МНТК. Книга 2. Владимир, 2006. - С. 254-260.

34. Сорокин Е.В., Ефимов В.А. Основные принципы конфигурирования элементов системы суточного мониторинга ЧСС // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии: Доклады 9-й МНТК. -Владимир, 2010. С. 461-464.

35. Столингс В. Беспроводные линии связи. М.: Вильяме, 2003 640с. ISBN 5-8459-0409-9, 0-1304-0864-6.

36. Сушкова JI.T. Региональные коммуникационные сети здравоохранения: европейский опыт. Труды 5 международной научно-практической конференции ПТСШГОЗ / Под ред. Самойлова А.Г. -М. :Связьоценка,2003 -326с. ISBN 5-902409-04-7.

37. Тадеева Ю.П. Эффект электромагнитной гипертермии радиочастотного диапазона./Электроника и связь 2. Тематический выпуск «Электроника и наноэлектроника»/

38. Уткин Г.М. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ.М.: Советское радио, 1979. 320 с.

39. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. М.: Радио и связь, 2000. - 518с

40. Финкенцеллер К. Справочник по RFID. Теоретические основы и практическое применение индуктивных радиоустройств, транспондеров и бесконтактных чип-карт. М.: Додека - XXI, 2008.-496с. ISBN 5-94120151-8

41. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1998. - 704с.

42. Шахнович И.В. Современные технологии беспроводной связи. М: Техносфера, 2006.-288с. ISBN: 5-94836-070-9.

43. Ahson S. WiMax Standards and Security. USA, NY: CRC Press, 2008. -278. ISBN 978-1-4200-4547-4

44. Andersson C. GPRS and 3G Wireless Applications. NY.: Wiley, 2001. -352c. ISBN: 0471414050

45. Bachthalter R. Auswahlkriterien fur electronische Datenspeicher, содержится в ident, Heft 3/1997

46. Bailey D. Practical Radio Engineering and Telemetry for Industry. EN, Newnes, 2003 - 297. ISBN 0-750-6580037

47. Chronaki CE. OpenECG: a European Project to Promote the SCP-ECG Standard, a Futher Step towards Interoperability in Electrocardiography/ CE Chronaki, F. Chiarugi, PJ Lees. Электронный журнал Computers in Cardiology № 29 2002 r.

48. Dash P.K. Electrocardiogram Monitoring. P.K. Dash. Indian Journal of Anasthesia.2002.

49. Esam M. Finite Element Simulations Using Ansys./ M. Esam.- NY.: CRC Press, 2009. 416c. ISBN: 1439801606

50. Farahani S. ZigBee Wireless Networks and Transceivers /S. Farahani -Burlington: Newnes, 2008. 339 c., ISBN: 978-07506-8393-7

51. Geortchev V. Digital Communication for telemetric Multi-Neuron Recordings. V. Geortchev, I. Stoianov, R. Krasteva. Academic Open Internet Journal. Volume 16. 2005

52. Goldman A. Modern Ferrite Technology, 2nd./ A. Goldman. Pittsburg: Springer, 2006. 438c. ISBN: 0387281517

53. Golio M. The RF and Microwave Handbook./ M.Golio CRC press, 2001. -1376c. ISBN 978-084-938-5926

54. Grohrock P. Hausler U, Jürgens U. (1997). Dual-channel telemetry system for recording vocalization-correlated neuronal activity in freely moving squirrel monkeys P. Grohrock, U. Hausler, U.Jurgens. Journal of Neurose. Methods, 76

55. Halonen T. GSM, GPRS and EDGE Performance. Evolution Towards 3G/UMTS. Second Edition. T. Halonen EN, John Wiley& Sons, Ltd, 2003 -615. ISBN 0-470-86694-2

56. Intel Signal Processing Library. Reference Manual. Intel Corporation. 1997

57. Kumar S. Ad Hoc Mobile Wireless Networks. Principles, protocols and Applications/S. Kumar. USA, NY: Auerbach Publications, 2007 - 334. ISBN 1-4200-6221-2

58. Maxfleld B. Essential MathCAD for Engineering, Science, and Math ICE./ Brent Maxfield.- San Diego: Elsevier, 2009. 523c. ISBN: 0-12-374783-X

59. Miller S. Wi-Fi Security./ S. Miller. NY.: McGraw-Hill Professional, 2003 - 309c. ISBN: 0-0714-1073-2

60. Miller Brent A. Bluetooth Revealed, 2nd edition./ Brent A. Miller.- Prentice Hall PTR, 2001. 384c. ISBN: 0130672378

61. Muller. Bluetooth Demystified./ Muller, J. Nathan, New York: McGraw-Hill Professional publishing, 2001. 396c. -ISBN 9-7800-7136-3235.

62. Nilsson J. Introduction to Multisim for Electric Circuits./J.W. Nilsson.- New Jersey.: Prentice Hall. 2010, 144c. ISBN: 0132132346.

63. Raisanen A. Radio Engineering for Wireless Communication and Sensor Applications./ A. Raisanen, A. Lehto. Boston: Artech House, 2003. - 415c. ISBN: 1-58053-542-9

64. Schurmann J. Einführung in die Hichfrequenz-Identifikations-Technologie. Источник: GME-Fachbericht Nr 13, Identikations systeme und kontaktlose Chipkarten. Vde-Verlag, Berlin 1994

65. Standard. Digital Imaging and Communications in Medicine. Introduction and Overview // National Electrical Manufacturers Association, Virginia USA 2008.

66. Steele R. GSM, cdmaOne, and 3G Systems. R. Steele, C. Lee UK, Bookcraft, 2001 - 512. ISBN 0-471-49185-3

67. Sweenay D. WiMax Operator's Manual. Building 802.16 Wireless Networks (Second Edition)/ D. Sweenay. USA,NY: Apress, 2006 - 233c. ISBN 1590590574-2

68. Болезни, вызываемые воздействием электромагнитных полей радиочастот. URL: http://www.medkurs.ru/lecture6/occupational disease/sectionl 818/ (дата обращения 24.09.2010)

69. ВОЗ: Мобильные телефоны могут вызывать рак. URL:

70. Духанин Ю.А., Акулин Д.Ф. Техника безопасности и противопожарная техника в машиностроении. URL: http://delta-grup.ru/bibliot/16/58.htm (дата обращения 19.08.2010)

71. Клаус Д. WiMAX 802/16Е: подходы к качественному улучшению рабочих характеристик систем мобильного широкополосного доступа стандарта 802.16Е. URL: http://www.mforum.ru/news/article/058869.htm (дата обращения 3.10.2010)

72. Кольцевые сердечники: ферритовые кольца Amidon //пер. с анг. Беседин В. URL: http://www.cqham.ru/AmidonFerriteCores.htm (дата обращения 17.09.2010)

73. Краев A.A. Воздействие электромагнитного свч-поля на организм человека. URL: http://www.mstu.edu.ru/publish/conf/l 1 ntk/sectionl 7/sectionl7 11 .html (дата обращения 24.10.2010)

74. Овчинникова А.М. и Арчагова О.И. «Индуктивные устройства для организации скрытой радиосвязи». URL: http://www.phreaking.ru/showpage.php?pageid=53683 (дата обращения 28.10.2010)

75. IIaT.RU2163050 Российская Федерация, Устройство индуктивной связи / Лазин A.C.; заявитель и патентообладатель Войсковая часть 35533; опубл. 10.07.1998 URL:http://www.ntpo.com/patents medicine/medicine 7/medicine 1779.sht ml (дата обращения 5.09.2010)

76. Плотников В.А., Прилуцкий Д.А., Селищев C.B. Стандарт SCP-ECG в программных системах для электрокардиографии. URL: http://masters.donntu.edu.Ua/2008/kita/golovach/librarv/4 ref/pub.html (дата обращения 28.06.2010)

77. Преимущества и отличительные особенности системы транстелефонной электрокардиографии Telecard . URL: http://www.dx-telemedicine.com/rus/production/telecard more.htm (дата обращения 17.10.2010)

78. Хасанова И.В. Портативный электрокардиограф на базе карманного персонального компьютра. URL: www.sbras.nsc.ru/dvlp/rus/pdf/440.pdf (дата обращения 12.10.2010)

79. Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека / Интегральная медицина XXI века. URL: http://www.it-med.ru/librarv/ie/elmaenfield.htm (дата обращения 15.10.2010)

80. AN1603-433 Multilayer Chip Antenna. URL: http://www.rainsun.com/web-download/ANT-950626/RainSun%20AN1603-433%20Spec.pdf (дата обращения 7.10.2010)

81. Agilent Understanding General Packet Radio Service (GPRS) Application Note 1377 URL:http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-2598EN.pdf (дата обращения 29.10.2010)

82. ANSI 601 ultra low-power RF CMOS ISM transmitter. URL: http://www.ansem.com/ansl601.html (дата обращения 13.09.2010)

83. AT86RF231 -Low power 2,4 GHz Transceiver for ZigBee, IEEE 802.15.4, and ISM application. ATMEL. URL: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/257041/ATMEL/AT86RF231 .html (дата обращения 5.09.2010)

84. A Wireless ECG Patch. Med gadget (internet journal of emerging medical technologies). URL: http://medgadget.eom/archives/2007/10/a wireless ecg patch.html (дата обращения 27.10.2010)

85. Cardio Blue looping ECG event recorder with Bluetooth. URL: http://www.medditech.nl/brochures/CardioBlueENG.pdf (дата обращения 23.10.2010)

86. Corscience. BT3/BT12 ECG device. URL:http://www.corscience.de/fileadmin/Datenblaetter/BT3 6 12 en.pdf (дата обращения 26.09.2010)

87. CCI 150 Low Power Sub-1 GHz RF Transmitter. Texas Instruments. URL: http://focus.ti.com/lit/ds/swrs037a/swrs037a.pdf (дата обращения 15.09.2010)

88. CC2430 A True System-on-Chip solution for 2.4 GHz IEEE 802.15.4/ZigBee. Texas Instruments. URL: http://focus.ti.com/lit/ds/svmlink/cc2430.pdf (дата обращения 23.08.2010)

89. Datascope Patient Monitoring NetGuard. URL: http ://www. medwrench. com/?equir)ment. vi ew/equipmentNo/5 51 /Datascope-Patient-Monitoring/NetGuard/ (дата обращения 3.10.2010)

90. Ember EM2420. 2.4 GHz IEEE 802.15.4/ ZigBee RF Transceiver. URL: http://www.datasheetarchive.com/EM2420-datasheet.html (дата обращения 29.10.2010)

91. GainSpan GS 101 IM Low Power Wi-Fi Module Family. URL: http://www.gainspan.com/docs2/GS1011M-PB vl O.pdf (дата обращения 20.10.2010)

92. Gerald J., Tavares G., Piedade M. RF-Link for Cortical Neuroprosthesis. Luis Simôesl, José А. В. Gerald2. URL: www.inesc-id.pt/ficheiros/publicacoes/2808.pdf (дата обращения 10.10.2010)

93. GPRS Tutorial. MorganDoyle Limited. URL: http://www.item.ntnu.no/fag/tm8100/Pensumstoff2004/GPRS Tutorial.pdf (дата обращения 2.09.2010)

94. Health informatics Standard communication protocol - Computer - assisted electrocardiography.URL: http://www.ibmt.ru/dload/N02-015-prEN1064.zip (дата обращения 28.06.2010)

95. HeartView PI2/8 ВТ 12/8 Lead ECG Personal Recorder/Transmitter. URL: http://www.aerotel.com/ru/products-solutions/heartline-ecg-monitoring/heartview-p 128bt-bluetooth-12-lead-ecg-personal-recorder-transm.html (дата обращения 27.10.2010)

96. INA128, ША129 Precision, Low Power instrumentation amplifiers // Burr -Brown. URL: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/BurrBrown/mXvxsrx.pdf (дата обращения 19.10.2010)

97. Low Cost RF Transmitter Modules. LC Series// URL: http://www.linxtechnologies.com/Products/RF-Modules/LC-Series-Low-Cost-Transmitter-Modules (дата обращения 23.10.2010)

98. Low-Cost SAW-stabilized surface mount OOK RF transmitter RCT-433-AS/ASB. URL : http://www.radiotronix.com/datasheets/RCT-433-AS.pdf (дата обращения 13.10.2010)

99. LTC1799 1kHz to 33MHz Resistor Set SOT - 23 Oscillator // Linear technology. URL: http ://www.linear.com/pc/productDetail.isp?navId=HO,C 1.C1010.C1096.P20

100. URL: http://ww 1 .microchip обращения 27.10.2010)

101. Ohman K.-J. Wireless ECG by Novosense AB. .URL: http://www.sintef.no/proiect/Tradlospasient/080208%20Seminar%20Rikshos pitalet/BWSN Novosense.pdf (дата обращения 23.09.2010)

102. Polar Heart Rate Monitors Features Comparison. URL: http://www.heartmonitors.com/polar/polaroverviewheartrate monitors.ht m (дата обращения 18.08.2010)

103. Product Brief WM9508 Embedded WiMAX Module. URL: http://www.svchip.com/product%20briefs/WiM AX/WM9503%20Product%2 0Brief%20v03.pdf (дата обращения 26.10.2010)

104. RFID Made Easy. URL: http ://www.emmicroelectronic.com/webfiles/Product/RFID/AN/AN411 .pdf application note 411 (дата обращения 3.09.2010)

105. RFID Transponder Coils 4308RV // RoHS compliant. URL: http://www.coilcraft.com/pdfs/4308rv.pdf (дата обращения 14.09.2010)

106. RFID Transponder Coil 4513TC // RoHS compliant. URL: http://www.coilcraft.com/pdfs/4513tc.pdf (дата обращения 28.10.2010)

107. SX1210 Receiver Ultra-Low Power Integrated UHF Receiver //ADVANCED COMMUNICATIONS & SENSING. URL: http://www.semtech.com/images/datasheet/sxl210.pdf (дата обращения 15.09.2010)

108. Smart RF Wireless Data Microtransmitter AT86RF401 URL:http://www. gaw.ru/pdf/Atmel/RF/at86rf401 .pdf дата обращения 15.09.2010)

109. Smith К. RFM Antennas for low power applications URL:http://www.rfm.com/corp/appdata/antenna.pdf (дата обращения 18.10.2010)

110. Suunto t6c (руководство пользователя). URL: http://7boxes.ru/photos/manuals/Suuntot6c UGRU.pdf (дата обращения 27.10.2010)

111. SN74AUC1G08 Single 2-INPUT Positive-and Gate. URL:http ://focus. ti. com/lit/ds/s vmlink/sn74auc lgQ8.pdf (дата обращения 30.10.2010)

112. The Life Sync Wireless ECG System. URL: http://www.lifesynccorp.com/products/wireless-svstem.html (дата обращения 17.09.2010)

113. Ultra Low Power 125 kHz 3D Wake-up Receiver with RSSI, ATA5282. ATMEL. URL : http://www.dzisw.c0m/icdl/a/ATA5282.pdf (дата обращения 15.10.2010)

114. ZL70100 Medical Implantable RF Transceiver. Zarlink Semiconductor URL:http ://pdfl.alldatasheet.com/datasheetpdf7view/134441 /ZARLINK/ZL701 OO.html (дата обращения 13.10.2010)