Аппаратно-программный комплекс с новыми датчиками и методиками обработки оптических изображений для контроля в реальном времени функционального состояния человека
Автор: Давыдов Вадим Владимирович, Зайцева Анна Юрьевна, Мсукар Сухайр, Мазинг Мария Сергеевна, Порфирьева Елена Витальевна, Исакова Дарья Дмитриевна, Исупова Екатерина Васильевна, Якушева Мария Андреевна, Давыдов Роман Вадимович
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Численные методы и анализ данных
Статья в выпуске: 2 т.50, 2026 года.
Бесплатный доступ
Обоснована целесообразность использования мобильных датчиков, работающих на разных физических явлениях, для расширения функциональных возможностей экспресс-диагностики состояния человека. Отмечены преимущества применения оптических датчиков для проведения измерений с использованием потоков крови и сложности при проведении с их использованием измерений и обработки оптических сигналов. Разработаны новые конструкции мобильных датчиков для регистрации пульсовой волны и отраженных оптических сигналов от тканей с микроциркуляцией крови, которые объединены в аппаратно-программный комплекс. Отношение сигнал/шум в регистрируемых сигналах улучшено в 3-4 раза для тканевого оксиметра и более чем на порядок для пульсоксиметра. Предложены новые методики обработки регистрируемых изображений излучения отраженных сигналов и поглощения на сосудах и тканях. Представлены новые результаты исследований, позволяющие установить ранее не регистрируемые отклонения в работе сердечно-сосудистой системы человека. Предложен новый более доступный метод определения значения максимального потребления кислорода организмом человека с использованием разработанного аппаратно-программного комплекса в реальном времени с погрешностью менее 7 % без использования эргоспирометра. Сравнение полученных данных с результатами измерений на сертифицированном медицинском оборудовании подтвердило их достоверность. Данный метод позволяет расширить возможности примененияаппаратно-программного комплекса в диагностике спортсменов и людей, активно занимающихся спортом, а также сотрудников специальных подразделений, так как комплекс отличается по весу от эргоспирометра более чем на порядок и не требуется надевать на лицо маску, которая создает дополнительные проблемы при дыхании и движении.
Оптический метод, изображение, аппаратно-программный комплекс, датчик, излучение, длина волны, кровь, кислород, экспресс-контроль, функциональное состояние, погрешность измерения, достоверность
Короткий адрес: https://sciup.org/140314845
IDR: 140314845 | DOI: 10.18287/COJ1646
Mobile hardware and software system with new optical sensors and image processing techniques for real-time control of a person’s functional status
We justify the use of mobile sensors operating on various physical phenomena to expand the functionality of rapid assessment of a person's health status. Advantages of using optical sensors for measurements using blood flows are outlined.Difficulties in taking measurements and processing optical signals when using mobile sensors to obtain reliable real-time information are established.New designs of mobile sensors for recording pulse waves and reflected optical signals from tissues with blood microcirculation are proposed, which are combined into a hardware and software complex.New methods for processing recorded optical images, reflected signals and absorption in vessels and tissues are proposed.New research results are presented that make it possible to establish previously undetected deviations in the functioning of the human cardiovascular system.A new, more accessible method for determining the value of maximum oxygen consumption by the human body using the developed hardware and software complex in real time is proposed.The obtained data are compared with the results of measurements on certified medical equipment.This method allows one to expand the possibilities of using the hardware and software complex in health assessment of professional and amateur athletes, as well as members of special forces units.
