Детектор сердцебиения ⇐ Васина Википедия

[wiki_de]

«Детекторы сердцебиения» (англ. «heartbeat детекторы») — это технические устройства, способные обнаруживать сердцебиение людей или животных. Они используются, в частности, для обнаружения спрятавшихся людей (например, в грузовиках или контейнерах), для определения местонахождения захороненных людей во время спасательных операций и при медицинской диагностике. В зависимости от типа устройства обнаружение может осуществляться акустическими, радиолокационными, инфракрасными или электрокардиографическими методами.

== История ==
Первые подходы к регистрации сердцебиения можно встретить еще в XIX веке, когда стали использовать механические пульсометры, так называемые сфигмографы.К. Н. Смит: «История сфигмографа и его использование в клинической медицине», Medical Historical Review, 12 (2), 1978, стр. 45–52 . С дальнейшим развитием технологий электрических и электронных измерений. в 20 веке. В 19 веке появились более точные устройства, которые могли регистрировать сердцебиение бесконтактно или с помощью кожных электродов.

В 1980-е годы в сфере безопасности появились так называемые «детекторы сердцебиения», в первую очередь для обнаружения людей, перевозящих контрабанду в контейнерах.Европейская комиссия: ''"ЕС тестирует детекторы сердцебиения на внешних границах"'' (пресс-релиз), 2003 г. (архивная версия) Тогда же при ликвидации последствий стихийных бедствий были созданы прототипы, с помощью которых спасатели могли находить людей под завалами. name=":1">Федеральное управление гражданской защиты и помощи при стихийных бедствиях (BBK): Технические средства борьбы со стихийными бедствиями (по состоянию на 23 декабря 2024 г.) Производительность этих систем значительно возросла в последующие десятилетия благодаря достижениям в области сенсорных технологий, обработки данных и миниатюризации.

== Принципы функционирования ==
Детекторы сердцебиения основаны на различных физических и технических методах:

# '''Акустические или виброакустические датчики''' Эти устройства записывают вибрации или шумы, вызванные сердцебиением. Для этой цели используются высокочувствительные микрофоны или датчики корпусного шума, которые способны обнаружить даже малейшие вибрации. Однако они чувствительны к окружающему шуму и вибрации.A. Р. Л. Мартинес и др.: «Акустическое обнаружение сердцебиения для секретных операций», в: Материалы Международной конференции IEEE по акустике, речи и обработке сигналов (ICASSP), 2016, стр. 3215–3219.< бр / > # '''Радарная и микроволновая технология''' Детекторы на основе радаров, такие как сверхширокополосные (СШП) радиолокационные системы, излучают электромагнитные волны и измеряют отражения, вызванные легкими движениями грудной клетки. Допплеровский сдвиг отраженного сигнала позволяет сделать выводы о сердечном ритме. Этот метод особенно подходит для бесконтактных измерений и использования через стены или другие материалы.стр. Ю. Фу, Э. З. Макалу, Л. Ван, Р. Камаль, В. С. Йе: «Бесконтактное обнаружение сердцебиения и дыхания с использованием радиолокационного датчика СШП», в: «Материалы 30-й ежегодной международной конференции IEEE Engineering». Общества медицины и биологии», Ванкувер, 2008 г., стр. 5015–5018.
# '''Инфракрасные и тепловизионные датчики''' Инфракрасные устройства измеряют разницу температур на поверхности кожи, возникающую из-за кровотока. Тепловизионные камеры также фиксируют малейшие колебания температуры тела. Однако эти процедуры могут оказаться неэффективными при наличии плотной одежды, защитных материалов или высоких температур окружающей среды.стр. К. Хонг, Д.К. Со: «Инфракрасный мониторинг жизненно важных функций: точность и ограничения», «Клиническая визуализация», 41 (3), 2017, стр. 153–160
# '''Электрокардиография (ЭКГ)''' Прямое измерение электрической активности сердца (ЭКГ) особенно распространено в медицине. Детекторы сердцебиения, основанные на этом принципе, обычно требуют контакта с кожей или очень короткого расстояния от тела. Из-за этого ограничения ЭКГ реже используется за пределами клинических применений.

== Области применения ==

=== Безопасность и пограничный контроль ===
Основная область применения детекторов сердцебиения — сфера безопасности и пограничного контроля. Таможенные и полицейские органы используют их для обнаружения людей, спрятанных в грузовых отсеках грузовиков, контейнеров или поездов. Датчики могут обнаруживать изменения в вибрациях или схемах отражения, вызванные сердцебиением человека.

=== Поисково-спасательные операции ===
В случае землетрясений, схода лавин или обрушения зданий мобильные детекторы сердцебиения позволяют найти захороненных людей, которых в противном случае невозможно было бы обнаружить с помощью визуального или звукового контакта. Системы на базе радаров демонстрируют здесь особые преимущества, поскольку они способны проникать через несколько слоев завалов. Таким образом, поисковые группы могут быстрее и точнее обнаружить потенциальных выживших.

=== Медицина и уход ===
В медицине детекторы сердцебиения используются, в частности, для непрерывного наблюдения за пациентами, например, в отделениях интенсивной терапии или в кардиологии.D. Ф. Бишоп, Т. Дж. Редди: «Системы мониторинга ЭКГ в больницах в реальном времени», «Журнал медицинской электроники», 35 (2), 2019, стр. 45–51 Современные беспроводные системы предлагают комфортное долговременное наблюдение за пределами стационара, например, у пациентов с нарушениями сердечного ритма. Бесконтактные решения на основе радаров или инфракрасных датчиков все чаще исследуются, чтобы в будущем сделать диагностику более удобной для пациентов.Y. Цзоу,

=== Ветеринария и охрана видов ===
Детекторы сердцебиения используются в ветеринарии и исследованиях дикой природы для обследования животных с минимальным стрессом. Таким образом, можно определить частоту сердечных сокращений и уровень стресса, не удерживая животных и не подвергая их анестезии.B. Рейтер, М. Кон: «Мониторинг стресса у содержащихся в неволе диких животных с использованием неинвазивных методов», «Журнал физиологии и поведения животных», 8 (4), 2021, стр. 62–70 В зоопарках или исследовательских станциях, бесконтактные детекторы облегчают наблюдение за редкими или пугливыми видами.

== Проблемы ==

=== Помехи ===
Шум, вибрация и температура окружающей среды могут повлиять на точность измерений детекторов сердцебиения. Акустические и инфракрасные системы особенно чувствительны к таким помехам. Твердые материалы или материалы с высокими изоляционными свойствами (например, сталь, бетон) также могут ограничивать дальность действия радарных детекторов.

=== Защита данных и личные права ===
Поскольку обнаружение сердцебиения может позволить сделать выводы о состоянии здоровья человека, в некоторых странах использование таких устройств регулируется правилами защиты данных и правами личности. Сбор биометрических данных часто требует юридического основания или разрешения, особенно когда они используются в целях, отличных от медицинских.Европейский совет по защите данных (EDPB): «Руководство по обработке персональных данных для обнаружения физиологических сигналов», 2019, стр. 15-20

=== Процедуры и стандарты утверждения ===
В зависимости от конструкции и предполагаемого использования детекторы сердцебиения могут подпадать под различные процедуры одобрения и стандартизации. Устройства с высокой мощностью передачи (например, радары) должны соответствовать официальным рекомендациям (например, Федеральной комиссии по связи в США или Федерального сетевого агентства в Германии). Для клинического использования также применяются европейские нормы Регламента о медицинских устройствах (MDR).Регламент (ЕС) 2017/745 (Регламент о медицинских устройствах, MDR) от 5 апреля 2017 г.

== Исследования и разработки ==
Исследования направлены на повышение чувствительности и надежности детекторов сердцебиения. Достижения в области сенсорных технологий, обработки сигналов и искусственного интеллекта приводят к все более точному анализу, при котором устраняются сигналы помех и достигается надежная скорость обнаружения.S. Пьехотта: «Неинвазивный мониторинг жизненно важных функций: ИК-датчики, радары и многое другое», «Анализ биосигналов», 12 (4), 2020, стр. 141–150.Сценарии будущего применения включают использование в дронах. и роботизированные системы, позволяющие осуществлять быстрый и масштабный поиск выживших, например, в случае стихийных бедствий. Бесконтактный мониторинг сердца также может способствовать раннему выявлению проблем с сердцем в секторе умного дома.
----

# К. Н. Смит: «История сфигмографа и его использование в клинической медицине», Medical Historical Review, 12 (2), 1978, стр. 45-52. [https://archive.org/details/b20389930/page/44/mode/2up]
# Европейская комиссия: «ЕС тестирует детекторы сердцебиения на внешних границах» (пресс-релиз), 2003 г. (архивная версия).
# Федеральное управление гражданской защиты и помощи при стихийных бедствиях (BBK): Технические средства борьбы со стихийными бедствиями (по состоянию на 23 декабря 2024 г.).
# А.Р.Л. Мартинес и др.: «Акустическое обнаружение сердцебиения для секретных операций», в: Материалы Международной конференции IEEE по акустике, речи и обработке сигналов (ICASSP), 2016, стр. 3215–3219.
# С. Ю. Фу, Э. З. Макалу, Л. Ван, Р. Камаль, В. С. Йе: «Бесконтактное обнаружение сердцебиения и дыхания с использованием радиолокационного датчика СШП», в: «Материалы 30-й ежегодной международной конференции IEEE Engineering». Общества медицины и биологии», Ванкувер, 2008 г., стр. 5015–5018.
# С. К. Хонг, Д. К. Со: «Инфракрасный мониторинг жизненно важных функций: точность и ограничения», «Клиническая визуализация», 41 (3), 2017, стр. 153–160.
# Д. Ф. Бишоп, Т. Дж. Редди: «Системы мониторинга ЭКГ в больницах в реальном времени», «Журнал медицинской электроники», 35 (2), 2019, стр. 45–51.
# Ю. Цзоу, С. Чжао, Т. Ян: «Бесконтактное обнаружение показателей жизнедеятельности с помощью машинного обучения», «IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement», 69 (7), 2020, стр. 4604–4616. .
# Б. Рейтер, М. Кон: «Мониторинг стресса у содержащихся в неволе диких животных с использованием неинвазивных методов», «Журнал физиологии и поведения животных», 8 (4), 2021, стр. 62–70.
# Европейский совет по защите данных (EDPB): «Руководство по обработке персональных данных для обнаружения физиологических сигналов», 2019, стр. 15–20.
# Регламент (ЕС) 2017/745 (Регламент медицинского оборудования, MDR) от 5 апреля 2017 г. [https://eur-lex.europa.eu/legal-content ... 32017R0745]< бр /> # С. Пьехотта: «Неинвазивный мониторинг жизненно важных функций: ИК-датчики, радары и многое другое», «Анализ биосигналов», 12 (4), 2020, стр. 141–150.

----''Эта страница не претендует на полноту. Изменения и обновления могут потребоваться в результате новых результатов исследований или постановлений правительства.''

Категория:Кардиология

Подробнее: https://de.wikipedia.org/wiki/Herzschlagdetektion