Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №1, 2026 / с. 35-38

Обзор мирового рынка медицинских изделий для оценки частоты дыхания

А.А. Гаранин, О.А. Рубаненко, Ю.А. Трусов, Д.В. Сенюшкин, А.В. Колсанов


Аннотация 

Проведена оценка рынка медицинских изделий для определения частоты дыхания, производимых в настоящее время в мире и России, представлены их отличительные особенности, преимущества и недостатки. Выполнен аналитический обзор устройств, работающих стационарно и портативно – с возможностью удаленного мониторинга и дистанционной передачи данных, что является приоритетным для ведения реанимационных пациентов или находящихся в удаленном регионе. Проведенные исследования показывают, что данные аппараты важны не только в рамках работы в лечебном учреждении у взрослых пациентов, но и для наблюдения за новорожденными пациентами. Продемонстрированный в статье материал предоставляется актуальным отечественным исследовательским группам для реализации разработок российских медицинских изделий в рамках активно развивающегося импортозамещения.


Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Андрей Александрович Гаранин, канд. мед. наук, директор, научно-практический центр дистанционной медицины, 
Олеся Анатольевна Рубаненко, д-р мед. наук, доцент, кафедра госпитальной терапии с курсами гематологии и трансфузиологии, 
Юрий Александрович Трусов, ассистент, кафедра пропедевтической терапии, 
Дмитрий Владимирович Сенюшкин, старший лаборант, кафедра амбулаторно-поликлинической помощи с курсом телемедицины, 
Александр Владимирович Колсанов, член-кор. РАН, д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой, кафедра оперативной хирургии и клинической анатомии с курсом медицинских информационных технологий, ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Самара, 

Список литературы

1. Charlton P.H., Birrenkott D.A., Bonnici T. et al. Breathing rate estimation from the electrocardiogram and photoplethysmogram: A review // IEEE Reviews in Biomedical Engineering. 2017. № 11. PP. 2-20. 
2. Xiangyu X., Jiadi Y., Yingying C. et al. Breathlistener: Fine- grained breathing monitoring in driving environ ments utilizing acoustic signals / In: Proceedings of the 17th Annual International Conference on Mobile Systems, Applications, and Services. 2019. PP. 54-66. 
3. Jain V., Kimbro S., Kowalik G. et al. Intranasal oxytocin increases respiratory rate and reduces obstructive event duration and oxygen desaturation in obstructive sleep apnea patients: A randomized double blinded placebo controlled study // Sleep Med. 2020. № 74. PP. 242-247. 
4. Hernando A., Lazaro J., Gil E. et al. Inclusion of respiratory frequency information in heart rate variability analysis for stress assessment // IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics. 2016. Vol. 20. № 4. PP. 1016-1025. 
5. Nandakumar R., Gollakota S., Sunshine J.E. Opioid overdose detection using smartphones // Science Translational Medicine. 2019. Vol. 474. № 11. P. eaau8914. 
6. Ramkumar P.N., Haeberle H.S., Ramanathan D. et al. Remote Patient Monitoring Using Mobile Health for Total Knee Arthroplasty: Validation of a Wearable and Machine Learning- Based Surveillance Platform // J. Arthroplasty. 2019. Vol. 34. № 10. PP. 2253-2259. 
7. Kwon S.B., Ahn J.W., Lee S.M. et al. Estimating maximal oxygen uptake from daily activity data measured by a watch- type fitness tracker: Cross-sectional study // JMIR Mhealth Uhealth. 2019. № 7. P. e13327. 
8. Burton E., Hill K.D., Lautenschlager N.T. et al. Reliability and validity of two fitness tracker devices in the laboratory and home environment for older community-dwelling people // BMC Geriatr. 2018. № 18. P. 103. 
9. Angelucci A., Aliverti A. The Medical Internet of Things: Applications in respiratory medicine // Digital Respiratory Healthcare. 2023. PP. 1-15. 
10. Dehkordi P., Garde A., Molavi B. et al. Extracting instantaneous respiratory rate from multiple photoplethysmogram respiratory-induced variations // Frontiers in Physiology. 2018. № 9. P. 948. 
11. Varon C., Morales J., Lбzaro J. et al. A Comparative Study of ECG-derived Respiration in Ambulatory Monitoring using the Single-lead ECG // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. № 1. P. 5704. 
12. Antonelli A., Guilizzoni D., Angelucci A. et al. Comparison between the AirgoTM Device and a Metabolic Cart during Rest and Exercise // Sensors. 2020. № 20. P. 3943. 
13. Nguyen T-V., Ichiki M. MEMS-Based Sensor for Simultaneous Measurement of Pulse Wave and Respiration Rate // Sensors. 2019. Vol. 19. № 22. P. 4942. 
14. Naranjo-Hernбndez D., Talaminos-Barroso A., Reina-Tosina J. et al. Smart vest for respiratory rate monitoring of COPD patients based on non-contact capacitive sensing // Sensors. 2018. Vol. 18. № 7. P. 2144. 
15. Pennati F., Angelucci A., Morelli L. et al. Electrical impedance tomography: From the traditional design to the novel frontier of wearables // Sensors. 2023. Vol. 23. № 3. P. 1182. 
16. Angelucci A., Aliverti A. An IMU-based wearable system for respiratory rate estimation in static and dynamic conditions // Cardiovascular Engineering and Technology. 2023. Vol. 14. № 3. PP. 351-363. 
17. Manoni A., Loreti F., Radicioni V. et al. A New Wearable System for Home Sleep Apnea Testing, Screening, and Classification // Sensors. 2020. Vol. 20. № 24. P. 7014. 
18. Rцddiger T., Wolffram D., Laubenstein D. et al. Towards respiration rate monitoring using an in-ear headphone inertial measurement unit // Proceedings of the 1st International Workshop on Earable Computing. 2019. PP. 48-53. 
19. Jeanne M., Jeanne M., Grillet A. et al. OFSETH: Optical fiber embedded into technical textile for healthcare, an efficient way to monitor patient under magnetic resonance imaging / 29th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE. 2007. Vol. 2007. PP. 3950-3953. 
20. Angelucci A., Cavicchioli M., Cintorrino I.A. et al. Smart textiles and sensorized garments for physiological monitoring: A review of available solutions and techniques // Sensors. 2021. Vol. 21. № 3. P. 814. 
21. Breteler M.J.M., KleinJan E.J., Dohmen D.A.J. et al. Vital signs monitoring with wearable sensors in high-risk surgical patients: A clinical validation study // Anesthesiology. 2020. Vol. 132. № 3. PP. 424-439. 
22. Takahashi Y., Okura K., Minakata S. et al. Accuracy of Heart Rate and Respiratory Rate Measurements Using Two Types of Wearable Devices // Prog. Rehabil. Med. 2022. № 7. P. 20220016. 
23. Smith C.M., Chillrud S.N., Jack D.W. et al. Laboratory validation of hexoskin biometric shirt at rest, submaximal exercise, and maximal exercise while riding a stationary bicycle // J. Occup. Environ. Med. 2019. № 61. PP. e104-e111. 
24. Hao T., Bi C., Xing G. et al. MindfulWatch: A smartwatch- based system for real-time respiration monitoring during meditation // Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies. 2017. Vol. 1. № 3. PP. 1-19. 
25. Liaqat D., Abdalla M., Abed-Esfahani P. et al. Wear Breathing: Real World Respiratory Rate Monitoring Using Smartwatches // Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies. 2019. Vol. 3. № 2. PP. 1-22. 
26. Sun X., Qiu L., Wu Y. et al. Sleepmonitor: Monitoring respiratory rate and body position during sleep using smartwatch // Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies. 2017. Vol. 1. № 3. PP. 1-22. 
27. Dai R., Lu C., Avidan M., Kannampallil Т. RespWatch: Robust Measurement of Respiratory Rate on Smartwatches with Photoplethysmography / In: International Conference on Internet-of Things Design and Implementation (IoTDI ’21). 2021. PP. 208-220. 
28. Angelucci A., Aliverti A. Detrended fluctuation analysis of day and night breathing parameters from a wearable respiratory holter // Comput. Biol. Med. 2025. Vol. 188. P. 109907.
29. Peng C.K., Mietus J.E., Liu Y. et al. Quantifying fractal dynamics of human respiration: Age and gender effects // Ann. Biomed. Eng. 2002. Vol. 30. № 5. PP. 683-692. 
30. Dellaca R.L., Aliverti A., Lo Mauro A. et al. Correlated variability in the breathing pattern and end-expiratory lung volumes in conscious humans // PLoS One. 2015. Vol. 10. № 3. P. e0116317. 
31. Rostig S., Kantelhardt J.W., Penzel T. et al. Nonrandom variability of respiration during sleep in healthy humans // Sleep. 2005. Vol. 28. № 4. PP. 411-417. 
32. Sikakulya F.K., Nakitende I., Nabiryo J. et al. Kitovu Hospital Study Group. The optimal duration of continuous respiratory rate monitoring to predict in-hospital mortality within seven days of admission – A pilot study in a low resource setting // Resusc. Plus. 2024. № 20. P. 100768. 
33. Addison P.S., Cohen C., Borg U.R. et al. Accurate and continuous respiratory rate using touchless monitoring technology // Respir. Med. 2023. Vol. 220. P. 107463. 
34. Amin A.A., Mtenthaonga P., Coycle J. et al. Implementation of a continuous respiratory rate monitor intended for low-resource settings: A novel device pilot study // The American Journal of the Medical Sciences. 2025. Vol. 369. № S1. PP. S1-S588. 
35. Massaroni C., Nicolт A., Lo Presti D. et al. Contact-Based Methods for Measuring Respiratory Rate // Sensors (Basel). 2019. Vol. 19. № 4. P. 908. 
36. Sovijarvi A., Dalmasso F., Vanderschoot J. et al. Definition of terms for applications of respiratory sounds // Eur. Respir. Rev. 2000. № 10. PP. 597-610. 
37. Krohn D.A., MacDougall T., Mendez A. Fiber Optic Sensors: Fundamentals and Applications. – Spie Press; Bellingham, WA, USA, 2014. P. 4. 
38. Massaroni C., Presti D.L., Saccomandi P. et al. Fiber Bragg Grating Probe for Relative Humidity and Respiratory Frequency Estimation: Assessment During Mechanical Ventilation // IEEE Sens. J. 2018. № 18. PP. 2125-2130. 
39. Farahani H., Wagiran R., Hamidon M.N. Humidity sensors principle, mechanism, and fabrication technologies: A comprehensive review // Sensors. 2014. № 14. PP. 7881-7939. 
40. Niesters M., Mahajan R., Olofsen E. et al. Validation of a novel respiratory rate monitor based on exhaled humidity // Br. J. Anaesth. 2012. Vol. 109. № 6. PP. 981-989. 
41. Wu J.W., Chiang C.C. Notched long-period fiber grating with an amine-modified surface nanostructure for carbon dioxide gas sensing // Materials. 2015. № 8. PP. 4535-4543. 
42. Singh O.P., Howe T.A., Malarvili M. Real-time human respiration carbon dioxide measurement device for cardiorespiratory assessment // J. Breath Res. 2018. № 12. P. 026003. 
43. Atalay O., Kennon W.R., Demirok E. Weft-knitted strain sensor for monitoring respiratory rate and its electro-mechanical modeling // IEEE Sens. J. 2015. № 15. PP. 110-122. 
44. Lanatа A., Scilingo E.P., Nardini E. et al. Comparative evaluation of susceptibility to motion artifact in different wearable systems for monitoring respiratory rate // IEEE Trans. Inf. Technol. Biomed. 2010. № 14. PP. 378-386. 
45. Lee P.J. Clinical evaluation of a novel respiratory rate monitor // J. Clin. Monit. Comput. 2016. № 30. PP. 175-183. 
46. Subbe C.P., Kinsella S. Continuous Monitoring of Respiratory Rate in Emergency Admissions: Evaluation of the RespiraSenseTM Sensor in Acute Care Compared to the Industry Standard and Gold Standard // Sensors (Basel). 2018. Vol. 18. № 8. P. 2700. 
47. Nam Y., Kong Y., Reyes B. et al. Monitoring of Heart and Breathing Rates Using Dual Cameras on a Smartphone // PLoS One. 2016. Vol. 11. № 3. P. e0151013. 
48. Чикрин Д.Е., Егорчев А.А., Пашин Д.М., Сарамбаев Н.А. Построение системы определения частоты поверхностного дыхания по данным виброметрических сенсоров смартфона // Известия ЮФУ. Технические науки. 2023. № 4. C. 35-42.