КОРПУС УСТРОЙСТВА ДЛЯ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА

Полезная модель относится к области медицинской техники, предназначенной для мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы человека, и может быть использована при диагностике сердечно-сосудистой системы человека.
Известен кардиомонитор для контроля частоты сердечно-сосудистой функции людей в процессе физической нагрузки, в том числе работы под водой (Патент РФ №2455928, опубликованный 20.07.2012 г., Бюл. №20, авторы: Баранов А.В., Баранов B.C., Комаров B.C., Цибульский А.Л.). Устройство содержит корпус в виде гидро- и бароустойчивого пояса с электронными компонентами, являющимися устройством регистрации, обработки и передачи данных по радиоканалу (в виде вмонтированного в гидро- и бароустойчивый пояс высокочастотного передатчика импульсов электрокардиограммы) и приемными электродами, а также корпус наручных электронных гидро- и бароустойчивых часов с встроенными в него электронными компонентами в виде приемника с дисплеем для мониторинга частоты сердечных сокращений (ЧСС). В корпус устройства в виде гидро- и бароустойчивого пояса с электронными компонентами также включен дополнительный приемник с микроконтроллером, портом USB, блоком памяти, пингером и светодиодом.
Устройство обеспечивает возможность одновременного мониторинга ЧСС самим испытуемым и внешним наблюдателем в режиме реального времени, а также за счет ретроспективной оценки и анализа состояния организма человека в процессе нагрузки и на разных режимах.
Существенными признаками, общими с предлагаемой полезной моделью, являются корпуса с электронными компонентами, устройство для регистрации, обработки, передачи данных по радиоканалу, устройство приема данных по радиоканалу, похожее функциональное назначение с заявляемой полезной моделью (дистанционное слежение за состоянием сердечнососудистой системы человека), а также то, что электронные компоненты устройства расположены в герметичных корпусах.
Данное устройство имеет следующие недостатки:
- устройство имеет ограниченные функциональные возможности (так, например, параметр, получаемый при съеме электрокардиограммы (ЭКГ), только один - ЧСС, что не позволяет провести расширенную диагностику состояния сердечнососудистой системы);
- в устройстве не предусмотрена его чистка дезинфицирующими средствами;
- в описании устройства не предусмотрена высокая надежность его конструктивного исполнения;
- в устройстве не предусмотрена возможность беспроводной зарядки его аккумулятора (батареи электропитания);
- в устройстве не предусмотрена возможность дистанционного подключения и отключения электропитания его электронных компонентов.
Известно устройство мобильной связи с возможностью кардиомониторинга (Патент РФ №2463952, опубликованный 20.10.2012 г., Бюл. №29, авторы: Клыпин Д.Н., Чернышев А.К.), содержащее корпус с электронными компонентами, размещаемый на теле человека, содержащий устройство для регистрации, обработки и передачи по радиоканалу данных о состоянии сердечно-сосудистой системы человека, функции которого реализует контроллер, контроллер, блок ввода-вывода, энергонезависимую память, модем, клавиатуру, дисплей и динамик.
Использование устройства позволяет увеличить достоверность и информативность диагностики сердечно-сосудистой системы человека за счет изменения конфигурации электродов ЭКГ и дополнения устройства функцией измерения реограммы.
Существенными признаками, общими с предлагаемой полезной моделью, являются корпус, в котором расположены электронные компоненты, устройство для регистрации, обработки и передачи по радиоканалу данных о состоянии сердечно-сосудистой системы человека, похожее функциональное назначение устройства с заявляемой полезной моделью (дистанционное слежение за состоянием сердечно-сосудистой системы человека).
Устройство имеет следующие недостатки:
- устройство имеет возможность только односторонней передачи данных о состоянии сердечно-сосудистой системы человека (ЭКГ) без возможности дистанционного управления;
- устройство не имеет функции длительного мониторинга (свыше 10 мин) электрокардиосигнала, все измерения носят разовый характер;
- в устройстве не предусмотрено обеспечение его высокой пыле- и влагозащищенностью;
- в устройстве не предусмотрена его чистка дезинфицирующими средствами;
- в устройстве не предусмотрена высокая надежность его конструктивного исполнения;
- в устройстве не предусмотрена возможность дистанционного подключения и отключения электропитания его электронных компонентов;
- в устройстве не предусмотрена возможность беспроводной зарядки его аккумулятора (батареи электропитания).
Известно устройство для дистанционного слежения за деятельностью сердца (Патент РФ №2458625, опубликованный 20.08.2012 г., Бюл. №23, авторы: Дикарев В.И., Шубарев В.А., Петрушин В.Н.), состоящее из оборудования, размещаемого на теле человека, и оборудования, размещаемого на пункте контроля.
Оборудование, размещаемое на теле человека, содержит корпус с электронными компонентами (предварительным усилителем, генератором высокой частоты, амплитудным модулятором, генератором модулирующего кода, фазовым манипулятором, усилителем мощности) и передающей антенной, при этом путем использования электронных компонентов и передающей антенны реализовано устройство для регистрации, обработки и передачи по радиоканалу данных о состоянии сердечно-сосудистой системы человека.
Оборудование, размещаемое на пункте контроля, содержит приемную антенну, блоки перестройки, микропроцессоры, блок формирования сигнала тревоги, магнитные регистраторы, блоки звуковой сигнализации, гетеродины, смесители, усилители промежуточной частоты, усилители утроенной промежуточной частоты, амплитудные детекторы, ключи, обнаружители, линии задержки, синхронные детекторы, амплитудные ограничители, фазовые детекторы, коррелятор, третий пороговый блок, логический элемент ИЛИ.
Устройство расширяет диапазон частотного поиска сигналов, с помощью которых передаются параметры сердечно-сосудистой системы человека, без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов.
Существенными признаками, общими с предлагаемой полезной моделью, являются корпус с электронными компонентами, устройство для регистрации, обработки и передачи по радиоканалу данных о состоянии сердечно-сосудистой системы человека, похожее функциональное назначение устройства с заявляемой полезной моделью (дистанционное слежение за состоянием сердечно-сосудистой системы человека).
В качестве недостатков устройства можно отметить:
- использование в нем устаревшей элементной базы (например, применяемый носитель информации, магнитная кассета, является морально устаревшим);
- ограниченную пыле- и влагозащищенность корпуса, размещаемого на теле человека, т.к. не предусмотрена возможность чистки его внешней стороны дезинфицирующими средствами;
- устройство имеет возможность только односторонней передачи данных (ЭКГ) без возможности дистанционного управления;
- в устройстве не предусмотрена возможность дистанционного подключения и отключения электропитания его электронных компонентов;
- в устройстве не предусмотрена возможность беспроводной зарядки его аккумулятора (батареи электропитания);
- не предусмотрена высокая надежность конструктивного исполнения устройства;
- ограничена точность оценки состояния сердечно-сосудистой системы человека (не обеспечивается измерение смещения ST-сегмента);
- используемый вид радиосвязи не соответствует общепринятым стандартам, и, следовательно, никакие сторонние устройства не смогут обеспечивать связь с предлагаемым устройством (карманные компьютеры, ноутбуки, планшетные компьютеры и т.д.).
Наиболее близким по конструкции к предлагаемой полезной модели является полезная модель «Электрокардиограф» (Патент РФ №125833), содержащая корпус блока съема электрокардиограммы, состоящий из двух разъемных частей, с которым жестко связаны провода отведений от датчиков биопотенциалов, закрепляемых на теле человека. При этом в одной из частей корпуса блока съема электрокардиограммы размещена плата с основными элементами электрической схемы блока, а в другой размещена соединительная плата, к которой припаяны провода отведений и установлены элементы, гасящие импульсы дефибриллятора. Кроме этого на каждой из плат установлена соответствующая часть внутреннего разъема, который сочленяется при соединении разъемных частей корпуса.
Существенными признаками, общими с предлагаемой полезной моделью, являются корпус блока съема ЭКГ из двух частей разъемных частей (в заявляемой полезной модели - корпус, представляющий собой крышку и основной корпус), плата с основными элементами электрической схемы блока (в заявляемой полезной модели - печатная плата и электронные компоненты), похожее функциональное назначение устройства с заявляемой полезной моделью (слежение за состоянием сердечно-сосудистой системы человека).
В качестве недостатков устройства можно отметить:
- использование в нем устаревшей элементной базы (например, применяемый носитель информации, магнитная кассета, является устаревшим);
- ограниченную пыле- и влагозащищенность корпуса, размещаемого на теле человека, т.к. не предусмотрена возможность чистки его внешней стороны дезинфицирующими средствами;
- устройство имеет возможность только односторонней передачи данных (ЭКГ) без возможности дистанционного управления;
- в устройстве не предусмотрена возможность дистанционного подключения и отключения электропитания его электронных компонентов;
- в устройстве не предусмотрена возможность беспроводной зарядки его аккумулятора (батареи электропитания);
- не предусмотрена высокая надежность конструктивного исполнения устройства;
- ограничена точность оценки состояния сердечно-сосудистой системы человека (не обеспечивается измерение смещения ST-сегмента);
- используемый вид радиосвязи не соответствует общепринятым стандартам, и, следовательно, никакие сторонние устройства не смогут обеспечивать связь с предлагаемым устройством (карманные компьютеры, ноутбуки, планшетные компьютеры и т.д.).
Достигаемый технический результат, реализуемый заявленной полезной моделью, заключается: в конструктивном исполнении, обеспечивающем пыле- и влагозащиту корпуса заявленной полезной модели степени до IP-68, возможность полной чистки его внешней стороны дезинфицирующими средствами, в обеспечении дистанционного подключения и отключения электропитания заявленной полезной модели; в обеспечении возможности беспроводной зарядки ее аккумулятора и в обеспечении измерения смещения ST-сегмента QRS-комплекса электрокардиографического сигнала.
Технический результат достигается тем, что корпус полезной модели изготовлен из химостойкого пластика в конструктивном исполнении, обеспечивающем его пыле- и влагозащиту степени до IP-68, при этом между частями корпуса, крышкой и основным корпусом, установлена герметизирующая прокладка, в крышку запрессованы контакты типа кнопка, в корпусе размещены заряжаемый аккумулятор и катушка приемника беспроводного зарядного устройства, в качестве электронных компонентов использованы: схема на основе микросхемы-приемника для беспроводной зарядки заряжаемого аккумулятора, микросхема акселерометра, с помощью которой обеспечивается дистанционное подключение и отключение электропитания электронных компонентов, радиомодуль BlueModSR, с помощью которого реализован беспроводный интерфейс и обеспечивается дистанционное подключение и отключение электропитания электронных компонентов и микросхема, обеспечивающая измерение смещения ST-сегмента QRS-комплекса электрокардиографического сигнала.
Для достижения технического результата корпус заявленной полезной модели, состоящий из крышки и основного корпуса, в которых размещена печатная плата с блоком съема ЭКГ, выполнен из химостойкого пластика в конструктивном исполнении, обеспечивающем пыле- и влагозащиту степени до IP-68 (например, из нетоксичного пластика из группы ABS), а между крышкой и основным корпусом установлена герметизирующая прокладка, в крышку запрессованы контакты для съема биофизических сигналов типа «кнопка». В качестве источника электропитания заявленной полезной модели используют заряжаемый аккумулятор. Беспроводную зарядку заряжаемого аккумулятора заявленной полезной модели обеспечивают размещением в ее корпусе катушки приемника беспроводного зарядного устройства и схемы на основе микросхемы-приемника (например, BQ51021). Измерение смещения ST-сегмента QRS-комплекса электрокардиографического сигнала реализуют путем использования микросхемы (например, AFE ADS1293), обеспечивающей соответствующую этому измерению частоту отсчетов сигнала ЭКГ. Подключение и отключение электропитания заявленной полезной модели осуществляется дистанционно по командам от внешних источников через радиоканал (через радиомодуль BlueModSR) или при помощи сигнала микросхемы акселерометра, используя постукивание или двойное постукивание по корпусу полезной модели соответственно. Беспроводный интерфейс в заявленной полезной модели реализован на основе радиомодуля BlueModSR.
Рассмотрим устройство и работу заявленной полезной модели. На фигуре представлена предлагаемая конструкция корпуса полезной модели для мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы человека. На фигуре использованы следующие обозначения:
1 - основной корпус;
2 - крышка;
3 - герметизирующая прокладка;
4 - контакты типа «кнопка»;
5 - печатная плата;
6 - заряжаемый аккумулятор;
7 - электронные компоненты;
8 - катушка приемника беспроводного зарядного устройства.
Корпус полезной модели для мониторинга состояния сердечнососудистой системы человека (фигура) состоит из основного корпуса 1 и крышки 2, между которыми установлена герметизирующая прокладка 3. Контакты типа «кнопка» 4 для съема биофизиологических сигналов запрессованы в крышку 2 на этапе литья и имеют штыри под пайку, на которые впоследствии насаживается и паяется печатная плата 5. Заряжаемый аккумулятор 6 цепей питания расположен с нижней стороны печатной платы 5. Электронные компоненты 7 установлены на печатную плату 5 с каждой из сторон. В углублении основного корпуса 1 установлена катушка приемника беспроводного зарядного устройства 8. Обмен информацией между заявленной полезной моделью и внешними потребителями осуществляется через электронные компоненты 7 путем использования радиомодуля BlueModSR, установленного на печатной плате 5. Управление работой полезной модели осуществляется дистанционно по командам от внешних источников (по радиоканалу). Включение или отключение электропитания полезной модели осуществляется дистанционно по командам от внешних источников (по радиоканалу) или при помощи акселерометра (постукивание и двойное постукивание соответственно).
Для обеспечения возможности полной чистки внешней стороны корпуса полезной модели дезинфицирующими средствами корпус заявленной полезной модели (состоящий из двух частей - основного корпуса 1 и крышки 2) изготавливают из химостойкого пластика (например, из нетоксичного пластика из группы ABS) в конструктивном исполнении, обеспечивающем пыле- и влагозащиту степени до IP-68, а между крышкой 2 и основным корпусом 1 установлена герметизирующая прокладка 3, в крышку 2 запрессованы контакты типа «кнопка» 4 для съема биофизических сигналов. Это обеспечивает возможность полной чистки внешней стороны корпуса полезной модели дезинфицирующими средствами. Для работы конструкции заявленной полезной модели ее подключают к электродам и подключают ее электропитание. В состав электронных компонентов 7, размещаемых в корпусе заявленной полезной модели, входят блок съема ЭКГ, микроконтроллер, микросхема акселерометра и радиомодуль BlueModSR. Блок съема ЭКГ осуществляет регистрацию и обработку сигналов ЭКГ (в том числе и измерение смещения ST-сегмента QRS-комплекса электрокардиографического синела), поступающих в него от электродов ЭКГ, размещаемых на теле человека. Микроконтроллер осуществляет управление работой полезной модели. Подключение и отключение электропитания заявленной полезной модели осуществляется дистанционно по командам от внешних источников через радиомодуль BlueModSR или при помощи сигнала микросхемы акселерометра, входящих в состав электронных компонентов 7 заявленной полезной модели (используя постукивание или двойное постукивание по корпусу полезной модели соответственно). Путем использования радиомодуля BlueModSR в полезной модели реализован беспроводный интерфейс стандарта Bluetooth, обеспечивающий передачу данных о состоянии сердечно-сосудистой системы человека по радиоканалу и возможность двухстороннего обмена данными с пользовательскими устройствами сторонних производителей (карманные компьютеры, ноутбуки, планшетные компьютеры и т.д.). Для беспроводной зарядки заряжаемого аккумулятора 6 заявленной полезной модели ее корпус размещают рядом с включенным устройством для бесконтактной зарядки заряжаемого аккумулятора 6 (соответствующим требованиям стандарта Qi). Для съема биофизиологических сигналов в полезной модели использованы контакты типа «кнопка» 4, к которым подключаются электроды ЭКГ. Для управления работой полезной модели использован микроконтроллер типа STM32L152. Для решения этой задачи может быть использован другой тип микроконтроллеров, например STM32L151 или STM32L162. Для оцифровки сигнала ЭКГ с разрешением, достаточным для измерения смещения ST-сегмента QRS-комплекса электрокардиографического сигнала, использована микросхема (например, AFE ADS1293).
Для проверки достижения технического результата заявленной полезной модели был изготовлен ее действующий макет, испытания которого полностью подтвердили достижение заявляемого технического результата.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемая конструкция может быть изготовлена по известной технологии из известных в приборостроении материалов и комплектующих изделий и использована для мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы человека.
Проведенный патентный поиск показал, что предлагаемая полезная модель в полной мере отвечает критерию новизны и патентоспособности.