КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ КАРДИОМОНИТОРИНГА С ЭЛЕКТРОДАМИ ИЗ ТОКОПРОВОДЯЩЕЙ ТКАНИ

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: наличие конструкции из гибкого материала, в виде гидро- и бароустойчивого пояса с встроенными в него электродами, надеваемого на тело испытуемого человека, наличие электродов для мониторинга параметров работы сердца человека, похожее функциональное назначение с заявляемой полезной моделью (слежение за состоянием сердечно-сосудистой системы человека).
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 сердечно-сосудистой системы);
- в устройстве не предусмотрены меры борьбы с коррозией при использовании электродов с металлическими контактами с кожей человека;
- в устройстве не предусмотрены меры противодействия возникновению артефактов при съеме кардиосигналов из-за нарушения надежности переходов кожа-электрод;
- не предусмотрена возможность изменения конфигурации подключения электродов;
- не предусмотрена возможность универсального (в медицинских исследованиях, в спортивной медицине, в быту) применения устройства.
Известен электродный пояс Tapuz с встроенными электродами ЭКГ (http://atesmedica.ru/site05/ru_elektrodnyy_poyas_tapuz.php; http://atesmedica.ru./tapuz-instruktsiya.php), состоящий из грудных электродов, двух отведений на руки, электрода на левую ногу, земляного электрода, встроенного в пояс, кабеля пациента, обеспечивающего подключение к любым кардиографам.
Устройство обеспечивает быстрое наложение электродов, анатомически правильное положение грудных электродов обеспечивает запись ЭКГ, практически идентичную записи со стандартных электродов. Эластичная латексная конструкция позволяет использовать электродный пояс Tapuz с встроенными электродами ЭКГ у пациентов различного телосложения.
Существенными признаками, общими с предлагаемой полезной моделью, являются: наличие конструкции из эластичного материала, надеваемой на тело испытуемого человека, наличие электродов для мониторинга параметров работы сердца человека, похожее функциональное назначение с заявляемой полезной моделью (слежение за состоянием сердечно-сосудистой системы человека).
Устройство имеет следующие недостатки:
- электроды устройства, вследствие наличия металлических контактов, подвержены коррозии, что может вызывать раздражение на теле пользователя, а также снижение надежности контактов с кожей человека;
- перед применением все электроды устройства должны увлажняться специальным спреем, гелем или водой;
- не предусмотрена возможность универсального (в медицинских исследованиях, в спортивной медицине, в быту) применения устройства;
- исследование ЭКГ рекомендуется проводить в среде без сильных электромагнитных шумов;
- достоверное исследование возможно только при неподвижности пациента (во время обследования пациент должен удобно лежать на плоской поверхности, а при проведении исследования сидя или стоя качество ЭКГ может ухудшиться).
Наиболее близким по конструктивному исполнению к предлагаемой полезной модели является электродное устройство для носимого ЭКГ монитора (патент RU 2444988, МПК А61В, публикация 20.03.2012, авторы: Бонч-Бруевич В.В., Филатов А.Л.), содержащее систему накожных электродов и электронные компоненты (в виде блока мониторирования). Система накожных электродов и блок мониторирования электрически связаны между собой и размещены на подвеске, закрепляемой на теле человека. Система накожных электродов состоит из двух матриц штыревых электродов, торцевые свободные части которых имеют выпуклую сферическую поверхность и установлены на поясной части подвески, облегающей туловище с возможностью обеспечения «сухого» гальванического контакта с областями передней поверхности грудной клетки в условиях естественных движений пациента. Каждая матрица состоит из двух групп, штыревые электроды в каждой из которых гальванически связаны между собой. Одна из групп - большей площади - предназначена для снятия электрокардиографического сигнала (ЭКГ-сигнала), а другая - меньшей площади - для подключения к средствам подавления синфазной помехи. Торцевые крепежные части штырей электродов укреплены на гибкой диэлектрической подложке, связанной с подвеской, выполненной из эластичного текстильного материала.
Изобретение позволяет повысить надежность гальванического контакта между телом пациента и системой «сухих» электродов и улучшить соотношение сигнал/шум ЭКГ-сигнала в процессе длительного использования.
Существенными признаками, общими с предлагаемой полезной моделью, являются:
- подвеска, выполненная из эластичного текстильного материала, закрепляемая на теле человека (в заявляемой полезной модели - корсет в виде эластичных и поясной лент);
- гибкие проводники (в заявляемой полезной модели - провода отведений кардиомонитора);
- поясная часть подвески (в заявляемой полезной модели - поясная лента корсета);
- накожные электроды (в заявляемой полезной модели - электроды из токопроводящей ткани);
- похожее функциональное назначение с заявляемой полезной моделью (слежение за состоянием сердечно-сосудистой системы человека).
Устройство имеет следующие недостатки:
- электроды устройства, вследствие наличия металлических контактов, подвержены коррозии, что может вызывать раздражение на теле пользователя, а также снижение надежности контактов с кожей человека;
- электроды устройства имеют неоднородную структуру (массив металлических цилиндров), что негативно сказывается на установлении стабильного перехода кожа-электрод;
- возможно возникновение артефактов при съеме ЭКГ-сигнала из-за нарушения надежности перехода кожа-электрод;
- в конструкции устройства не предусмотрено место для хранения блока съема ЭКГ во время исследования.
Техническим результатом, реализуемым заявляемой полезной моделью, является устранение вышеперечисленных недостатков, а именно: повышение надежности контактов электродов с кожей человека, улучшение качества структуры электродов, исключение возможности возникновения артефактов при съеме ЭКГ-сигнала из-за нарушений надежности перехода кожа-электрод.
Технический результат достигается тем, что в конструкции для кардиомониторинга с электродами из токопроводящей ткани, содержащей корсет в виде эластичных и поясной лент, провода отведений кардиомонитора и электроды, в эластичные ленты корсета, с учетом размерного ряда, вшиты электроды из токопроводящей ткани. Электроды из токопроводящей ткани вшиты в места эластичных лент корсета заявленной полезной модели, соответствующие местам размещения электродов на теле человека. Эластичные и поясная ленты корсета дополнены текстильными застежками, а сами текстильные застежки выполнены с возможностью вместе с эластичными и поясной лентами корсета обеспечивать регулировку степени натяжения корсета для плотного облегания тела человека независимо от его размера и равномерного прижатия электродов из токопроводящей ткани к его телу. На токопроводящую ткань электродов установлены кнопки, с помощью которых осуществляется электрический контакт с проводами отведений кардиомонитора. Для удержания проводов отведений кардиомонитора и исключения их влияния в результате свободных перемещений на надежность контакта кожа-электрод в эластичные ленты корсета вшиты направляющие шлевки, в которые укладываются и закрепляются провода отведений кардиомонитора. В поясной ленте корсета расположен карман для хранения блока съема ЭКГ во время исследования. Электроды в заявленной полезной модели выполнены из токопроводящей ткани, исключающей возможность их коррозии и имеющей однородную структуру, при этом электроды из токопроводящей ткани отвечают следующим требованиям [Синютин С.А., Леонова А.В. Интегрированные в одежду электроды для регистрации ЭКГ Электронный ресурс // «Инженерный вестник Дона», 2013, 81№4. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2029 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.]:
s
- удельное поверхностное сопротивление ρ не более 1 Ом на единицу площади куска токопроводящей ткани квадратной формы;
- размер электрода не более 60×60 мм;
- обеспечивается надежный контакт электродов с металлом (сталь, медь);
- обеспечивается устойчивость электродов к растворам, содержащим NaCl и высокомолекулярные спирты.
Габаритные размеры заявленной полезной модели зависят от антропометрических данных и анатомических особенностей испытуемого и могут подбираться индивидуально под конкретного человека. При изготовлении полезной модели конструкции для кардиомониторинга с электродами из токопроводящей ткани различных размеров места крепления электродов из токопроводящей ткани остаются неизменными.
Для достижения технического результата система накожных электродов в заявляемой полезной модели представляет собой конструкцию в виде корсета из эластичных и поясной лент с текстильными застежками, напоминающую ортопедический бандаж, но без ребер жесткости. Текстильные застежки выполнены с возможностью вместе с эластичными и поясной лентами обеспечивать регулировку степени натяжения корсета для плотного облегания
тела человека независимо от его размера и равномерного прижатия электродов из токопроводящей ткани к его телу.
В эластичные ленты этой конструкции, с учетом размерного ряда, вшиты электроды из токопроводящей ткани. Использование электродов из токопроводящей ткани исключает возможность коррозии электродов и обеспечивает однородность их структуры. За счет лямок в виде эластичных лент корсета, поясной ленты корсета и системы текстильных застежек, обеспечивающих регулировку степени натяжения корсета, достигается прижимающий эффект, который используется для крепления электродов ЭКГ на теле человека и исключает возможность возникновения артефактов при съеме ЭКГ-сигнала из-за нарушений надежности перехода кожа-электрод, что повышает точность измерения ЭКГ. В поясной ленте конструкции заявленной полезной модели расположен карман для хранения блока съема ЭКГ во время исследования.
Проведенный сравнительный анализ заявленного устройства и прототипа позволяет выявить следующие отличия:
- электроды в заявленной полезной модели выполнены из токопроводящей ткани, исключающей возможность их коррозии и имеющей однородную структуру;
- эластичные и поясная ленты корсета дополнены текстильными застежками, выполненными с возможностью, вместе с эластичными и поясной лентами корсета, обеспечивать регулировку степени натяжения корсета для равномерного прижатия электродов из токопроводящей ткани к телу человека и исключения возможности возникновения артефактов при съеме ЭКГ-сигнала из-за нарушений надежности перехода кожа-электрод;
- для удержания проводов отведений кардиомонитора вшиты направляющие шлевки, в которые они укладываются и закрепляются;
- в поясной ленте конструкции заявленной полезной модели предусмотрен карман для хранения блока съема ЭКГ во время исследования.
Заявляемая полезная модель поясняется фиг. 1, 2. На фиг. 1 представлена схема конструкции для кардиомониторинга с электродами из токопроводящей ткани на теле человека. На фиг. 2 представлено изображение корсета, вид со спины.
На фиг. 1 использованы следующие обозначения:
1 - эластичные ленты;
2 - текстильные застежки;
3 - электроды из токопроводящей ткани;
4 - направляющие шлевки;
5 - карман для хранения блока съема ЭКГ во время исследования;
6 - поясная лента.
Конструкция корсета со стороны спины может быть выполнена в двух вариантах, как это представлено на фиг. 2 (а, б), где 1 - эластичные ленты, 6 - поясная лента.
Рассмотрим сущность предлагаемой полезной модели. Система накожных электродов в заявленной полезной модели представляет собой конструкцию в виде корсета из эластичных и поясной лент с текстильными застежками (например, «Velcro»), напоминающую ортопедический бандаж, но без ребер жесткости. Текстильные застежки выполнены с возможностью вместе с эластичными и поясной лентами корсета обеспечивать регулировку степени натяжения корсета. В эластичные ленты корсета, с учетом размерного ряда, вшиты электроды из токопроводящей ткани (например ткань из углеродных нитей или из полиарамидных нитей с металлизированным покрытием). Электроды из токопроводящей ткани вшиты в места эластичных лент корсета заявленной полезной модели, соответствующие местам размещения электродов на теле человека. На токопроводящую ткань электродов для снятия ЭКГ-сигналов установлены кнопки, с помощью которых осуществляется электрический контакт с проводами отведений кардиомонитора. В поясной ленте корсета заявленной полезной модели предусмотрен карман для хранения блока съема ЭКГ во время исследования. Для удержания проводов отведений кардиомонитора и исключения их влияния в результате свободных перемещений на надежность контакта кожа-электрод в эластичные ленты корсета вшиты направляющие шлевки, в которые укладываются и закрепляются провода отведений кардиомонитора. Электроды из токопроводящей ткани отвечают следующим требованиям:
s
- удельное поверхностное сопротивление ρ не более 1 Ом на единицу площади куска токопроводящей ткани квадратной формы;
- размер электрода не более 60×60 мм;
- обеспечивается надежный контакт электродов с металлом (сталь, медь);
- обеспечивается устойчивость электродов к растворам, содержащим NaCl и высокомолекулярные спирты.
Габаритные размеры заявленной полезной модели зависят от антропометрических данных и анатомических особенностей испытуемого и могут подбираться индивидуально под конкретного человека. При изготовлении конструкции полезной модели различных размеров места крепления электродов из токопроводящей ткани на теле человека остаются неизменными. Заявленная полезная модель позволяет исключить артефакты ЭКГ, вызванные неправильным наложением электродов, их перемещениями, нарушениями и неоднородностью электрического сопротивления контактов кожа-электрод и движениями пациента.
Для проверки достижения технического результата заявленной полезной модели были проведены практические исследования конструкции для кардиомониторинга с электродами из токопроводящей ткани. Проведенные исследования полностью подтвердили достижение заявляемого технического результата.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемая конструкция может быть изготовлена по известной технологии из известных материалов и комплектующих изделий и использована для мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы человека.