УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО СЛЕЖЕНИЯ ЗА ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ СЕРДЦА
DEVICE FOR REMOTE MONITORING OF CARDIAC ACTIVITY

Предлагаемое устройство относится к области медицинской техники, а именно к конструкции устройств для передачи электрокардиосигналов по радиоканалам, и может быть использовано в учреждениях практического здравоохранения, в том числе и в системе скорой помощи, в системе дистанционных консультативных центров.
Известны устройства для дистанционного слежения за деятельностью сердца и для диагностики заболеваний сердца (авт. свид. СССР №№776.604, 1.301.376, 1.311.706, 1.364.298, 1.377.030, 1.389.751, 1.409.221, 1.421.303, 1.535.529, 1.540.800, 1.641.272, 1.671.264, 1.725.828, 1.797.856, 1.811.380, 1.814.538; патенты РФ №№2.012.225, 2.012.226, 2.026.636, 2.028.077, 2.077.864, 2.080.820, 2.166.798, 2.108.061, 2.128.004, 2.181.258, 2.242.921; патенты США №№3.616.790, 4.022.192, 4.231.374, 5.002.064; Фролов М.В. Контроль функционального состояния человека-оператора. М.: Наука, 1987, с.40-42; Дикарев В.И. Безопасность, защита и спасение человека, СПб, 2007, с.468-508).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Устройство для непрерывного слежения за деятельностью сердца» (патент РФ №2.242.921, А61В 5/04, 2003), которое и выбрано в качестве прототипа.
Известное устройство обеспечивает подавление дополнительных каналов приема в панорамном приемнике, входящем в состав устройства, за счет корреляционной обработки канальных напряжений промежуточной частоты.
Однако в ряде случаев с точки зрения расширения частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов целесообразно не подавлять, а использовать дополнительные каналы приема.
Технической задачей изобретения является расширение диапазона частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов путем использования первого и второго зеркальных каналов приема.
г1
г2
Поставленная задача решается тем, что устройство для дистанционного слежения за деятельностью сердца, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, последовательно включенные электроды, предварительный усилитель, амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, усилитель мощности и передающую антенну, последовательно включенные приемную антенну, первый смеситель, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки, и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно включенные первый обнаружитель, вторым входом которого являются объединенные входы измерителя ширины спектра сигнала и удвоителя фазы, к которому последовательно подключены измеритель ширины спектра второй гармоники и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя ширины спектра сигнала, и второй пороговый блок, управляющий вход которого через первую линию задержки соединен с выходом первого обнаружителя, первый ключ, первый амплитудный ограничитель, первый синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, первый микропроцессор и первый блок формирования сигнала тревоги, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому блоку звуковой сигнализации и первому магнитному регистратору, к выходу первого амплитудного ограничителя последовательно подключены вторая линия задержки и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, а выход подключен к второму входу первого магнитного регистратора, третий вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, при этом первый микропроцессор выполнен в виде первого блока сравнения, блоков памяти нижнего и верхнего уровней и регулируемого первого порогового блока, выход которого является выходом первого микропроцессора, входом которого является вход первого блока сравнения, который подключен соответственно к блокам памяти нижнего и верхнего уровней и к первому пороговому блоку, к выходу блока перестройки последовательно подключены второй гетеродин, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, второй усилитель промежуточной частоты, коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, третий пороговый блок и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к первым входам первого обнаружителя и первого ключа, частоты первого w и второго w гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты
г2
г1
пр
w-w=2w,
1
выбраны симметричными относительно частоты w основного канала приема
1
г1
г2
1
пр
w-w=w-w=w
и перестраиваются синхронно, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено третьим усилителем промежуточной частоты, двумя усилителями утроенной промежуточной частоты, тремя амплитудными детекторами, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым ключами, вторым и третьим обнаружителями, третьей, четвертой, пятой и шестой линиями задержки, вторым и третьим амплитудными ограничителями, вторым и третьим синхронными детекторами, вторым и третьим микропроцессорами, вторым и третьим блоками формирования сигнала тревоги, вторым и третьим магнитными регистраторами, вторым и третьим блоками звуковой сигнализации и логическим элементом ИЛИ, причем к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены первый амплитудный детектор и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к второму входу второго ключа, к выходу второго смесителя последовательно подключены второй усилитель утроенной промежуточной частоты, третий амплитудный детектор, четвертый ключ, второй вход которого через третий усилитель промежуточной частоты соединен с выходом первого смесителя, второй обнаружитель, второй вход которого через третью линию задержки соединен с его выходом, шестой ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого ключа, второй амплитудный ограничитель, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом шестого ключа, второй микропроцессор и второй блок формирования сигнала тревоги, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму блоку звуковой сигнализации и второму магнитному регистратору, к выходу второго амплитудного ограничителя последовательно подключены четвертая линия задержки и второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного ограничителя, а выход подключен к второму входу второго магнитного регистратора, третий вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора, к выходу первого смесителя последовательно подключены первый усилитель утроенной промежуточной частоты, второй амплитудный детектор, пятый ключ, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, третий обнаружитель, второй вход которого через пятую линию задержки соединен с его выходом, седьмой ключ, второй вход которого соединен с выходом пятого ключа, третий амплитудный ограничитель, третий синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом седьмого ключа, третий микропроцессор и третий блок формирования сигнала тревоги, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему блоку звуковой сигнализации и третьему магнитному регистратору, к выходу третьего амплитудного ограничителя последовательно подключены шестая линия задержки и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего амплитудного ограничителя, а выход подключен к второму входу третьего магнитного регистратора, третий вход которого соединен с выходом третьего синхронного детектора, выходы первого, второго и третьего обнаружителей через логический элемент ИЛИ подключены к управляющему входу блока перестройки.
Структурная схема оборудования, размещаемого на наблюдаемом человеке (спортсмене, водителе транспорта, рабочем, пациенте с различными нарушениями и заболеваниями и т.п), представлена на фиг.1. Структурная схема микропроцессора 3 (3.1, 3.2) изображена на фиг.2. Структурная схема обнаружителя 22 (22.1, 22.2) изображена на фиг.3. Частотная диаграмма, поясняющая процесс образования первого и второго зеркальных каналов, представлена на фиг.4. Структурная схема оборудования, размещаемого на пункте контроля, представлена на фиг.5. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства, изображены на фиг.6.
Оборудование, размещаемое на наблюдаемом человеке, содержит последовательно включенные электроды 1, предварительный усилитель 2, амплитудный модулятор 12, второй вход которого соединен с выходом генератора 11 высокой частоты, фазовый манипулятор 14, второй вход которого соединен с выходом генератора 13 модулирующего кода, усилитель 15 мощности и предающую антенну 16 (фиг.1).
Оборудование, размещаемое на пункте контроля, содержит последовательно включенные приемную антенну 17, первый смеситель 20, второй вход которого через первый гетеродин 19 соединен с выходом блока 18 перестройки, первый усилитель 21 промежуточной частоты, третий ключ 43, второй вход которого через первый амплитудный детектор 40 соединен с выходом второго усилителя 36 промежуточной частоты, второй ключ 39, первый обнаружитель 22, второй вход которого через первую линию задержки 23 соединен с его выходом, первый ключ 24, второй вход которого соединен с выходом второго ключа 39, первый амплитудный ограничитель 25, первый синхронный детектор 26, второй вход которого соединен с выходом первого ключа 24, первый микропроцессор 3 и первый блок 8 формирования сигнала тревоги, первый и второй выходы которого подключены к первому блоку 10 звуковой сигнализации и первому магнитному регистратору 9. К выходу первого амплитудного ограничителя 25 последовательно подключены вторая линия задержки 27 и первый фазовый детектор 28, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя 25, а выход подключен ко второму входу первого магнитного регистратора 9, третий вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора 26. К выходу приемной антенны 17 последовательно подключены второй смеситель 35, второй вход которого через второй гетеродин 34 соединен с выходом блока 18 перестройки, второй усилитель 36 промежуточной частоты, коррелятор 37, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 21 промежуточной частоты, и третий пороговый блок 38, выход которого соединен с вторым входом второго ключа 39. К выходу второго смесителя 35 последовательно подключены второй усилитель 39.1 утроенной промежуточной частоты, третий амплитудный детектор 42, четвертый ключ 44, второй вход которого через третий усилитель 38.1 промежуточной частоты соединен с выходом первого смесителя 20, второй обнаружитель 22.1, второй вход которого через третью линию задержки 23.1 соединен с его выходом, шестой ключ 24.1, второй вход которого соединен с выходом четвертого ключа 44, второй амплитудный ограничитель 25.1, второй синхронный детектор 26.1, второй вход которого соединен с выходом шестого ключа 24.1, второй микропроцессор 3.1 и второй блок 8.1 формирования сигнала тревоги, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко второму блоку 10.1 звуковой сигнализации и второму магнитному регистратору 9.1. К выходу второго амплитудного ограничителя 25.1 последовательно подключены четвертая линия задержки 27.1 и второй фазовый детектор 28.1, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного ограничителя 25.1, а выход подключен ко второму магнитному регистратору 9.1, третий вход которого соединены с выходом второго синхронного детектора 26.1. К выходу первого смесителя 20 последовательно подключены первый усилитель 37.1 утроенной промежуточной частоты, второй амплитудный детектор 41, пятый ключ 45, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 36 промежуточной частоты, третий обнаружитель 22.2, второй вход которого через пятую линию задержки 23.2 соединен с его выходом, седьмой ключ 24.2, второй вход которого соединен с выходом пятого ключа 45, третий амплитудный ограничитель 25.2, третий синхронный детектор 26.2, второй вход которого соединен с выходом седьмого ключа 24.2, третий микропроцессор 3.2 и третий блок 8.2 формирования сигнала тревоги, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему блоку 10.2 звуковой сигнализации и третьему магнитному регистратору 9.2. К выходу третьего амплитудного ограничителя 25.2 последовательно подключены шестая линия задержки 27.2 и третий фазовый детектор 28.2, второй вход которого соединен с выходом третьего амплитудного ограничителя 25.2, а выход подключен ко второму входу третьего магнитного регистратора 9.2, третий вход которого соединен с выходом третьего синхронного детектора 26.2. Выходы первого 22, второго 22.1 и третьего 22.2 обнаружителей через логический элемент ИЛИ 46 подключены к управляющему входу блока 18 перестройки (фиг.5).
При этом микропроцессор 3 (3.1, 3.2) выполнен в виде первого блока 5 сравнения, блоков памяти нижнего 4 и верхнего 6 уровней и регулируемого первого порогового блока 7, выход которого является выходом микропроцессора 3 (3.1, 3.2), входом которого является вход первого блока 5 сравнения, который подключен соответственно к блокам памяти нижнего 4 и верхнего 6 уровней и к первому пороговому блоку 7 (фиг.2).
Обнаружитель 22 (22.1, 22.2) выполнен в виде последовательно включенных удвоителя 30 фазы, измерителя 31 ширины спектра второй гармоники, второго блока 32 сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя 29 ширины спектра, и второго порогового блока 33, управляющий вход которого соединен с выходом линии задержки 23 (23.1, 23.2), а выход является выходом обнаружителя, при этом входы удвоителя 30 фазы и измерителя 29 ширины спектра сигнала объединены и являются входом обнаружителя 22 (22.1, 22.2) (фиг.3).
В качестве блока 18 перестройки используется, как правило, генератор пилообразного напряжения.
Устройство для дистанционного слежения за деятельностью сердца работает следующим образом.
Электроды 1 крепятся на наблюдаемом человеке (спортсмене, водителе транспорта, рабочем, пациенте с различными сердечно-сосудистыми нарушениями и заболеваниями и т.п.) в местах снятия ЭКГ, от которых в значительной степени зависит качество снимаемой электрокардиограммы. При этом возникают помехи, обусловленные физиологическими причинами (артефакты), и помехи, связанные с методическими ошибками.
Помехи, обусловленные физиологическими причинами, зависят от биопотенциалов скелетных мышц и обычно считаются главным фактором, затрудняющим регистрацию биотоков сердца при активной мышечной деятельности. Для уменьшения указанных помех электроды 1 необходимо подключать в биполярных грудных отведениях. Это объясняется тем, что в области грудной клетки амплитуда ЭКГ имеет наибольшее значение, а грудные мышцы не принимают активного участия в двигательном процессе. Среди двух полюсных грудных отведении целесообразно использовать отведения Небо, при которых три электрода располагаются следующим образом.
Первый электрод располагается справа у места прикрепления III ребра к грудине. Второй - на уровне V ребра по левой среднеключистской линии. Третий электрод - на уровне IV ребра по средней подмышечной линии слева. Система отведении Небо включает отведения:
А - между первым и вторым электродами,
Д - между первым и третьим электродами,
I - между вторым и третьим электродами.
Достоинством этих отведений является то, что они в определенной мере отражают биопотенциалы боковой и задней стенок сердца.
Помехи второй группы, связанные с методическими моментами, в принципе более существенны, и борьба с ними играет основную роль. К ним относятся помехи двоякого рода:
а) помехи от смещения электродов при толчках и сотрясениях, неизбежно возникающие в динамических условиях;
б) электрические помехи и искажения, имеющие подчас довольно сложную природу.
Смещение электродов вызывает помехи в связи с тем, что оно сопровождается кратковременным изменением переходного сопротивления между электродами и кожей.
Помехи электрического характера многообразны, причем почти все выражаются тем значительнее, чем больше величина сопротивления переходного контакта между электродами и кожей.
Для борьбы с методическими помехами и искажениями необходимо:
а) стабилизировать величину переходного сопротивления;
б) сделать эту величину не только постоянной, но и возможно меньше.
Первое достигается либо применением чашечных электродов, заполняемых пастой и прикрепляемых к коже клеолом и дополнительно лентами лейкопластыря, либо использованием жидкостных электродов - присосок. Последние обеспечивают повышенную надежность в связи с тем, что крепление производится комбинированным способом (приклеиванием клеем и присасыванием), а кроме того, жидкий электролит представляет абсолютную гомогенную контактную среду, свойство которой существенно не меняется при интенсивном потоотделении исследуемого.
Второе - снижение переходного сопротивления достигается путем комплексной обработки по Водолазскому П.А., поскольку высокое электрическое сопротивление кожи обусловлено свойствами как рогового слоя эпидермиса, так и жировой смазкой. Обработка включает два этапа - осторожное снятие верхнего слоя эпидермиса путем протирания абразивной пастой (мыльный крем с тонкомолотой пемзой в соотношении 4:1) и последующее очищение и обезжиривание кожи смесью Никифорова (спирт и эфир в соотношении 1:1).
Регистрируемый электродами 1 кардиосигнал m(t) (фиг.6, а), пройдя через предварительный усилитель 2, поступает на первый вход амплитудного модулятора 12, на второй вход которого подается высокочастотное колебание с выхода генератора 11 высокой частоты (фиг.6,б)
1
1
1
1
1
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤T.
1
1
1
1
где U, w, φ, T - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность гармонического колебания.
На выходе амплитудного модулятора образуется сигнал с амплитудой модуляцией (AM) (фиг.6,в)
2
2
1
1
1
u(t)=U·[1+m(t)]·Cos(wt+φ), 0≤t≤T,
где
1
K - коэффициент передачи амплитудного модулятора;
m(t) - закон амплитудной модуляции;
2
AM - сигнал u(t) поступает на первый вход фазового манипулятора 14, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) (фиг.6,г),
в котором в цифровом виде содержатся краткие сведения о наблюдаемом человеке, например фамилия, год рождения и другие библиографические сведения. На выходе фазового манипулятора 14 образуется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн) (фиг.6,д).
3
3
1
к
1
1
u(t)=U·[1+m(t)]·Cos(wt+φ(t)+φ), 0≤t≤T.
где
2
K - коэффициент передачи фазового манипулятора;
к
к
э
э
э
φ(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.6,г), причем φ(t)=const при Кτ<t<(к+1)τ и может изменяться скачком при t=Кτ, т.е. на границах между элементарными посылками (К=0, 1, 2,…, N-1);
э
1
1
э
τ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T(T=N·τ).
Данный сигнал после усиления в усилителе 15 мощности излучается передающей антенной 16 в эфир, принимается приемной антенной 17 и поступает на первые входы смесителей 20 и 35, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродинов 19 и 34 соответственно:
г1
г1
г1
г1
2
u(t)=U·Cos(wt+πγt+φ),
г2
г2
г2
г2
п
2
u(t)=U·Cos(wt+πγt+φ), 0≤t≤T.
г1
г2
г1
г2
г1
г2
п
где U, U, w, w, φ, φ, Т - амплитуды, начальные частоты, начальные фазы и период повторения напряжений гетеродинов;
f
п
f
где γ=D/T - скорость изменения частоты гетеродинов в заданном диапазоне частот D.
г1
г2
up
При этом частоты первого w гетеродина 19 и второго w гетеродина 35 разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты 2w
г2
г1
up
w-w=2w,
1
выбраны симметричными относительно частоты w основного канала
1
г1
г2
1
пр
w-w=w-w=w
и перестраиваются синхронно.
н1
Частота настройки w усилителей 21, 38.1 и 36 промежуточной частоты выбрана равной промежуточной частоте
н1
up
w=w
н2
Частота настройки w усилителей 37.1 и 39.1 утроенной промежуточной частоты выбрана равной утроенному значению промежуточной частоты
н2
up
w=3w
На выходах смесителей 20 и 35 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 21 и 36 промежуточной частоты выделяются напряжения разностной (промежуточной) частоты:
пp1
4
пp
к
пp1
2
u(t)=U·[1+m(t)]·Cos[wt+φ(t)-πγt+φ],
пр2
5
пр
к
пр2
1
2
u(t)=U·[1+m(t)]·Cos[wt+φ(t)+πγt+φ], 0≤t≤T,
где
3
К - коэффициент передачи смесителей;
пр
1
г1
г2
1
w=w-w=w-w - промежуточная частота;
пр1
1
г1
пр2
г2
1
φ=φ-φ; φ=φ-φ.
Эти напряжения представляют собой сложные сигналы с комбинированной амплитудной модуляцией, фазовой манипуляцией и линейной частотной модуляцией (АМ-ФМн-ЛЧМ). Причем линейная частотная модуляция возникает принудительно за счет перестройки частот гетеродинов по линейному закону.
пр1
пр2
пор2
пор2
max
max
пр1
пр2
1
пор2
пор2
Напряжения u(t) и u(t) поступают на два входа коррелятора 37, на выходе которого образуется напряжение U(τ), пропорциональное корреляционной функции R(τ), которое сравнивается в пороговом блоке 38 с пороговым уровнем U. Пороговый уровень U превышается только при максимальном значении корреляционной функции R(τ) (U(τ)). Так как канальные напряжения u(t) и u(t) образуются одним и тем же сложным сигналом, принимаемым по двум каналам на одной и той же частоте w, то между указанными канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь. Корреляционная функция R(τ) сложных сигналов имеет ярко выраженный главный лепесток, который превышает пороговое напряжения U в пороговом блоке 38. При превышении порогового уровня U в пороговом блоке 38 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 39, открывая его. Ключи 24 и 39 в исходном состоянии всегда закрыты.
пр1
Напряжение u(t) с выхода усилителя 21 промежуточной частоты через открытый ключ 39 поступает на вход обнаружителя 22, состоящего из первого 29 и второго 31 измерителей ширины спектра, удвоителя фазы 30, блока 32 сравнения и порогового блока 33.
На выходе удвоителя фазы 30 образуется напряжение
4
6
пр
пp1
1
2
u(t)=U·[1+m(t)]·Cos[2wt-2πγt+2φ], 0≤t≤T,
в котором фазовая манипуляция уже отсутствует.
2
1
Ширина спектра Δf второй гармоники сигнала определяется длительностью Т сигнала
2
1
Δf=1/T,
2
э
тогда как ширина спектра Δf принимаемого сигнала определяется длительностью τ его элементарных посылок
с
2
Δf=1/τ,
2
т.е. ширина спектра Δf второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала
c
2
Δf/Δf=N.
Следовательно, при умножении фазы АМ-ФМн-ЛЧМ сигнала на два его спектр «сворачивается» в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить входной сложный сигнал даже тогда, когда его мощность на входе панорамного приемника меньше мощности шумов и помех.
c
2
c
2
c
2
c
2
пор1
пор1
пор1
Ширина спектра Δf входного сигнала измеряется с помощью измерителя 29, а ширина спектра Δf второй гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 31. Напряжения U и U, пропорциональные Δf и Δf соответственно, с выходов измерителей 29 и 31 ширины спектра поступают на два входа блока 32 сравнения. Так как U>>U то на выходе блока 32 сравнения образуется положительный импульс, который сравнивается с пороговым напряжением U в пороговом блоке 33. Пороговое напряжение U превышается только при обнаружении АМ-ФМн-сигнала. При превышении порогового уровня U в пороговом блоке 33 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход блока 18 перестройки, переводя его в режим остановки, на вход линии задержки 23 и на управляющий вход ключа 24, открывая его.
f
1
С этого момента времени просмотр заданного диапазона частот D и поиск АМ-ФМн-сигналов прекращается на время регистрации обнаруженного АМ-ФМн-сигнала, которое определяется временем задержки τ линии задержки 23.
При прекращении перестройки гетеродина 19 на входе усилителя 21 промежуточной частоты образуется напряжение
пр3
4
пр
к
пр1
i
u(t)=U·[1+m(t)]·Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
которое через открытые ключи 39 и 24 поступает на входы амплитудного ограничителя 25 и синхронного детектора 26. На выходе амплитудного ограничителя 25 образуется ФМн-сигнал (фиг.6, е)
6
0
пр
к
пр1
1
u(t)=U·Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
0
где U - порог ограничения,
который поступает на второй вход синхронного детектора 26 и на входы линий задержки 27 и фазового детектора 28. В результате синхронного детектирования на выходе синхронного детектора 26 образуется низкочастотное напряжение
н1
н1
u(t)=U·[1+m(t)],
где
4
К - коэффициент передачи синхронного детектора;
пропорциональное исходному кардиосигналу m(t) (фиг.6,а). Это напряжение поступает на вход блока 5 сравнения микропроцессора 3, в котором происходит сравнение регистрируемого сигнала конкретного пациента с установленными для нормального человека нижним и верхним предельно допустимыми уровнями, поступающими на блок 5 сравнения с блоков 4 и 6 памяти нижнего и верхнего уровней. При отклонении значения регистрируемого сигнала за предельно допустимые его величины срабатывает регулируемый пороговый блок 7, включая блок 10 звуковой индикации и магнитный регистратор 9. Последний осуществляет запись в течение 5-10 секунд и регистрацию патологического процесса на портативную кассету.
6
2
э
2
э
Питание устройства осуществляется от портативного источника тока (не показано). Линия задержки 27 и фазовый детектор 28 обеспечивают детектирование ФМн-сигнала u(t) (фиг.6, е) методом относительной фазовой манипуляции, который свободен от явления «обратной работы». При этом время задержки τ линии задержки 27 выбирается равной длительности τ элементарных посылок (τ=τ) (фиг.6,з). В этом случае опорным напряжением для последующей элементарной посылки служит предыдущая элементарная посылка. На выходе линии задержки 27 образуется напряжение (фиг.6,з)
7
0
пр
2
к
2
пр1
1
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ], 0≤t≤T,
которое поступает на второй вход фазового детектора 28. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение (фиг.6, и)
н2
н2
к
u(t)=U·Cosφ(t),
где
5
К - коэффициент передачи фазового детектора;
пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг.6,г). Это напряжение фиксируется магнитным регистратором 9.
Следовательно, магнитный регистратор 9 обеспечивает регистрацию сведений о пациенте и его патологические данные о сердечно-сосудистой системе.
1
f
Время задержки τ линии задержки 23 выбирается таким, чтобы можно было зафиксировать сведения о пациенте и его патологические данные о сердечно-сосудистой системе на магнитную кассету. По истечении этого времени напряжение с выхода линии задержки 23 поступает на вход сброса обнаружителя 22 (порогового блока 33) и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом блок 18 перестройки переводится в режим перестройки, а ключи 39 и 24 закрываются, т.е. они переводятся в свои исходные состояния. С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона Du поиск АМ-ФМн-сигналов продолжается.
В случае обнаружения следующего АМ-ФМн-сигнала работа устройства происходит аналогичным образом.
Устройство может быть выполнено в модификациях, предназначенных для пациентов с различными сердечно-сосудистыми нарушениями, (экстрасистолия, ишемическая болезнь сердца), в него вводится эталонная информация в микропроцессор, с которой будет осуществляться сравнение регистрируемых сигналов. Например, у больного с предрасположенностью к пароксимальной тахикардии будет отслеживаться частота сердечных циклов, в случае эстрасистолии - периодичность, число и форма экстрасистол, при ишемии миокарда программное устройство будет настроено на сравнении амплитуды, направленности и длительности зубцов и интервалов ЭКГ.
Устройство обеспечивает дистанционное получение объективной информации о состоянии сердца в реальных условиях социально-производственной жизни, осуществляет индивидуализированный дистанционный контроль за деятельностью сердца конкретного пациента, оперативно оповещает о появлении ранних объективных признаков острых сердечных нарушений и, следовательно, повышает эффективность терапевтических и реабилитационных мероприятий. При этом дистанционный контроль осуществляется одновременно за деятельностью сердца нескольких пациентов, радиосигналы которых используют различные частоты и модулирующие коды, которые передают по радиоканалам кроме кардиосигналов еще и сведения о пациентах.
Устройство может быть использовано в профилактических кардиологических исследованиях, в практической работе с соответствующим контингентом, в спортивной медицине, авиакосмических полетах, в целях диагностики и предупреждения нарушений и отклонений сердечной деятельности у водителей автотранспорта.
1
Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема полезных АМ-ФМн-сигналов по основному каналу на частоте w (фиг.4).
з1
Если сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн) принимается по первому зеркальному каналу на частоте w (фиг.4)
з1
з1
1
з1
к1
з1
з1
u(t)=U[1+m(t)]·Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
к1
1
где φ(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t),
то усилителями 38.1 и 39.1 промежуточной частоты и утроенной промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
up4
пp4
1
up
к1
up4
2
u(t)=U[1+m(t)]·Cos[wt-φ(t)+πγt+φ],
up5
пp5
1
up
к1
up5
2
u(t)=U[1+m(t)]·Cos[3wt-φ(t)+πγt+φ],
где
up
г1
з1
w=w-w - промежуточная частота;
up
г2
з1
3w=w-w - утроенная промежуточная частота;
up4
г1
з1
up5
г2
з1
φ=φ-φ; φ=φ-φ.
up5
Напряжение u(t) с выхода усилителя 39.1 утроенной промежуточной частоты поступает на вход амплитудного детектора 42, где выделяется его огибающая, которая поступает на управляющий вход ключа 44, открывая его. Ключи 44 и 24.1 в исходном состоянии всегда закрыты.
up4
Напряжение u(t) с выхода усилителя 38.1 промежуточной частоты через открытый ключ 44 поступает на входы обнаружителя 22.1 и ключа 24.1.
В этом случае на выходе синхронного детектора 26.1 образуется низкочастотное напряжение
н3
н3
1
u(t)=U[1+m(t),
1
пропорциональное исходному кардиосигналу m(t), которое поступает в микропроцессор 3.1 для дальнейшей обработки.
На выходе фазового детектора 28.1 в этом случае образуется низкочастотное напряжение
н4
н4
к1
u(t)=U·Cosφ(t),
2
пропорциональное модулирующему коду M(t), которое фиксируется магнитным регистратором 9.1.
з2
Если сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн) принимается по второму зеркальному каналу на частоте w (фиг. 4)
з2
з2
2
з2
к2
з2
з2
u(t)=U[1+m(t)]·Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
к2
2
где φ(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t),
то усилителями 38.1 и 39.1 промежуточной частоты и утроенной промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
up6
пр6
2
up
к2
up6
u(t)=U[1+m(t)]·Cos[3wt+φ(t)+φ],
up7
пр7
2
up
к2
up7
з2
u(t)=U[1+m(t)]·Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
где
up
з2
г1
3w=w-w - утроенная промежуточная частота;
up
з2
г2
w=w-w - промежуточная частота;
up6
з2
г1
up7
з2
г2
φ=φ-φ; φ=φ-φ.
up6
Напряжение u(t) с выхода усилителя 37.1 утроенной промежуточной частоты поступает на вход амплитудного детектора 41, где выделяется его огибающая, которая поступает на управляющий вход ключа 45, открывая его. Ключи 45 и 24.2 в исходном состоянии всегда закрыты.
up7
Напряжение u(t) с выхода усилителя 36 промежуточной частоты через открытый ключ 45 поступает на входы обнаружителя 22.2 и ключа 24.2.
В этом случае на выходе синхронного детектора 26.2 образуется низкочастотное напряжение
н5
н5
2
u(t)=U[1+m(t)],
2
пропорциональное исходному кардиосигналу m(t), которое поступает в микропроцессор 3.2 для дальнейшей обработки.
На выходе фазового детектора 28.2 в этом случае образуется низкочастотное напряжение
н6
н6
к2
u(t)=U·Cosφ(t),
3
пропорциональное модулирующему коду М(1), которое фиксируется магнитным регистратором 9.2.
1
з1
з2
Если сложные сигналы с комбинированной амплитудной и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн) одновременно принимаются по первому и второму зеркальным каналам, то корреляционная функция R(τ) не достигает максимального значения и не превышает порогового уровня в пороговом блоке 38, ключ 39 не открывается и этим самым достигается резрешение неоднозначности, которая может возникнуть, когда сигналы принимаются по основному каналу на частоте w или одновременно по двум зеркальным каналам на частотах w и w. Это объясняется тем, что сигналы, принимаемые одновременно по зеркальным каналам, являются разными сигналами, между ними существует слабая корреляционная связь и корреляционная функция не достигает максимального значения.
з1
з2
пр
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает расширение диапазона рабочих частот, диапазона частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов. Это достигается использованием сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн), принимаемых по первому w и второму w зеркальным каналам. Преобразование по зеркальным каналам приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К, что и по основному каналу. Поэтому они являются наиболее существенными среди дополнительных каналов приема.