МОБИЛЬНОЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области медицины, в частности к устройствам диагностики для систем медицинского дистанционного мониторинга. Полезная модель может быть использована как для индивидуальной самостоятельной оценки, контроля и мониторинга состояния здоровья, для динамического контроля физиологического и патологического состояния организма, так и для медицинского дистанционного мониторинга.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Биофизические параметры - физиологические параметры организма человека, отражающие жизнедеятельность его органов и систем, которые можно измерить, записать и представить в цифровом и графическом исполнении с помощью специального оборудования. Например, артериальное давление, сахар крови, температура тела и т.д. Медицинский прибор - обычно электрические приборы для медицинских учреждений и индивидуального домашнего применения. Медицинские приборы помогают в лечении, диагностике и профилактике болезней. Например, тонометры, термометры, электрокардиографы и т.д.
Мониторинг медицинских параметров - регистрация, запись и анализ изменяющихся в динамике биофизических параметров организма человека, посредством медицинских приборов.
Мобильное диагностическое устройство (МДУ) - портативное устройство для мониторинга здоровья, посредством сенсоров, датчиков контроля биофизических параметров, крепящееся на теле пациента (пользователя) и обеспечивающее аппаратно-информационную связь пациента (пользователя) с компьютером, где происходит анализ параметров его здоровья и диагностика заболеваний и других отклонений от нормы на доврачебном этапе.
Мобильное средство коммуникации - устройство коммуникации между людьми с предустановленной операционной системой, функцией беспроводной передачи данных (Wi-Fi, Bluetooth и др.), возможностью выхода в Интернет, поддержкой стандартов сотовой связи 3G и/или LTE, имеющее компактные размеры и, использующееся человеком в повседневной жизни (например, смартфон, айфон, планшетный компьютер).
Референсные диапазоны - общепринятые числовые нормы и/или стандарты, в пределах которых могут колебаться те или иные биофизические параметры организма человека согласно нормальной физиологии.
Предлагаемая полезная модель относится к медицинской технике и предназначена для контроля биофизических параметров человека в процессе кратковременного и длительного мониторинга с возможностью передачи и обработки данных на расстоянии.
Известны различные системы мониторинга состояния здоровья и способы передачи медицинских данных. Например, известна система, включающая датчики температуры тела, артериального давления, пульсометрии и биоэлектрографии, являющиеся частью мобильного телефона (заявка RU 2012128046/07, 03.07.2012). Известна конфигурация для мониторинга состояния здоровья человека (заявка на изобретение RU 2005111760/14, 28.08.2003), в частности, состояния сердечно-сосудистой системы, показателей крови или состава крови, электрокардиографических данных и т.д., характеризующаяся тем, что содержит, по меньшей мере, один измерительный датчик для получения медицинских данных, например, состояния сердечно-сосудистой системы и т.д. человека, содержащий, по меньшей мере, один источник света для измерения света, прошедшего через участок ткани человека. Измерительный датчик является устройством, которое может размещаться на ухе. Измерительная конфигурация ЭКГ для получения и мониторинга электрокардиографических функций, для получения так называемых трех каналов предпочтительно содержит, по меньшей мере, четыре электрода и двенадцать электродов для получения так называемых двенадцати каналов. Измерительная конфигурация ЭКГ соответственно электроды, для регистрации ЭКГ размещены в нагрудном ремне или поддерживаются им. В нагрудном ремне дополнительная размещена система оценки, которая соединена с электродами или системой измерения ЭКГ. Также известен телемедицинский комплекс дистанционного мониторинга состояния здоровья человека (заявка RU 2010106926/22, 27.02.2010), содержащий персональный интерактивный модуль пользователя, представляющий собой портативное микропроцессорное устройство, состоящее из микропроцессора с постоянным и оперативным запоминающими устройствами и подключенными к нему графическим индикатором, клавиатурой, часами реального времени и таймером с автономным питанием, портом радиоинтерфейса, модулем приема-передачи по сотовой связи, а также модулем измерения физиологических параметров и т.д.
Недостатки известных устройств: малая функциональность, низкая точность определения параметров, неэффективное техническое решение для пользователя, ведущего активный образ жизни в течение суток, недостаточная эргономичность повседневного использования, низкая автономность работы.
Наиболее близким известным техническим решением является способ и радиопередающий датчик для контроля биофизических параметров человека (заявка RU 2008144250/14, 07.11.2008). Прототип конструктивно выполнен в виде наушной клипсы, а выход на внешнюю контрольно-диагностическую аппаратуру выполнен радиопередающим в составе приемопередатчика и антенны. Для достижения технического результата на часть тела живого теплокровного организма (пациента) с близким расположением кровотока (например, мочку уха) накладывают многопараметровый датчик, образованный двумя высокочастотными плоскоспиральными LC контурами, один из которых включен в частотозадающую цепь автогенератора с управляемым электропитанием, а второй включен на вход демодулятора. Данный способ позволяет не инвазивно регистрировать такие параметры жизнедеятельности, как частоту сердечных сокращений, температуру тела, артериальное давление, интенсивность потоотделения и состав крови. Результаты измерения передаются на вторичную контрольно-диагностическую аппаратуру по каналам радиосвязи.
Недостатками прототипа, так же как и других схожих решений являются: малая функциональность, неэффективное техническое решение для пользователя, ведущего активный образ жизни в течение суток, недостаточная эргономичность повседневного использования, низкая автономность работы. Недостатки прототипа решает заявляемая полезная модель.
Техническая задача заявляемой полезной модели состоит в создании устройства для индивидуального самостоятельного контроля основных параметров жизнедеятельности, а также других биофизических параметров организма, с целью ранней диагностики и профилактики угрожающих жизни состояний и осложнений, других острых и хронических заболеваний, а также оценки повседневной активности человека, контроля режима труда и отдыха, занятий спортом.
Для решения этой задачи предлагается МДУ со следующими техническими свойствами: многофункциональность: измерение нескольких важных биофизических параметров организма, автономность: работа от автономного источника питания с возможностью быстрой замены аккумулятора и его зарядки, портативность: устройство максимально эргономично для пользователя, для непрерывного мониторинга 24 часа в сутки 7 дней в неделю. МДУ представляет собой «пластырь» (пластину из эластичного материала с клейкой стороной), например, из влагонепроницаемого пенопласта на основе полипропилена или из силикона или из любого другого подходящего материала, снабженный набором электродов и технологическими отверстиями для биомедицинских датчиков. Внутренняя поверхность, предназначенная для прилегания к коже пациента (пользователя), обработана высокопрочным, токопроводящим, клеящим гелем для крепления МДУ на кожу в области проекции сердца (фигура 1). Сам «пластырь» является расходным одноразовым материалом и меняется по мере истечения срока использования. Вместо «пластыря» могут быть использованы стандартные электроды для ЭКГ или холтер мониторирования.
К внешней поверхности «пластыря» посредством специальных кнопочных или магнитных креплений фиксируется корпус основного модуля МДУ, выполненный из анодированного алюминия, обычного или прорезиненного пластика, поликарбоната, силикона или другого подходящего материала с наружным влагозащитным покрытием. Внутри корпуса главного модуля расположена микросхема, включающая набор датчиков контроля биофизических параметров организма, микроконтроллеры, флэш-память, модуль беспроводной передачи данных (например, Bluetooth, ZigBee), аккумулятор, GPS (система глобального позиционирования) или ГЛОНАСС контроллер, возможно использование SIM-чипа и GPRS модуля (фигура 2).
Время автономной работы зависит от элемента питания, от режима работы и задействованного функционала. Предлагается использование нескольких режимов работы МДУ. Пассивный режим - предназначен для мониторинга состояния здоровья в отсутствии высокого риска возникновения неотложных состояний в ближайшие 24 часа. Информация записывается во внутреннюю память МДУ, передача данных в мобильные средства коммуникации происходит несколько раз за 24 часа или по требованию. Активный режим - предназначен для мониторинга состояния здоровья в условиях высокого риска возникновения неотложных состояний в ближайшие 24 часа. Передача биометрической информации на мобильные средства коммуникации (смартфон, планшетный компьютер) с ее последующим анализом происходит регулярно с небольшими минутными интервалами. Автоматический режим - саморегулирующийся режим передачи данных в зависимости от их соответствия референсным диапазонам.
Непрерывный режим работы МДУ поддерживается за счет возможности быстрой замены основных модулей и принципа их взаимозаменяемости. Замена основного модуля на идентичный модуль происходит в течение нескольких секунд благодаря специальным креплениям, потери информации не возникает. Это необходимо чтобы обеспечить мониторинг в режиме 24/7, в то время как «запасной» модуль будет находиться в режиме зарядки аккумулятора. Также предлагается вариант использования сменных аккумуляторов.
Предлагаемое техническое решение МДУ позволяет регистрировать несколько биофизических параметров. Электрокардиограмма (ЭКГ) - графическое представление разности потенциалов возникающих в результате работы сердца и проводящихся на поверхность тела. Снятие электрического сигнала происходит посредством электродов МДУ из двух или трех точек на поверхности тела, что позволяет регистрировать одноканальную ЭКГ. Частота сердечных сокращений, вариабельность сердечного ритма, классификация различных аритмий, а также динамика ST сегмента оценивается на основании ЭКГ сигнала. Температура тела определяется посредством высокоточного датчика температуры. Для подсчета частоты дыхания используется метод плетизмографии посредством самостоятельного тензодатчика или метод трансторакального биоэлектрического импеданса при помощи электродов. В составе МДУ присутствуют акселерометр и гироскоп, с помощью которых определяется повседневная двигательная активность пользователя в течение суток, положение тела в пространстве, регистрация падения. Гидрофильность тканей человеческого тела, а отсюда водный баланс определяется с помощью неинвазивного биоэлектрического импедансного метода. В целом такая комплексная оценка параметров жизнедеятельности пользователя в течение суток и дней позволяет составлять индивидуальную биометрическую карту пользователя, что является основанием для индивидуальных рекомендаций по соблюдению режима труда и отдыха, а также позволяет диагностировать отклонения от нормы в работе различных систем организма.
Работа МДУ контролируется посредством персонального мобильного средства коммуникации или любого другого компьютера, на котором пользователь, посредством специального программного приложения, может видеть контролируемые посредством МДУ параметры жизнедеятельности, получать статистические расчеты их изменения в динамике, получать отчеты и рекомендации. Цифровой архив биофизических данных может быть передан на любой другой компьютер проводным и беспроводным методом, в том числе посредством сети Интернет. Таким образом, данные о здоровье пользователя могут быть получены и подвергнуты анализу его конфидентом, например, родственниками, лечащим врачом, медицинским персоналом скорой медицинской помощи или центром мониторинга здоровья.
При отклонении регистрируемых биофизических параметров за пределы референсных диапазонов, МДУ способно сообщать об этом пользователю и его конфиденту посредством звуковых и тактильных сигналов, а также путем предоставления соответствующей уведомительной текстовой и графической информации на мобильных средствах коммуникации или компьютере, подключенных к устройству беспроводными и проводными каналами связи.
Техническая задача - самостоятельный контроль и мониторинг состояния своего здоровья, посредством МДУ, путем регулярного мониторинга основных биофизических параметров жизнедеятельности человека с их графическим и статистическим отображением на индивидуальных мобильных средствах коммуникации и персональных компьютерах, в том числе нетбуках и ноутбуках.
Технический результат - повышение качества диагностической и консультационной помощи населению путем самоконтроля и мониторинга здоровья на доврачебном этапе.
Заявляемый технический результат достигается тем, что конструкция мобильного диагностического устройства, содержит корпус, датчики контроля деятельности сердечнососудистой системы, температуры тела, основной модуль, канал радиосвязи, отличается тем, что содержит датчики контроля деятельности дыхательной системы, датчики анализа гидрофильности тканей и водного баланса организма пользователя, датчики двигательной активности, положения тела в пространстве и функцию регистрации полноценной одноканальной ЭКГ, вариабельность сердечного ритма, динамику ST сегмента кардиограммы, позволяющую классифицировать различные виды аритмий сердца, функцию регистрации факта падения пользователя, функцию записи и анализа индивидуальной биометрической карты пользователя, представленной статистической информацией по параметрам его жизнедеятельности в течение определенного периода времени, функцию мониторинга биофизических параметров в режиме 24 часа в сутки 7 дней в неделю; при этом корпус основного модуля содержит электронную схему, управляющую датчиками контроля биофизических параметров организма, микроконтроллеры, внутреннюю память на электронном носителе, модуль беспроводной передачи данных, автономный источник питания, геолокационный контроллер, модуль для сотовой связи, пластину из эластичного материала с клеевой поверхностью; корпус основного модуля устройства крепится к пластине из эластичного материала с клеевой поверхностью, обработанной токопроводящим веществом, за счет которой фиксируется на коже человека в области проекции органа, предусмотренного для регистрации биофизических параметров; корпус основного модуля устройства и самоклеющаяся поверхность образуют разъемное соединение, за счет которого корпус является сменным и взаимозаменяемым. Кроме того, модуль беспроводной передачи данных заявляемого устройства совместим со существующими стандартами связи (например, Bluetooth или ZigBee). Кроме того, мобильное диагностическое устройство дополнительно содержит GPS или ГЛОНАСС контроллер для спутникового слежения и определения координат и местоположения устройства и пользователя; содержит SIM-чип сотового оператора, которая обеспечивает мобильную связь, и основанный на этом способ передачи данных, в том числе в сеть Интернет. Как частный случай, в качестве автономного источника питания используется аккумулятор, который имеет возможность подзарядки или замены. Другой частный случай, мобильное диагностическое устройство содержит внутреннюю память на электронном носителе, определенную как флэш-память, куда происходит запись результатов мониторинга пользователя. Кроме того, мобильное диагностическое устройство содержит беспроводное устройство связи, передающее биофизические данные, регистрируемые датчиками устройства на мобильное средство коммуникации пользователя (смартфон, айфон, планшетный компьютер) или любой другой компьютер, а также в сеть Интернет, где происходит их хранение, анализ, интерпретация, графическая и текстовая визуализация данных. Кроме того, мобильное диагностическое устройство содержит функцию подключения к другому компьютеру по проводному каналу для обмена данными. Как частный случай, корпус основного модуля устройства прикрепляется к стандартным электродам для снятия ЭКГ или холтер мониторирования. Другой частный случай, при котором корпус основного модуля устройства прикрепляется к телу человека при помощи дополнительных кабелей, которые становятся частью устройства, и посредством которых устройство осуществляет регистрацию необходимых биофизических параметров. Еще другой частный случай, при котором корпус основного модуля сам содержит клеевую поверхность, обработанную токопроводящим веществом, за счет которой фиксируется на коже человека в области проекции органа, предусмотренного для регистрации биофизических параметров. Кроме того, режим беспроводной передачи данных из внутренней памяти устройства на другое мобильное средство коммуникации или компьютер программируются и изменяются как самим пользователем в ручном режиме, так и автоматически в саморегулирующемся режиме в зависимости от результатов проводимого мониторинга медицинских параметров; контроль над мониторингом медицинских параметров, полученных при помощи устройства, доступен на расстоянии, в том числе в режиме реального времени. Кроме того, мобильное диагностическое устройство содержит функцию сигнализации и оповещения пользователя и его конфидента об отклонениях регистрируемых биофизических параметров за пределы референсных диапазонов посредством различного рода тревожных сигналов.
Сущность заявляемого технического решения поясняют изображения на фиг.1-3.
Фиг.1 - Способ крепления МДУ на тело человека.
Фиг.2 - Схема мобильного диагностического устройства:
а) вид снизу;
б) вид сверху;
в) вариант МДУ со стандартными электродами (вид сверху), где
1 - Контакты - электродов
2 - «Пластырь-электрод» с самоклеющейся поверхностью
3 - Технологические отверстия для датчиков
4 - Корпус главного модуля МДУ
5 - Кнопка включения / выключения МДУ
6 - Стандартные электроды для ЭКГ или холтер мониторирования
Фиг.3 - Схема действия мобильного диагностического устройства, где:
1 - пользователь (пациент);
2 - конфидент пользователя (врач);
3 - мобильное диагностическое устройство;
4 - мобильное средство коммуникации (смартфон);
5 - беспроводной канал связи (Bluetooth);
6 - текстовый, звуковой и/или графический сигнал тревоги;
7 - служба скорой медицинской помощи.
ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Самостоятельный мониторинг ЭКГ пациентом с пароксизмальной формой мерцательной аритмии
Пациент (пользователь) дома (1) находится на амбулаторном наблюдении под контролем врача-кардиолога (2) с диагнозом: мерцательная аритмия, пароксизмальная форма, использует мобильное диагностическое устройство (3) для круглосуточного контроля состояния своей сердечнососудистой системы. Информацию о вариабельности сердечного ритма и результаты ЭКГ анализа пациент получает при помощи своего смартфона (4) по беспроводному каналу связи (5). Ту же информацию видит и анализирует конфидент пользователя (2). В случае возникновения приступа мерцательной аритмии, возникает тревожный сигнал (6) и экстренное уведомление конфидента пациента (врача-кардиолога) (2) и службы скорой медицинской помощи (7).