Устройство для диагностики инфицированности бактерией Helicobacter pylori

Полезная модель относится к области медицины, в частности к системам диагностики заболеваний, вызванных инфицированностью бактерией Helicobacter pylori, по выдыхаемому воздуху.
В настоящее время существуют технические средства, позволяющие проводить диагностику инфицированности бактерией Helicobacter pylori по воздуху, извлекаемому из ротовой полости.
Известно устройство по патенту RU 2263468, 2003 г., (патентообладатель ООО "Ассоциация Медицины и Аналитики") «Способ неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori ин виво и устройство для его осуществления», содержащее средство отбора проб, соединенное капилляром с датчиком, последний соединен капилляром аспирационным устройством (компрессором). Недостатком данного устройства является то, что компрессор работает непрерывно и включается непосредственно в сеть 220 В 50 Гц.
Наиболее близким к заявляемому является диагностическая система анализа газового состава выдыхаемого воздуха по патенту RU 2373850, 2007 г., (патентообладатель ООО "Научно-техническое предприятие "ТКА"), включающая измерительный преобразователь, пробозаборный капилляр, систему пробоподвода, выводящий капилляр, блок аналоговой обработки и усиления, электронно-аналитический блок и блок отображения с электронным ключом в управлении работой побудителя расхода. К недостаткам данного устройства, выбранного в качестве прототипа, относятся:
- отсутствие внутренней памяти хранения данных (для сохранения данных требуется подсоединение к персональному компьютеру). Нет возможности сохранения данных пациента, необходимых для персонализации результатов теста (создание карточки пациента). Данные не сохраняются и впоследствии не могут быть идентифицированы по признаку «пациент-результат». При выездных диагностиках результаты могут быть записаны только с экрана.
- замена измерительного модуля требует частичную разборку устройства, разъединение и соединение электрических разъемов. Для замены преобразователя требуется привлечение технического специалиста или обращение в сервисный центр. После замены преобразователя требуется обновление программного обеспечения устройства с новыми параметрами калибровки преобразователя.
- отсутствует возможность зарядки аккумуляторной батареи на устройстве, выбранной в качестве источника питания (отсутствует блок заряда аккумуляторной батареи). После разряда аккумуляторной батареи ее необходимо зарядить при помощи другого устройства или заменить батареи.
- отсутствует возможность удаленной передачи медицинских данных прямо с устройства.
Технической проблемой является повышение удобства пользования, обеспечение автономной работы прибора и возможности обмена медицинской информации в рамках направления «Телемедицина», используя компьютерные и телекоммуникационные технологии.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что в известном устройстве для диагностики инфицированности бактерией Helicobacter pylori, включающем систему пробоподвода, преобразователь и блок обработки и усиления, вход которого подключен к выходу преобразователя, согласно заявленному решению, устройство снабжено сменным измерительным модулем, установленным в посадочное место устройства и содержащим измерительный преобразователь, блок обработки и усиления сигнала и блок памяти, а система пробоподвода выполнена в виде насадки, установленной по внешнему диаметру посадочного места, измерительный модуль соединен с блоком управления и обработки данных, а блок управления и обработки данных соединен с блоком отображения и ввода и с блоком передачи данных, а также, через блок вспомогательного контроллера, с блоком питания, встроенной аккумуляторной батареей, блоком заряда аккумуляторной батареи и с микронасосом, установленным на выходе сквозного отверстия, выполненного в посадочном месте устройства. А также за счет того, что насадка установлена над сменным измерительным модулем с образованием проточной камеры для исследования выдыхаемого воздуха, а измерительный модуль соединен с блоком управления и обработки данных через подпружиненные контакты, на плате сменного измерительного модуля нанесены кольцевые электрические контактные площадки, при этом блок отображения и ввода выполнен в виде сенсорного экрана.
Технический результат достигается за счет того, что заявленное устройство снабжено сменным измерительным модулем, который представляет собой единую конструкцию и установлен в посадочное место устройства. Конструкция сменного измерительного модуля реализована для возможности самостоятельной замены пользователем. Замена модуля максимально упрощена для пользователя и осуществляется при помощи специального ключа, который идет в комплекте с аппаратом. Не требуется ни подключение разъемов (электрическое соединение реализовано с помощью подпружиненных контактов и прецизионного позиционирования модуля относительно платы управления аппарата), ни дополнительных инструментов. Программное обеспечение аппарата в автоматическом режиме считывает данные установленного измерительного модуля (калибровка, серийный номер модуля, информацию о дате следующей замены). Возможность самостоятельной замены сенсора пользователем, позволяет исключить экономические издержки, вызванные отправкой аппарата в сервисные центры, а также отсутствием аппарата в этот период. Решение задачи автономной работы устройства для диагностики инфицированности бактерией Helicobacter pylori реализовано за счет низковольтного питания всех агрегатов устройства и встроенной аккумуляторной батареи, а также за счет оснащения модулями приема и передачи данных. Оснащение блоком отображения и ввода в виде сенсорного экрана позволяет вводить идентификационные данные пациента, а также при необходимости хранить их на устройстве, тем самым персонализируя каждое исследование. Информация с результатами обследования может быть передана на электронную почту лечащего врача или пациента прямо с устройства, через каналы приема и передачи данных Ethernet, Wi-Fi или Bluetooth. В свою очередь в зависимости от полученных результатов теста на Helicobacter pylori и данных анамнеза пациента врач в рамках телеконсультации может назначить или скорректировать лечение.
Заявленное решение поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 - представлена блок-схема устройства для диагностики инфицированности бактерией Helicobacter pylori.
На фиг. 2 - представлен сменный измерительный модуль в сборе с посадочным местом.
На графических материалах показано:
Средство забора пробы 1 - мундштук;
Пробозаборный капилляр 2 - трубка поливинилхлоридная;
Система пробоподвода 3 - насадка из фторопласта;
Посадочное место 4 устройства - цилиндрическая втулка
Сменный измерительный модуль 5, включает единую конструкцию для самостоятельной замены пользователем и состоит из преобразователя 6, блока обработки и усиления сигнала 7, блока памяти 8.
Преобразователь 6 - электрохимический сенсор аммиака
Блок обработки и усиления сигнала 7
Блок памяти 8
Блок управления и обработки данных 9
Встроенный микронасос 10
Блок вспомогательного контроллера 11
Блок отображения и ввода 12
Блок передачи данных 13 - реализованы через модули передачи и приема данных Ethernet, беспроводная сеть (Wi-Fi) и Bluetooth
Блок звукового оповещения 14
Блок связи с ПК 15 - реализован через порт ввода-вывода USB
Блок заряда аккумуляторной батареи 16
Блок питания 17
Встроенная аккумуляторная батарея 18
Блок часов реального времени 19
Проточная камера 20 - объем между посадочным местом 4, с установленным измерительным модулем 5, и системой пробоподвода 3.
Сквозное отверстие 21 - отверстие для аспирации выдыхаемого воздуха
Место крепления микронасоса 22 - реализовано через штуцер под трубку
Подпружиненные контакты 23
Крепление посадочного места к корпусу устройства 24 - реализовано через отверстия под винты
Штуцер системы пробоподвода 25 - для соединения с пробозаборным капилляром 2
Средство забора пробы 1 соединяется пробозаборным капилляром 2 с системой пробоподвода 3 (насадкой). Система пробоподвода 3 соединяется с посадочным местом 4 устройства, с установленным сменным измерительным модулем 5, образуя проточную камеру 20 для исследования выдыхаемого воздуха. Посадочное место 4 снабжено сквозным отверстием 21, на выходе которого установлен микронасос 10.
Сменный измерительный модуль 5 представляет собой единую конструкцию и включает в себя преобразователь 6, блок обработки и усиления сигнала 7, блок памяти 8. В блоке памяти 8 хранится градуировка и идентификационные данные модуля, которые автоматически считываются и сохраняются в памяти блока управления и обработки данных 9, реализованного на одноплатном компьютере со слотом памяти. На плате сменного измерительного модуля 5 нанесены кольцевые электрические контактные площадки (не показано), которые при фиксации модуля путем закручивания в его посадочном месте на устройстве, образуют электрический контакт за счет подпружиненных контактов 23 на плате устройства. Такая реализация позволяет проводить замену измерительного модуля 5 самостоятельно пользователем, используя лишь ключ для откручивания и закручивания сменного измерительного модуля 5. Пробозабор осуществляется встроенным микронасосом 10 управление, которым осуществляется посредством команд блока вспомогательного контроллера 11 через установленную программу с параметрами включения и выключения насоса, регулировки и контроля заданной производительности в блоке управления и обработки данных 9.
Подготовка к тесту с устройством для диагностики инфицированности бактерией Helicobacter pylori заключается в том, что средство забора пробы 1 соединяется пробозаборным капилляром 2 с системой проподовода 3. Затем система пробоподвода 3 плотно соединяется с посадочным местом 4 устройства.
Во время теста пациенту подается перрорально средство забора пробы 1 (мундштук), соединенный с системой проподвода 3. Для аспирации выдыхаемого воздуха используется встроенный микронасос 10.
Измерительным преобразователем служит электрохимический датчик, выдающий на выходе электрический сигнал, пропорциональный концентрации аммиака. Датчик имеет высокую разрешающую способность. Высокая избирательность датчика позволяет исключить влияние других газов на результат анализа.
Одноплатный компьютер управляет всем процессом измерений и преобразует выходные сигналы измерительного датчика в показания на дисплее.
Электрический сигнал пропорциональный концентрации аммиака с выхода преобразователя 6 поступает в блок обработки и усиления сигнала 7, затем усиленный и преобразованный в цифровую форму сигнал поступает в блок управления и обработки данных 9.
В соответствии с установленной в блоке управления и обработки данных 9 программой выводятся данные о результатах обследования в блок отображения и ввода 12. Блок отображения и ввода 12 позволяет вводить данные, выбирать на экране команды, которые выполняются блоком управления и обработки данных 9. Посредством блока передачи данных 13, связанного с блоком управления и обработки данных 9, медицинская информация с результатами обследования может быть передана на электронную почту лечащего врача или пациента прямо с устройства, через каналы приема и передачи данных Ethernet, Wi-Fi или Bluetooth. В свою очередь в зависимости от полученных результатов теста на Helicobacter pylori и данных анамнеза пациента врач в рамках телеконсультации может назначить или скорректировать лечение.
Устройство питается от блока питания 17 через внешней адаптер питания (напряжение 5 В, ток 2 А) от внешнего источника питания или от встроенной аккумуляторной батареи 18. Для продления срока службы встроенной аккумуляторной батареи 18 и продолжительности срока работы в автономном режиме без замены аккумуляторной батареи, схема питания реализована через блок заряда аккумуляторной батареи 16. Блок вспомогательного контроллера 11 получает сигналы от блока заряда аккумуляторной батареи 16 о текущем состоянии заряда и регулирует зарядку через транзистор в блоке питания 17, размыкая или замыкая цепь зарядки встроенной аккумуляторной батареи 18, тем самым, управляя процессом равномерного и периодического заряда/разряда. Такое решение позволит продлить срок работы аккумулятора даже при условии, что прибор во время рабочей смены будет постоянно подключен к внешнему источнику.
Для звуковой сигнализации о завершении этапов исследования блок управления и обработки данных 9 посылает команду на блок вспомогательного контроллера И, реализуется оповещение в блоке звукового оповещения 14. Для отображения результатов обследования на стационарном персональным компьютером предусмотрена установка соединения через порт ввода-вывода USB в блоке связи с ПК 15.
Блок часов реального времени 19 соединен с блоком управления и обработки данных 9.
Разработанное устройство для диагностики инфицированности бактерией Helicobacter pylori обладает компактными размерами и весом не более 1 кг, что позволяет использовать аппарат в качестве мобильного устройства. В зависимости от параметров встроенной аккумуляторной батареи устройство может работать в автономном режиме более 6 часов без подзарядки. Такое исполнение особенно актуально для диагностики в удаленных районах страны. Внутренняя память способна сохранять не менее 300 карточек пациента, содержащих такие данные, как ФИО, дата рождения, номер медицинской карты, учреждение, дата теста и результат тестирования. Сенсорный 5-дюймовый емкостной экран позволяет удобно вводить эти данные без подключения к персональному компьютеру. Устройство поддерживает все необходимые каналы приема и передачи данных: технология приема и передачи данных Ethernet, а также беспроводные каналы (беспроводная сеть и Bluetooth).
Метод диагностики хеликобактериоза с помощью устройства для диагностики инфицированности бактерией Helicobacter pylori является точным, неинвазивным, простым в исполнении, не требует высокой квалификации персонала, экспрессным, безопасным и комфортным для обследуемого пациента (используется мочевина нормального изотопного состава, исключен контакт пациентов с прибором, исключается инфицирование следующих пациентов), экономичным и высоко окупаемым. Результаты метода сопоставимы с инвазивными методиками, что делает его преимущественным методом для диагностики Helicobacter pylori у лиц с заболеваниями желудка и 12-перстной кишки, а также для контроля эрадикации.