Мобильное устройство для непрерывного дистанционного контроля состояния здоровья
MOBILE DEVICE FOR CONTINUOUS REMOTE HEALTH MONITORING

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для создания персональных медицинских приборов для дистанционного мониторинга состояния здоровья пациента как в амбулаторных условиях, так и в личном или домашнем пользовании.
Современное состояние радиоэлектронных и вычислительных средств предоставляет возможность отслеживать жизненные показатели пациента с помощью портативных кардиорегистраторов и дистанционно передавать данные в медицинские учреждения для последующего анализа.
В отличие от традиционных многофункциональных клинических кардиомониторов - стационарных, прикроватных, возимых в машинах скорой медицинской помощи и др., в персональных носимых кардиомониторах на первый план резко выступают ограничения по массогабаритным характеристикам и эргономичности, простоте установки, безопасности и надежности эксплуатации, а также оперативности и достоверности получаемых данных при одновременном расширении функциональных возможностей.
Все имеющееся в настоящее время многообразие нательных устройств для дистанционного контроля состояния здоровья сводится, как правило, лишь к устройствам измерения пульса - частоты сердечных сокращений (ЧСС), или к записи и последующей передачи для дальнейшего анализа сигнала электрокардиограммы (ЭКГ). Т.е. функциональность мобильных нательных устройств ограничивается главным образом анализом ЭКГ и параметров из нее вычисляемых.
Например, известны кардиомониторы Холтера («Персональная телемедицина», О.Ю. Атьков, Практика, М., 2015 г.), которые обычно используются для длительной непрерывной записи ЭКГ сигнала пациента. Однако, данные, зарегистрированные кардиомонитором Холтера, отражают лишь сердечную деятельность и при этом становятся известными и могут быть проанализированы только через несколько суток после того, как закончен период их регистрации и данные могут быть перенесены на удаленный компьютер. Оперативный анализ ЭКГ в кардиомониторах Холтера невозможен, поскольку данные ЭКГ только регистрируются и не сообщаются немедленно. Кроме того, кардиомониторы Холтера очень сложны в установке датчиков и их размещение на теле пациента производится силами только медицинских сотрудников, что делает проблематичным их регулярное домашнее применение. При этом кардиомониторы очень неудобны в ношении из-за многочисленных проводов, на которые наводятся многочисленные помеховые сигналы, вызывающие артефакты, снижающие достоверность съема данных в условиях естественной двигательной активности.
Последних недостатков в определенной степени лишены инвазивные кардиомониторы, содержащие имплантируемые сенсоры для снятия ЭКГ-сигналов (патент РФ №2462984, МПК А61В 5/00, опубл. 10.10.2012, патент РФ №2490808, МПК H04L 12/28, опубл. 20.08.2013), однако использование имплантата ограничено, т.к. требует операционного вмешательства, что не устраивает многих пользователей и невозможно для применения в домашних условиях.
В заявках (WO 2009112972, WO 2009112979, WO 2009112978, WO 2009112977, KONINKL PHILIPS ELECTRONICSNV, 17.09.2009) описана система мониторирования ЭКГ для амбулаторных пациентов, включающая многоэлектродную систему, которая приклеивается к груди пациента. Процессор постоянно обрабатывает полученные сигналы ЭКГ, а беспроводной датчик передает информацию о критических ситуациях и ЭКГ-сигнал на сотовый телефон в центр мониторинга. Однако многоэлектродная система увеличивает габариты и вес системы, является сложной для самостоятельной установки, ухудшает эргономичность, не предусматривает длительного комфорта для пациента и не обеспечивает достоверность данных из-за артефактов двигательной активности. Функциональность системы также ограничена лишь областью мониторирования ЭКГ.
Известна конструкция электродного устройства для носимого ЭКГ-монитора (патент РФ 2444988, МПК А61В 5/0402), содержащая приемопередающее устройство, размещенное на поясе с бретелями, плотно облегающими туловище. Пояс с бретелями выполнен из эластичного текстильного материала. Приемопередающее устройство включает датчики в виде системы накожных электродов и блок мониторирования, электрически связанные между собой. При этом система накожных электродов содержит две матрицы штыревых электродов, укрепленных на опоре в виде гибкой диэлектрической подложки, размещенной на поясе в области передней поверхности грудной клетки. Торцевые свободные части электродов имеют выпуклую сферическую поверхность и обеспечивают «сухой» гальванический контакт 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 которых - большей площади - предназначена для снятия ЭКГ-сигнала, а другая - меньшей площади - для подключения к средствам подавления синфазной помехи. Блок мониторирования размещен в кармане на поясе.
К недостаткам устройства следует отнести высокую сложность и громоздкость конструкции устройства, обусловленные использованием в ней большого количества штыревых электродов, проблемность самостоятельной установки и достоверности данных, возможность контроля состояния только самим пользователем без передачи данных врачу. Функционал устройства ограничен лишь регистрацией сигнала ЭКГ.
Известны также мобильные кардиорегистраторы, регистрирующие ЭКГ- сигналы от одного или двух стандартных или модифицированных отведений путем прикладывания прибора со встроенными металлическими электродами к пальцам левой и правой руки (патент РФ на полезную модель №162018, МПК А61В 5/00, опубл. 20.05.2016), или к грудной клетке (патент РФ на полезную модель №94141, МПК А61В 5/0402, опубл. 20.05.2010).
Достоинством таких устройств является отсутствие кабелей пациента и относительная простота пользования, доступная для эксплуатации в домашних условиях. Однако этот класс кардиорегистраторов обладает целым рядом принципиальных недостатков, сдерживающих их практическое применение: ЭКГ-сигнал снимается лишь эпизодически только в момент прикладывания пальцев рук или самого устройства, т.е. не постоянно в реальном масштабе времени, а, следовательно, не способен проводить контроль состояния здоровья во время сна и своевременно обнаруживать наступление критических ухудшений состояния здоровья; качество регистрируемого сигнала очень низкое из-за артефактов, вызванных мимикрией и тремором мышечных тканей в процессе надавливания пальцев рук, что снижает достоверность регистрируемых данных. Функционал устройства также ограничен лишь регистрацией сигнала ЭКГ.
Известен водонепроницаемый ЭКГ-монитор (патент РФ №2512800, МПК А61В 5/0432, G06F 19/00 опубл. 10.04.2014), включающий кардиомонитор, заключенный в пластмассовый двустворчатый герметично запаянный корпус, который с возможностью снятия подсоединен к электродам, закрепленным на груди пациента с помощью клейкого материала, трубку мобильного телефона и зарядную док-станцию, которая предназначена для подзарядки ЭКГ-монитора и трубки мобильного телефона. Клейкий материал наносится на нижнюю поверхность гибкого основания. На задней части (сторона, обращенная к пациенту) клейкого контакта находятся четыре гидрогелевых контактных электрода, а также центральный контактный электрод, который является контрольным электродом. В центре клейкого контакта, на внешней стороне, расположен пластмассовый зажим с изогнутыми выступами наверху и внизу, в которых устанавливают и закрепляют ЭКГ-монитор. В конце дня, перед сном, пациент снимает используемый кардиомонитор с клейкого контакта и помещает его в зарядную док-станцию, из которой перед этим извлекает заряженный кардиомонитор, и вставляет его в клейкий контакт.
Недостатком известного ЭКГ-монитора являются сложность, большие габариты и неэргономичность конструкции, а также необходимость использования уникального гибкого основания (таким образом уникального расходного материала), что затрудняет эксплуатацию устройства в домашних условиях, ограниченные функциональные возможности, проблематичность долговременной эксплуатации, необходимость применения специальных расходных клеевых материалов. Кроме того, наличие одного гибкого основания для всех электродов ЭКГ снижает надежность плотного прилегания всех электродов (датчиков) в процессе регистрации ЭКГ.
Известен также патч-монитор для контроля жизненно важных показателей (заявка US2012012309, МПК А61В 5/00, опубл. 02.02.2012), содержащий по меньшей мере два электрода. В корпусе патч-монитора расположена герметичная камера, в которой размещены электронная схема, модуль беспроводной передачи данных, автономный источник питания.
Недостатком известного патч-монитора является то, что на одном клейком пластыре кроме самих электродов ЭКГ смонтирован корпус с камерой, что увеличивает нагрузку на пластырь и снижает надежность плотного прилегания всех электродов в процессе снятия ЭКГ. В устройстве не предусмотрены контакты для подзарядки автономного источника питания. При разрядке источника питания необходима полная замена нательного пластыря со всеми ЭКГ-электродами, что экономически затратно для пользователя.
Таким образом, общим недостатком известных аналогов являются значительные массогабаритные характеристики, сложность конструкции и плохая эргономичность, затрудняющие домашнее использование устройств, недостаточная оперативность предоставления результатов и невысокая достоверность получаемых данных из-за отсутствия индивидуальной калибровки и влияния артефактов, принципиальные ограничения в расширении функциональных возможностей (только измерение пульса или регистрация сигнала ЭКГ).
Важно отметить, что наиболее принципиальным недостатком известных устройств является учет для оценки состояния здоровья и прогноза гомеостаза лишь только одной системы регуляции в организме, в частности, сердечной. Однако учет только одного показателя сильно зависит от побочных и случайных факторов и требует дополнительного учета индивидуальных особенностей вегетативной регуляции каждого человека, так как ни одна отдельно взятая физиологическая система и функция человеческого организма не является определяющей («Взаимосвязь сердечно-сосудистой и дыхательной систем как инновационный способ оценки функциональных возможностей организма спортсменов» Ванюшин Ю.С., Миннибаев Э.Ш. Вестник Казанского Государственного Аграрного Университета, №3(13), 2009 г., том 4, стр. 150-152). Поэтому для повышения достоверности результатов оценки состояния здоровья желательно дополнительно использовать в устройстве значения параметров и других систем регуляции - дыхательной (респираторной), насыщения уровня кислорода в крови, биоэлектрической регуляции центральной нервной системы и, соответственно, использовать дополнительные биосенсорные датчики.
Наиболее близким по технической сущности и назначению является нательное диагностическое устройство (НДУ) для дистанционного непрерывного мониторинга электрокардиограммы (патент РФ №2675752, МПК А61В 5/0432, опубл. 24.12.2018 г. бюл. №36), которое выбрано в качестве прототипа. Устройство содержит корпус, вплавленный в оболочку из гибкого биосовместимого материала, в него интегрированы аккумуляторная батарея, усилитель биопотенциалов, связанный с электронным блоком обработки ЭКГ, имеющим аналого-цифровой преобразователь, акселерометр, память для хранения накопленной ЭКГ-информации, беспроводной приемопередатчик, клеящиеся ЭКГ-электроды, зарядную док-станцию. Оболочка корпуса выполнена с удлиненными участками по бокам в виде «ушек», в них вплавлены кнопочные разъемы для соединения с кнопочной частью ЭКГ-электродов и электропроводящие элементы для соединения со входами усилителя биопотенциалов. На верхней части корпуса жестко установлена пленочная клавиатура, связанная с блоком электронной обработки сигналов ЭКГ посредством гибкого шлейфа, в клавиатуре выполнены кнопка включения-выключения и светодиодные индикаторы отображения работы НДУ: беспроводного режима работы, наличия контакта ЭКГ-электродов с телом пациента и сердечного ритма, уровня заряда аккумулятора. В центре клавиатуры имеется кнопка «Симптом» для инициализации передачи данных на мобильное устройство связи при наступлении тревожных ситуаций. На внутренней стороне задней крышки корпуса имеются магнитопроводящие пластины, на наружной стороне - плоские электрические контакты, которые проходят сквозь крышку и подпружиненными концами контактируют с блоком обработки сигналов ЭКГ, посредством которого они связаны с аккумуляторной батареей и предназначены для ее зарядки, считывания накопленных данных из памяти НДУ и соединены с контактами в док-станции. Док-станция выполнена в виде подставки с нишей, повторяющей форму корпуса НДУ, в ней выполнен разъем для проводного подключения к блоку зарядки. Под верхней поверхностью док-станции в зоне проекции магнитопроводящих пластин вмонтированы плоские магниты, пластина магнитопроводящего металла для шунтирования магнитного поля вне док-станции и его усиления в направлении заряжаемого НДУ. Устройство позволяет проводить длительный дистанционный мониторинг сердечных параметров в режиме реального времени в течение нескольких суток от одного цикла зарядки аккумулятора, в том числе в модифицированном СМ-5 ЭКГ-отведении, исследовать аритмии с анализом выявления места их возникновения и ишемию с анализом ST-сегмента.
Однако, хотя данное устройство и имеет расширенные функции по сравнению с известными аналогами, но, как показала первая же практика его реальной эксплуатации, оно обладает целым рядом существенных системно-конструктивных недостатков.
1. Относительно толстая силиконовая оболочка корпуса, особенно в зоне «ушек», оказалась на практике недостаточно эластичной. В результате устройство не прилегает к криволинейной поверхности тела, отрывая от него ЭКГ-датчики в процессе эксплуатации и порождая тем самым дополнительные артефакты в условиях естественной двигательной активности. Кроме того, изгибание жестких силиконовых ушек приводит к отрыву жестко вплавленных в «ушки» проводников либо от самой платы, либо от контактных кнопочных разъемов, что приводит к снижению надежности работы устройства.
2. Силиконовое покрытие при двухкомпонентном литье из-за высокой сложности соблюдения технологических процессов легко отстает (облезает) от пластиковой части корпуса и контактных разъемов в «ушках. В результате устройство быстро приходит в полную непригодность.
3. Группа плоских электрических контактов, находящихся на нижней поверхности корпуса, предназначенных для соединения с электрическими контактами док-станции, при установке нательного модуля на тело пациента приводит к возникновению контактного дерматита (электроожога), вызываемого электрохимической коррозией в результате взаимодействия остаточного межэлектродного потенциала и поверхностных токов в электролитически агрессивной проводящей среде (пот человека), что снижает безопасность эксплуатации модуля.
4. Расстояние между кнопочными разъемами «ушек» благодаря особенностям конструкции корпуса выбрано нестандартно большим (81 мм), что не позволяет использовать стандартные нагрудные пояса, имеющие общепринятое международное расстояние 45 мм. В результате нагрудный пояс в процессе эксплуатации становится невзаимозаменяемым, причем отдельно такой пояс не поставляется.
5. Док-станция является принципиально необходимой дополнительной составной частью прототипа, которая является оригинальной и также отдельно не поставляется, что приводит к излишнему усложнению конструкции нательного модуля, вызывая необходимость установки в нем двух магнитопроводящих пластин. Одновременно происходит удорожание изделия в целом из-за необходимости применения в нем док-станции.
6. Расширение функциональных возможностей модуля ограничено, по крайней мере, отсутствием свободного пространства на нижней поверхности крышки для установки на ней дополнительных биосенсоров, поскольку это место полностью закрывается ЭКГ-электродами.
7. Оригинальный разъем, установленный на боковой поверхности корпуса, является одноконтактным и служит только для подключения дополнительного третьего ЭКГ-электрода, что не позволяет использовать его многофункционально в других целях.
8. Конструкция корпуса не эргономична (излишне угловата и высока), имеет значительный вес (40 г) из-за применения тяжелой силиконовой оболочки, что снижает комфортность эксплуатации.
Задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, упрощение его конструкции, снижение массогабаритных характеристик, повышение эргономичности, безопасности, надежности эксплуатации и технологичности изготовления при снижении себестоимости.
Решение указанной технической задачи достигается тем, что мобильное диагностическое устройство для дистанционного непрерывного мониторинга электрокардиограммы содержит корпус и три внешних гибких ЭКГ-электрода, выполненных с пространственным разнесением зон съема биосигнала и электрического подключения, и снабженных клеящимся к телу слоем, два из которых подключены непосредственно к кнопочным разъемам, размещенным на удаленных концах нижней поверхности корпуса. Третий гибкий ЭКГ-электрод при необходимости может быть подключен проводником к гнездовому разъему на боковой поверхности корпуса. Внутри корпуса расположены: аккумуляторная батарея с узлом зарядки, усилители биопотенциалов, электронный блок обработки сигналов ЭКГ, акселерометр, память для хранения накопленной ЭКГ-информации и беспроводной приемопередатчик. Выходы кнопочных и контакты гнездового разъемов соединены со входами усилителей биопотенциалов. На верхней поверхности корпуса установлена пленочная клавиатура, электрически соединенная с блоком обработки сигналов ЭКГ посредством гибкого шлейфа. В пленочную клавиатуру вмонтированы кнопка включения-выключения питания, тактильная функциональная кнопка и светодиодные индикаторы отображения различных параметров работы. Корпус мобильного устройства овальной формы выполнен из твердого пластика. Кнопочные разъемы двух ЭКГ электродов симметрично разнесены на расстояние 45 мм друг от друга с возможностью размещения между ними дополнительного биометрического сенсора регистрации меняющихся физиологических параметров. Биометрический сенсор электрически связан с электронным блоком обработки сигналов. Гнездовой разъем на боковой грани корпуса выполнен герметичным и имеет группу добавочных контактов для проводного подключения электронного блока обработки сигналов, например, к внешнему зарядному устройству, или внешнему компьютеру, или смартфону, или планшету, или к дополнительным внешним ЭКГ-электродам. Тактильная функциональная кнопка выполнена в виде гибкого выпуклого купола с рельефно-точечным выступом в центре, реализуя функцию экстренного тревожного оповещения. Светодиодный индикатор тревожных ситуаций выполнен в виде треугольника с голубой подсветкой и расположенным внутри восклицательным знаком. Внешние ЭКГ-электроды выполнены из гибкого материала продолговатой формы, на одном краю которых размещен кнопочный контактный разъем, связанный гибким проводником с токопроводящей средой в окружении клеевого кольца. Биометрический сенсор может быть выполнен или на основе распределенной по нижней поверхности корпуса группы излучающих и фотоприемных фотоплетизмографических датчиков, работающих в режиме отражения, или в виде датчика кожно-гальванической реакции в виде проводящих круговых сегментов, или контактного механоакустического датчика из нанопористой керамики, или в виде частичного или полного сочетания перечисленных датчиков, а на кнопочные разъемы гальванически нанесено золотое покрытие.
Заявляемое устройство обладает следующими преимуществами:
1. Повышена технологичность изготовления и устранена деградация устройства в процессе эксплуатации за счет сключения из конструкции гибкой оболочки, в результате чего отпадает необходимость применения двухкомпонентного литья (пластик + силикон). При этом обеспечена независимость изготовления корпуса устройства от зарубежных производств, и созданы условия для импортозамещения.
2. Упрощена конструкция изделия в целом и его эксплуатация, снижена конечная стоимость продукции за счет исключения из состава изделия оригинальной зарядной док-станции.
3. Устранена возможность образования кожного электрического дерматита на теле пациентов, повышена безопасность эксплуатации путем исключения токопроводящих электродов-контактов на нижней поверхности корпуса.
4. Уменьшены массо-габаритные характеристики устройства и повышена его эргономичность из-за изменения дизайна корпуса. Размещение контактных разъемов на расстоянии 45 мм друг от друга позволяет носить устройство меньших размеров на стандартных нагрудных ремнях, которые могут сменяться как расходный материал.
5. Обеспечено лучшее и более надежное контактное прилегание ЭКГ-электродов к криволинейной поверхности тела с повышенной устойчивостью к артефактам движения пациентов в условиях их естественной двигательной активности за счет повышенной гибкости продолговатой формы электродов и пространственного разноса зон электрического подключения и съема биопотенциалов. Это обеспечивает более высокую достоверность результатов мониторинга состояния здоровья.
6. Встроенный в боковую грань герметичный разъем с увеличенным числом контактов, например, стандартный microUSB-разъем, позволяет многофункционально использовать его в качестве разъема для зарядки от стандартного блока питания, и в качестве шины данных для подключения внешнего компьютера, смартфона или планшета, и в качестве гнезда для подключения одного или нескольких дополнительных ЭКГ-электродов для увеличения числа отведений для более полного контроля функционального состояния пациента.
7. Открыты новые функциональные возможности комплексного контроля состояния здоровья по нескольким системам (контурам) вегетативной регуляции: сердечно-сосудистой, дыхательной, кровообращения и др. Обеспечена возможность оценки степени напряжения регуляторных систем и работоспособности организма в целом за счет введения одного или одновременно нескольких дополнительных биометрических сенсоров на свободную зону нижней поверхности корпуса между кнопочными контактами. Наряду с параметрами ЭКГ появилась возможность измерения насыщенности крови кислородом, артериального давления, объемного пульса крови и ударного выброса сердца, уровня стресса и т.д.
Существо изобретения поясняется на чертежах, где
На фиг. 1 изображен общий вид устройства с подключаемыми внешними ЭКГ-электродами, зарядным блоком и мобильным коммуникатором;
на фиг. 2 изображен вид устройства сверху (а) и снизу (б);
на фиг. 3 - вид устройства сбоку со стороны многоконтактного разъема;
на фиг. 4 - возможное исполнение биометрического сенсора: (а) - в виде группы фотоплетизмографических приемо-передающих датчиков, (б) - в виде круговых электродов датчика кожно-гальванической проводимости, (в) - механоакустический датчик из пористой пьезокерамики;
на фиг 5. - вид устройства при его установке на стандартный нагрудный пояс.
Мобильное устройство содержит корпус 1 в виде плоского овала с закругленными боковыми гранями, который отливается из гипоаллергенного пластика по технологии однокомпонентного литья. На верхней панели корпуса 1 жестко закреплена пленочная панель 2, выполняющая роль клавиатуры. На нижней поверхности корпуса 1 вровень с ней (фиг. 2, б) расположены кнопочные разъемы 3 и 4 для подключения гибких ЭКГ-электродов 5 и 6, которые симметрично разнесены на 45 мм друг от друга.
В боковую поверхность корпуса 1 герметично встроен многоконтактный разъем 7, с возможностью подключения к нему одного или несколько дополнительных ЭКГ-электродов 8, или блока зарядного устройства 9, или внешнего коммуникатора 10. В качестве многоконтактного разъема 7 может использоваться, например, стандартный герметичный разъем microUSB.
На пленочной панели 2 расположена кнопка 11 (фиг. 2, а) включения питания устройства, а также тактильная функциональная кнопка 12. В качестве одной из функций кнопки 12 может выполняться функция экстренного тревожного оповещения об ухудшении состояния здоровья. Для быстрого и надежного визуального и тактильного нахождения кнопки 12 в любое время суток, в том числе в условиях плохой видимости или использования людьми с проблемами зрения, кнопка выполнена в виде гибкого круглого купола, в центре которого предусмотрен дополнительный рельефно-точечный выступ 13. Периметр кнопки 12 выделен черной линией, а в центре купола красным цветом нанесено стилизованное изображение 14 тревожной ЭКГ. В качестве другой функции кнопки 12 может быть использована фиксация каких-либо важных событий или симптомов.
На пленочной панели 2 также расположена группа светодиодных индикаторов: верхний зеленый мигающий индикатор в форме сердца 15 - для индикации состояния крепления к телу ЭКГ-электродов; средний индикатор 16 в виде треугольника с восклицательным знаком внутри, загорающийся синим цветом при наступлении критических состояний здоровья - для сигнализации тревожных ситуаций; светодиодный индикатор 17 в виде батарейки, свидетельствующий о степени разряда встроенного аккумулятора, который загорается красным цветом при недопустимой разрядке аккумулятора.
Основные внешние ЭКГ-электроды 5 и 6, а также дополнительный ЭКГ-электрод 8, выполнены из гибкого материала продолговатой формы. На одном краю электродов размещен кнопочный контактный разъем 18, связанный гибким проводником 19 с токопроводящей средой 20 в окружении клеевого кольца 21.
Дополнительный биометрический сенсор 22 расположен на нижней поверхности корпуса 1 посередине между кнопочными разъемами 3 и 4. Этот сенсор может быть выполнен, например, в виде группы (фиг. 4, а) излучающих 23 (красный светодиод), 24 (инфракрасный светодиод) и фотоприемных 25 фотоплетизмографических датчиков, работающих в режиме отражения. Это позволяет измерить насыщенность крови кислородом, снять пульсовую волну и по задержке между сигналами R-пика ЭКГ и систолы пульсовой волны оценить артериальное давление без использования надуваемых манжет.
Другое исполнение дополнительного биометрического сенсора может быть выполнено (фиг. 4, б) в виде концентрических проводящих электродов 26 и 27 для измерения кожно-гальванической проводимости кожи и оценки на ее основе резкого изменения уровня стресса, приступов эпилепсии и др.
Третье исполнение дополнительного биосенсора может быть выполнено (фиг. 4, в) в виде механоакустического датчика из нанопористой керамики 28, что позволит измерять ударный выброс крови, пульсовую волну, дыхательные аномалии в сердце и легких и пр.
Возможно конструктивное и, соответственно, функциональное и электрическое совмещение одновременно нескольких биосенсорных датчиков.
На кнопочные разъемы 3 и 4 гальванически нанесено золотое покрытие.
В корпус 1 устройства вмонтирована плата, содержащая усилители биопотенциалов, электронный узел обработки сигналов, акселерометр, анализатор тревожных состояний, SD-карта памяти, Bluetooth радио-модуль, аккумулятор и виброзвонок.
Устройство с помощью разъемов 3 и 4 может быть установлено на стандартный нагрудный пояс 29, как это показано на фиг. 5.
Работа устройства происходит следующим образом:
Нательное устройство закрепляют на грудной клетке пациента с помощью клейких ЭКГ-электродов 5 и 6, например, в зоне модифицированного II ЭКГ-отведения, или с помощью разъемных контактов 3 и 4 закрепляют на нагрудном поясе, как это показано на фиг. 5. При помощи кнопки включения-выключения питания 11 на пленочной клавиатуре 2 включается мониторинг дистанционного контроля состояния здоровья. Биопотенциалы ЭКГ, создаваемые на теле человека при работе сердца, снимаются с помощью электродов 5, 6, 8 и подаются на усилители биопотенциалов, расположенные на вмонтированной в устройстве плате, откуда они оцифровываются и поступают на дальнейшую обработку в узел цифровой обработки сигналов. Сюда же поступают сигналы и от дополнительных биосенсоров, показанных на фиг. 4. Все эти сигналы предварительно обрабатываются по алгоритмам, соответствующим каждому типу биосенсоров, и далее анализируются в анализаторе опасных состояний, расположенном на внутренней плате. Одновременно данные мониторинга состояния здоровья записываются на встроенную SD-карту памяти и через Bluetooth-радиоканал поступают на внешний коммуникатор (смартфон или планшет), откуда далее передаются в облачный сервер для хранения и дальнейшей обработки данных. Если человек находится в пределах опасных пограничных состояний, анализатор предупреждает об этом путем голубого свечения светодиодного индикатора тревожных состояний 16 и подачи сигнала виброзвонка, а также путем отправки в мобильное приложение (смартфон, планшет) специальных тревожных оповещений без участия пациента. Если пациент в состоянии самостоятельно оценить ухудшение своего самочувствия или даже наступление критического состояния, он также может нажать функциональную кнопку 12 с разным числом нажатий (симптом или критическое состояние).
Если произошло падение пациента, то встроенный акселерометр в режиме датчика падения также оповестит мобильное приложение (смартфон, планшет) и далее облачный сервер о факте падения и месте падения (по спутниковому навигатору смартфона).
С помощью фотоплетизмографического биосенсора формируются данные об уровне насыщенности крови кислородом, что может служить индикатором-предвестником возможного наступления инсульта (за 5 часов до наступления кризиса). Кроме того, синергетическая обработка сигналов ЭКГ и пульсограммы позволяет оценить артериальное давление в любое время суток без применения накачиваемой манжеты.
Аналогично сигналы других биосенсорных датчиков позволят оценить состояние здоровья со стороны других вегетативных регуляторных систем.
Применение гибких ЭКГ-электродов позволяет резко снизить влияние артефактов движения в условиях естественной двигательной активности, поскольку место воздействия артефактов выносится из зоны съема биосигналов.
Когда заканчивается зарядка встроенного аккумулятора устройства, индикатор заряда 17 на клавиатуре предупредит об этом свечением его красным светом. Для зарядки аккумулятора может быть использован стандартный блок питания +5В с microUSB-разъемом, подключаемым непосредственно к разъему 7. Данные из памяти устройства за много суток функционирования могут быть переписаны при необходимости во внешний компьютер (для анализа, передачи данных в облако и других целей) через кабель данных, который также подключается к многоконтактному разъему 7.
В предлагаемом изобретении достигнут технический результат, сформулированный в задаче изобретения и состоящий:
- в расширении функциональных возможностей устройства за пределы использования лишь только традиционных данных сигналов ЭКГ. Возможность использования в том же конструктиве дополнительных биосенсоров позволяет синхронно получать добавочные данные о насыщенности крови кислородом, артериальном давлении, уровне стресса и ударном выбросе крови, оценивать посторонние шумы в сердце и легких и т.д. Это, несомненно, повышает как качество и достоверность результатов, так и эффективность оценок состояния здоровья за счет многофакторного учета ключевых параметров в виде их взаимосвязи в любые моменты времени на протяжении суток и более. Это поможет снизить и даже исключить принятие ошибочных решений;
- в простоте, эргономичности, снижении массогабаритных характеристик примерно в полтора раза, что позволяет самостоятельно устанавливать нательное устройство самим пациентом, в том числе в домашних условиях;
- в повышении безопасности и надежности эксплуатации за счет исключения токопроводящих контактов, непосредственно соприкасающихся с кожей пациента, что устраняет возможность образования кожного электрического дерматита;
- в упрощении конструкции и эксплуатации изделия за счет исключения оригинальной зарядной док-станции, что также снижает конечную стоимость продукции;
- в повышении технологичности, надежности и снижении преждевременной деградации устройства за счет подключения из конструкции гибкой силиконовой оболочки, что создает возможность получения импортозамещения и исключения зависимости от зарубежных производств;
- в многофункциональности единственного разъема на боковой поверхности корпуса, позволяющего совместить функции зарядки, передачи данных и подключении дополнительных внешних ЭКГ-электродов;
- в улучшенном дизайне корпуса, обеспечивающем возможность его закрепления на стандартных нагрудных поясах с традиционным расстоянием между контактами 45 мм.
Предлагаемое устройство при широких функциональных возможностях характеризуется простотой эксплуатации и невысокой себестоимостью, что делает его доступным в профилактическом использовании широкими слоями населения, в том числе в домашних условиях, что очень актуально.