НОСИМОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Заявленное устройство относится к области медицинской техники, в частности к носимому устройству для получения электрокардиографических (ЭКГ) измерений. Настоящее устройство может быть использовано для определения ритма работы сердца, выявления патологий и контроля эффективности проводимой терапии при нарушениях ритма, выявления патологий при нарушениях проводимости, для первичного скрининга прочих заболеваний сердечно-сосудистой системы, уточнения диагноза, контроля в динамике при ранее выявленной патологии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно устройство для мониторинга и анализа физиологических показателей, выполненное в одном корпусе в форме наручного браслета. Устройство характеризуется тем, что дисплей выполнен по технологии электронной бумаги (e-ink), кроме того, устройство дополнительно содержит датчик электрического поля EPIC (Electric Potential Integrated Circuit) для регистрации электрокардиограммы пользователя (RU 181546 U1, 13.06.2017).
Недостатком известного устройства является возможность снятия ЭКГ только в первом отведении. Отсутствует возможность снятия ЭКГ в прочих отведениях, что существенно ограничивает применимость и диагностическую точность медицинского устройства.
Близким аналогом является устройство для получения кардиограммы и фотоплетизмограммы (RU 178268 RU, 13.06.2017), выполненное в виде аксессуара для мобильных устройств - мобильных телефонов, смартфонов, карманных персональных компьютеров (коммуникаторов) с функциями мобильного телефона, iPhone или любого другого смартфона, работающего на платформе Windows, Android, iOS или иной, и предназначена для одновременной и синхронной регистрации кардиограммы и двухканальной фотоплетизмограммы с помощью устройств, имеющих цифровой или аналоговый интерфейс. Устройство имеет возможность снятия электрокардиограммы в любом отведении с помощью выносных электродов.
Существенным недостатком данного устройства является его малая автономность - аксессуар не может быть использован отдельно от мобильного устройства и не позволяет регистрировать ЭКГ в первом отведении с помощью встроенных электродов без подключения к смартфону, что также ограничивает его функциональные возможности.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Технической проблемой, решаемой с помощью заявленного устройства, является создание нового носимого устройства, обеспечивающего широкий функционал в части получения показаний ЭКГ как с электродов самого устройства, так и с помощью выносных подключаемых электродов, при этом обладая достаточной автономностью для совершения требуемых операций с помощью встроенного аккумулятора без необходимости внешнего источника питания, что также положительно влияет на его массогабаритные характеристики.
Технический результат заключается в повышении мобильности и автономности за счет обеспечения доступности снятия электрокардиограммы в первом отведении с корпуса устройства, а также в любом стандартном отведении с помощью выносных электродов, подключаемых через разъем на корпусе устройства.
При этом, за счет возможности подключения выносных электродов существенно улучшается область применимости медицинского устройства и его область применимости для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.
Технический результат достигается за счет носимого электронного устройства для получения ЭКГ измерений, которое содержит корпус, закрепляемый на запястье пользователя, в котором установлены:
дисплей, обеспечивающий отображение информации;
микроконтроллер, выполняющий управление электронным устройством;
АЦП, обеспечивающий преобразование в цифровой вид сигналов, поступающих с электродов;
средство хранения данных, выполненное с возможностью хранения данных ЭКГ;
модуль беспроводной связи, обеспечивающий передачу данных из средства памяти на внешнее вычислительное устройство;
первый электрод, совмещенный с емкостной кнопкой, обеспечивающей активацию функцию снятия ЭКГ и управление устройством;
второй и третий электроды, расположенные на тыльной стороне корпуса и обеспечивающие совместно с первым электродом регистрацию ЭКГ в первом отведении;
аккумулятор;
разъем для подключения внешних электродов, обеспечивающих регистрацию ЭКГ в любом стандартном отведении.
В одном из вариантов осуществления устройство выполнено в виде браслета или часов.
В другом частном варианте осуществления дисплей представляет собой сенсорный дисплей.
В другом частном варианте осуществления модуль беспроводной связи представляет собой Bluetooth или Wi-Fi модуль.
В другом частном варианте осуществления тип интерфейса разъема для подключения внешних электродов представляет собой micro-USB, USB-C или Lightning тип разъема.
В другом частном варианте осуществления разъем дополнительно обеспечивает зарядку аккумулятора устройства.
В другом частном варианте осуществления устройство дополнительно содержит средство беспроводной зарядки.
Другие примеры реализации устройства, не выходящие за объем испрашиваемой правовой охраны, будут раскрыты далее по тексту в настоящих материалах заявки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 представлена схема заявленного устройства.
Фиг. 2 - Фиг. 4 иллюстрируют пример выполнения устройства в виде браслета.
Фиг. 5 иллюстрирует пример схемы работы устройства при передаче данных на мобильное устройство.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
На Фиг. 1 представлена схема носимого устройства (10). Устройство (10) содержит корпус (100), внутри которого установлены и сопряжены посредством общей шины данных дисплей (101), средство хранения данных (102), микроконтроллер (103), АЦП (104), первый (109) аналоговый интерфейс, к которому подключены электроды (105)-(107), второй (110) аналоговый интерфейс, к которому подключен разъем для подключения внешних электродов (108), аккумулятор (111), модуль беспроводной связи (112) и контроллер сенсорной кнопки (113).
Носимое устройство (10), как представлено на Фиг. 2 - Фиг. 5, может выполняться, например, в виде браслета или часов. В частности, на приведенных чертежах, оно представлено в виде браслета, но это никоим образом не ограничивает другие формы его реализации с сохранением требуемой функциональности. Устройство (10) фиксируется на запястье пользователя с помощью стандартных средств, например, ремешка (114).
Корпус устройства (100) выполняется из полимерного материала, например, пластмассы. На внешней части корпуса (100) располагается дисплей (101), первый электрод (105) и разъем для подключения внешних электродов (108).
Дисплей (101) может выполняться монохромным, цветным, сенсорным и т. п. Первый электрод (105) сопряжен с емкостной (сенсорной) кнопкой через соответствующий контроллер (113). Сенсорная кнопка осуществляет управление функцией активации режима съема ЭКГ при ее нажатии, а также обеспечивает управление носимым устройством (10) и заложенными в него функциями, например, навигация по интерфейсу, активация режимов, функций и т. п. В корпус устройства (100) встроен разъем (108) для подключения кабелей отведений для регистрации ЭКГ в любом стандартном отведении, в частности, в одном из 12 отведений. Разъем (108) также может быть использован для зарядки внутреннего аккумулятора (111). При этом устройство (10) может быть дополнительно снабжено средством беспроводной зарядки, в частности, индукционной (QI) зарядкой.
Разъем для подключения электродов (108) может выполняться на базе различного типа интерфейсов подключения, например, micro-USB, USB-C, Lightning и иной тип разъема, пригодный для подключения внешних электродов.
Средство хранения данных (102) представляет собой память для хранения показаний ЭКГ, получаемых с помощью электродов (105)-(107) и находящихся в непосредственном контакте с кожей пользователя. Средство хранения данных (102), например, может представлять собой флэш-память. Также, устройство (10) содержит оперативную память, которая является отдельным модулем, размещенным на общей плате, или является интегрированной в микроконтроллер (103).
АЦП (104) выполняется двухканальным и предназначен для преобразования сигналов, получаемых от электродов (105)-(107) или внешнего кабеля отведения, подключенного к разъему (108), и последующей их передачи в микроконтроллер (103) для обработки и сохранения в памяти (102). Модуль беспроводной связи (112) представляет собой Bluetooth или BLE модуль, обеспечивающий сопряжение устройства (10) со смартфоном (200) (или иным вычислительным устройством) и передачу полученных данных ЭКГ.
Устройство (10) работает следующим образом.
При обычном ношении устройства (10), как представлено на Фиг. 2, на дисплее (101) отображается текущее время и дата, уровень заряда встроенного аккумулятора (111) и индикатор связи Bluetooth. Эта информация получается при сопряжении устройства (10) со смартфоном (200).
Как представлено на Фиг. 4, во время измерения ЭКГ с помощью взаимодействия с электродами на корпусе (105)-(107) или при подключении внешнего кабеля через разъем (108), на дисплее (101) отображается индикатор зарядки (1011), таймер обратного отсчета снятия ЭКГ (1012), текущий пульс (1013) и текущая ЭКГ (1014). Пульс измеряется по RR интервалам с помощью анализа данных получаемой ЭКГ.
Для снятия ЭКГ со встроенных в устройство (10) электродов (106)-(107) пользователь касанием пальца первого электрода (105), например, в течение 3-5с, активирует процесс снятия ЭКГ, в ходе которого включается таймер обратного отсчета (1012), по окончанию которого ЭКГ записывается во внутреннюю память (102). Таймер, как правило, имеет диапазон временного окна в 60с, которое является достаточным для получения четкой картины ЭКГ.
Для снятия ЭКГ с внешних электродов необходимо подключить соответствующий кабель отведения к разъему (108) на корпусе устройства (100). Записанные во внутреннюю память (102) данные ЭКГ передаются по Bluetooth на внешнее устройство (200) автоматически при наличии подключения. При активации режима снятия ЭКГ автоматическая передача данных на устройство (200) отключается. Удобный форм-фактор устройства (10), компактность и высокий уровень автономности позволяют обеспечить высокую доступность ранней диагностики сердечно-сосудистых заболеваний пользователей.
На Фиг. 5 представлена структурная схема устройства (10), а также принцип взаимодействия компонентов при его работе. Сигнал со встроенных в корпус (100) электродов (105)-(107) подается на вход первого аналогового интерфейса (109), который может выполняться, например, на микросхеме AD8233. Сигнал, получаемый с кабеля пациента через разъем (108), подается на вход второго аналогового интерфейса (110), который также может выполняться на микросхеме AD8233.
Усиленный сигнал с помощью соответствующего аналогового интерфейса (109) или (110) подается на двухканальный аналогово-цифровой преобразователь (104), например, выполненный на микросхеме ADAU1361. Преобразованный АЦП (104) сигнал в цифровой форме по интерфейсу SPI передается в микроконтроллер (103). Выбор источника сигнала (встроенные электроды/кабель отведения) осуществляется с помощью микроконтроллера (103) управляющим сигналом.
Данные ЭКГ в оцифрованном виде записываются во внутреннее энергонезависимое средство хранения данных устройства (102). Микроконтроллер (103) позволяет передавать данные средству хранения (102) и на внешнее устройство, например, смартфон (200) по беспроводному интерфейсу Bluetooth с помощью модуля (112) беспроводной связи. Данные ЭКГ, отображаемые на дисплее (101), фильтруются БИХ/КИХ фильтром для эффективного удаления шума и изолинии.
Микроконтроллер (103) содержит программу-загрузчик, которая позволяет обновлять основную программу устройства (100) по беспроводному интерфейсу с помощью внешней загрузки. При подключении кабеля отведения к разъему (108) на корпусе устройства (110) управление устройством (10) осуществляется командами с внешнего устройства (200). В качестве внешнего устройства (200) может использоваться смартфон, планшет, или персональный компьютер.
Полоса частот амплитудно-частотных характеристик для обоих каналов аналоговых интерфейсов (109)-(110) составляет 0,67-320Гц, с допустимыми отклонениями амплитуд 0.67Гц-1Гц +/-10%, 1Гц -320Гц - +/-1%. Частота дискретизации сигнала 1000Гц.
В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.