Модуль апгар-таймера

Полезная модель относится к медицинской технике для применения в отделениях новорожденных родильных домов и предназначена для оценки состояния новорожденного по шкале Апгар, может быть использована в медицине для генерации звуковых сигналов через заданные промежутки времени после рождения ребенка с целью контроля времени для проведения осмотра новорожденного и очередной оценки его состояния.
Согласно Международному консенсусу по реанимации новорожденных (2000), шкала Апгар является общепринятой системой быстрой оценки состояния новорожденного по пяти критериям, в число которых входят оценка дыхательной активности и частоты сердечных сокращений. Апгар-таймер включают в момент рождения новорожденного для четкой регистрации прошедшего с момента рождения времени и оценки по шкале Апгар. Меры, которые использует неонатолог, помогая новорожденному, преследуют 2 главные цели – восстановление адекватного дыхания и сердцебиения. В тех случаях, когда новорожденный оценен недостаточно высоко (менее 7 баллов), его наблюдают дальше, продолжая выставлять баллы через каждые 5 мин, т.е. по окончании 10-й, 15-й или 20-й минуты.
Сердечно-легочная реанимация является жизненно важной, когда останавливается сердцебиение или дыхание. В течение нескольких минут после остановки сердца ребенка может наступить повреждение головного мозга и смерть.
Сердечно-легочная реанимация (далее - СЛР) - неотложная медицинская процедура, направленная на восстановление жизнедеятельности организма и выведение его из состояния клинической смерти. СЛР включает в себя непрямой массаж сердца (НМС) и проведение искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Начинать СЛР пострадавшего необходимо как можно раньше - результат напрямую зависит от времени начала реанимации и адекватности действий. С каждой минутой бездействия шанс выжить снижается на 7–10%. Отсутствие самостоятельного или искусственного кровообращения более 5 минут означает начало необратимых повреждений головного мозга и, как следствие, биологическую смерть. Основные параметры проведения СЛР - это частота, глубина компрессий, их количественное соотношение с вдохами ИВЛ. Ко всему этому нужно придерживаться определенной последовательности реанимационных действий, постоянно считать количество производимых компрессий и выдерживать соотношение компрессий/искусственных вдоха в легкие новорождённого. Таким образом, использование метронома оптимизирует скорость компрессии грудной клетки во время сердечно-легочной реанимации.
Известно устройство для записи данных по шкале Апгар, полученного в процессе родов новорожденного, которое представляет собой карточки или иные носители информации со сведениями о состоянии новорожденного, записанные на них с помощью различных средств (патент CN101934677, 2011).
Известное устройство обеспечивает лишь получение сведений о физическом состоянии новорожденного в первые минуты его жизни, но не может быть использовано в качестве таймера для оценки состояния новорожденного по шкале Апгар.
Известен апгар-таймер, который представляет собой размещенный в корпусе излучатель, который через заданный интервал времени генерирует звуковые сигналы (ТУ 1-692-2-817.000ТУ-91 Апгар-таймер АТ).
Известное устройство обладает небольшими функциональными возможностями, особенно для определения состояния новорожденных с патологиями.
Известны устройства, когда таймер встраивается в монитор дыхания при проведении ИВЛ. При этом помимо таймера устройство содержит датчик, детектор дыхания, блоки световой индикации, излучатель звукового сигнала, соединенный с усилителем, генераторы с делителями частоты, которые соединены с таймером (патент RU 2005410,1994).
Известное устройство не позволяет использовать его для целей определения состояния новорожденного по шкале Апгар, т.к. оно предназначено только для проведения мероприятий по ИВЛ, т.е. известное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями.
Наиболее близким к предлагаемому является многофункциональный апгар-таймер, который  содержит устройство сбора сигналов, модуль ввода информации, центральный блок обработки данных и одну группу единичных устройств вывода, в котором устройство для сбора сигналов по меньшей мере содержит устройство для сбора сигнала сердечного ритма или комбинацию более чем одного из собирающих устройств, включая детектирующий прибор с данными температуры тела, устройство контроля артериального давления и газового анализа крови, устройство сердечного ритма; модуль ввода информации предназначен для ввода информации о новорожденных: о параметрах частоты сердечных сокращений, дыхания, реакции на раздражители, цвета кожи и мышечного тонуса у новорожденных; центральный блок обработки данных принимает входную информацию из устройства для сбора сигналов и модуля ввода информации и выводит обработанную информацию через группу единичных устройств вывода на печать или выводит результат обработки на центральный блок обработки; выходные концы устройства для сбора сигналов и модуля ввода информации соединены с входным концом центрального блока обработки данных, а конец управления выходом центрального процессора соединен с входными портами блока вывода устройств (CN202277388, 2012).
Известное устройство производит автоматический подсчет баллов по шкале Апгар, заменяя субъективную оценку и тем самым повышая точность оценки в соответствии с общепринятым  стандартом. Вместе с тем, известное устройство является сложным в изготовлении и представляет собой комплекс различных устройств, связанных друг с другом, каждое из которых имеет свои функциональные возможности. Как показывает практика, наиболее актуальным является модуль апгар-таймера, который может быть использован сам по себе или в составе с другим специальным оборудованием для реабилитации, интенсивной терапии и уходу за новорожденными, в частности в комплекте с аппаратами ИВЛ и иными реанимационными системами новорожденных, которыми оборудованы кабинеты неонатологии.
Технической проблемой является создание модуля апгар-таймера, который пригоден для использования по основному назначению для определения состояния новорожденного по системе Апгар путем проведения оценки в определенные периоды времени, а также может быть использован при проведении реанимационных мероприятий в качестве метронома для оказания помощи в сердечно-легочной реанимации новорожденных с патологиями.
Технический результат – расширение функциональных возможностей модуля апгар-таймера.
Техническая проблема решается тем, что заявляется модуль апгар-таймера, содержащий размещенные в корпусе блок питания и печатную плату с радиоэлементами, на которой закреплены микроконтроллер, жидкокристаллический и светодиодные индикаторы, звуковой излучатель, которые электрически соединены друг с другом и с блоком питания, на лицевой стороне корпуса размещены элементы управления, которые электрически соединены с печатной платой, над жидкокристаллическим и светодиодными индикаторами на лицевой стороне корпуса выполнены окна, микроконтроллер выполнен с возможностью взаимодействия с элементами управления, жидкокристаллическим и светодиодными индикаторами и звуковым излучателем, который выполняет команды на генерацию звуков через заданные периоды времени, при этом звуковой излучатель выполняет команды на генерацию основного звукового сигнала и звуковых сигналов искусственной вентиляции легких и непрямого массажа сердца, имеющих разную периодичность.
На тыльной стороне корпуса размещено крепление для фиксации корпуса на держатель внешнего устройства, например на рейлинги или гибкий кронштейн. С торцевой стороны корпуса размещена крышка для доступа к блоку питания с целью их замены или иного технического обслуживания.
Элементы управления выполнены в виде гибкой (пленочной) клавиатуры с пятью кнопками, на которых нанесены информационные надписи и знаки, обозначающие режимы работы модуля апгар-таймера, а именно кнопка включения/выключения и настройки работы модуля, кнопка уменьшить (<) и кнопка увеличить (>) для изменения дискретности или громкости звукового сигнала, кнопка ИВЛ (для включения или выключения и настройки режима искусственной вентиляции легких) и кнопка НМС (для включения или выключения и настройки режима непрямого массажа сердца). Электрическое соединение гибкой клавиатуры с печатной платой представлено посредством шлейфа.
Электрическое соединение представлено схемой питания, реализованной электропроводящими проводами, электрическими контактами, токопроводящими дорожками на печатной плате и иными известными элементами электрических схем.
Жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) имеет четыре семисегментных знакоместа. ЖКИ предназначен для отображения числовой информации в зависимости от режима работы.
Светодиодные индикаторы предназначены для отображения информации о режиме работы модуля апгар-таймера и установлены в количестве 4-х штук над кнопками включения/выключения, ИВЛ и НМС, а последний светодиодный индикатор является индикатором разряда блока питания.
Звуковой излучатель предназначен для подачи трех видов звуковых сигналов в зависимости от заданного режима работы модуля апгар-таймера и имеют разную тональность.
В частности, звуковой излучатель выполняет команды на генерацию следующих сигналов:
- основного звукового сигнала длительностью 1.5 секунды, формирование сигнала на 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50 минуте работы Модуля. При отключении модуля, генерирование основного сигнала прекращается;
- сигнала метронома искусственной вентиляции легких (ИВЛ) длительностью 0,2 секунды, частота сигнала формируется настройками Модуля в диапазоне от 20 до 80 раз в минуту. Базовое значение частоты - 50 раз в минуту;
- сигнала метронома легких непрямого массажа сердца (НМС) длительностью 0.07 секунды. Тональность сигнала метронома легких непрямого массажа сердца (НМС) отличается от тональности сигнала метронома искусственной вентиляции легких.
Микроконтроллер выполняет функцию системы управления модуля апгар-таймера, формируя сигналы управления ЖКИ, светодиодными индикаторами и звуковым излучателем.
Микроконтроллер снабжен программой, которая записана в его флэш-память, и выполняет следующие функции:
- ведет отсчет астрономического времени (текущее время);
- в режиме "счет" ведет отсчет времени с дискретом 1 секунда от 00:00 до 59:59 с выдачей команды на подачу звуковых сигналов на 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50-й минутах. Моменты подачи звуковых сигналов используются медицинским персоналом для оценки состояния младенца и для выполнения медицинских манипуляций;
- в режиме "метроном ИВЛ" формирует звуковой сигнал с заданной частотой (предпочтительно от 30 до 80 в минуту), который предназначен для синхронизации действий медицинского персонала при выполнении искусственной вентиляции легких пациента;
- в режиме "метроном НМС" формирует звуковой сигнал с заданной частотой (Fивл*4), который предназначен для синхронизации действий медицинского персонала при выполнении непрямого массажа сердца;
- подает электрические сигналы управления на ЖКИ;
- подает электрические сигналы управления на светодиодные индикаторы;
- считывает электрические сигналы состояние кнопок клавиатуры путем оценки электрического потенциала на контактах кнопок относительно потенциала цепи GND. При нажатии на кнопку потенциал становится равным уровню логического 0. При отпущенной кнопке потенциал равен уровню логической единицы;
- оценивает значение напряжения от батарей питания и в случае его снижения зажигает светодиодный индикатор, индицирующий о снижении напряжения блока питания;
- управляет работой повышающего источника питания, входящего в состав схемы питания и предназначенного для запитывания звукового излучателя напряжением 3.3В.
Метрономы ИВЛ и НМС синхронизированы друг с другом, а именно между двумя последовательными сигналами ИВЛ подается 3 сигнала НМС.
Частота генерации информационных сигналов непрямого массажа сердца зависит от частоты генерации информационных сигналов искусственной вентиляции легких в соотношении 3:1, т.е. на 3 компрессии (НМС) 1 вдох (ИВЛ).
Генерация сигналов метронома непрямого массажа сердца или искусственной вентиляции легких запускается при воздействии на соответствующие кнопки органов управления модуля и не зависит от режима работы, в котором находится модуль.
Блок питания представлен элементами питания, например  двумя батарейками типа AA.
Заявляемый модуль апгар-таймера обеспечивает расширенные функциональные возможности за счет реализации функции метронома для сердечно-легочной реанимации, которая позволяет с  помощью периодических звуковых сигналов разной тональности синхронизировать работу медицинского персонала при проведении реанимационных действий. При этом заявляемый модуль апгар-таймера выполняет основную функцию - имеет функцию сохранения реального времени рождения и окончания реанимационных действий, которая сохраняется в памяти микроконтроллера и отображается на ЖКИ.
Формула полезной модели представлена без выделения ограничительной части для лучшего понимания технической сущности заявленного устройства.
Заявляемое устройство иллюстрируется следующими рисунками.
На фиг. 1 показан внешний вид устройства.
На фиг. 2 показана конструктивная схема устройства.
На Фиг. 3 показан пример генерации основного сигнала, метронома искусственной вентиляции легких и метронома непрямого массажа сердца.
Модуль апгар-таймера содержит корпус, состоящий из лицевой части 1 и основания корпуса 10, тыльная сторона которого снабжена креплением для фиксации модуля на рейлинги (не показаны). На лицевой части 1 корпуса размещено окно 2 жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) 11 и четыре окна 3 для светодиодных индикаторов 12, три из которых размещены в непосредственной близости от соответствующих элементов управления - кнопки включения/выключения 4, кнопки ИВЛ 5 и кнопки НМС 6, а около четвертого окна светодиодного индикатора 12 помещен графический знак 9, обозначающий состояние заряда блока питания. С торцевой стороны корпуса имеется крышка (не показана) для доступа к блоку питания, который представлен двумя батарейками типа АА (не показаны). Кнопки 7 и 8 с нанесенными графическими знаками (<) и (>) используются для уменьшения или увеличения периодичности или громкости генерации звуковых сигналов. К основанию корпуса на опорных элементах посредством элементов крепления 17 закреплена печатная плата 13 с радиоэлементами, на которой размещены ЖКИ 11, светодиодные индикаторы 12, микроконтроллер 14, звуковой излучатель 15, электрически соединенные друг с другом и с блоком питания (не показано). Элементы управления, представленные кнопками 4, 5, 6, 7, 8, выполнены в виде гибкой (пленочной) клавиатуры, которая прикреплена к лицевой части 1 корпуса и посредством шлейфа 16 электрически соединена с печатной платой 13 с радиоэлементами.
Работа модуля апгар-таймера осуществляется следующим образом. Включение и настройка режимов осуществляется посредством кнопки 4. Громкость звуковых сигналов задается в пределах от 30 dB до 60 dB и может быть изменена посредством кнопок 7 и 8 от минимального до максимального значения дискретно за 5 нажатий на соответствующую кнопку. Микроконтроллер 14 запрограммирован на подачу команд звуковому излучателю 15 на генерирование трех видов сигналов. Основной сигнал генерируется длительностью 1.5 секунды; формирование сигнала осуществляется на 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50 минуте работы модуля. При отключении модуля, генерирование основного сигнала прекращается. Индикация работы в режиме генерации основного сигнала осуществляется посредством светодиодного индикатора 12 и визуализируется через соответствующее окно 3, размещенное на лицевой части 1 корпуса. Модуль снабжен функцией автоматического отключения при достижении значения отсчета времени – 59 минут 59 секунд, если в течение этого времени не было принудительной остановки отсчета (окончания реанимационных действий). При отключении (принудительно или автоматически) модуль отображает текущее время отсчета в течение не менее 5 секунд, после этого формирует сигнал отключения модуля и переходит в спящий режим.
Модуль визуально индицирует время. Индикация реализована посредством ЖКИ 11 и отображается в окне 2 в виде крупных, хорошо различимых, контрастных цифр. Количество знакомест - 2 цифровые группы (от 00 до 99), разделённые двоеточием (Формат: 88:88).
При нажатии кнопки (ИВЛ) 5 включается режим метронома искусственной вентиляции легких с длительностью 0,2 секунды, частота сигнала формируется настройками модуля в диапазоне от 20 до 80 раз в минуту. Базовое значение частоты задается 50 раз в минуту.
При нажатии кнопки (НМС) 6 включается режим метронома непрямого массажа сердца длительностью 0,07 секунды. Тональность сигнала метронома непрямого массажа сердца отличается от тональности сигнала метронома искусственной вентиляции легких.
Модуль индицирует вышеописанные режимы посредством соответствующих светодиодных индикаторов 12, визуализация осуществляется через соответствующие окна 3.
Настройка частоты генерации сигналов метронома искусственной вентиляции легких осуществляется через кнопки 7 и 8 дискретно с шагом 1. Модуль отображает установленную частоту генерации звуковых сигналов метронома и генерирует сигнал соответствующей частоты.
Частота генерации информационных сигналов непрямого массажа сердца зависит от частоты генерации информационных сигналов искусственной вентиляции легких в соотношении 3:1, т.е. на 3 компрессии (НМС) 1 вдох (ИВЛ).  Пример генерации указанных сигналов показан на Фиг.3.
При совместной сердечно-легочной реанимации сигналы для ИВЛ и НМС синхронизированы друг с другом.
Модуль сохраняет в память микроконтроллера 14 и отображает в окне 2 последнее время окончания реанимационных действий, т.е. времени последнего принудительного отключения модуля, либо времени автоматического отключения модуля.
Отображение реального времени, времени последнего запуска модуля и времени окончания реанимационных действий доступно только, когда модуль апгар-таймера не находится в режиме отсчета.
После активации отображения реального времени, времени последнего запуска модуля или времени окончания реанимационных действий, соответствующее время отображается в окне 2 в течение не менее 3 секунд, а после этого модуль переходит в режим, в котором находился до начала отображения указанного времени.
Индикация разряда блока питания осуществляется посредством соответствующего светодиодного индикатора 12 и визуализируется в окне 3 на лицевой части 1 корпуса. Заявляемое устройство имеет небольшие габаритные размеры - не более 150×100×70 мм (Ш×В×Г) и вес не более 0,6 кг (совместно с блоками питания).
Заявляемый модуль апгар-таймера позволять осуществить замену блока питания без потери установленной информации (реального времени, частоты  генерации сигналов метронома непрямого массажа сердца, частоты  генерации сигналов метронома искусственной вентиляции легких, коэффициента частоты сигналов искусственной вентиляции легких, реального времени, последнего времени запуска модуля, времени окончания реанимационных действий) в течение не менее 2 минут. Наличие в заявляемом модуле апгар-таймера дополнительных функций метрономов ИВЛ и НМС существенно расширяет функциональные возможности и позволяет повысить эффективность сердечно-легочной реанимации новорожденных с патологией.