ПРИБОР ДЛЯ МОНИТОРИНГА ГЕМОДИНАМИКИ НА ОСНОВЕ УСТРОЙСТВА МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

Полезная модель относится к медицине, а именно касается приборов для динамического неинвазивного измерения степени кровенаполнения (гемодинамики) органов человека и может быть использована для амбулаторного мониторинга состояния кровеносной системы человека и дальнейшей передачи данных в центр медицинской телеметрии для детального анализа.
Известно, что импеданс живых тканей зависит от степени их кровенаполнения [1].
Известен прибор для неинвазивного измерения импеданса живых тканей биологического объекта способом электромагнитно-резонансной импедансометрии [2]. Известный прибор измеряет отклонения частоты резонансного контура, работающего на несущей частоте 30 МГц, возникающие синхронно с прохождением потока крови по исследуемому органу человека. Изменение частоты оценивается методом сравнения частоты рабочего генератора с частотой градуировочного генератора. Выделенная разность частот используется для подстройки частоты градуировочного генератора с целью устранения дрейфа схемы, а также для преобразования в выходной аналоговый сигнал для регистрации на самописце. Полученное значение импеданса позволяет врачу анализировать гемодинамику исследуемого органа.
Достоинства известного прибора:
- измерение импеданса производится только с помощью катушки индуктивности, без дополнительных электродов;
- прибор может измерять имеет импеданс живых тканей на разных глубинах.
Недостатки известного прибора:
1) значительная масса, что не позволяет использовать прибор для длительного мониторинга;
2) результирующий сигнал подается только на регистратор в виде самописца, что не позволяет сохранять данные измерений и передавать их для последующей обработки.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является прибор [3] для мониторинга гемодинамики (прототип). Измерение степени кровенаполнения определенного органа или участка тела человека и мониторинг гемодинамики с помощью известного прибора происходит следующим образом: вихретоковый преобразователь закрепляется над исследуемым органом, и включается мониторинг на определенное время.
Достоинствами известного прибора являются:
1) малый вес и размеры, что позволяет выполнить его в виде портативного переносного блока (закрепляемого, например, на поясе) для длительного ношения;
2) катушка индуктивности вихретокового преобразователя выполнена в виде легкой и тонкой гибкой платы, что позволяет закреплять ее на любом необходимом участке тела человека.
Недостатками известного прибора являются:
1) отсутствие возможности дистанционного мониторинга, т.е. передачи полученной информации в центр медицинского мониторинга;
2) относительная сложность схемы прибора;
3) раздельное исполнение датчика и собственно прибора, что ухудшает технологичность изготовления прибора.
Задачей создания полезной модели является расширение функциональных возможностей прибора для мониторинга гемодинамики за счет использования устройства мобильной связи с целью передачи информации в центр медицинской телеметрии, а также упрощение схемы прибора и повышение технологичности его изготовления.
Поставленная задача достигается тем, что прибор для мониторинга гемодинамики на основе устройства мобильной связи, включающий вихретоковый преобразователь, выполненный в виде катушки индуктивности, рабочий генератор, градуировочный генератор, устройство вычитания частот, блок управления, энергонезависимую память для хранения данных мониторинга, согласно заявляемому техническому решению, прибор дополнительно содержит порт ввода аналогового сигнала, порт вывода аналогового сигнала, модем, дисплей и аккумулятор, причем блок управления, энергонезависимая память для хранения данных мониторинга, порт ввода аналогового сигнала, порт вывода аналогового сигнала, модем, дисплей и аккумулятор входят в состав устройства мобильной связи.
Катушка индуктивности вихретокового преобразователя может представлять собой часть задней стенки корпуса прибора (например, крышку аккумуляторного отсека), с интегрированными проводниками.
Устройство мобильной связи может представлять собой сотовый телефон, смартфон, коммуникатор, терминал транковой или спутниковой связи и т.п., имеющий возможность загрузки приложения пользователя.
Сущность полезной модели поясняется функциональной схемой прибора, приведенной на фиг.1.
Прибор содержит: вихретоковый преобразователь 1, рабочий генератор 2, градуировочный генератор 3, устройство вычитания частот 4, управляемый элемент 5, порт ввода аналогового сигнала 6, порт вывода аналогового сигнала 7, блок управления 8, энергонезависимую память 9, модем 10, дисплей 11, аккумулятор 12.
Порт ввода аналогового сигнала 6, порт вывода аналогового сигнала 7, блок управления 8, энергонезависимая память 9, модем 10, дисплей 11, аккумулятор 12 являются известными стандартными узлами устройства мобильной связи (УМС) 13.
Упрощение схемы прототипа достигается за счет того, что функции отдельных узлов прототипа выполняют следующие стандартные узлы устройства мобильной связи:
- порт вывода аналогового сигнала 7 (например, выход на динамик) выполняет функцию щиротно-импульсного модулятора;
- дисплей 11 выполняет функцию индикатора опасных состояний;
- функции частотомера, цифрового фильтра, интегратора и анализатора опасных состояний прототипа выполняет специализированное программное обеспечение (приложение пользователя), выполняемое блоком управления 8.
Канал измерения импеданса образован вихретоковым преобразователем 1, рабочим генератором 2 и градуировочным генератором 3. Градуировочный генератор 3 настроен на частоту, отстоящую от частоты рабочего генератора на заданное значение разностной частоты. Сигнал с выходов генераторов 2 и 3 подается на входы устройства вычитания частот 4, на выходе которого образуется результат измерения в виде аналогового сигнала разностной частоты. Выход устройства вычитания частот 4 подключен к входу порта ввода аналогового сигнала 6, который служит для преобразования сигнала разностной частоты в цифровой вид, для дальнейшей обработки блоком управления 8.
Управляемый элемент 5 служит для подстройки частоты градуировочного генератора 3 с целью стабилизации значения разностной частоты, изменяющегося из-за дрейфа параметров схемы от температуры, напряжения питания и т.п. Вход управляемого элемента 5 подключен к выходу порта вывода аналогового сигнала 7, работающего под управлением блока управления 8.
Энергонезависимая память 9 служит для хранения результатов измерений, а также для хранения приложения пользователя. Дисплей 11 служит для вывода регистрируемой информации в графическом виде и для вывода служебной информации, в том числе параметров анализа информации - сигнала опасного состояния, частоты пульса и т.д. Модем 10 служит для передачи измеренной и накопленной информации в центр медицинской телеметрии. Аккумулятор 12 служит для энергоснабжения всех узлов УМС 13, а также генераторов 2 и 3 и устройства вычитания частот 4.
Прибор работает следующим образом. Предварительно в прибор известным способом загружается приложение пользователя для измерения и обработки импеданса. Перед началом любого измерения путем выбора из меню это приложение запускается. Процесс регистрации импеданса индицируется на дисплее 11 по команде блока управления 8.
Для измерения импеданса прибор накладывается задней стенкой к точке измерения на теле человека и закрепляется (например, прибор вкладывается в стандартный чехол, закрепляемый на конечностях или груди пациента с помощью ремней).
Изменение кровотока в месте измерения воздействует на вихретоковый преобразователь 1, изменяя частоту рабочего генератора 2 и значение разностной частоты на выходе в устройстве вычитания частот 4 после вычитания частоты градуировочного генератора 3 из частоты рабочего генератора 2. Разностный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой вид портом ввода аналогового сигнала 6 и обрабатывается блоком управления 8 с целью измерения значения разностной частоты и фильтрации результата для устранения сетевых наводок и других помех.
Отфильтрованный сигнал является результатом измерений и записывается в энергонезависимую память 9. Кроме того, результат программно интегрируется блоком управления 8 с постоянной времени не менее 30 с, преобразуется в аналоговый вид с помощью порта вывода аналогового сигнала 7 и подается на управляемый элемент 5 градуировочного генератора 3, подстраивая его частоту и компенсируя этим дрейф параметров схемы от температуры, напряжения питания и т.п.
Также полученный результат программно анализируется блоком управления 8, который по специальному алгоритму определяет возникновение опасных состояний кровотока в органе человека (например, возникновение тромбов) и предупреждает о них пациента с помощью дисплея 11.
Записанные данные представляют собой файл, хранящийся в энергонезависимой памяти 9. В дальнейшем человек может передать этот файл с помощью модема 10 любым известным способом передачи данных, соответствующим типу устройства мобильной связи (например, по каналу GSM-факс, GPRS, EDGE, CDMA, TETRA и т.п.).
Промышленная осуществимость предлагаемой полезной модели обосновывается тем, что в ней используются известные стандартные узлы устройства мобильной связи по своему прямому функциональному назначению.
Положительный эффект в предлагаемой полезной модели основан на комбинации схемотехнических и конструктивных решений, позволяющих устройству мобильной связи осуществлять регистрацию импеданса, анализ информации для выявления опасных для здоровья человека состояний с немедленным оповещением пациента, и передачу данных в центр медицинской телеметрии.
Источники информации
1. Д.С.Рябоконь. Импедансометрия живых тканей биологического объекта. // Техника Радиосвязи. - 1995. - №2 - С.176-182.
2. Зиновьева Л.А., Авдеева Д.К., Зиновьев А.И. Бесконтактное определение степени кровенаполнения органов или участков тела человека на разных глубинах в локальных областях. // Медицинская техника. - 1986. - №1. - С.15-18.
3. Прибор для мониторинга гемодинамики. Патент на полезную модель RU 97259 U1, МПК А61В 5/02, 2009.