ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ БЛОК

Полезная модель относится к области медицинской техники, в частности к устройствам регистрации и первичной обработки медико-биологической информации при проведении комплексной диагностики функционального, психологического, соматического и психосоматического состояния организма пациентов.
Наиболее близким аналогом, известным из уровня техники, является диагностический медицинский аппаратно-программный комплекс (патент на полезную модель RU №80104), содержащий трехканальный блок регистрации медико-биологической информации, в корпусе которого размещена аппаратура каналов кардиоинтервалограммы и электросоматограммы, а также аппаратура канала биоэлектрограммы, прозрачный электрод которого установлен на корпусе, снабженном соединителями для подключения электродов электрокардиографических и электросоматографических к соответствующим каналам, соединителем для подключения к общему источнику электропитания и соединителем для подключения каналов общим кабелем к шинам ввода данных общего компьютера, аппаратно-программная конфигурация которого выполнена с возможностью интегральной обработки данных, поступающих по каналам блока регистрации, и визуализации результатов на мониторе.
Недостатками этого технического решения являются увеличенные габариты и масса, сложность сборки, требующая высокой квалификации персонала для монтажа аппаратуры и проверок в процессе последовательной настройки каналов, а также низкие надежность и ремонтопригодность в связи с компоновкой его составных частей, не учитывающей возможностей возникновения шумов и местных взаимных нагревов оборудования каналов. Имеющиеся у пациента изменения состояния организма, особенно донозологические, искажаются помехами, обусловленными нерациональной компоновкой аппаратуры в корпусе и взаимным влиянием аппаратуры каналов.
Технической задачей, решаемой с помощью заявляемой полезной модели, является расширение арсенала устройств регистрации и первичной обработки медико-биологической информации при проведении комплексной диагностики функционального, психологического, соматического и психосоматического состояния организма пациентов.
Портативное переносное устройство регистрации и первичной обработки медико-биологической информации состоит из корпуса, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами, внутри которого параллельно нижней стенке корпуса закреплены платы с аппаратурой диагностических каналов:
на нижнем уровне, ближе к нижней стенке корпуса, расположены распределительная плата электропитания аппаратуры всех диагностических каналов и плата канала регистрации электромагнитного поля,
на среднем уровне расположена плата канала кардиоинтервалограммы,
а на верхнем уровне размещена плата канала электросоматограммы и стеклянный электрод канала регистрации электромагнитного поля, расположенный непосредственно над видеокамерой этого канала, закрепленной на дне корпуса,
при этом платы электросоматограммы и регистрации электромагнитного поля расположены друг над другом, плата кардиоинтервалограммы смещена между ними к одному концу корпуса блока, а видеокамера смещена к другому концу корпуса блока,
причем аппаратура канала кардиоинтервалограммы включает коммутатор отведения, входы которого выполнены с возможностью подключения электродов электрокардиографических, а выход через последовательно связанные дифференциальный усилитель, фильтры низких и высоких частот, масштабирующий усилитель и аналого-цифровой преобразователь соединен с микроконтроллером, при этом управляющие выходы последнего соединены с коммутатором отведения и масштабирующим усилителем, а рабочий выход через оптоэлектронную развязку с соединителем для подключения к компьютеру;
аппаратура канала электросоматограммы включает устройство опорного напряжения, выход которого выполнен с возможностью подключения одного из электродов электросоматографических, а вход связан с аналого-цифровым преобразователем, фильтр низких частот, подключенный входом к другому электроду электросоматографическому, повторители, входы которых соединены с устройством опорного напряжения и фильтром низких частот, а выходы - с аналого-цифровым преобразователем, связанным рабочим выходом с контроллером, входы которого соединены с фильтром высоких частот, генератором схемы запуска и постоянным запоминающим устройством, а выходы - с соединителем для подключения к компьютеру;
а аппаратура канала регистрации электромагнитного поля включает генератор высокочастотного электромагнитного поля, выполненный в виде высоковольтного преобразователя цилиндрической формы, установленный горизонтально на нижней грани корпуса, и подключенный к установленному на верхней грани корпуса прозрачному электроду, снабженному снаружи светозащитным колпачком-шторкой, который соединен с видеокамерой, связанной через видеопреобразователь с соединителем для подключения диагностических каналов к компьютеру,
на наружной поверхности корпуса заподлицо с его внешней поверхностью закреплены соединители для подключения электродов электрокардиографических и электродов электросоматографических к аппаратуре соответствующих каналов, выключатель ввода электропитания и соединитель для подключения распределительной платы электропитания оборудования всех каналов к общему источнику электропитания, а также соединитель для подключения каналов к компьютеру, а на внешней поверхности верхней грани корпуса размещена светодиодная информационная панель.
Технический результат, достигаемый заявленной совокупностью признаков, состоит в повышении ремонтопригодности устройства благодаря рациональной трехуровневой компоновке плат диагностических каналов в его корпусе.
Портативное переносное устройство регистрации и первичной обработки медико-биологической информации выполнено с возможностью подключения кабелем (как правило, USB) к шинам ввода данных ЭВМ (как правило, типового персонального компьютера). Устройство содержит смонтированную в общем корпусе аппаратуру регистрации и первичной диагностической обработки результатов измерений трех функциональных диагностических каналов (модулей): канала кардиоинтервалограммы, канала электросоматограммы и канала регистрации электромагнитного поля (главным образом тепловой природы).
Аппаратура канала кардиоинтервалограммы выполнена с возможностью подключения кабелями группы электрокардиографических электродов электрокардиографических, соединенных со входами коммутатора отведения, выход которого через последовательно связанные дифференциальный усилитель устройство фильтров низких частот и фильтров высоких частот, масштабирующий усилитель и аналого-цифровой преобразователь соединен с программируемым вычислительным микроконтроллером, рабочий выход которого через оптоэлектронную развязку (в оптоэлектронной развязке имеется возможность модулирования сигналов широкого диапазона частот) соединен USB-кабелем с компьютером, а управляющие выходы - с коммутатором отведения и масштабирующим усилителем. Управляющие выходы микроконтроллера соединены с входом управления коммутацией электродов, имеющимся у коммутатора отведения и с входом управления коэффициентом усиления масштабирующего усилителя. Оптоэлектронная развязка этого канала подключена к USB-кабелю. Микроконтроллер снабжен встроенным генератором тактовой частоты.
Аппаратура канала электросоматограммы (объемной электропроводности) выполнена с возможностью подключения парных ручных, ножных и головных электродов электросоматографических, а также включает устройство опорного напряжения для подключения своим выходом к одному из парных электродов, фильтр низких частот, подключенный входом к другим парным электродам, и повторители. Входы последних соединены с устройством опорного напряжения и фильтром низких частот, соответственно, а выходы - с аналого-цифровым преобразователем, связанным рабочим выходом с программируемым контроллером USB последовательного типа, входы которого соединены с фильтром высоких частот, генератором схемы запуска и постоянным запоминающим устройством, а выходы - с компьютером. Фильтр высоких частот соединен с шиной питания распределительной платы электропитания. Устройство опорного напряжения и фильтр низких частот выполнены с возможностью коммутации с каждой из пар электродов канала электросоматограммы, а аналого-цифровой преобразователь связан рабочим выходом с контроллером через гальваническую развязку. Фильтр высоких частот через другую гальваническую развязку связан с аналого-цифровым преобразователем и устройством опорного напряжения.
Аппаратура канала регистрации электромагнитного поля выполнена в виде прозрачного стеклянного электрода (пластины), видеокамеры газоразрядной визуализации, а также высоковольтного преобразователя (генератора). Камера подключена через видеопреобразователь к монитору компьютера.
Аппаратно-программная конфигурация компьютера выполнена с возможностью интегральной обработки данных, поступающих по каналам диагностического медицинского блока и визуализации результатов на мониторе.
На компьютер установлено специальное программное обеспечение первичной обработки медико-биологической информации, обеспечивающее выделение диагностически значимых показателей функционального, психологического, соматического и психосоматического состояния организма пациентов.
Корпус устройства снабжен соединителями для подключения электродов электрокардиографических и электродов электросоматографических, соответственно, к аппаратуре указанных каналов, а также соединителем для подключения распределительной платы электропитания через преобразователь (адаптер) к общему источнику электропитания (к сети) и соединителем для подключения каналов общим USB-кабелем к шинами ввода данных компьютера. Корпус также снабжен тестовым соединителем.
На продольной боковой стенке корпуса со стороны расположения распределительной платы электропитания установлен выключатель ввода электропитания от адаптера, а на другой продольной боковой стенке корпуса-соединители (разъемы) для подключения электродов канала кардиоинтервалограммы и электродов канала электросоматограммы, а также тестовый соединитель.
Аппаратура канала кардиоинтервалограммы смонтирована на плате модуля кардиоинтервалограммы, аппаратура канала электросоматограммы смонтирована на плате модуля электросомограммы, аппаратура канала регистрации электромагнитного поля, связанная с прозрачным стеклянным электродом, смонтирована на плате регистрации электромагнитного поля. Платы аппаратуры каналов регистрации и обработки расположены на трех (по высоте корпуса) параллельных его нижней грани (дну) уровнях. На нижнем уровне (вдоль дна) корпуса расположена плата аппаратуры канала регистрации электромагнитного поля и дополнительно размещена распределительная плата электропитания (связана с адаптером электропитания) оборудования всех каналов. На среднем (промежуточном) уровне расположена плата аппаратуры канала кардиоинтервалограммы, а на верхнем уровне расположена плата аппаратуры канала электросоматограммы и стеклянный электрод канала регистрации электромагнитного поля, причем указанный стеклянный электрод расположен непосредственно над камерой канала регистрации электромагнитного поля, выполненной цилиндрической формы (в частности, ступенчатой) и закрепленной вертикально на дне корпуса.
Высоковольтный преобразователь (генератор) высокочастотного электромагнитного поля высокого напряжения, выполненный в виде высоковольтного преобразователя, канала регистрации электромагнитного поля установлен на дне корпуса горизонтально, смежно камере. С установленным на корпусе блока прозрачным электродом связаны генератор и камера, соединенная через видеопреобразователь с соединителем для подключения через компьютер к монитору.
При этом платы расположены непосредственно друг над другом, плата, находящаяся на среднем по высоте корпуса уровне, смещена от них к одному концу корпуса блока, а камера смещена к другому концу корпуса блока, т.е. плата и камера с генератором смещены к разным краям стенок корпуса блока, что позволяет при работе канала регистрации электромагнитного поля исключить импульсное электромагнитное воздействие высоковольтного генератора на аппаратуру, размещенную на платах.
Все соединения аппаратуры на платах выполнены при помощи проводов и шин, а подключение аппаратов указанных панелей во внешнюю цепь осуществляется через клеммные рейки, расположенные на самих этих платах.
Аппаратура всех каналов диагностического медицинского блока смонтирована в общем корпусе, состоящем из соединенных резьбовыми элементами дна с торцевыми стенками (не обозначены), верхней крышки (не обозначена), торцевых стенок (не обозначены) и съемных продольных стенок, причем прозрачный электрод размещен на крышке корпуса и снабжен снаружи светозащитным колпачком-шторкой (с подвижной шторкой) закрепленным непосредственно над стеклом прозрачного электрода. Сверху на крышке корпуса блока размещена светодиодная информационная панель.
Заявляемая оптимальная разбивка функциональных каналов и их оптимальное размещение с помощью самостоятельных плат в корпусе позволяет удовлетворить следующим конструктивным требованиям:
функциональной законченности, когда каждая схема канала обладает необходимой полнотой и выполнять определенные частные функции; минимизации внешних связей каждого из каналов;
плотности компоновки, определяемой отношением числа активных элементов на платах к объему корпуса диагностического медицинского блока, т.е. максимального заполнения, отводимого каналами конструктивного пространства корпуса;
каналы расположены таким образом, чтобы рассеивать во всех зонах объема корпуса приблизительно одинаковые мощности во избежание местных перегревов в корпусе устройства;
жесткости и прочности корпуса устройства, а также защищенности стеклянного электрода колпачком-шторкой, достаточных для транспортирования любым видом транспорта и эксплуатации в полевых условиях;
каналы не создают существенных взаимных помех друг другу.
Функциональная законченность плат диагностических каналов сокращает число электрических соединений между ними, позволяет вносить конструктивные изменения в схему на более поздних стадиях эксплуатации и/или проектирования, упрощает и удешевляет контроль каналов и устройства в целом.
Указанная разбивка каналов и их размещение друг относительно друга по высоте и длине корпуса устройства позволяет в процессе изготовления:
организовать производство по независимым циклам для каждого структурного канала (модуля);
автоматизировать процессы сборки и монтажа;
сократить период настройки, так как может быть произведена настройка отдельных каналов независимо (порознь);
обеспечить ремонтопригодность с минимальными трудозатратами при отказе какого-либо из каналов;
повысить надежность каждого из каналов и устройства в целом.
Устройство эксплуатируется следующим образом.
Перед обследованием к разъемам корпуса присоединяют и протирают спиртом электроды, а затем обрабатывают металлическую поверхность этих электродов 1% раствором хлорамина. Электроды накладывают на тело пациента согласно общепринятым рекомендациям (например, для регистрации кардиоинтервалограммы электрокардиографические электроды располагают следующим образом (цвет-позиция: красный - правая рука, желтый - левая рука, зеленый - левая нога, черный - правая нога) и регистрируют медико-биологическую информацию, показатели функционального, психологического, соматического и психосоматического состояния организма пациентов. Во время регистрации электромагнитного поля пациент последовательно (по очереди) помещает все пальцы рук под углом 30-45° к плоскости электрода и слегка их прижимает (если пальцы влажные, то каждый палец перед съемкой необходимо осушать салфеткой, не оставляющей ворса). Последовательность и качество функционирования каналов контролируется по индикаторам на информационной панели корпуса.
Посредством интерфейсов программ, установленных на компьютер, сопряженный с устройством, осуществляется вызов программ, регистрация информации с электродов, передача информации на компьютер (при необходимости отложенная). Аппаратно-программная конфигурация компьютера выполнена с возможностью реализации интегральной обработки данных, поступающих по каналам устройства, и визуализации результатов на мониторе.