ПЕРСОНАЛЬНЫЙ МОНИТОР ЖИЗНИ

ПЕРСОНАЛЬНЫЙ МОНИТОР ЖИЗНИ
Полезная модель относится к медицинской технике, в частности, к экспертным системам.
Известна система контроля функционального состояния нациентов, в частности аритмии сердечной деятельности, содержащая выносные станции, с устройством съема и измерения физиологических сигналов но жизненно важным функциям организма, совмещенные с местом расположения пациентов, центральную (экспертную) станцию, связанную с выносными станциями по линиям связи, средства анализа полученных данных, средства запоминания и индикации результатов обработки и средства тревожной сигнализации (см. патент США № 4794532, МПК G 06 F 15/42, н.кл. 364/413.06, опубл. 27.12.1988).
К недостаткам известной системы следует отнести довольно узкие функциональные возможности - фиксируется по существу только одна характеристика сердечной деятельности - аритмия, путем снятия ЭКГ и передачи результатов измерений от пациента в палате к экспертной станции в кабинете лечащего врача; при снятии ЭКГ, обработке и представлении результатов анализа предусматривается участие специалистов.
Известно также устройство для мониторинга, запоминания и передачи измеренной информации о физиологических параметрах, в частности результатов ЭКГ, электроэнцефалограммы, данных ультразвуковой эхографии, кровяного давления (см.патент США № 5012411, МПК А61В 5/04, н.кл. 364/413.06, опубл. 30.04.91). Путем совместной оценки этих параметров, переданных по линии связи, специалист получает возможность контролировать функциональное состояние пациента. Сопоставляя текущие результаты анализа с предыдущими, он может проследить в динамике функциональное состояние пациента, не направляя его всякий раз в клинику для таких обследований. Для улучшения эксплуатационных характеристик создано портативное малогабаритное устройство с автономным питанием и средствами передачирезультатовпо существующим
известное устройство также имеет ряд недостатков, связанных с тем, что на результаты измерений оказывают влияние посторонние помехи, микроклимат в обстановке, где производится измерение параметров, характеризующих состояние пациента и т.п. Отсутствие обратной связи исключает дистанционное управление или корректирующие воздействия на пациента, основанные на результатах срочной функциональной диагностики состояния его организма специалистами в центре анализа.
Из известных устройств наиболее близким к полезной модели является персональный монитор здоровья, который содержит по меньшей мере один выносной блок с устройством неинвазивного съема и измерения физиологических сигналов по жизненно важным функциям организма, совмещенный с местом расположения пациента, экспертную (центральную) станцию, соединенную линиями связи с упомянутым выносным блоком, который содержит первый и второй накожные дифферентные биоэлектрические электроды и дифференциальный усилитель, входы которого соединены соответственно с первым и вторым дифферентными биоэлектрическими электродами, а экспертная станция содержит первый анализатор, выход которого является первым выходом станции (см. патент США № 4803625, МПК G06F15/42, н.кл.364/413.03, опубл.7.02.1989).
Указанный вьшосной блок обеспечивает измерение веса и температуры тела пациента, кровяного давления и ЭКГ. Он связан через модем с экспертной станцией на базе компьютера, который запрограммирован на сигнализацию абоненту о необходимости принять предписанные лекарства, выполнить  использованием рекомендованного набора электродов и датчиков измерения и т.п. Данные измерения и ответы пациента на вопросы поступают на экспертную станцию. Компьютер также запрограммирован на формирование сигнала тревоги при выходе данных измерений за пределы допустимого диапазона.
К недостаткам данного известного устройства следует отнести то, что используемый набор электродов и датчиков недостаточен для получения комплекса достоверных сигналов, обязательных при срочной функциональной диагностике состояния организма, особенно в условиях повседневной жизнедеятельности. Как и в вышеуказанных других известных решениях, не учитываются мешающие факторы
внешней среды, искажающие результаты измерений, что весьма вероятно в условиях, когда нерсональный монитор иснользуется не в обстановке лечебного учреждения, а в быту или на производстве, для контроля состояния здоровья различных слоев населения и работающего персонала. В подобных случаях весьма вероятным является наличие источников помех, неблагоприятных внешних климатических условий и т.п. Кроме того, в данном известном устройстве не предусмотрены средства экстренной связи пациента или оператора на производстве со специалистами экспертной станции для неотложной помощи, например по результатам срочной функциональной диагностики на основе используемого набора электродов и датчиков, а также средства обратной связи экспертной станции с выносным блоком для управляющих сообщений и корректирующих воздействий на пациента, оператора на производстве, группу населения и др. по результатам срочной функциональной диагностики в реальном времени на основе предоставленного комплекса показателей.
Задачей полезной модели является создание персонального монитора жизни, не имеющего недостатков вышеописанныхизвестных решений.
Достигаемым при этом техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности контроля параметров здоровья различных групп населения в различных условиях в быту, на производстве, в экстремальных ситуациях, например, при труднодоступности лечебных учреждений; а также повышение точности и достоверности диагностики здоровья контролируемых групп индивидуумов за счет расширения комплекса снимаемых сигналов, соответствующих физиологическим методам по контролю ключевых функций организма, и компенсации влияния искажающих факторов окружающей среды; и, наконец, повышение оперативности за счет упрощения технологии неинвазивного съема и измерения физиологических сигналов, обеспечения объективных управляющих сообщений абоненту, корректирующих воздействий и двусторонней экстренной связи.
Указанный технический результат достигается тем, что в персональный монитор жизни, содержащий экспертную станцию и, по меньшей мере, один выносной блок измерения значений контролируемых параметров здоровья абонента, размещенный в непосредственной близости от абонента и связанный с
экспертной станцией линиями связи, причем каждый выносной блок измерения значений контролируемых параметров здоровья абонента содержит первый и второй накожныедифферентные биоэлектрические электроды и
дифференциальный усилитель, входы которого соединены с первым и вторым дифферентными биоэлектрическими электродами соответственно, а экспертная станция содержит первый анализатор, выход которого является первым выходом экспертной станции, в соответствии с полезной моделью, в выносной блок измерения значений контролируемых параметров здоровья абонента введены третий и четвертый дифферентные электроды для высокочастотной и низкочастотной импедансометрии, образующие первую пару полифункциональных дифферентных сенсоров, пятый и шестой дифферентные электроды для высокочастотной и низкочастотной импедансометрии, образующие вторую пару полифункциональных дифферентных сенсоров, первая и вторая группа генераторов зондирующего электрического напряжения, которые вместе с подключенными к ним стабилизаторами электрического тока образуют первую и вторую группу генераторов зондирующего электрического тока, первый и второй избирательные измерители, первый датчик, соединенный с измерителем температуры, для термометрии покровных тканей, второй датчик, соединенный с измерителем виброколебаний, для виброметрии покровных или подкожных тканей и сосудов, третий датчик, соединенный с измерителем загрязнений микроклимата, а в экспертную станцию введен второй анализатор, выход которого является вторым выходом экспертной станции, при этом дифференциальный усилитель выполнен полосовым, каждый из избирательных измерителей снабжен синхронным детектором импедансного сигнала, первый и второй накожные биоэлектрические электроды конструктивно и гальванически объединены соответственно с третьим и четвертым дифферентными импедансометрическими электродами в первой паре полифункциональных дифферентных сенсоров, первые выходы генераторов зондирующего электрического тока первой группы генераторов зондирующего электрического тока соединены с первым полифункциональным дифферентным сенсором первой пары полифункциональных дифферентных сенсоров и с первым входом первого избирательного измерителя, вторые выходы генераторов зондирующего электрического тока первой группы генераторов зондирующего
электрического тока соединены с вторым полифункциональным дифферентным сенсором первой нары нолифункциональных дифферентных сенсоров и с вторым входомпервого избирательногоизмерителядля одновременной
электрокардиографии и многочастотной импедансометрии на первом межэлектродном участке, первые выходыгенераторов зондирующего
электрического тока второй группы генераторов зондирующего электрического тока соединены с первым полифункциональным дифферентным сенсором второй пары полифункциональных дифферентных сенсоров и с первым входом второго избирательного измерителя, вторые выходы генераторов зондирующего электрического тока второй группы генераторов зондирующего электрического тока соединены с вторым полифункциональным дифферентным сенсором второй пары полифункциональных дифферентных сенсоров и с вторым входом второго избирательного измерителя для многочастотной импедансометрии на втором межэлектродном участке, выход дифференциального усилителя, выходы первого и второго избирательных измерителей и выходы измерителя температуры и измерителя виброколебаний соединены посредством прямой линии связи с входами с первого по пятый первого анализатора, а выход измерителя загрязнений микроклимата соединен посредством прямой линии связи с входом второго анализатора.
При этом выносной блок измерения значений контролируемых параметров здоровья абонента может дополнительно содержать последовательно соединенные сумматор синфазной составляющей биосигнала, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым полифункциональным дифферентным сенсором первой пары полифункциональных дифферентных сенсоров, и инвертирующий усилитель синфазного сигнала, вход которого соединен с выходом сумматора синфазной составляющей биосигнала, а выход через буфер подключен к дополнительно введенному компенсирующему электроду, конструктивно и гальванически объединенному с первым полифункциональным дифферентным сенсором второй пары полифункциональных дифферентных сенсоров.
Кроме того, в экспертную станцию может быть введен блок ввода индивидуальных данных абонентов, соединенный с щестым входом первого
анализатора, и блок учета и компенсации искажающего влияния микроклимата, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого и с выходом второго анализаторов, причем выход блока учета и компенсации искажающего влияния микроклимата является третьим выходом экспертной станции.
При этом каждый полифункциональный дифферентный сенсор первой пары полифункциональных дифферентных сенсоров может быть конструктивно объединен в одном корпусе с первым датчиком для термометрии покровных тканей и со вторым датчиком для виброметрии покровных или подкожных тканей и сосудов соответственно.
Предпочтительно в выносной блок измерений значений контролируемых параметров здоровья абонента может быть введено исполнительное устройство, вход которого соединен посредством обратной линии связи с первым или третьим выходом экспертной станции, а выход исполнительного устройства подключен к зоне воздействия на организм абонента для передачи электростимулирующих или терапевтических воздействий.
При этом исполнительное устройство может быгь конструктивно объединено с полифункциональным дифферентньпм сенсором любой из пар полифункциональных дифферентых сенсоров.
Монитор может также дополнительно содержать аудио-графическое переговорное устройство с кнопкой тревожной сигнализации в выносном блоке измерения значений контролируемых параметров здоровья абонента и с кнопкой тревожной сигнализации в экспертной станции для голосовых, графических и текстовых предписаний абоненту, а также для срочного вызова абонента или абонентом соответственно по прямой и обратной линиям связи выносного блока измерения значений контролируемых параметров здоровья абонента с экспертной станцией.
И, наконец, в экспертную станцию может быть введена звуковая компьютерная карта для автоматизированной передачи предписаний абоненту, подключенная к обратной линии связи с выносным блоком измерения значений контролируемых параметров здоровья абонента, и видеокамера с компьютерной
видеокартой для документирования изображений абонента в процессе мониторинга его здоровья.
Полезная модель поясняется на примере ее осуществления, иллюстрируемом чертежом, на котором представлена структурная схема заявленного персонального монитора жизни.
Как показано на чертеже, персональный монитор жизни содержит по меньшей мере один выносной блок 1 измерения значений контролируемых параметров здоровья абонента, размещенный в непосредственной близости от абонента, и экспертную станцию 2, соединенную линиями связи с выносным блоком 1. Выносной блок 1 содержит первый 3 и второй 4 полифункциональные дифферентные сенсоры, образованные конструктивно и гальванически объединенными попарно между собой первым и вторым накожными дифферентными биоэлектрическими электродами и третьим и четвертым дифферентными импедансометрическими электродами (отдельно на чертеже не показаны). Первый 3 и второй 4 сенсоры составляют первую пару полифункциональных дифферентных сенсоров. Они соединены с входами полосового дифференциального усилителя 5 и с входами первого избирательного измерителя 6, снабженного синхронным детектором импедансного сигнала. Такое выполнение сенсоров 3 и 4, усилителя 5 и измерителя 6 обеспечивает одновременные электрокардиографию и многочастотную импедансометрию на общем первом межэлектродном участке.
Пятый 7 и шестой 8 дифферентные полифункциональные сенсоры составляют вторую их пару, они соединены с соответствующими входами второго избирательного измерителя 9, снабженного синхронным детектором импедансного сигнала для многочастотной импедансометрии на втором межэлектродном участке, одновременной с многочастотной импедансометрией на первом межэлектродном участке.
Выносной блок 1 также содержит первую группу генераторов 10 и вторую группу генераторов 11 зондирующего электрического напряжения. С генераторами первой и второй групп связаны соответственно стабилизаторы электрического тока 12 и 13, которые вместе с генераторами напряжения 10 и И образуют
соответственно первую и вторую группу генераторов зондирующего электрического тока.
Первые выходы генераторов зондирующего тока первой группы соединены с полифункциональным сенсором 3 первой их пары, с первым входом дифференциального усилителя 5 и первым входом первого избирательного измерителя 6, а вторые их выходы - с полифункциональным дифферентным сенсором 4 первой их пары, с вторым входом дифференциального усилителя 5 и с вторым входом первого избирательного измерителя 6.
Первые выходы генераторов зондирующего тока второй группы соединены с полифункциональным дифферентным сенсором 7 второй их пары и с первым входом второго избирательного измерителя 9, а вторые их выходы - с полифункциональным дифферентным сенсором 8 второй их пары и с вторым входом второго избирательного измерителя 9.
Первый датчик 14, предназначенный для термометрии покровных тканей, соединен с измерителем температуры 15. Второй датчик 16, предназначенный для виброметрии покровных или подкожных тканей и сосудов, соединен с измерителем виброколебаний 17. При этом каждый полифункциональный дифферентный сенсор 3 и 4 первой пары сенсоров конструктивно объединен в одном корпусе с первым датчиком 14 и/или вторым датчиком 16. Третий датчик 18 соединен с измерителем 19 загрязнений микроклимата.
Выходы дифференциального усилителя 5, первого и второго избирательных измерителей 6, 9 и измерителей 15, 17 соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами первого анализатора 20, а выход измерителя загрязнений 19 - с входом второго анализатора 21. При этом первый и второй анализаторы 20, 21 размещены в экспертной станции 2, их выходы образуют первый и второй выходы станции 2 и дополнительно подключены к соответствующим входам блока учета и компенсации 22 искажающего влияния микроклимата, выход которого является третьим выходом экспертной станции 2.
Кроме того, выносной блок 1 содержит сумматор 23 синфазной составляющей, входы которого соединенысоответственно с
полифункциональными дифферентными сенсорами 3, 4, а выход - с входом инвертирующего усилителя 24 синфазного сигнала, выход которого через буфер 25
подключен к компенсирующему электроду (отдельно не показан), конструктивно и гальванически объединенному с полифункциональным дифферентным сенсором 7 второй пары сенсоров.
Выносной блок 1 содержит аудио-графическое переговорное устройство, включающее в себя громкоговоритель/микрофон 26, графический индикатор 27 и кнопку тревожной сигнализации 28. Экспертная станция 2 также содержит аудиографическое переговорноеустройство, включающее в себя громкоговоритель/микрофон 29, звуковую компьютерную карту 30, графический индикатор 31 и кнопку тревожной сигнализации 32,- соответственно для голосовых, графических и текстовых предписаний абоненту, а также для срочного вызова абонента, соединенные между собой прямой и обратной линиями связи.
Экспертная станция 2 содержит блок ввода 33 индивидуальных данных абонентов, подключенный к щестому входу первого анализатора 20, и видеокамеру с компьютерной видеокартой 34.
Исполнительное устройство 35 размещено в выносном блоке 1, его вход соединен обратной линией связи с первым или третьим выходом экспертной станции 2, а выход подключен к зоне воздействия на организм абонента для передачи электростимулирующих или терапевтических воздействий. При этом исполнительное устройство 35 может быть конструктивно объединено с полифункциональным дифферентным сенсором, например, первой пары сенсоров.
Персональный монитор здоровья функционирует следующим образом.
В режиме электрокардиографии в выносном блоке 1 парафазный сигнал биоэлектрической активности снимается с участка покровных тканей организма посредством двух дифферентных биоэлектрических электродов первой пары полифункциональных дифферентных сенсоров 3, 4, поступает на полосовой дифференциальный усилитель 5, с выхода которого по прямой линии связи передается на первый вход первого анализатора 20 в экспертной станции 2.
Синфазная составляющая биосигнала (сигнал артефактов от промыщленной электрической сети) снимается с того же участка покровных тканей организма теми же электродами (сенсорами) 3, 4, поступает на сумматор 23 синфазной составляющей биосигнала (например, выполненный в форме двух одинаковых резисторов) и через инвертирующий усилитель 24 синфазного сигнала с буфером 25
вводится в противофазе в биосигнал, получаемый на выходе электрода, реализующего функцию компенсирующего электрода, например, сенсора 7 второй парыполифункциональных дифферентных сенсоров. Благодаря этому
минимизируется количество сенсоров, а за счет отрицательной обратной связи по синфазному сигналу достигаетсяактивное и эффективное подавление
(компенсация) артефактов от промыщленной электрической сети при усилении и измерении снимаемого комплекса сигналов.
В режиме высокочастотной и низкочастотной импедансометрии, одновременной с электрокардиографией на общем первом межэлектродном участке, зондирующий электрический ток от первой или второй группы генераторов зондирующего тока в выбранном диапазоне частот прикладывается к участку покровных тканей организма между полифункциональными дифферентными сенсорами 3, 4 или 7, 8 соответственно. Этот ток линейно модулируется по амплитуде переменным межэлектродным импедансом на каждой из частот упомянутьк генераторов и в форме результирующего межэлектродного напряжения, прямо пропорционального межэлектродному импедансу, подается на синхронные детекторы импедансного сигнала в избирательных измерителях 6, 9 соответственно. Сигнал с выходов измерителей 6, 9 поступает соответственно на второй и третий входы первого анализатора 20. При этом для низкочастотной вольтамперметрии импеданса эпидермиса и дермы (импедансо-дерматометрии) используется частота диапазона до 10 кГц при силе электрического тока, например прямоугольной формы,  до 100  мкА, а для высокочастотной вольтамперметрии подкожных тканей и сосудов ( при реографии) используется частота свыше 10 кГц при силе электрического тока свыще 100 мкА.
В режиме термометрии покровных тканей организма зондирующий электрический ток, линейно модулируемый по амплитуде температурным градиентом, проходит через датчик 14, с выхода которого результирующее электрическое напряжение, пропорциональное температурному градиенту, поступает на измеритель температуры 15. Сигнал с выхода измерителя 15 подается на четвертый вход первого анализатора 20.
Аналогичным образом, в режиме виброметрии покровных или подкожных тканей и сосудов организма зондирующий электрический ток, линейно
модулируемый по амплитуде вибрационным (например, фонокардиографическим) градиентом, поступает на датчик 16, с выхода которого результирующее электрическое напряжение, прямо пропорциональное вибрационному градиенту, поступает на измеритель виброколебаний 17. Сигнал с выхода измерителя 17 подается на пятый вход первого анализатора 20.
Для учета индивидуальных особенностей организма абонента и компенсации их влияния на результаты срочной функциональной диагностики, в блок ввода индивидуальных данньгх 33 вводят индивидуальные данные контролируемого абонента, например, персональные, конституционные, возрастные, биоритмические и др. особенности его организма.
В персональном мониторе жизни предусматривается учет и компенсация загрязнений окружающей среды (микроклимата) по месту обследования абонента. Для этого предусмотрен датчик 18 с измерителем 19 загрязнений микроклимата. При этом измеренные данные, например, по загазованности, акустическим и электромагнитным излучениям вблизи абонента передаются по линии связи на вход второго анализатора 21 в экспертной станции 2. Сигнал с выхода первого анализатора 20 содержит результаты по физиологическим сигналам, измеренным в реальных условиях окружающей среды, при наличии посторонних излучений, помех и т.п. В то же время вышеупомянутые данные о загрязнении микроклимата вблизи контролируемого абонента содержатся в выходном сигнале второго анализатора 21. Выходные сигналы обоих анализаторов 20, 21 подаются на входы блока 22 учета и компенсации искажающего влияния микроклимата, что обеспечивает учет и компенсацию влияния загрязнений микроклимата на результаты срочной функциональной диагностики абонента.
По результатам срочной функциональной диагностики может бьггь выработан сигнал для управляющего сообщения абоненту или корректирующего воздействия на его организм. Этот сигнал передается по обратной линии связи с первого или третьего выхода экспертной станции 2 в выносной блок 1 и поступает на исполнительное устройство 35, конструктивнообъединенное с
полифункциональным дифферентным сенсором, например первой пары сенсоров. Эффект стимуляции или терапии контролируется в последующих результатах срочной функциональной диагностики абонента.
12
Абонент имеет возможность в любой момент воспользоваться аудиографическим переговорным устройством, т.е. громкоговорителем/микрофоном 26 и кнопкой тревожной сигнализации 28 для вызова специалистов, путем передачи сигнала экстренного вызова на экспертную станцию 2, а также графическим индикатором 27 для прочтения срочных графических и текстовых предписаний специалистов, передаваемых из экспертной станции 2. Аналогичным образом, специалисты на экспертной станции 2 имеют возможность в любой момент воспользоваться аудио-графическим переговорным устройством, т.е. микрофоном 29, звуковой компьютерной картой 30, и кнопкой тревожной сигнализации 32, чтобы передать на выносной блок 1 сигнал экстренного вызова абонента, а также монитором компьютера 31 для прочтения формализованных сообщений от абонента.
На экспертной станции 2 в запоминающее устройство предварительно заносится управляющее голосовое сообщение, например, с рекомендованным регламентом функциональной пробы. Указанное сообщение в произвольный момент времени через вышеупомянутые аудио-графические переговорные устройства автоматически передается абоненту посредствомзвуковой
компьютерной карты 30 и воспроизводится посредством громкоговорителя 29. Таким образом обеспечивается автоматизированная поддержка режима, обязательного при выполнении функциональной пробы. Видеокамера с компьютерной видеокартой 34 позволяет документировать изображение абонента при его мониторинге, например в процессе его оздоровления.