КАРДИОМОНИТОР CardioQVARK

Полезная модель относится к области медицины, в частности к устройствам для получения кардиограммы, а также к области аксессуаров для мобильных устройств (мобильных телефонов, смартфонов, карманного персонального компьютера (коммуникатора) с функциями мобильного телефона, IPhone или любое другое устройство, работающее на платформе Windows, Android или iOS), и предназначена для снятия кардиограммы с помощью устройств, имеющих интерфейс USB.
Из уровня техники известен защитный чехол мобильного терминала связи, выполненный с датчиками для обнаружения биологических сигналов на нем, чтобы позволить пользователю проверить его/ее здоровье. Чехол выполнен из пластика, устанавливается на терминале мобильной связи и включает в себя датчик для обнаружения биологических сигналов и клемму. Терминал подключения выводит обнаруженный биологический сигнал. Датчики могут быть следующими: датчик температуры тела, датчик электрокардиограммы, датчик обнаружения содержания жира тела и датчик обнаружения импульса. Один или более датчиков установлены на обеих сторонах и верхней и нижней поверхностей защитного чехла (KR 20080073571, 11.08.2008).
Данное устройство имеет низкую пропускную способность передачи сигнала, большие траты энергии на передачу данных.
В качестве наиболее близкого аналога заявленной полезной модели можно принять устройство для мониторинга состояния здоровья пользователя, выполненное виде чехла, адаптированного для использования с мобильным устройством. Чехол включает в себя: (а) блок памяти, (б) блок датчика на поверхности чехла, (в) множество датчиков для измерения параметров здоровья, встроенные в блок датчика для измерения необработанных показателей здоровья данных пользователя, (г) процессор, который активируется из спящего режима, основанного на пользовательский ввод, включая контактирование по меньшей мере, одной поверхности датчика на чехле в течение заданного периода, и (е) блок питания для регулируемой подачи питания к датчикам и процессору при обнаружении пользовательского ввода. Процессор инициализирует и настраивает датчики, и получает данные параметров здоровья от датчиков. Чехол дополнительно включает в себя блок связи для передачи исходных данных показателей здоровья к мобильному устройству для обработки. Измерительные датчики параметров здоровья включают датчик температуры, электрокардиограммы (ЭКГ) и датчик измерения уровня кислорода в крови (US 2015254414, 10.09.2015).
Недостатками указанного выше устройства является невозможность получить данные о биоэлектрической активности сердца с высокой достоверностью оцифровки сигнала, что не позволяет получить достоверную информацию о сердечной деятельности, а также не дает возможность наблюдать сигнал электрокардиостимулятора непосредственно на экране мобильного устройства, кроме того данное устройство имеет большие траты энергии на передачу данных.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в повышении точности измерений, достоверности полученной информации о сердечной деятельности и обеспечении возможности наблюдать сигнал электрокардиостимулятора непосредственно на экране мобильного устройства, а также повышении надежности и упрощении конструкции и избегании лишних трат энергии на передачу данных по эфиру.
Указанный технический результат достигается в устройстве для получения кардиограммы, выполненном в виде корпуса-чехла для мобильных устройств, содержащего датчики электрического поля, каждый из которых связан с дифференциальным усилителем и потенциометром, управляемым контроллером, связанным с криптопроцессором, источником питания, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и передающим информацию по интерфейсу USB на мобильное устройство, при этом АЦП получает информацию от дифференциального усилителя.
Датчик представляет собой емкостной датчик электрического поля.
Корпус-чехол имеет заднюю стенку, торцевые стенки и боковые стенки или часть боковых стенок.
АЦП осуществляет обработку сигналов, поступающих на него через дифференциальный усилитель с датчиков, и оцифровку сигналов для передачи в контроллер.
Корпус-чехол выполнен со шлейфовым соединением для прямого подключения к процессору мобильного устройства через разъем мобильного устройства.
Корпус-чехол выполнен с элементами экранирования и одновременного заземления тела человека в процессе снятия сигнала.
Элементами экранирования являются металлизация печатной платы, с одной стороны, и металлические экраны датчиков, с другой стороны.
Экраны датчиков представляют собой сплошные металлические кожухи, минимизирующие влияние окружающих сигналов, создающих помехи, и позволяющие использовать тело человека как виртуальную землю для получения корректной схемы снятия кардиограммы.
Корпус-чехол выполнен пластиковым.
Датчики выполнены с возможностью снятия электрического поля с пальцев рук человека.
Технический результат может быть получен только при реализации всей совокупности существенных признаков, характеризующих независимый пункт формулы заявленной полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства для получения кардиограммы.
Устройство для получения кардиограммы - кардиограф CardioQVARK, предназначен для снятия кардиограммы с помощью мобильных устройств, имеющих интерфейс USB, и выполнен в виде корпуса-чехла, в котором установлены/закреплены дифференциальный усилитель, потенциометр, контроллер, криптопроцессо, источник питания и модуль АЦП с двумя датчиками электрического поля, заключенный в пластиковый корпус-чехол, а именно в его заднюю стенку.
Съем кардиограммы осуществляется с помощью двух датчиков 1, 2 электрического поля. Датчики устройства снимают электрическое поле человека с пальцев его рук. С них сигнал поступает на дифференциальный усилитель, а затем - на обработку в АЦП (информация с датчиков обрабатывается в ПО АЦП. Далее АЦП взаимодействует с ПО верхнего уровня, являющимся приложением для мобильного устройства, например, смартфона и т.п.). Оцифрованный сигнал подается в контроллер. Потенциометр, управляемый контроллером, необходим для минимизации погрешностей обоих датчиков. Криптопроцессор (криптоконтроллер) обеспечивает легитимность работы с устройствами Apple. С контроллера информация поступает по интерфейсу USB на PC, IPhone или любое другое мобильное устройство, работающее на платформе Windows, Android или iOS. Источник питания управляется контроллером. Входное напряжение 2,5 В он преобразует в напряжение 3,3 В для питания цифровых цепей, и, кроме того, при включении кардиографа выдает напряжение ±3,3 В для питания аналоговой части устройства.
Емкостные датчики электрического поля, а не электроды или металлические пластины, позволяют не использовать контактные электроды и прочие проводники.
Конструкция заявленного устройства дополнительно включает в себя элементы экранирования и одновременного заземления тела человека в процессе снятия сигнала, что приводит к получению клинически достоверного результата в бытовых условиях.
Экранирование кардиографа осуществляется при помощи металлизации печатной платы, с одной стороны, и металлическими экранами датчиков, с другой стороны. Экраны датчиков представляют собой сплошные металлические кожухи. Они минимизируют влияние окружающих сигналов, создающих помехи. Стоит отметить, что металлические экраны на датчиках позволяют использовать тело человека как виртуальную землю, т.е. в устройстве реализована корректная схема снятия кардиограммы.
Для работы кардиографа необходимо в мобильном устройстве установить программу CardioQVARK, оснащенную удобным интерфейсом. Она позволяет легко снять кардиограмму самостоятельно, без помощи медперсонала. Достаточно лишь запустить программу и войти в режим снятия кардиограммы. Далее нужно приложить пальцы рук к двум датчикам, при этом для минимизации помех желательно локти прижать к туловищу. После старта записи вначале запустится калибровка. Время калибровки можно настроить самостоятельно. Затем включится непосредственно режим снятия кардиограммы, который занимает от 3 до 5 минут, этого времени достаточно для того, чтобы точно зафиксировать передаваемые сердцем импульсы. Программа (программное обеспечение) записывает кардиограмму пользователя в I стандартном отведении. Потом программа предложит отправить данные на сервер. На сервере полученные данные обсчитываются и возвращаются пользователю (по интернету, возврат в программу). После обработки информации на экран мобильного устройства выводится результат с данными о сердечной деятельности, такими как частота пульса, неравномерность биения сердца, мощности спектров высоких и низких частот сердечного ритма и так далее. Информация выводится в доступной форме в виде графиков сердечного ритма и 12 показателей вариабельности сердечного ритма, в отдельных вкладках программы можно просмотреть полученные расчетным образом данные о нарушениях нормального ритма из-за внеочередных сердечных сокращений, соотношении тормозящих и возбуждающих процессов регуляции нервной системы, влиянии гормонального регулирования организма на сердце. Также дается оценка влияния нервной системы на сердце, мобилизации внутренних ресурсов, способности организма адаптироваться к психическим и физическим нагрузкам. Вместе с тем, к данным предыдущих исследований всегда имеется доступ в специальной «Карте здоровья», которой оснащена программа. В ней имеется вся информация с указанием даты и времени снятия кардиограммы.
Отличительной особенностью данного кардиографа является онлайн-мониторинг в реальном времени: информация отсылается на сервер, а затем после ее обработки непосредственно лечащему врачу. Таким образом, врач может следить за состоянием пациента, даже будучи на удалении, и оказывать квалифицированную консультативную помощь дистанционно. Это может быть особенно актуально для тех больных, которые находятся на значительном расстоянии от медицинских учреждений и порой не имеют возможности быстро получить врачебную консультацию очно. Кроме того, в кардиографе применены бесконтактные датчики, благодаря чему съем кардиограммы осуществляется в комфортных для пациента условиях, без применения проводов и зажимов. Для снятия кардиограммы таким прибором отпадает необходимость специальной подготовки пациента. Это дает возможность значительно ускорить и упростить сбор результатов и диагностику сердечно-сосудистых и ряда иных заболеваний с целью назначения дальнейшего курса лечения.
Техническим эффектом заявленной полезной модели является передача данных о биоэлектрической активности сердца посредством соединения по интерфейсу USB. Применение такого соединения обеспечивает прямое подключение к процессору мобильного устройства и позволяет значительно увеличить пропускную способность (полоса пропускания устройства: 0,05 Гц-10 кГц.) по сравнению с использованием беспроводного интерфейса Bluetooth, благодаря чему в устройстве реализована передача в реальном времени сигнала, оцифрованного с частотой 20 кГц, то есть полученный кардиосигнал имеет частоту дискретизации 20 кГЦ, 16 бит. Благодаря такому соединению устройство позволяет получить данные о биоэлектрической активности сердца с высокой достоверностью оцифровки сигнала. Имея такую точность оцифровки сигнала, устройство позволяет фиксировать импульсы электрокардиостимуляторов, а также является первым корпусом-чехлом для мобильных устройств, имеющим такой функционал. Кроме того, применение USB-соединения дает возможность избежать лишних трат энергии на передачу данных по эфиру (прямая адресация к процессору мобильного устройства менее энергоемка) и исключить необходимость в отдельном аккумуляторе для питания кардиографа. Низкое энергопотребление достигается, в том числе за счет спящего режима. В свою очередь, оцифровка данных с высокой частотой позволяет значительно увеличить достоверность полученной информации о сердечной деятельности, а также дает возможность наблюдать сигнал электрокардиостимулятора непосредственно на экране мобильного устройства.