ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА
TELEMETRIC COMPLEX FOR INDIVIDUAL'S HEALTH MONITORING

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для контроля и диагностики, и может быть использовано при непрерывном контроле за состоянием человека по каналу связи одновременно по нескольким физиологическим параметрам.
Известна мониторная система физиологических параметров, содержащая передающий блок, состоящий из датчика и генератора высокой частоты, с подключенной к выходу передающего блока передающей антенной, и приемный блок, содержащий приемную антенну, радиоприемник, выход которого соединен с приемной антенной, блок демодуляции и блок регистрации (Патент RU 2089094 С1, кл. А61В 5/02, опубл. 10.09.1997).
Недостатком этого устройства является то, что между передающей и приемной частями связь осуществляется с помощью радиосигнала. Радиосигнал чувствителен к электропомехам, кроме того, недостатком радиочастотной телеметрии является интерференция радиоволн.
Известен телеметрический комплекс для контроля и диагностики функционального состояния человека, состоящий из располагаемой на теле человека передающей части, включающей соединенные узел съема физиологических сигналов, содержащий электроды для съема электрических биопотенциалов, узел предварительного усиления, мультиплексор, узел кодирования сигналов и узел инфракрасного излучения, и приемной части, включающей соединенные фотоприемный узел, узел декодирования сигналов, демультиплексор и узел формирования выходных информационных сигналов (Патент СН 675675 А5, кл. А61В 5/04, опубл. 31.10.1990).
3
6
-1
-3
Использование инфракрасного излучения для передачи информации медицинского контроля в замкнутых помещениях различного назначения является более перспективным видом беспроводной связи. Длина волны инфракрасного излучения очень коротка, поэтому эффекты ближнего поля и замирания минимизированы. Частота инфракрасного излучения составляет 10-10 МГц, в то время как радиопомехи от различного рода установок лежат в полосе частот от 1,5·10 до 10 МГц, т.е. вне диапазона инфракрасного излучения.
Однако недостатком этого комплекса является то, что он проводит контроль и диагностику функционального состояния человека только по данным электрокардиограммы. Возможностей проведения контроля и диагностики по другим физиологическим параметрам комплекс не имеет.
Известен телеметрический комплекс для контроля и диагностики функционального состояния человека, состоящий из передающей части, предназначенной для расположения на теле человека и включающей последовательно соединенные электроды для съема электрических биопотенциалов, предварительные усилители, мультиплексор, первый кварцевый генератор, формирователь выходных импульсов и узел инфракрасного излучения, и приемной части, включающей последовательно соединенные выносные фотоприемники, каждый из которых состоит из трех разнонаправленных фотодиодов, широкополосные усилители и компараторы с открытым коллектором, узел формирования выходных информационных сигналов и узел поочередного отображения выходных информационных сигналов с индикатором отображения информационных сигналов (Патент RU 2175212 С1, кл. А61В 5/04, А61В 5/0205, опубл. 27.10.2001).
Недостаток комплекса состоит в потере измеряемых параметров функционального состояния при выходе человека из зоны действия приемника инфракрасного излучения, низкой достоверности контроля и передачи физиологических показателей и отсутствий предупредительных сигналов при выходе частоты дыхательных движений или частоты пульса человека за установленные пределы с возможностью одновременного увеличения частоты опроса физиологических показателей.
Задача изобретения направлена на создание телеметрического комплекса контроля функционального состояния человека, обеспечивающего повышение достоверности контроля и передачи физиологических показателей, сохранности измеряемых параметров функционального состояния при выходе человека из зоны действия приемника инфракрасного излучения и формирование предупредительных сигналов при выходе частоты дыхательных движений или частоты пульса пациента за установленные пределы с одновременным увеличением частоты опроса физиологических показателей человека.
Техническим результатом является обеспечение сохранности измеряемых параметров функционального состояния при выходе человека из зоны действия приемника инфракрасного излучения и повышение достоверности контроля и передачи физиологических показателей, формирование предупредительных сигналов при выходе частоты дыхательных движений или частоты пульса пациента за установленные пределы с одновременным увеличением частоты опроса физиологических показателей человека.
Для достижения технического результата в телеметрический комплекс контроля функционального состояния человека, состоящий из передающей части, предназначенной для расположения на теле человека и включающей последовательно соединенные электроды для съема электрических биопотенциалов, предварительные усилители, мультиплексор, первый кварцевый генератор, формирователь выходных импульсов и узел инфракрасного излучения, и приемной части, включающей последовательно соединенные выносные фотоприемники, широкополосные усилители и компараторы с открытым коллектором, узел формирования выходных информационных сигналов и узел поочередного отображения выходных информационных сигналов с индикатором отображения информационных сигналов, в передающую часть устройства дополнительно введены датчик частоты дыхательных движений и датчик частоты пульса, соединенные через дополнительные усилители со вторыми входами первого и второго блоков сравнения с заданным интервалом, первые входы которых через первый и второй блоки памяти задатчиков интервалов соединены с блоком управления передающей части, выходы первого и второго блоков сравнения с заданным интервалом соединены с мультиплексором, к блоку управления передающей части подключены кнопка выбора канала, задатчик частоты опроса канала, масштабирующий задатчик усиления канала, задатчики нижней и верхней частот среза сигнала соответствующего канала, первый и второй задатчики интервалов и индикатор выбранного канала, выход мультиплексора через последовательно соединенные перестраиваемый полосовой фильтр, масштабирующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, регистр данных и формирующий регистр соединен с первым блоком памяти, регистр канала, регистр номера устройства и регистр контроля частоты дыхательных движений и пульса через формирующий регистр соединены с первым блоком памяти, выход которого через параллельно-последовательный регистр соединен с формирователем выходных импульсов, блок управления передающей части через корректоры нижней и верхней частот среза соединен с перестраиваемым полосовым фильтром, через таймер с входом считывания первого блока памяти, входы записи регистра данных, регистра канала, регистра номера устройства, регистра контроля частоты дыхательных движений и пульса, формирующего регистра, первого блока памяти соединены с блоком управления передающей части, управляющий вход масштабирующего усилителя, вход запуска и выход готовности аналого-цифрового преобразователя, входы данных регистра номера устройства, регистра канала и мультиплексора соединены с блоком управления передающей части, выходы первого и второго блоков сравнения с заданным интервалом соединены с входами данных регистра контроля частоты дыхательных движений и пульса, фотоприемник передающей части через усилитель-компаратор соединен с блоком управления передающей части, первый кварцевый генератор соединен с тактовым входом параллельно-последовательного регистра и блоком управления передающей части, в приемную часть дополнительно введены второй кварцевый генератор, соединенный с блоком управления приемной части и последовательно-параллельным регистром, последовательный вход которого соединен с компараторами, а параллельный выход через входной регистр со вторым блоком памяти и через блок контроля правильности приема и второй формирователь выходных импульсов со вторым узлом инфракрасного излучения, второй блок памяти через разделительный регистр соединен с регистрами приемника превышения частоты дыхательных движений и пульса, номера устройства, канала и принятых данных, которые соединяются с узлом формирования выходных информационных сигналов, управляющие входы входного регистра, второго блока памяти, разделительного регистра, регистров приемника превышения частоты дыхательных движений и пульса, номера устройства, канала, принятых данных и узла формирования выходных информационных сигналов соединены с блоком управления приемной части, сигнализатор превышения частоты дыхательных движений и пульса и блок выбора устройства и канала соединены с узлом поочередного отображения выходных информационных сигналов.
Изобретение поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 изображена передающая часть телеметрического комплекса, на фиг. 2 изображена приемная часть телеметрического комплекса.
Телеметрический комплекс контроля функционального состояния человека состоит из передающей части, предназначенной для расположения на теле человека, и приемной части сбора и отображения информации. Передающая часть включает последовательно соединенные электроды 1 для съема электрических биопотенциалов, предварительные усилители 2, мультиплексор 3, первый кварцевый генератор 4, формирователь выходных импульсов 5 и узел инфракрасного излучения 6.
Приемная часть включает последовательно соединенные выносные фотоприемники 7, широкополосные усилители 8 и компараторы 9 с открытым коллектором, узел формирования выходных информационных сигналов 10 и узел поочередного отображения выходных информационных сигналов 11 с индикатором отображения информационных сигналов 12,
Передающая часть дополнительно включает датчик частоты дыхательных движений 13 и датчик частоты пульса 14, которые соединены через дополнительные усилители 15 со вторыми входами первого 16 и второго 17 блоков сравнения с заданным интервалом, первые входы которых через первый 18 и второй 19 блоки памяти задатчиков интервалов соединены с блоком управления передающей части 20. Выходы первого 16 и второго 17 блоков сравнения с заданным интервалом соединены с мультиплексором 3. К блоку управления передающей части 20 подключены кнопка выбора канала 21, задатчик частоты опроса 22 канала, масштабирующий задатчик усиления 23 канала, задатчики нижней 24 и верхней 25 частот среза сигнала соответствующего канала, первый 26 и второй 27 задатчики интервалов и индикатор выбранного канала 28.
Выход мультиплексора 3 через последовательно соединенные перестраиваемый полосовой фильтр 29, масштабирующий усилитель 30, аналого-цифровой преобразователь 31, регистр данных 32 и формирующий регистр 33 соединен с первым блоком памяти 34. Регистр канала 35, регистр номера устройства 36 и регистр контроля частоты дыхательных движений и пульса 37 через формирующий регистр 33 соединены с первым блоком памяти 34, выход которого через параллельно-последовательный регистр 38 соединен с формирователем выходных импульсов 5.
Блок управления передающей части 20 через корректоры нижней 39 и верхней 40 частот среза соединен с перестраиваемым полосовым фильтром 29, через таймер 41 с входом считывания первого блока памяти 34. Входы записи регистра данных 32, регистра канала 35, регистра номера устройства 36, регистра контроля частоты дыхательных движений и пульса 37, формирующего регистра 33, первого блока памяти 34 соединены с блоком управления передающей части 20.
Управляющий вход масштабирующего усилителя 30, вход запуска и выход готовности аналого-цифрового преобразователя 31, входы данных регистра номера устройства 36, регистра канала 35 и мультиплексора 3 соединены с блоком управления передающей части 20. Выходы первого 16 и второго 17 блоков сравнения с заданным интервалом соединены с входами данных регистра контроля частоты дыхательных движений и пульса 37.
Фотоприемник передающей части 42 через усилитель-компаратор 43 соединен с блоком управления передающей части 20. Первый кварцевый генератор 4 соединен с тактовым входом параллельно-последовательного регистра 38 и блоком управления передающей части 20.
Приемная часть дополнительно включает второй кварцевый генератор 44, соединенный с блоком управления приемной части 45 и последовательно-параллельным регистром 46, последовательный вход которого соединен с компараторами 9, а параллельный выход через входной регистр 47 со вторым блоком памяти 48 и через блок контроля правильности приема 49 и второй формирователь выходных импульсов 50 со вторым узлом инфракрасного излучения 51. Второй блок памяти 48 через разделительный регистр 52 соединен с регистрами приемника превышения частоты дыхательных движений и пульса 53, номера устройства 54, канала 55 и принятых данных 56, которые соединяются с узлом формирования выходных информационных сигналов 10.
Управляющие входы входного регистра 47, второго блока памяти 48, разделительного регистра 52, регистров приемника превышения частоты дыхательных движений и пульса 53, номера устройства 54, канала 55, принятых данных 56 и узла формирования выходных информационных сигналов 10 соединены с блоком управления приемной части 45.
Сигнализатор превышения частоты дыхательных движений и пульса 57 и блок выбора устройства и канала 58 соединены с узлом поочередного отображения выходных информационных сигналов 11.
Телеметрический комплекс контроля функционального состояния человека работает следующим образом.
На первом этапе проводится настройка передающей части телеметрического комплекса контроля функционального состояния человека. Посредством кнопки выбора канала 21 передающей части выбираются последовательно каналы, образованные электродами 1 для съема электрических биопотенциалов и предварительными усилителями 2, подключенными к мультиплексору 3. Для каждого канала задатчиком частоты опроса 22 канала устанавливается период опроса, масштабирующим задатчиком усиления 23 канала устанавливается коэффициент передачи, задатчиками нижней 24 и верхней 25 частот среза устанавливается полоса пропускания для передаваемых сигналов. Первым 26 и вторым 27 задатчиками интервалов устанавливаются диапазон допустимых изменений частоты дыхательных движений и частоты пульса обследуемого человека. Индикатор выбранного канала 28 отображает информацию о номере настраиваемого канала.
Затем электроды 1 для съема электрических биопотенциалов и датчики частоты дыхательных движений 13 и пульса 14 закрепляют на теле человека. Сигналы с электродов 1 для съема электрических биопотенциалов через предварительные усилители 2 поступают на мультиплексор 3. Сигналы с датчика частоты дыхательных движений 13 и датчика частоты пульса 14 поступают через дополнительные усилители 15 на первый 16 и второй 17 блоки сравнения, на которых производится сравнение текущих значений частоты дыхательных движений и пульса человека с диапазонами допустимых изменений частоты дыхательных движений и частоты пульса, установленными посредством первого 26 и второго 27 задатчиков интервалов через блок управления передающей части 20 на первом 18 и втором 19 блоках памяти задатчиков интервалов.
В случае нахождения частоты дыхательных движений и пульса человека, измеряемых датчиками частоты дыхательных движений 13 и частоты пульса 14 в допустимых диапазонах, сигналы на выходах первого 16 и второго 17 блоков сравнения с заданным интервалом не вырабатываются, и опрос идет с периодом, установленным задатчиком частоты опроса 22 канала.
При ухудшении состояния человека, выразившемся в выходе частоты дыхательных движений и частоты пульса за допустимые пределы, на выходах первого 16 и второго 17 блоков сравнения с заданным интервалом формируются сигналы, увеличивающие частоту опроса до максимально допустимых значений.
Сигнал с мультиплексора 3 поступает на перестраиваемый полосовой фильтр 29, частота пропускания которого устанавливается корректорами нижней 39 и верхней 40 частот среза через блок управления передающей части 20 от задатчиков нижней 24 и верхней 25 частот среза сигнала соответствующего канала. Этим достигается отсечка помех как в нижнем, так и в верхнем диапазоне частот.
Масштабирующий усилитель 30 обеспечивает соответствующий коэффициент передачи, установленный масштабирующим задатчиком усиления 23 канала через блок управления передающей части 20.
Аналого-цифровой преобразователь 31 переводит сигнал в цифровую форму и подает на регистр данных 32. В результате на регистре данных 32 формируется цифровой сигнал, соответствующий сигналу, снятому с соответствующего электрода 1.
Выбор каналов мультиплексора 3 производится блоком управления передающей части 20 с одновременной записью номера канала в регистр канала 35.
В регистр номера устройства 36 записывается  идентификационный номер данной передающей части устройства. Этот номер необходим для идентификации отдельного больного при одновременном использовании многих предающих частей устройства.
В регистр контроля частоты дыхательных движений и пульса 37 записываются сигналы при выходе данных параметров за допустимые установленные пределы.
В результате на формирующем регистре 33 формируется информация, содержащая номер устройства, номер канала, контроль дыхательных движений и пульса и данные, снятые с электродов. Эта информация хранится в первом блоке памяти 34, из которой через определенные промежутки времени, установленные таймером 41, данные через параллельно-последовательный регистр 38 и формирователь выходных импульсов 5 передаются на узел инфракрасного излучения 6.
Передача может быть осуществлена только в случае приема разрешающего сигнала от приемной части через фотоприемник передающей части 42 через усилитель-компаратор 43, подтверждающего готовность приемной части к приему информации. Первый кварцевый генератор 4 синхронизирует придачу.
Переданный инфракрасный сигнал принимается фотоприемниками 7 с широкополосными усилителями 8 и компараторами 9 приемной части и поступает на последовательно-параллельный регистр 46, синхронизируемый вторым кварцевым генератором 44 совместно с блоком управления приемной части 45.
Затем сигнал поступает на входной регистр 47 и записывается во втором блоке памяти 48.
Одновременно блок контроля правильности приема 49 через второй формирователь выходных импульсов 50 и второй узел инфракрасного излучения 51 передает на фотоприемник передающей части 42, усилитель-компаратор 43 и блок управления передающей части 20 информацию о приеме переданных данных для подтверждения успешности передачи и повышения достоверности обмена данными.
Информация со второго блока памяти 48 через разделительный регистр 52 раскладывается по регистрам приемника превышения частоты дыхательных движений и пульса 53, номера устройства 54, номера канала 55 и принятых данных 56. В результате информация идентифицируется, и имеются полные данные о номере передающего устройства, номере канала, с которого поступают данные с электродов, и состоянии человека по параметрам частоты дыхательных движений и пульса.
Затем информация поступает через узел формирования выходных информационных сигналов 10, узел поочередного отображения выходных информационных сигналов 11 на индикатор отображения информационных сигналов 12. В результате врач имеет возможность наблюдать состояние человека. Выбор номера устройства и канала наблюдения физиологического состояния человека производится посредством блока выбора устройства и канала 58.
В случае нахождения частоты дыхательных движений и пульса человека, измеряемых датчиками частоты дыхательных движений 13 и частоты пульса 14, в допустимых диапазонах сигнал на сигнализатор превышения частоты дыхательных движений и пульса 57 не поступает и сигнализация не производится.
При ухудшении состояния человека, выразившемся в выходе частоты дыхательных движений и частоты пульса за допустимые пределы, на сигнализатор превышения частоты дыхательных движений и пульса 57 поступает сигнал, что приводит к сигнализации об ухудшении состояния человека для привлечения внимания врача.
Такое техническое решение обеспечивает повышение достоверности контроля и передачи физиологических показателей, сохранности измеряемых параметров функционального состояния при выходе человека из зоны действия приемника инфракрасного излучения и расширяет функциональные возможности посредством формирования предупредительных сигналов при выходе частоты дыхательных движений или частоты пульса пациента за установленные пределы с одновременным увеличением частоты опроса физиологических показателей человека.