RU206009U1

RU206009U1 - Автономное устройство для регистрации жизненноважных показателей

Info

Publication number: RU206009U1
Application number: RU2021114759U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Кульбачинский; Екатерина Константиновна Кульбачинская
Original assignee: Устинова Мария Викторовна; Нагорная Дарья Сергеевна; Баранов Кирилл Сергеевич; Титов Константин Вячеславович; Сергей Владимирович Кульбачинский; Екатерина Константиновна Кульбачинская
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2021-08-16

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области медицины, а именно к области измерений и регистрации жизненно важных показателей состояния человека.Автономное устройство для регистрации жизненно важных показателей выполнено в виде небольшого прямоугольного пенала, на передней панели которого расположены электрод RA, электрод LA, электрод LL, светодиод, светодиод ИК, фотодетектор, фотодетектор ИК и кнопка вкл/выкл, которые связаны проводной связью с внутренним плато устройства, состоящего из модуля ЭКГ, модуля ЧДД, модуля SpO2, микроконтроллера и внутреннего блока питания.Автономное устройство для регистрации жизненно важных показателей позволяет регистрировать данные ЭКГ, ЧДД, SpO2 путем расположения устройства таким образом, что электроды касаются кожи рук и живота/левой ноги, а светодиоды и фотодетекторы касаются пальца правой или левой руки.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области медицины, а именно к области измерений и регистрации жизненно важных показателей состояния человека.

Предыдущий уровень техники

Известен патент РФ на изобретение №2690112 «USB-устройство регистрации электрокардиограмм.

USB-устройство регистрации электрокардиограмм содержит аналоговые цепи регистрации и первичной обработки ЭКГ-сигнала, блок формирования потенциала общего провода (VОБЩ) аналоговых цепей, блок согласования выхода аналоговых цепей с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), микроконтроллер с USB-интерфейсом, имеющий по меньшей мере один встроенный или внешний АЦП с встроенным или внешним мультиплексором, блок формирования напряжения питания микроконтроллера. Питание аналоговых цепей устройства осуществляется от униполярного питания USB порта внешнего устройства, такого как компьютер, смартфон или планшет непосредственно или через разделительное устройство. Вход подачи отрицательного напряжения питания аналоговых цепей соединен с выводом ОБЩ (COM, GND), положительный вход питания аналоговых цепей - с выводом +VШИНЫ, а общий провод аналоговых цепей - с выходом цепи формирования потенциала общего провода аналоговых цепей. Достигается упрощение конструкции и уменьшение габаритов, энергопотребления и тепловыделения, снижение уровня вносимых источником питания помех, обеспечение возможности использования изобретения с разными типами внешних устройств (компьютер, смартфон, планшет) непосредственно или через разделительное устройство за счет применения униполярной схемы питания.

Недостатками данного устройства являются проводная связь, а также возможность регистрации только одного параметра - электрокардиографии, что исключает возможность комплексной оценки состояния здоровья человека.

Известен патент РФ на полезную модель №169762 «Портативный электрокардиограф».

Портативный электрокардиограф состоит из измерительного устройства, электродных кабелей, соединенных посредством электродов с определенными зонами тела человека, крепежной системы и ремней крепления. Измерительное устройство закрепляется при помощи крепежной системы в районе солнечного сплетения. На измерительном устройстве по четырем углам расположены электродные кабели. Электроды накладываются на определенные зоны тела человека: на правую подключичную впадину, левую подключичную впадину, внизу правой реберной дуги, внизу левой реберной дуги. Каждый электродный кабель соединяется с электродом, который находится ближе всего к углу измерительного устройства, из которого выходит электродный кабель. Таким образом, предложенная полезная модель позволит упростить и сделать интуитивно понятным процесс наложения электродов на тело человека и соединения электродных кабелей с электродами, тем самым снизив вероятность неправильного крепления электродных кабелей, а также повысив качество и диагностическую пригодность сигнала, снимаемого портативным электрокардиографом. При этом предлагаемая схема установки электродов позволяет обеспечить съем электрокардиограммы в стандартных отведениях I, II, III, aVR, aVL и aVF, что дает возможность повысить эффективность последующего анализа электрокардиограммы врачом и снизить вероятность врачебной ошибки.

Недостатками данного устройства является ограниченная функциональность устройства и необходимость сложного крепления устройства на теле пациента.

В текущее время актуальность осуществления мониторинга состояния здоровья человека, с учетом минимизации временных затрат, непрерывно растет. Своевременная диагностика патологических состояний с сокращением времени от регистрации данных до постановки диагноза способствует назначению корректного лечения, что, в итоге, ведет к снижению заболеваемости и смертности от социально-значимых заболеваний.

В данный момент количество портативных устройств, разрабатываемых учеными из разных стран с целью комплексной оценки состояния здоровья человека, непрерывно растет. Однако в текущее время большинство многофункциональных устройств обладают крупными размерами или, напротив, будучи высоко компактными, малофункциональны и способны регистрировать только один или два показателя жизнедеятельности человека. Использование большинства представленных в текущее время на рынке приборов осложнено в связи с наличием большого количества проводных соединений и/или громоздких размеров. Многофункциональные устройства, включающие несколько датчиков, как правило, подразумевают длительное ношение на теле человека, что делает такие устройства неудобными для использования “по требованию”. Напротив, малогарабритные компактные устройства, которые могли бы быть удобны для регистрации данных как врачом-специалистом в клинической практике, так и пациентом в амбулаторных условиях, не обладают высокой функциональностью и достаточной точностью для диагностики широкого спектра патологических состояний.

Задачей заявляемой полезной модели является создание портативного автономного устройства регистрации и хранения жизненно важных показателей с максимально расширенным спектром возможностей.

Указанная задача решена за счет того, что предлагаемый состав элементов устройства регистрации жизненно важных показателей позволяет регистрировать и хранить полученные данные ЭКГ, ЧДД, SpO2. При этом все элементы устройства расположены таким образом, что для регистрации показателей человеку необходим контакт с тремя электродами, светодиодами и фотодетекторами, выведенными на переднюю панель устройства.

Устройство 1 выполнено автономным в виде небольшого прямоугольного пенала, на передней панели 2 которого расположены электрод RA 9, электрод LA 10, электрод LL 11, светодиод 12, светодиод ИК 13, фотодетектор 15, фотодетектор ИК 16 и кнопка вкл/выкл 14, которые связаны проводной связью с внутренним плато 3 устройства 1, состоящего из модуля ЭКГ 4, модуля ЧДД 5, модуля SpO2 6, микроконтроллера 7 и внутреннего блока питания 8.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства регистрации жизненно важных показателей.

Описание изобретения

Структурное деление устройства регистрации

жизненно важных показателей:

Устройство регистрации жизненно важных показателей 1 состоит из передней панели 2 и внутреннего плато 3.

Передняя панель 2 состоит из кнопки вкл/выкл 14, электродов RA 9, LA 10, LL 11, светодиода 12 и светодиода ИК 13, фотодетектора 15 и фотодетектора ИК 16.

Внутреннее плато 3 содержит внутренний блок питания 8, микроконтроллер 7, модуль ЭКГ 4, модуль ЧДД 5, модуль SpO2 6.

Блок модуля ЭКГ 4 состоит из ОУ каналов (1, 2, 3) 17, 18, 19, трех аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 20, 21, 22, трех фильтров помех 24, 25, 26 и модуля управления цифровой передачей 23.

Блок модуля ЧДД 5 содержит модуль измерения импеданса 27, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 28, модуль управления цифровой передачей 29 и фильтр помех 30.

Модуль SpO2 6 имеет модуль формирования импульсов 31, модуль управления цифровой передачей 32, модуль компенсации фонового освещения 33, АЦП 35 и фильтр помех 34.

Микроконтроллер 7 содержит модуль управления проводной цифровой передачей 36, модуль настроек 37, микропроцессор 38, микропрограмму 40, блок памяти 39 и беспроводной передатчик 41.

Связи в устройстве распределены

следующим образом:

Микроконтроллер 7 состоит из модуля управления проводной цифровой передачи 36, модуля настроек 37, микропроцессора 38, блока памяти 39, микропрограммы 40 и беспроводного передатчика 41. Причем каждый из модулей ЭКГ 4, ЧДД 5 и SpO2 6 связаны двусторонней связью с модулем управления проводной цифровой передачи 36 микроконтроллера 7 через свои модули управления цифровой передачи 23, 29, 32.

Электроды RA 9, LA 10 и LL 11 передней панели 2 связаны каждый со своим отрицательным и положительным входами ОУ каналов (1, 2 и 3) 17, 18, 19 односторонней исходящей связью соответственно, и дополнительно электроды RA 9 и LL 11 связаны двусторонней связью с модулем измерения импеданса 27 модуля ЧДД 5, а светодиод 12 и светодиод ИК 13 связаны односторонней входящей связью с модулем формирования импульсов 31 модуля SpO2 6, при этом фотодетектор 15 и фотодетектор ИК 16 связаны односторонней исходящей связью с модулем компенсации фонового освещения 33 модуля SpO2 6, а кнопка вкл/выкл 14 имеет одностороннюю исходящую связь с микропрограммой 40 микроконтроллера 7.

Каждый ОУ канал (1, 2 и 3) 17, 18, 19 модуля ЭКГ 4 связан односторонней исходящей связью со своим АЦП 20, 21, 22, а каждый АЦП 20, 21, 22 со своим фильтром помех 24, 25, 26, а сами фильтры помех 24, 25, 26 связаны двусторонней связью с модулем управления цифровой передачи 23, а модуль измерения импеданса 27 модуля ЧДД 5 связан двусторонней связью со своим АЦП 28, который также связан со своим фильтром помех 30, а тот 30 также связан со своим модулем управления цифровой передачи 29.

Модуль формирования импульсов 31 модуля SpO2 6 связан двусторонней связью со своим модулем управления цифровой передачи 32, а он 32, в свою очередь, со своим модулем компенсации фонового освещения 33, который также связан с АЦП 35, где тот 35 также двусторонне связан со своим фильтром помех 34.

Модуль управления проводной цифровой передачи 36 микроконтроллера 7 двусторонне связан с модулем настроек 37 и микропрограммой 40, а она 40 также двусторонне с беспроводным передатчиком 41, микропроцессором 38 и модулем настроек 37 и односторонне на вход со своим блоком памяти 39, при этом блок памяти 39 двусторонне связан с микропроцессором 38, а он 38 с модулем настроек 37.

Устройство

работает следующим образом.

Для корректной работы устройства 1 регистрации жизненно важных показателей нажимают на кнопку вкл/выкл 14 и устройство включается и начинает запись.

Пример промышленной применимости.

Клинические примеры работы устройства:

Пример 1:

Ребенок 7 лет с жалобами на внезапно возникший приступ сердцебиения после занятий спортом, которое сопровождается головокружением и головными болями.

Перед тем как начать использовать устройство, родитель включает его с помощью кнопки вкл/выкл для включения и выключения устройства. Ребенок берет устройство двумя руками, так чтобы указательный и безымянный пальцы левой руки располагались на левом электроде, а указательный и безымянный пальцы правой руки располагались на электроде справа и датчике пульсоксиметра, расположенных на передней панели устройства и прикладывает устройство к животу под реберной дугой слева или к левой ноге так, чтобы 3 электрод, плотно прилегал к телу. В течение заданного времени, например, 20 секунд, происходит регистрация ЭКГ в 6 отведениях, определение уровня SpO2, измерение ЧСС и ЧДД. Полученные данные сохраняются в памяти устройства.

Пример 2:

Женщина 60 лет, страдающая ишемической болезнью сердца с частыми жалобами на загрудинные боли в покое.

Перед тем как начать использовать устройство, субъект включает его с помощью кнопки вкл/выкл для включения и выключения устройства. Женщина берет устройство двумя руками так, чтобы указательный и безымянный пальцы левой руки располагались на левом электроде, а указательный и безымянный пальцы правой руки располагались на электроде справа и датчике пульсоксиметра, и прикладывает устройство к животу под реберной дугой слева или к левой ноге так, чтобы 3 электрод плотно прилегал к телу. Происходит регистрация ЭКГ в 6 отведениях, определение уровня SpO2, измерение ЧСС и ЧДД.

Список сокращений

LA - левая рука

LL - левая нога

RA - правая рука

SpO2 - сатурация кислорода в крови

АЦП - аналогово-цифровой преобразователь

БП - блок питания

ИК - инфракрасный

ОУ - операционный усилитель

ЧДД - частота дыхательных движений

ЭКГ - электрокардиограмма

ЧСС - частота сердечных сокращений.

Перечень позиций

1. Устройство для регистрации жизненно важных показателей.

2. Передняя панель.

3. Внутреннее плато.

4. Модуль ЭКГ.

5. Модуль ЧДД.

6. Модуль SpO2.

7. Микроконтроллер.

8. Внутренний блок питания.

9. Электрод RA.

10. Электрод LA.

11. Электрод LL.

12. Светодиод.

13. Светодиод ИК.

14. Кнопка вкл/выкл.

15. Фотодетектор.

16. Фотодетектор ИК.

17. ОУ канал 1.

18. ОУ канал 2.

19. ОУ канал 3.

20. АЦП.

21. АЦП.

22. АЦП.

23. Модуль управления цифровой передачи.

24. Фильтр помех.

25. Фильтр помех.

26. Фильтр помех.

27. Модуль измерения импеданса.

28. АЦП.

29. Модуль управления цифровой передачи.

30. Фильтр помех.

31. Модуль формирования импульсов.

32. Модуль управления цифровой передачи.

33. Модуль компенсации фонового освещения.

34. Фильтр помех.

35. АЦП.

36. Модуль управления проводной цифровой передачи.

37. Модуль настроек.

38. Микропроцессор.

39. Блок памяти.

40. Микропрограмма.

41. Беспроводной передатчик.

Claims

Автономное устройство для регистрации жизненно важных показателей, выполненное в виде небольшого прямоугольного пенала, на передней панели которого расположены электрод RA, электрод LA, электрод LL, светодиод, светодиод ИК, фотодетектор, фотодетектор ИК и кнопка вкл/выкл, которые связаны проводной связью с внутренним плато устройства, состоящего из модуля ЭКГ, модуля ЧДД, модуля SpO2, микроконтроллера и внутреннего блока питания, при этом внутренний блок питания связан двусторонней связью с микроконтроллером и односторонней исходящей связью с модулями ЭКГ, ЧДД, SpO2 и передней панелью, а модуль ЭКГ состоит из ОУ каналов 1, 2, 3, трех аналого-цифровых преобразователей (АЦП), трех фильтров помех и модуля управления цифровой передачи, при этом модуль ЧДД содержит модуль измерения импеданса, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), модуль управления цифровой передачи и фильтр помех, а модуль SpO2 имеет модуль формирования импульсов, модуль управления цифровой передачи, модуль компенсации фонового освещения, АЦП и фильтр помех, при этом микроконтроллер состоит из модуля управления проводной цифровой передачи, модуля настроек, микропроцессора, блока памяти, микропрограммы и беспроводного передатчика, причем каждый из модулей ЭКГ, ЧДД и SpO2 связаны двусторонней связью с модулем управления проводной цифровой передачи микроконтроллера через свои модули управления цифровой передачи, причем электроды RA, LA и LL передней панели связаны каждый со своим отрицательным и положительным входами ОУ каналов 1, 2 и 3 односторонней исходящей связью соответственно, и дополнительно электроды RA и LL связаны двусторонней связью с модулем измерения импеданса модуля ЧДД, а светодиод и светодиод ИК связаны односторонней входящей связью с модулем формирования импульсов модуля SpO2, при этом фотодетектор и фотодетектор ИК связаны односторонней исходящей связью с модулем компенсации освещения модуля SpO2, а кнопка вкл/выкл передней панели имеет одностороннюю исходящую связь с микропрограммой микроконтроллера, при этом каждый ОУ канал 1, 2 и 3 модуля ЭКГ связан односторонней исходящей связью со своим АЦП, а каждый АЦП со своим фильтром помех, а сами фильтры помех связаны двусторонней связью с модулем управления цифровой передачи, а модуль измерения импеданса модуля ЧДД связан двусторонней связью со своим АЦП, который также связан со своим фильтром помех, а тот также связан со своим модулем управления цифровой передачи, при этом модуль формирования импульсов модуля SpO2 связан двусторонней связью со своим модулем управления цифровой передачи, а он, в свою очередь, со своим модулем компенсации фонового освещения, который также связан с АЦП, где тот также двусторонне связан со своим фильтром помех, при этом модуль управления проводной цифровой передачи микроконтроллера двусторонне связан с модулем настроек и микропрограммой, а она также двусторонне с беспроводным передатчиком, микропроцессором и модулем настроек и односторонне на вход со своим блоком памяти, при этом блок памяти двусторонне связан с микропроцессором, а он - с модулем настроек.