ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА
(51) 7 A61B5/04, A61B5/0205
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 13.11.2007 - может прекратить свое действие
--------------------------------------------------------------------------------
(21) Заявка: 2000125494/14
(22) Дата подачи заявки: 2000.10.11
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.10.11
(45) Опубликовано: 2001.10.27
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2089094 С1, 10.09.1997. RU 96120285 A, 27.01.1999. RU 2066973 C1, 27.09.1996. SU 1251863 A1, 23.08.1986. CH 676675 A5, 31.10.1990.
(71) Заявитель(и): Учебно-исследовательский центр космической биомедицины
(72) Автор(ы): Попов И.И.; Комарова Л.М.; Подлепецкий Б.И.; Торубаров С.В.; Григорьев А.И.; Орлов О.И.; Медведник Р.С.
(73) Патентообладатель(и): Учебно-исследовательский центр космической биомедицины
Адрес для переписки: 121165, Москва, Г-165, а/я 15, ООО Патентно-правовая фирма "ЮСТИС", А.Е.Груниной
(54) ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА
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 за несколькими физиологическими параметрами. Телеметрический комплекс включает располагаемую на теле человека передающую и приемную части. Передающая часть включает последовательно соединенные узел съема физиологических сигналов, содержащий электроды для съема электрических биопотенциалов, узел предварительного усиления, мультиплексор, узел кодирования сигналов и узел инфракрасного излучения. Приемная часть включает последовательно соединенные фотоприемный узел, узел декодирования сигналов, демультиплексор и узел формирования выходных информационных сигналов. Узел съема физиологических сигналов дополнительно включает электроды и первичные преобразователи, а кодирующий и декодирующий узлы содержат соответственно времяимпульсный модулятор и времяимпульсный демодулятор, и в каждый из них введена схема логического управления и синхронизации с кварцевым генератором для стабилизации опорной частоты. Такое выполнение комплекса позволяет расширить его функциональные возможности и сократить время получения данных диагностики различного рода физиологических состояний. 6 з.п.ф-лы, 2 ил.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
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 C1, кл. А 61 В 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 CH 675675 A5, кл. А 61 В 5/04, опубл. 31.10.1990
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 103-106 МГц, в то время как радиопомехи от различного рода установок лежат в полосе частот от 1,510-1 до 10-3 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.
Задача изобретения направлена на создание телеметрического устройства, обеспечивающего контроль и диагностику по нескольким одновременно контролируемым физиологическим показателям из общего набора показателей.
Техническим результатом является сокращение времени на получение данных диагностики различного рода физиологических состояний.
Для достижения технического результата в телеметрическом комплексе для контроля и диагностики функционального состояния человека, состоящем из располагаемой на теле человека передающей части, включающей последовательно 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 последовательно соединенные фотоприемный узел, узел декодирования сигналов, демультиплексор и узел формирования выходных информационных сигналов, узел съема физиологических сигналов дополнительно включает первичные преобразователи, а узлы кодирования и декодирования сигналов содержат соответственно времяимпульсный модулятор и демодулятор и в каждый из них введена схема логического управления и синхронизации для поочередной обработки за один цикл опроса различного рода физиологических сигналов, выполненная с кварцевой стабилизацией опорной частоты и с возможностью синхронизации сигналов по формируемому интервалу с длительностью синхропаузы, большей максимального интервала между импульсами информационных сигналов.
Кроме того, в комплексе многоканальный узел съема и преобразования физиологических сигналов соединен с многоканальным узлом предварительного усиления в передающей части с возможностью корректировки частотных характеристик и коэффициентов усиления каждого канала, а в схемы логического управления и синхронизации введены переключающие элементы, соответственно повышающие частоту опроса каналов для передачи физиологических сигналов с частотным спектром в области высоких частот, преимущественно сигналов электромиограммы.
Кроме того, в комплексе фотоприемный узел представляет собой ряд последовательно соединенных выносных фотоприемников, каждый из которых состоит из трех разнонаправленных фотодиодов, широкополосного усилителя и компаратора с открытым коллектором для возможности увеличения числа фотоприемников, при этом первый в ряду фотоприемник подключен к общей нагрузке в узле декодирования сигналов.
Кроме того, в комплексе в состав приемной части введен узел поочередного отображения выходных информационных сигналов в аналоговой форме на экране электронно-лучевого индикатора.
Кроме того, комплекс имеет дополнительный нулевой канал для устранения влияния паразитной постоянной составляющей и ее низкочастотного дрейфа.
Кроме того, в комплексе узел кодирования сигналов содержит последовательно соединенные масштабный усилитель, блок выборки-хранения, времяимпульсный модулятор и формирователь выходных импульсов.
Кроме того, в комплексе узел декодирования сигналов включает последовательно соединенные формирователь импульсов, времяимпульсный модулятор, блок выборки-хранения и блок привязки к уровню.
Изобретение поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 изображена передающая часть телеметрического комплекса; на фиг. 2 изображена приемная часть телеметрического комплекса.
Телеметрический комплекс для контроля и диагностики функционального состояния человека состоит из расположенной на теле человека передающей части и приемной части.
Передающая часть включает узел 1 съема физиологических сигналов, содержащий электроды 2 и первичные преобразователи 3, узел 4 предварительного усиления, мультиплексор 5, узел 6 кодирования сигналов, узел 7 инфракрасного излучения со светодиодами и источник 8 электропитания.
Узел 6 кодирования сигналов включает соединенные масштабный усилитель 9, блок 10 выборки и хранения, времяимпульсный модулятор 11, формирователь 12 выходных импульсов, схему 13 логического управления и синхронизации, кварцевый генератор 14.
Электроды 2 обеспечивают съем сигналов ЭКГ, электроэнцефалограммы, электромиограммы, электроокулограммы, первичные преобразователи 3 обеспечивают передачу показателей кинетограммы, венозно-артериальной пульсограммы, сфигмограммы височной, плечевой, лучевой и бедренной артерий, периметрической пневмограммы и легочной вентиляции.
В состав приемной части комплекса могут быть введены дополнительные блоки, обеспечивающие контроль показателей, не передаваемых по инфракрасной (ИК) телеметрии, например показатели артериального давления, реоплетизмограмма.
Узел 4 предварительного усиления выполнен шестиканальным. Источник 8 электропитания выполнен автономным. В качестве автономного источника 8 электропитания передающей части используют встроенную сменную батарею - 9B.
Узел 1 съема физиологических сигналов соединен с шестиканальным узлом 4 предварительного усиления в передающей части с возможностью корректировки частотных характеристик и коэффициентов усиления каждого канала.
Приемная часть включает фотоприемный узел 15, узел 16 декодирования сигналов, демультиплексор 17, узел 18 формирования выходных информационных сигналов, преобразователь 19 электропитания, узел 20 поочередного отображения выходных информационных сигналов с электронно-лучевым индикатором 21.
Преобразователь 19 электропитания выполняет роль фильтра сетевых помех и обеспечивает формирование и стабилизацию необходимых напряжений для электропитания всех устройств приемной части.
Фотоприемный узел содержит ряд последовательно соединенных выносных фотоприемников. Количество выносных фотоприемников и места их установки определяются исходя из конкретной конфигурации и объема помещения, в котором используется комплекс. Для помещения 600х350х300 см достаточно двух выносных фотоприемников, расположенных на противоположных, наиболее удаленных стенах помещения. Общее количество выносных фотоприемников может быть доведено до 15. При этом они могут размещаться и в смежных помещениях, разделенных глухими перегородками. Каждый выносной фотоприемник включает три разнонаправленных фотодиода 22 ИК-диапазона, широкополосный усилитель 23 и компаратор 24 с открытым коллектором для возможности увеличения числа выносных фотоприемников. Первый в ряду выносной фотоприемник подключен к общей нагрузке в узле 16 декодирования сигналов.
Узел 16 декодирования сигналов включает соединенные формирователь 25 импульсов, времяимпульсный демодулятор 26, блок 27 выборки-хранения, блок 28 привязки к уровню, схему 29 логического управления и синхронизации.
Комплекс имеет дополнительный нулевой канал (не показан) для устранения влияния паразитной постоянной составляющей и ее низкочастотного дрейфа.
Мультиплексор 5 и демультиплексор 17 обеспечивают временное разделение каналов. Узел 6 кодирования сигналов и узел 16 декодирования сигналов реализуют времяимпульсный способ кодирования сигналов. Схемы 13 и 29 логического управления и синхронизации предназначены для поочередной обработки за один цикл опроса различного рода физиологических сигналов и выполнены с кварцевой стабилизацией опорной частоты и с возможностью синхронизации сигналов по формируемому интервалу с длительностью синхропаузы, большей максимального интервала между импульсами информационных сигналов.
Комплекс работает следующим образом.
Электроды 2 и первичные преобразователи 3 устанавливают на пациенте и закрепляют известными способами. Электрические сигналы от электродов 2 и первичных преобразователей 3 поступают на узел 4 предварительного усиления, обеспечивающий их предварительное усиление по соответствующим шести каналам и формирование полосы пропускания каждого канала. После предварительного усиления сигналы поступают на входы мультиплексора 5, обеспечивающего временное разделение каналов. Через масштабный усилитель 9 и блок 10 выборки и хранения сигналы поступают на времяимпульсный модулятор 11. На выходе времяимпульсного модулятора 11 формируются пакеты из шести информационных импульсов плюс нулевой импульс. Пакеты импульсов следуют с частотой опроса каналов. Схема 13 логического управления и синхронизации обеспечивает паузу для перевода блока 10 выборки-хранения в режим хранения, формирует паузу синхронизации перед служебным импульсом и запускает времяимпульсный модулятор 11. Схема 13 логического управления и синхронизации тактируется кварцевым генератором 14. Формирователь 12 выходных импульсов формирует импульсы тока, проходящие через светодиоды узла 7 инфракрасного излучения.
Импульсы инфракрасного излучения принимаются фотодиодами 22 выносных фотоприемников. Поскольку в каждый фотоприемник введен компаратор с открытым коллектором, т. е. с общей нагрузкой в узле декодирования, то на его входе реализуется функция "ИЛИ". Схема с открытым коллектором обеспечивает высокую помехоустойчивость, поскольку по кабельным соединениям от одного выносного фотоприемника к другому и от них к узлу 16 декодирования передается импульсный сигнал порядка 10 В. В компараторах 24 предусмотрена установка порога срабатывания для отсечки фоновых шумов, присущих конкретному помещению. Узел 16 декодирования сигналов выполняет функцию восстановления аналогового вида электрических сигналов контролируемых физиологических показателей. Формирователь 25 импульсов формирует дополнительно синхроимпульсы с частотой, равной частоте следования пакетов информационных импульсов, привязанных к импульсу, соответствующему нулевому каналу. Схема 29 логического управления и синхронизации формирует управляющие сигналы для времяимпульсного демодулятора 26, блока 27 выборки-хранения и демультиплексора 17. Для компенсации постоянной составляющей и ее дрейфа сигнал с времяимпульсного демодулятора 26 поступает в блок 27 выборки-хранения и параллельно в блок 28 привязки к уровню. Аналоговые сигналы шести информационных каналов с выхода демультиплексора 17 поступают через узел 18 формирования выходных информационных сигналов в узел 20 поочередного отображения выходных информационных сигналов в аналоговой форме и далее на экран электронно-лучевого индикатора 21. На выходах шести информационных каналов приемной части комплекса имеют место нормированные величины физиологических сигналов в аналоговой форме напряжением от 0 до 6 В на сопротивлении 1 кОм.
Комплекс обеспечивает устойчивую передачу информации от его передающей части, размещенной на обследуемом человеке, к приемной части комплекса в замкнутых помещениях сложной конфигурации. Режим работы комплекса определяется с учетом оптимизации соотношений между мощностью инфракрасного излучения, требуемой дальностью действия, чувствительностью узла фотоприемников, степенью защиты от помех и параметрами автономного электропитания передающей части комплекса.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Телеметрический комплекс для контроля и диагностики функционального состояния человека, состоящий из передающей части, предназначенной для расположения на теле человека и включающей последовательно соединенные узлы съема физиологических сигналов, содержащий электроды для съема электрических биопотенциалов, узел предварительного усиления, мультиплексор для временного разделения каналов, узел кодирования сигналов и узел инфракрасного излучения, и приемной части, включающей последовательно соединенные фотоприемный узел, узел декодирования сигналов, демультиплексор для временного разделения каналов и узел формирования выходных информационных сигналов, отличающийся тем, что узел кодирования сигналов передающей части и узел декодирования сигналов приемной части предназначены для реализации времяимпульсного кодирования сигналов с кварцевой стабилизацией опорной частоты, узел съема физиологических сигналов включает первичные преобразователи, электрические сигналы которых предназначены для поступления на узел предварительного усиления, при этом узел кодирования сигналов выполнен с возможностью формирования пакетов информационных импульсов, следующих с частотой опроса сигналов, а узел декодирования сигналов выполнен с возможностью формирования синхроимпульсов с частотой следования указанных пакетов информационных импульсов и восстановления электрических сигналов контролируемых физиологических показателей.
2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что узел предварительного усиления в передающей части выполнен многоканальным с возможностью корректировки частотных характеристик и коэффициентов усиления каждого канала, а узел кодирования сигналов и узел декодирования сигналов выполнен с возможностью повышения частоты опроса каналов для передачи физиологических сигналов с частотным спектром в области высоких частот, преимущественно сигналов электромиограммы.
3. Комплекс по п.1 или 2, отличающийся тем, что фотоприемный узел представляет собой ряд последовательно соединенных выносных фотоприемников, каждый из которых состоит из трех разнонаправленных фотодиодов, широкополосного усилителя и компаратора с открытым коллектором для возможности увеличения числа фотоприемников, при этом первый в ряду фотоприемник подключен к общей нагрузке в узле декодирования сигналов.
4. Комплекс по п.1 или 2, отличающийся тем, что в состав приемной части введен узел поочередного отображения выходных информационных сигналов в аналоговой форме на экране электронно-лучевого индикатора.
5. Комплекс по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он имеет дополнительный нулевой канал для устранения влияния паразитной постоянной составляющей и ее низкочастотного дрейфа.
6. Комплекс по любому из пп.1, 2 и 4, отличающийся тем, что узел кодирования сигналов содержит последовательно соединенные масштабный усилитель, блок выборки-хранения, времяимпульсный модулятор, формирователь выходных импульсов, кварцевый генератор для тактирования схемы логического управления и синхронизации, предназначенной для первого блока выборки-хранения в режиме хранения, запуска времяимпульсного модулятора и синхронизации сигналов по формируемому интервалу с длительностью синхропаузы, большей максимального интервала между указанными импульсами информационных сигналов, для поочередной обработки за один цикл опроса различного рода физиологических сигналов.
7. Комплекс по любому из пп.1, 2 и 4, отличающийся тем, что узел декодирования сигналов включает последовательно соединенные формирователь импульсов, времяимпульсный демодулятор, блок выборки-хранения и блок привязки к уровню.
Независимый научно технический портал
На главную страницу раздела
