Устройство для контроля и наблюденияэлектрокардиосигналов пациента

Союз Советских Социалистических Республик(5 ЦМ. Кл. с присоединением заявки Йо(23) Приоритет А 61 В 5/02 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 230381, Бюллетень Йо 11 Дата опубликования описания 2 3. 03. 81(71) Заявитель осковское ордена Ленина и ордена Тру высшее техническое училище им. Н.ДЛЯ КОНТРОЛЯ И НАБЛЮДЕНИ ОСИГНАЛОВ ПАЦИЕНТА 2 Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностическим кардиологическим устройствам, и может быть использовано для непрерывного длительного наблюдения сердечной деятельности амбулаторных пациентов с высокой степенью риска внезапных кардиологических осложнений, а также для принятия экстренных мер скорой медицинской помощи,Известно устройство для контроля и наблюдения электрокардиосигналов пациента, представляющие собой двухканальную систему биорадиотелеметрии, в состав который входят электрокардиографические электроды, подключенные ко входу усилителя, шифратор усиленных сигналов на выходе усилителя, состоящий из блока ЧМ поднесущей и генератора поднесущей, переключатель режима работ, находящийся между выходом шифратора и входом УКВ передатчика и обеспечивающий режимы работы "Связь с пациентом" и "Передача электрокардиограммы". Вы- . ход передатчика посредством радио- линии связан с режекторным фильтром, находящимся на входе приемника сигналов. Выход приемника подключен к гром коговорителю и к блоку включения и выключения передатчика, а выход микрофона,находящегося у пациента, черезмикрофонный усилитель подключен кдругому входу переключателя режимаработ.С помощью этой системы осуществляется регистрация, усиление ипередача электрокардиографическихсигналов пациентов по радиоканалуи возможна речевая связь с пациентом 1.Однако эта система не имеет контроля качества наложения электродов,контроля питания, переключателя отведений и автоматической подачи сигна лов калибровки, не дает возможностивызвать пациента из центра наблюдения во время передачи электрокардиосигналов ( ЭКС),что делает еенепригодной для наблюдения ЭКС па циента дома, на улице, на работен т.п. Эти условия требуют минимумаопераций регулировки и управленияустройством со стороны пациента.Цель изобретения - повышение точйости и оперативности контроля состояния пациента.Поставленная цель достигается ,тем, что в устройство введены блокавтоматического переключения отве дений, блок контроля качества наложения электродов, блок контроля состояния источника питания, блок автоматического включения калибровки, блок управления и сумматор, при этом выходы блока управления подклю- чены соответственно через блок автоматического переключения отведений, блок контроля качества наложения электродов и блок контроля состояния источника питания к входам сумматора выход которого подключен к первому входу усилителя, ко второму входу которого через блок автоматического включения калибровки подключен дополнительный выход блока управления, выход источника подключен ко второму входу блока контроля состояния источника питания, а электроды подключены ко вторым входам блока автоматического переключения отведений блока контроля качества наложения электродов.Блок управления состоит из последовательно соединенных таймера,делителя частоты, ждущего мультивибратора,дифференцирующего устройства, ждущего .мультивибратора контроля батареи, первого ждущего мультивибрато. ра контроля наложения электродов, второго дифференцирующего устройства и второго ждущего мультивибратора контроля наложения электродов.Блок автоматического переключения отведений состоит из последовательно соединенных логической схемы, блока ключей и блока герконовых реле.Блок автоматического включения калибровки состоит из последовательно соединенных ждущего мультивибратора и электронного ключа, а также стабилизатора напряжения питания, выходы которого подключены ко вторым входам ждущего мультивибратора и электронного ключа.Блок контроля состояния батареи питания состоит из триггера; преобразователя напряжение-длительнность импульсов, управляющей батареи и стабилизатора питания, причем выходы управлякщей батареи питания подключены соответственно ко входам пре. образователя напряжение-длительность импульсов и стабилизатора питания, выход которого подключен ко второму входу преобразователя напряжение-длительность импульсов и ко входу триггера, второй вход которого подключен к выходу преобразователя напряжение-длительность импульсов.Блок контроля качества наложения электродов состоит из последовательно соединенных логической схемы, бло ка ключей и блока реле и шунтирующих резисторов, а также блока сдвига импульсов и схем ИЛИ, причем выход блока сдвига импульсов подключен к первому входу логической схемы и первому входу схемы ИЛИ, второй вход которой соединен со входом блока сдвига импульсов и вторым входом логической схемы, а выход схемы ИЛИсоединен со вторым входом блока реле и шунтирующих резисторов.На фиг.1 изображена структурная 5 схема устройства для контроля инаблюдения электрокардиосигналов пациента, на фиг.2 - структурная схема блока управления; на Фиг.3структурная схема блока автоматического переключения отведений; на фиг.4 - структурная схема блока автоматического включения калибровки; нафиг.5 - структурная схема блокаконтроля состояния батареи питания;на фиг.6 - структурная схема блока 15 контроля качества наложенияэлектродов; на фиг.7 - эпюры напряжений.Устройство содержит электрокардиографические электроды 1, накладываемые на пациента 2, блок 3 автомати О ческого переключения отведений, блок4 контроля качества наложения электродов, последовательно соединенныесумматор 5, усилитель 6, шифратор 7,переключатель 8 режима работ и сер дечник 9.Кроме того устройство содержит блок 10 управления, блок. 11контроля состояния батареи питания,источник 12 питания, блок 13 автоматического включения калибровки, микрофонный усилитель 14 с микрофоном15 и громкоговоритель 16, а такжепоследовательно соединенные режекторный фильтр 17, приемник 18 и блок19 включения и выключения передатчика.Выход. блока 19 подключен к одномуиз входов передатчика 9, причем выход приемника 18 подключен к громкоговорителю 16, а выход микрофона 15через микрофонный усилитель 14 под ключен ко входу переключателя 8.Выходы блока 10 управления подключены соответственно через блок 3, блок4 и блок 11 к входам сумматора 5,выход которого подключен к первому 4 входу усилителя 6. Ко второму входУусилителя 6 через блок 13 подключендополнительный. выход блока 10 управления. Выход источника 12 питанияподключен ко второму входу блока 11, О а электроды 1 подключены ко вторымвходам блока 3 и блока 4.Блок 4 управления состойт из последовательно соединеных таймера 20,делителя 21 частоты, ждущего мультивибратора 22, дифференцирукщего И устройства 23, ждущего мультивибратора 24 контроля батарей; первогождущего мультивибратора 25 контроляналожения электродов, второго дифФеренцирующего устройства 26 и вто рого ждущего мультивибратора 27 контроля наложения электродов. Блок 3 автоматического переключения отведений состоит из последова тельно соединенных логической схемы814334 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 40 65 528, блока 29 ключей и блока 30 герконовых реле.Блок 13 автоматического включения калибровки состоит из последовательно соединенных ждущего мультивибратора 31 и электронного ключа 32, а также стабилизатора 33 напряжения питания, выходы которого подключены ко вторым входам ждущего мультивибратора 31 и электронного ключа 32,Блок 11 контроля состояния батареи питания состоит из триггера 34, преобразователя 35 напряжение-длительность импульсов, управляющей батареи 36 питания и стабилизатора 37 питания. Выходы управляющей батареи 36 питания подключены соответственно ко входам преобразователя 35 и стабилизатора 37, выход которого подключен ко второму входу преобразователя 35 и ко входу триггера 34. Второй вход триггера 34 подключен к выходу преобразователя 35 напряжение-длительность импульсов.Блок 4 контроля качества наложения электродов состоит из последовательно соединенных логической схемь 38, блока 39 ключей и блока 40 реле и шунтирующих резисторов, а также блока 41 сдвига импульсов схемы ИЛИ 42. Выход блока 41 подключен к первому входу логической схемы 38 и первому входу схемы ИЛИ 42, второй вход которой соединен со входом блока 41 и вторым входом схемы 38. Выход схемы ИЛИ 42 соединен со вторым входом блока 40 реле и шунтирующих резисторов.устройство работает следующим образом.На пациента накладывают три электрокардиографических электрода 1, сигналы с которых поступают на блок 3автоматического переключения отведений, который осуществляет последовательное периодическое переключение отведенйй. Качество наложенияэлектродов в процессе передачи ЭКСпроверяется блоком 4 контроля, Сигналы от блока 3 и блока 4 через сумматор 5 поступают в усилитель б. Усиленный сигнал подается в шифратор 7в качестве которого используется час"тотно-модулируемый генератор поднесущей. Сигнал от шифратора 7 черезпереключатель 8 режима работы поступает в передатчик 9. Блок 10 управления управляет работой блока 3 автоматического переключения отведений, блока 4 контроля качества наложения электродов, блока 11 контроля состояния батареи питания и блока 13 автоматического включения калибровки. Благодаря работе блока 10 управления в центр наблюдения через определенные промежутки времени поступают сведения о состоянии источника 12 питания, о качестве на ложения электродов, сигналы калибровки, а также осуществляется автоматическое переключение отведений без вмешательства пациента.В устройстве предусмотрены дварежима работы;1. Передача ЭКС и прием речевыхсообщений из центра наблюденияпереключатель 8 подключает индикатор7 к передатчику 9 ).2. Двусторонняя речевая связьцентра с пациентом переключатель 8подключает усилитель 14 к передат"чику 9).В первом режиме работы центр наблюдения получает ЭКС пациента и можетдавать рекомендации пациенту, приэтом сигнал от центра наблюдения идетчерез режекторный Фильтр 17, которыйпредотвращает паразитное влияние гармоник передатчика 9, на приемный трактприбора пациента. К приемнику 18 подключен громкоговоритель 16. Во второмрежимЕ работы модулятор передатчика9 подключается к микрофонному усилителю 14, связанному с микрофоном 15.Блок 19 включения и выключения передатчика из центра наблюдения даетвозможность управлять передатчикомбез вмешательства пациента в любоймомент времени, необходимой врачу.Блок 10 управления работает следующим образом.Таймером вырабатывается непрерывная последовательность прямоугольных импульсов длительностью 20 нс спериодом 20 с. Эти импульсы поступают на выход 43 и на делитель 21 частоты следования импульсов, который выполнен на триггерах. Коэффициент деления равен 4. Сигнал с выхода 43 подается на блок 3 автоматического переключения отведений, а с выхода 44 делителя 21 частоты на блок 13 автоматического включения калибровки. Каждое отведение передается 20 с, после окончания передачи трех отведений подается калибровочный импульс.Ждущий мультивибратор 22, дифференцирующее устройство 23 и ждущий мультивибратор 24 осуществляет задержку импульсов с выхода делителя частоты на 500.мс. Эта задержанная последовательность импульсов подается на выход 45 и с него на блок 11 контроля состояния батареи питания. С выхода ждущего мультивибратора 24, вырабатывакщего короткие импульсы длительностью 20 мс, сигнал поступает только на выход 45, но и на вход ждущего мультивибратора 25. Этот мультивибратор генерирует импульсы длительностью 500 мс и совместно с дифференцирующим устройством 26 и ждущим мультивибратором 27 задерживает синхронизирующие импульсы еще на 500 мс. Эти импульсы подаются на выход 46, а с него на блок 4 контро ля качества наложения электродов.Задержка импульсов пройсходит следующим образом,Мультивибраторы 22 и 25 запускаются импульсами длительностью 20 мс и вырабатывают длинные прямоугольные импульсы длительностью 500 мс, эти импульсы дифференцируются устройствами 23 и 26 и их задние Фронты запус+ кают ждущие мультивибраторы 24 и 27, генерирующие стандартные прямоугольные импульсы длительностью 20 мс.Блок автоматического переключения отведений работает следующим образом. Блок 3 обеспечивает автоматическое программное переключение трех отведений по Нэбу.Сигнал поступает с ЭКГ электродов на блок 30 герконовых реле, который осуществляет необходимые переключения. Питание на обмотки герконовых реле подается с силовых ключей блока 29, работой которых управляет лоГическая схема 28. Синхронизирующие импульсы на вход 1 логической схемы 28 подаются с выхода 43 блока 10 управления.Блок автоматического включения калибровки работает следующим образом. Блок 13 предназначен для периодического ( раз в 60 с ) включения калибровочного импульса автоматически без участия пациента. Калибровочный импульс длительностью 200 нс подается сразу же после завершения передачи злектрокардиосигналов с 3-го отведения.На вход поступают синхроимпульсы с выхода 44 блока 10 управления, их периодичность 60 с. Эти импульсы заставляют срабатывать ждущий мульти- вибратор 31, который Формирует прямоугольные импульсы длительностью 200 нс,Далее импульсы поступают на электронный ключ 32 и с выхода на один из входов дифференциального усилителя б. Ждущий мультивибратор31 и ключ 32 питаются от стабилизатора 33 напряжения питания.Блок контроля состояния батареи питания работает следующим образом.Блок предназначен для кодирования информации о напряжении батареипитания. Эта информация заключена в длительности прямоугольных импульсовкоторые формируются с периодичностьюодин раз в 60 с. Передние фронтыэтих импульсов смещены относительнопередних фронтов калибровочных импульсов на 500 нс. Длительность импульсов, несущих информацию о напряжении батареи питания, обратно пропорциональна этому напряжению и колеблется в пределах от 100 до 500 нс При длительности импульсов 500 нс ихзадние фронты сливаются с переднимифронтами следующих за ними импульсовнесущих информацию о качестве наложения электродов, и этот Факт является хорошо различимым визуально наприемной станции сигналом разрядабатарей питания передатчика, Данноеустройство освобождает пациента отконтроля за состоянием батареи питания носимого им передатчика и позволяет осуществлять этот контроль автоматически или визуально на приемнойстанции по длительности соответствующих импульсов. Когда батарея питанияразрядится, пациент по радиотелефонному каналу связи получает инструкцию о необходимости заменить ее.Синхронизирующие импульсы поступают на один из раздельных входовтриггера 34, в исходное состояние 15 триггер возвращается импульсами навтором входе, которые формируютсяпреобразователем 35 напряжение-длительность импульсов. Этот преобразователь 35 выполнен по схеме на осно ве однопереходного транзистора, егоработа синхронизируется выходнымиимпульсами, поступающими с выходатриггера 34. Управляющее напряжение на вход преобразователя 35 поступает с батарей 36 питания. Преобразователь напряжение-длительностьимпульсов раз в 60 с генерирует ко-,роткие импульсы, сдвинутые относи.тельно переднего Фронта синхроимпульсов на входе блока 11 на время, обратно пропорциональное напряжениюбатареи питания. Эти импульсы поступают на триггер 34, и таким образом Формируются импульсы на выходе блока 11. Питание преобразователя 35 и триггера 34 осуществляется от стабилизатора 37 напряженияпитания.Блок контроля качества наложенияэлектродов работает следующим обра зом.Блок предназначен для периодического (один раз в 60 с ) , контролякачества наложения электродов. Количественным критерием качества на ложения электродов используется амплитуда измерительного прямоугольного импульса на выходе усилителя,причем величина этого импульса связана обратно пропорциональной за висимостью с величиной межэлектродного сопротивления, измеренного напостоянном токе. Длительность измерительного импульса выбрана неболь-;шой (200 мсс целью предотвращенияпроцесса поляризации электродов припрохождении импульса по цепи "электрод-тело-электрод". Контроль качестваналожения электродов проводится вцентре наблюдения. Если качество наложения недостаточно и ЭКГ сопровож 60 дается высоким уровнем помех, мешающим нормальной расшифровки ЭКГ,оператор сообщает об этом по радиоканалу пациенту, который самостоя"тельно, по специальной инструкции при 65 нимает меры к улучшению качества наложения электродов., Это бывает необходимо при нарушении контакта из-завытекания пасты, отрыва электродаили в результате увеличения межэлектродного сопротивления более 200 ком.Синхронизирующие импульсы с частотой 1/60 Гц с блока 10 управления поступают на вход блока 41 сдвига синхронизирующих импульсов. На выходеэтого блока генерируются прямоугольные импульсы длительностью 200 мс,сдвинутые относительно входных на 0100 мс. Эти импульсы вместе с входными поступают на схему ИЛИ 42 и далее с выхода этой схемы на блок 40реле и шунтирующих резисторов.Выходные импульсы с блока 41 и 5входные импульсы подаются кроме тогона логическую схему 38, котораяуправляет ключами блока 39 и релев блоке 40На фиг.7 изображена вся,пачка из 2 Очетырех импульсов, несущих информацию о работоспособности устройстваконтроля и наблюдения электрокардиосигналов пациента.Первый импульс в пачке являетсякалибровочным, второй имеет длительность обратно пропорциональную напряжению батареи питания, причем, когдаэто напряжение падает ниже нормы,задний, фронт второго импульса сливается с передним Фронтом третьегоимпульса, что является сигналом ксмене батареи питания. Амплитудытретьего и четвертого импульсов обратно пропорциональны межэлектродным сопротивлениям,35 40 Данное устройство, предназначенное для длительного непрерывного наблюдения ЭКС пациента в разнообразных условиях как в клинике, в санатории, так и в повседневной жизни, сконструировано таким образом, чтобы свести к минимуму органы управления на приборе пациента. Пациент включает только питание и кнопку режима работ. Все остальные операции 45 контроль питания, контроль качества наложения электродов и калибровка осуществляются автоматически, для чего в ЭКС периодически замешиваются импульсы, несущие информацию о соот О ветствующих параметрах, Если значе-. ния этих параметров недопустимы, в центр наблюдения поступают сигналы, включающие табло тревоги, и врач по речевому каналу может сообщить пациенту о необходимости замены батареи или лучшего прикрепления электродов, что улучшает эксплуатационные качества прибора пациента.Таким образом, конструкция устройства обеспечивает повышение точ ности и оперативности контроля состояния пациента.формула изобретения1. Устройство для контроля и наб. людения электрокардиосигналов паци- б 5 ента, содержащее электроды, последовательно соединенные усилитель, шифра. тор, переключатель режима работ, передатчик, а также последовательно соединенные режекторный фильтр, приемник и блок включения и выключения передатчика, выход которого подключен к другому входу передатчика, причем выход приемника подключен к громкоговорителю, а выход микрофона через микрофонный усилитель подключен к другому входу переключателя режима работ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и оперативности контроля состояния пациента, в устройство дополнительно введены блок автоматического переключения отведений, блок контроля качества наложения электродов, блок контроля состояния источника питания, блок автоматического включения калибровки, блок управления и сумматор, при этом выходы блока управления подключены соответственно через блок автоматического переключения отведений, блок контроля качества наложения электродов и блок контроля состояния источника питания к входам сумматора, выход которого подключен к первому входу усилителя, ко второму входу которого через блок автоматического включения калибровки подключен дополнительный выход блока управления, выход источника питания подключен ко второму входу блока контроля состояния источника питания, а электроды подключены ко вторым входам блока автоматического переключения отведений и блока контроля качества наложения электродов.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления состоит из последовательно соединенных таймера, делителя частоты, ждущего мультивибратора, дифференцирующего устройства, ждущего, мультивибратора контроля батареи, первого ждущего мультивибратора контроля наложения электродов, второго дифференцирующего устройства и второго ждущего мультивибратора контроля наложения электродов.3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блох автоматического переключения отведений состоит из последовательно соединенных логической схемы, блока ключей и блока герконовых реле.4. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок автоматического включения калибровки состоит из последовательно соединных ждущего мультивибратора и электронного ключа, а также стабилизатора напряжения питания, выходы которого подключены ко вторым входам ждущего мультивибратора и электронного ключа.5. устройство по п.1, от л и ч а ю щ е е с я тем, что блок контроля состояния батареи питания состоит иэ триггера, преобразователя напряжение-длительность импульсов, управляющей батареи питания и стабилизатора питания, причем выходы управлякщей батареи питания подключены соответственно ко входам преобразователя напряжение-длительность импульсов и стабилизатора питания, выход .которого подключен ко второму входу преобразователя напряжение-длительность импульсов и ко входу триггера, второй вход которого подключен к выходу преобразователя напряжение- длительность импульсов. 156, устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок контроля качества наложения электродов состоит из последовательно соединенных логической схемы, блока ключей и блокареле и шунтирующих резисторов, а также блока сдвига импульсов и схемыИЛИ, причем выход блока сдвига импульсов подключен к первому входулогической схемы и первому входу схемы ИЛИ, второй вход которой соединен со входом блока сдвига импульсови вторым входом логической схемыЮа выход схемы ИЛИ соединен со вторымвходом блока реле и шунтирующихрезисторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Татаренко Л. И., Кашина В. Л.Специализированные устройства дистанционного контроля и диагностики в курортной медицине. - Сб. "Техника биологической телеметрии и ее применениев биологии и медицине". М., 1972,с.47-50,8 И 334фца 5аказ 863/3 Тираж б 87 Подпис ВНИИПИиал ППП фПатент",г.Ужгород,ул.Проектная,4