Датчик сердцебиения

 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для контроля состояния пострадавшего в медицине катастроф: на месте происшествия и при транспортировке пострадавшего. Датчик сердцебиения содержит корпус с электродами, связанный с блоком предварительной обработки сигнала, и компаратор, первый выход которого соединен с индикатором. Датчик дополнительно снабжен блоком модуля абсолютного значения сигнала, пиковым детектором и фильтром низких частот. Блок модуля абсолютного значения сигнала установлен между блоком предварительной обработки сигнала и фильтром низких частот, пиковый детектор снабжен двумя входами и выходом, из которых первый вход соединен с выходом фильтра низких частот, а второй вход - с вторым выходом компаратора, первый вход которого подключен к выходу пикового детектора, а второй вход связан с выходом фильтра низких частот. Блок предварительной обработки сигнала выполнен в виде дифференциального усилителя, являющегося входом блока и связанного с ним дополнительного фильтра низких частот, являющегося выходом блока. Датчик позволяет осуществлять автоматический контроль за наличием сердцебиения и обладает повышенной помехоустойчивостью. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в качестве контроля состояния пострадавшего в медицине катастроф: на месте происшествия и при его транспортировке на руках или на носилках, а также в авто-, авиа- или железнодорожном транспорте. Оно может быть использовано также для контроля эффективности при непрямом массаже сердца.

Нередко сохранение жизни пострадавшего во время его транспортировки зависит от своевременного обнаружения остановки сердца, особенно в тех случаях, когда у спасающих нет возможности постоянно контролировать состояние пострадавшего.

Известно устройство для измерения частоты пульса, содержащее детектор пульсового сигнала, формирователь импульсов и измерительный блок. В устройство введены амплитудный ограничитель сигнала снизу, блок вычитания и амплитудный детектор. В состав формирователя импульсов входят последовательно соединенные амплитудный ограничитель сигнала сверху, компаратор, дифференциатор, амплитудный ограничитель сигнала снизу и одновибратор (СССР а.с. 1678312 от 1991 г., МПК 5 A 61 B 5/0245).

Известен также формирователь синхроимпульсов пульса, содержащий фильтр, компаратор и дифференциатор. Двухударный сигнал пульса поступает на фильтр, позволяющий избавиться от дополнительных экстремумов пульсовой волны за один период сердечного сокращения, преобразуя сигнал в одноударный. Выход фильтра подключен ко входу компаратора, который формирует из пульсового сигнала прямоугольные импульсы при превышении на входе определенного порога срабатывания. Дифференциатор, представляющий собой фильтр верхних частот, служит для получения из прямоугольных импульсов с выхода компаратора кратковременных разнополярных импульсов, возникающих в момент действия фронта и среза прямоугольных импульсов (США патент 3228391 от 1971 г., НКИ 128-206). Недостатком этого устройства является его низкая чувствительность, поскольку возможно ложное срабатывание порогового устройства и пропуск нескольких пульсовых биений при наличии низкочастотной помехи, которая иногда превосходит полезный сигнал.

Наиболее близким аналогом, принимаемым за прототип заявленного устройства, является датчик сердцебиения, предназначенный для раннего выявления остановки сердца, содержащий корпус с электродами, связанный с блоком предварительной обработки сигнала, и компаратор, первый выход которого соединен с индикатором (патент России 2071270, МКИ A 61 B 5/0245 от 10.01.97 г. ). Недостатком этого устройства является его высокая чувствительность к воздействию посторонних помех.

Задача предлагаемого устройства состоит в постоянном автоматическом контроле за наличием сердцебиения пострадавшего по принципу сигнала "да - нет" и повышенной помехоустойчивости при работе в зоне электромагнитных полей, при вибрации, тряске и т.п. помехах.

Эта задача решается тем, что датчик сердцебиения содержит корпус с электродами, связанный с блоком предварительной обработки сигнала, и компаратор, первый выход которого соединен с индикатором. Датчик дополнительно снабжен блоком модуля абсолютного значения сигнала, пиковым детектором и фильтром низких частот, причем блок модуля абсолютного значения сигнала установлен между блоком предварительной обработки сигнала и фильтром низких частот, пиковый детектор снабжен двумя входами и выходом, на которых первый вход соединен с выходом фильтра низких частот, а второй вход - с вторым выходом компаратора, первый вход которого подключен к выходу пикового детектора, а второй вход связан с выходом фильтра низких частот. Блок предварительной обработки сигнала выполнен в виде дифференциального усилителя, являющегося входом блока, и связанного с ним дополнительного фильтра низких частот, являющегося выходом блока.

Сопоставительный анализ заявленного устройства с прототипом показывает, что оно отличается тем, что датчик дополнительно снабжен блоком модуля абсолютного значения сигнала, пиковым детектором и фильтром низких частот. Блок модуля абсолютного значения сигнала установлен между блоком предварительной обработки сигнала и фильтром низких частот. Кроме того, пиковый детектор снабжен двумя входами и выходом, из которых первый вход соединен с выходом фильтра низких частот, а второй вход - с вторым выходом компаратора, первый вход которого подключен к выходу пикового детектора, а второй вход связан с выходом фильтра низких частот. Блок предварительной обработки сигнала выполнен в виде дифференциального усилителя, являющегося входом блока, и связанного с ним дополнительного фильтра низких частот, являющегося выходом блока.

Этот сопоставительный анализ указывает на наличие новизны в предложенном изобретении.

Сравнение заявленного датчика с другими аналогичными устройствами показывает, что выделение абсолютного значения сигнала, его очистка от высоких частот, применение пикового детектора, а также применение принципа обратной связи порогового устройства с пиковым детектором, когда сигнал с порогового устройства возвращается на один из входов пикового детектора позволяет значительно повысить помехоустойчивость датчика. Индикатор, снабженный световым и звуковым сигналом, запрограммированным на пульсирующий режим работы при наличии сердцебиения и на непрерывную подачу тревожного сигнала в случае остановки сердца, дает возможность спасателям не отвлекаться на постоянный контроль состояния пострадавшего во время его эвакуации из зоны катастрофы. Кроме того, по характеру подаваемого сигнала спасатели могут в первом приближении судить о состоянии потерпевшего.

Таким образом, предлагаемый датчик позволяет получить ранее неизвестный технический эффект.

Изобретение поясняется на примере его выполнения. На чертеже изображена принципиальная блочная схема устройства.

Датчик сердцебиения состоит из корпуса 1, на котором установлены три электрода 2. Внутри корпуса размещен автономный источник питания, например аккумулятор (на чертеже не показан), блок предварительной обработки сигнала в виде дифференциального усилителя 3 с фильтром низких частот 4, блок 5 модуля абсолютного значения сигнала, усилитель-ограничитель и фильтр низких частот 6, пиковый детектор 7, компаратор 8 и индикатор 9.

Датчик работает следующим образом: корпус датчика закрепляется на теле пострадавшего (на чертеже не показан) таким образом, чтобы его электроды 2 касались кожного покрова груди в любом месте от ключиц до пупка пострадавшего. На входы 10 дифференциального усилителя 3 поступают импульсы сердечных сокращений. Усилитель их усиливает и при этом значительно ослабляет синфазные помехи. С выхода 11 усиленные импульсы сердечных сокращений поступают на фильтр низких частот 4, где происходит подавление возможных помех. После этого сигнал поступает на вход 12 блока 5 модуля абсолютного значения сигнала, который позволяет преобразовать на выходе 13 пики значения сигнала только в одну сторону. Так как в зависимости от положения электродов 2 на теле пострадавшего максимальный пик сигнала сердечных сокращений может менять свой знак, эта операция позволяет выделять максимальный пик сигнала только в одну сторону, и тогда отношение "сигнал/помеха" будет максимальным, при этом помехоустойчивость прибора в целом повышается.

С выхода 13 блока 5 модуля абсолютного значения сигнала импульсы сердечных сокращений поступают на усилитель-ограничитель и фильтр низких частот 6, в котором происходит их дополнительное усиление и ограничение помех, возникающих, например, при сотрясении датчика, при переноске пострадавшего или при нарушении контакта электродов с его кожей. Усиление и ограничение необходимы для нормальной работы пикового детектора 7. В усилителе-ограничителе происходит также дополнительная фильтрация низких частот. Пиковый детектор 7 выделяет пиковое значение входного сигнала и подает его на первый вход 14 компаратора 8. На второй вход 15 компаратора подается сигнал со входа 16 пикового детектора 7. Компаратор 8 сравнивает эти два поступивших на его входы сигнала и при превышении этими сигналами заранее заданной разности напряжений на его входах выдает на своем первом выходе 17 импульс, который поступает на индикатор 9, выдающий синхронно с сигналом на входе 20 звуковые и световые пульсирующие сигналы. Со второго выхода 18 компаратора 8 осуществляется уменьшение напряжения на выходе 19 пикового детектора 7 с заданной постоянной времени (сброс пикового детектора) после каждого пришедшего на вход 20 индикатора 9 сигнала, в том числе и от сигнала, не являющегося импульсом сердечных сокращений. Благодаря этому осуществляется автоматическая регулировка чувствительности и повышается помехоустойчивость датчика сердечных сокращений. Помехоустойчивость датчика достигается также за счет того, что все его элементы расположены в экранированном корпусе, а электроды 2 размещены непосредственно на корпусе 1.

Индикатор 9 настроен таким образом, что если в течение некоторого заданного времени, например 10 сек, на его входе нет сигнала, то он выдает тревожный непрерывный звуковой и световой сигналы, оповещающие об остановке сердца пострадавшего. Датчик предназначен только для регистрации факта деятельности сердца, поэтому нарушения, например случайно пропущенные один-два сигнала сердцебиения, еще не являются основанием для подачи индикатором 9 тревожного сигнала. Вместе с тем по характеру подаваемого сигнала спасатели могут в первом приближении судить о состоянии потерпевшего, не прекращая работ по его эвакуации с места катастрофы.

Формула изобретения

1. Датчик сердцебиения, содержащий корпус с электродами, связанный с блоком предварительной обработки сигнала, и компаратор, первый выход которого соединен с индикатором, отличающийся тем, что датчик дополнительно снабжен блоком модуля абсолютного значения сигнала, пиковым детектором и фильтром низких частот, причем блок модуля абсолютного значения сигнала установлен между блоком предварительной обработки сигнала и фильтром низких частот, пиковый детектор снабжен двумя входами и выходом, из которых первый вход соединен с выходом фильтра низких частот, а второй вход - с вторым выходом компаратора, первый вход которого подключен к выходу пикового детектора, а второй вход связан с выходом фильтра низких частот.

2. Датчик сердцебиения по п.1, отличающийся тем, что блок предварительной обработки сигнала выполнен в виде дифференциального усилителя, являющегося входом блока, и связанного с ним дополнительного фильтра низких частот, являющегося выходом блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1