Устройство для непрерывного слежения за деятельностью сердца и легких

 

Устройство относится к области медицинской техники, а именно к устройствам для передачи электрокардиосигналов и сигналов внешнего дыхания по радиоканалам, и может быть использовано в учреждениях практического здравоохранения, в том числе и в системах скорой помощи и дистанционных консультативных центров. Устройство содержит электроды, предварительный усилитель, микропроцессор, блоки памяти нижнего и верхнего уровней, первый и второй блоки сравнения, первый и второй пороговые блоки, блок формирования сигнала тревоги, магнитный регистратор, блок звуковой сигнализации, генератор высокой частоты, амплитудный модулятор, генератор модулирующего кода, фазовый манипулятор, усилитель мощности, передающую и приемную антенны, блоки перестройки, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, обнаружитель, линию задержки, первый и второй измерители ширины спектра, удвоитель фазы, ключ, первый и второй амплитудные ограничители, синхронный детектор, преобразователь "код-напряжение", частотный манипулятор, первую и вторую системы фазовой автоподстройки частоты, первый и второй делители фазы на два, первый и второй узкополосные фильтры, частотный демодулятор, однополярный вентиль, фазовые детекторы, сумматор и формирователь. Устройство обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства путем дистанционного слежения и регистрации основных показателей внешнего дыхания наблюдаемого человека. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Предлагаемое устройство относится к области медицинской техники, а именно к конструкции устройств для передачи электрокардиосигналов и сигналов внешнего дыхания по радиоканалам, и может быть использовано в учреждениях практического здравоохранения, в том числе и в системе скорой помощи и дистанционных консультативных центров.

Известны устройства для непрерывного слежения за деятельностью сердца и для диагностики заболеваний сердца (авт. свид. №1811380, 1814538; патенты РФ №2128004, 2181258 и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является “Устройство для непрерывного слежения за деятельностью сердца” (патент РФ №2181258, А 61 В 5/04, 2000)), которое и выбрано в качестве прототипа.

Указанное устройство содержит электроды, предварительный усилитель, микропроцессор, первый блок сравнения, блоки памяти верхнего и нижнего уровней, регулируемый первый пороговый блок, блок формирования сигнала тревоги, магнитный регистратор, блок звуковой сигнализации, генератор высокой частоты, амплитудный модулятор, генератор модулирующего кода, фазовый манипулятор, усилитель мощности, передающую антенну, приемную антенну, блок перестройки, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, обнаружитель, первую линию задержки, ключ, амплитудный ограничитель, синхронный детектор, вторую линию задержки, фазовый детектор, первый и второй измерители ширины спектра, удвоитель фазы, второй блок сравнения и второй пороговый блок. Известное устройство позволяет повысить надежность дистанционного слежения за деятельностью сердца наблюдаемого человека.

Однако для достоверной оценки функционального состояния наблюдаемого человека очень важны основные показатели его внешнего дыхания (объем вдоха и выдоха).

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем дистанционного слежения и регистрации основных показателей внешнего дыхания наблюдаемого человека.

Технический результат достигается тем, что устройство, содержащее последовательно соединенные электроды и предварительный усилитель, амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, и фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, последовательно включенные усилитель мощности и передающую антенну, последовательно включенные приемную антенну и смеситель, второй вход которого через гетеродин соединен с выходом блока перестройки, управляющий вход которого подключен к выходу порогового блока, последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, удвоитель фазы, второй измеритель ширины спектра, и второй блок сравнения, второй вход которого через первый измеритель ширины спектра соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, вход которого соединен с выходом смесителя, последовательно соединенные пороговый блок, первый вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, а второй вход через линию задержки соединен с его выходом, ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, первый амплитудный ограничитель, синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом ключа, микропроцессор и блок формирования сигнала тревоги, первый и второй выходы которого подключены соответственно к блоку звуковой сигнализации и магнитному регистратору, второй вход которого соединен с выходом синхронного детектора, при этом микропроцессор выполнен в виде первого блока сравнения, блоков памяти нижнего и верхнего уровней и регулируемого порогового блока, выход которого является выходом микропроцессора, а входом которого является вход первого блока сравнения, который подключен соответственно к блокам памяти нижнего и верхнего уровней и выход которого подключен к регулируемому пороговому блоку, а также первый фазовый детектор, подключенный к выходам первого амплитудного ограничителя, отличающееся тем, что оно снабжено на передающей стороне последовательно включенными дыхательным датчиком, преобразователем "код-напряжение" и частотным манипулятором, второй вход которого соединен с выходом фазового манипулятора, а выход подключен к входу усилителя мощности, а на приемной стороне первой и второй системами фазовой автоподстройки частоты, первым и вторым делителями фазы на два, первым и вторым узкополосными фильтрами, частотным демодулятором, формирователем, сумматором, однополярным вентилем, вторым амплитудным ограничителем и вторым и третьим фазовыми детекторами, причем к выходу удвоителя фазы последовательно подключены второй амплитудный ограничитель, первая система (разовой автоподстройки частоты), первый делитель фазы на два, первый узкополосный фильтр и частотный демодулятор, второй и третий входы которого соединены с выходом первого амплитудного ограничителя и второго узкополосного фильтра соответственно, однополярный вентиль, вход которого подключен к выходу частотного демодулятора, а выход подключен к третьему входу магнитного регистратора, к выходу второго амплитудного ограничителя последовательно подключены вторая система фазовой автоподстройки частоты, второй делитель фазы на два, второй узкополосный фильтр, и второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, к второму фазовому детектору последовательно подключены первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго фазового детектора, и третий фазовый детектор, второй вход которого через формирователь соединен с выходами первого и второго узкополосных фильтров, а выход подключен к четвертому входу магнитного регистратора.

Технический результат достигается тем, что дыхательный датчик выполнен в виде крыльчатого анемометра, который вмонтирован в дыхательный клапан дыхательной маски и ориентирован перпендикулярно входному воздушному потоку, и фотодиода, обеспечивающего преобразование числа оборотов крыльчатого анемометра в электрические импульсы.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1. Взаимное расположение символьных частот сигнала с комбинированной амплитудной, фазовой и частотной манипуляцией показано на фиг.2. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства, изображены на фиг.3 и 4.

Устройство для непрерывного слежения за деятельностью сердца содержит на передающей стороне последовательно включенные электроды 1, предварительный усилитель 2, амплитудный модулятор 12, второй вход которого соединен с выходом генератора 11 высокой частоты, фазовый манипулятор 14, второй вход которого соединен с выходом генератора 13 модулирующего кода, частотный манипулятор 34, второй вход которого через преобразователь “код-напряжение” 28 соединен с выходом дыхательного датчика 27, усилитель 15 мощности и передающую антенну 16, а на приемной стороне последовательно включенные приемную антенну 17, смеситель 20, второй вход которого через гетеродин 19 соединен с выходом блока 18 перестройки, управляющий вход которого подключен к выходу второго порогового блока 33, усилитель 21 промежуточной частоты, удвоитель 30 фазы, второй измеритель 31 ширины спектра, второй блок 32 сравнения, второй вход которого соединен через первый измеритель 29 ширины спектра с выходом усилителя 21 промежуточной частоты, второй пороговый блок 33, второй вход которого через линию 23 задержки соединен с его выходом, ключ 24, второй вход которого соединен с выходом усилителя 21 промежуточной частоты, амплитудный ограничитель 25, синхронный детектор 26, второй вход которого соединен с выходом ключа 24, микропроцессор 3, блок 8 формирования сигнала тревоги, первый и второй выходы которого соответственно подключены к блоку 10 звуковой сигнализации и магнитному регистратору 9, второй вход которого соединен с выходом синхронного детектора 26. К выходу удвоителя 30 фазы последовательно подключены второй амплитудный ограничитель 48, первая система 35 фазовой автоподстройки частоты, первый делитель 37 фазы на два, первый узкополосный фильтр 39, частотный демодулятор 41, второй и третий входы которого соединены с выходами амплитудного ограничителя 25 и второго узкополосного фильтра 40 соответственно, и однополярный вентиль 42, выход которого подключен к третьему входу магнитного регистратора 9. К выходу амплитудного ограничителя 48 последовательно подключены вторая система 36 фазовой автоподстройки частоты, второй делитель 38 фазы на два, второй узкополосный фильтр 40 и второй фазовый детектор 44, второй вход которого соединен с выходом амплитудного ограничителя 25, к которому также последовательно подключены первый фазовый детектор 43, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра 39, сумматор 45, второй вход которого соединен с выходом второго фазового детектора 44, третий фазовый детектор 47, второй вход которого через формирователь 46 соединен с выходами первого 39 и второго 40 узкополосных фильтров, а выход подключен к четвертому входу магнитного регистратора 9. При этом микропроцессор 3 выполнен в виде первого блока 5 сравнения, блоков памяти нижнего 4 и верхнего 6 уровней и регулируемого первого порогового блока 7, выход которого является выходом микропроцессора 3, входом которого является вход первого блока 5 сравнения, который подключен соответственно к блокам памяти нижнего 4 и верхнего 6 уровней и к первому пороговому блоку 7. Измерители 29 и 31 ширины спектра, удвоитель 30 фазы, второй блок 32 сравнения и второй пороговый блок 33 образуют обнаружитель 22.

В качестве блока 18 перестройки используется, как правило, генератор пилообразного напряжения. Его назначением является изменение частоты гетеродина 19 по линейному закону. В этом случаен в панорамном приемнике генератор пилообразного напряжения одновременно выполняет функцию генератора развертки, формируя линейную (горизонтальную) развертку луча на экране ЭЛТ (см., например, Мартынов В.А., Селихов Ю.И. Панорамные приемники и анализаторы спектра. М.: Сов. радио, 1980, с.21, рис.18).

В процессе поиска частоты сигнала перестройка приемника иногда осуществляется с помощью электрического мотора, который по определенному закону согласованно изменяет настройки входной цепи, усилителя высокой частоты и гетеродина. Одновременно мотор управляет устройством формирования частотной развертки на экране ЭЛТ (см., например, Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М.: Сов. радио, 1968, с.386, рис.10.3, 10.4).

Устройство для непрерывного слежения за деятельностью сердца и легких работает следующим образом.

Электроды 1 крепятся на наблюдаемом человеке (спортсмене, водителе транспорта, рабочем, пациенте с различными сердечно-сосудистыми и дыхательными нарушениями и заболеваниями и т.п.) в местах снятия ЭКГ, от которых в значительной степени зависит качество снимаемой электрокардиограммы. При этом возникают помехи, обусловленные физиологическими причинами (артефакты), и помехи, связанные с методическими моментами.

Помехи, обусловленные физиологическими причинами, зависят от биопотенциалов скелетных мышц и обычно считаются главным фактором, затрудняющим регистрацию биотоков сердца при активной мышечной деятельности. Для уменьшения указанных помех электроды 1 необходимо подключать в биполярных грудных отведениях. Это объясняется тем, что в области грудной клетки амплитуда ЭКГ имеет наибольшее значение, а грудные мышцы не принимают активного участия в двигательном процессе. Среди двухполюсных грудных отведении целесообразно использовать отведения Небо, при которых три электрода располагаются следующим образом.

Первый электрод располагается справа у места прикрепления III ребра к грудине. Второй - на уровне V ребра по левой среднеключистской линии. Третий электрод - на уровне IV ребра по средней подмышечной линии слева. Система отведений Небо включает отведения:

А - между первым и вторым электродами;

Д - между первым и третьим электродами;

I - между вторым и третьим электродами.

Достоинством этих отведении является то, что они в определенной мере отражают биопотенциалы боковой и задней стенок сердца.

Помехи второй группы, связанные с методическими моментами, в принципе более существенны, и борьба с ними играет основную роль. К ним относятся помехи двоякого рода:

а) помехи от смещения электродов при толчках и сотрясениях, неизбежно возникающих в динамических условиях;

б) электрические помехи и искажения, имеющие подчас довольно сложную природу.

Смещение электродов вызывает помехи в связи с тем, что оно сопровождается кратковременным изменением переходного сопротивления между электродами и кожей. Помехи электрического характера многообразны, причем почти все они выражаются тем значительнее, чем больше величина сопротивления переходного контакта между электродами и кожей.

Для борьбы с методическими помехами и искажениями необходимо:

а) стабилизировать величину переходного сопротивления;

б) сделать эту величину не только постоянной, но и возможно меньше.

Первое достигается либо применением чашечных электродов, заполняемых пастой и прикрепляемых к коже клеолом и дополнительно лентами лейкопластыря, либо использованием жидкостных электродов-присосок. Последние обеспечивают повышенную надежность в связи с тем, что крепление производится комбинированным способом (приклеиванием клеем и присасыванием), а кроме того, жидкий электролит представляет абсолютную гомогенную контактную среду, свойства которой существенно не меняются при интенсивном потоотделении исследуемого.

Второе - снижение переходного сопротивления достигается путем комплексной обработки по П.А.Водолазскому, поскольку высокое электрическое сопротивление кожи обусловлено свойствами как рогового слоя эпидермиса, так и живой смазкой. Обработка включает два этапа - осторожное снятие верхнего слоя эпидермиса путем протирания абразивной пастой (мыльный крем с тонкомолотой пемзой в соотношении 4:1) и последующее очищение и обезжиривание кожи смесью Никифорова (спирт и эфир в соотношении 1:1).

Регистрируемый электродами 1 кардиосигнал m(t) (фиг.3а), пройдя через предварительный усилитель 2, поступает на первый вход амплитудного модулятора 12, на второй вход которого подается высокочастотное колебание с выхода генератора 11 высокой частоты (фиг.3б)

где V₁, f₁, ϕ₁, T₁ - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность гармонического колебания.

На выходе амплитудного модулятора 12 образуется сигнал с амплитудной модуляцией (AM) (фиг.3в)

где K₁ - коэффициент передачи амплитудного модулятора; m(t) - закон амплитудной модуляции; AM - сигнал U₂(t) поступает на первый вход фазового манипулятора 14, на второй вход которого поступает модулирующий код M(t) (фиг.3г), в котором в цифровом коде содержатся краткие сведения о наблюдаемом человеке, например фамилия, год рождения и т.п. На выходе фазового манипулятора 14 образуется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM - ФМн) (фиг.3д)

где V₂; К₂ - коэффициент передачи фазового манипулятора; ϕ_к(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фаза, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.3г), причем ϕ_к(t)=const при Кτ_э<t<(R +1)τ_э и может изменяться скачком при t=Кτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2,.., N-1); τ_э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T₁ (T₁=N·τ_э).

Наблюдаемый человек снабжен также дыхательной маской с клапанами - замыкателями и дыхательным датчиком 27, который выполнен в виде крыльчатого анемометра, вмонтированного в дыхательный клапан маски. Входной воздух вращает крыльчатку, лопасти которой ориентированы перпендикулярно к воздушному потоку; с окончанием вдоха крыльчатка останавливается. Число ее оборотов преобразуется в электрические импульсы с помощью бесконтактного датчика, в качестве которого используется фотодиод (в принципе может применяться миниатюрный магнитоэлектрический датчик и другие датчики).

Известно, что число оборотов дыхательного датчика в единицу времени практически линейно зависит от объемной скорости воздуха как в статическом режиме, так и при реальном дыхании исследуемого с разными объемами вентиляции. Движение крыльчатки определяется только воздушным потоком при дыхании, датчик дыхания не чувствителен к механическим воздействиям и в этом смысле соответствует условию динамических исследований.

С одной стороны, дискретный характер сигналов, возникающих при вращении крыльчатки во время вдоха, и отсутствие их в фазе выдоха обеспечивают весьма удобную и надежную слуховую индикацию частоты дыхания.

С другой стороны, линейная зависимость скорости вращения крыльчатки от объемной скорости вдыхаемого воздуха обеспечивает не только измерение объема легочной вентиляции за определенный отрезок времени, но и индикацию мгновенного изменения скорости воздуха, т.е. пневмотахограммы.

Импульсы от дыхательного датчика 27 (фиг.3е) поступают на вход преобразователя 28 “код-напряжение”, где они преобразуются в прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна числу импульсов, а следовательно, и объемной скорости вдыхаемого воздуха. Образованные прямоугольные импульсы формируются только при вдохе человека, образуют модулирующую функцию M₁(t) (фиг.3ж) и поступают на второй вход частотного манипулятора 34, на первый вход которого подается сложный сигнал U₃(t) с выхода фазового манипулятора 14. При поступлении на второй вход частотного манипулятора 34 прямоугольного импульса частота сигнала приобретает второе значение f₂. На выходе частотного манипулятора 34 образуется сложный высокочастотный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией, фазовой и частотной манипуляцией (AM-ФМн-ЧМн) (фиг.3з)

где K₂ - коэффициент передачи частотного манипулятора; - средняя частота сигнала; - частота, соответствующая символу “О” (пауза); - частота, соответствующая символу “!” (посылка) (фиг.2).

Данный сигнал после усиления в усилителе 15 мощности излучается передающей антенной 16 в эфир, принимается приемной антенной 17 и поступает на первый вход смесителя 20, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 19

где V_г, f_г, ϕ_г, Т_п - амплитуда, начальная частота, начальная фаза и период повторения; - скорость изменения частоты в заданном диапазоне частот D_f; Δf_д - девиация частоты.

На выходе смесителя 20 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 21 промежуточной частоты выделяется напряжение разностной (промежуточной ) частоты

где K₄ - коэффициент передачи смесителя; f_пр=f_пр-f_г.

Это напряжение представляет собой сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией, фазовой манипуляцией и линейной частотной модуляцией (АМ-ФМн-ЧМн-ЛЧМ). Оно поступает на вход обнаружителя 22, состоящего из первого 29 и второго 31 измерителей ширины спектра, удвоителя 30 фазы, блока 32 сравнения и порогового блока 33.

На выходе удвоителя 30 фазы образуется напряжение

в котором фазовая манипуляция уже отсутствует.

Ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала определяется длительностью сигнала T₁

тогда как ширина спектра Δf_c принимаемого сигнала определяется длительностью τ_э его элементарных посылок

т.е. ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала

Следовательно, при умножении фазы АМ-ФМн-ЧМн-ЛЧМ-сигнала на два его спектр “сворачивается” в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить сигнал даже тогда, когда его мощность на входе устройства меньше мощности шумов и помех.

Ширина спектра Δf_c входного сигнала измеряется с помощью измерителя 29, а ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 31. Напряжения V_c и V₂, пропорциональные Δf_c и Δf₂ соответственно, с выходов измерителей 29 и 31 ширины спектра поступают на два входа блока 32 сравнения. Так как _c>>V₂, то на выходе блока 32 сравнения образуется положительный импульс, который сравнивается с пороговым напряжением V_пор в пороговом блоке 33. Пороговое напряжение V_пор превышается только при обнаружении сложного АМ-ФМн-4Мн-сигнала. При превышении порогового уровня V_пор в пороговом блоке 33 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход блока 18 перестройки, переводя его в режим остановки, на вход линии задержки 23 и на управляющий вход ключа 24, открывая его. В исходном состоянии ключ 24 всегда закрыт.

С этого момента времени просмотр заданного диапазона частот Df и поиск АМ-ФМн-ЧМн-сигналов прекращается на время регистрации обнаруженного АМ-ФМн-ЧМн-сигнала, которое определяется временем задержки τ₁ линии 23 задержки.

При прекращении перестройки гетеродина 19 усилителем 21 промежуточной частоты выделяется напряжение

которое через открытый ключ 24 поступает на входы амплитудного ограничителя 25 и синхронного детектора 26. На выходе амплитудного ограничителя 25 образуется ФМн-ЧМн-сигнал (фиг.3и)

где V₀ - порог ограничения, который поступает на второй вход синхронного детектора 26 в качестве опорного напряжения. В результате синхронного детектирования на выходе синхронного детектора 26 образуется низкочастотное напряжение (фиг.3к)

где K₅ - коэффициент передачи синхронного детектора;

пропорциональное исходному кардиосигналу m(t) (фиг.3а). Это напряжение поступает на вход блока 5 сравнения микропроцессора 3, в котором происходит сравнение регистрируемого сигнала конкретного пациента с установленным для нормального человека верхним и нижним предельно допустимыми уровнями, поступающими на блок 5 сравнения с блоков 4 и 6 памяти верхнего и нижнего уровней. При отклонении значения регистрируемого сигнала за предельно допустимые его величины срабатывает регулируемый пороговый блок 7, включая блок 10 звуковой индикации и магнитный регистратор 9. Последний осуществляет запись в течение 5-10 секунд и регистрацию патологического процесса на портативную кассету. Питание устройства осуществляется от портативного источника тока (не показано).

Следует отметить, что в спектре принимаемого сложного АМ-ФМнЧМн-сигнала с индексом частот манипуляции

символьные частоты f₁ и f₂ подавлены. Поэтому радиоприемник настроен на среднюю частоту f_cp=f_пр. Напряжение U₆(t) с выхода амплитудного ограничителя 25 на первые входы частотного демодулятора 44, фазовых детекторов 43 и 44.

На выходе удвоителя 30 фазы образуется напряжение (блок 18 перестройки выключен)

которое поступает на вход амплитудного ограничителя 48. На выходе последнего образуется напряжение

где V₀ - порог ограничения.

Удвоитель 30 фазы, амплитудный ограничитель 48, системы 35 и 36 фазовой автоподстройки частоты, делители 37 и 38 фазы на два, узкополосные фильтры 39 и 40 образуют систему символьной синхронизации, необходимую для когерентной демодуляции перенимаемого сложного сигнала с угловой манипуляцией. Символьная синхронизация основана на том, что в энергетическом спектре указанного сигнала с индексом частотной манипуляции mf=1 появляются дискретные составляющие на символьных частотах 2f₁ и 2f₂. Сложный сигнал с индексом частотной манипуляции mf=1 формируется из принимаемого сигнала с помощью удвоителя 30 фазы. Системы 35 и 36 фазовой автоподстройки частоты настроены на частоты 2f₁ и 2f₂, которые они захватывают и отслеживают. Делители 37 и 38 фазы на два предназначены для приведения в соответствие частот сигналов синхронизации и принимаемого сигнала. На выходах делителей 37 и 38 фазы на два образуются следующие гармонические колебания (фиг.4а, б):

которые выделяются узкополосными фильтрами 37 и 38 соответственно. Напряжения U₉(t) и U₁₀(t) с выходов узкополосных фильтров одновременно поступают на входы частотного демодулятора 41.

На выходе частотного демодулятора 41 образуется последовательность разнополярных импульсов (фиг.4г). Эта последовательность поступает на вход однополярного вентиля 42, на выходе которого образуются только прямоугольные импульсы положительной полярности (фиг.4д), которые характеризуют основные показатели внешнего дыхания наблюдаемого человека. Указанные импульсы фиксируются магнитным регистратором 9.

На выходе формирователя 40 образуется опорное напряжение 9 (фиг.4б)

которое поступает на опорный вход фазового детектора 47.

Напряжение U₉(t) (фиг.4а) и U₁₀(t) (фиг.4б) с выходов узкополосных фильтров 39 и 40 одновременно поступают на опорные входы фазовых детекторов 43 и 44 соответственно, на информационные входы которых подается напряжение U₆(t) c выхода амплитудного ограничителя 25. Выходные напряжения фазовых детекторов 43 и 44 суммируются в сумматоре 45, на выходе которого формируется суммарное напряжение

где так как символьные частоты f₁ и f₂ симметричны относительно средней частоты f_cp (фиг.2).

Следовательно, напряжение U∑(t) можно записать следующим образом

Это напряжение с выхода сумматора 45 поступает на информационный вход фазового детектора 47, на опорный вход которого подается опорное напряжение U₀(t) с выхода формирователя 46. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 47 образуется низкочастотное напряжение

где K₅ - коэффициент передачи фазового детектора; K₆ - коэффициент передачи фазового детектора,

которое является аналогом модулирующего кода M(t) (фиг.3г). Это напряжение фиксируется магнитным регистратором 9.

Следовательно, магнитный регистратор 9 обеспечивает регистрацию сведений о пациенте и его патологические данные о сердечно-сосудистой системе и основные показатели его внешнего дыхания (объем вентиляции, частота дыхания, пневомтахограмма, длительность вдоха и выдоха).

Время задержки τ₁ линии задержки 23 выбирается таким, чтобы можно было зафиксировать сведения о пациенте и его патологические данные о сердечно-сосудистой системе и основных показателях внешнего дыхания. По истечении этого времени напряжение с выхода линии задержки 23 поступает на вход сброса обнаружителя 22 (порогового блока 33) и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом блок 18 перестройки переводится в режим перестройки, а ключ 24 закрывается, т.е. они переводятся в свои исходные состояния. С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона Df и поиск АМ-ФМн-ЧМн-сигналов продолжается.

В случае обнаружения следующего АМ-ФМн-ЧМн-сигнала работа устройства происходит аналогичным образом.

Устройство может быть выполнено в модификациях, предназначенных для пациентов с различными сердечно-сосудистыми нарушениями, заболеваниями или предрасположенностями к ним (аритмии, пред- и послеинфарктное состояния, экстрасистолия, ишемическая болезнь сердца). При этом эталонная информация вводится в микропроцессор, с которой будет осуществляться сравнение регистрируемых сигналов. Например, у больного с предрасположенностью к пароксимальной тахикардии будет отслеживаться частота сердечных циклов, в случае экстрасистолии - периодичность, число и форма экстрасистол, при ишемии миокарда программное устройство будет настроено на сравнение амплитуды, направленности и длительности зубцов и интервалов ЭКГ.

При этом передающая антенна 16 с помощью дыхательной маски крепится на голове наблюдаемого человека. Тело наблюдаемого человека также играет роль антенны с вертикальной поляризацией и круговой диаграммой направленности. В качестве передающей антенны 16 могут быть использованы штыревые и рамочные антенны. Реально возможно применение только короткой штыревой антенны длиной до 10 см. При этом тело человека играет роль противовеса штыревой антенны. Размещение штыревой антенны на голове наблюдаемого человека обусловлено, кроме того, тем фактом, что голова является наиболее высокой точкой при выполнении обычной повседневной деятельности и что она наиболее защищена от сотрясений, вибраций и ударов. Естественно, эти факторы очень важны при выборе места размещения передающей антенны 16.

Однако существуют и факторы электрического характера, говорящие о пользе размещения антенны 16 именно на голове наблюдаемого человека. Возбуждение токов в телах, размеры которых меньше длины волны, рассматриваются с позиции электростатики. Если человека вместе с антенной 16 представить в виде короткого диполя, то это равносильно тому, что при смещении антенны вдоль тела как бы меняется наклон оси эквивалентного диполя. От места установки антенны 16 на наблюдаемом человеке зависит не только направление нулевой оси излучателя, но и ее эффективность, поскольку плотность зарядов, наводимых на различных участках тела, различна.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими устройствами аналогичного назначения обеспечивает дистанционное получение объективной информации не только о состоянии сердца, но и легких в реальных условиях социально-производственной жизни, осуществляет индивидуализированный дистанционный контроль за деятельностью сердца и легких конкретного пациента, оперативно оповещает о появлении ранних объективных признаков острых сердечных нарушений и, следовательно, повышает эффективность терапевтических и реабилитационных мероприятий. При этом дистанционный контроль осуществляется одновременно за деятельностью сердца и легких нескольких пациентов, радиосигналы которых используют различные частоты и модулирующие коды, которые передают кроме кардиосигналов и пневомотахосигналов еще и сведения о пациентах. По технико-экономическим показателям наиболее рационально в настоящее время проектировать радиоканалы для указанных целей в диапазоне метровых и дециметровых волн.

Предлагаемое устройство может быть использовано в профилактических кардиологических и туберкулезных исследованиях, в практической работе с соответствующим контингентом, в спортивной медицине, авиакосмических полетах, в целях диагностики и предупреждения нарушений и отклонений сердечной деятельности у водителей различного вида автотранспорта.

Тем самым функциональные возможности устройства расширены.

Формула изобретения

1. Устройство для непрерывного слежения за деятельностью сердца, содержащее последовательно соединенные электроды и предварительный усилитель, амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, и фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, последовательно включенные усилитель мощности и передающую антенну, последовательно включенные приемную антенну и смеситель, второй вход которого через гетеродин соединен с выходом блока перестройки, управляющий вход которого подключен к выходу порогового блока, последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, удвоитель фазы, второй измеритель ширины спектра и второй блок сравнения, второй вход которого через первый измеритель ширины спектра соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, вход которого соединен с выходом смесителя, последовательно соединенные пороговый блок, первый вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, а второй вход через линию задержки соединен с его выходом, ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, первый амплитудный ограничитель, синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом ключа, микропроцессор и блок формирования сигнала тревоги, первый и второй выходы которого подключены соответственно к блоку звуковой сигнализации и магнитному регистратору, второй вход которого соединен с выходом синхронного детектора, при этом микропроцессор выполнен в виде первого блока сравнения, блоков памяти нижнего и верхнего уровней и регулируемого порогового блока, выход которого является выходом микропроцессора, а входом которого является вход первого блока сравнения, который подключен соответственно к блокам памяти нижнего и верхнего уровней и выход которого подключен к регулируемому пороговому блоку, а также первый фазовый детектор, подключенный к выходам первого амплитудного ограничителя, отличающееся тем, что оно снабжено на передающей стороне последовательно включенными дыхательным датчиком, преобразователем "код-напряжение" и частотным манипулятором, второй вход которого соединен с выходом фазового манипулятора, а выход подключен к входу усилителя мощности, а на приемной стороне - первой и второй системами фазовой автоподстройки частоты, первым и вторым делителями фазы на два, первым и вторым узкополосными фильтрами, частотным демодулятором, формирователем, сумматором, однополярным вентилем, вторым амплитудным ограничителем и вторым и третьим фазовыми детекторами, причем к выходу удвоителя фазы последовательно подключены второй амплитудный ограничитель, первая система фазовой автоподстройки частоты, первый делитель фазы на два, первый узкополосный фильтр и частотный демодулятор, второй и третий входы которого соединены с выходом первого амплитудного ограничителя и второго узкополосного фильтра соответственно, однополярный вентиль, вход которого подключен к выходу частотного демодулятора, а выход подключен к третьему входу магнитного регистратора, к выходу второго амплитудного ограничителя последовательно подключены вторая система фазовой автоподстройки частоты, второй делитель фазы на два, второй узкополосный фильтр и второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, к второму фазовому детектору последовательно подключены первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго фазового детектора, и третий фазовый детектор, второй вход которого через формирователь соединен с выходами первого и второго узкополосных фильтров, а выход подключен к четвертому входу магнитного регистратора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дыхательный датчик выполнен в виде крыльчатого анемометра, который вмонтирован в дыхательный клапан дыхательной маски и ориентирован перпендикулярно входному воздушному потоку, и фотодиода, обеспечивающего преобразование числа оборотов крыльчатого анемометра в электрические импульсы.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4