Устройство для контроля и наблюденияэлектрокардиосигналов пациента

 

Союз Советских

Социалистических

Республик о >814334

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 09. 01. 79 (21) 2709872/28-13 (5ЦМ. Кл. с присоединением заявки ¹

{23) Приоритет

A 61 В 5/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 230381. Бюллетень N9 11

Дата опубликования описания 2 3. 03. 81 (53) УДК 615.475 (088.8) В. М. Колтун, А. В. Улогов, В. К. Гарип

Ю. С. Трусов и В. В. Крюков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Московское ордена Ленина и ордена Трудо высшее техническое училище им. Н. Э (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И НАБЛЮДЕНИЯ

ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛОВ ПАЦИЕНТА

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 электрокар- 15 диографические электроды, подключенные ко входу усилителя, шифратор усиленных сигналов на выходе усилителя, состоящий из блока ЧМ поднесущей и генератора поднесущей, пере- 213 ключатель режима работ, находящийся между выходом шифратора и входом

УКВ передатчика и обеспечивающий режимы работы "Связь с пациентом" и

"Передача электрокардиограммы". Вы- . ход передатчика посредством радиолинии связан с режекторным фильтром, находящимся на входе приемника сигналов. Выход приемника подключен к громкоговорителю и к блоку включения и ЗО выключения передатчика, а выход микрофона, находящегося у пациента, через микрофонный усилитель подключен к другому входу переключателя режима работ.С помощью этой системы осуществляется регистрация, усиление и передача электрокардиографических сигналов пациентов по радиоканалу и возможна речевая связь с пациентом (1).

Однако эта система не имеет контроля качества наложения электродов, контроля питания, переключателя отведений и автоматической подачи сигналов калибровки, не дает возможности вызвать пациента из центра наблюдения во время передачи электрокардиосигналов (ЭКС),что делает ее непригодной для наблюдения ЭКС пациента дома, на улице, на работе н т.п. Эти условия требуют минимума операций регулировки и управления устройством со стороны пациента.

Цель изобретения — повышение точйости и оперативности контроля состояния пациента.

Поставленная цель достигается, тем, что в устройство введены блок автоматического переключения отведений, блок контроля качества на.

814334 ложения 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, ждущеro .мультивибратора контроля батареи, первого ждущего мультивибратора 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 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.

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 ИЛИ соединен со вторым входом блока реле и шунтирующих резисторов.

На фиг.1 изображена структурная

5 схема устройства для контроля и наблюдения электрокардиосигналов пациента, на фиг.2 — структурная схема блока управления; на фиг.3 структурная схема блока автоматического переключения отведений; на фиг.

4 — структурная схема блока автоматического включения калибровки; на фиг.5 — структурная схема блока контроля состояния батареи питания; на фиг.6 — структурная схема блока

15 контроля качества наложения электродов; на фиг.7 — эпюры напряжений.

Устройство содержит электрокардиографические электроды 1, накладываемые на пациента 2, блок 3 автомати2О ческого переключения отведений, блок

4 контроля качества наложения электродов, последовательно соединенные сумматор 5, усилитель 6, шифратор 7, переключатель 8 режима работ и сер25 дечник 9.Кроме того устРойство содержит блок 10 управления, блок. 11 контроля состояния батареи питания, источник 12 питания, блок 13 автоматического включения калибровки, микрофонный усилитель 14 с микрофоном

15 и громкоговоритель 16, а также последовательно соединенные режекторный фильтр 17, приемник 18 и блок

19 включения и выключения передатчика.

Выход. блока 19 подключен к одному из входов передатчика 9, причем выход приемника 18 подключен к громкоговорителю 16, а выход микрофона 15 через микрофонный усилитель 14 под-.

4Q ключен ко входу переключателя 8.

Выходы блока 10 управления подключены соответственно через блок 3, блок

4 и блок 11 к входам сумматора 5,выход которого подключен к первому

45 входу усилителя 6. Ко второму входу усилителя 6 через блок 13 подключен дополнительный. выход блока 10 управления. Выход источника 12 питания подключен ко второму входу блока 11, 50 а электроды 1 подключены ко вторым входам блока 3 и блока 4.

Блок 4 управления состойт из последовательно соединеных таймера 20, делителя 21 частоты, ждущего мультивибратора 22, дифференцирукщего

55 устройства 23, ждущего мультивибратора 24 контроля батарей; первого ждущего мультивибратора 25 контроля наложения электродов, второго дифФеренцирующего устройства 26 и вто® рого ждущего мультивибратора 27 контроля наложения электродов.

Блок 3 автоматического переключения отведений состоит из последова65 тельно соединенных логической схемы

814334

28, 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 3 автоматического переключения отведений, который осуществляет последовательное периодическое переключение отведенИЙ. Качество наложения электродов в процессе передачи 3КС проверяется блоком 4 контроля. Сигналы от блока 3 и блока 4 через сумматор 5 поступают в усилитель б. Усиленный сигнал подается в шифратор 7 в качестве которого используется час" тотно-модулируемый генератор поднесущей. Сигнал от шифратора 7 через переключатель 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 калиб5

d0

65 ровки, а также осуществляется автоматическое переключение отведений без вмешательства пациента.

В устройстве предусмотрены два режима работы:

1. Передача ЭКС и прием речевых сообщений из центра наблюдения { ггереключатель 8 подключает индикатор

7 к передатчику 9).

2. Двусторонняя речевая связь центра с пациентом (переключатель 8 подключает усилитель 14 к передатчику 9).

В первом режиме работы центр наблюдения получает ЭКС пациента и может давать рекомендации пациенту, при этом сигнал от центра наблюдения идет через режекторный фильтр 17, который предотвращает паразитное влияние гармоник передатчика9, на приемный тракт прибора пациента. К приемнику 18 подключен громкоговоритель 16. Во втором режимЕ работы модулятор передатчика

9 подключается к микрофонному усилителю 14, связанному с микрофоном 15.

Блок 19 включения и выключения передатчика из центра наблюдения дает возможность управлять передатчиком без вмешательства пациента в любой момент времени, необходимой врачу.

Блок 10 управления работает следующим образом.

Таймером вырабатывается непрерывная последовательность прямоугольных импульсов длительностью 20 нс с периодом 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.

814334

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 запускают 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-ro отведения.

На вход поступают синхроимпульсы с выхода 44 блока 10 управления, их периодичность 60 с. Эти импульсы заставляют срабатывать ждущий мультивибратор 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 мультивибратор

31 и ключ 32 питаются от стабилизатора 33 напряжения питания.

Блок контроля состояния батареи питания работает следующим образом.

Блок предназначен для кодирования информации о напряжении батареи питания. Эта информация заключена в длительности прямоугольных импульсов которые формируются с периодичностью один раз в 60 с. Передние фронты этих импульсов смещены относительно передних 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 их задние фронты сливаются с передними фронтами следующих за ними импульсов несущих информацию о качестве наложения электродов, и этот факт является хорошо различимым визуально на приемной станции сигналом разряда батарей питания передатчика. Данное устройство освобождает пациента от контроля за состоянием батареи пита5 ния носимого им передатчика и позволяет осуществлять этот контроль автоматически или визуально на приемной станции по длительности соответствующих импульсов. Когда батарея питания разрядится, пациент по радиотелефонному каналу связи получает инструкцию о необходимости з аменит ь ее .

Синхронизирующие импульсы поступают на один из раздельных входов триггера 34, в исходное состояние триггер возвращается импульсами на втором входе, которые формируются преобразователем 35 напряжение-длительность импульсов. Этот преобразователь 35 выполнен по схеме на осноЩ ве однопереходного транзистора, его работа синхронизируется выходными импульсами, поступающими с выхода триггера 34. Управляющее напряжение на вход преобразователя 35 поступает с батарей 36 питания. Преобразователь напряжение-длительность импульсов раз в 60 с генерирует ко-, роткие импульсы, сдвинутые относительно переднего фронта синхроимпульсов на входе блока 11 на время, обратно пропорциональное напряжению батареи питания. Эти импульсы поступают на триггер 34, и таким образом формируются импульсы на выходе блока 11. Питание преобразователя 35 и триггера 34 осуществля- . ется от стабилизатора 37 напряжения питания.

Блок контроля качества наложения электродов работает следующим обра40 зом.

Блок предназначен для периодического (один раз в 60 с ), контроля качества наложения электродов. Количественным критерием качества на45 ложения электродов используется амплитуда измерительного прямоугольного импульса на выходе усилителя, причем величина этого импульса связана обратно пропорциональной за$Q висимостью с величиной межэлектродного сопротивления, измеренного на постоянном токе. Длительность измерительного импульса выбрана неболь-; шой (200 мс } c целью предотвращения процесса поляризации электродов при прохождении импульса по цепи "электрод-тело-электрод". Контроль качества наложения электродов проводится в центре наблюдения. Если качество наложения недостаточно и ЭКГ сопровож60 дается высоким уровнем помех, мешающим нормальной расшифровки ЭКГ, оператор сообщает об этом по радиоканалу пациенту, который самостоя" тельно, по специальной инструкции при65 нимает меры к улучшению качества на814334

10 ложения электродов., Это бывает необ— ходимо при нарушении контакта из-за вытекания пасты, отрыва электрода или 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 выходе этого блока генерируются прямоугольные импульсы длительностью 200 мс, сдвинутые относительно входных на

100 мс. Эти импульсы вместе с входными поступают на схему ИЛИ 42 и далее с выхода этой схемы на блок 40 реле и шунтирующих резисторов.

Выходные импульсы с блока 41 и j5 входные импульсы подаются кроме того на логическую схему 38, которая управляет ключами блока 39 и реле в блоке 40.

На фиг.7 изображена вся,пачка из щ четырех импульсов, несущих информацию о работоспособности устройства контроля и наблюдения электрокардиосигналов пациента.

Первый импульс в пачке является калибровочным, второй имеет длительность обратно пропорциональную напряжению батареи питания, причем, когда это напряжение падает ниже нормы, задний, фронт второго импульса сливается с передним фронтом третьего импульса, что является сигналом к смене батареи питания. Амплитуды третьего и четвертого импульсов обратно пропорциональны межэлектродным сопротивлениям.

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- 50 ветствующих параметрах. Если значе-. ния этих параметров недопустимы, в центр наблюдения поступают сигналы, включающие табло тревоги, и врач по речевому каналу может сообщить паци- . енту о необходимости замены батареи или лучшего прикрепления электродов, что улучшает эксплуатационные качества прибора пациента.

Таким образом, конструкция устройства обеспечивает повышение точности и оперативности контроля состояния пациента.

Формула изо6ретения

1. Устройство для контроля и наб» людения электрокардиосигналов паци- б5 ента, содержащее электроды, последовательно соединенные усилитель, шифратор, 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 контро ля наложения электродов.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блох автоматического переключения отведений оостоит 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.

814334

5. устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок контроля состояния бат ареи пит анин сост оит иэ триггера, преобразователя напряжение-длительность импульсов, управляющей батареи питания и стабилизатора питания, причем выходы управлякщей батареи питания подключены соответственно ко входам преобразователя напряжение-длительност ь 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 напряжениедлительность импульсов. 15

6. 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 блока реле и шунтирующих резисторов, а также блока сдвига импульсов и схемы

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

Ю а выход схемы ИЛИ соединен со вторым входом блока реле и шунтирующих резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Татаренко Л. И., Кашина В. Л.

Специализированные устройства дистанционного контроля и диагностики в курортной медицине. — Сб. "Техника биологической телеметрии и ее применение в биологии и медицине". M., 1972, с.47-50.