Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца

Классы МПК:A61B5/04 измерение биоэлектрических сигналов организма или его частей
A61B5/0432 регистрирующие устройства, специально предназначенные для этой цели
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Бойцов Сергей Анатольевич (RU),
Заренков Вячеслав Адамович (RU),
Заренков Дмитрий Вячеславович (RU),
Дикарев Виктор Иванович (RU),
Рыбкин Леонид Всеволодович (RU),
Шуленин Сергей Николаевич (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-11-16
публикация патента:

Система относится к области медицинской техники, а именно к конструкции устройств и систем для передачи электрокардиосигналов по радиоканалам, и может быть использована в учреждениях практического здравоохранения, в том числе и в системе скорой помощи, в системе дистанционных консультативных центров. Система содержит аппаратуру, обслуживающую пациента, и аппаратуру пункта контроля. Аппаратура, обслуживающая пациента, содержит электроды, предварительный усилитель, первый генератор высокой частоты, первый амплитудный модулятор, генератор модулирующего кода, первый фазовый манипулятор, первый усилитель мощности, первую приемно-передающую антенну, второй гетеродин, второй смеситель, усилитель первой промежуточной частоты, первый антенный переключатель, второй усилитель мощности, третий гетеродин, третий смеситель, усилитель второй промежуточной частоты, второй амплитудный ограничитель, второй синхронный детектор, блок регистрации, перемножитель, полосовой фильтр и второй фазовый детектор. Аппаратура пункта контроля содержит микропроцессор, блок сравнения, блоки памяти нижнего и верхнего уровней, регулируемый пороговый блок, блок формирования сигнала тревоги, магнитный регистратор, блок звуковой сигнализации, вторую приемо-передающую антенну, блок перестройки, первый смеситель, усилитель второй промежуточной частоты, обнаружитель, линию задержки, ключ, первый амплитудный ограничитель, первый синхронный детектор, вторую линию задержки, первый фазовый детектор, второй генератор высокой частоты, источник аналоговых сообщений, второй фазовый манипулятор, четвертый гетеродин, четвертый смеситель, усилитель промежуточной частоты, третий и четвертый усилитель мощности, второй антенный переключатель. Обнаружитель содержит измерители и ширины спектра, удвоителя фазы, второй блок сравнения и первый пороговый блок. Данная система обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства путем использования радиоканала в дуплексном (двухнаправленном) режиме, когда аналоговая и дискретная информация передается не только от пациента на пункт контроля, но и с пункта контроля - пациенту или врачу, который занимается данным пациентом. 5 ил. система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026

Рисунки к патенту РФ 2281026

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026

Предлагаемая система относится к области медицинской техники, а именно к конструкции устройств и систем для передачи электрокардиосигналов по радиоканалам, и может быть использована в учреждениях практического здравоохранения, в том числе и в системе скорой помощи, в системе дистанционных консультативных центров.

Известны устройства и системы для непрерывного слежения за деятельностью сердца и для диагностики заболеваний сердца (авт. свид. СССР №№1811380, 1814538; патенты РФ №№2128004, 2181258, 2089094, Фролов М.В. Контроль функционального состояния человека - оператора. М.: Наука, 1987, с.40-42 и другие).

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

Указанное устройство обеспечивает дистанционное получение объективной информации о состоянии сердца больного человека в реальных условиях социально-производственной жизни. При этом дистанционный контроль осуществляется одновременно за деятельностью сердца нескольких пациентов, радиосигналы которых используют различные частоты и модулирующие коды, которые передают кроме кардиосигналов еще и сведения о пациентах.

Однако данное устройство использует радиоканал только в симплексном (однонаправленном) режиме, т.е. кардиосигнал и сведения о пациенте передаются от пациента только на пункт контроля. Отсутствует обратная связь, и радиоканал не использует своих потенциальных возможностей для передачи аналоговой и дискретной информации с пункта контроля пациенту или врачу, который занимается данным пациентом. Например, рекомендации консультативно-диагностического центра после детального анализа ЭКГ пациента, полученной по радиоканалу.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем использования радиоканала в дуплексном (двухнаправленном) режиме, когда аналоговая и дискретная информация передаются не только от пациента на пункт контроля, но и с пункта контроля - пациенту или врачу, который занимается данным пациентом.

Поставленная задача решается тем, что система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, содержащая последовательно включенные электроды, предварительный усилитель, первый амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом первого генератора высокой частоты, и первый фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, первый усилитель мощности, передающую антенну и приемную антенну, последовательно включенные блок перестройки, управляющий вход которого подключен к выходу первого порогового блока, являющегося выходом обнаружителя, первый гетеродин, первый смеситель и первый усилитель второй промежуточной частоты, последовательно включенные обнаружитель, вторым входом которого являются объединенные входы измерителя ширины спектра сигнала и удвоителя фазы, к которому последовательно подключены измеритель ширины спектра второй гармоники и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя ширины спектра сигнала, и первый пороговый блок, управляющий вход которого через первую линию задержки соединен с выходом обнаружителя, ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя второй промежуточной частоты, первый амплитудный ограничитель, первый 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, к выходу первого амплитудного ограничителя последовательно подключены вторая линия задержки и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, а выход подключен к второму входу магнитного регистратора, третий вход которого соединен с выходом первого 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, входом которого является вход первого блока сравнения, который подключен соответственно к блокам памяти нижнего и верхнего уровней и к регулируемому пороговому блоку, снабжена вторым, третьим и четвертым гетеродинами, вторым, третьим и четвертым смесителями, вторым усилителем второй промежуточной частоты, усилителем промежуточной частоты, усилителем первой промежуточной частоты, вторым, третьим и четвертым усилителями мощности, двумя антенными переключателями, вторым амплитудным ограничителем, вторым синхронным детектором, блоком регистрации, перемножителем, полосовым фильтром, вторым фазовым детектором, вторым генератором высокой частоты, вторым амплитудным модулятором, вторым фазовым манипулятором, источником аналоговых сообщений и источником дискретных сообщений, причем к выходу первого фазового манипулятора последовательно подключены второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, первый антенный переключатель, вход-выход которого соединен с первой приемно-передающей антенной, второй усилитель мощности, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второй усилитель второй промежуточной частоты, второй амплитудный ограничитель, второй синхронный детектор, второй выход которого соединен с выходом второго усилителя второй промежуточной частоты, и блок регистрации, к выходу третьего гетеродина последовательно подключены перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного ограничителя, полосовой фильтр и второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход подключен к второму входу блока регистрации, к выходу второго генератора высокой частоты последовательно подключены второй амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом источника аналоговых сообщений, второй фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений, четвертый смеситель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, усилитель промежуточной частоты, третий усилитель мощности, второй антенный переключатель, вход-выход которого соединен с второй приемно-передающей антенной, и четвертый усилитель мощности, выход которого соединен с вторым входом первого смесителя.

Структурная схема аппаратуры, обслуживающей пациента представлена на фиг.1. Структурная схема аппаратуры пункта контроля изображена на фиг.2. Структурная схема обнаружителя 22 показана на фиг.3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая процесс преобразования сигналов по частоте, изображена на фиг.4. Временные диаграммы, поясняющие работу системы, изображены на фиг.5.

Аппаратура, обслуживающая пациента, содержит последовательно включенные электроды 1, предварительный усилитель 2, первый амплитудный модулятор 12, второй вход которого соединен с выходом первого генератора 11 высокой частоты, первый фазовый манипулятор 14, второй вход которого соединен с выходом генератора 13 модулирующего кода, второй смеситель 35, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 34, усилитель 36 первой промежуточной частоты, первый усилитель 15 мощности, первый антенный переключатель 37, вход-выход которого соединен с первой приемно-передающей антенной 16, второй усилитель 38 мощности, третий смеситель 40, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 39, второй усилитель 41 второй промежуточной частоты, второй амплитудный ограничитель 42, второй синхронный детектор 43, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 41 второй промежуточной частоты, и блок 44 регистрации. К выходу третьего гетеродина 39 последовательно подключены перемножитель 45, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного ограничителя 42, полосовой фильтр 46 и второй фазовый детектор 47, выход которого соединен с вторым входом блока 44 регистрации.

Аппаратура пункта контроля содержит последовательно включенные второй генератор 48 высокой частоты, второй амплитудный модулятор 50, второй вход которого соединен с выходом источника 49 аналоговых сообщений, второй фазовый манипулятор 52, второй вход которого соединен с выходом источника 51 дискретных сообщений, четвертый смеситель 54, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 53, усилитель 55 промежуточной частоты, третий усилитель 56 мощности, второй антенный переключатель 57, вход-выход которого соединен с второй приемно-передающей антенной 17, четвертый усилитель 58 мощности, первый смеситель 20, второй вход которого через первый гетеродин 19 соединен с выходом блока 18 перестройки, управляющий вход которого подключен к выходу первого порогового блока 33, являющегося выходом обнаружителя 22, и первый усилитель 21 второй промежуточной частоты, последовательно включенные обнаружитель 22, вторым входом которого являются объединенные входы измерителя 29 ширины спектра сигнала и удвоителя 30 фазы, к которому последовательно подключены измеритель 31 ширины спектра второй гармоники и второй блок 32 сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя 29 ширины спектра сигнала, и первый пороговый блок 33, управляющий вход которого через первую линию 23 задержки соединен с выходом обнаружителя 22, ключ 24, второй вход которого соединен с выходом усилителя 21 второй промежуточной частоты, первый амплитудный ограничитель 25, первый синхронный детектор 26, второй вход которого соединен с выходом ключа 24, микропроцессор 3 и блок 8 формирования сигнала тревоги, первый и второй выходы которого подключены соответственно к блоку 10 звуковой сигнализации и магнитному регистратору 9. К выходу первого амплитудного ограничителя 25 последовательно подключены вторая линия 27 задержки и первый фазовый детектор 28, второй вход которого соединен с выходом амплитудного ограничителя 25, а выход подключен к второму входу магнитного регистратора 9, третий вход которого соединен с выходом синхронного детектора 26. При этом микропроцессор 3 выполнен в виде первого блока 5 сравнения, блоков памяти нижнего 4 и верхнего 6 уровней и регулируемого 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 регулируемому пороговому блоку 7.

В качестве блока 18 перестройки используется, как правило, генератор пилообразного напряжения. Его назначением является изменение частоты гетеродина 19 по линейному закону. В этом случае супергетеродинный приемник называется панорамным приемником. В ряде случаев 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).

Система для непрерывного слежения за деятельностью сердца работает следующим образом.

Электроды 1 крепятся на наблюдаемом человеке (спортсмене, водителе транспорта, рабочем, пациенте с различными сердечно-сосудистыми 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 отведений Небо, при которых три электрода располагаются следующим образом.

Первый электрод располагается справа у места прикрепления ГО 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;

D - между первым и третьим электродами;

I - между вторым и третьим электродами;

Достоинством этих отведений 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 возникающие 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 Водолазскому П.А. Поскольку высокое электрическое сопротивление кожи обусловлено свойствами как рогового 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 m1 (t) (фиг.5, а), 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.5, б)

Uc1(t)=Vс1·Cos(W c·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 c1), 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc1,

где Vc1, Wс , система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 c1, Tc1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность гармонического колебания.

На выходе амплитудного модулятора 12 образуется сигнал с амплитудной модуляцией (AM) (фиг.5, в)

U2=V2·[1+m 1(t)]·Cos(Wc·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 c1), 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc1,

где V2=1/2 K1 ·Vc1;

K1 - коэффициент передачи амплитудного модулятора;

m1(t) - закон амплитудной модуляции;

Сигнал с амплитудной модуляцией U2 (t) поступает на вход фазового манипулятора 14, на второй вход которого поступает модулирующий код M1(t) (фиг.5, г), 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 (АМ-ФМн) (фиг.5, д)

U 3(t)=V3·[1+m1(t)]·Cos[W c·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 k1(t)+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 c1], 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc1,

где V3=1/2K2 ·V2;

К2 - коэффициент передачи фазового манипулятора;

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 к1(t)={0, система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 } - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M 1(t) (фиг.5, г), причем система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 k1(t)=const при ксистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 э<t<(к+1) система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 э и может изменяться скачком при t=ксистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 э, т.е. на границах между элементарными посылками (к=1, 2, ..., N-1);

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T1(T 1=Nсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 э),

который поступает на первый вход смесителя 35, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 34

Uг1(t)=Vг1·Cos(Wг1·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г1).

На выходе смесителя 35 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителем 36 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты (фиг.5, е)

U пр1(t)=Vпр1·[1+m1(t)]·Cos[W пр1·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 k1(t)+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр1], 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc1,

где Vпр1=1/2К3 ·V3·Vг1;

К3 - коэффициент передачи смесителя;

Wпр1=W с+Wг1 - первая промежуточная (суммарная) частота;

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр1=система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 с1+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г1.

Это напряжение после усиления в усилителе 15 мощности через антенный переключатель 37 излучается приемно-передающей антенной 16 в эфир на частоте W1=Wпр1, улавливается приемно-передающей антенной 17 и через антенный переключатель 57 и усилитель 58 мощности поступает на первый вход смесителя 20. На второй вход смесителя 20 подается напряжение гетеродина 19 линейно изменяющейся частоты

Uг2 (t)=Vг1·Cos(Wг1·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 ·t2+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г1), 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Тп,

где система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 =Df/Тп - скорость изменения частоты гетеродина 19 в заданном диапазоне частот Df частот;

Тп - период повторения (период перестройки).

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

Uпр2(t)=Vпр2·[1+m1(t)]·Cos[W пр2·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 к1(t)-система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 ·система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 ·t2+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр2], 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc1,

где Vпр2=1/2К3 ·Vпр1·Vг1;

Wпр2 =Wпр1-Wг1=Wс - вторая промежуточная (разностная) частота (фиг.4);

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр2=система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр1-система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г1.

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

На выходе удвоителя фазы 30 образуется напряжение:

U4(t)=V4 ·[1+m1(t)]·Cos(2Wпр2·t-2система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 ·система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 ·t2+2система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр2), 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc1,

в котором фазовая манипуляция уже отсутствует.

Ширина спектра система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 f2 второй гармоники сигнала определяется длительностью Tс1 сигнала

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 f2=1/Тс1,

тогда как ширина спектра система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 fc принимаемого сигнала определяется длительностью система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 э его элементарных посылок

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 fс=1/система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 э,

т.е. ширина спектра система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 f2 второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 fс/f2=N.

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

Ширина спектра система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 fс входного сигнала измеряется с помощью измерителя 29, а ширина спектра система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 f2 второй гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 31. Напряжения Vc и V2, пропорциональные система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 fс и система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 f2 соответственно, с выходов измерителей 29 и 31 ширины спектра поступают на два входа блока 32 сравнения. Так как Vc>V2 то на выходе блока 32 сравнения образуется положительный импульс, который сравнивается с пороговым напряжением Vпор в пороговом блоке 33. Пороговое напряжение Vпор превышается только при обнаружении сложного АМ-ФМн-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-сигналов прекращается на время регистрации обнаруженного АМ-ФМн-сигнала, которое определяется временем задержки система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 1 линии задержки 23.

При прекращении перестройки гетеродина 19 усилителем 21 второй промежуточной частоты выделяется напряжение

Uпр3(t)=Vпр2·[1+m 1(t)]·Cos[Wпр2·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 к1(t)+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр2], 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tс1,

которое через открытый ключ 24 поступает на входы амплитудного ограничителя 25 и синхронного детектора 26. На выходе амплитудного ограничителя 25 образуется ФМн-сигнал (фиг.5, ж)

U5(t)=V0·Cos[W пр2·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 k1(t)+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр2], 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc1,

где V0 - порог ограничения,

который поступает на второй вход синхронного детектора 26 и на входы линии задержки 27 и фазового детектора 28. В результате синхронного детектирования на выходе синхронного детектора 26 образуется низкочастотное напряжение (фиг.5, з)

Uн1 (t)=Vн1·[1+m1(t)],

где V h1=1/2K4·Vпр2·V0 ;

K4 - коэффициент передачи синхронного детектора,

пропорциональное исходному кардиосигналу m1(t). 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 системы осуществляется от портативного источника тока (не показан).

Линия задержки 27 и фазовый детектор 28 обеспечивают детектирование ФМн-сигнала U5 (t) (фиг.5, ж) методом относительной фазовой манипуляции, который свободен от явления «обратной работы». При этом время задержки система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 2 линии задержки 27 выбирается равной длительности система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 э элементарных посылок (система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 2=система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 э) (фиг.5, и). В этом случае опорным напряжением для последующей элементарной посылки служит предыдущая элементарная посылка. На выходе линии задержки 27 образуется напряжение (фиг.5, и)

U6(t)=V0·Cos[Wпр2 ·(t-система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 2)+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 k1(t-система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 2)+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр2], 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc2,

которое поступает на второй вход фазового детектора 28. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение (фиг.5, к)

Uн2(t)=Vн2·Cosсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 k1(t);

где Vн2=1/2К5 ·V0 2;

K5 - коэффициент передачи фазового детектора,

пропорциональное модулирующему коду M1(t) (фиг.5, г). Это напряжение фиксируется магнитным регистратором 9.

Следовательно, магнитный регистратор 9 обеспечивает регистрацию сведений о пациенте и его патологические данные о сердечно-сосудистой системе.

Время задержки система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 1 линии 23 задержки выбирается таким, чтобы можно было зафиксировать сведения о пациенте и его патологические данные о сердечно-сосудистой системе на магнитную кассету и детально их проанализировать. Результаты анализа и рекомендации по радиоканалу передаются пациенту или врачу, который занимается данным пациентом.

Для этого генератором 48 высокой частоты формируется гармоническое колебание

Uс2(t)=Vс2·Cos(W c·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 c2), 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc2,

которое поступает на первый вход амплитудного модулятора 50, на второй вход которого подается аналоговая информация m2(t) с выхода источника 49 аналоговых сообщений. На выходе амплитудного модулятора 50 образуется сигнал с амплитудной модуляцией (AM)

U7(t)=V 7·[1+m2(t)]·Cos(Wc·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 c2), 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc2,

где V7=1/2K1 ·Vc2,

m2(t) - закон амплитудной модуляции.

Сигнал с амплитудной модуляцией U7 (t) поступает на вход фазового манипулятора 52, на второй вход которого поступает модулирующий код M2(t) с выхода источника 51 дискретных сообщений.

Модулирующие функции m2(t) и M2(t) в аналоговой и цифровой форме содержат сведения о контролируемом пациенте, диагноз заболевания как результат анализа ЭКГ пациента, полученные дистанционно по радиоканалу, и соответствующие рекомендации по лечению сердечно-сосудистых патологий.

На выходе фазового манипулятора 52 образуется сложный АМ-ФМн-сигнал

U8(t)=V8·[1+m 2(t)]·Cos(Wc·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 к2(t)+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 c2), 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc2,

где V8=1/2K2 ·V7;

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 к2(t)={0, система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 } - манипулируемая составляющая фазы,

который поступает на первый вход смесителя 54, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 53

Uг3(t)=Vг3 ·Cos(Wг2·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г2),

При этом частоты Wг1 и Wг2 гетеродинов выбираются следующим образом (фиг.4):

Wг2-Wг1=Wпр2, Wс =Wпр2, Wг1=W2=Wпр ,

Wг2=W1=Wпр1.

На выходе смесителя 54 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 55 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты

Uпр4(t)=Vпр4·[1+m 2(t)]·Cos[Wпр·t-система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 к1(t)+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр4], 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc2,

где Vпр4=1/2К3 ·V8·Vг3;

Wпр =Wг2-Wс=W2 - промежуточная частота;

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр4=система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 c2-система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г2.

Это напряжение после усиления в усилителе 56 мощности через антенный переключатель 57 излучается приемно-передающей антенной 17 на частоте W2, в эфир, улавливается приемно-передающей антенной 16 и через антенный переключатель 37 и усилитель 38 мощности поступает на первый вход смесителя 40. На второй вход смесителя 40 подается напряжение Uг3(t) гетеродина 39. На выходе смесителя 40 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 41 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты

Uпр5(t)=Vпр5 ·[1+m2(t)]·Cos[Wпр2·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 k2(t)+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр5], 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Тc2,

где Vпр5=1/2К3 ·Vпр4·Vг3;

Wпр2 =Wпр1-Wпр=Wг2-Wг1 - вторая промежуточная (разностная) частота;

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр5=система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр4-система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г2.

которое поступает на информационный вход синхронного детектора 43 и на вход амплитудного ограничителя 42. На выходе последнего образуется ФМн-сигнал

U9 (t)=V0·Cos[Wпр2·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 к2(t)+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр5], 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc2,

где V0 - порог ограничения,

который подается на опорный вход синхронного детектора 43. На выходе синхронного детектора 43 образуется низкочастотное напряжение

Uн3(t)=Vн3·[1+m 2(t)];

где Vн3=1/2К4·V пр5·V0;

пропорциональное модулирующей функции m2(t). Это напряжение фиксируется блоком 44 регистрации.

Напряжение U9(t) с выхода амплитудного ограничителя 42 одновременно поступает на первый вход перемножителя 45, на второй вход которого подается напряжение Uг3 (t) гетеродина 39

Uг3(t)=Vг3·Cos[W г2·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г2).

На выходе перемножителя 45 образуется напряжение

U10(t)=V10·Cos[W г1·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 к2(t)+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г1], 0система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 tсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 Tc2,

где V10=1/2K6 ·V0·Vг3;

К5 - коэффициент передачи перемножителя;

Wг1=W г2-Wпр2;

система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г1=система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г2-система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 пр5;

которое представляет собой ФМн-сигнал на стабильной частоте гетеродина 34.

Это напряжение выделяется полосовым фильтром 46 и поступает на информационный вход фазового детектора 47, на опорный вход которого подается напряжение гетеродина 34

Uг1(t)=Vг1·Cos(Wг1 ·t+система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 г1).

На выходе фазового детектора 47 образуется низкочастотное напряжение

Uн4(t)=Vн4 ·Cosсистема для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 к2(t),

где Vн4=1/2K5 ·V0·Vг1;

пропорциональное модулирующему коду M2(t). Это напряжение фиксируется блоком 44 регистрации.

Время задержки система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, патент № 2281026 1 линии задержки 23 выбирается таким, чтобы можно было зафиксировать сведения о пациенте и его патологические данные о сердечно-сосудистой системе на магнитную кассету. 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-сигналов продолжается.

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

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с базовым устройством обеспечивает расширение функциональных возможностей радиоканала. Это достигается путем использования радиоканала в дуплексном (двухнаправленном) режиме, при котором аналоговая и дискретная информация передается не только от пациента на пункт контроля, но и с пункта контроля - пациенту или врачу, который занимается пациентом. При этом указанная информация от пациента на пункт контроля передается на частоте W1=Wпр1=Wг1 а принимается на частоте W2=Wпр=Wг2, а с пункта контроля - пациенту, наоборот, передается на частоте W2 , а принимается на частоте W1. Данные частоты разнесены на значение второй промежуточной частоты

W1-W 2=Wг2-Wг1=Wпр1-Wпр =Wпр2.

Для передачи указанной информации по радиоканалу используются сложные сигналы с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн), которые обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого используемый сложный АМ-ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного АМ-ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией на одной несущей частоте обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных АМ-ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Сложные АМ-ФМн-сигналы открывают новые возможности в технике передачи сообщений и их защиты от несанкционированного доступа. Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность выделять сложные АМ-ФМн-сигналы среди других сигналов и помех, действующих в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени. Данная возможность реализуется сверткой спектра сложных АМ-ФМн-сигналов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система для непрерывного слежения за деятельностью сердца, содержащая последовательно включенные электроды, предварительный усилитель, первый амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом первого генератора высокой частоты, и первый фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, первый усилитель мощности, передающую антенну и приемную антенну, последовательно включенные блок перестройки, первый гетеродин, первый смеситель, первый усилитель второй промежуточной частоты и обнаружитель, выполненный на измерителе ширины спектра, удвоителе фазы, входы которых объединены и являются первым входом обнаружителя, а выходы соответственно подключены ко второму блоку сравнения и измерителю спектра второй гармоники, выход которого подключен ко второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен с выходом первого порогового блока, выход которого является выходом обнаружителя, который через первую линию задержки подключен к управляющему входу первого порогового блока, выход которого соединен с управляющим входом блока перестройки и первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к последовательно соединенным первому амплитудному ограничителю, первому синхронному детектору, второй вход которого соединен с выходом ключа, микропроцессору и блоку формирования сигнала тревоги, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу блока звуковой сигнализации и первому входу магнитного регистратора, к выходу первого амплитудного ограничителя подключены вход второй линии задержки и первый вход первого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, а выход подключен к второму входу магнитного регистратора, третий вход которого соединен с выходом первого 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, входом которого является вход первого блока сравнения, который подключен соответственно к блокам памяти нижнего и верхнего уровней и к регулируемому пороговому блоку, отличающаяся тем, что она снабжена вторым, третьим и четвертым гетеродинами, вторым, третьим и четвертым смесителями, вторым усилителем второй промежуточной частоты, усилителем промежуточной частоты, усилителем первой промежуточной частоты, вторым, третьим и четвертым усилителями мощности, двумя антенными переключателями, вторым амплитудным ограничителем, вторым синхронным детектором, блоком регистрации, перемножителем, полосовым фильтром, вторым фазовым детектором, вторым генератором высокой частоты, вторым амплитудным модулятором, вторым фазовым манипулятором, источником аналоговых сообщений и источником дискретных сообщений, причем к выходу первого фазового манипулятора последовательно подключены второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, первый антенный переключатель, вход-выход которого соединен с первой приемно-передающей антенной, второй усилитель мощности, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второй усилитель второй промежуточной частоты, второй амплитудный ограничитель, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя второй промежуточной частоты, и блок регистрации, к выходу третьего гетеродина последовательно подключены перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного ограничителя, полосовой фильтр и второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход подключен к второму входу блока регистрации, к выходу второго генератора высокой частоты последовательно подключен второй амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом источника аналоговых сообщений, второй фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений, четвертый смеситель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, усилитель промежуточной частоты, третий усилитель мощности, второй антенный переключатель, вход-выход которого соединен с второй приемно-передающей антенной, и четвертый усилитель мощности, выход которого соединен с вторым входом первого смесителя.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2281026

patent-2281026.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс A61B5/04 измерение биоэлектрических сигналов организма или его частей

Патенты РФ в классе A61B5/04:
устройство для измерения электрических параметров участка тела человека -  патент 2522949 (20.07.2014)
способ контроля жизнеспособности паренхиматозного органа, подлежащего трансплантации -  патент 2519943 (20.06.2014)
способ прогнозирования риска развития рассеянного склероза у больных с оптическим невритом -  патент 2517587 (27.05.2014)
способ и устройство для оценки риска сердечно-сосудистых осложнений -  патент 2508904 (10.03.2014)
т-образный монополярный игольчатый электрод для регистрации электрической активности органов желудочно-кишечного тракта животных -  патент 2499549 (27.11.2013)
способ коррекции мелкой моторики с использованием сенсорных перчаток -  патент 2494670 (10.10.2013)
способ проведения анестезии при рентгенэндоваскулярных операциях у детей на сердце и крупных сосудах (варианты) -  патент 2485980 (27.06.2013)
способ диагностики холагенной диареи -  патент 2475182 (20.02.2013)
способ оценки психофизиологического состояния организма человека -  патент 2472429 (20.01.2013)
электродное устройство -  патент 2469642 (20.12.2012)

Класс A61B5/0432 регистрирующие устройства, специально предназначенные для этой цели

Патенты РФ в классе A61B5/0432:
водонепроницаемый экг-монитор и пользовательский интерфейс -  патент 2512800 (10.04.2014)
система контроля экг с беспроводной связью -  патент 2501520 (20.12.2013)
система контроля экг с конфигурируемыми пределами включения сигналов тревоги -  патент 2499550 (27.11.2013)
устройство мобильной связи с возможностью кардиомониторинга -  патент 2463952 (20.10.2012)
электрически изолированный катетер с беспроводными датчиками -  патент 2459576 (27.08.2012)
устройство контроля и оценки физиологических процессов -  патент 2378984 (20.01.2010)
способ синхронной регистрации реограммы с электродов экг и устройство для его реализации -  патент 2345709 (10.02.2009)
способ диагностики физиологического течения беременности и формы хронической фетоплацентарной недостаточности -  патент 2332161 (27.08.2008)
система для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы -  патент 2291665 (20.01.2007)
устройство для непрерывного слежения за деятельностью сердца -  патент 2290059 (27.12.2006)

Наверх