способ обследования пациента

Формула изобретения

Способ обследования пациента, заключающийся в длительном мониторировании физиологического параметра на носимой пациентом аппаратуре с размещенным в ней источником питания, включающем измерение текущего значения физиологического параметра в течение времени t₁, преобразование его в электрический сигнал и регистрацию сигнала, отличающийся тем, что перед измерением текущего значения физиологического параметра осуществляют тестирование источника питания, для чего сначала измеряют его начальное значение напряжения U₀, затем параллельно к нему подключают токозадающий элемент, выполненный в виде резистора, величина сопротивления которого определяется паспортными значениями напряжения и максимально допустимого тока разряда источника питания I_max, измеряют значения напряжения U_t за время тестирования t₂, выбранное на пологом участке разрядной характеристики источника питания, после чего определяют гарантированную длительность мониторирования T из зависимости



где I_и ток, потребляемый от источника питания за время t₁;

f частота измерения физиологического параметра;

I_а ток, потребляемый от источника питания в интервалах между измерениями;

U_к минимально допустимая величина напряжения питания, необходимого для работы аппаратуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а конкретно к способам диагностики состояния пациента, использующим современную медицинскую аппаратуру с измерением физиологических параметров, (например pH желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), биопотенциалов сердечной мышцы и др.), преобразованием измеренных параметров в электрические сигналы, пригодные для обработки и анализа (например, средствами вычислительной техники).

Известны способы обследования пациента, заключающиеся в измерении физиологических параметров (например, с использованием аппаратуры типа "Гастроскан" или "Гастротест" для pH-метрии ЖКТ [1] или аппаратуры типа электрокардиографа для снятия частоты и формы колебаний cardia [2].

В известных способах используется достаточно современная аппаратура, однако громоздкость и стационарность ее позволяют проводить длительные (например, в течение суток) диагностические процедуры только в условиях стационара, т. е. когда пациент лишен свободы в отправлении естественных функций организма.

Известны способы обследования пациента, заключающиеся в длительном мониторировании физиологического параметра на носимой пациентом аппаратуре с размещенным в ней источником питания, включающие измерение текущего значения физиологического параметра в течение времени t₁, преобразование его в электрический сигнал и регистрацию сигнала. Таким способом является способ [3] (прототип), в котором измеряют физиологические параметры (pH-параметры ЖКТ) в течение заданного врачом длительного времени, например, суток, когда пациент носит на себе малогабаритное нетяжелое специализированное (только для pH-метрии) устройство, позволяющее проводить мониторирование, т.е. снятие по заданной программе значений параметров и регистрацию их в памяти устройства с последующим выводом этих данных в цифровой или графической форме для анализа и диагноза.

Однако способам типа [3] свойственна недостаточность контроля аппаратуры перед началом обследования пациента, так как используемые в медицинских устройствах автономные источники питания (как правило, малогабаритные) обладают повышенной склонностью изменять свои характеристики во время хранения и эксплуатации и, следовательно, при использовании аппаратуры с такими источниками не исключена возможность искажения и даже полной потери информации о пациенте, полученной при измерениях.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности получения и сохранения диагностической информации в течение всего времени обследования.

Технический результат достигается тем, что перед началом мониторирования осуществляют тестирование источника питания на возможность его работы в течение заданного времени обследования, для чего:

сначала измеряют его начальное значение напряжения U_o, B;

затем параллельно к нему подключают токозадающий элемент, выполненный в виде резистора, величина сопротивления которого определяется паспортными значениями напряжения и максимального допустимого тока разряда источника I_max, A;

измеряют значение напряжения U_t, B, за время тестирования t₂, выбранное на пологом участке разрядной характеристики источника питания;

после чего определяют гарантированную длительность мониторирования T из следующей зависимости;



где I_и - ток, потребляемый от источника питания во время t₁, A;

f - частота измерения физиологического параметра, 1/С;

I_а - ток, потребляемый от источника питания в интервалах между измерениями, А;

U_к - минимально допустимая величина напряжения питания, необходимого для стабильной работы аппаратуры, B.

Измеряемыми величинами здесь являются U_o и U_t; I_max - величина паспортная для данного источника питания; t₁ и f - задаются врачом, исходя из требований медицинской методики обследования; I_u, I_a и U_к - определяются из технических характеристик аппаратуры, причем I_max > I_и > I_a; величина t определяется типом источника питания.

Числовые значения T, t₁, f определяются областью применения и характером обследования, в частности:

для гастроэнтерологического применения при обследовании кислотопродуцирующей функции желудка t₁ = 20 мс, T = 2-3,5 ч,



при обследовании дуоденогастрального и гастроэзофагеального рефлюксов t₁ = 20 мс, f = от 1 до , T = 3-24 ч;

для проведения кардиологического мониторинга t₁ = 1,0 мс, f = от 0,5 до 100 1/с, T = 0,25-24 ч.

В математическое выражение (1) входят параметры источника питания. Смена типа батарей приведет к необходимости учета этого факта. Так для источников питания НКГЦ-0,5 величина I_max = 0,1 А и характеристика разряда такова, что выход ее на пологий участок осуществляется за 2 с.

Для источников типа VARTA-5006 величина I_max = 0,1 А и время разряда источника при таком же токе до выхода на пологую часть характеристики 3 с.

Суть изобретения, таким образом, сводится к измерению специфических параметров разрядной характеристики встроенного источника питания (за короткое время с максимально допустимым током разряда) и определению гарантируемого времени диагностики с учетом особенностей диагностируемого объекта.

На фиг.1 представлена схема характера тока, потребляемого аппаратурой во время обследования; на фиг.2 - кривые разряда источника тока (аккумулятора, батареи); на фиг.3 - кривая разряда источника питания в режиме тестирования.

Все обозначения объяснены выше, за исключением:

T₁ - время разряда источника до U_к при токе I_max;

T - время разряда до U_к в рабочем режиме при токах I_а и I_и.

Кривые I и II на фиг.2 относятся к источнику одного типа, но при разных токах разряда. Кривая I относится к рабочему режиму, кривая II - к режиму тестирования источника питания. Исходным для обеих кривых является одно и то же запасенное количество электричества. Для рабочего режима (с заданными врачом параметрами) необходимо количество энергии источника питания, равное, согласно фиг.1



N - число импульсов измерения за время обследования, пересчитываемое в частоту f (f = N/T).

Для режима разряда при максимальном токе I



Рассмотрим подробнее кривую разряда при токе I_max, т.е. режим тестирования (фиг. 3) до времени тестирования t₂ (t₁ < t₂ < T), когда у источника отбирается количество электричества E₃ = I_maxt₂. Увеличение времени тестирования до достижения предельного значения напряжения U_к дало бы возможность непосредственно определить E₂ = I_maxT₁.

С достаточной степенью приближения можно утверждать, что на линейном участке разрядной характеристики треугольники ABC и ADE подобны. Отсюда получаем: t₂/T₁ = (U_o - U_t)/(U_o - U_к). Время разряда от момента подключения (от нуля на оси абсцисс фиг.3) до точки A, соответствующей началу отсчета, можно в расчетах принебречь, так как оно мало и обусловлено только переходными процессами в электрических цепях при подключении источника к аппаратуре. Подстановка T₁ в выражение (3) дает:



Приравнивая E₁ = E₂, т.е. количества электричества, запасенного источником и разряжаемые при разных токах разряда, получим выражение для T.

Таким образом, проведя тестирования источника питания максимально допустимым для него током I_max в течение короткого времени тестирования t₂, можно определить время T, которое и равно гарантированному времени работы при токах I_а и I_и (выражение 1).

Погрешность определения T по формуле (1) составляет не более 10%.

Пример 1. Для мониторирования процессов при гастроэнтерологическом обследовании использована аппаратура со следующими параметрами

t₁ = 20 мс, f = 0,5-0,05 Гц

Эти величины определены характером деятельности ЖКТ (Панцирев Ю.М. и др. Методы исследования моторных функций желудка.- М., 1976, с. 86). Ток при измерениях сигнала с датчика pH, определяемый главным образом типом и режимом работы аппаратуры, выбран I_и = 10 мА. Носимая аппаратура, имеющая габариты порядка 4х10х20 см³ и вес 300 г, собрана на элементной базе, потребляющей в ждущем режиме ток I_а = 1 мА.

В аппаратуру установлен аккумулятор типа НКГЦ-0,5, у которого паспортные значения напряжения 1,2 В, тока I_max = 100 мА, U_к = 1 В. Таким образом, для тестирования необходим резистор R = 12 Ом.

После подключения нагрузки R необходимо выждать время выхода на пологую часть характеристики. Это время для НКГЦ-0,5 составляет 2 с. После этого измеряют U_o, затем спустя время t₂, измеряют U_t. Время t₂ = 10 с определяется разрешающей способностью аппаратуры и оптимальной для пользователя длительностью тестирования.

Измерив U_o и U_t, по формуле (1) определяют T.

Результаты ряда экспериментов с заданным врачом режимом диагностики и с батарейками разной степени заряженности приведены в табл.1.

Пример 2. Для мониторинга сигналов в электрокардиографии использована аппаратура со следующими параметрами:

T₁ = 1,0 мс, f = 0,5-4 Гц

Эти параметры определены диапазоном частот сердечного ритма человека.

Ток I_и = 4 мА и I_а = 0,6 мА определяется типом элементной базы аппаратуры и режимом ее работы.

В аппаратуру установлен аккумулятор типа VARTA-5006, имеющий паспортные значения 1,2 В, тока I_max = 100 мА, U_к = 1 В.

Резистор для тестирования элемента питания 12 Ом. Время выхода на пологую часть характеристики разряда 5 с.

Результаты ряда экспериментов с заданным врачом режимом диагностики и с элементами разной степени заряженности приведены в табл.2.

Таким образом, в результате применения предложенного способа удается заранее предсказать величину времени работы носимой аппаратуры с выбранным источником питания, т.е. обеспечить все предпосылки для качественного анализа.

Такой возможности у известных способов диагностики нет.

Предложенный способ прошел клинические испытания.

Литература

1. Устройство для диагностики желудочно-кишечного тракта. Заявка на патент России N 95-102233/14 (004314) с приоритетом от 16.02.95.

2. Многоканальное устройство для регистрации физиологических функций человека, авт. свид. СССР N 1885005, кл. A 61 B 5/04, 1965.

3. Y.Vandenplas. Oesophageal pH Monitoring for Gastro - oesophageal Reflux in Infants and Children, England, Chichester, J.Willey @ Sons, 1992, p. 70-72.