Устройство для дистанционного наблюдения за состоянием больных

 

Изобретение относится к медицине, в частности к диагностическим приборам. Устройство содержит передатчик и приемник электромагнитных сигналов, пульт управления, датчик физиологических параметров, блок преобразования информации. Вход передатчика электромагнитного сигнала соединен с выходом центрального пульта управления. На пациенте распологают приемник электромагнитного сигнала с блоком управления. Обработку информации о физиологических параметрах всех наблюдаемых больных производит ЭВМ центрального пульта управления. Устройство позволяет существенно упростить и облегчить аппаратуру, носимую пациентом, наблюдать одновременно несколько пациентов и немедленно выдавать сигнал тревоги в случае ухудшения состояния наблюдаемых больных. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к медицине, в частности к диагностическим приборам.

Известны устройства для наблюдения за состоянием тяжелых и выздоравливающих больных (устройства для мониторинга), например, устройства, обеспечивающие дистанционное наблюдение (мониторинг) за состоянием больных.

Недостатком этих устройств является неудобство их эксплуатации, слишком большие габариты и масса.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является монитор для контроля физиологических функций пациента, состоящий из датчиков, измеряющих физиологические параметры больного, например кадардиопотенциалы, блока преобразования и обработки информации, формирующего сигнал тревоги в случае отклонения физиологических параметров от нормы, передатчика сигнала тревоги и приемного устройства, регистрирующего этот сигнал тревоги.

Известно использование кроме радиоканала, передающего информацию от биообъекта к исследователю, радиоканала, передающего командную информацию от исследователя к биообъекту (Тихомиров В. В. Биотелеметрические системы. М. Наука, 1974, с. 58-78).

В отличие от прототипа, обеспечивающего передачу информации от исследователя к единственному биообъекту, предлагаемое устройство за счет соответствующего схемного построения бока преобразования информации и блока управления, а также введения новых связей обеспечивает одновременную передачу информации в реальном времени от исследователя к множеству биологических объектов и информации о результатах измерений от множества биологических объектов к исследователю.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 функциональная схема блока преобразования информации; на фиг. 3 функциональная схема блока управления; на фиг. 4 диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для наблюдения за состоянием больных содержит центральный пульт 1 управления, состоящий из ЭВМ 1-1 с устройствами 1-2 и 1-3 ввода и отображения информации соответственно, приемник 2 электромагнитного сигнала, передатчик 3 электромагнитного сигнала и регистраторы I, II, i,k биологических параметров, располагаемые на пациентах, (i номер пациента, который может принимать значения от I до К, где К общее число наблюдаемых пациентов).

Выход приемника 2, представляющий собой шину стандартного интерфейса связи, соединен с входом ЭВМ 1-1 центрального пульта 1 управления. Передатчик 3 также соединен шиной стандартного интерфейса связи с выходом ЭВМ 1-1 центрального пульта 1 управления.

В составе регистраторов I, II, i, k располагаемых на пациентах входят датчики (4i-1).(4i-n) физиологических параметров i-го пациента (n общее число, количество датчиков, устанавливаемых на i-м пациенте), блок 5i преобразования информации, передатчик 6i электромагнитного сигнала, установленный на i-м пациенте, приемник 7i электромагнитного сигнала i-го пациента, блок 8i управления i-го пациента, автономный источник 9i питания всей аппаратуры, установленной на i-м пациенте, например аккумуляторная батарея.

Выходы датчиков (4i-1).(4i-n) соединены с соответствующими входами блока 5i преобразования информации, выход которого соединен с входом передатчика 6i. Выход приемника 7i соединен с входом блока 8i управления, выход которого соединен с входом блока 5i преобразования информации.

В качестве датчиков физиологических параметров могут быть использованы любые датчики, например измерители ЭКГ-потенциалов (электроды для снятия биопотенциалов с усилителями), измерители температуры и другие. Основной функцией блока преобразования информации является преобразование измеренных аналоговых сигналов, соответствующих значениям измеряемых физиологических параметров, в последовательный двоичный код, которым можно модулировать излучаемый электромагнитный сигнал.

В качестве передатчиков 3 и 6i электромагнитного сигнала могут быть использованы любые передатчики, работающие в диапазоне волн, начиная от радиоволн УКВ-диапазона и кончая диапазоном световых волн, например инфракрасным. Все передатчики 6i электромагнитного сигнала работают на одной несущей частоте.

Приемник 2 электромагнитного сигнала, настроенный на волну передатчиков 6i, обеспечивает последовательный прием измеренных физиологических параметров каждого пациента и преобразование этой информации в цифровой код, определяемый входным интерфейсом ЭВМ 1-1 центрального пульта 1 управления.

Передатчик 3 электромагнитного сигнала обеспечивает передачу в последовательном двоичном коде командной информации для управления блоками регистратора, расположенными на пациенте.

Приемники 7i, настроенные на волну передатчика 3, обеспечивают прием командной информации, передаваемой с центрального пульта 1. Так как работа передатчиков 6i, располагаемых на пациентах, и передатчика 3 командной информации разнесена во времени, частоты их могут быть одинаковыми.

На фиг. 2 приведена схема блока 5i преобразования информации. Блок преобразования информации состоит из коммутатора 10, АЦП 11 и кодера 12.

Входы коммутатора 10 соединены с выходами датчиков (4i-1).(4i-n), а выход с входом АЦП 11, выход которого соединен с входом кодера 12. Второй вход кодера 12 соединен с выходом блока 8i управления.

С помощью коммутатора 10 датчики (4i-1).(4i-n) поочередно подключаются к входу АЦП 11, обеспечивающего преобразование аналоговой информации в параллельный двоичный код, который далее с помощью стандартного кодера 12 преобразовывается в последовательный двоичный код, например, в стандарте "Манчестер-2".

Блок 8i управления (фиг. 3) состоит из декодера 13, двух схем 14 и 15 сравнения кодов, двух ЗУ 16 и 17 хранения кодов управления, блока 18 временной задержки и схемы ИЛИ 19.

Вход декодера 13 соединен с выходом приемника 7i, а выход с входами двух схем 14 и 15 сравнения кодов, вторые входы которых соединены с выходами ЗУ 16 и 17 кодов управления.

Выход первой схемы 14 сравнения кодов соединен через блок 18 временной задержки с первым входом схемы ИЛИ 19, а выход второй схемы 15 сравнения кодов непосредственно с вторым входом схемы ИЛИ 19, выход которой соединен с входом блока 5i преобразования информации.

Основным условием неискаженной передачи информации в соответствии с теоремой Котельникова является F_оп ≥ (3-4)F^max_фс, где F_оп частота опроса (частота проведения измерений) каждого физиологического сигнала; F^max_фс максимальное значение частоты физиологического сигнала.

Известно, что диапазон частот подавляющего числа физиологических сигналов лежит в пределах от 0 до 100 Гц. Следовательно, частота опроса (частота квантования) должна составлять ≈ 400-500 Гц.

В настоящее время реально достижимые значения времени преобразования АЦП у подобного рода устройств могут быть обеспечены в пределах 20 мкс, а скорость передачи информации по радиолинии связи до 1 м.бит/с. В этом случае за 20 мкс можно передать одно 20-разрядное слово.

Отсюда видно, что при выбранной скорости преобразования и передачи информации и частоте опроса 500 Гц может одновременно передаваться до 100 физиологических параметров. Если у каждого больного измерять и передавать 10 физиологических параметров, то в этом случае можно наблюдать одновременно за 10 больными. Если же число параметров, измеряемых у каждого больного, уменьшить до 5, то число наблюдаемых больных можно увеличить до 20.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Рассмотрим в качестве примера два режима работы предлагаемого устройства: а) режим работы по запросу, б) режим работы с общей синхронизацией.

На фиг. 4,а приведены диаграммы, иллюстрирующие первый режим работы; на фиг.4,б второй режим.

По оси абсцисс на всех диаграммах отложено время. На диаграммах А условно показаны командные кодовые посылки, передаваемые по командной линии связи от центрального пульта управления в аппаратуру каждого пациента.

На диаграммах I, II,i,k показаны условно кодовые посылки, передаваемые по информационной линии связи от аппаратуры, располагаемой на пациенте, в центральный пульт управления.

Каждой кодовой посылке, обозначенной на диаграммах арабскими цифрами, соответствует передаваемое значение измеряемого физиологического параметра.

При режиме работы по запросу (фиг.4,а) все командные кодовые посылки имеют различное значение: каждому пациенту присваивается свой код. Запуск программы опроса датчиков, измеряющих физиологические параметры в аппаратуре пациента, производится после принятия командного кода и его расшифровки (на диаграммах этот момент времени обозначен заштрихованными прямоугольниками).

Частота опроса каждого пациента составляет 400-500 Гц, что соответствует полному циклу опроса всех пациентов 2-2,5 мс. Достоинством данного режима работы является его гибкость: при желании можно опрашивать не всех пациентов, а часть из них или даже одного пациента, но с более высокой частотой.

В случае применения режима работы с общей синхронизацией аппаратура всех пациентов настроена на один общий код, по которому производится одновременной запуск программных устройств аппаратуры всех пациентов (фиг.4,б). Эти программно-временные устройства настроены таким образом, что подключение каждого абонента к линии связи производится в определенный момент времени после приема синхронизирующего кода, поэтому отрезки времени передачи абонентами информации в центральный пульт разнесены между собой во времени. Достоинством данного режима работы являются более короткий цикл передачи информации и более высокая помехоустойчивость. К недостаткам его следует отнести значительно меньшую гибкость: в данном случае невозможно изменять программу подключения абонентов с центрального пульта.

Однако предложенная выше схема блока 8i управления (фиг.3) позволяет реализовать оба режима работы предлагаемого устройства. Делается это следующим образом. В ЗУ 17 (фиг.3) каждому пациенту заносится свой код. В ЗУ 16 заносится один общий код для всех пациентов.

При работе по запросу с центрального пульта управления подается код, соответствующий коду, записанному в ЗУ 17. По этому коду включается аппаратура только одного выбранного пациента, производится измерение всех его физиологических параметров в соответствии с программой и результат измерения в короткий отрезок времени после посылки управляющего кода передается по информационной линии связи в центральный пульт управления.

Затем с центрального пульта управления посылается код другого пациента и вся процедура повторяется.

Так поочередно (с частотой 500 Гц) опрашиваются все наблюдаемые пациенты.

Данная система позволяет при необходимости изменять программу опроса, например опрашивать с более высокой частотой ограниченное число пациентов или даже одного пациента. Такая необходимость может возникнуть, например, при передаче миографической информации или при анализе вызванных ЭКГ-потенциалов, где требуется более высокая частота опроса.

В случае применения режима работы с общей синхронизацией с центрального пульта по командной линии связи передается код, соответствующий коду, записанному в ЗУ 16, общий для всех абонентов.

По этому коду включение в работу аппаратуры каждого пациента производится в момент времени, определяемый блоком 18 времени задержки, который устанавливается индивидуально для каждого пациента таким образом, чтобы моменты опроса и передачи информации всех пациентов в центральный пульт были бы разнесены во времени.

Сформированными в результате опроса кодовыми посылками 1,2,n, изображенными на диаграммах (фиг.4), модулируется излучаемый передатчиками 6 электромагнитный сигнал (фиг.1).

Информация о физиологических параметрах всех пациентов, принятая приемником 2, вводится в ЭВМ 1-1 центрального пульта 1.

Далее производится математическая экспресс-обработка в реальном времени всех физиологических параметров наблюдаемых пациентов и в случае отклонения их за допустимый предел у какого-либо пациента ЭВМ выдает сигнал тревоги с указанием номера пациента для принятия экстренных мер.

Кроме того, принятая информация может быть занесена в память ЭВМ для последующего более детального анализа.

По сравнению с известными мониторами, в том числе и мониторами, записывающими информацию на магнитную ленту, предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности: наблюдать в реальном времени сразу несколько пациентов и немедленно выдавать сигнал тревоги в случае ухудшения состояния больных, производить последующий более подробный анализ полученной информации, а также существенно упростить, удешевить и облегчить аппаратуру, носимую пациентом, за счет того, что из состава аппаратуры исключается сложная ЭВМ или магнитофон, а вся обработка информации производится в ЭВМ центрального пульта управления.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ БОЛЬНЫХ, состоящее из располагаемого на каждом из группы одновременно наблюдаемых пациентов измерительно-передающего блока, включающего в себя датчики физиологических параметров, блок преобразования информации, передатчик и приемник электромагнитного сигнала, а также автономный источник питания, при этом выходы датчиков соединены с входами блока преобразования информации, выход которого соединен с входом передатчика электромагнитного сигнала, и центрального пульта управления, располагаемого в зоне уверенного приема электромагнитных сигналов, состоящего из ЭВМ с устройствами ввода и отображения информации, передатчика электромагнитного сигнала, вход которого соединен с выходом ЭВМ, и приемника электромагнитного сигнала, выход которого соединен с входом ЭВМ, отличающееся тем, что в состав измерительно-передающего блока пациентов введен блок управления, вход которого соединен с выходом приемника, а выход с входом блока преобразования информации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок преобразования информации состоит из коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и кодера, при этом входы коммутатора соединены с выходами датчиков, а выход с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом кодера, второй вход кодера соединен с выходом блока управления, а выход с входом передатчика электромагнитного сигнала, располагаемого на пациенте.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления состоит из декодера, двух схем сравнения кодов, двух запоминающих устройств хранения кодов, блока временной задержки и схемы ИЛИ, при этом выход декодера соединен с входами схем сравнений кодов, вторые входы которых соединены с выходами запоминающих устройств хранения кодов, выход первой схемы сравнения кодов соединен через блок временной задержки с первым входом схемы ИЛИ, а выход второй схемы сравнения кодов непосредственно с вторым входом схемы ИЛИ, выход которой является выходом блока управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4