Устройство для контроля сердечной деятельности человека

 

Использование : изобретение относится к области медицинской техники. Сущность: устройство содержит блок электродов, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, цифро-аналоговый преобразователь, формирователь кадровых и строчных импульсов, смеситель видеосигналов, блок отображения, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационной шиной с входом блока памяти, выход которого связан с входом цифро-аналогового преобразователя, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с первичным входом смесителя видеосигналов, второй вход которого связан с выходом формирователя кадровых и строчных импульсов, а выход смесителя видеосигналов связан с блоком отображения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены дифференциальный усилитель и генератор записи и чтения, при этом выход блока электродов соединен с выходом дифференциального усилителя, выход которого связан с входом аналого-цифрового преобразователя и с входом генератора записи и чтения, выход которого соединен с входом блока памяти. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для непрерывного наблюдения и контроля электрокардиограммы человека как в условиях стационарного лечения, так и в бытовых условиях.

Известен Индивидуальный индикатор работы сердца по а.с. N 1725828 (МКИ А 61 В5/04), который содержит два электрода, дифференциальный усилитель, полосовой фильтр, амплитудный селектор R-импульсов, генератор, сумматор и блок тревожной сигнализации.

Через два электрода, укрепленные на запястьях пациента, сигнал электрокардиограммы поступает на дифференциальный усилитель, где он усиливается до необходимой величины. После прохождения через полосовой фильтр сигнал очищается от сетевой помехи и наводок, создаваемых в местах контакта электродов с телом пациента. Далее сигнал подается на вход селектора R-импульсов, где происходит выделение R-импульсов из всего комплекса кардиосигнала. Эти импульсы запускают импульсный генератор, который через сумматор подает сигнал звуковой сигнализации с частотой 1 кГц. В случае остановки сердца прекращается поступление сигналов R-комплекса в блок тревожной сигнализации, который при этом выдает непрерывный звуковой сигнал частотой 2 кГц и сигнал тревоги во внешнюю цепь. Устройство позволяет при остановке сердца пациента подать звуковой сигнал и сигнал тревоги обслуживающему персоналу клиники. Своевременная помощь пациенту способна сохранить его здоровье и восстановить работу сердца.

Однако конструкция прибора дает возможность подавать сигнал тревоги только после остановки сердца, никак не реагируя на ухудшение состояния пациента. Известно, что принятие своевременных мер при ухудшении работы сердца гораздо эффективнее экстренных методов после его остановки. Поэтому необходимо, чтобы прибор выдавал сигнал тревоги уже на стадии отклонения параметров R-комплекса от допустимой нормы, что можно наблюдать по изменению формы электрокардиограммы.

Известно также Устройство для коррекции функционального состояния человека по а.с. N 1745204 ( МКИ А 61 В5/04 ), которое является наиболее близким к заявляемому прибору. Устройство состоит из блоков синтеза сигналов биологической обратной связи, отображения, изменения параметров биосигналов, управления внешней средой, регистрации, формирователя биосигналов, освещения, выбора фонограммы, выбора режима освещения. Устройство включает в себя также аналоговый коммутатор, пульт управления, микшер, усилитель низкой частоты, звуковой генератор и магнитофон. Сигнал о состоянии человека поступает от датчиков, контролирующих несколько параметров. После предварительного усиления и обработки они поступают на аналоговый коммутатор, где происходит их селекция. Выходной сигнал аналогового коммутатора поступает в блок регистрации и блок измерения параметров биосигналов. Выход блока измерения соединен с входом блока управления внешней средой и блока синтеза сигналов биологической обратной связи. Блок управления воздействует на блок освещения, а также на акустический излучатель через микшер и усилитель низкой частоты. Сигнал, поступающий в блок синтеза сигналов от блока измерения для наблюдения в блоке отображения на мониторе в виде цветного изображения поля, знаков, а также параметра биосигнала. Пульт управления шиной связи управляет блоками синтеза сигналов, регистрации, измерения параметров биосигналов, управления внешней средой, а также аналоговым коммутатором.

Устройство позволяет производить коррекцию функционального состояния человека посредством выбора наилучшего сочетания светового и звукового воздействия внешней среды на пациента во время проведения коррекции.

Однако при проведении коррекции состояния человека информация о его состоянии отображается на мониторе в символьном виде, который не позволяет иметь представление о форме электрокардиограммы, а может только констатировать отклонение контролируемой величины от допустимой нормы, что снижает точность измерения и усложняет достоверность постановки диагноза.

В основу изображения поставлена задача повышения точности изображения электрокардиограммы за счет представления ее в аналоговом виде электронно-лучевым способом на устройстве отображения информации. Поставленная задача решается тем, что в устройство для контроля сердечной деятельности человека, содержащее блок электродов, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, цифро-аналоговый преобразователь, формирователь кадровых и строчных импульсов, сместитель видеосигналов, блок отображения, дополнительно введены дифференциальный усилитель и генератор записи и чтения, при этом выход блока электродов соединен с выходом дифференциального усилителя, выход которого связан с входом аналого-цифрового преобразователя и с входом генератора записи и чтения, выход которого соединен с входом блока памяти.

За счет введения в устройство дифференциального усилителя и генератора записи и чтения обеспечивается аналоговое представление электрокардиограммы электронно-лучевым способом в устройстве отображения информации. С помощью вновь введенного генератора записи и чтения, управляющего работой блока памяти, который представляет собой оперативное запоминающее устройство, появилась возможность долговременного хранения информации в блоке памяти устройства. Кроме того, с помощью дифференциального усилителя на выходе аналого-цифрового преобразователя формируется сигнал электрокардиограммы в цифровом виде, пригодном для его обработки в ЭВМ. Все это позволяет значительно повысить точность и достоверность передачи изображения формы электрокардиограммы на устройстве отображения информации. Подключение к прибору ЭВМ с целью передачи информации и обработки ее машинными методами дает новые возможности для детального анализа электрокардиограммы.

На чертеже представлена блок-система устройства для контроля сердечной деятельности человека.

Устройство для контроля сердечной деятельности человека состоит из аналогового блока 1, блока хранения информации 2, блока сопряжения 3 и блока отображения информации 4. В свою очередь, в аналоговый блок 1 входят последовательно включенные блок электродов 5, селектор отведений 6, дифференциальный усилитель 7, заграждающий фильтр 8 и фильтр низкой частоты 9. Блок хранения информации 2 состоит из аналого-цифрового преобразователя 10, генератора записи и чтения 11, счетчика 12 и блока памяти 13. Блок сопряжения 3 включает в себя цифро-аналоговый преобразователь 14, сместитель видеосигналов 15, генератор тактовых импульсов 16 и формирователь кадровых и строчных импульсов 17.

Сигнал электрокардиограммы снимается с электродов, установленных на теле пациента, которые составляют блок электродов 5. Затем сигнал поступает на вход селектора отведений 6, с помощью которого выбирается сигнал одного из трех отведений электрокардиограммы. Далее сигнал усиливается дифференциальным усилителем 7 и подается на вход заграждающего фильтра 8, с помощью которого происходит подавление сетевых наводок напряжения. После этого высокочастотные помехи сглаживаются фильтром низкой частоты 9. Отфильтрованный сигнал электрокардиограммы поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 10, предназначенного для преобразования сигнала в цифровую форму для записи его в блок памяти 13. Запись информации и ее считывание из блока памяти 13 осуществляется под воздействием генератора записи и чтения 11, воздействующего на блок памяти через счетчик 12. При поступлении сигнала с выхода аналогового блока 1 на первый вход генератора записи и чтения 11 происходит генерация импульсов записи, поступающих на тактовый вход счетчика 12. На выходе счетчика формируется двоичный код, управляющий адресным входом блока памяти 13. При этом происходит запись информации в триггерные ячейки блока памяти 13. После окончания процесса записи с выхода счетчика 12 подается сигнал на второй вход генератора записи и чтения, переводящий его в режим чтения. При этом с выхода блока памяти считывается записанная в нем информация и поступает на вход цифро-аналогового преобразователя 14, выполняющего обратное преобразование сигнала в аналоговую форму. С выхода цифро-аналогового преобразователя сигнал поступает на первый вход сместителя видеосигналов 15. На его второй вход подается синхросмесь сигналов кадровой и строчной развертки, формируемой блоком формирования кадровых и строчных импульсов 17. Этим блоком управляет генератор тактовых импульсов 16. Сигнал, сформированный на выходе сместителя видеосигналов 15, подается на антенный вход блока отображения информации 4.

При реализации устройства дифференциальный усилитель 7 выполнен по схеме измерительного усилителя, состоящего из трех операционных усилителей серии К140УД8. Заграждающий фильтр 8 собран по схеме двойного Т-образного моста, настроенного на подавление сетевой помехи 50 Гц. Аналого-цифровой преобразователь 10 выполнен на базе регистра последовательного приближения К155ИР17 и цифро-аналогового преобразователя серии К572ПА1. В блоке памяти 13 в качестве запоминающего устройства используется оперативное запоминающее устройство КР537РУ10 с объемом памяти 16 кБайт. В качестве цифро-аналогового преобразователя 14 применена резисторная матрица R-2R лестничного типа. Генератор кадровых и строчных импульсов 17 генерирует сигналы кадровых и строчных импульсов с периодом соответственно 20 мС и 64 мкС. Для поддержания стабильности этих параметров генератор тактовых импульсов 16 дополнен кварцевым резонатором. Сместитель видеосигналов 15 модулирует колебания с частотой, соответствующей несущей частоте свободного от трансляции первого телевизионного канала. В качестве устройства отображения информации 4 используется бытовой телевизор, на антенный вход которого подается сигнал с выхода сместителя видеосигналов 15.

Таким образом, закрепив электроды на теле пациента и соединив кабелем выход сместителя видеосигналов с антенным входом телевизора, настроенного на первый телевизионный канал, можно наблюдать электрокардиограмму на его экране. При этом размеры электрокардиограммы значительно превосходят ее размеры, снятые на бумажную ленту капиллярным самописцем. Для определения величины элементов кардиограммы на экран телевизора дополнительно выводится горизонтальная масштабная сетка. Это значительно повышает точность передачи изображения кардиограммы и постановки диагноза. Кроме этого, при электронно-лучевом способе передачи изображения, свободного хода луча сигнал кардиограммы передается без искажения, что позволяет проводить детальный ее анализ. Использование в качестве блока отображения информации обычного телевизора делает удобным применение прибора в бытовых условиях.

Формула изобретения

Устройство для контроля сердечной деятельности человека, содержащее блок электродов, селектор отведений, заграждающий фильтр, фильтр низкой частоты, аналого-цифровой преобразователь, счетчик, формирователь кадровых и строчных импульсов, генератор тактовых импульсов, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, смеситель видеосигналов, блок отображения, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен информационной шиной с первым входом блока памяти, выход которого связан с входом цифроаналогового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом смесителя видеосигналов, второй вход которого связан с выходом формирователя кадровых и сточных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход смесителя видеосигналов связан с блоком отображения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены дифференциальный усилитель и генератор записи и чтения, при этом выход блока электродов соединен с входом селектора отведений, выход которого соединен с входом дифференциального усилителя, выход которого связан с заграждающим фильтром, а выход заграждающего фильтра соединен с входом фильтра низкой частоты, выход которого связан с входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом генератора записи и чтения, выход которого соединен с входом счетчика, а выход счетчика связан с вторым входом блока памяти и вторым входом генератора записи и чтения.

РИСУНКИ

Рисунок 1