ЭЛЕКТРОГРАФИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК A61B5/00 

Предлагаемое устройство относится к медицинской технике, а именно к электрографическим приборам, которые работают в системах, предназначенных для дистанционного наблюдения, регистрации и ввода в ЦЭВМ ЭКГ больного.

Известна система передачи ЭКГ по телефону "Волна" (номенклатурный каталог изделий медицинской техники ВНИИМТ, ч.1, 1980), содержащая систему датчиков, размещаемых на исследуемом объекте и связанных с селектором отведений, с усилителем, и звуковым модулятором, а также блок обработки сигнала, включающий помехоустойчивый тракт цифровой обработки частотно-модулированного сигнала, регистратор типа Н-338, и магнитофон на приемной стороне системы.

Система "Волна" позволяет передавать по телефонному каналу связи преобразованный в частотно-модулированный сигнал биопотенциал сердечной мышцы. На приемной стороне сигнал заканчивается на магнитофоне или чернильно-пишущем регистраторе.

Данная система имеет ряд недостатков:
возможно перепутывание линий записи в многоканальных регистраторах при использовании всей широты записи ленты (носителя) для всех одновременно измеряемых параметров;
малая помехозащищенность информации при использовании традиционных линий связи;
низкий процент использования площади фотоматериалов;
большие габариты и вес записывающих устройств;
низкая информативность системы, так как регистрируется биосигнал только в одном отведении и невозможна суммарная оценка биопотенциала сердечной мышцы.

Целью настоящего изобретения является устранение перечисленных выше недостатков.

Сущность изобретения состоит в том, что в электрографическом устройстве для дистанционного наблюдения, содержащем датчики, размещенные на исследуемом объекте, электрически связанные с последовательно установленными селектором, усилителем и модулятором, и блок обработки сигнала, модулятор выполнен светочастотным и содержащим рамку, установленную с возможностью поворота относительно продольной оси и электрически связанную с выходом усилителя, и размещенный на ней интерференционный фильтр, оптически связанный с блоком обработки сигнала. При этом блок обработки сигнала представляет собой лентопротяжный механизм с установленной на нем цветной фотопленкой. Для повышения информативности устройства и помехозащищенности блок обработки сигнала выполнен в виде последовательно размещенных спектрометра, ЭВМ и графопостроителя, при этом оптический выход модулятора и вход спектрометра связаны световодом.

Модулятор, входящий в устройство, отличается от известных гальванометров (вибраторов) тем, что вместо отражающего зеркальца, в нем поворачивается пластина (светофильтр), пропускающая определенную длину волны света в зависимости от угла ее поворота, и проходящий луч регистрируется в виде полосы определенного цвета на фотопленке, функционально связанной с сигналом от электрода, расположенного на больном. В отдельном медицинском учреждении информация передается предлагаемым устройством по оптическим каналам связи из палат, кабинетов в центральную ЭВМ, что существенно облегчает работу медицинского персонала. В этом случае структурная схема устройства включает в себя следующие элементы: электроды на больном, соединенные через селектор с усилителем биопотенциалов, выход которого соединен со шлейфом модулятора и блоком обработки сигнала или входом оптической линии связи, выход которой подключен к спектрометру, выход которого соединен с ЭВМ или с графопостроителем.

На фиг.1 приведен общий вид модулятора и лентопротяжного механизма; на фиг.2 - структурная схема электрорадиографического устройства с блоком обработки сигнала в виде ЭВМ и графопостроителя; на фиг.3 - конструкция модулятора световых волн; на фиг.4 и 5 - соотношение направления луча и углового положения к нему плоскости светофильтра модулятора; на фиг.6,7 и 8 - примеры регистрации на фотопленке.

Модулятор (см. фиг.1) содержит осветитель 5 со световым пучком 2, проходящим через интерференционный фильтр 3, установленный в поворотной рамке 1, и щель в корпусе модулятора 6, и попадающим на цветовую фотопленку 4, на которой и регистрируется.

Для контроля качества зарегистрированной на цветной пленке информации применен эталонный светофильтр 7, осветитель 8 и формирующая щель 9. На фиг.1 показаны полосы зарегистрированной информации.

Электрографическое устройство (см. фиг. 2) включает в себя следующие элементы: электроды 11 на больном, соединенные через селектор 12 с усилителем биопотенциалов 13, выход которого соединен с модулятором 14, входом 16 оптической линии связи (возможно через преобразователь 15), выход которой подключен к спектрометру 17, выход которого соединен с ЭВМ 18 или с графопостроителем (не указан).

Электрографическое устройство работает следующим образом: датчики-электроды размещают на пациенте и включают устройство, при этом биосигналы, снимаемые датчиками, через селектор и усилитель попадают в модулятор, где в зависимости от величины сигнала происходит поворот рамки 1 с интерференционным фильтром 3, освещаемым световым лучом 2.

Запись информации осуществляется на цветной движущейся фотопленке 4, установленной в лентопротяжном механизме, образующем блок обработки сигнала.

В ином исполнении сигнал после модулятора попадает по световоду в спектрометр, где осуществляется преобразование оптической формы сигнала в сигнал для ЭВМ, где происходит обработка информации и запись.

На фиг. 3 представлено конкретное выполнение модулятора с интерференционным фильтром.

Корпус модулятора 19 имеет два отверстия для прохода светового луча, из которых одно входное с линзой 20, а второе 21 с прозрачной плоской пластиной с нанесенной на ней щелью. Кроме того, на модулятор надет цилиндр 22 с щелевой диафрагмой 23, вырезающей необходимый узкий пучок света перед его падением на фотопленку, протягиваемую непосредственно у щели диафрагмы или на вход волоконно-оптической линии передачи сигналов на дешифратор (спектроанализатор) с последующим вводом в ЭВМ. На фиг.3 показаны также детали цветного модулятора, без которых он не может работать, а именно цветной светофильтр, рамка, подобная рамке вибратора 25, регулировочная колодка 26, крышка 28, пружина 27, стопор 29, соединительный провод 20, изолятор 31, пробка 32, места пайки 33.

Отдельно, в увеличенном масштабе на дополнительном виде показано относительное расположение нити 34, подвеска рамки и самой рамки со светофильтром 24.

При этом соотношение направления луча и углового положения относительно него плоскости светофильтра непосредственно отражается на форме и расположении получаемого сигнала в системе координат Х и У. На графике (см. фиг.4) показан случай перпендикулярного расположения плоскости покоя светофильтра к проходящему через него лучу и какой вид записи биопотенциала получают при повороте светофильтра на угол +20^о, так как он будет в обоих этих случаях проходить через интеpференционный фильтр, под одним и тем же углом (абсолютным значением), что даст в результате одну и ту же длину волны света, что при аномальных явлениях в деятельности сердца будет не всегда возможно расшифровать.

На фиг. 4 представлена кардиограмма, записанная в этом случае, и схема расположения рамки модулятора. Как видно из фиг.4 все кривые кардиограммы расположены по одну сторону от оси Х. На данной фиг.4 показано:
1 - катушка с фотолентой,
2 - осветитель,
3 - луч от осветителя;
4 - рамка в обесточенном состоянии;
5 - рамка в случаях, равных положительного и отрицательного значений тока;
6 - корпус модулятора со щелью.

Кардиограмма на фиг.4 записана в координатах: по оси У значения угла α отклонения рамки и величины длин волн света λ, а по оси Х отложено текущее время.

Импульсы тока, записанные на кардиограмме фиг.4, обозначены принятыми в медицинской практике знаками: Р, Q, R, S, T.

Ось Х расположена на уровне длины волны света, соответствующего положению рамки в обесточенном состоянии.

Для получения привычного вида кардиограммы (см. фиг.5) необходимо использовать лишь две четверти круга (1 и 3 или 2 и 4), в пределах которых и отклонить плоскость светофильтра, получая плавные изменения длины волны луча в избранном диапазоне. Последнее и определяет некоторые дополнительные конструктивные особенности модулятора, снабженного интерференционным фильтром, колебания рамки со светофильтром ограничиваются пределами секторов 1 и 2 или 2 и 4, при том нулевое (фиг.5), т.е. в обесточенном состоянии, расположение рамки модулятора зафиксировано в середине угла, на который допускается ее отклонение.

Обозначения на фиг.5 соответствуют обозначениям на фиг.4. Кардиограмма записана в тех же координатах, как и на фиг.4. Кардиограмма записана в тех же координатах, как и на фиг. 4.

Ось Х расположена на уровне волны света, соответствующего положению рамки в обесточенном состоянии.

На фиг.5 показано расположение кардиограммы после расшифровки при данном способе установки рамки в положении покоя.

Такой способ обеспечивает получение принятого всюду вида кардиограммы.

При высокой частоте колебаний измеряемого процесса и больших скоростях протяжки фотопленки в предлагаемом устройстве требуется повышенная яркость источника света, но не требуется, как в обычных осциллографах, повышенная светосила оптической системы, что бывает невозможно удовлетворить. В предлагаемом устройстве, в его блоках обработки, нет колебаний луча, но есть колебания длины волны светового луча. Движение же фотоленты остается. Таким образом, степень засветки в устройстве зависит от скорости движения фотопленки и скорости изменения длины волны луча.

Полезная площадь использования фотопленки под запись у существующих самописцев и осциллографов не превышает 3-5%, а в предлагаемом устройстве доходит до 90%.

Работа электрографического устройства для дистанционного наблюдения поясняется с помощью графических примеров. На фиг.6 представлен пример регистрации на перфорированной фотопленке шириной 16 мм. Ширина полосы, отводимой для записи параметра 18, равна 5 мм, край пленки с перфорацией 19 занимают полосу шириной 3 мм, эталонная 20 полоса 3 мм, полосы вдоль краев полосы записи шириной по 1 мм.

В этом варианте на пленке одна измерительная полоса 18. На фиг.6 показан вид, который она имеет в случае записи неизменной величины параметра. Эта же полоса 18 может быть использована для демонстрации цифр.

Числа по двоичной системе последовательно записываются цифра за цифрой. Цвета в этом случае присваиваются определенным цифрам, так например, синий - 1, желтый 5, розовый - 9, красный - 2, голубой - 6, не засвечено - 0, зеленый - 3, коричневый - 7, оранжевый - 4, фиолетовый - 8.

Исходя из этой расцветки, можем определить записанные на полосе (см. фиг. 7) цифры 123560, 11560. Запятая изображена в виде сравнительно узкой зеленой полоски. На фиг.8 на той же полосе 18 показана запись по двоичной системе. Цифр в этом случае всего две: синий - 1, красный - 0 и зеленый - запятая.

Таким образом, электрографическое устройство для дистанционного наблюдения имеет функционально-диагностическое назначение и регистрирует параметры функций органов и систем пациента путем записи луча света различной длины волны с высокой точностью, передачи данных по световоду и автоматической обработки и регистрации данных на ЭВМ, или на фотопленке с записью в виде параллельных полос, при использовании 90% рабочей площади фотоносителя.

Использование: в медицинской технике, а именно в электрографических приборах, работающих в системах, предназначенных для дистанционного наблюдения и регистрации биосигналов человека. Сущность изобретения: электрографическое устройство для дистанционного наблюдения содержит датчики 11, размещенные на исследуемом объекте, связанные с последовательно установленными селектором 12, усилителем 13 и модулятором 14, и блок обработки сигнала, выполненный в виде лентопротяжного механизма с размещенной на нем фотопленкой либо в виде последовательно связанных спектрометра 17, электронно-вычислительной машины 18 и графопостроителя, при этом оптический выход модулятора 14 и вход спектрометра 17 связаны световодом 16, модулятор 14 выполнен светочастотным, содержащим рамку, установленную с возможностью поворота относительно продольной оси и электрически связанную с выходом усилителя 13, и размещенный на ней интерференционный фильтр, оптически связанный с блоком обработки сигнала. Технический результат - увеличение помехозащищенности биосигнала и повышение информативности обработки сигнала. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. ЭЛЕКТРОГРАФИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ, содержащее датчики, размещенные на исследуемом объекте, электрически связанные с последовательно установленными селектором, усилителем и модулятором, и блок обработки сигнала, отличающееся тем, что модулятор выполнен светочастотным, содержащим рамку, установленную с возможностью поворота относительно продольной оси и электрически связанную с выходом усилителя, и размещенный на ней интерференционный фильтр, оптически связанный с блоком обработки сигнала. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки сигнала выполнен в виде лентопротяжного механизма с размещенной на нем цветной фотопленкой. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки сигнала выполнен в виде последовательно связанных спектрометра, электронно-вычислительной машины и графопостроителя, при этом оптический выход модулятора и вход спектрометра связаны световодом.