УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО СЛЕЖЕНИЯ ЗА ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ СЕРДЦА Российский патент 2012 года по МПК A61B5/04 

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

Известны устройства для дистанционного слежения за деятельностью сердца и для диагностики заболеваний сердца (авт. свид. СССР №№776,604, 1.301.376, 1.311.706, 1.364.298, 1.377.030, 1.389.751, 1.409.221, 1.421.303, 1.535.529, 1.540.800, 1.641.272, 1.671.264, 1.725.828, 1.797.856, 1.811.380, 1.814.538; патенты РФ №№2.012.225, 2.012.226, 2.026.636, 2.028.077, 2.077.864, 2.080.820, 2.166.798, 2.181.258, 2.242.921; патенты США №№3.616.790, 4.022.192, 4.231.374, 5.002.064; Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ. Под ред. Барановского А.Л. и др. - М.: Радио и связь, 1993 и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Устройство для непрерывного слежения за деятельностью сердца" (патент РФ №2.242.921, А61В 5/04, 2003), которое и выбрано в качестве прототипа.

В состав известного устройства входит панорамный приемник, для которого характерно наличие дополнительных каналов приема: зеркальных и комбинационных. Известное устройство обеспечивает подавление сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам.

Однако с точки зрения расширения диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов целесообразно зеркальные каналы приема не подавлять, а использовать. К тому же преобразование по зеркальным каналам приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К_пр, что и по основному каналу. Поэтому они являются наиболее существенными среди дополнительных каналов приема.

Технической задачей изобретения является расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов путем использования зеркальных каналов приема.

Поставленная задача решается тем, что устройство для дистанционного слежения за деятельностью сердца, содержащее в соответствии с ближайшим аналогом последовательно включенные электроды, предварительный усилитель, амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, усилитель мощности и передающую антенну, последовательно включенные приемную антенну, первый смеситель, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки, первый усилитель промежуточной частоты, коррелятор, третий пороговый блок, второй ключ, первый обнаружитель, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, первый амплитудный ограничитель, первый синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, первый микропроцессор, первый блок формирования сигнала тревоги и первый блок звуковой сигнализации, при этом к выходу первого амплитудного ограничителя последовательно подключены вторая линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, и первый магнитный регистратор, второй и третий входы которого соединены с выходом первого синхронного детектора и со вторым выходом первого блока формирования сигнала тревоги соответственно, к выходу блока перестройки последовательно подключены второй гетеродин, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, и второй усилитель промежуточной частоты, выход которого соединен со вторым входом коррелятора, первый 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 первому пороговому блоку, входом первого обнаружителя являются объединенные входы измерителя ширины спектра сигнала и удвоителя фазы, к выходу которого последовательно подключены измеритель ширины спектра второй гармоники и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя ширины спектра сигнала, и второй пороговый блок, управляющий вход которого через первую линию задержки соединен с выходом первого обнаружителя, а выход является выходом обнаружителя, частоты первого w_г1 и второго w_г2 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

w_г2-w_г1=2w_up,

выбраны симметричными относительно частоты w_c основного канала приема

w_c-w_г1=w_г2-w_c=w_up,

с синхронной их перестройкой,

отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено третьим, четвертым и пятым усилителями промежуточной частоты, тремя амплитудными детекторами, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым ключами, логическим элементом ИЛИ, вторым и третьим обнаружителями, третьей, четвертой, пятой и шестой линиями задержки, вторым и третьим амплитудными ограничителями, вторым и третьим синхронными детекторами, вторым и третьим микропроцессами, вторым и третьим фазовыми детекторами, вторым и третьим блоками формирования сигнала тревоги, вторым и третьим магнитными регистраторами, вторым и третьим блоками звуковой сигнализации, причем к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены первый амплитудный детектор и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход подключен ко второму входу второго ключа, к выходу второго смесителя последовательно подключены пятый усилитель промежуточной частоты, третий амплитудный детектор, четвертый ключ, второй вход которого через четвертый усилитель промежуточной частоты соединен с выходом первого смесителя, второй обнаружитель, второй вход которого через третью линию задержки соединен с его выходом, шестой ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого ключа, второй амплитудный ограничитель, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом шестого ключа, второй микропроцессор, второй блок формирования сигнала тревоги и второй блок звуковой сигнализации, к выходу второго амплитудного ограничителя последовательно подключены четвертая линия задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного ограничителя, и второй магнитный регистратор, второй и третий входы которого соединены с выходом второго синхронного детектора и со вторым выходом второго блока формирования сигнала тревоги соответственно, к выходу первого смесителя последовательно подключены третий усилитель промежуточной частоты, второй амплитудный детектор, пятый ключ, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, третий обнаружитель, второй вход которого через пятую линию задержки соединен с его выходом, седьмой ключ, второй вход соединен с выходом пятого ключа, третий амплитудный ограничитель, третий синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом седьмого ключа, третий микропроцессор, третий блок формирования сигнала тревоги и третий блок звуковой сигнализации, к выходу третьего амплитудного ограничителя последовательно подключены шестая линия задержки, третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего амплитудного ограничителя, и третий магнитный регистратор, второй и третий входы которого соединены с выходом третьего синхронного детектора и со вторым выходом третьего блока формирования сигнала тревоги соответственно, выходы первого, второго и третьего обнаружителей через логический элемент ИЛИ подключены к управляющему входу блока перестройки.

Структурные схемы предлагаемого устройства представлены на фиг.1 и 2. Структурная схема микропроцессора 3 (3.1, 3.2) изображена на фиг.3. Структурная схема обнаружителя 22 (22.1, 22.2) представлена на фиг.4. Частотная диаграмма, поясняющая процесс образования дополнительных каналов приема, представлена на фиг.5. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства, изображены на фиг.6.

Устройство содержит последовательно включенные электроды 1, предварительный усилитель 2, амплитудный модулятор 12, второй вход которого соединен с выходом генератора 11 высокой частоты, фазовый манипулятор 14, второй вход которого соединен с выходом генератора 13 модулирующего кода, усилитель 15 мощности и предающую антенну 16, последовательно включенные приемную антенну 17, первый смеситель 20, второй вход которого через первый гетеродин 19 соединен с выходом блока 18 перестройки, первый усилитель 21 промежуточной частоты, третий ключ 46, второй вход которого через первый амплитудный детектор 43 соединен с выходом второго усилителя 36 промежуточной частоты, второй ключ 39, первый обнаружитель 22, второй вход которого через первую линию задержки 23 соединен с его выходом, первый ключ 24, второй вход которого соединен с выходом второго ключа 39, первый амплитудный ограничитель 25, первый синхронный детектор 26, второй вход которого соединен с выходом первого ключа 24, первый микропроцессор 3, первый блок 8 формирования сигнала тревоги и первый блок 10 звуковой сигнализации, к выходу первого амплитудного ограничителя 25 последовательно подключены вторая линия задержки 27, первый фазовый детектор 28, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя 25, и первый магнитный регистратор 9, второй и третий входы которого соединены с выходом первого синхронного детектора 26 и со вторым выходом первого блока 8 формирования сигнала тревоги соответственно, к выходу первого усилителя 21 промежуточной частоты последовательно подключены коррелятор 37, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 36 промежуточной частоты, и третий пороговый блок 38, выход которого соединен со вторым входом второго ключа 39, к выходу второго смесителя 35 последовательно подключены пятый усилитель 42 промежуточной частоты, третий амплитудный детектор 45, четвертый ключ 47, второй вход которого через четвертый усилитель 41 промежуточной частоты соединен с выходом первого смесителя 20, второй обнаружитель 22.1, второй вход которого через третью линию задержки 23.1 соединен с его выходом, шестой ключ 24.1, второй вход которого соединен с выходом четвертого ключа 47, второй амплитудный ограничитель 25.1, второй синхронный детектор 26.1, второй вход которого соединен с выходом шестого ключа 24.1, второй микропроцессор 3.1, второй блок 8.1 формирования сигнала тревоги и второй блок 10.1 звуковой сигнализации, к выходу второго амплитудного ограничителя 25.1 последовательно подключены четвертая линия задержки 27.1, второй фазовый детектор 28.1, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного ограничителя 25.1, и второй магнитный регистратор 9.1, второй и третий вход которого соединены с выходом второго синхронного детектора 26.1 и со вторым выходом второго блока 8.1 формирования сигнала тревоги, к выходу первого смесителя 20 последовательно подключены третий усилитель 40 промежуточной частоты, второй амплитудный детектор 44, пятый ключ 48, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 36 промежуточной частоты, третий обнаружитель 22.2, второй вход которого через пятую линию задержки 23.2 соединен с его выходом, седьмой ключ 24.2, второй вход которого соединен с выходом пятого ключа 48, третий амплитудный ограничитель 25.2, третий синхронный детектор 26.2, второй вход которого соединен с выходом седьмого ключа 24.2, третий микропроцессор 3.2, третий блок 8.2 формирования сигнала тревоги и третий блок 10.2 звуковой сигнализации, к выходу третьего амплитудного ограничителя 25.2 последовательно подключены шестая линия задержки 27.2, третий фазовый детектор 28.2, второй вход которого соединен с выходом третьего амплитудного ограничителя 25.2, и третий магнитный регистратор 9.2, второй и третий входы которого соединены с выходом третьего синхронного детектора 26.2 и со вторым выходом третьего блока 8.2 формирования сигнала тревоги соответственно.

При этом микропроцессор 3 (3.1, 3.2) выполнен в виде первого блока 5 сравнения, блоков памяти нижнего 4 и верхнего 6 уровней и регулируемого первого порогового блока 7, выход которого является выходом микропроцессора, входом которого является вход первого блока 5 сравнения, который подключен соответственно к блокам памяти нижнего 4 и верхнего 6 уровней и к первому пороговому блоку 7 (фиг.3).

Обнаружитель 22 (22.1, 22.2) выполнен в виде последовательно включенных удвоителя 30 фазы, измерителя 31 ширины спектра второй гармоники, второго блока 32 сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя 29 ширины спектра, и второго порогового блока 33, управляющий вход которого соединен с выходом первой линии задержки 23, а выход является выходом обнаружителя, при этом входы удвоителя 30 фазы и измерителя 29 ширины спектра сигнала объединены и являются входом обнаружителя (фиг.4).

В качестве блока 18 перестройки используется, как правило, генератор пилообразного напряжения.

Устройство для дистанционного 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 ошибками.

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 биополярных 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 двух полюсных грудных отведений целесообразно использовать отведения Небо, при которых три электрода располагаются следующим образом.

Первый электрод располагается справа у места прикрепления III 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;

Д - 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:

1) помехи от смещения электродов при толчках и сотрясениях, неизбежно возникающие в динамических условиях;

2) 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 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, свойство которой существенно не меняется 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, так и жировой смазки. Обработка включает два этапа - осторожное снятие верхнего 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 m(t) (фиг.6, 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.6, б)

u_c(t)=U_c·Cos(w_ct+φ_c), 0≤t≤T_c,

где U_c, w_c, φ_c, T_c - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность гармонического колебания.

На выходе амплитудного модулятора образуется сигнал с амплитудой модуляцией (AM) (фиг.6, в)

u₁(t)=U_c·[1+m(t)]·Cos(w_ct+φ_c), 0≤t≤T_c,

m(t) - модулирующая функция амплитудной модуляции;

AM - сигнал u₁(t) поступает на первый вход фазового манипулятора 14, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) (фиг.6, г), в котором в цифровом виде содержатся краткие сведения о наблюдаемом человеке, например фамилия, имя, отчество, год рождения и другие библиографические сведения. На выходе фазового манипулятора 14 образуется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн) (фиг.6, д).

u₂(t)=U_c·[1+m(t)]·Cos[w_ct+φ_к(t)+φ_c], 0≤t≤T_c,

где φ_к(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем φ_к(t)=const при Кτ_э<t<(к+1)τ_э и может изменяться скачком при t=Кτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2, …, N-1);

τ_э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T_c(T_c=N·τ_э).

Данный сигнал через усилитель 15 мощности поступает в передающую антенну 16, излучается ею в эфир, принимается приемной антенной 17 и поступает на первые входы смесителей 20 и 35, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродинов 19 и 34 соответственно:

u_г1(t)=U_г1·Cos(w_г1t+πγt²+φ_г1),

u_г2(t)=U_г2·Cos(w_г2t+πγt²+φ_г2), 0≤t≤Т_п.

где γ=D_f/Т_п - скорость изменения частоты гетеродинов в заданном диапазоне частот D_f;

Т_п - период перестройки гетеродинов.

При этом частоты первого w_г1 гетеродина 19 и второго w_г2 гетеродина 35 разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты 2w_up

w_г1-w_г2=2w_up,

выбраны симметричными относительно частоты w_c основного канала

w_c-w_г1=w_г3-w_c=w_up

и перестраиваются синхронно (фиг.5).

Частота настройки w_н1 усилителей 21, 36 и 41 промежуточной частоты выбрана равной промежуточной частоте

w_н1=w_up

Частота настройки w_н2 усилителей 40 и 42 промежуточной частоты выбрана равной утроенному значению промежуточной частоты

w_н2=3w_up

На выходах смесителей 20 и 35 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 21, 36 и 41 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:

u_up1(t)=U_пp1[1+m(t)]·Cos[w_upt+φ_к(t)-πγt²+φ_up1],

u_up2(t)=U_пp2[1+m(t)]·Cos[w_upt+φ_к(t)+πγt²+φ_up2], 0≤t≤T_c,

где U_пр1=½U_c·U_г1;

U_пр2=½U_c·U_г1;

w_up=w_c-w_г1=w_г2-w_c - промежуточная (разностная) частота;

φ_up1=φ_с-φ_г1; φ_up2=φ_г2-φ_c.

Эти напряжения представляют собой сложные сигналы с комбинированной амплитудной модуляцией, фазовой манипуляцией и линейной частотной модуляцией (АМ-ФМн-ЛЧМ). Причем линейная частотная модуляция (ЛЧМ) возникает принудительно за счет перестройки частот гетеродинов по линейному закону.

Напряжение u_up2(t) детектируется амплитудным детектором 43 и поступает на управляющий вход ключа 46, открывая его. Ключи 24, 39, 46, 47, 48, 24.1, 24.2 в исходном состоянии всегда закрыты.

Напряжения u_up1(t) и u_up2(t) с выходов усилителей 21 и 36 промежуточной частоты одновременно поступают на два входа коррелятора 37, на выходе которого образуется напряжение U(τ), пропорциональное корреляционной функции R(τ), которое сравнивается в пороговом блоке 38 с пороговым уровнем U_пop2. Пороговый уровень U_пop2 превышается только при максимальном значении корреляционной функции R_max(τ)[U_max(τ)]. Так как канальные напряжения u_пp1(t) и u_пp2(t) образуются одним и тем же сложным ФМн-сигналом, принимаемым по двум каналам на одной и той же частоте w_c, то между указанными канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь. Корреляционная функция R(τ) сложных ФМн-сигналов имеет ярко выраженный главный лепесток, который превышает пороговое напряжения U_пop2 в пороговом блоке 38. При превышении порогового уровня U_пop2 в пороговом блоке 38 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 39, открывая его.

Напряжение u_up1(t) с выхода усилителя 21 промежуточной частоты через открытые ключи 46 и 39 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

u₃(t)=U₃[1+m(t)]²·Cos[2w_upt-2πγt²+2φ_up1],

где U₃=½U_пр1 ²;

в котором фазовая манипуляция уже отсутствует.

Ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала определяется длительностью Т_с сигнала

Δf₂=1/T_c,

тогда как ширина спектра Δf_c принимаемого ФМн-сигнала определяется длительностью τ_э его элементарных посылок

Δf_c=1/τ_э,

т.е. ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала

Δf_c/Δf₂=N.

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

Ширина спектра Δf_c входного ФМн-сигнала измеряется с помощью измерителя 29, а ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 31. Напряжения U_I и U_II, пропорциональные Δf_c и Δf₂ соответственно, с выходов измерителей 29 и 31 ширины спектра поступают на два входа блока 32 сравнения. Так как U_I>>U_II, то на выходе блока 32 сравнения образуется положительный импульс, который сравнивается с пороговым напряжением U_пop1 в пороговом блоке 33. Пороговое напряжение U_пop1 превышается только при обнаружении АМ-ФМн-сигнала. При превышении порогового уровня U_пop1 в пороговом блоке 33 формируется постоянное напряжение, которое поступает через логический элемент ИЛИ 49 на вход блока 18 перестройки, переводя его в режим остановки, на вход линии задержки 23 и на управляющий вход ключа 24, открывая его.

С этого момента времени просмотр заданного диапазона частот D_f и поиск АМ-ФМн-сигналов прекращается на время регистрации обнаруженного АМ-ФМн-сигнала, которое определяется временем задержки τ₁ линии задержки 23.

При прекращении перестройки гетеродина 19 на входе усилителя 21 промежуточной частоты образуется напряжение

u_up3(t)=U_up1[1+m(t)]·Cos[w_upt+φ_к(t)+φ_up1], 0≤t≤T_c,

которое через открытые ключи 46, 39 и 24 поступает на входы амплитудного ограничителя 25 и синхронного детектора 26. На выходе амплитудного ограничителя 25 образуется ФМн-сигнал (фиг.6, е)

u₄(t)=U₀·Cos[w_upt+φ_к(t)+φ_up1], 0≤t≤T_c,

где U₀ - порог ограничения,

который поступает на второй (опорный) 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

u_н1(t)=U_н1[1+m(t)],

где U_н1=½U_up1·U₀;

пропорциональное исходному кардиосигналу m(t) (фиг.6, а). Это напряжение поступает на вход блока 5 сравнения микропроцессора 3, в котором происходит сравнение регистрируемого сигнала конкретного пациента с установленными для нормального человека нижним и верхним предельно допустимыми уровнями, поступающими на блок 5 сравнения с блоков 4 и 6 памяти нижнего и верхнего 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.

Линия задержки 27 и фазовый детектор 28 обеспечивают детектирование ФМн-сигнала u₄(t) (фиг.6, е) методом относительной фазовой манипуляции, который свободен от явления "обратной работы". При этом время задержки τ_з2 линии задержки 27 выбирается равной длительности τ_э элементарных посылок (τ_з2=τ_э) (фиг.6, з). В этом случае опорным напряжением для последующей элементарной посылки служит предыдущая элементарная посылка. На выходе линии задержки 27 образуется напряжение (фиг.6, з)

u₅(t)=U₀·Cos[w_up(t-τ₂)+φ_к(t-τ₂)+φ_up1], 0≤t≤T_c,

которое поступает на второй (опорный) вход фазового детектора 28. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение (фиг.6, и)

u_н2(t)=U_н2·Cosφ_к(t),

где U_н2=½U₀ ²;

пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг.6, 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 τ₁ 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 ключи 46, 39 и 24 закрываются, т.е. они переводятся в свои исходные состояния. С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона D_f u поиск АМ-ФМн-сигналов продолжается.

В случае обнаружения следующего АМ-ФМн-сигнала на другой несущей частоте работа устройства происходит аналогичным образом.

Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема АМ-ФМн-сигналов по основному каналу на частоте w_c и на других частотах (фиг.5).

Если АМ-ФМн-сигнал

u_з1(t)=U_з1[1+m₁(t)]·Cos[w_з1t+φ_к1(t)+φ_з1], 0≤t≤Т_з1,

принимается по первому зеркальному каналу на частоте w_з1 (фиг.5), то преобразованные по частоте сигналы

u_up4(t)=U_пp4[1+m₁(t)]·Cos[w_upt-φ_к1(t)+φ_up4],

u_up5(t)=U_пp5[1+m₁(t)]·Cos[3w_upt-φ_к1(t)+φ_up5], 0≤t≤Т_з1,

где U_пр4=½U_з1·U_г1;

U_пр5=½U_з1·U_г2;

w_up=w_г1-w_з1 - промежуточная частота;

3w_up=w_г2-w_з1;

φ_uр4=φ_г1-φ_з1; φ_up5=φ_г2-φ_з1;

попадают в полосы пропускания усилителей 41 и 42 промежуточной частоты. Напряжение u_up5(t) с выхода усилителя 42 промежуточной частоты поступает на вход амплитудного детектора 12, где оно детектируется и поступает на управляющий вход ключа 47, открывая его. В исходном состоянии ключ 47 всегда закрыт. Напряжение u_up4(t) с выхода усилителя 41 промежуточной частоты через открытый ключ 47 поступает на входы второго обнаружителя 22.1 и в дальнейшем обрабатывается так же, как это описано выше. При этом второй регистратор 9.1 обеспечивает регистрацию сведений о пациентах и их патологические данные о сердечно-сосудистой системе.

Если АМ-ФМн-сигнал

u_з2(t)=U_з2[1+m₂(t)]·Cos[w_з2t+φ_к2(t)+φ_з2], 0≤t≤Т_з2,

принимается по второму зеркальному каналу на частоте w_з2 (фиг.5), то преобразованные по частоте сигналы:

u_up6(t)=U_пp6[1+m₂(t)]·Cos[3w_upt+φ_к1(t)+φ_up6],

u_up7(t)=U_пp7[1+m₂(t)]·Cos[w_upt+φ_к2(t)+φ_up7], 0≤t≤T_з2,

где U_up6=½U_з2·U_г1;

U_up7=½U_з2·U_г2;

3w_up=w_p2-w_u1

w_up=w_p2-w_г2 - промежуточная частота;

φ_up6=φ_з2-φ_г1; φ_up7=φ_з2-φ_г2;

попадают в полосы пропускания усилителей 40 и 36 промежуточной частоты. Напряжение u_up6(t) с выхода усилителя 40 промежуточной частоты поступает на вход амплитудного детектора 44, где оно детектируется и поступает на управляющий вход ключа 48, открывая его. В исходном состоянии ключ 48 всегда закрыт.

Напряжение u_up7(t) с выхода усилителя 36 промежуточной частоты через открытый ключ 48 поступает на входы третьего обнаружителя 22.2 и седьмого ключа 24.2 и в дальнейшем обрабатывается так же, как это описано выше. При этом третий магнитный регистратор 9.2 обеспечивает регистрацию сведений о пациентах и их патологические данные о сердечно-сосудистой системе.

Если АМ-ФМн-сигналы одновременно принимаются по зеркальным каналам на частотах w_з1 и w_з2, то возникает неоднозначность. Это объясняется тем, что подобная ситуация образуется и при приеме АМ-ФМн-сигнала по основному каналу на частоте w_c (фиг.5). Устранение указанной неоднозначности достигается корреляционной обработкой канальных напряжений промежуточной частоты.

Если АМ-ФМн-сигналы одновременно принимаются по зеркальным каналам на частотах w_з1 и w_з2, то канальные напряжения u_up4(t) и u_up7(t) поступают на два входа коррелятора 37. Так как данные напряжения образованы различными сигналами, принимаемыми на разных частотах w_з1 и w_з2, поэтому между ними существует слабая корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора 37 не превышает порогового уровня u_пop2 в пороговом блоке 38 и ключ 39 не открывается. Тем самым появление ложного сигнала на выходе ключа 39 исключается.

Если АМ-ФМн-сигналы одновременно принимаются по основному каналу на частоте w_c, по первому w_з1 и по второму w_з2 зеркальным каналам, то в работе участвуют одновременно все блоки предлагаемого устройства.

Устройство может быть выполнено в различных модификациях, предназначенных для пациентов с различными сердечно-сосудистыми нарушениями (экстрасистолия, ишемическая болезнь сердца, тахикардия), в микропроцессор вводится эталонная информация, с которой будет осуществляться сравнение регистрируемых сигналов. Например, у больного с предрасположенностью к пароксимальной тахикардии будет отслеживаться частота сердечных циклов, в случае экстрасистолии - периодичность, число и форма экстрасистол, при ишемии миокарда программное устройство будет настроено на сравнение амплитуды направленности и длительности зубцов и интервалов ЭКГ.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает расширение в 3 раза диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов. Это достигается использованием сложных АМ-ФМн-сигналов, принимаемых по первому w_з1 и второму w_з2 зеркальным каналам. Преобразование по указанным зеркальным каналам приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К_пр, что и по основному каналу на частоте w_c. Поэтому они являются наиболее существенными среди дополнительных каналов приема и имеют все основания для участия в дистанционном слежении за деятельностью сердца спортсменов, водителей транспорта, рабочих, жителей удаленных населенных пунктов, пациентов с различными сердечно-сосудистыми нарушениями и заболеваниями и т.п.

Предлагаемое устройство обеспечивает дистанционное получение объективной информации о состоянии сердечно-сосудистой системы в реальных условиях социально-производственной жизни, осуществляет индивидуализированный дистанционный контроль за деятельностью сердца конкретного пациента, оперативно оповещает о появлении ранних объективных признаков острых сердечных нарушений и, следовательно, повышает эффективность терапевтических и реабилитационных мероприятий. При этом дистанционный контроль осуществляется одновременно за деятельностью сердца нескольких пациентов, радиосигналы которых используют различные частоты и модулирующие коды, которые передают по основному, первому и второму зеркальным радиоканалам кроме кардиосигналов еще и сведения о пациентах.

Предлагаемое устройство может быть широко использовано в телемедицине, профилактических кардиологических исследованиях, консультационных центрах, в спортивной медицине, авиакосмических полетах, в целях диагностики и предупреждения нарушений и отклонений сердечной деятельности у водителей различных транспортных средств, что будет способствовать общему оздоровлению населения.

Изобретение относится к области медицинской техники. Устройство содержит электроды, предварительный усилитель, генератор высокой частоты, амплитудный модулятор, генератор модулирующего кода, фазовый манипулятор, усилитель мощности, передающую антенну, приемную антенну, блок перестройки, два гетеродина, два смесителя, пять усилителей промежуточной частоты, коррелятор 37, пороговые блоки 7, 33 и 38, три микропроцессора, два блока сравнения, блоки памяти нижнего и верхнего уровней, три обнаружителя, линии задержки, семь ключей, три амплитудных ограничителя, три синхронных детектора, три фазовых детектора, три блока формирования сигнала тревоги, магнитные регистраторы, блоки звуковой сигнализации, измеритель ширины спектра сигнала, измеритель ширины спектра второй гармоники, удвоитель фазы и логический элемент ИЛИ. Применение данного устройства позволит расширить диапазон рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов путем использования зеркальных каналов приема. 6 ил.

Устройство для дистанционного слежения за деятельностью сердца, содержащее последовательно включенные электроды, предварительный усилитель, амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, усилитель мощности и передающую антенну, последовательно включенные приемную антенну, первый смеситель, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки, первый усилитель промежуточной частоты, коррелятор, третий пороговый блок, второй ключ, первый обнаружитель, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, первый амплитудный ограничитель, первый синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, первый микропроцессор, первый блок формирования сигнала тревоги и первый блок звуковой сигнализации, при этом к выходу первого амплитудного ограничителя последовательно подключены вторая линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, и первый магнитный регистратор, второй и третий входы которого соединены с выходом первого синхронного детектора и со вторым выходом первого блока формирования сигнала тревоги соответственно, к выходу блока перестройки последовательно подключены второй гетеродин, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, и второй усилитель промежуточной частоты, выход которого соединен со вторым входом коррелятора, первый 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 первому пороговому блоку, входом первого обнаружителя являются объединенные входы измерителя ширины спектра сигнала и удвоителя фазы, к выходу которого последовательно подключены измеритель ширины спектра второй гармоники и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя ширины спектра сигнала, и второй пороговый блок, управляющий вход которого через первую линию задержки соединен с выходом первого обнаружителя, а выход является выходом обнаружителя, частоты первого w_г1 и второго w_г2 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты
w_г2-w_г1=2w_up,
выбраны симметричными относительно частоты w_c основного канала приема
w_c-w_г1=w_г2-w_c=w_up,
с синхронной их перестройкой, отличающееся тем, что оно снабжено третьим, четвертым и пятым усилителями промежуточной частоты, тремя амплитудными детекторами, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым ключами, логическим элементом ИЛИ, вторым и третьим обнаружителями, третьей, четвертой, пятой и шестой линиями задержки, вторым и третьим амплитудными ограничителями, вторым и третьим синхронными детекторами, вторым и третьим микропроцессами, вторым и третьим фазовыми детекторами, вторым и третьим блоками формирования сигнала тревоги, вторым и третьим магнитными регистраторами, вторым и третьим блоками звуковой сигнализации, причем к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены первый амплитудный детектор и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход подключен ко второму входу второго ключа, к выходу второго смесителя последовательно подключены пятый усилитель промежуточной частоты, третий амплитудный детектор, четвертый ключ, второй вход которого через четвертый усилитель промежуточной частоты соединен с выходом первого смесителя, второй обнаружитель, второй вход которого через третью линию задержки соединен с его выходом, шестой ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого ключа, второй амплитудный ограничитель, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом шестого ключа, второй микропроцессор, второй блок формирования сигнала тревоги и второй блок звуковой сигнализации, к выходу второго амплитудного ограничителя последовательно подключены четвертая линия задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного ограничителя, и второй магнитный регистратор, второй и третий входы которого соединены с выходом второго синхронного детектора и со вторым выходом второго блока формирования сигнала тревоги соответственно, к выходу первого смесителя последовательно подключены третий усилитель промежуточной частоты, второй амплитудный детектор, пятый ключ, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, третий обнаружитель, второй вход которого через пятую линию задержки соединен с его выходом, седьмой ключ, второй вход которого соединен с выходом пятого ключа, третий амплитудный ограничитель, третий синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом седьмого ключа, третий микропроцессор, третий блок формирования сигнала тревоги и третий блок звуковой сигнализации, к выходу третьего амплитудного ограничителя последовательно подключены шестая линия задержки, третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего амплитудного ограничителя, и третий магнитный регистратор, второй и третий входы которого соединены с выходом третьего синхронного детектора и со вторым выходом третьего блока формирования сигнала тревоги соответственно, выходы первого, второго и третьего обнаружителей через логический элемент ИЛИ подключены к управляющему входу блока перестройки.