МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ И АНАЛИЗА ЖИЗНЕННО ВАЖНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ И АНАЛИЗА ЖИЗНЕННО ВАЖНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПОРТАТИВНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2022 года по МПК A61B5/205 A61B5/01 A61B5/08 A61B5/318 

Изобретение относится к области медицины, а именно к области измерений жизненно важных показаний состояния человека в диагностических целях, а также визуализации и анализу полученных измерений и оценки состояния здоровья человека.

Предыдущий уровень техники

Известен патент РФ на изобретение № 2729430 «АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЖИЗНЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ». Комплекс представляет собой закрепленную на груди майку с прочной составляющей в районе солнечного сплетения и лямками на плечах и на линии крепления датчиков под грудью. Майка выполнена из эластичного тканевого материала с системой гибкой полимерной проводки для разводки питания от центрального агрегатора данных. Устройство включает в себя нательный биохимический датчик содержания лактата и глюкозы, нательный полупроводниковый датчик температуры и влажности кожного покрова, нательный электрокардиограф на 4-6 отведений, мультиспектральный датчик измерения параметров пульсоксиметрии, датчик измерения частоты и объема дыхания на основе данных тензометрии, датчик измерения артериального давления, систему датчиков для измерения двигательной активности. Носимое устройство передает полученные данные на стационарную часть по беспроводному протоколу (WiFi/Bluetooth/NFC или другой)

Основными недостатками данного устройства является то, что оно является достаточно громоздким (в том числе из-за носимой манжеты для измерения артериального давления), требует длительного ношения (так как является нательным носимым устройством) и индивидуального подбора размера комплекса для каждого больного.

Известен патент РФ на изобретение № 2735925 «МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ», Устройство содержит корпус, три внешних гибких ЭКГ-электрода, снабженных клеящимся к телу слоем. Электроды выполнены продолговатой формы с пространственным разнесением зон съема биосигнала и электрического подключения. Два электрода подключены непосредственно кнопочным разъемам, размещенным на удаленных концах нижней поверхности корпуса, а третий подключен проводником к гнездовому разъему на боковой поверхности корпуса. Данное устройство предполагает возможность использования в том же конструктиве дополнительных биосенсоров и получать добавочные данные о насыщении крови кислородом, артериальном давлении, уровне стресса и ударном выбросе крови, оценивать посторонние шумы в сердце и легких и т.д., что на текущее время не реализовано.

Недостатками данного устройства является необходимость длительного контакта с кожей человека, ограниченные возможности для получения высоко достоверной качественной информации, которую можно использовать в медицинских целях.

Известен патент США 7896811 B2, по которому устройство выполнено в виде браслета, который регистрирует данные ЭКГ, фотоплетизмографии и дифференциальной фотоплетизмографии. При этом регистрация данных ЭКГ достигается за счет того, что один электрод расположен на внутренней стороне браслета, который расположен на одной руке человека, а другой электрод расположен на внешней стороне браслета и контактирует с кожей другой руки человека. Таким способом достигается измерение разности потенциалов с двух рук и вычисление одного отведения ЭКГ.

Основным недостатком данного устройства являются ограниченные диагностические возможности, так как происходит регистрация ЭКГ исключительно в одном отведении.

Известен патент РФ № 2690112 «ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММ» USB-устройство ИЗ №2690112. Аналоговые биопотенциалы с кардиоэлектродов, закрепленных на определенных точках тела человека, поступают в устройство, и затем передаются проводным способом на порт внешнего устройства, такого как компьютер, смартфон или планшет. Питание аналоговых цепей устройства осуществляется от униполярного питания USB порта внешнего устройства. Отображение информации происходит на внешнем устройстве.

Недостатками данного устройства являются проводная связь, а также возможность регистрации только одного параметра - электрокардиографии, что исключает возможность комплексной оценки состояния здоровья человека.

Известна заявка на выдачу патента США 2014/0228665 Al, где описано устройство, позволяющее регистрировать электрокардиограмму в 12 отведениях. Данные передаются, визуализируются и анализируются на стационарном устройстве. Отличительной особенностью устройства является наличие двух электродов, которые последовательно располагаются на теле человека таким образом, что происходит регистрация сигнала ЭКГ в нескольких отведениях.

Недостатком этого устройства является то, что, устройство не позволяет регистрировать данные ЭКГ одномоментно, следовательно, требует больших временных затрат. Кроме того, устройство обладает узкими диагностическими возможностями, так как позволяет регистрировать только данные ЭКГ.

Заболевания сердечно-сосудистой системы занимают лидирующие позиции среди причин смертности населения. Внезапная сердечная смерть составляет 90% и более всех случаев внезапной смерти.

Ряд заболеваний, высоко ассоциированных с внезапной сердечной смертью, такие как первичные электрические заболевания сердца, могут иметь минимальные проявления и требуют регистрации данных в момент приступа. В то же время, своевременная диагностика изменений со стороны сердечно-сосудистой, дыхательной систем может быть затруднена вследствие множества причин. К ним относятся: удаленность от медицинского учреждения в момент приступа, кратковременность приступа, труднодоступность медицинской помощи, необходимость частого амбулаторного мониторинга состояния и другие.

Одной из значимых трудностей, с которой встречаются врачи при проведении диагностического поиска, является регистрация кратковременных приступов изменения самочувствия человека (например, приступов пароксизмальной предсердной тахикардии). В таких случаях постановка диагноза и выбор тактики лечения целиком зависит от данных, полученных в момент изменения самочувствия человека. В то же время регистрация данных в момент приступа может быть значительно затруднена в силу ряда причин, таких как кратковременность приступа, удаленность от медицинских учреждений, длительность оценки состояния больного с применением нескольких звеньев диагностики и другое. Применение портативного устройства, с помощью которого можно регистрировать данные во время приступов, способствует решению данной проблемы.

Врачебная и доврачебная диагностика состояния здоровья человека строится на комплексной оценке нескольких жизненно важных показателей. В текущее время ЭКГ является одним из базовых методов диагностики состояния сердечно-сосудистой системы. С помощью данных ЭКГ можно получить информацию о таких жизненно важных показателях, как частота сердечных сокращений, ритм сердца, наличие ишемических изменений и др. Однако корректная оценка данных ЭКГ не всегда возможна из-за отсутствия информации о состоянии других органов и систем. Так, изменение частоты сердечных сокращений может быть обусловлено изменением температуры тела и/или сатурации крови. Для грамотной оценки данных ЭКГ необходимо учитывать и другие показатели жизнедеятельности организма человека, такие как температура тела, сатурация крови, сердечный выброс. В то же время оценка нескольких показателей, как правило, требует обращения пациента в медицинское учреждение, что может быть затруднено в силу ряда причин. Использование портативного устройства, способного регистрировать данные нескольких жизненно важных показателей, - важный шаг для преодоления обозначенных трудностей.

При наличии хронических заболеваний сердечно-сосудистой системы, изолированный факт наличия отклонений от нормы со стороны данных ЭКГ, не дает представления о течении заболевания, вследствие чего затрудняет или делает невозможной корректную оценку данных ЭКГ. Изменение динамических показателей с помощью портативного устройства будет иметь большее диагностическое и прогностическое значение.

В текущее время актуальность осуществления мониторинга состояния здоровья человека, с учетом минимизации временных затрат, непрерывно растет. Своевременная диагностика патологических состояний с сокращением времени от регистрации данных до постановки диагноза способствует назначению корректного лечения, что, в конечном итоге, ведет к снижению заболеваемости и смертности от социально-значимых заболеваний.

В данный момент количество портативных устройств, разрабатываемых учеными из разных стран с целью комплексной оценки состояния здоровья человека, непрерывно растет. Однако в текущее время большинство многофункциональных устройств обладают крупными размерами или, напротив, будучи высоко компактными, малофункциональны и способны регистрировать только один или два показателя жизнедеятельности человека. Использование большинства представленных в текущее время на рынке приборов осложнено в связи с наличием большого количества проводных соединений и/или громоздких размеров. Многофункциональные устройства, включающие несколько датчиков, как правило, подразумевают длительное ношение на теле человека, что делает такие устройства неудобными для использования “по требованию”. Напротив, малогарабритные компактные устройства, которые могли бы быть удобны для регистрации данных как врачом-специалистом в клинической практике, так и пациентом в амбулаторных условиях, не обладают высокой функциональностью и достаточной точностью для диагностики широкого спектра патологических состояний.

Задачей заявляемого изобретения является создание многофункционального портативного устройства для регистрации жизненно важных показателей и способа его работы, а также снижение временных затрат, необходимых для осуществления записи и оценки жизненно важных параметров.

Технический результат многофункционального портативного устройства для регистрации жизненно важных показателей и способа его работы состоит в расширении функциональности при сохранении компактности и простоты использования устройства, возможности регистрации нескольких жизненно важных показателей, таких как электрокардиография, пульсоксиметрия, фотоплетизмография, термометрия, частота дыхательных движений, с последующим проведением комплексного анализа полученных данных.

Указанный технический результат достигается за счет того, что многофункциональное портативное устройство для регистрации и анализа жизненно важных показателей выполнено в виде функционального блока, программного блока и блока клиентского устройства, связанных между собой. Функциональный блок содержит, блок модуля ЭКГ, блок модуля ЧДД, блок модуля SpO2 и блок модуля температуры, связанных с блоком датчиков, блоком микроконтроллера и блоком питания. Блок модуля ЭКГ включает 3 электрода, которые используют для контакта с кожей человека и регистрации разности потенциалов. Блок модуля SpO2 позволяет фиксировать информацию о насыщении крови кислородом, а также форме пульсовой волны. Блок модуля температуры включает датчик температуры, который позволяет измерять температуру тела бесконтактным способом. Блок модуля ЧДД получает информацию об изменении электрического сопротивления между двумя электродами, на основании чего производят расчет частоты дыхательных движений.

Данные, полученные с функционального блока, синхронизируются на блоке микропроцессора и блоке клиентского устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема многофункционального портативного устройства для регистрации жизненно важных показателей.

На фиг. 2 изображен пример использования многофункционального портативного устройства для регистрации жизненно важных показателей.

На фиг. 3 изображен пример результата измерений, проведенных многофункциональным портативным устройством для регистрации жизненно важных показателей.

Описание изобретения

Структурное деление многофункционального портативного устройства для регистрации и анализа жизненно важных показателей:

Многофункциональное портативное устройство для регистрации и анализа жизненно важных показателей (1) состоит из функционального блока (2), связанного двусторонней связью с блоком клиентского устройства (9) по беспроводной сети и программного блока (10).

Функциональный блок (2) содержит блок датчиков (3), блок модуля ЭКГ (4), блок модуля ЧДД (5), блок модуля SpO2 (6), блок модуля температуры (7), блок микроконтроллера (8) и блок питания с аккумулятором (16), связанный с четырьмя блоками (4, 5, 6, 7) функционального блока (2) односторонней исходящей связью, а с блоком микроконтроллера (8) двусторонней связью.

Блок датчиков (3) содержит блок электродов (11), состоящий из блока электрода RA (17), блока электрода LA (18) и блока электрода LL (19), блок светодиодов (13), состоящий из блока светодиода (20) и блока светодиода ИК (21), блок фотодетекторов (14), состоящий из блока ИК фотодетектора t (12), блока фотодетектора (22) и блока фотодетектора ИК (23), причем блок датчиков (3) дополнительно снабжен блоком кнопки (15).

Блок модуля ЭКГ (4) состоит из трех блоков ОУ (24, 25, 26) с отрицательным и положительным входом, трех блоков АЦП (27, 28, 29), трех блоков фильтра помех (31, 32, 33) и блока управления цифровой передачей (30). Блок модуля ЧДД (5) содержит блок измерения импеданса (34), блок АЦП (35), блок фильтра помех (37) и блок управления цифровой передачей (36). Блок модуля SpO2 (6) состоит из блока формирования импульсов (38), блока управления цифровой передачей (39), блока компенсации фонового освещения (40), блока фильтра помех (42) и блока АЦП (41). Блок модуля температуры (7) содержит блок ОУ 43, блок АЦП (44), блок фильтра помех (45) и блок управления цифровой передачей (46). Блок микроконтроллера (8) состоит из блока управления проводной цифровой передачей (47), блока модуля настроек (48), блока микропроцессора (49), блока памяти (50), блока микропрограммы (51) и блока беспроводного передатчика (52). Блок клиентского устройства 9 содержит блок связи с интернетом (53), блок микропроцессора (54), блок программного модуля (55), блок ввода данных (56), блок памяти (57), блок беспроводного передатчика (58), блок дисплея (59) и блок питания с аккумулятором (60). Программный блок (10) содержит блок сервера в интернете (61), блок программного модуля (62) и блок памяти (63).

Связи в функциональном блоке (2) распределены следующим образом: блок кнопок (15) связан односторонней исходящей связью с блоком микропрограммы (51), а блоки электродов RA 17, LA (18) и LL (19) связаны двусторонней связью с блоками ОУ канала 1 (24), ОУ канала 2 (25) и ОУ канала 3 (26) соответственно, каждый из которых (24, 25, 26), в свою очередь, связан односторонней исходящей связью со своим блоком АЦП (27, 28, 29) блока модуля ЭКГ (4), а каждый из блоков АЦП (27, 28, 29) связан односторонней исходящей связью со своим блоком фильтра помех (31, 32, 33) блока модуля ЭКГ (4), где все эти блоки фильтров помех (31, 32, 33) связаны двусторонней связью с блоком управления цифровой передачей (30) блока модуля ЭКГ (4), а этот блок управления цифровой передачей (30) связан двусторонней связью с блоком управления проводной цифровой передачей (47) блока микроконтроллера (8), при этом блоки электродов RA (17) и LL (19) дополнительно связаны двусторонней связью с блоком измерения импеданса (34) блока модуля ЧДД (5), а сам блок измерения импеданса (34) связан двусторонней связью с со своим блоком АЦП (35), который, в свою очередь, связан двусторонней связью со своим блоком фильтра помех (37), при этом этот блок фильтра помех (37) связан двусторонней связью со своим блоком управления цифровой передачей (36), который имеет двустороннюю связь с блоком управления проводной цифровой передачей (47) блока микроконтроллера (8), при этом блок светодиода (20) и блок светодиода ИК (21) блока светодиодов (13) связаны односторонней входящей связью с блоком формирования импульсов (38) блока модуля SpO2 (6), причем этот блок формирования импульсов (38) связан двусторонней связью со своим блоком управления цифровой передачей (39), который, в свою очередь, связан двусторонней связью с блоком компенсации фонового освещения (40), а он (40), в свою очередь, связан односторонней входящей связью с блоком фотодетектора (22) и блоком фотодетектора ИК (23) блока фотодетекторов (14) и двусторонней связью со своим блоком АЦП (41), который (41) имеет двустороннюю связь со своим блоком фильтра помех (42), а блок управления цифровой передачей (39) блока модуля SpO2 (6) связан двусторонней связью с блоком управления проводной цифровой передачей (47) блока микроконтроллера (8), при этом блок ИК фотодетектора t (12) блока фотодетекторов (14) связан односторонней исходящей связью с блоком ОУ (43) блока модуля температуры (7), который связан односторонней исходящей связью со своим блоком АЦП (44), а этот блок АЦП (44) имеет одностороннюю исходящую связь со своим блоком фильтра помех (45), который, в свою очередь, связан односторонней исходящей связью со своим блоком управления цифровой передачей (46), а он (46) имеет двустороннюю связь с блоком управления проводной цифровой передачей (47) блока микроконтроллера (8), при этом блок управления проводной цифровой передачей (47) блока микроконтроллера (8) имеет двустороннюю связь со своим блоком модуля настроек (48), а блок модуля настроек (48) двустороннюю связь с блоком микропроцессора (49), а он (49), в свою очередь, двустороннюю связь с блоком памяти (50), который (50) связан односторонней исходящей связью с блоком микропрограммы (51), а блок микропрограммы (51) связан двусторонней связью с блоком модуля настроек (48) и блоком микропроцессора (49), причем блок микропрограммы (51) связан двусторонней связью с блоком беспроводного передатчика (52), а блок беспроводного передатчика (52) блока микроконтроллера (8) связан двусторонней связью с блоком беспроводного передатчика (58) блока клиентского устройства (9).

Связи в блоке клиентского устройства (9) распределены следующим образом: блок питания с аккумулятором (60) связан односторонней исходящей связью с блоком беспроводного передатчика (58), блоком дисплея (59), блоком памяти (57), блоком микропроцессора (54) и блоком связи с интернетом (53), а этот блок (53) связан двусторонней связью с блоком сервера в интернете (61) программного блока (10) и со своим блоком программного модуля (62). а сам блок программного модуля (55) связан односторонней исходящей связью с блоком дисплея (59) и односторонней входящей связью с блоком ввода данных (56), а также двусторонней связью с блоком беспроводного передатчика (58) и блоком микропроцессора (54), который дополнительно имеет двустороннюю связь с блоком памяти (57).

Связи программного блока 10 распределены следующим образом: блок сервера в интернете (61) программного блока (10) связан двусторонней связью со своим блоком программного модуля (62), который также имеет двустороннюю связь со своим блоком памяти (63).

Многофункциональное портативное устройство

работает следующим образом.

Для корректной работы многофункционального портативного устройства 1 для регистрации жизненно важных показателей предварительно загружают специальное приложение в блок клиентского устройства 9. После загрузки приложения регистрируются и создают учетную запись вводя персональные данные пользователя, например: ФИО, дату рождения, и др. параметры, причем пользователей каждого устройства может быть более одного, для этого нужно ввести персональные данные всех пользователей.

Устройство включают путем нажатия на блок кнопки (15) на корпусе устройства, затем выводят блок микропроцессора (49) из состояния пониженного энергопотребления, посредством чего активируют блок питания с аккумулятором (16) и включают блок беспроводного передатчика (52).

Затем начинают широковещательную передачу имени прибора, производят сопряжение с блоком клиентского устройства (9). Далее располагают корпус устройства таким образом, что поверхностью правой, левой руки и живота/или правой ноги касаются соответственно блоков электродов RA, LA, LL (17-19) блока электродов (11), и одним из пальцев правой или левой руки касаются блоков светодиода и светодиода ИК (20,21) блока светодиодов (13) и блоков фотодетектора и фотодетектора ИК (22,23) блока фотодетекторов (14).

Одномоментно с этим регистрируют данные ЭКГ, ЧДД, SpO2, температуры следующим образом: получают электрическую разность потенциалов между блоками электродов RA и LA, RA и LL, LA и LL (17-19) в блоке модуля ЭКГ (4). Полученные данные регистрируют на блоках ОУ каналов 1-3 (24-26), где увеличивают амплитуду полученной разности потенциалов, после чего усиленный сигнал передают на блоки АЦП (27-29), где оцифровывают сигнал, далее цифровой сигнал пропускают через блоки фильтра помех (31-33) и усредняют его, затем сигнал передают в блок памяти (50) блока микроконтроллера (8) посредством блоков управления цифровой передачей (30) и управления проводной цифровой передачей (47) при помощи блока микропрограммы (51).

В блоке модуля ЧДД (5) с помощью блока измерения импеданса (34) получают информацию об импедансе с блоков электродов RA и LL (17, 19), передают в блок АЦП (35), после оцифровки сигнал передают в блок управления цифровой передачей (36) через блок фильтра помех (37), затем усредненный сигнал направляют в блок памяти (50) блока микроконтроллера (8) посредством блока управления цифровой передачей данных (36) и управления проводной цифровой передачей (47) при помощи блока микропрограммы (51).

В блоке модуля SpO2 (6) блок светодиода (20) и блок светодиода ИК (21) излучают свет в видимом и ИК диапазоне с помощью блока формирования импульсов (38), блок фотодетектора и блок фотодетектора ИК (22,23) фиксируют амплитуду отраженной волны, свет конвертируют в электрический импульс, передают на блок АЦП (41) через блок компенсации фонового освещения (40), после оцифровки сигнал усредняют в блоке фильтра помех (42), затем направляют в блок памяти (50) блока микроконтроллера (8) посредством блоков управления цифровой передачей (39) и управления проводной цифровой передачей (47) при помощи блока микропрограммы (51).

В блоке модуля температуры (7) инфракрасное излучение от поверхности тела передают на блок ИК фотодетектора t (12), полученный сигнал усиливают в блоке ОУ (43), а затем оцифровывают с помощью блока АЦП (44), после оцифровки сигнал усредняют в блоке фильтра помех (45), затем сигнал передают в блок памяти (50) блока микроконтроллера (8) посредством блоков управления цифровой передачей (46) и управления проводной цифровой передачей (47) при помощи блока микропрограммы (51).

Информацию, полученную с блоков модулей ЭКГ (4), ЧДД (5), SpO2 (6), температуры (7) передают в блок микроконтроллера (8), затем упаковывают полученные сигналы в блоке микропрограммы (51) от всех модулей так, что к оцифрованному сигналу добавляют метку текущего времени, активируют блок клиентского устройства (9) посредством блока ввода данных (56) и блока питания с аккумулятором (60), с помощью блока беспроводного передатчика (58) по беспроводному интерфейсу WiFi/Bluetooth передают упакованный сигнал в блок памяти (57) блока клиентского устройства (9) посредством блока микропроцессора (54) и блока программного модуля (55). Затем распаковывают полученный поток данных в блоке программного модуля (55) блока клиентского устройства (9) и выполняют синхронизацию сигналов с учетом метки времени, после чего производят оценку пригодности качества сигнала, предварительный анализ полученных данных, при этом вычисляются следующие параметры: значения интервалов PQ, QRS, QT, QTc рассчитанный по формуле Базетта, уровень смещения сегмента ST относительно изолинии, частота сердечных сокращений ЧСС, частота дыхательных движений ЧДД, сатурация крови SpO2, температура тела T, вариабельность сердечного ритма ВСР, скорость распространения пульсовой волны и производят визуализацию входных данных с помощью блока дисплея (59) в виде графических данных, а результатов анализа - в виде числовых значений.

При наличии доступа в Интернет, связываются с программным блоком (10) с помощью блока связи с интернетом (53) и передают на него полученный сигнал. Затем выполняют оценку пригодности сигнала на блоке сервера в интернете (61) с помощью блока программного модуля (62) и возвращают в блок программного модуля (55) блока клиентского устройства (9) информацию о качестве сигнала.

При отсутствии доступа к Интернету оценку пригодности сигнала выполняют с помощью блока программного модуля (55) блока клиентского устройства (9) изолированно.

В случае наличия непригодного сигнала, с помощью программного модуля (55) блока клиентского устройства (9) передают в блок модуля настроек (48) блока микроконтроллера (8) команды для блоков модулей ЭКГ, ЧДД, SpO2, температуры (4-7) и настраивают режим работы блоков модулей для получения наилучшего качества, например, изменяют чувствительность блоков АЦП (27-29, 35, 41, 44), частоту измерений, и/или параметры блоков фильтра помех (31-33, 37, 42, 45).

В случае наличия качества сигнала выше допустимого, с помощью блока программного модуля (10) производят оценку жизненно важных показателей, при этом определяют наличие или отсутствие дефицита пульса, индекс Хиндельбранта, вычисляют степень относительной брадикардии, при наличии, выделяют патологические паттерны данных ЭКГ и фотоплетизмографии, сравнивают полученные расчетные значения с нормативными, с учетом возраста и пола человека, сохраняют полученные значения в блоке памяти (63).

Затем с помощью блока сервера в интернете (61) передают результаты анализа входных данных в блок памяти (57) блока клиентского устройства (9), отображают полученные данные на блоке дисплее (59) блока клиентского устройства (9).

Пример осуществления изобретения

Клинические примеры работы устройства:

Пример № 1:

Ребенок 5 лет с жалобами на слабость, учащенное сердцебиение.

Перед тем как начать использовать устройство, родитель включает его с помощью кнопки для включения и выключения устройства. Далее открывает приложение на мобильном телефоне, входя в личный кабинет по логину и паролю, происходит синхронизация устройства с приложением на телефоне беспроводным способом Bluetooth. После того как устройство и приложение синхронизированы, ребенок берет устройство двумя руками, таким образом, чтобы указательный и безымянный пальцы левой руки располагались на левом электроде, а указательный и безымянный пальцы правой руки располагались на электроде справа и датчике пульсоксиметра, расположенных в переднем корпусе устройства, и прикладывает устройство к животу под реберной дугой слева или к левой ноге, так чтобы 3 электрод, находящийся на обратной стороне устройства прилегал к телу (см. фиг 2). В течение заданного времени, например, в течение 20 секунд, в положении ребенка сидя или лежа, происходит регистрация ЭКГ в 6 отведениях, определение уровня SpO2, измерение ЧСС, ЧДД и температуры. Полученные данные отображаются на экране телефона в мобильном приложении (см. фиг. 3). Зарегистрированные данные автоматически сохраняются в приложении на телефоне пользователя в его личном кабинете. При наличии доступа в интернет, полученные данные отправляются на сервер, где обрабатываются и субъект получает развернутое заключение с учетом возрастных особенностей. Зарегистрированные данные субъект отравляет лечащему врачу ребенка с получением обратной связи и рекомендацией по лечению ребенка.

Пример заключения: синусовая тахикардия с ЧСС=130 уд/мин, горизонтальное положение ЭОС, PQ=120 мс, QRS=80 мс, QTc=440 мс, ЧДД = 27 уд/мин, Т- 37.8С, SpO2 97 %. Заключение: отмечается синусовая тахикардия, повышение температуры тела, снижение сатурации, одышка. Рекомендовано обратиться к специалисту. В дополнительном окне интерфейса приложения будут доступны опции записи на онлайн консультацию или очный прием к педиатру.

Пример № 2:

Мужчина 57 лет, страдающий ишемической болезнью сердца с жалобами на загрудинные боли, возникшие в покое. Перед тем как начать использовать устройство, субъект включает его с помощью кнопки для включения и выключения устройства. Далее открывает приложение на телефоне, открывая свой личный кабинет по логину и паролю и синхронизирует устройство с приложением на телефоне беспроводным способом Bluetooth. После того, как устройство и приложение синхронизированы, мужчина берет устройство двумя руками, так чтобы указательный и безымянный пальцы левой руки располагались на левом электроде, а указательный и безымянный пальцы правой руки располагались на электроде справа и датчике пульсоксиметра, расположенных на передней поверхности корпуса устройства и прикладывает устройство к животу под реберной дугой слева или к левой ноге, так, чтобы 3 электрод, находящийся на обратной стороне устройства плотно прилегал к телу (см. фиг. 2). Удерживая 20 секунд, сидя или лежа, происходит регистрация ЭКГ в 6 отведениях, определение уровня SpO2, измерение ЧСС, ЧДД и температуры. Данные результаты отображаются на экране телефона в приложении (см. фиг. 3). Полученные данные автоматически сохраняются в приложении на телефоне пользователя в его личном кабинете. При обеспечении телефона сетью интернет полученные данные отправляются на сервер, где обрабатываются и субъект получает заключение по полученным результатам с учетом возрастных особенностей.

Примет: ритм предсердный, ЭОС смещена вправо, PQ=110 мс, QRS=80 мс, QTc=445 мс, ЧДД = 16 уд/мин, признаки элевации сегмента ST во всех отведениях, ЧСС 82 уд/мин, ЧДД 16 уд/мин, Т- 36,6С, SpO2 99%. Заключение: данные изменения характерны для ишемических изменений миокарда, рекомендовано незамедлительно обратиться к кардиологу или вызвать бригаду скорой медицинской помощи. В дополнительном окне интерфейса приложения будет возможность записаться на прием к кардиологу и отправить ему настоящее ЭКГ, а также осуществлять запись ЭКГ онлайн, повторно во время консультации с доктором при необходимости.

Пример № 3:

Врач - кардиолог, терапевт, педиатр и инфекционист (красной зоны) и врач приемного отделения, может воспользоваться данным устройством с нескольких позиций:

• Отслеживание результатов проведенного ЭКГ у пациентов в динамике;

• Быстрый просмотр полученных результатов ЭКГ и заключения в комплексе с основными витальными функциями ЧСС, ЧДД, SpO2 и температура;

• Передача по телемедицинской системе данных для обсуждения клинического случая по согласованию с пациентом в рамках врачебного консилиума;

• Применение как мобильного монитора в «красной зоне» для более быстрой и эффективной оценки витальных функций пациента;

• Проведение быстрой оценки витальных функций пациента для оценки состояния в настоящий момент (также дистанционно);

Врач (любой специальности) заходит в мобильное приложение через свою учетную запись (для специалистов) и в сплывающем окне интерфейса приложения выбирает в поисковике или по списку фамилию пациента и заходит в данные закрепленных за ним пациентов для просмотра результатов ЭКГ. Врач может написать сообщение пациенту об необходимости визита или об коррекции проводимой терапии.

Врач приемного покоя или иной другой специальности, заходит в учетную запись (предполагающую использование прибора в клинике) беспроводным способом Bluetooth синхронизирует работу включенного прибора с мобильным приложением или приложении установленным на рабочем компьютере клиники. Просит пациента взять устройство двумя руками, так чтобы указательный и безымянный пальцы левой руки располагались на левом электроде, а указательный и безымянный пальцы правой руки располагались на электроде справа и датчике пульсоксиметра, расположенных на переднем корпусе устройства и прикладывает устройство к животу под реберной дугой слева или к левой ноге, так чтобы 3 электрод находящийся на обратной стороне устройства плотно прилегал к телу (см. фиг. 2). В течение 20 секунд происходит регистрация ЭКГ в 6 отведениях, определение уровня SpO2, измерение ЧСС, ЧДД и температуры. Данные результаты отображаются на экране телефона или компьютера в приложении (см. фиг. 3). По полученным данным может сформироваться заключение при условии подключения компьютера или телефона к сети интернет.

Врач формулирует заключение и отправляет рекомендации по дальнейшей тактике лечения.

Все вышесказанное говорит о промышленной применимости многофункционального портативного устройства для регистрации жизненно важных показателей.

Список сокращений

LA - левая рука

LL - левая нога

RA - правая рука

SpO2 - сатурация кислорода в крови

АЦП - аналогово-цифровой преобразователь

БП - блок питания

ИК - инфракрасный

ОУ - операционный усилитель

ЧДД - частота дыхательных движений

ЭКГ - электрокардиограмма

Перечень позиций

1. Многофункциональное портативное устройство для регистрации и анализа жизненно важных показателей.

2. Функциональный блок.

3. Блок датчиков.

4. Блок модуля ЭКГ.

5. Блок модуля ЧДД.

6. Блок модуля SpO2.

7. Блок модуля температуры.

8. Блок микроконтроллера.

9. Блок клиентского устройства.

10. Программный блок.

11. Блок электродов.

12. Блок ИК фотодетектора t.

13. Блок светодиодов.

14. Блок фотодетекторов.

15. Блок кнопки.

16. Блок питания с аккумулятором.

17. Блок электрода RA.

18. Блок электрода LA.

19. Блок электрода LL.

20. Блок светодиода.

21. Блок светодиода ИК.

22. Блок фотодетектора.

23. Блок фотодетектора ИК.

24. Блок ОУ канала 1.

25. Блок ОУ канала 2.

26. Блок ОУ канала 3.

27. Блок АЦП.

28. Блок АЦП.

29. Блок АЦП.

30. Блок управления цифровой передачей.

31. Блок фильтра помех.

32. Блок фильтра помех.

33. Блок фильтра помех.

34. Блок измерения импеданса.

35. Блок АЦП.

36. Блок управления цифровой передачей.

37. Блок фильтра помех.

38. Блок формирования импульсов.

39. Блок управления цифровой передачей.

40. Блок компенсации фонового освещения.

41. Блок АЦП.

42. Блок фильтра помех.

43. Блок ОУ.

44. Блок АЦП.

45. Блок фильтра помех.

46. Блок управления цифровой передачей.

47. Блок управления проводной цифровой передачей.

48. Блок модуля настроек.

49. Блок микропроцессора.

50. Блок памяти.

51. Блок микропрограммы.

52. Блок беспроводного передатчика.

53. Блок связи с интернетом.

54. Блок микропроцессора.

55. Блок программного модуля.

56. Блок ввода данных.

57. Блок памяти.

58. Блок беспроводного передатчика.

59. Блок дисплея.

60. Блок питания с аккумулятором.

61. Блок сервера в интернете.

62. Блок программного модуля.

63. Блок памяти.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к многофункциональному портативному устройству для регистрации и анализа жизненно важных показателей и способу регистрации и анализа жизненно важных показателей с помощью многофункционального портативного устройства. Устройство состоит из функционального блока, программного блока. Функциональный блок связан двусторонней связью с блоком клиентского устройства по беспроводной сети. Функциональный блок содержит блок датчиков, блок модуля ЭКГ, блок модуля ЧДД, блок модуля SpO2, блок модуля температуры, блок микроконтроллера и блок питания с аккумулятором. Блок питания связан с четырьмя блоками функционального блока односторонней исходящей связью, а с блоком микроконтроллера двусторонней связью. Блок датчиков содержит блок электродов, блок светодиодов, блок фотодетекторов. Блок электродов состоит из блока электрода RA, блока электрода LA и блока электрода LL. Блок светодиодов состоит из блока светодиода и блока светодиода ИК. Блок фотодетекторов состоит из блока ИК фотодетектора t, блока фотодетектора и блока фотодетектора ИК. Блок датчиков снабжен блоком кнопки. Блок модуля ЭКГ состоит из трех блоков ОУ с отрицательным и положительным входом, трех блоков АЦП, трех блоков фильтра помех и блока управления цифровой передачей. Блок модуля ЧДД содержит блок измерения импеданса, блок АЦП, блок фильтра помех и блок управления цифровой передачей. Блок модуля SpO2 состоит из блока формирования импульсов, блока управления цифровой передачей, блока компенсации фонового освещения, блока фильтра помех и блока АЦП. Блок модуля температуры содержит блок ОУ, блок АЦП, блок фильтра помех и блок управления цифровой передачей. Блок микроконтроллера состоит из блока управления проводной цифровой передачей, блока модуля настроек, блока микропроцессора, блока памяти, блока микропрограммы и блока беспроводного передатчика. Блок клиентского устройства содержит блок связи с интернетом, блок микропроцессора, блок программного модуля, блок ввода данных, блок памяти, блок беспроводного передатчика, блок дисплея и блок питания с аккумулятором. Программный блок содержит блок сервера в интернете, блок программного модуля и блок памяти. При этом блоки соответственно связаны между собой. При исполнении способа регистрируют данные ЭКГ, ЧДД, SpO2, температуры. Выполняют предварительный анализ, а именно вычисляют следующие параметры: значения интервалов PQ, QRS, QT, QTc, уровень смещения сегмента ST относительно изолинии, частота сердечных сокращений ЧСС, частота дыхательных движений ЧДД, сатурация крови SpO2, температура тела T, вариабельность сердечного ритма ВСР, скорость распространения пульсовой волны. Производят визуализацию входных данных с помощью блока дисплея в виде графических данных, а результатов анализа - в виде числовых значений. При наличии доступа в Интернет связываются с программным блоком с помощью блока связи с интернетом и передают на него полученный сигнал. Выполняют оценку пригодности сигнала на блоке сервера в интернете с помощью блока программного модуля и возвращают в блок программного модуля блока клиентского устройства информацию о качестве сигнала, при отсутствии доступа к Интернету оценку пригодности сигнала выполняют с помощью блока программного модуля блока клиентского устройства изолированно. В случае наличия непригодного сигнала с помощью программного модуля блока клиентского устройства передают в блок модуля настроек блока микроконтроллера команды для блоков модулей ЭКГ, ЧДД, SpO2, температуры и настраивают режим работы блоков модулей для получения наилучшего качества изменяют чувствительность блоков АЦП, частоту измерений, и/или параметры блоков фильтра помех. В случае наличия качества сигнала выше допустимого, с помощью блока программного модуля производят оценку жизненно важных показателей: определяют наличие или отсутствие дефицита пульса, индекс Хиндельбранта, вычисляют степень относительной брадикардии, выделяют патологические паттерны данных ЭКГ и фотоплетизмографии, сравнивают полученные расчетные значения с нормативными с учетом возраста и пола человека, сохраняют полученные значения в блоке памяти; затем с помощью блока сервера в интернете передают результаты анализа входных данных в блок памяти блока клиентского устройства, отображают полученные данные на блоке дисплее блока клиентского устройства. Обеспечивается регистрация и анализ жизненно важных показателей с помощью многофункционального портативного устройства для оценки здоровья человека, достигается снижение временных затрат от появления клинической симптоматики до постановки диагноза и выбора тактики лечения. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Многофункциональное портативное устройство для регистрации и анализа жизненно важных показателей, состоящее из функционального блока, связанного двусторонней связью с блоком клиентского устройства по беспроводной сети и программного блока, при этом функциональный блок содержит блок датчиков, блок модуля ЭКГ, блок модуля ЧДД, блок модуля SpO2, блок модуля температуры, блок микроконтроллера и блок питания с аккумулятором, связанный с четырьмя блоками функционального блока односторонней исходящей связью, а с блоком микроконтроллера двусторонней связью, причем блок датчиков содержит блок электродов, состоящий из блока электрода RA, блока электрода LA и блока электрода LL, блок светодиодов, состоящий из блока светодиода и блока светодиода ИК, блок фотодетекторов, состоящий из блока ИК фотодетектора t, блока фотодетектора и блока фотодетектора ИК, причем блок датчиков дополнительно снабжен блоком кнопки, а блок модуля ЭКГ состоит из трех блоков ОУ с отрицательным и положительным входом, трех блоков АЦП, трех блоков фильтра помех и блока управления цифровой передачей, а блок модуля ЧДД содержит блок измерения импеданса, блок АЦП, блок фильтра помех и блок управления цифровой передачей, при этом блок модуля SpO2 состоит из блока формирования импульсов, блока управления цифровой передачей, блока компенсации фонового освещения, блока фильтра помех и блока АЦП, а блок модуля температуры содержит блок ОУ, блок АЦП, блок фильтра помех и блок управления цифровой передачей, при этом блок микроконтроллера состоит из блока управления проводной цифровой передачей, блока модуля настроек, блока микропроцессора, блока памяти, блока микропрограммы и блока беспроводного передатчика, а блок клиентского устройства содержит блок связи с интернетом, блок микропроцессора, блок программного модуля, блок ввода данных, блок памяти, блок беспроводного передатчика, блок дисплея и блок питания с аккумулятором, при этом программный блок содержит блок сервера в интернете, блок программного модуля и блок памяти, причем связи в функциональном блоке распределены следующим образом: блок кнопок связан односторонней исходящей связью с блоком микропрограммы, а блоки электродов RA, LA и LL связаны двусторонней связью с блоками ОУ канала 1, ОУ канала 2 и ОУ канала 3 соответственно, каждый из которых, в свою очередь, связан односторонней исходящей связью со своим блоком АЦП блока модуля ЭКГ, а каждый из блоков АЦП связан односторонней исходящей связью со своим блоком фильтра помех блока модуля ЭКГ, где все эти блоки фильтров помех связаны двусторонней связью с блоком управления цифровой передачей блока модуля ЭКГ, а этот блок управления цифровой передачей связан двусторонней связью с блоком управления проводной цифровой передачей блока микроконтроллера, при этом блоки электродов RA и LL дополнительно связаны двусторонней связью с блоком измерения импеданса блока модуля ЧДД, а сам блок измерения импеданса связан двусторонней связью со своим блоком АЦП, который, в свою очередь, связан двусторонней связью со своим блоком фильтра помех, при этом этот блок фильтра помех связан двусторонней связью со своим блоком управления цифровой передачей, который имеет двустороннюю связь с блоком управления проводной цифровой передачей блока микроконтроллера, при этом блок светодиода и блок светодиода ИК блока светодиодов связаны односторонней входящей связью с блоком формирования импульсов блока модуля SpO2, причем этот блок формирования импульсов связан двусторонней связью со своим блоком управления цифровой передачей, который, в свою очередь, связан двусторонней связью с блоком компенсации фонового освещения, а он, в свою очередь, связан односторонней входящей связью с блоком фотодетектора и блоком фотодетектора ИК блока фотодетекторов и двусторонней связью со своим блоком АЦП, который имеет двустороннюю связь со своим блоком фильтра помех, а блок управления цифровой передачей блока модуля SpO2 связан двусторонней связью с блоком управления проводной цифровой передачей блока микроконтроллера, при этом блок ИК фотодетектора t блока фотодетекторов связан односторонней исходящей связью с блоком ОУ блока модуля температуры, который связан односторонней исходящей связью со своим блоком АЦП, а этот блок АЦП имеет одностороннюю исходящую связь со своим блоком фильтра помех, который, в свою очередь, связан односторонней исходящей связью со своим блоком управления цифровой передачей, а он имеет двустороннюю связь с блоком управления проводной цифровой передачей блока микроконтроллера, при этом блок управления проводной цифровой передачей блока микроконтроллера имеет двустороннюю связь со своим блоком модуля настроек, а блок модуля настроек двустороннюю связь с блоком микропроцессора, а он, в свою очередь, двустороннюю связь с блоком памяти, который связан односторонней исходящей связью с блоком микропрограммы, а блок микропрограммы связан двусторонней связью с блоком модуля настроек и блоком микропроцессора, причем блок микропрограммы связан двусторонней связью с блоком беспроводного передатчика, а блок беспроводного передатчика блока микроконтроллера связан двусторонней связью с блоком беспроводного передатчика блока клиентского устройства, при этом связи в блоке клиентского устройства распределены следующим образом: блок питания с аккумулятором связан односторонней исходящей связью с блоком беспроводного передатчика, блоком дисплея, блоком памяти, блоком микропроцессора и блоком связи с интернетом по сотовой сети, а этот блок связан двусторонней связью с блоком сервера в интернете программного блока и со своим блоком программного модуля, а сам блок программного модуля связан односторонней исходящей связью с блоком дисплея и односторонней всходящей связью с блоком ввода данных, а также двусторонней связью с блоком беспроводного передатчика и блоком микропроцессора, который дополнительно имеет двустороннюю связь с блоком памяти, а блок сервера в интернете программного блока связан двусторонней связью со своим блоком программного модуля, который также имеет двустороннюю связь со своим блоком памяти.

2. Способ регистрации и анализа жизненно важных показателей с помощью многофункционального портативного устройства по п. 1, заключающийся в том, что устройство включают путем нажатия на блок кнопки на корпусе устройства, затем выводят блок микропроцессора из состояния пониженного энергопотребления, посредством чего активируют блок питания с аккумулятором и включают блок беспроводного передатчика, затем начинают широковещательную передачу имени прибора, производят сопряжение с блоком клиентского устройства, затем располагают корпус устройства таким образом, что поверхностью правой, левой руки и живота/или правой ноги касаются соответственно блоков электродов RA, LA, LL блока электродов, и одним из пальцев правой или левой руки касаются блоков светодиода и светодиода ИК блока светодиодов и блоков фотодетектора и фотодетектора ИК блока фотодетекторов, при этом одномоментно регистрируют данные ЭКГ, ЧДД, SpO2, температуры следующим образом: получают электрическую разность потенциалов между блоками электродов RA и LA, RA и LL, LA и LL в блоке модуля ЭКГ, полученные данные регистрируют на блоках ОУ каналов 1-3, где увеличивают амплитуду полученной разности потенциалов, после чего усиленный сигнал передают на блоки АЦП, где оцифровывают сигнал, далее цифровой сигнал пропускают через блоки фильтра помех и усредняют его, затем сигнал передают в блок памяти блока микроконтроллера посредством блоков управления цифровой передачей и управления проводной цифровой передачей при помощи блока микропрограммы; в блоке модуля ЧДД с помощью блока измерения импеданса получают информацию об импедансе с блоков электродов RA и LL, передают в блок АЦП, после оцифровки сигнал передают в блок управления цифровой передачей через блок фильтра помех, затем усредненный сигнал направляют в блок памяти блока микроконтроллера посредством блока управления цифровой передачей данных и управления проводной цифровой передачей при помощи блока микропрограммы; в блоке модуля SpO2 блок светодиода и блок светодиода ИК излучают свет в видимом и ИК диапазоне с помощью блока формирования импульсов, блок фотодетектора и блок фотодетектора ИК фиксируют амплитуду отраженной волны, свет конвертируют в электрический импульс, передают на блок АЦП через блок компенсации фонового освещения, после оцифровки сигнал усредняют в блоке фильтра помех, затем направляют в блок памяти блока микроконтроллера посредством блоков управления цифровой передачей и управления проводной цифровой передачей при помощи блока микропрограммы; в блоке модуля температуры инфракрасное излучение от поверхности тела передают на блок ИК фотодетектора t, полученный сигнал усиливают в блоке ОУ, а затем оцифровывают с помощью блока АЦП, после оцифровки сигнал усредняют в блоке фильтра помех, затем сигнал передают в блок памяти блока микроконтроллера посредством блоков управления цифровой передачей и управления проводной цифровой передачей при помощи блока микропрограммы; информацию, полученную с блоков модулей ЭКГ, ЧДД, SpO2, температуры передают в блок микроконтроллера, затем упаковывают полученные сигналы в блоке микропрограммы от всех модулей так, что к оцифрованному сигналу добавляют метку текущего времени, активируют блок клиентского устройства посредством блока ввода данных и блока питания с аккумулятором (60), с помощью блока беспроводного передатчика по беспроводному интерфейсу WiFi/Bluetooth передают упакованный сигнал в блок памяти блока клиентского устройства посредством блока микропроцессора и блока программного модуля, затем распаковывают полученный поток данных в блоке программного модуля блока клиентского устройства и выполняют синхронизацию сигналов с учетом метки времени, после чего производят оценку пригодности качества сигнала и предварительный анализ полученных данных, при этом вычисляют следующие параметры: значения интервалов PQ, QRS, QT, QTc, уровень смещения сегмента ST относительно изолинии, частота сердечных сокращений ЧСС, частота дыхательных движений ЧДД, сатурация крови SpO2, температура тела T, вариабельность сердечного ритма ВСР, скорость распространения пульсовой волны и производят визуализацию входных данных с помощью блока дисплея в виде графических данных, а результатов анализа - в виде числовых значений; при наличии доступа в Интернет, связываются с программным блоком с помощью блока связи с интернетом и передают на него полученный сигнал, затем выполняют оценку пригодности сигнала на блоке сервера в интернете с помощью блока программного модуля и возвращают в блок программного модуля блока клиентского устройства информацию о качестве сигнала, при отсутствии доступа к Интернету оценку пригодности сигнала выполняют с помощью блока программного модуля блока клиентского устройства изолированно, в случае наличия непригодного сигнала с помощью программного модуля блока клиентского устройства передают в блок модуля настроек блока микроконтроллера команды для блоков модулей ЭКГ, ЧДД, SpO2, температуры и настраивают режим работы блоков модулей для получения наилучшего качества изменяют чувствительность блоков АЦП, частоту измерений, и/или параметры блоков фильтра помех, в случае наличия качества сигнала выше допустимого, с помощью блока программного модуля производят оценку жизненно важных показателей: определяют наличие или отсутствие дефицита пульса, индекс Хиндельбранта, вычисляют степень относительной брадикардии, выделяют патологические паттерны данных ЭКГ и фотоплетизмографии, сравнивают полученные расчетные значения с нормативными с учетом возраста и пола человека, сохраняют полученные значения в блоке памяти; затем с помощью блока сервера в интернете передают результаты анализа входных данных в блок памяти блока клиентского устройства, отображают полученные данные на блоке дисплее блока клиентского устройства.