Мобільний мультифункціональний діагностичний прилад

Реферат: Мобільний мультифункціональний діагностичний прилад містить комплект стандартних ЕКГ електродів, ЕКГ кабель, електронний блок реєстрації та обробки сигналів. Електронний блок містить мікроконтролер з вбудованою мікропроцесорною системою керування та інтерфейс, гальванічну розв'язку, блок живлення, USB кабель, портативний комп'ютер та комп'ютерну програми. ЕКГ сигнали передають через USB кабель з виходу електронного блока реєстрації та обробки сигналів в комп'ютер. Комп'ютерна програма виконана з можливістю реалізації алгоритмів медичного аналізу та інтерпретації ЕКГ 4-го покоління. Запис в пам'ять комп'ютера і обробку ЕКГ сигналів здійснюють у цифровому форматі SCP-ECG. Прилад додатково має модулі реєстрації пульсу, температури та концентрації цукру в крові, блок живлення складається з двох паралельно включених акумуляторних батарей, реєстратор запису значень отриманих сигналів в карту пам'яті. З карти пам’яті відбувається зчитування інформації спеціальним програмним забезпеченням, що з'єднаний з блоком індикації. Мікроконтролер під'єднаний до персонального комп'ютера. UA 111364 U (12) UA 111364 U UA 111364 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі медицини, а саме медичного приладобудування, в частині електрокардіографічної (ЕКГ) техніки, а саме до пристроїв для комплексної діагностики. Найближчим аналогом до корисної моделі є портативний комп'ютерний електрокардіограф (Патент на корисну модель UА № 82495, А61В5/02, А61В5/0402, опубл. 12.08.2013р., Бюл.№15) в складі комплекту стандартних ЕКГ електродів, ЕКГ кабелю, електронного блока реєстрації та обробки сигналів, USB кабелю, портативного комп'ютера та комп'ютерної програми, ЕКГ сигнали якого передають через USB кабель з виходу зазначеного блока в комп'ютер, а електронний блок містить мікросхеми мікроконтролера, на основі яких виконана мікропроцесорна система керування блоком, комп'ютерну програму виконують з можливістю реалізації алгоритмів медичного аналізу та інтерпретації ЕКГ 4-го покоління, запис в пам'ять комп'ютера і обробку ЕКГ сигналів здійснюють у цифровому форматі SCP-ECG. Недоліком найближчого аналога є обмежені функціональні можливості комплексного обстеження пацієнта, в частині реєстрації частоти серцевих скорочень (ЧСС), пульсу, змін температури та концентрації цукру в крові. В основу корисної моделі поставлена задача розширення функціональних можливостей приладу в обстеженні стану здоров'я пацієнта з реєстрацією частоти серцевих скорочень (ЧСС), пульсу, змін градієнта температур та концентрації цукру в крові та зменшення габаритів (портативність)і автоматизація керування приладом. Поставлена задача вирішується тим, що мобільний мультифункціональний діагностичний прилад (ММДП) в складі комплекту стандартних ЕКГ електродів, ЕКГ кабелю, електронного блока реєстрації та обробки сигналів, який містять мікроконтролер з вбудованою мікропроцесорною системою керування та інтерфейс, гальванічну розв'язку, блок живлення, и8В кабель, портативний комп'ютер та комп'ютерну програми, а ЕКГ сигнали передають через USB кабель з виходу електронного блока реєстрації та обробки сигналів в комп'ютер, комп'ютерна програма виконана з можливістю реалізації алгоритмів медичного аналізу та інтерпретації ЕКГ 4-го покоління, запис в пам'ять комп'ютера і обробку ЕКГ сигналів здійснюють у цифровому форматі SCP-ECG, згідно з корисною моделлю, прилад додатково має модулі реєстрації пульсу, температури та концентрації цукру в крові, а система живлення складається з двох паралельно включених акумуляторних батарей, реєстратор запису значень отриманих сигналів в карту пам'яті, з якої відбувається зчитування інформації спеціальним програмним забезпеченням з'єднаний з блоком індикації, а мікроконтролер під'єднаний до персонального комп'ютера. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображена структурна схема мобільного мультифункціонального діагностичного приладу, фіг. 2 - блок схема електронного блоку реєстрації та обробки сигналів, фіг. 3 - схематичне розташування блоків приладу на друкованій платі, фіг. 4 - конструкція приладу. ММДП включає такі елементи: 1 - блок живлення складається з двох паралельно включених акумуляторних батарей 28, 2-кнопка ввімкнення живлення, 3 - блок контролю розряду батарей; 4 - зарядний пристрій, 5 - модуль живлення з напругою 5В, 6 – модуль живлення з напругою 9В, 7 - модуль карти пам'яті, 8 - мікроконтролер, 9 - світлодіод типу RGB, 10 - тактова кнопка, 11 модуль реєстрації пульсу (пульсометр), 12 - модуль реєстрації температури (термометричний блок), 13 - модуль реєстрації концентрації цукру в крові (блок глюкометра), 14 - реєстратор, 15 блок електрокардіографа, 19-USB кабель, 20 - персональний комп'ютер, 21- блок індикації, 27 програмне забезпечення, 29 - електронний блок реєстрації та обробки сигналів. Схема електронного блоку реєстрації та обробки сигналів приладу показана на фіг. 2. До кінцівок та тіла пацієнта 22 під'єднані наступні кабелі та блоки: 17 - ЕКГ кабель, 23 - кабель пульсометра, 24 - кабель термометричного блоку, 25 - кабель глюкометра, 26 - аналоговий та цифроаналоговий інтерфейси, 18 - гальванічна розв'язка, 16 - ЕКГ електроди, 30 - датчик пульсу, 31 - датчик температури, 32 - датчик концентрації цукру в крові. Основною частиною приладу є електронний блок реєстрації та обробки сигналів, який зчитує дані з датчиків температури, концентрації цукру, пульсу та ЕКГ, які закріплені на тілі та кінцівках пацієнта 22. Зняття параметрів виконується за допомогою ЕКГ кабелю 17, кабелю пульсометра 23, кабелю термометричного блоку 24, кабелю глюкометра 25. Отриманий сигнал з датчика пульсу 30, ЕКГ електродів 16, датчика температури 31, датчика концентрації цукру в крові 32 через гальванічну розв'язку 18, за допомогою аналогового та цифроаналогового інтерфейсів 26 передається на мікроконтролер 8. Живлення мікроконтролера 8 відбувається завдяки напрузі з блоку живлення 1, від акумуляторних батарей 28. Для захисту пацієнта 22 від ураження струмом, в електронному блоці встановлено гальванічну розв'язку 18. Оброблені дані передаються на персональний комп'ютер 20 за допомогою USB кабелю 19. Отримані значення переглядаються на персональному комп'ютері 20 за допомогою програмного забезпечення 27. 1 UA 111364 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Блок індикації 21 відображає поточний вимір значень параметру блоків та вид виміру і те, який саме модуль обраний для зняття параметрів. Корисна модель виконують наступним чином, що для виміру параметрів, ми використовуємо блоки реєстрації відповідних параметрів з подальшим записом їх в мікроконтролер сімейства типу Аtmel, за допомогою якого, виконується отримування і збереження їх на карту пам'яті, з подальшою обробкою даних за допомогою програми. На друкованій платі ММДП (фіг. 3) розміщено наступні елементи: блок живлення 1, який представляє собою два паралельно включені акумуляторні батареї 28 ємністю 2500 мАг і напругою 3.7 В; блок контролю розряду батарей 3, який за допомогою транзистора типу nрnпровідності запобігає повному розряду акумуляторів, і зупиняє подачу напруги на схему, коли напруга на акумуляторах падає до рівня 3В; зарядний пристрій 4 для заряджання акумуляторів, при їх розрядці; два модулі живлення 5 і 6, для отримання напруги 5В і 9В необхідних для роботи схем зняття і обробки отриманих даних; мікроконтролер 8 типу сімейства Atmel, який виконує обробку знятих параметрів і збереження їх на карту пам'яті; модуль для запису даних на карту пам'яті 7; блок пульсометра 11, основою якого є мікросхема, яка виконана у вигляді двох операційних підсилювачів, а зняття значення пульсу виконує система із інфрачервоного світлодіода і фотодіода; термометричний блок 12 працює на датчику температури з точністю ±0.1 °C; блок глюкометра 13, знімає показання наявності цукру в крові за допомогою системи з інфрачервоного світлодіода та фотодіода; схема отримання біполярного живлення, для роботи схеми електрокардіографа; блок електрокардіографа, виконаний на основі трьох операційних підсилювачів і схеми біполярного живлення; тактова кнопка 10, для початку виконання замірів; RGB світлодіод 9, який використовується в якості сигналізатора про виконання замірів, розряду акумуляторів, запису даних на карту пам'яті; кнопка 2, яка використовується для ввімкнення приладу; гальванічна розв'язка 18, яка запобігає ураженню струмом пацієнт при процедурі зняття електрокардіограми; реєстратор 14, який використовується для обробки отриманих даних і подальшого запису їх на карту пам'яті 7, і представлений у вигляді регістру мікросхеми; блок індикації 21, який представлений у вигляді чотирьох сегментного індикатора і використовується для візуального спостереження за тим, який модуль реєстрації обраний за допомогою тактової кнопки 10. Схема працює наступним чином: при натисканні кнопки 2, вмикається блок живлення 1, який виконаний у вигляді двох паралельно ввімкнених акумуляторів 28, з якого через контроль розряду 3 подається напруга на модулі живлення 5 та 6, з яких живлення напругою 5В йде на мікроконтролер 8, блок пульсометра 11, блок термометра 12, а напруга 9В йде на блок електрокардіографа 15. Значення напруги з акумуляторів 3.7 В йде на роботу блока глюкометра 13. Після підключення датчика до необхідного модуля мікроконтролер отримує команду і після натискання тактової кнопки 10, чи в автоматичному режимі виконується зняття показань. Після завершення зняття показань, RGB світлодіод 9 сигналізує про завершення отримання даних і виконується передача даних на реєстратор 14 і запис даних на карту пам'яті 7 з подальшою обробкою результатів за допомогою спеціального програмного забезпечення. При падінні живлення 1 нижче ЗВ, модуль контролю розряду 3 подає живлення на RGB світлодіод 9. Для вибору необхідного модуля реєстрації використовується тактова кнопка 10, і обраний модуль відображається на блоці індикації 21. Мікроконтролер 8 безпосередньо зв'язаний з персональним комп'ютером 20 за допомогою інтерфейсу SРІ. Для заряджання блоку живлення 1, необхідно за допомогою кабелю мікро USB підключити зарядний прилад 4 до комп'ютера 20, за допомогою кабелю USB 19. Для захисту пацієнта слугує гальванічна розв'язка 18, яка запобігає при короткому замиканні протіканню струму на тіло пацієнта. Для обробки отриманих даних використовується електронний блок реєстрації та обробки даних 29. Перегляд знятих параметрів виконується за допомогою персонального комп'ютера 20, на якому встановлено програмне забезпечення 27. Для визначення пульсу, необхідно розмістити вказівний палець у корпус датчика пульсу 30, який містить інфрачервоний світло діод та фотодіод. Проведення замірів відбувається на принципі прийому відбитого сигналу, який йде від світлодіоду та приймається фотодіодом. Для даного датчика пульсу 30 використовується світло діод, який випромінює хвилі з довжиною 940 нм. Для перегляду результату, він розшифровується мікроконтролером і за допомогою програми виводиться у відповідному полі. Замір проводиться впродовж 10 секунд, а після в прошивці мікроконтролера відбувається перетворення отриманого значення, в кількість ударів за хвилину. Для визначення концентрації цукру в крові, необхідно розмістити вказівний палець у корпус датчика концентрації цукру в крові 32, який містить інфрачервоний світлодіод та фотодіод. 2 UA 111364 U 5 10 15 20 25 30 Проведення замірів відбувається на принципі прийому сигналу, який пройшов через об'єкт, і приймається фотодіодом. Використовуваний світлодіод випромінює світло з довжиною хвилі 940 нм. Для перегляду результату, він розшифровується мікроконтролером і за допомогою програми виводиться у відповідному полі. Замір проводиться протягом 5 секунд, і отримане значення напруги, яку прийняв фотодіод, передається в мікроконтролер, де відбувається співставлення отриманого значення напруги з концентрацією цукру у крові, і результат виводиться в ммоль/л. Для визначення температури поверхні тіла, необхідно датчик температури 31 розмістити на відповідній частині тіла і закріпити його за допомогою липучої стрічки. Замір проводиться протягом 15 секунд, після отримане значення заноситься в мікроконтролер, який обробляє та перетворює отримане значення електричного сигналу в градуси °С. Відображення значення температури проходить у відповідних файлах програми. Значення температури виводиться в одиницях: °C і F. Для зняття кардіограми необхідно підключити датчик до відповідного роз'єму на корпусі приладу. Датчик являє собою система ЕКГ-електроди 16, які за допомогою ЕКГ кабелю 17 приєднуються до роз'єму, які кріпляться на тіло. Вимірювання проводяться в стоячому, сидячому або лежачому положенні і в стані спокою. Час вимірювання складає 1 хвилину. Після завершення вимірювання, отримані дані заносяться в мікроконтролер, який в свою чергу оброблює їх і записує в відповідний файл карти пам'яті. Для перегляду результату у програмі з'явиться інфографіка кардіограми, яка буде будуватися відповідно часу, який було витрачено на зняття показів. Конструкцію приладу показано на фіг. 4. Він складається з основи корпусу 33, яка має роз'єм блоку пульсометра 34, роз'єм термометричного блоку 35, роз'єм блоку глюкометра 36, роз'єм блоку електрокардіографа 37, роз'єм для карти пам'яті 38, роз'єм для зарядного пристрою 39, а також роз'єми для тактової кнопки 40 і кнопки ввімкнення приладу 41. На основу корпусу встановлюється кришка 42, яка кріпиться шістьма гвинтами 43, і в якій присутній отвір 44 для RGB світлодіоду 9. Таким чином корисна модель дає змогу зробити прилад більш портативним, легшим, простішим у виконанні, розмістити всі схеми керування на одній друкованій платі, а також розширити функціональні можливості комплексного обстеження пацієнта на визначення концентрації цукру в крові, значення параметрів пульсу, а також температури тіла, за допомогою додаткових синхронних модулів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Мобільний мультифункціональний діагностичний прилад, що містить комплект стандартних ЕКГ електродів, ЕКГ кабель, електронний блок реєстрації та обробки сигналів, який містить мікроконтролер з вбудованою мікропроцесорною системою керування та інтерфейс, гальванічну розв'язку, блок живлення, USB кабель, портативний комп'ютер та комп'ютерну програми, а ЕКГ сигнали передають через USB кабель з виходу електронного блока реєстрації та обробки сигналів в комп'ютер, комп'ютерна програма виконана з можливістю реалізації алгоритмів медичного аналізу та інтерпретації ЕКГ 4-го покоління, запис в пам'ять комп'ютера і обробку ЕКГ сигналів здійснюють у цифровому форматі SCP-ECG, який відрізняється тим, що прилад додатково має модулі реєстрації пульсу, температури та концентрації цукру в крові, блок живлення складається з двох паралельно включених акумуляторних батарей, реєстратор запису значень отриманих сигналів в карту пам'яті, з якої відбувається зчитування інформації спеціальним програмним забезпеченням, з'єднаний з блоком індикації, а мікроконтролер під'єднаний до персонального комп'ютера. 3 UA 111364 U 4 UA 111364 U Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5