Устройство для контроля состояния сердечно-сосудистой системы водителя

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к мониторингу состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) человека и может быть использована для мониторинга состояния ССС водителя транспортного средства с целью предотвращения опасных для здоровья состояний, а также относится к технике безопасности оператора транспортных средств и может быть использована в системах автоматического контроля состояния водителей мобильных средств и управления механизмами двигателя для предотвращения аварийного состояния. Устройство снабжено регистратором ЭКГ и реограммы, электроды которого интегрированы в руль транспортного средства. Устройство предназначено для предупреждения опасных для здоровья состояний ССС водителя транспортного средства и для предупреждения возникновения аварийных ситуаций в случае возникновения таких состояний или засыпания человека. Устройство имеет повышенную достоверность диагностики состояний ССС и повышенную надежность. 2 з.п.ф., 1 ил.

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к мониторингу состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) человека и может быть использована для мониторинга состояния ССС водителя транспортного средства с целью предотвращения опасных для здоровья состояний, а также к технике безопасности оператора транспортных средств и может быть использована в системах автоматического контроля состояния водителей мобильных средств и управления механизмами двигателя для предотвращения аварийного состояния.

Известна конструкция устройства для управления механизмами двигателя при возникновении дремотных и просоночных состояний оператора мобильного средства [1], содержащая электроды со средствами их крепления, блок обработки сигналов, соединенный с блоком входных сигналов транспортного средства, блок звуковой сигнализации, в котором электроды установлены с возможностью перемещения по внутренней поверхности дуги-оголовья, имеющей жестко закрепленные на ней проводники, состоящей из упругой наружной и гигиенической внутренней частей, при этом электроды электрически соединены с усилителем сигнала, жестко установленным на наружной поверхности дуги-оголовья, выход усилителя сигнала электрически соединен с катушкой поляризованного реле, вторая катушка которого через выключатель электрически соединена с клеммой замка зажигания и якорем поляризованного реле, который замыкает первый контакт поляризованного реле с прерывателем-распределителем, второй контакт поляризованного реле электрически соединен с блоком звуковой сигнализации и с сигнальной лампой стоп-сигнала.

Недостатком конструкции является сложность устройства, что приводит к уменьшению надежности. Конструктивные элементы устройства, фиксируемые на голове водителя, имеют значительные габаритные размеры и вес, поэтому они создают неудобство при выполнении водителем основных функций.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для предупреждения аварийных ситуаций при нарушении сердечной деятельности или засыпании водителя [2] - прототип.

Известное устройство содержит блок обработки сигналов, соединенный с катушкой поляризованного реле, вторая катушка которого через выключатель электрически соединена с клеммой замка зажигания и якорем поляризованного реле, который замыкает первый контакт поляризованного реле с прерывателем-распределителем, второй контакт поляризованного реле электрически соединен с блоком звуковой сигнализации и с сигнальной лампой стоп-сигнала, причем устройство снабжено пульсомером, который предназначен для крепления на запястье водителя транспортного средства с помощью браслета, при этом пульсомер включает корпус, внутри которого установлены датчик для измерения частоты пульса, связанный с радиопередатчиком, который соединен по радиоканалу с радиоприемником, встроенным в блок обработки сигналов.

Недостатками известного решения являются:

1) сложность конструкции, связанная с использованием радиоканала;

2) использование величины значения пульса в качестве критерия состояния сердечной деятельности имеет малую диагностическую значимость [3, С.74-107].

Известно, что метод электрокардиографии (ЭКГ) дает достоверную диагностику состояния сердечной деятельности человека [3, С.16], причем регистрация даже одного отведения позволяет, кроме определения величины пульса, диагностировать аритмии разных типов. Для регистрации I стандартного отведения ЭКГ измеряют биопотенциал между левой и правой руками человека [3, С.24].

Известно, что метод реографии (электроплетизмографии, объемной импедансометрии) дает дополнительную информацию о состоянии ССС человека за счет измерения величины кровотока в сосудах [4]. В частности, с помощью реографии диагностируется возникновение тромбозов и предынсультных состояний.

Известны устройства для одновременного снятия ЭКГ и реограммы [5].

Задачей создания полезной модели является повышение достоверности диагностики нарушений сердечной деятельности и повышение надежности устройства для контроля состояния ССС водителя.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для контроля состояния сердечно-сосудистой системы водителя, содержащее блок обработки сигналов, соединенный с катушкой поляризованного реле, вторая катушка которого через выключатель электрически соединена с клеммой замка зажигания и якорем поляризованного реле, который замыкает первый контакт поляризованного реле с прерывателем-распределителем, второй контакт поляризованного реле электрически соединен с блоком звуковой сигнализации и с сигнальной лампой стоп-сигнала, согласно заявляемому техническому решению, устройство дополнительно содержит 2 электрода ЭКГ, 2 электрода РЕО, усилитель биопотенциалов, аналогово-цифровой преобразователь, генератор и детектор, причем все электроды интегрированы в руль транспортного средства.

Электроды могут представлять собой части руля, выполненные из материала с высокой электропроводностью, например, из металла, или проводящего пластика, или металлического напыления.

Электроды могут быть выполнены в виде оплетки руля, содержащей материал с высокой электропроводностью, например, металлические или углеродные нити, или ткань с металлическим или углеродным напылением.

Новизна полезной модели состоит в том, что устройство для контроля состояния сердечно-сосудистой системы водителя содержит 2 электрода ЭКГ, 2 электрода РЕО, усилитель биопотенциалов, аналогово-цифровой преобразователь и генератор, причем все электроды интегрированы в руль транспортного средства.

Сущность полезной модели поясняется функциональной схемой устройства, приведенной на фиг.1. Черным цветом условно показаны возможные зоны размещения электродов ЭКГ Эл.1, Эл.2 и электродов РЕО Эл.3, Эл.4 на руле 1 транспортного средства.

Канал регистрации ЭКГ образован электродами ЭКГ Эл.1 и Эл.2, соединенными с входом усилителя биопотенциалов 2. Выход усилителя биопотенциалов 2 подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя 3, в котором происходит преобразование сигнала ЭКГ в цифровой вид. Выход аналого-цифрового преобразователя 3 подключен к входу блока обработки сигналов 6.

Канала регистрации реограммы образован электродами РЕО Эл.3 и Эл.4, подключенными к выходу генератора 4. Сигнал реограммы выделяется из сигнала, снимаемого с электродов ЭКГ Эл.1 и Эл.2, путем фильтрации, усиления и детектирования высокочастотной составляющей этого сигнала детектором 5. Выход детектора 5 подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя 3, в котором происходит преобразование сигнала реограммы в цифровой вид.

Блок обработки сигналов 6 соединен с катушкой 7 поляризованного реле 8, вторая катушка 9 которого через выключатель 10 электрически соединена с клеммой замка зажигания 11 и якорем 12 поляризованного реле 8, который замыкает первый контакт 13 поляризованного реле 8 с прерывателем-распределителем 14, второй контакт 15 поляризованного реле 8 электрически соединен с блоком звуковой сигнализации 16 и с сигнальной лампой стоп-сигнала 17.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном состоянии ток протекает в цепи, образованной клеммой замка зажигания 11, якорем 12 поляризованного реле 8, первым контактом 13 и прерывателем-распределителем 14, разрешая работу зажигания и движение транспортного средства.

Во время движения водитель управляет транспортным средством, касаясь ладонями рук руля 1. Биопотенциал работы сердца, возникающий при этом на электродах ЭКГ Эл.1 и Эл.2, усиливается усилителем биопотенциалов 2 и преобразуется в цифровой вид с помощью аналого-цифрового преобразователя 3.

Сигнал кровотока, возникающий на электродах ЭКГ Эл.1 и Эл.2 при воздействии на руки человека высокочастотного напряжения, создаваемого генератором 4 на электродах РЕО Эл.3 и Эл.4, выделяется детектором 5 и преобразуется в цифровой вид с помощью аналого-цифрового преобразователя 3.

Блок обработки сигналов 6 анализирует полученные сигналы ЭКГ и реограммы, выявляя нарушения сердечной деятельности в виде аритмий, нарушения кровотока и состояние засыпания водителя по увеличению периода зубцов R-R ЭКГ сигнала (по уменьшению значения пульса). Если возникло любое их этих опасных состояний, то блок обработки сигналов 6 подает сигнал на катушку 7 поляризованного реле 8, при этом якорь 12 переключается с первого контакта 13 на второй контакт 15, размыкая цепь тока между клеммой замка зажигания 11 и прерывателем-распределителем 14, и замыкая цепь тока на блок звуковой сигнализации 16 и сигнальную лампу стоп-сигнала 17. В результате срабатывания предлагаемого устройства происходит остановка транспортного средства со звуковым и световым оповещением следующих за ним мобильных средств.

Для возврата устройства в нормальное положение после восстановления состояния водителя нужно нажать выключатель 10, при этом ток протекает через вторую катушку 9 поляризованного реле 8, вызывая обратное переключение якоря 12 со второго контакта 15 на первый контакт 13.

Положительный эффект в предлагаемой полезной модели основан на схемотехническом решении, позволяющем устройству для контроля состояния ССС водителя осуществлять регистрацию и анализ ЭКГ и реограммы для выявления опасных для здоровья человека состояний и предотвращения аварийных ситуаций при работе на транспорте.

Предлагаемая полезная модель обладает повышенной надежностью за счет упрощения схемы путем исключения беспроводного канала передачи сигнала датчика состояния водителя.

Источники информации

1. Шкрабак B.C. и др. Устройство для управления механизмами двигателя при возникновении дремотных и просоночных состояний оператора мобильного средства. // Патент на изобретение RU 2287440 С1 МПК В60К 28/06, приоритет от 14.03.2005.

2. Седов А.Н. и др. Устройство для предупреждения аварийных ситуаций при нарушении сердечной деятельности или засыпании водителя. // Патент на пол. мод. RU 85863 U1 МПК В60К 28/06, приоритет от 13.04.2009.

3. Хэмптон Дж.Р. Основы ЭКГ: пер. с англ. - М.: Мед. лит., 2006 - 224 с., ил.

4. Старшов A.M., Смирнов И.В. Реография для профессионалов. Методы исследования сосудистой системы. - М.: Познавательная книга пресс, 2003 - 80 с.

5. Клыпин Д.Н., Чернышев А.К. Устройство для синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ и мониторинга. // Патент на пол. мод. RU 93248 U1 МПК А61В 5/0432, приоритет от 18.12.2009.

1. Устройство для контроля состояния сердечно-сосудистой системы водителя, содержащее блок обработки сигналов, соединенный с катушкой поляризованного реле, вторая катушка которого через выключатель электрически соединена с клеммой замка зажигания и якорем поляризованного реле, который замыкает первый контакт поляризованного реле с прерывателем-распределителем, второй контакт поляризованного реле электрически соединен с блоком звуковой сигнализации и с сигнальной лампой стоп-сигнала, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит два электрода ЭКГ, два электрода РЕО, усилитель биопотенциалов, аналогово-цифровой преобразователь, генератор и детектор, причем все электроды интегрированы в руль транспортного средства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды представляют собой части руля, выполненные из материала с высокой электропроводностью, например из металла, или проводящего пластика, или металлического напыления.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды выполнены в виде оплетки руля, содержащей материал с высокой электропроводностью, например металлические или углеродные нити или ткань с металлическим или углеродным напылением.