Система телебиологической поддержки космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации

Полезная модель относится к телебиологической консультативно-диагностической системе, позволяющей осуществлять экспресс-диагностику состояния членов экипажей космических кораблей на месте их приземления и этапах эвакуации с возможностью дистанционной консультативной поддержки врача.

Задача решается тем, что система телебиологической поддержки космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации содержит мобильный телемедицинский комплекс, представляющий собой автономный портативный комплекс, состоящий из центрального процессорного блока, соединенного со встроенным монитором, клавиатурой и трекболом, блоком видеоконференцсвязи, связанным через адаптер беспроводной связи с цветной беспроводной видеокамерой и радиогарнитурой, а через контроллер радиоинтерфейса по радиоканалу короткого радиуса действия связан с блоком радиоинтерфейса диагностического модуля, в котором он соединен с микроконтроллером, соединенным с дисплеем диагностического модуля, блоком управления диагностическим модулем и регистратором электрокардиограммы, регистратором артериального давления, регистратором уровня кислорода в крови и регистратором частоты дыхания, а посредством модема сотовой связи, подключенного к центральному процессорному блоку, мобильный телебиологический комплекс соединяется каналами сотовой связи через сеть сотовой связи с сервером хранения электронных биомедицинских записей, посредством спутникового телефона, подключенного к центральному процессорному блоку, мобильный телебиологический комплекс соединяется спутниковыми каналами связи через систему спутников связи с сервером хранения электронных биологических записей, а посредством портативного терминала широкополосной спутниковой связи, подключенного к центральному процессорному блоку, мобильный телебиологический комплекс соединяется спутниковыми каналами связи через систему спутников связи с устройством спутниковой связи, входящим в состав стационарных телебиологических комплексов, где оно через сетевой маршрутизатор связаны с системой видеоконференцсвязи и персональным компьютером, который через этот же сетевой маршрутизатор по защищенным каналам доступа в Интернет может связаться с сервером хранения электронных биологических записей.

Использование полезной модели позволит повысить эффективность медико-биологической помощи, оказываемой членам космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации за счет увеличения объема регистрируемой объективной биоинформации, сокращения времени на диагностику и привлечения квалифицированных специалистов для ее анализа и совместной выработки решения, а возможность дистанционного мониторинга параметров организма космонавтов при их эвакуации позволяет существенно повысить их безопасность.

Полезная модель относится к телебиологической консультативно-диагностической системе, позволяющей осуществлять экспресс-диагностику состояния членов экипажей космических кораблей на месте их приземления и этапах эвакуации с возможностью дистанционной консультативной поддержки врача.

В связи с тем, что приземление космических аппаратов осуществляется в удаленных и малонаселенных районах, необходимо обеспечить присутствие врача, производящего оценку состояния космонавтов после приземления и оказывающего им первую медицинскую помощь, с консультативной поддержкой специалистов медицинских центров, находящихся на существенном удалении. Такая поддержка может быть реализована средствами телебиологии.

Известна система связи телемедицинской сети, ориентированная на использование на территориях с неразвитой инфраструктурой сетей связи.

Такая система состоит из медицинского центра телемедицинской системы, информационно-коммуникационной сети, медицинских учреждений, медицинских пунктов и мобильных медицинских комплексов, оснащенных локальными вычислительными сетями Ethernet.

Информационно-коммуникационная сеть содержит кабельные и спутниковые каналы связи. Система спутниковой связи реализована с помощью наземной станции, стационарная антенная система которой обеспечивает прием/передачу информации на один из космических аппаратов сегмента спутниковой связи. Тот, в свою очередь, транслирует информацию по спутниковым каналам связи через антенны на VSAT-терминалы медицинского центра телемедицинской системы, медицинских учреждений, медицинских пунктов и мобильных медицинских комплексов. В состав оборудования медицинского центра телемедицинской системы входит коммутатор, шлюз маршрутизатора VoIP, центральный сервер базы данных, общие периферийные устройства, аналоговые телефоны, блок принятия решений, телемедицинские терминалы и терминалы видеоконференцсвязи, взаимодействующий с локальной вычислительной сетью Ethernet, центральный сервер, представляющий собой медицинскую экспертную систему.

Мобильный биологический комплекс оснащен помещенными в фургон оборудованием VoIP-телефонии, навигационным блоком и терминалом беспроводной связи. (Патент RU 72775. кл. G06F19/00, опубл. 27.04.2008).

К недостаткам данного технического решения следует отнести то, что мобильный медицинский комплекс предлагается реализовать в виде автомобильного фургона, который невозможно доставить на место приземления экипажа космического корабля использующимися штатными средствами - вертолетами.

Известен носимый телемедицинский диагностический комплект, содержащий связанные по беспроводному каналу передачи данных между собой и с локальной телемедицинской станцией базовый блок в виде компьютера и блок видеомониторинга со встроенным модулем беспроводной связи, модуль регистрации биомедицинских сигналов, связанный с базовым блоком по беспроводному каналу передачи данных, а также наголовную аудиовидеогарнитуру, содержащую монитор, видеокамеру и аудиогарнитуру в виде наушников и микрофона, при этом базовый блок соединен по кабелю с монитором, а по беспроводному каналу с аудиогарнитурой, блок видеомониторинга связан по кабелю с видеокамерой, а через модуль беспроводной связи - с базовым блоком и локальной телемедицинской станцией, причем комплект снабжен блоком автономного питания или встроенными аккумуляторными батареями для обеспечения бесперебойной работы компонентов комплекта, при этом блок автономного питания соединен кабелями с базовым блоком и блоком видеомониторинга. ((Патент RU 93655, кл. А61В5/00. опубл. 10.05.2010).

К недостаткам данного технического решения следует отнести возможность работы носимого телемедицинского диагностического комплекта только с локальной телемедицинской станцией, находящейся на небольшом от него удалении.

Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является телемедицинская система Российской антарктической экспедиции, содержащая консультативно-диагностический центр, оснащенный центральным сервером с базой данных и укомплектованный блоком принятия решений, вход-выход которого соединен со средствами связи, в том числе спутниковыми, а также сеть телемедицинских лабораторий, оснащенных средствами связи, которые соединены каналами приема-передачи информации с центральным сервером, отличающаяся тем. что в состав телемедицинских лабораторий включены унифицированные автоматизированные рабочие места полярных врачей, содержащие устройство обработки и управления, соединенное с измерительными датчиками медицинских приборов, а также средства связи между близлежащими телебиолабораториями. Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога. (Патент RU 64888. кл. А61В5/0205. G06A19/00. опубл. 27.07.2007).

К недостаткам данного решения следует отнести невозможность обеспечения дистанционного мониторинга пострадавшего или заболевшего в процессе его эвакуации в медицинское учреждение.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение объемов и оперативности проведения обследования членов космических экипажей на месте их приземления с возможность мониторинга их состояния на этапах эвакуации за счет интеграции диагностических устройств в единый комплекс, автоматизации проведения диагностических исследований и дистанционного привлечения опыта и знания удаленных специалистов.

Технической задачей, решаемой с помощью заявленной полезной модели, является создание системы оказания биомедицинской помощи членам космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации телемедицинскими средствами, соединенными между собой проводными и беспроводными каналами связи.

Технический результат, для получения которого предназначена данная полезная модель, достигается путем интеграции различных диагностических устройств и различных методов передачи информации в единый мобильный телебиологический комплекс с возможностью обмена информацией с удаленными консультантами, как на месте приземления экипажа космического корабля, так и на этапах его эвакуации. Имеется возможность применения данной полезной модели, как при штатной посадке спускаемого аппарата, так и в нештатных ситуациях, например, при баллистическом спуске, при спуске в сложных погодных условиях и т.п. Для хранения биомедицинской информации используется выделенный сервер, доступ к которому осуществляется посредством спутниковых каналов связи, каналов сотовой связи и через защищенные каналы доступа в Интернет.

Указанный технический результат достигается за счет того, что система телебиологической поддержки космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации содержит мобильный телемедицинский комплекс, имеющий центральный процессорный блок, связанный со встроенным монитором, клавиатурой и трекболом для ввода информации, блоком видеоконференцсвязи с беспроводной цветной видеокамерой и радиогарнитурой, подключенными к нему через адаптер беспроводной связи, а также контроллером радиоинтерфейса, связанного с блоком радиоинтерфейса диагностического модуля, который представляет собой автономное устройство, состоящее из микроконтроллера с подключенными дисплеем диагностического модуля, блоком управления диагностическим модулем и набором регистрирующих модулей, к числу которых относится регистратор ЭКГ, регистратор артериального давления, регистратор уровня кислорода в крови и регистратор частоты дыхания, которые через средства передачи информации по спутниковым и сотовым каналам связи могут связаться с сервером хранения электронных медицинских записей и стационарными телемедицинскими комплексами консультативно-диагностических центров, каждый из которых состоит из персонального компьютера, системы видеоконференцсвязи, устройства спутниковой связи и сетевого маршрутизатора, который объединяет эти устройства и обеспечивает защищенный доступ в сеть Интернет.

В конкретном варианте исполнения клавиатура и трекбол мобильного телемедицинского комплекса могут быть реализованы в виде сенсорной панели, совмещенной со встроенным монитором мобильного телемедицинского комплекса.

В конкретном варианте исполнения диагностический модуль может быть расширен дополнительным диагностическим оборудованием.

На Фиг.1 показана структурная блок-схема системы телебиологической поддержки космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации, где:

1 - Мобильный телемедицинский комплекс;

11 - центральный процессорный блок;

12 - встроенный монитор;

13 - блок видеоконференцсвязи;

14 - портативный терминал широкополосной спутниковой связи;

15 спутниковый телефон;

16 - модем сотовой связи;

17 - адаптер беспроводной связи;

18 - цветная беспроводная видеокамера;

19 - контроллер радиоинтерфейса;

20 - диагностический модуль;

201 - микроконтроллер;

202 - блок радиоинтерфейса;

203 - дисплей диагностического модуля

204 - регистратор ЭКГ;

205 - регистратор артериального давления;

206 - регистратор уровня кислорода в крови;

207 - регистратор частоты дыхания;

208 - блок управления диагностическим модулем;

21 - радиогарнитура;

22 - клавиатура и трекбол;

2 - система спутников связи;

3 - сервер хранения электронных медицинских записей;

4 - сеть Интернет;

5 - сеть сотовой связи;

6 - стационарный телемедицинский комплекс;

61 - персональный компьютер;

62 - система видеоконференцсвязи;

63 - сетевой маршрутизатор;

64 - устройство спутниковой связи;

7 - спутниковые каналы связи;

8 - каналы сотовой связи;

9 - радиоканалы короткого радиуса действия;

10 - защищенные каналы доступа в Интернет.

Система телемедицинской поддержки космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации работает следующим образом.

На место приземления космического экипажа доставляется и включается мобильный телемедицинский комплекс 1, представляющий собой переносной пылевлагозащищенный кейс с набором программно-аппаратных средств.

В случае штатной посадки при удовлетворительном самочувствии членов экипажа космического корабля с помощью диагностического модуля 20 выполняется стандартный диагностический тест. Для этого регистратор ЭКГ 204 подключается своими электродами к заданным участкам тела космонавта, манжета регистратора артериального давления 205 одевается на руку космонавта, регистратор уровня кислорода в крови 206 фиксируется на пальце, а регистратор частоты дыхания 207 одевается на грудь или лицо космонавта в зависимости от конструкции датчика. После нажатия на кнопку запуска диагностической процедуры в блоке управления диагностическим модулем 208 микроконтроллер 201 выполняет единичный цикл измерений, в процессе которого записывается ЭКГ в трех отведениях длительностью 30 секунд, артериальное давление, уровень кислорода в крови, и частота дыхания. Полученные данные отображаются на дисплее диагностического модуля 203 в графическом и цифровом виде. После визуального контроля полученные результаты могут быть переданы в центральный процессорный блок 11 по радиоканалу между блоком радиоинтерфейса 202 и контроллером радиоинтерфейса 19. С помощью специального программного обеспечения центрального процессорного блока 11 можно просмотреть полученные данные на встроенном мониторе 12 и через подключенный посредством стандартного интерфейса, например, USB, спутниковый телефон 15 передать полученные данные на сервер хранения электронных медицинских записей 3. После этого, по тому же спутниковому телефону можно связаться с удаленным врачом-консультантом и обсудить необходимость дальнейших мероприятий. Удаленный врач-консультант может получить доступ к диагностической информации через стационарный телемедицинский комплекс 6, в состав которого входит персональный компьютер 61, подключенный к сетевому маршрутизатору 63, через который обеспечивается доступ в Интернет 4 по защищенному каналу 10.

В случае нештатной посадки космического экипажа также включается мобильный телемедицинский комплекс 1, настраивается портативный терминал широкополосной спутниковой связи 14 и осуществляется его соединение через систему спутниковой связи 2 со стационарным телемедицинским комплексом 6 базового консультативно-диагностического центра. К блоку видеоконференцсвязи 13 через адаптер беспроводной связи 17 подключается цветная беспроводная видеокамера 18 и радиогарнитура 21. Цветная беспроводная видеокамера 18 оснащается источником света для подсветки объекта съемки при недостаточном естественном освещении и лазерным указателем для позиционирования объектива видеокамеры на объекте съемки без использования видоискателя.

После этого, блок видеоконференцсвязи 13 соединяется с системой видеоконференцсвязи 62, которая подключается к системе спутников связи 2 через устройство спутниковой связи 64, так что удаленный врач-консультант может наблюдать за диагностируемым космонавтом и действиями спасателей.

После этого, аналогично процедуре, проводимой в штатной ситуации, спасатели проводят диагностику состояния космонавтов, медицинская информация передается на сервер хранения электронных медицинских записей, к которой удаленный врач-консультант может получить доступ.

Дополнительно к этому, посредством видеоконференцсвязи удаленный врач-консультант может не только контролировать действия спасателей, но и осуществлять мониторинг состояния космонавтов как визуально, так и посредством диалога с ними.

При необходимости оказания космонавту специализированной медицинской помощи в условиях стационара имеется возможность спасателям связаться через мобильный телемедицинский комплекс 1 со специалистами медицинского учреждения, выделенного для госпитализации космонавтов в экстренной ситуации и в режиме видеоконференцсвязи проинформировать их о текущей ситуации. В этом случае мобильный телемедицинский комплекс 1 через спутниковые каналы связи 7 связывается со стационарным телемедицинским комплексом 6 требуемого медицинского учреждения. После этого, мобильный телемедицинский комплекс переключается в режим мониторинга состояния пострадавшего космонавта во время эвакуации его с места посадки в медицинское учреждение. Для этого диагностический модуль 20 переводится с помощью соответствующего переключателя в блоке управления диагностическим модулем 208 в мониторный режим работы. В этом режиме диагностический модуль 20 осуществляет непрерывную регистрацию ЭКГ, артериального давления, уровня кислорода в крови и частоты дыхания и передает эти данные посредством радиоканала короткого радиуса действия 9, организуемого между блоком радиоинтерфейса 202 и контроллером радиоинтерфейса 19, в центральный процессорный блок 11, где они локально сохраняются и кодируются для уменьшения объема передачи. Контроль качества измеряемых сигналов осуществляется через дисплей диагностического модуля 203. Центральный процессорный блок 11 передает данные через спутниковый телефон 15 по спутниковым каналам связи 7 или модем сотовой связи 16 по каналам сотовой связи 8 на сервер хранения электронных медицинских записей 3. Удаленный консультант может наблюдать за регистрируемыми физиологическими параметрами космонавта на своем персональном компьютере 61, подключенном с помощью сетевого маршрутизатора 63 через Интернет 4 к серверу хранения электронных медицинских записей 3 по защищенному каналу 10. Удаленный консультант может передать рекомендации в виде текстовых сообщений на мобильный телемедицинский комплекс 1 через сеть сотовой связи 5 или спутниковую связь 2.

Выбор режима работы и управление мобильным телемедицинским комплексом осуществляется посредством клавиатуры и трекбола 22. В других вариантах исполнения клавиатура и трекбол мобильного телемедицинского комплекса могут быть заменены сенсорной панелью, совмещенной с монитором мобильного телемедицинского комплекса.

Использование различных видов беспроводной передачи информации существенно расширяет возможности системы телемедицинской поддержки космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации по организации оптимального информационного обмена. В связи с тем, что широкополосная спутниковая связь существенно дороже других видов связи, применение спутниковых телефонов и средств сотовой связи позволяет снизить расходы на связь при эксплуатации предлагаемой системы телебиологической поддержки космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации. Широкополосная спутниковая связь используется для проведения сеансов видеоконференцсвязи, а связь через спутниковые телефоны и средства сотовой связи применяются для обмена медицинскими данными, предъявляющего меньшие требования к пропускной способности каналов связи.

Благодаря интеграции диагностических устройств в единый диагностический модуль удается существенно сократить время проведения диагностического обследования за счет одновременной регистрации различных физиологических параметров. Возможность работы диагностического модуля в режиме разового измерения и в режиме мониторинга физиологических параметров позволяет применять этот блок в штатных и нештатных ситуациях, в том числе, для мониторинга состояния космонавтов при его эвакуации в медицинское учреждение для оказания специализированной медицинской помощи.

Применение средств диагностики клинико-физиологических параметров организма человека, их накопление на удаленном сервере с возможностью доступа по различным каналам связи, а также применение технологии видеоконференцсвязи для организации интерактивного взаимодействия на расстоянии спасателей и врачей-консультантов, позволяет повысить эффективность медико-санитарной помощи, оказываемой членам космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации за счет увеличения объема регистрируемой медицинской объективной информации, сокращения времени на диагностику и привлечения квалифицированных медицинских специалистов для ее анализа и совместной выработки решений, а возможность дистанционного мониторинга параметров организма космонавтов при их эвакуации позволяет существенно повысить их безопасность на этом этапе.

Предлагаемую систему телебиологической поддержки космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации также можно использовать при оказании медико-санитарной помощи пострадавшим при чрезвычайных ситуациях, а также лицам, работающим в экстремальных ситуациях.

1. Система телебиологической поддержки космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации, содержащая мобильный телебиологический комплекс 1, представляющий собой автономный портативный комплекс, состоящий из центрального процессорного блока 11, соединенного со встроенным монитором 12, клавиатурой и трекболом 22, блоком видеоконференцсвязи 13, связанным через адаптер беспроводной связи 17 с цветной беспроводной видеокамерой 18 и радиогарнитурой 21, а через контроллер радиоинтерфейса 19 по радиоканалу короткого радиуса действия 9 связан с блоком радиоинтерфейса 202 диагностического модуля 20, в котором он соединен с микроконтроллером 201, соединенным с дисплеем диагностического модуля 203, блоком управления диагностическим модулем 208 и регистратором электрокардиограммы 204, регистратором артериального давления 205, регистратором уровня кислорода в крови 206 и регистратором частоты дыхания 207, посредством модема сотовой связи 16, подключенного к центральному процессорному блоку 11, мобильный телемедицинский комплекс 1 соединяется каналами сотовой связи 8 через сеть сотовой связи 5 с сервером хранения электронных медицинских записей 3 посредством спутникового телефона 15, подключенного к центральному процессорному блоку 11, мобильный телемедицинский комплекс 1 соединяется спутниковыми каналами связи 7 через систему спутников связи 2 с сервером хранения электронных медицинских записей 3, а посредством портативного терминала широкополосной спутниковой связи 14, подключенного к центральному процессорному блоку 11, мобильный телемедицинский комплекс 1 соединен спутниковыми каналами связи 7 через систему спутников связи 2 с входящим в состав стационарных телемедицинских комплексов 6 устройством спутниковой связи 64, которое через сетевой маршрутизатор 63 связано с системой видеоконференцсвязи 62 и персональным компьютером 61, который через этот же сетевой маршрутизатор 63 по защищенным каналам доступа в Интернет 10 может быть связан с сервером хранения биомедицинских электронных телебиологических записей 3.

2. Система телебиологической поддержки космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации по п.1, отличающаяся тем, что клавиатура и трекбол мобильного телемедицинского комплекса реализована в виде сенсорной панели, совмещенной со встроенным монитором мобильного телебиологического комплекса.

3. Система телебиологической поддержки космических экипажей на месте приземления и этапах эвакуации по п.1, отличающаяся тем, что диагностический модуль может содержать дополнительные диагностическое оборудование и средства экспресс-анализа.