Медицинское диагностическое устройство
Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к устройствам медицинской теледиагностики. Устройство мониторинга состояния здоровья человека содержит блок питания, модуль чтения смарт-карт, модуль верификации пользователя, модуль управляющего контроллера, модуль GSM/GPRS, модуль агрегирования результатов, модуль визуализации данных, модуль исследования гемодинамики, модуль ЭКГ, модуль пульсоксиметра, модуль универсального коммутационного устройства, при этом модуль агрегирования результатов соединён с модулями исследования гемодинамики, универсального коммутационного устройства, пульсометра, ЭКГ, модуль чтения смарт-карт соединён с модулем верификации пользователя, а модуль управляющего контроллера соединён с модулями агрегирования результатов диагностики, верификации пользователя, визуализации данных, GSM/GPRS. Использование изобретения позволяет расширить возможности управления данными и их контроль. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к области медицины, в частности к устройствам мониторинга состояния здоровья человека. Полезная модель может быть использована для оценки, контроля и мониторинга состояния здоровья человека.
В настоящее время интенсивно развивается направление телемониторинга, позволяющее на расстоянии консультироваться с врачом, ставить диагнозы, осуществлять текущий контроль за состоянием пациентов. Первые данные о медицинских проектах по оценке возможностей дистанционной передачи данных телемониторинга артериального давления (АГ) были представлены в печати еще в 1996 г. В Японии и некоторых европейских странах уже созданы и функционируют, а в России создаются телеметрические центры, которые позволяют обеспечить регулярный обмен информацией между пациентом и врачом без увеличения количества визитов в лечебное учреждение. Важным развитием данного направления является расширение функциональных возможностей методов устройств мониторинга состояния здоровья человека.
Так создаются устройства, приборы, системы позволяющие определять различные физиологические параметры человека, например, артериальное давление, пульс, частоту дыхания, ритмы сердца и другое. Эти параметры становятся доступны пациенту и/или передаются в лечебное учреждение, что позволяет своевременно диагностировать физиологические отклонения и ставить диагноз. При этом большое значение имеет не только количество определяемых физиологических параметров, но и степень валидации этого набора для определения истинного состояния пациента.
Так, например известно устройство - аппаратно-програмный комплекс для функциональной диагностики пациентов, которое содержит измерительную часть и соединенный с ней электронный блок обработки сигналов, отличающийся тем, что электронный блок обработки сигналов выполнен в виде персонального компьютера, оснащенного беспроводным интерфейсом персонального компьютера, а измерительная часть выполнена в виде группы приборов в составе правого и левого спектрофотометрических анализаторов, правого и левого пульсовых оксиметров, правого и левого измерителей накожной температуры и измерителя частоты дыхания, а также контроллера сбора данных, оснащенного беспроводным интерфейсом контроллера сбора данных, причем входы-выходы группы приборов соединены с соответствующей группой входов-выходов контроллера сбора данных, который через беспроводной интерфейс контроллера сбора данных соединен с беспроводным интерфейсом персонального (патент на полезную модель РФ 
114409, МПК A61B 5/00). Однако данное устройство определяет ограниченный набор физиологических параметров и имеет ограниченные функциональные возможности по управлению данными, по агрегированию данных, по верификации данных, по возможностям подключения внешнего оборудования.
Известна также система медицинского телеметрического мониторинга, включающая приборы измерения физиологических параметров состояния пациента, приемопередающее устройство измеренных данных по каналам GPRS и сервер сбора данных, отличающаяся тем, что приемопередающее устройство выполнено с возможностью автоматического приема и передачи файлов с цифровыми данными на сервер по факту момента подачи и снятия питания с приборов, буферизации данных в случае разрыва соединения и автоматического повтора передачи данных до подтверждения их целостности сервером (патент на полезную модель РФ 110946, МПК A61B 5/00). Недостатками данной системы также являются ограниченный набор определяемых физиологических параметров и ограниченные функциональные возможности по управлению данными, по агрегированию данных, по верификации данных, по возможностям подключения внешнего оборудования.
По совокупности существенных признаков наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели (прототипу) является измеритель параметров организма пациента, состоящий из манжеты с воздушной трубкой, блока измерения систолического артериального давления, блока измерения диастолического артериального давления, блока измерения пульса, индикатора аритмии, компрессора воздуха, таймера времени и даты измерения, блока питания, блока управления и индикации, отличающийся тем, что дополнен блоком измерения атмосферного давления, блоком измерения температуры организма пациента, печатающим блоком, двумя вводами для измерения роста и веса пациента, а также согласующим блоком с упомянутым блоком управления и индикации (патент на полезную модель РФ 114829, МПК A61B 5/00).
Несмотря на достаточно широкий набор определяемых параметров организма пациента, функциональные возможности данного устройства сильно ограничены. Во-первых, отсутствует определение параметров ЭКГ (вместо него только определение аритмии), во-вторых, отсутствует возможность подключения внешних устройств для определения физиологических параметров. Кроме того в устройстве отсутствуют возможности по агрегированию данных, верификации данных, а также индивидуализации и проверки пользователя.
Решаемой задачей заявляемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно достижение технического результата в отношении расширения набора определяемых и контролируемых физиологических параметров, а также расширение возможностей управления данными и их контроля.
Кроме того решаемой задачей заявляемой полезной модели является расширение арсенала технических средств устройства мониторинга состояния здоровья человека.
Достижение указанного выше технического результата обеспечивает реализацию назначения полезной модели и повышение технических и функциональных характеристик устройства, устраняющих недостатки приведенных выше устройств - аналогов и прототипа.
Достижение указанного технического результата в заявляемой полезной модели достигается за счет включения в устройство блока питания, модуля чтения смарт-карт, модуля верификации пользователя, модуля управляющего контроллера, модуля GSM/GPRS, модуля агрегирования результатов диагностики, модуля визуализации данных, модуля исследования гемодинамики, модуля электрокардиографии (ЭКГ), модуля пульсоксиметра, модуля универсального коммутационного устройства, при этом модуль агрегирования результатов диагностики соединен с модулями исследования гемодинамики, универсального коммутационного устройства, пульсометра, ЭКГ, модуль чтения смарт-карт соединен с модулем верификации пользователя, а модуль управляющего контроллера соединен с модулями агрегирования результатов диагностики, верификации пользователя, визуализации данных, GSM/GPRS.
Перечисленные выше существенные признаки или модули, из которых состоит заявляемая полезная модель, являются конструктивными элементами устройства и каждый из них выполняет определенную функциональную задачу, описание которых приведены ниже.
Модуль исследования гемодинамики
Модуль неинвазивного исследования центральной гемодинамики предназначен для автоматизированного исследования уровней артериального давления, энергетики сердечных сокращений, эластичности стенки артерии и проходимости прекапиллярного русла методом объемной компрессионной осциллометрии. Измерения проводятся через обычную пневмоманжету и полностью автоматизированы. Продолжительность одного измерения не превышает одной минуты.
За одно измерение прибор определяет 20 показателей системы кровообращения, в том числе 6 видов артериального давления (систолическое, диастолическое, боковое, среднее динамическое, пульсовое, ударное), скорость АД пульсового, частоту пульса, сердечный выброс, сердечный индекс, ударный объем, ударный индекс, скорость кровотока линейную, скорость пульсовой волны, податливость сосудистой системы, общее и удельное периферические сопротивления сосудов, объемную скорость выброса, мощность сокращения левого желудочка, расход энергии на продвижение 1 л сердечного выброса.
При автономном применении прибора на дисплей МДУ выводятся все основные показатели, их оценка в сравнении с нормативными, индивидуально-допустимыми или пороговыми значениями и осциллограмма для визуального контроля качества измерения. В этом режиме встроенная программа позволяет сохранять, удалять, усреднять данные и передавать их по интерфейсному кабелю, через флэш-память USB или с применением технологии беспроводной передачи данных.
В модуле используется метод объемной компрессионной осциллометрии. В пневмосистему компрессор закачивает воздух, что вызывает постепенное нарастание давления в манжете. Одновременно при компрессии манжеты датчик давления регистрирует колебания плечевой артерии в виде осцилляции.
Основными преимуществами метода является с одной стороны его высокая диагностическая информативность, а с другой - простота и оперативность определения показателей как периферической, так и центральной гемодинамики. Такое сочетание основных преимуществ метода делает его доступным для широких слоев населения, особенно для пациентов, имеющих заболевания сердечно-сосудистой системы. Полученные с его помощью показатели позволяют определить не только уровни артериального давления, но и механизм гипотензии / гипертензии и ответить на фундаментальный вопрос сердечно-сосудистой физиологии: каким образом среднее динамическое артериальное давление у человека соотносится с минутным объемом кровообращения и общим периферическим сопротивлением сосудов.
Модуль электрокардиографии (ЭКГ)
Модуль электрокардиографии используется для регистрации и исследования электрических полей, образующихся при работе сердца. Результатом - является получение электрокардиограммы (ЭКГ) - графического представления разности потенциалов возникающих в результате работы сердца. В модуле используется канал ЭКГ (6 отведений): I, II, III, aVL. aVR, aVF.
Модуль пульсоксиметра
Модуль пульсоксиметра позволяет производить измерение насыщения гемоглобина артериальной капиллярной крови кислородом SpO2, уровня перфузии, порога тревоги.
Модуль универсального коммутационного устройства
Универсальное коммутационное устройство предназначено для ввода, объединения, синхронизации в режиме реального времени потоков медицинской диагностической информации, как по отдельности, так и одновременно с нескольких медицинских приборов с последующей передачей в модуль агрегирования результатов диагностики.
С помощью модуля коммутации и концентрации к МДУ можно подключать различные приборы более специализированного медицинского назначения, исходя из характера выявленного заболевания: тонометры, системы контроля уровня глюкозы в крови, приборы лечения и контроля заболеваний органов дыхания, жироанализаторы, весы, шагомеры, прочие биосенсоры и биодатчики, а также передавать полученную информацию дальше в модуль агрегирования и обработки медико-профилактических данных.
Функциональные возможности: считывание данных с различных приборов медицинской диагностики по протоколам USB, RS-232, Bluetooth; технология "горячего" подключения Plug&Play медицинских приборов и самого коммутатора; концентрация и передача данных в режиме реального времени.
Модуль агрегирования результатов диагностики
Модуль агрегирования результатов диагностики собирает информацию, с привязкой к дате и времени, обеспечивает хранение и формирование файла данных для пересылки в устройство отображения и автоматической передачи данных посредством GSM/GPRS протокола.
Модуль визуализации данных (модуль управления, отображения и визуализации)
Модуль отображения медико-профилактической информации и управления МДУ, позволяет:
- визуализировать получаемые сигналы и результаты расчетов в табличной и графической формах;
- сопровождать медико-диагностические данные дополнительной информацией, составляющей ноу-хау нашего предприятия.
Устройство отображения служит дисплеем МДУ, а также контролирующим интерфейсом системы, обеспечивающим прием и передачу информации от внешних диагностических приборов и биодатчиков к МДУ.
Информация о производимых измерениях передаются в устройство отображения, а программное обеспечение МДУ, обеспечивает синхронизацию эти данных в интернет, с помощью встроенного GPS/GPRS модема. В конечном итоге, медицинские данные полученные от МДУ, попадают в базу данных и выводятся на сайте обслуживания, в личном кабинете пациента.
Модуль GSM/GPRS
Интегрированный в МДУ коммутационный модуль GSM/GPRS позволяет передавать в диагностическую информацию измеренную МДУ, автоматически, без участия человека, посредством М2М интерфейса.
Модуль чтения смарт-карт
Модуль чтения смарт-карт используется для организации логического доступа, идентификации, информационной безопасности персональных данных пользователя.
Модуль верификации пользователя
Модуль верификации пользователя служит для идентификации и проверки достоверности данных пользователя МДУ. Верификация на подлинность и соответствие персоне, стоящей за ней необходима для проверки действительности и работоспособности карты доступа, а также для надежной защиты персональных данных владельца.
Модуль управляющего контроллера
Компонент организующий взаимодействие процессора с оперативной памятью, управление периферийными модулями МДУ, устройствами ввода/вывода, выдачи команд и прерываний.
Заявляемая полезная модель является техническим решением, т.к. представляет собой решение задачи достижения заявленного технического результата путем создания устройства, состоящее из конструкционных элементов - конструкционных модулей, технологически и конструктивно связанных между собой.
Заявляемая полезная модель - устройство мониторинга состояния здоровья человека характеризуется следующей совокупностью существенных признаков, а именно наличием следующих конструкционных элементов и связей между ними, которые обеспечивают достижение заявленного технического результата:
- блок питания,
- модуль чтения смарт-карт,
- модуль верификации пользователя,
- модуль управляющего контроллера (управляющий контроллер),
- модуль GSM/GPRS,
- модуль агрегирования результатов диагностики,
- модуль визуализации данных,
- модуль исследования гемодинамики,
- модуль электрокардиографии (ЭКГ),
- модуль пульсоксиметра,
- модуль универсального коммутационного устройства,
- соединение через электропроводящие и/или оптоволоконные кабели модуля агрегирования результатов диагностики с модулями исследования гемодинамики, универсального коммутационного устройства, пульсометра, ЭКГ,
- соединение через электропроводящие и/или оптоволоконные кабели модуля чтения смарт-карт с модулем верификации пользователя,
- соединение через электропроводящие или оптоволоконные кабели модуля управляющего контроллера с модулями агрегирования результатов диагностики, верификации пользователя, визуализации данных, GSM/GPRS.
Указанные существенные признаки во всей своей совокупности позволяют достичь заявленного технического результата, а именно: расширить набор определяемых и контролируемых физиологических параметров, а также расширить возможности управления данными и контроль над ними.
Расширение набора определяемых и контролируемых физиологических параметров достигается за счет модуля универсального коммутационного устройства, а также за счет модуля агрегирования результатов диагностики. Модуль универсального коммутационного устройства позволяет подсоединять к устройству многочисленные внешние устройства, позволяющие определять различные физиологические параметры организма. Модуль агрегирования результатов диагностики позволяет систематизировать все результаты и на их основе рассчитывать ряд необходимых для диагностики параметров.
Расширение возможности управления данными и контроль над ними достигается за счет наличия в устройстве модулей чтения смарт-карт, визуализации данных, верификации пользователя, модуля управляющего контроллера, GSM/GPRS, а также модуля агрегирования результатов диагностики.
Кроме того, решаемой задачей заявляемой полезной модели, является расширение арсенала технических средств устройств, используемых для медицинского дистанционного мониторирования.
Вышеперечисленная совокупность существенных признаков, позволяющая достичь заявленного технического результата, отличается от совокупности существенных признаков аналогов, прототипа а также и других известных источников данных, т.е. не известно применение данной совокупности существенных признаков с получением заявленного технического результата. Другими словами заявляемая полезная модель не известна из уровня техники. Таким образом, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна».
Все существенные признаки заявляемого технического решения являются конструкционными элементами, характеризующимися определенным исполнением, взаимным расположением, взаимосвязями между собой, следовательно, совокупность существенных признаков представляет собой устройство. Таким образом, заявляемое техническое решение может относиться к объектам, охраняемым в качестве полезной модели.
Заявляемая полезная модель является промышленно применимой, т.к. может быть применена в различных областях медицины, в частности в лечебной практике и диагностике. Ее применение и использование не вызывает никаких трудностей и может быть осуществлено любым человеком, прошедшим соответствующий инструктаж. При изготовлении и использовании данного устройства используются предметы и материалы, выпускаемые промышленностью и находящиеся в открытой продаже. Методами осуществления полезной модели являются изготовление микросхем, компоновка и монтаж микросхем. Средствами осуществления являются обычные средства, применяемые в современном приборостроении, в частности монтажное оборудование и приспособления компоновки для микросхем, пайка и сборочные работы.
Отличными от прототипа, существенными признаками заявляемой полезной модели являются:
- модуль чтения смарт-карт,
- модуль верификации пользователя,
- управляющий контроллер,
- модуль GSM/GPRS,
- модуль агрегирования результатов диагностики,
- модуль визуализации данных,
- модуль пульсоксиметра,
- модуль универсального коммутационного устройства,
- соединение модуля агрегирования результатов диагностики с модулями исследования гемодинамики, универсального коммутационного устройства, пульсометра, ЭКГ,
- соединение модуля чтения смарт-карт с модулем верификации пользователя,
- соединение управляющего контроллера с модулями агрегирования результатов диагностики, верификации пользователя, визуализации данных, GSM/GPRS.
Перечисленные выше отличительные признаки заявляемой полезной модели полностью отличаются от полезной модели - прототипа. Однако не упомянутые в этом перечислении признаки - модуль исследования гемодинамики и модуль электрокардиографии являются только аналогами. Так модуль исследования гемодинамики является аналогом совокупности признаков прототипа - манжеты с воздушной трубкой, блока измерения систолического артериального давления и блока измерения диастолического артериального давления и соответственно конструктивно отличается от них, поскольку выполнен в отдельном модуле. А модуль электрокардиографии является аналогом блока прототипа для измерения пульса, индикатора аритмии, но имеет большие возможности по определению параметров сердечной деятельности и также, следовательно, конструктивные отличия. Отсюда следует, строго говоря, что существенные признаки - модуль исследования гемодинамики и модуль электрокардиографии (ЭКГ) также являются отличительными.
Указанные отличительные от прототипа существенные признаки обеспечивают достижение заявленного технического результата при использовании других признаков полезной модели, указанных в описании. Другими словами отличительные от прототипа существенные признаки обеспечивают повышение технических и эксплуатационных свойств прибора по отношению к прототипу и устраняют его недостатки.
Повышение эффективности заявленного технического результата достигают в следующих нижеперечисленных модификациях устройства мониторинга состояния здоровья человека (заявляемого и описанного выше устройства), характеризующих частные случаи его выполнения:
1. Заявляемое и описанное выше устройство, в котором модуль агрегирования результатов диагностики содержит микропроцессор, осуществляющий программное управление медицинскими данными.
2. Заявляемое и описанное выше устройство, в котором модуль управляющего контроллера содержит микропроцессор, осуществляющий программное управление всем устройством.
3. Заявляемое и описанное выше устройство, в котором модули исследования гемодинамики, универсального коммутационного устройства, пульсометра, ЭКГ содержат микропроцессоры для осуществления функционального управления, а модуль агрегирования результатов диагностики содержит микропроцессор, осуществляющий программное управление медицинскими данными.
Заявляемые модификации устройства мониторинга состояния здоровья человека являются техническими решениями, т.к. представляют собой частные решения задачи достижения заявленного технического результата путем создания устройства, представляющего собой совокупность конструкционных элементов - приборных модулей и их составляющих, технологически и конструктивно связанных между собой.
Все существенные признаки заявляемых частных и развивающих технических решений устройства мониторинга состояния здоровья человека являются конструкционными элементами, характеризующимися определенным исполнением и взаимосвязями между собой, следовательно, совокупность существенных признаков представляет собой устройство. Таким образом, заявляемое техническое решение относиться к объектам, охраняемым в качестве полезной модели.
Заявляемая полезная модель в описанных выше частных модификациях является промышленно применимой, т.к. может быть может быть применена в различных областях медицины, в частности в лечебной практике и диагностике. Ее применение и использование не вызывает никаких трудностей и может быть осуществлено любым человеком, прошедшим соответствующий инструктаж. При изготовлении и использовании данного устройства используются предметы и материалы, выпускаемые промышленностью и находящиеся в открытой продаже. Методами осуществления полезной модели являются изготовление микросхем, компоновка и монтаж микросхем. Средствами осуществления являются обычные средства, применяемые в современном приборостроении, в частности монтажное оборудование и приспособления компоновки для микросхем, пайка и сборочные работы
Выполнение заявляемой полезной модели проиллюстрировано на фигуре 1.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства мониторинга состояния здоровья человека, на которой обозначены:
1 - модуль чтения смарт-карт,
2 - модуль верификации пользователя,
3 - модуль агрегирования результатов диагностики,
4 - модуль исследования гемодинамики,
5 - модуль электрокардиографии (ЭКГ),
6 - модуль пульсоксиметра,
7 - модуль визуализации данных,
8 - модуль управляющего контроллера (управляющий контроллер),
9 - модуль GSM/GPRS,
10 - блок питания,
11 - модуль универсального коммутационного устройства,
12 - корпус устройства.
Заявляемая полезная модель - устройство мониторинга состояния здоровья человека выполнена следующим образом. Устройство представляет содой совокупность модулей, соединенных определенным образом и смонтированных в едином корпусе 12. Модули выполняют на единой плате или раме. Возможно также выполнение каждого модуля на собственной плате, а затем их монтаж не единой раме или другой основе. Устройство состоит из следующих модулей: модуля чтения смарт-карт 1, модуля верификации пользователя 2, модуля агрегирования результатов диагностики 3, модуля исследования гемодинамики 4, модуля электрокардиографии 5, модуля пульсоксиметра 6, модуля визуализации данных 7, модуля управляющего контроллера 8, модуля GSM/GPRS 9, модуля универсального коммутационного устройства 11. Все модули запитаны и получают энергию от блока питания 10. Для передачи данных между модулями выполнены электропроводящие и/или оптоволоконные кабели таким образом, что модуль агрегирования результатов диагностики 3 соединен с модулями исследования гемодинамики 4, универсального коммутационного устройства 11, пульсометра 6 и ЭКГ 5. Модуль чтения смарт-карт 1 соединен с модулем верификации пользователя 2, а модуль управляющего контроллера 8 соединен с модулями агрегирования результатов диагностики 3, верификации пользователя 2, визуализации данных 7, GSM/GPRS 9.
Работа устройства мониторинга состояния здоровья человека осуществляется следующим образом. Предварительно пользователь (пациент) получает смарт-карту для доступа к работе устройства. Доступ через смарт-карту позволяет пользоваться одним устройством нескольким пациентам. Далее пациент вставляет смарт-карту в блок чтения смарт-карты 1, после чего устройство дополнительно проверяет данные пациента с помощью модуля верификации 2. Модуль верификации также осуществляет доступ к предыдущим данным пользователей. Согласно назначению врача пациент подсоединяет датчики от модулей ЭКГ 5, пульсоксиметрии 6, исследования гемодинамики 4, а также внешних устройств подсоединенных к модулю универсального коммутационного устройства 11. (Возможно также, что пациенту датчики подсоединяют медицинские работники.). Данные от модулей исследования физиологических параметров организма пациента поступают в модуль агрегирования результатов диагностики 3, где обрабатываются в соответствие с заданной программой и заданием. После этого результаты передаются с помощью модуля GSM/GPRS 9 в лечебное учреждение. Кроме этого данные доступны пациенту или врачу через модуль визуализации данных 7. При этом модуль управляющего контроллера 8 организует взаимодействие процессора с оперативной памятью, управление периферийными модулями МДУ, устройствами ввода/вывода, выдачи команд и прерываний. Электропитание всего устройства осуществляют через блок питания 10.
Из приведенного выше описания и примера работы устройства следует, что достижение заявленного технического результата может быть обеспечено и обеспечивается только неразрывно взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленного устройства, отраженных в формуле полезной модели.
1. Устройство мониторинга состояния здоровья человека, содержащее блок питания, модуль чтения смарт-карт, модуль верификации пользователя, модуль управляющего контроллера, модуль GSM/GPRS, модуль агрегирования результатов, модуль визуализации данных, модуль исследования гемодинамики, модуль ЭКГ, модуль пульсоксиметра, модуль универсального коммутационного устройства, при этом модуль агрегирования результатов соединен с модулями исследования гемодинамики, универсального коммутационного устройства, пульсометра, ЭКГ, модуль чтения смарт-карт соединен с модулем верификации пользователя, а модуль управляющего контроллера соединен с модулями агрегирования результатов диагностики, верификации пользователя, визуализации данных, GSM/GPRS.
2. Устройство по п.1, в котором модуль агрегирования результатов диагностики содержит микропроцессор, осуществляющий программное управление медицинскими данными.
3. Устройство по п.1, в котором модуль управляющего контроллера содержит микропроцессор, осуществляющий программное управление всем устройством.
4. Устройство по п.1, в котором модули исследования гемодинамики, универсального коммутационного устройства, пульсометра, ЭКГ содержат микропроцессоры для осуществления функционального управления, а модуль агрегирования результатов диагностики содержит микропроцессор, осуществляющий программное управление медицинскими данными.
РИСУНКИ
