Устройство питания в системе дистанционного непрерывного мониторинга физиологических параметров человека

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам длительного и непрерывного мониторинга физиологических параметров (ЭКГ, частоты дыхания, движения и т.д.) и, прежде всего, к устройствам питания для них. Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что конструкция разъемного электрического соединения сменного блока в устройстве кардиосенсора с основным корпусом кардиосенсора выполнена так, что обеспечивает легкость в его разъединении и соединении пациентом, без посторонней помощи, при высокой механической и электрической надежности, исключая, при этом, нарушение контакта основного корпуса с нательными электродами и возникновение сбоев в непрерывном цикле диагностики пациента. 2 н.п. и 1 з.п. ф-лы, 2 илл.

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам длительного и непрерывного мониторинга физиологических параметров человека (ЭКГ, частота дыхания и др.) и, прежде всего, к устройствам питания для них.

Известны технические решения, относящиеся к системам длительного дистанционного и непрерывного мониторинга ЭКГ, и других физиологических параметров человека и к устройствам питания для них.

К числу указанных технических решений относится устройство длительного дистанционного мониторинга физиологических параметров, адаптированное для ношения на теле человека, включающее несколько нательных электродов в форме гибкого пластыря и прикрепленного к ним микропроцессорного устройства преобразования и обработки сигналов, с передачей информации в локальную беспроводную сеть и, далее, через традиционные лини связи (Интернет, GRPS и др.) в сервер для обработки и накопления данных пациентов, к которым имеют доступ врачи. Устройство содержит для подачи напряжения питания сменный блок аккумулятора и внешне устройство для его подзарядки. (Заявка на изобретение США WO 2011077097 A1, авторы D. Anderson, D. Francey, правообладатель Intelesens Ltd., 30.06.2011 г., кл. А61)

Недостаток данного устройства заключается в том, что смена блока аккумулятора требует отключения в целом микропроцессорного устройства от нательных электродов и, тем самым, прерывания процесса снятия с них сигналов, и, следовательно, к возможной потере важной диагностической информации, касающейся редких аритмий, типа фибриляции предсердий, составляющих в целом более 50% сердечно-сосудистых заболеваний.

Известно устройство, по сути, дополняющее и развивающее техническое решение предыдущей патентной заявки. В этом устройстве предложено, в соединение одного из нательных электродов в форме гибкого пластыря и микропроцессорного устройства, встроить, сопрягаемые с двух сторон, магнитные элементы. Это позволяет обеспечить качественное механическое и электрическое соединение и, при этом, легко отсоединять микропроцессорное устройство от электродного пластыря без прерывания контакта электрод - тело пациента. Сила, требуемая для разъединения, приблизительно составляет 1 кг массы притяжения и соответствует усилию, допустимому со стороны пациента. (Патент США US 8332009, авторы D. MacClafin, D. Anderson, правообладатель Intelesens Ltd., 11.12.2012 г., кл. A61)

Однако и в этом патенте, смена блока аккумулятора требует отсоединения микропроцессорного устройства в целом и прерывания процесса снятия и обработки сигналов, что также приводит к потере значимой информации для диагностики пациента.

Известно также устройство того же назначения, наиболее близкое по совокупности признаков к заявляемому, представляющее сменный блок кардиосенсора в системе дистанционного непрерывного мониторинга параметров человека (заявка на полезную модель РФ 2013140801), состоящий из аккумулятора со встроенной электроникой для эффективной его работы, дополнительных электронных блоков, таких как, блок репрограммируемого запоминающего устройства, блок интерфейса в локальную беспроводную сеть (WiFi, Bluetooth, и др.) или блок интерфейса в сотовую сеть (GRPS, и др), и, возможно, других электронных блоков, в корпусе, вставляемого вручную в установочный паз с разъемным соединением типа папа-мама основной части корпуса кардиосенсора, прикрепленного к системе нательных электродов. Одно из существенных преимуществ, защищаемых в этой полезной модели, является возможность непрерывной работы кардиосенсора в системе, в том числе, и при перезарядки аккумулятора, благодаря встроенному в основной электронный модуль, резервному источнику питания. При этом, для этапа зарядки аккумулятора, сменный блок источника питания должен быть вручную аккуратно отсоединен из установочного паза и разъема основного корпуса кардиосенсора без прерывания его работы и нарушения контакта с нательными электродами. После этапа зарядки аккумулятора, сменный блок должен быть также аккуратно вручную вставлен в установочный паз и соединен через разъем с основным корпусом для продолжения работы. Несомненно, данная процедура требует, при использовании типовых конструкций разъемных соединений, особой аккуратности, возможно помощи со стороны, и приводит, чаще, к нарушению контакта с нательными электродами и сбоям в непрерывной работе кардиосенсора.

Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в создании устройства питания кардиосенсора в системе дистанционного длительного мониторинга с непрерывным циклом диагностики пациента, с такой конструкцией разъемного электрического соединения, которая не вызывает при его смене вручную для этапа зарядки, нарушение контакта с нательными электродами и сбоев в непрерывной работе устройства кардиосенсора.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что конструкция разъемного электрического соединения устройства питания с основным корпусом кардиосенсора выполнена так, что обеспечивает легкость в его разъединении и соединении пациентом, без посторонней помощи, при высокой механической и электрической надежности, исключая, при этом, нарушение контакта с нательными электродами, сбои в непрерывном цикле диагностики пациента.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство питания в системе дистанционного непрерывного мониторинга параметров человека, представляющее сменный блок в устройстве кардиосенсора, закрепленного через систему электродов на теле человека, состоящий из аккумулятора с детектором уровня напряжения и разъемного электрического соединения, связывающим его с основным корпусом кардиосенсора и имеющим сопрягаемые поверхности на границе раздела этого соединения, на которых в свободных от электрических контактов площадях размещены, по крайней мере, три пары сопрягаемых групп магнитных элементов, обеспечивающих конструктивно на основании силы магнитного притяжения в этих парах прочное механическое соединение сменного блока в устройстве кардиосенсора.

Заявленная полезная модель может характеризоваться тем, что, по крайней мере, в одой из пар сопрягаемых магнитных элементов, один является электромагнитом с цепью управления подачей на него напряжения питания от сигнала детектора уровня напряжения на аккумуляторе.

Заявленная полезная модель может также характеризоваться тем, что, по крайней мере, две пары сопрягаемых магнитных элементов совмещены с электрическими контактами питания от аккумулятора.

Сущность изобретения поясняется на рисунках, где на:

- рис.1, представлена блок-схема соединений сменного блока источника питания с основным корпус кардиосенсора;

- рис.2, представлен пример эскиза общего вида конструкции разъемного соединения сменного блока источника питания с основным корпус кардиосенсора.

Заявляемое устройство (рис.1) представляет собой сменный блок в устройстве картидосенсора 100, объединенный с основным корпус кардиосенсора в корпусе 200 через разъемное электрическое соединение типа папа-мама 110 и его ответной части 210. Основной корпус кардиосенсора 200 закреплен, через систему нательных электродов 300, на теле человека. Сменный блок в устройстве кардиосенсора 100 состоит из аккумулятора 101 со встроенной электроникой для эффективной его работы, дополнительных электронных блоков, расширяющих функциональные возможности устройства кардиосенсора, но не влияющих на его основной режим работы, таких как, например, блок репрограммируемого запоминающего устройства 102, блок интерфейса локальной беспроводной связи (или блок интерфейса сотовой связи) 103, и, возможно, других электронных блоков.

Разъемное электрическое соединение (рис.2), конструктивно, имеет группу металлических ламелей 111 на прямой его части в корпусе сменного блока в устройстве кардиосенсора 100 и, соответственно, группу 211 на ответной его части в корпусе основного корпуса кардиосенсора 200, которые, при механическом соединении, обеспечивают электрический контакт 111a, 111в и, соответственно, 211а, 211в для подачи питания от аккумулятора, группы контактов 111 с и, соответственно, 211 с для обмена электрическими сигналами между электронными блоками сменного блока в устройстве кардиосенсора 100 и электронными блоками в основном корпусе кардиосенсора 200. Разъемное электрическое соединение (рис.2), конструктивно имеет группу магнитных элементов 112а, 112в (на торцевой поверхности) и 112 с на прямой его части в корпусе сменного блока в устройстве кардиосенсора 100 и, соответственно, группу магнитных элементов 212а, 212в (на торцевой поверхности), и 212с (на лицевой поверхности) на ответной его части в корпусе основного корпуса кардиосенсора 200, которые при механическом соединении полностью конструктивно сопрягаются друг с другом и обеспечивают качественный механический и электрический контакт.

В одном варианте осуществления группы магнитных элементов 112а, 112в, 112с и 212а, 212в, 212с представляют собой постоянные магниты, полярность которых выбирают таким образом, чтобы обеспечить взаимное магнитное притяжение. Допускается, что одна из групп может быть из ферромагнитного материала, такого как железо, никель, кобальт, или любого другого намагниченного материала, имеющего высокую магнитную проницаемость и магнитный гистерезис. В другом варианте осуществления, в одной из пар сопрягаемых магнитных элементов (для примера на рис.2 показана пара 112с и 212с), один из этих элементов является электромагнитом с цепью управления подачей на него напряжения питания, на основе сигнала, подаваемого от детектора уровня напряжения на аккумуляторе.

В третьем варианте осуществления магнитные элементы 112а и 112в конструктивно совмещены с электрическими контактами питания + и - от аккумулятора, и, соответственно, сопрягаемые с ними 212а и 212в, с электрическими контактами подачи напряжения питания от аккумулятора в основной корпу кардиосенсора 200, что исключает контакты питания 111a, 111в и, соответственно, 211а, 211в на электрическом разъеме.

Заявленное устройство работает следующим образом. В исходном состоянии, система нательных электродов 300 закрепляется на теле человека. Сменный блок в устройстве кардиосенсора 100 после зарядки вставляется частью разъема 110 в его ответную часть 210 основного корпуса кардиосенсора 200. Благодаря силам магнитного притяжения в группах сопрягаемых магнитных элементов 112а и 212а, 112в и 212в, 112с и 212с обеспечивается отличное механическое соединение и, соответственно, электрическое соединение в группах электрических контактов 112а и 212а, 112в и 212в, 112с и 212с. Основной корпус кардиосенсора 200 прикрепляется через специальный разъем к одному из нательных электродов. Система готова к запуску. После запуска системы, через определенное время ее работы, уровень зарядки аккумулятора снижается до уровня, требующее его подзарядки, о чем свидетельствует индикация (звуковая, световая). При этом, основной корпус кардиосенсора 200 переводится в режим работы с резервной батареей. Пациент, с небольшим усилием на изгиб, отделяет сменный блок в устройстве кардиосенсора 100 из разъемного соединения с основным электронным блоком кардиосенсора 200. Усилие пациента должно быть в пределах от 7N до 10N (эквивалентно 700 г до 1000 г веса). После отсоединения, сменный блок в устройстве кардиосенсора 100 заряжается в специальном устройстве для зарядки. На этом этапе, информация в репрограммируемом запоминающем устройстве 102, накопленная за период основного режима работы устройства кардиосенсора, может перезаписываться на внешний носитель информации. После зарядки, сменный блок в устройстве кардиосенсора 100 частью разъемного электрического соединения 110 легко прикрепляется к ответной его части 210, благодаря силам притяжения между группой магнитных элементов 112а, 112в, 112с и, сопрягаемой с ними группой 212а, 212в, 212с. Удерживающая сила магнитного притяжения пропорциональна площади сопрягаемых магнитных контактов. Соединение может быть сделано так, чтобы иметь большую осевую силу удержания сопрягаемых частей разъема, и, при этом, иметь возможность, через небольшое изгибающее усилие пациента, легко разъединяться.

Тем самым, заявленное устройство позволяет достичь, с одной стороны, высокой механической и электрической надежности соединения сменного блока в устройстве кардиосенсора 100 с основным корпусом кардиосенсора 200, благодаря встроенным в его конструкцию магнитным элементам, с другой стороны, при необходимости отсоединения сменного источника питания вручную пациентом, небольших усилий на изгиб с его стороны, что и позволяет не нарушить контакт устройства кардиосенсора с нательными электродами и не создает условия возникновения сбоев в процессе его непрерывной работы.

В дополнительном варианте исполнения, один из элементов 112с или 212с является электромагнитом с цепью подачи на него напряжения питания, на основе управляющего сигнала, подаваемого от детектора уровня напряжения на аккумуляторе. При уровне напряжения на аккумуляторе, требующего его подзарядки, схема управления обесточивает электромагнит, тем самым, уменьшает общую сопрягаемую площадь оставшихся магнитных контактов (112а, 112в, и 212а, 212в) и, следовательно, ослабляет удерживающую силу магнитного притяжения в разъемном соединении, что дополнительно снижает требование к необходимым усилиям пациента на разъединение сменного блока в устройстве кардиосенсора 100 с основным корпусом кардиосенсора 200.

В третьем варианте исполнения, магнитные элементы 112а, 112в и, сопрягаемые с ними, 212а, 212в используются для электрических контактов подачи напряжения питания от аккумулятора на электронные блоки кардиосенсора. Это позволяет значительно уменьшить площадь разъемного соединения, повысить его надежность, дополнительно конструктивно его упростить и удешевить. Кроме этого, индикация наличия питания дополнительно подтверждает целостность механического и электрического соединения

На рис.2 представлен, как пример, один из вариантов конструкции разъемного электрического соединения сменного блока в устройстве кардиосенсора 100 с основным корпусом кардиосенсора 200. Возможны и другие варианты конструкций и другое расположение магнитных элементов, сохраняющие, при этом, указанные отличительные признаки.

Заявленное устройство питания в системе дистанционного непрерывного мониторинга физиологических параметров человека, благодаря специальной конструкции разъемного электрического соединения со встроенными магнитными элементами, легко отсоединяется от основного корпуса кардиосенсора для этапа зарядки аккумулятора, не нарушая, при этом, контакта основного корпуса кардиосенсора с системой нательных электродов, не вызывая сбои и сохраняя непрерывный цикл диагностики, что и обеспечивает его основные преимущества перед известными.

1. Устройство питания в системе дистанционного непрерывного мониторинга физиологических параметров человека, представляющее сменный блок в устройстве кардиосенсора, состоящее из аккумулятора с детектором уровня напряжения и разъемного электрического соединения, связывающего его с основным корпусом устройства кардиосенсора, имеющим сопрягаемые поверхности на границе раздела этого соединения, отличающееся тем, что разъемное электрическое соединение дополнительно содержит, по крайней мере, три пары магнитных элементов, совмещенных с соответствующими магнитными элементами ответной части на поверхности, свободной от электрических контактов, обеспечивающих конструктивно на основании силы магнитного притяжения в парах прочное механическое соединение.

2. Устройство питания в системе дистанционного непрерывного мониторинга физиологических параметров человека, представляющее сменный блок в устройстве кардиосенсора, состоящее из аккумулятора с детектором уровня напряжения и разъемного электрического соединения, связывающего его с основным корпусом устройства кардиосенсора, имеющим сопрягаемые поверхности на границе раздела этого соединения, отличающееся тем, что разъемное электрическое соединение дополнительно содержит, по крайней мере, три пары магнитных элементов, совмещенных с соответствующими магнитными элементами ответной части, две из которых конструктивно совмещены с электрическими контактами питания от аккумулятора.

3. Устройство по любому из пп.1-2, отличающееся тем, что, по крайней мере, одна из пар сопрягаемых магнитных элементов является электромагнитом с цепью управления подачи на него напряжения питания от сигнала детектора уровня напряжения на аккумуляторе.