В качестве наиболее близкого аналога заявленного изобретения можно принять комплекс, содержащий датчик, сконфигурированный и настроенный, совместно со схемой передачи физиологических данных пользователя, на получение в расположении вблизи или непосредственно на нижней части тела (или нижней конечности) пользователя связанных по времени данных, дающих представление о скорости или о времени прохождения распространяющейся волны давления по пути следования волны по артерии и далее вниз к ноге пользователя; и схему, сконфигурированную и настроенную для сопоставления информации, относящейся или получаемой из синхронизированных во времени данных с информацией о сердечно-сосудистой системе в верхней и в нижней частях тела, информации о сердечно-сосудистой системе в верхней и в нижней частях тела, относящейся или получаемой на основе гемодинамических показателей пользователя с помощью другого датчика, находящегося непосредственно или вблизи расположения верхней конечности или нижней конечности пользователя (WO 2016/049202, 31.03.2016).

Недостатком данного схемотехнического решения является необходимость разнесения датчиков на максимально удаленное расстояние в пределах человеческого тела - установка как в верхней, так и в нижней его частях или, в одной из реализаций, установка одного из датчиков на верхнюю конечность, а другого - на нижнюю конечность. Кроме того, необходимым условием регистрации физиологических параметров является предварительная процедура синхронизации между собой до начала обмена данными пространственно и физически разделенных компонентов измерительной системы, что, совместно с необходимостью установки датчиков на обычно скрытые одеждой и обувью участки тела, снижает оперативность получения данных и удобство применения в клинической и в амбулаторной практике.

Техническая проблема, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании комплекса кардиомониторинга, который совмещен с двухканальным фотоплетизмографом и параметры, характеристики которого обеспечивают улучшение технологии за счет оперативной регистрации динамики и параметров сердечной деятельности и имеющего минимум два канала регистрации динамики и параметров кровеносной системы и показателей крови, которое бы реализовывало возможность синхронизации данных от различных источников «на лету» и устраняло бы другие указанные выше недостатки.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в расширении арсенала технических средств и функциональных возможностей за счет обеспечения оперативной регистрации динамики и параметров сердечной деятельности и имеющего минимум два канала регистрации динамики и параметров кровеносной системы и показателей крови, которое бы реализовывало возможность синхронизации данных от различных источников «на лету» и устраняло бы другие указанные выше недостатки, что в целом приводит к повышению эксплуатационных характеристик данного ряда комплексов/систем.

Указанный технический результат в комплексе для совместной регистрации электрокардиограммы (ЭКГ) высокого разрешения и, как минимум, двух независимых сигналов фотоплетизмограммы (ФПГ) с одноименных участков верхних конечностей с помощью внешних устройств, имеющих цифровой или аналоговый интерфейс, достигается тем, что содержит, по меньшей мере, два датчика ФПГ, связанных через стандартные цифровые шины с контроллером, по меньшей мере, два датчика-электрода ЭКГ, передающих сигнал на первый каскад дифференциального усилителя с фильтром синфазных помех, связанный со вторым каскадом дифференциального усилителя с фильтром синфазных помех, соединенного через драйвер с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) с фильтром синфазных помех, триггер управления приемом данных с АЦП на контроллер, связанный с источником питания постоянного тока с помехоподавляющими фильтрами, криптопроцессором, блоком коммутации внешних интерфейсов, соединенным с источником питания постоянного тока и блоком защиты от перенапряжений интерфейсов, и получающий сигналы с монитора питания, связанного с логическим блоком коммутации шины данных и управления.

Датчик-электрод ЭКГ представляет собой пластину из проводящего материала с предварительно обработанной поверхностью для обеспечения надежной регистрации биоэлектрических потенциалов сердца с поверхности тела без применения гелей и проводящих составов. Датчик ФПГ представляет собой интегральный модуль, содержащий два и более излучателей различных спектральных диапазонов, и согласованный с ними по полосе пропускания фотоприемник, блок предварительной обработки данных и интерфейс для обмена по стандартной цифровой шине.

Дифференциальный усилитель выполнен по многокаскадной схеме, содержит обратную связь с выравнивающим сигналом смещения по постоянному току, фильтры синфазных помех и драйвер АЦП для согласования уровня сигнала.

В качестве АЦП применен стереофонический аудио кодер-декодер, содержащий микрофонный вход и цифровые интерфейсные шины.

Источник питания постоянного тока выполнен программно-управляемым, с функцией стабилизации и преобразования однополярного питающего напряжения в ряд напряжений для питания функциональных узлов, включая формирование двухполярного напряжения, и с возможностью частичного отключения потребителей в режиме пониженного энергопотребления.

Интерфейс содержит блок коммутации, имеющий разветвитель с автоматическим коммутатором на одно из нескольких внешних устройств и служащий для подачи внешнего напряжения питания на комплекс.

Криптопроцессор обеспечивает корректную работу устройства с изделиями

Apple.

Получают кардиограмму по стандартному кардиологическому отведению I.

ЭКГ и независимые сигналы ФПГ регистрируют с пальцев двух рук или с запястий двух рук, или с других доступных одноименных участков верхних конечностей.

Датчик-электрод ЭКГ и датчик ФПГ конструктивно объединены и зафиксированы в корпусе комплекса.

Датчик-электрод ЭКГ и датчик ФПГ конструктивно объединены и имеют общий индивидуальный источник питания и канал обмена данными, позволяющий использовать их на удалении от корпуса комплекса, при этом источник питания может быть не связан с устройством.

Датчик-электрод ЭКГ и датчик ФПГ имеют индивидуальные источники питания и каналы обмена данными, позволяющие использовать их на удалении от корпуса комплекса, при этом источники питания могут быть не связаны с устройством и друг с другом. Цифровой или аналоговый интерфейс реализован на физическом уровне либо в виде шлейфа, либо в виде беспроводного канала, включая, но не ограничиваясь, радиочастотные, световые, акустические.

В качестве опорного сигнала для сквозной синхронизации всех датчиков служит сигнал одного из датчиков и в частности - его участки с контролируемыми амплитудно- фазовыми характеристиками.

Датчики выполнены с возможностью выделения из их сигналов амплитудно- фазовых характеристик - сигнатур биофизических и биохимических показателей.

Комплекс имеет программное управление.

Драйвер выполнен с возможностью передачи на первый и второй входы двухканального АЦП с фильтром синфазных помех параллельных сигналов.

Таким образом, в комплексе реализуется возможность одновременной регистрации совместно с кардиограммой высокого разрешения по стандартному кардиологическому отведению I двух сигналов фотоплетизмограммы с одноименных участков двух верхних конечностей и передача их во внешнее устройство посредством соединения по цифровому или аналоговому интерфейсу, при этом за счет взаимной корреляции данных значительно увеличивается достоверность получаемой информации о сердечной деятельности, состоянии кровеносных сосудов, локализации очагов сердечно-сосудистых заболеваний, а также обеспечивается возможность наблюдать кардиосигнал, сигнал электрокардиостимулятора и форму пульсовой волны непосредственно на экране внешнего устройства.

Основные элементы комплекса собраны в единый модуль и ограничены общей внешней оболочкой.

Конструктивно комплекс имеет вид, включая, но не ограничиваясь, чехла для мобильного телефона, игрового манипулятора, пульта дистанционного управления, рулевого колеса (штурвала) или рычагов для управления транспортными средствами и иными механизмами и устройствами, поручня, рукояти, прилива корпуса или иного конструктивно отличимого элемента другого устройства, предмета, с физически различимыми местами расположения датчиков, позволяющего касаться или удерживать его одновременно двум руками.

Комплекс имеет два исполнения: моноблочное, когда датчики неподвижно закреплены в устройстве и модульное, когда датчики располагаются на некотором удалении от основного блока с целью повышения удобства фиксации на руках пользователя, при этом жесткая связь датчиков с основным блоком отсутствует, а взаимодействие осуществляется по шлейфу или по беспроводному каналу, в последнем случае датчики имеют автономное питание.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема комплекса одновременной регистрации ЭКГ и двух независимых сигналов ФПГ.

Комплекс для совместной регистрации ЭКГ высокого разрешения и, как минимум, двух независимых сигналов ФПГ с одноименных участков верхних конечностей с помощью внешних устройств, имеющих цифровой или аналоговый интерфейс содержит два и более датчиков-электродов ЭКГ 1, два и более датчиков ФПГ 2 каждый со стандартной цифровой шиной, первый каскад 3 дифференциального усилителя с фильтром синфазных помех, второй каскад 4 дифференциального усилителя с фильтром синфазных помех и драйвером АЦП, двухканальный АЦП 5 с фильтром синфазных помех, триггер 6 управления приемом данных с АЦП на контроллер, программно управляемый источник питания 7 с помехоподавляющими фильтрами, контроллер 8 с шинами управления и данных, криптопроцессор 9, логический блок 10 коммутации шины данных и управления, монитор 11 питания, блок 13 коммутации внешних интерфейсов, блок 12 защиты от перенапряжений блока коммутации внешних интерфейсов 13.

Конструктивно комплекс для одновременной регистрации ЭКГ и двух независимых сигналов ФПГ представляет собой в одной из реализаций пластиковый чехол, надеваемый на тыльную сторону внешнего устройства - мобильного телефона или смартфона. Внутри корпуса пластикового чехла находится печатная плата с электронными компонентами и двумя конструктивно обособленными блоками датчиков, причем каждый блок состоит из датчика-электрода ЭКГ и встроенного в его центральную часть датчика ФПГ. Доступ к датчикам для пальцев двух рук обеспечивается вырезами на внешней стороне корпуса. На внутренней и внешней сторонах чехла расположены разъемы питания и передачи данных.

Внешнее устройство представляет собой мобильный телефон с предварительно установленным программным обеспечением, который служит для передачи команд на контроллер устройства для получения ЭКГ и двух сигналов ФПГ, отображения диагностической информации, результатов измерений в текстовом и графическом виде и обмена с удаленными базами данных по беспроводным каналам связи. В качестве внешнего устройства также может выступать планшетный, персональный компьютер, другое устройство, подключаемое через цифровой или аналоговый интерфейс. Устройство для получения ЭКГ и двух сигналов ФПГ работает следующим образом.

Начальная активация комплекса происходит последовательно в несколько этапов.

При подключении внешнего устройства к одному из входов блока 13 коммутации внешних интерфейсов напряжение внешнего устройства +5 В с третьего выхода блока 13 подаётся на логический блок 10 и активирует его встроенный триггер, который, в свою очередь, даёт команду входящему в его состав двухканальному аналоговому коммутатору на подключение к внутренней шине устройства шины данных внешнего устройства. Одновременно с третьего выхода блока 13 напряжение питания +5 В с внешнего устройства подаётся на второй вход программно управляемого источника питания 7, который на соответствующей выходной шине питания формирует ряд стабилизированных напряжений +1,8В; +3,ЗВ; +4,25В питающих цифровую часть устройства

После этого на выходе монитора питания 11 формируется сигнал инициализации, который подаётся на третий сигнальный вход контроллера 8 и устанавливает его программное обеспечение и порты в начальную конфигурацию, этот же сигнал подаётся на вход логического блока 10 и фиксирует выбранную конфигурацию блока 13 коммутации внешних интерфейсов.

Вслед за подачей питания +1,8В; +3,ЗВ; +4,25В также активируется криптопроцессор 9, с выхода которого по шине передаётся на первый вход контроллера 8 состав данных, необходимых для информационного обмена по шине данных внешнего устройства с устройством Apple.

По окончании процедуры начальной активации, контроллер 8, следуя заложенному в его энергонезависимую память алгоритму и пользуясь данными криптопроцессора 9, устанавливает информационный обмен с внешним устройством и находится в ожидании внешних команд.

При отсутствии внешних команд, контроллер 8 через заданный промежуток времени переходит в режим пониженного энергопотребления и пребывает в нем до поступления сигнала активации от внешнего устройства, либо до отключения питания через блок коммутации внешних интерфейсов со стороны внешнего устройства, либо до физического отсоединения внешнего устройства от разъема блока 13 коммутации внешних интерфейсов кардиомонитора. При наличии запроса внешнего устройства на регистрацию ЭКГ и ФПГ, контроллер 8 активирует соответствующий блок встроенного программного обеспечения и запускает последовательность команд, позволяющих регистрировать кардиологический сигнал и два независимых сигнала ФПГ, обрабатывать, преобразовывать, декодировать их и передавать через блок 13 коммутации внешних интерфейсов на внешнее устройство для хранения, отображения, анализа и дальнейших манипуляций.

Перед началом регистрации кардиограммы контроллер 8 подаёт команду включения аналоговой части устройства, которое спроектировано так, что требует двухполярного питания +3,3 В / -3,3 В. Блок программно управляемого источника питания 7, формирующий напряжение отрицательной полярности в дополнение к включенной в ходе начальной активации блоком формирования напряжения линейки +1,8В; +3,ЗВ; +4,25В, запускается по сигналу, поступающему на первый вход источника питания 7 с четвертого сигнального выхода контроллера 8. В результате на соответствующей выходной шине источника питания 7 появляется стабилизированное напряжение -3,3 В и происходит включение аналоговой части устройства, а именно: дифференциального усилителя и АЦП 5.

При включенной аналоговой части, биологические потенциалы выбранного кардиологического отведения регистрируются датчиками-электродами ЭКГ 1, после чего сигналы поступают соответственно на первый и второй входы первого каскада 3 дифференциального усилителя с фильтром синфазных помех, на эти же входы со средней точки второго каскада 4 дифференциального усилителя подается выравнивающий сигнал смещения по постоянному току. Сигнал с первого выхода первого каскада 3 дифференциального усилителя поступает на первый вход, а сигнал со второго выхода первого каскада 3 дифференциального усилителя синхронно поступает на второй вход второго каскада 4 двухканального прецизионного дифференциального усилителя с фильтром синфазных помех и драйвером АЦП, где сигналы нормируются по уровню, а затем параллельно подаются соответственно на первый и второй входы двухканального АЦП 5 с фильтром синфазных помех. Вследствие сходности параметров речевых и кардиологических сигналов в качестве АЦП 5 применен стереоаудиокодек, имеющий стандартные цифровые шины для обмена данными с контроллером 8, при этом в качестве первого и второго входов задействованы выводы одного из имеющихся микрофонных входов. Оцифрованные и предварительно обработанные данные передаются с АЦП 5 по шине команд и данных, соединяющей первый выход АЦП 5 и второй вход контроллера 8, при этом сигнал разрешения на передачу данных формируется триггером 6 управления приемом данных, включенным между первым сигнальным выходом контроллера 8 и третьим входом АЦП 5. Логика работы триггера 6 предполагает запрет передачи данных с АЦП 5 при отсутствии команды включения аналоговой части комплекса.

Датчики ФПГ 2 переходят из режима энергосбережения в рабочий режим при подаче напряжения питания +4,25В и получении от контроллера 8 команды по стандартной цифровой шине команд и данных, после чего их излучатели, приемники, блоки предварительной обработки данных и интерфейсы для обмена по стандартной цифровой шине начинают работать по предварительно сохранёнными настройкам или по вновь передаваемым командам и вьщавать данные по шине в контроллер 8. Команда на включение и выключение преобразователя, формирующего напряжение питания +4,25В выдается программно в соответствии с алгоритмом, независимо от других уровней питающего напряжения.

Полученные контроллером 8 от АЦП 5 и от датчиков ФПГ 2 данные обрабатываются в соответствии с заложенным алгоритмом и передаются со второго выхода контроллера 8 по внутренней цифровой шине на первый вход блока 13, а с выхода блока 13 перенаправляются на вход подключенного внешнего устройства. По этому же каналу передаются управляющие сигналы.

В зависимости от программных настроек, контроллер 8 может передавать как обработанные данные, так и необработанные, сопровождаемые метками времени.

Длительность промежутка времени для регистрации кардиограммы и двух сигналов ФПГ задаётся программно и управляется контроллером 8. По получении достаточного для анализа объема данных или по истечении вьщеленного промежутка времени, контроллер 8 прекращает прием данных от АЦП 5 и датчиков ФПГ 2, снимает сигналы синхронизации с соответствующей шины, а при наличии команды от внешнего устройства об окончании сеанса работы, контроллер 8 программно отключает напряжение питания +4,25В и аналоговую часть, снимая соответствующий сигнал разрешения с источника питания 7, после чего переходит в режим ожидания внешних команд как после начальной инициализации.

Для предохранения элементов схемы устройства регистрации ЭКГ и двух сигналов ФПГ от разрядов статического электричества и других видов импульсных помех различной мощности и длительности на входных цепях блока 13 установлены распределенные компоненты блока защиты 12, представляющие собой комбинации полупроводниковых ограничителей перенапряжений.

Таким образом в заявленном изобретении реализована схема с программным управлением и конструкция компактного эргономичного персонального устройства, предназначенного преимущественно для удерживания одновременно двумя руками или иным способом контактирующего одновременно с открытыми кожными покровами двух рук пользователя, включая, но не ограничиваясь, пальцы рук, и запястья, с целью регистрации совместно с кардиограммой высокого разрешения двух сигналов ФПГ и передачи данных во внешнее устройство через любой из доступных аналоговых или цифровых интерфейсов.

Кардиограмма высокого разрешения и, в частности, её характеристические участки, служат в качестве опорного сигнала для сквозной синхронизации всех датчиков в устройстве, а также - для пересинхронизации, если в этом возникнет необходимость, в процессе регистрации без прерывания записи. Схемотехническое решение обеспечивает выделение из сигналов датчиков специфических амплитудно- фазовых характеристик - сигнатур биофизических и биохимических показателей, комплексный программный анализ которых позволяет значительно увеличить достоверность полученной информации о сердечной деятельности, состоянии кровеносных сосудов, биохимических и физических показателях крови, улучшить качество локализации сердечных и сосудистых патологий, а также дает возможность наблюдать кардиосигнал, сигнал электрокардиостимулятора и форму пульсовой волны непосредственно на экране внешнего устройства.

ФПГ регистрируется с применением многоспектральных источников света, что увеличивает помехозащищенность и повышает достоверность данных.

Схемотехническое и связанное с ним конструкторское решение обеспечивают удобную неинвазивную регистрацию указанных сигналов с открытых участков верхних конечностей по требованию - без предварительной подготовки и настройки.