Биоинформационное устройство для использования в системах спасения людей

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к медицине, в частности, к медицинской диагностике, и может быть использована для мониторинга физиологического состояния находящихся под медицинским наблюдением пациентов, для спасания людей, для определения местоположения пациентов по сигналам, передаваемым по мобильным беспроводным сетям связи, для контроля состояния здоровья одиноких пожилых людей. Биоинформационное устройство включает корпус для съемного размещения на теле человека, снабженный приемной антенной для приема сигналов от датчиков частоты сердечных сокращений, пульса и частоты дыхания. В корпусе размещены подключенные к приемной антенне преобразователи сигналов от датчиков частоты сердечных сокращений и пульса, частоты дыхания, микропроцессор для обработки сигналов датчиков и определения типа нагрузки человека, связанный с выходами упомянутых преобразователей, модуль беспроводной связи, работающий в диапазоне частот 868 МГц - 2,5 ГГц, входом связанный с выходом микропроцессора и имеющий возможность периодической активации для приема сигнала синхронизации от модуля сетевого координатора и передачи на него сигналов о частоте сердечных сокращений и пульса, частоте дыхания. подключенное к микропроцессору средство для голосовой связи, связанные с микропроцессором акселерометр и/или гироскоп для определения двигательной активности человека, элемент питания. На корпусе установлены средство тревожного оповещения и средство для включения/выключения биоинформационного устройства. Технический результат состоит в повышении удобства эксплуатации и обеспечении коллективного использования для передачи информации по резервным каналам напрямую и через связанных пользователей.

Полезная модель относится к медицине, в частности, к медицинской диагностике, и может быть использована для мониторинга физиологического состояния находящихся под медицинским наблюдением пациентов, для спасания людей, для определения местоположения пациентов по сигналам, передаваемым по мобильным беспроводным сетям связи, для контроля состояния здоровья одиноких пожилых людей, водителей автотранспорта, представителей специальных и спасательных служб, а также для поиска и спасения людей, находящихся в беспомощном состоянии.

Под биологической информацией здесь понимается информация, получаемая с датчиков частоты сердечных сокращений, пульса, частоты дыхания, датчика контроля процентного содержания оксигемоглобина в артериальной крови, датчиков двигательной активности человека, т.е. информация о состоянии органов и систем организма человека, а также его двигательной активности и местоположении.

В патентной и технической литературе описаны, а на практике используются, устройства и системы дистанционного мониторинга состояния человека. В частности, известно устройство для контроля состояния и восстановления жизненных функций организма человека, раскрытое в патенте РФ 2378983. Устройство включает блок датчиков контроля сердечной деятельности; блок контроля гемодинамики и сосудистой реанимации; датчик контроля дыхательной активности, датчик контроля газового состава воздуха, блок сердечной реанимации, блок дыхательной реанимации, блок сигнализации, видеокамеру, электроды сердечной реанимации, электроды дыхательной реанимации, контроллер, выполненный на базе программно-логической интегральной схемы с возможностью расчета значений параметров сигналов, поступающих с выхода коммутатора датчиков, и определения их соответствия заданным интервалам, содержащимся в постоянном запоминающем устройстве. Цифровой канал представляет собой телефонное или оптоволоконное соединение. Наличие в устройстве радиоканала позволяет, не снижая степени оперативности системы, осуществлять мониторинг человека в месте, не имеющем проводную связь и удаленном от центральной ЭВМ.

Известное устройство не позволяет осуществлять мониторинг людей при их перемещении, то есть, вне медицинского стационара или места проживания и оказывать быстрые дистанционные консультации или помощь органами экстренного реагирования. При этом сигнализация о наступлении критического состояния организма может быть воспринята лишь теми, кто находится в непосредственной близости от блока сигнализации.

Все люди пожилого возраста, в том числе и самостоятельно и свободно перемещающиеся, нуждаются в контроле. При наступлении осложнения состояния здоровья невозможно своевременно определить причину, время и место их нахождения и своевременно оказать им помощь или оповестить доверенных лиц. Это представляет значительную нерешенную проблему.

Наиболее близким аналогом является биоинформационное устройство, раскрытое в патенте на изобретение РФ 2454924, решающее задачу оказания быстрой дистанционной медицинской консультации или помощи органами экстренного медицинского реагирования людям, входящим в группу риска и медицинского наблюдения, находящимся вне стационара и в зоне доступа систем сотовой связи. Известное устройство содержит датчик контроля сердечной деятельности, датчик контроля дыхательной активности, датчик контроля гемодинамики, блок ввода данных, центральную ЭВМ, микропроцессор, хотя бы одну сеть мобильной (сотовой) связи GSM поддерживающих передачу пакета данных GPRS (Generl Pacret Radio Service), а также любую функцию определения местоположения в радиосистеме PRCF (Positioning RadioCoordinating Function); датчик контроля двигательной активности; не менее чем два модема GPRS, предназначенных для передачи голоса и пакета данных; многоканальный микроконтроллер; дисплей отображения информации; не менее чем два телефона мобильной (сотовой) связи; базу данных, которая содержит данные о пациенте.

Однако, обладая существенными преимуществами, это устройство является сложной и неудобной в использовании, трудно обслуживаемой системой. Устройство не компактно, имеет связь только с центральным пунктом сбора информации. Не может использоваться коллективом пользователей для перекрестной связи между собой и не имеет резервных каналов для выхода на центральный пункт связи или сетевого координатора.

Учитывая актуальность рассматриваемой проблемы, потребность безотлагательного ее урегулирования и отсутствие на сегодняшний день технических средств для эффективного ее решения, перед автором встала задача разработать удобное в процессе эксплуатации, универсальное устройство, обеспечивающее надежную передачу биологической информации, позволяющее в режиме реального времени контролировать жизненно важные функции человека, гарантированно устанавливать его местонахождение, обеспечивать подачу сигналов тревожного оповещения, т.е. обеспечивать условия для оказания помощи и спасения нуждающихся в этом людей.

Технический результат, который достигается при использовании полезной модели, состоит в повышении удобства эксплуатации и обеспечении коллективного использования для передачи информации по каналам связи напрямую и через связанных пользователей.

Технический результат достигается за счет того, что биоинформационное устройство для использования в системах спасения людей, включает корпус для съемного размещения на теле человека, снабженный приемной антенной для приема сигналов от датчиков частоты сердечных сокращений, пульса и частоты дыхания, при этом в корпусе размещены: подключенные к приемной антенне преобразователи сигналов от датчиков частоты сердечных сокращений, пульса и частоты дыхания, микропроцессор для обработки сигналов датчиков и определения типа нагрузки человека, связанный с выходами упомянутых преобразователей, модуль беспроводной связи, работающий в диапазоне частот 868 МГц - 2,5 ГГц, входом связанный с выходом микропроцессора и имеющий возможность периодической активации для приема сигнала синхронизации от модуля сетевого координатора и передачи на него сигналов о частоте сердечных сокращений и пульса, частоте дыхания, подключенное к микропроцессору средство для голосовой связи между коллективом ассоциированных пользователей, связанные с микропроцессором акселерометр и/или гироскоп для определения двигательной активности человека, элемент питания, а также установленные на корпусе и связанные с микропроцессором средство тревожного оповещения и средство для включения/выключения биоинформационного устройства.

Дополнительную эффективность настоящей полезной модели придает использование антенны для приема сигналов от датчика контроля процентного содержания оксигемоглобина в артериальной крови, а в корпусе дополнительно размещен преобразователь сигналов этого датчика.

Технический результат также усиливается за счет того, что в корпусе дополнительно установлены резервное средство для передачи данных через GSM канал и/или через канал спутниковой связи Iridium, средство для определения местоположения и передачи данных о местоположении по GPS каналу, резервное средство для передачи данных через канал спутниковой связи Iridium.

Технический результат также обеспечивается тем. что устройство выполнено с возможностью передачи данных на модуль сетевого координатора через по крайней мере один промежуточный пункт приема и передачи данных.

Признаки, отличающие настоящую полезную модель от ближайшего аналога, следующие:

Размещение средств для приема, обработки и передачи биологической информации в едином компактном корпусе, размещаемом на теле человека.

Наличие в устройстве модуля беспроводной связи, работающего в диапазоне частот 868 МГц - 2,5 ГГц, входом связанной с выходом микропроцессора и имеющего возможность периодической активации для приема сигнала синхронизации от модуля сетевого координатора и передачи на него сигналов о частоте сердечных сокращений и пульса, частоте дыхания.

Эти отличия обуславливают достижение технического результата.

Сущность полезной модели поясняется дальнейшим описанием со ссылками на прилагаемые чертежи, где на фиг. 1 приведена схема размещения в корпусе входящих в биоинформационное устройство элементов, на фиг. 2 представлена схема устройства в составе системы медицинского назначения, на фиг. 3 - схема устройства в составе поисковой системы.

На чертежах приняты следующие обозначения:

биоинформационное устройство - 1, корпус - 2, приемная антенна - 3, датчики частоты сердечных сокращений, пульса и частоты дыхания - 4, 5, 6 соответственно, преобразователи сигналов от датчиков частоты сердечных сокращений пульса и сигналов частоты дыхания - 7, 8, 9, микропроцессор - 10, модуль беспроводной связи - 11, средство для голосовой связи - 12, акселерометр - 13, гироскоп - 14, элемент питания - 15, средство тревожного оповещения - 16, средство включения/выключения - 17, средство для крепления корпуса устройства на теле пользователя (ремни) - 18, датчик контроля процентного содержания оксигемоглобина в артериальной крови - 19, преобразователь сигналов датчика контроля процентного содержания оксигемоглобина в артериальной крови - 20, резервное средство для передачи данных через GSM канал 21, средство для определения местоположения и передачи данных о местоположении по GPS каналу - 22, резервное средство для передачи данных через канал спутниковой связи Iridium 23, модуль сетевого координатора 24, промежуточный пункт приема и передачи данных - 25.

Биоинформационное устройство 1 для использования в системах спасения людей включает корпус 1 для съемного размещения на теле человека. Обычно корпус выполнен из диэлектрического материала и с помощью ремней 18 закреплен на плече пользователя. На корпусе 1 установлена приемная антенна 3 для приема сигналов от размещаемых на теле человека датчиков 4, 5, 6 частоты сердечных сокращений и пульса, частоты дыхания. В одном из вариантов выполнения используется также датчик контроля процентного содержания оксигемоглобина в артериальной крови 19, а в корпусе 1 дополнительно размещен преобразователь 20 сигналов этого датчика 19. Датчики могут быть размещены в одном корпусе, устанавливаемом на груди, сигналы их передаются через одну передающую антенну. Кроме того датчики могут подключаться к биоинформационному устройству проводами. В других вариантах могут использоваться отдельные датчики, каждый со своим передающим устройством.

В корпусе 1 размещены связанные с антенной 3 преобразователи сигналов от датчиков частоты сердечных сокращений и пульса, а также частоты дыхания 7, 8, 9. Преобразователи служат для преобразования полученных биоинформационных сигналов: фильтрации помех, усиления, преобразования в цифровую форму для подачи на микропроцессор 10. В варианте выполнения устройства преобразователи могут входить в схему микропроцессора. Соответственно в их состав входят фильтры, усилители, аналого-цифровые преобразователи. Микропроцессор 10 осуществляет следующие функции: производит анализ полученной от датчиков информации, записывает и хранит предварительные показания, сравнивает предыдущие и текущие показания, формирует сигналы предупреждения в случае приближения критического состояния, формирует сигналы тревожного оповещения в случае наступления критического состояния, управляет работой средств передачи информации. В частности, микропроцессор 10 на основе информации о частоте пульса и частоте сердечных сокращений определяет тип нагрузки человека - аэробный или анаэробный. Если нагрузка осуществляется в пульсовых пределах 90-160 уд/мин. делает вывод об аэробном типе нагрузки и возможности продолжения выполнения функций. При пульсовых показателях свыше 160 уд/мин. выдает заключение о анаэробном типе нагрузки.

К микропроцессору подключены установленные в корпусе 1 акселерометр 13 и гироскоп 14, служащие для измерения, определения и обработки данных о двигательной активности человека и положении тела в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также в случае резкого изменения положения тела человека.

В корпусе размещен модуль беспроводной связи 11, который работает в диапазоне частот 868 МГц - 2.5 ГГц, используя протокол передачи данных «ZigBee» или аналогичный ему. Модуль 11 входом связан с выходом микропроцессора 10. Модуль 11 периодически активируется для приема сигнала синхронизации от модуля сетевого координатора 24 и передачи на него сигналов датчиков. Модуль 11 имеет связь с аналогичными модулями коллектива ассоциированных пользователей для использования устройства при работе в команде спасателей. При этом осуществляется связь как с сетевым координатором, так и с членами коллектива спасателей, которые в этом случае подключены по топологии «многоячейковая сеть», с выходом через них на сетевого координатора. К микропроцессору подключено средство для голосовой связи 12 между пользователями, выполненное в виде микрофона, связанного с микропроцессором 10. Элемент питания 15 предназначен для автономного питания всех элементов схемы устройства. На корпусе размещено средство тревожного оповещения 16, которое в случае необходимости может инициировать сам пользователь. На корпусе также размещено средство включения/выключения 17. выполненное, например, в виде замыкаемого электрического контакта.

Устройство 1 может быть выполнено в разных комплектациях в зависимости от выполняемых функций и режима использования.

В режиме сбора медицинской информации устройство 1 оснащено одним модулем беспроводной связи. Через промежуточный пункт приема и передачи данных 25 устройство 1 передает информацию на центральный пункт (или сетевому координатору). Устройство 1 может передавать информацию непосредственно членам ассоциированного коллектива (например, соседям по дому), с ними же может осуществляться и голосовая связь. Промежуточный пункт 25 в этом случае может быть установлен в квартире пациента и представляет собой приемо-передающее устройство, работающее по протоколу «ZigBee» или Bluetoth». При этом резервные каналы связи, средства осуществления которой размещаются в биоинформационном устройстве, не требуются, и таким образом снижается вес и стоимость устройства, что важно для домашнего использования. Устройство 25 состоит из элемента радиосвязи для синхронизации между одним или несколькими работающими датчиками, для передачи данных между ними, и от человека к пункту 25. и в обратном направлении, используя диапазон передачи данных 868 МГц - 2,5 ГГц. по протоколу передачи данных «ZigBee» и/или «Bluetooth», элемента для передачи данных по радиоканалу в цифровом стандарте GSM или аналогичных ему, в качестве основного или резервного канала передачи данных на главную ЭВМ или главный сервер, элемента световой и звуковой индикации для определения местонахождения в зоне видимости и контакта, а также передачи заложенных в системе тревожных сообщений, например, времени приема лекарств, моделируемых через web доступ к настройкам на главном сервере системы, микропроцессора и других электронных компонентов аналогового и цифрового типов, обеспечивающих работоспособность каждого отдельного элемента и всех элементов системы вместе, синхронизированную работу элементов в соответствии с поставленным задачами и их параметрами, а также возможность совершенствовать систему за счет внедрения новых элементов, представляющих из себя датчики, для сбора и обработки информации, а также элементы для передачи данных беспроводным способом, элемента составляющего автономный источник питания, элемента для подключения внешних аудио и видео устройств, обработки их данных, и передачи на микропроцессор, элемента для подключения к проводным сетям, телефонного, оптоволоконного или аналогичных типов для приема и передачи данных на главный сервер или главную ЭВМ.

Во втором режиме работы устройство используется для оснащения группы специализированных служб. В корпусе 2 устройства 1 устанавливаются резервные средства связи: резервное средство для передачи данных через GSM канал 21, средство для определения местоположения и передачи данных о местоположении по GPS каналу 22, резервное средство для передачи данных через канал спутниковой связи Iridium 23.

Биоинформационное устройство изготовлено с применением известных выпускаемых промышленностью микросхем, блоков и модулей, поэтому оно промышленно применимо.

1. Биоинформационное устройство для использования в системах спасения людей, включающее корпус для съемного размещения на теле человека, снабженный приемной антенной для приема сигналов от датчиков частоты сердечных сокращений, пульса и частоты дыхания, при этом в корпусе размещены:

подключенные к приемной антенне преобразователи сигналов от датчиков частоты сердечных сокращений, пульса и частоты дыхания.

микропроцессор для обработки сигналов датчиков и определения типа метаболизма человека, связанный с выходами упомянутых преобразователей,

модуль беспроводной связи, работающий в диапазоне частот 868 МГц - 2,5 ГГц, входом связанный с выходом микропроцессора и имеющий возможность периодической активации для приема сигнала синхронизации от модуля сетевого координатора и передачи на него сигналов о частоте сердечных сокращений и пульса, частоте дыхания,

подключенное к микропроцессору средство для голосовой связи,

связанные с микропроцессором акселерометр и/или гироскоп для определения двигательной активности человека,

элемент питания,

а также установленные на корпусе и связанные с микропроцессором средство тревожного оповещения и средство для включения/выключения биоинформационного устройства.

2. Биоинформационное устройство по п. 1, отличающееся тем, что антенна имеет возможность приема сигналов от датчика контроля процентного содержания оксигемоглобина в артериальной крови, а в корпусе дополнительно размещен преобразователь сигналов этого датчика.

3. Биоинформационное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе дополнительно установлено резервное средство для передачи данных через GSM-канал.

4. Биоинформационное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе дополнительно установлено средство для определения местоположения и передачи данных о местоположении по GPS-каналу.

5. Биоинформационное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе дополнительно установлено резервное средство для передачи данных через канал спутниковой связи Iridium.

6. Биоинформационное устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью передачи данных на модуль сетевого координатора через по крайней мере один промежуточный пункт приема и передачи данных.



 

Похожие патенты:
Наверх