CZ25794U1 - Jednotka pro sledování a měření životních funkcí člověka - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.

CZ 25794 Ul

Jednotka pro sledování a měření životních funkcí člověka

Oblast techniky

Technické řešení se týká jednotky pro sledování a měření životních funkcí člověka, využívající telekomunikační techniku s elektronikou a senzory, výpočetní techniku a bezdrátovou komunikaci, konkrétně se řešení týká jednotky pro sledování a měření životních funkcí člověka pomocí specificky upraveného elektronického modulu a jeho komunikace s dalšími zařízeními.

Dosavadní stav techniky

Pro průběžnou i jednorázovou kontrolu životních funkcí - tep, teplota, dýchání, obsah kyslíku v krvi, systolický a diastolický tlak, případně další veličiny, jako EKG, EEG apod., se používají soubory specializovaných přístrojů, které teprve v posledním období začínají obsahovat bezdrátová rozhraní umožňující připojení na další zařízení typu osobní počítač, tablet a/nebo terminál typu SmartPhone a/nebo umožňují připojit databáze a analytické programy.

Je definováno a standardizováno mnoho protokolů pro komunikaci, které je možno využít pro komunikaci a přenos naměřených dat ze sítě senzorů do interní výpočetní jednotky nebo pro přenos dat do vzdálené sítě. K nim patří zejména Bluetooth (IEEE 802.15.1 ), pro komunikaci blízkého dosahu, dále GSM/HSCSD/GPRS, UMTS, LTE, WiFi (IEEE 802.11). Současně jsou už standardně dostupné systémy GNSS - GPS, GLONASS, GALILEO, pro kontrolu polohy a času. Z hlediska dalšího je zde preferován komunikační modul typu Bluetooth (IEE 802.15.1) vyznačující se vlastností autonomní kontroly svého okolí s odpovídající reakcí na výzvu ke komunikaci kdy přechází z klidového stavu s velmi nízkou spotřebou do stavu komunikace a po výměně dat opět s návratem do klidového stavu.

Klíčové pro snímání dat jsou však senzorové jednotky umožňující bezkontaktní sběr dat a jejich předání nadřazeným celkům.

Současné přístroje pro sledování a měření životních funkcí člověka však zatím využívají pouze některé z výše uvedených standardů a to izolovaně a představují tedy samostatné, relativně rozměrné jednotky uzpůsobené většinou pouze pro měření jedné veličiny. První přístroje sdružující více funkcí se objevují jednak v oblastech družicové navigace, kde spolu s další měřenou veličinou - obvykle tep - slouží jako pomůcka pro sportovní aktivity a/nebo jsou realizovány jako jednoúčelové pro kontrolu některého parametru životních funkcí. Typickým příkladem jsou jednotky pro měření obsahu kyslíku v krvi. V těchto případech jsou obvykle řešeny jako návlek a/nebo „krokosvorka“ na špičku prstu nebo ušního lalůčku a získaná data jsou poté transportována buď propojovacím vedením a/nebo bezdrátově do další jednotky. Tyto jednotky obvykle obsahují vlastní display a ovládací prvky. Jejich základní nevýhodou je, že nejenom že nejsou uzpůsobeny dlouhodobému měření, ale jejich vysoká spotřeba energie vyžaduje rozměrné zdroje a neumožňuje dlouhodobá měření - zde je to však v principu pouze otázka budoucí technologie. Druhou základní nevýhodou je, že jednotky nejsou uzpůsobeny pro dlouhodobé nošení a nejsou tedy praktické z hlediska jakékoliv jiné činnosti než právě probíhajícího měření.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny jednotkou pro sledování a měření životních funkcí člověka, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že obsahuje nosnou konstrukci ve tvaru prstenu opatřenou vysílacím senzorem, dalším vysílacím senzorem, snímacím senzorem pro vysílací senzor a další vysílací senzor, a teplotním senzorem pro měření teploty prostředí, které jsou přes interface připojeny k jednotce komunikačního modulu, která je bezdrátovou komunikací připojena k dalšímu komunikačnímu modulu umístěnému mimo prsten a propojenému s nadřazenou řídicí jednotkou, přičemž vysílací senzor, další vysílací senzor, snímací senzor, teplotní senzor a jednotka komunikačního modulu jsou napájeny z baterie vestavěné v prstenu, který je nasazen na prstu snímaného a měřeného subjektu.

Vysílací senzor může být opatřen zdrojem záření v infračerveném spektru pro zdroj dat pletysmografické křivky měřeného subjektu snímané snímacím senzorem a/nebo zdrojem záření v

-1 CZ 25794 Ul oblasti červené barvy spektra pro zdroj dat pletysmografické křivky měřeného subjektu snímané snímacím senzorem.

Sítě senzorů jsou navzájem propojeny přímo do komunikačního modulu přes jeho interface a poté bezdrátově, s využitím sítě krátkého dosahu, se data předají do dalšího zařízení, přičemž veškerá elektronika je integrována do podoby prstenu a uzpůsobena pro dlouhodobá měření i nošení a současně, že veškeré ovládání a současně vyhodnocení dat, spolu s dalšími výpočty, je soustředěno do nadřazené - libovolného typu, pouze komunikačním modulem opatřené - řídicí jednotky.

Podstatou technického řešení je, že jednotka komunikačního modulu je připojena přes interface pro připojení komunikačního modulu jednak na vysílací senzor a jednak na vysílací senzor a současně je připojena jednak na snímací senzor a dále na snímací senzor pro teplotu vnitřního prostředí prstenu, přičemž všechny moduly jsou napájeny z vestavěné baterie a jsou uloženy v prostoru mechanické konstrukce tvořící prsten nasazený na prst snímaného a měřeného subjektu - člověka a pomocí bezdrátové komunikace předávají a přijímají data pomocí komunikačního modulu do nadřazené řídicí, vyhodnocovací a výpočetní jednotky.

Základní konstrukční výhodou je jednoduchost elektronických bloků, která ve svých důsledcích umožňuje snadné zpracování konstrukce vlastního prstenu a jeho designový návrh, který může zasahovat až do oblasti prvků klenotnické bižuterie. Konstrukce osazení snímačů v podobě prstenu zabezpečuje spolehlivý tranzitní přenos měřených signálů a jejich správné zpracování z hlediska odezvy měřené tkáně lidského těla. V důsledku toho nejsou tolik kritické pohyby měřeného subjektu v průběhu měření a vlastní měření je stabilnější a přesnější.

Objasnění obrázků na výkresech

Technické řešení je blíže objasněno na přiloženém výkrese, kde na obr. 1 je uvedeno přehledové schéma řešení a komunikace a je zde zachyceno blokové schéma sítě senzorů a modulů komunikace.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad uspořádání jednotky pro sledování a měření životních funkcí člověka podle technického řešení je blokově uveden na přiloženém výkrese obr. 1.

Jednotka 6 komunikačního modulu je připojena přes interface 5 pro připojení komunikačního modulu jednak na vysílací senzor i a jednak na další vysílací senzor 2 a současně je připojena jednak na snímací senzor pro 3 a dále na snímací senzor 4 pro snímání teploty prostředí, přičemž všechny moduly jsou napájeny z vestavěné baterie 7 a jsou uloženy v prostoru mechanické konstrukce tvořící prsten 9 nasazený na prst snímaného a měřeného subjektu - člověka a pomocí bezdrátové komunikace 10 předávají a přijímají data pomocí dalšího komunikačního modulu Π do nadřazené řídicí jednotky 12.

Při měření, pomocí příkazu vyhodnocovací a řídicí jednotky 12 se uvede v činnost další komunikační modul 11 a pomocí bezdrátové komunikace 10 je aktivován komunikační modul 6 a přes interface 5 pro připojení jsou ovládány snímací moduly 3 a 4, které sejmou jednak teplotu prostředí 8 a stavy hodnot vysílaných vysílacím senzorem I a dalším vysílacím senzorem 2 a tyto předají přes tento interface 5 a komunikační modul 6 a další komunikační modul 11 do řídicí, vyhodnocovací a výpočetní řídicí jednotky 12.

Pomocí této jednotky je možné průběžně sledovat a měřit životní funkce člověka jako je tep, teplota, dýchání, obsah kyslíku v krvi, systolický a diastolický tlak, případně další veličiny, jako EKG, EEG apod. a pomocí bezdrátového rozhraní je umožněno připojení na další zařízení typu osobní počítač, tablet a/nebo terminál typu SmartPhone apod.

Programové vybavení řídicí, vyhodnocovací a řídicí jednotky 12 potom data zpracuje a zobrazí v grafické nebo číselné formě, případně je předá do dalších, nadřazených celků.

-2CZ 25794 Ul

Získaná data mohou být dále zpracována například pro stanovení obsahu kyslíku v krvi, počtu pulzů srdeční činnosti a/nebo výpočet systolického a diastolického tlaku.

Průmyslová využitelnost

Integrovaný systém pro sběr, zpracování a distribuci dat, zejména v podobě prstenu, kde sítě senzorů jsou navzájem propojeny přímo do komunikačního modulu přes jeho interface a poté bezdrátově, s využitím sítě krátkého dosahu, se data předají do dalšího zařízení, a kde sestava je uzpůsobena pro dlouhodobá měření i nošení a současně, že veškeré ovládání a současně vyhodnocení dat, spolu s dalšími výpočty, je soustředěno do nadřazené - libovolného typu, pouze komunikačním modulem opatřené - řídicí jednotky podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění jak v běžném civilním využití individuální kontroly, v oblastech lékařské péče a pooperačního sledování stavů pacientů, ale zejména bude sloužit jako jeden ze základních stavebních kamenů budoucí sítí E-Health budoucí kontroly všech subjektů a tím k předcházení kritických zdravotních stavů.

Claims (6)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Jednotka pro sledování a měření životních funkcí člověka, vyznačující se tím, že obsahuje nosnou konstrukce ve tvaru prstenu (9) opatřenou vysílacím senzorem (1), dalším vysílacím senzorem (2), snímacím senzorem (3) pro vysílací senzor (1) a další vysílací senzor (2), a teplotním senzorem (4) pro měření teploty prostředí, které jsou přes interface (5) připojeny k jednotce (6) komunikačního modulu, která je bezdrátovou komunikací (10) připojena k dalšímu komunikačnímu modulu (11) umístěnému mimo prsten (9) a propojenému s nadřazenou řídicí jednotkou (12), přičemž vysílací senzor (1), další vysílací senzor (2), snímací senzor (3), teplotní senzor (4) a jednotka (6) komunikačního modulu jsou napájeny z baterie (7) vestavěné v prstenu, který je nasazen na prstu snímaného a měřeného subjektu.
2. 2. Jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že vysílací senzor (1) je opatřen zdrojem záření v infračerveném spektru pro zdroj dat pletysmografické křivky měřeného subjektu snímané snímacím senzorem (3).
3. 3. Jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že další vysílací senzor (2) je opatřen zdrojem záření v oblasti červené barvy spektra pro zdroj dat pletysmografické křivky měřeného subjektu snímané snímacím senzorem (3).
4. 4. Jednotka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vysílací senzor (1) je opatřen zdrojem záření v podobě LED pracující v infračervené oblasti spektra.
5. 5. Jednotka podle nároku 1 nebo 3, vyznačující se tím, že další vysílací senzor (2) je opatřen zdrojem záření v podobě LED pracující v červené oblasti spektra.
6. 6. Jednotka podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že komunikační modul (6) a/nebo další komunikační modul (11) je tvořen modulem Bluetooth pracujícím dle standardu.