ES2935558A1 - Respiration monitoring device - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de monitorización de la respiración para monitorizar la respiración de un usuario, que comprende un elemento sensor de deformación configurado para producir una señal eléctrica ante las deformaciones producidas en el tejido (o material textil) de una mascarilla por la respiración del usuario. El dispositivo de monitorización está configurado para transmitir dicha señal eléctrica a un centro de monitorización remoto.Respiration monitoring device for monitoring the breathing of a user, comprising a deformation sensing element configured to produce an electrical signal in response to deformations produced in the fabric (or textile material) of a mask by the user's breathing. The monitoring device is configured to transmit said electrical signal to a remote monitoring center.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Dispositivo de monitorización de la respiraciónRespiration monitoring device
Objeto de la invenciónObject of the invention
La presente invención se refiere a un dispositivo de monitorización de la respiración, configurado para incorporarse en una mascarilla o ser acoplado a una mascarilla, donde el dispositivo está configurado para monitorizar la respiración de un usuario que porta dicha mascarilla. El dispositivo está dotado de sensores que permiten captar el ritmo respiratorio del usuario, y está capacitado para enviar, por medio de una conexión de radio con un dispositivo conectado a internet, un ritmo respiratorio del usuario a una plataforma de telemedicina. The present invention relates to a respiration monitoring device, configured to be incorporated into a mask or attached to a mask, wherein the device is configured to monitor the respiration of a user wearing said mask. The device is equipped with sensors that make it possible to capture the user's respiratory rate, and is capable of sending, by means of a radio connection with a device connected to the Internet, a user's respiratory rate to a telemedicine platform.
Mediante el dispositivo de monitorización de la respiración de la invención, se puede monitorizar desde un centro de salud o una unidad de telemedicina remota localizada en un hospital, el ritmo respiratorio de un usuario que porta una mascarilla que incorpore el dispositivo de la invención, pudiendo enviar alertas a un dispositivo móvil en caso de detectar cualquier anomalía en el ritmo respiratorio del usuario.By means of the breathing monitoring device of the invention, it is possible to monitor from a health center or a remote telemedicine unit located in a hospital, the respiratory rate of a user who wears a mask that incorporates the device of the invention, being able to send alerts to a mobile device in case of detecting any abnormality in the user's respiratory rhythm.
El dispositivo de monitorización de la respiración de la invención permite, opcionalmente, monitorizar mediante sensores adicionales otro tipo de variables relacionadas con el estado de salud y/o capacidad respiratoria del usuario.The breathing monitoring device of the invention allows, optionally, monitoring by means of additional sensors of other types of variables related to the state of health and/or respiratory capacity of the user.
El dispositivo de monitorización de la respiración, objeto de la presente invención, es de particular aplicación en el ámbito de los dispositivos de telemedicina y de monitorización en remoto del estado de salud de un usuario.The breathing monitoring device, object of the present invention, is of particular application in the field of telemedicine devices and remote monitoring of the state of health of a user.
Antecedentes de la invención y problema técnico a resolverBackground of the invention and technical problem to be solved
La pandemia producida por el Sars Cov 2 (Covid 19) ha hecho necesario el uso de mascarillas en multitud de situaciones.The pandemic produced by Sars Cov 2 (Covid 19) has made the use of masks necessary in many situations.
Las mascarillas frecuentemente producen dificultad en la respiración y, en determinadas situaciones de ejercicio físico o de estados de nervios o ansiedad del usuario que porta la mascarilla, pueden resultar un impedimento importante para respirar.Masks often cause difficulty in breathing and, in certain situations of physical exercise or nervous or anxious states of the user who wears the mask, they can be a significant impediment to breathing.
Es frecuente que, en hospitales o residencias, haya personas que permanecen mucho tiempo portando la mascarilla. Estas personas, debido a su edad o a su situación de especial vulnerabilidad, deben ser supervisadas de manera constante, para comprobar su estado de salud y asegurarse que están respirando correctamente.It is common that, in hospitals or residences, there are people who spend a long time wearing the mask. These people, due to their age or their situation of special vulnerability, must be constantly monitored to check their health and ensure that they are breathing correctly.
En el estado de la técnica se conocen algunas mascarillas que permiten llevar a cabo una supervisión remota de algunas variables relacionadas con la salud y/o respiración del usuario que porta la mascarilla.In the state of the art, some masks are known that allow remote monitoring of some variables related to the health and/or breathing of the user who wears the mask.
Así pues, en el documento “Towards data-driven pre-operative evaluation of lung cáncer patients: the case of smart mask B. Myers, J.A. Nahal, C. Yang, L. Brown, S. Ghiasi, A. Knoesen, in: Proceedings of the 2016 IEEE Wireless Health (WH), 2016, pp. 1-6, se describe una mascarilla portátil diseñada para medir los niveles de oxígeno y dióxido de carbono en la respiración, así como los niveles de actividad vital del paciente. Los datos de oxígeno, dióxido de carbono y actividad se pueden medir continuamente durante un largo período de tiempo en el entorno de elección del paciente. La máscara es capaz de transferir datos inalámbricos a teléfonos inteligentes básicos. Esta mascarilla precisa de una pila o fuente de alimentación externa y no permite monitorizar el ritmo respiratorio del usuario. Adicionalmente, la mascarilla descrita en este documento ha de ser bastante robusta (mucho más rígida que, por ejemplo, una mascarilla quirúrgica o FFP2) pues ha de albergar dichos sensores.Thus, in the document “Towards data-driven pre-operative evaluation of lung cancer patients: the case of smart mask B. Myers, JA Nahal, C. Yang, L. Brown, S. Ghiasi, A. Knoesen, in: Proceedings of the 2016 IEEE Wireless Health (WH), 2016, pp. 1-6, a portable mask designed to measure the levels of oxygen and carbon dioxide in the breath, as well as the levels of vital activity of the patient is described. Oxygen, carbon dioxide and activity data can be measured continuously over a long period of time in the environment of the patient's choice. The skin is capable of wireless data transfer to basic smartphones. This mask requires a battery or external power source and does not allow monitoring of the user's respiratory rate. Additionally, the mask described in this document must be quite robust (much more rigid than, for example, a surgical mask or FFP2) as it must house these sensors.
Por otra parte, en el documento "Lab-on-Mask for Remóte Respiratory Monitoring” [Pan, L., Wang, C., Jin, H., Li, J., Yang, L., Zheng, Y., Wen, Y., Tan, B. H., Loh, X. J., & Chen, X. (2020). ACS Materials Letters, 2(9), se describe una mascarilla inteligente, muy parecida a la divulgada en el documento anterior, que presenta diferentes sensores integrados en una PCB que permiten monitorizar en la nube diferentes parámetros físicos asociados a la pneumonía como son el ritmo cardiaco, la presión sanguínea y la saturación de oxígeno en sangre. De nuevo, esta mascarilla ha de ser robusta, tiene bastante peso debido a los componentes integrados en una PCB que forma parte de la estructura de la mascarilla y no monitoriza la respiración.On the other hand, in the document "Lab-on-Mask for Remote Respiratory Monitoring” [Pan, L., Wang, C., Jin, H., Li, J., Yang, L., Zheng, Y., Wen , Y., Tan, BH, Loh, XJ, & Chen, X. (2020) ACS Materials Letters, 2(9), describes a smart mask, very similar to the one disclosed in the previous document, which has different sensors integrated into a PCB that allow monitoring in the cloud of different physical parameters associated with pneumonia such as heart rate, blood pressure and blood oxygen saturation.Again, this mask must be robust, it has a lot of weight due to the components integrated on a PCB that is part of the mask structure and does not monitor respiration.
Descripción de la invenciónDescription of the invention
Con objeto de solucionar los inconvenientes anteriormente mencionados, la presente invención se refiere a un dispositivo de monitorización de la respiración.In order to solve the aforementioned drawbacks, the present invention relates to a respiration monitoring device.
El dispositivo de monitorización de la respiración, objeto de la presente invención, comprende un elemento sensor de deformación configurado para incorporarse a una mascarilla y para producir una señal eléctrica ante las deformaciones producidas en el tejido (o material textil) de la mascarilla por la respiración de un usuario portador de la mascarilla.The respiration monitoring device, object of the present invention, comprises a deformation sensor element configured to be incorporated into a mask and to produce an electrical signal in response to the deformations produced in the fabric (or textile material) of the mask by respiration. of a user wearing the mask.
El dispositivo de monitorización de la respiración está configurado para transmitir dicha señal eléctrica a un centro de monitorización remoto.The respiration monitoring device is configured to transmit said electrical signal to a remote monitoring center.
Mediante el dispositivo de monitorización de la respiración descrito anteriormente se permite, mediante un elemento sensor de deformación, monitorizar la respiración del usuario de una mascarilla (gracias a la medición de las deformaciones en el elemento sensor de deformación, deformaciones que a su vez reflejan las deformaciones en el material de la mascarilla producidas por las inspiraciones y espiraciones del usuario).By means of the respiration monitoring device described above, it is possible, by means of a deformation sensor element, to monitor the respiration of the user of a mask (thanks to the measurement of the deformations in the deformation sensor element, deformations that in turn reflect the deformations in the material of the mask produced by the inspirations and expirations of the user).
De manera preferente, el elemento sensor de deformación comprende al menos una lámina configurada para ser intercalada en las capas que conforman el material de la mascarilla, o para ser adherida a una cara o superficie exterior de la mascarilla.Preferably, the deformation sensor element comprises at least one sheet configured to be inserted into the layers that make up the material of the mask, or to be adhered to a face or outer surface of the mask.
Lo anterior permite poder monitorizar la respiración del usuario, sin aumentar en exceso el peso y la consistencia de la mascarilla.This makes it possible to monitor the user's breathing, without excessively increasing the weight and consistency of the mask.
Según una primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, el elemento sensor de deformación está formado por un primer material consistente en resina flexible epoxi poli(etilenglicol) diglicidil éter reforzada con nanoplaquetas de grafeno (GNPs) y endurecida con 4,4-diaminodifenilsulfona (DDS) (GNP/PEGd Ge).According to a first embodiment of the respiration monitoring device, the strain sensor element is formed by a first material consisting of a flexible poly(ethylene glycol) diglycidyl ether epoxy resin reinforced with graphene nanoplatelets (GNPs) and hardened with 4.4 -diaminodiphenylsulfone (DDS) (GNP/PEG d G e ).
También según la primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, el elemento sensor de deformación puede estar conectado mediante conexión cableada a un primer emisor.Also according to the first embodiment of the respiration monitoring device, the strain sensor element can be connected by wired connection to a first transmitter.
Según una segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, el elemento sensor de deformación está formado por un segundo material consistente en un material triboeléctrico configurado para actuar como nanogenerador triboeléctrico de energía (TENG).According to a second embodiment of the respiration monitoring device, the strain sensor element is formed by a second material consisting of a triboelectric material configured to act as a triboelectric nanoenergy generator (TENG).
Este segundo material puede ser ignífugo y/o resistente a la humedad. This second material can be fire retardant and/or resistant to humidity.
Según una primera variante de la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, el elemento sensor de deformación está conectado de manera inalámbrica, mediante una antena, a un primer emisor, a través de un primer receptor configurado para recibir señales desde el elemento sensor de deformación a través de la antena, donde el primer receptor está conectado a dicho primer emisor.According to a first variant of the second embodiment of the respiration monitoring device, the strain sensor element is wirelessly connected, via an antenna, to a first transmitter, through a first receiver configured to receive signals from the strain sensor element through the antenna, where the first receiver is connected to said first emitter.
Según una segunda variante de la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, el elemento sensor de deformación está conectado mediante conexión cableada a un primer emisor.According to a second variant of the second embodiment of the respiration monitoring device, the strain sensor element is connected via a wired connection to a first transmitter.
El primer emisor puede estar configurado para transmitir una señal con datos relativos a la respiración del usuario al centro de monitorización remoto, a través de una comunicación inalámbrica con un módulo de recepción, donde el módulo de recepción comprende una conexión a internet para la transmisión de los datos relativos a la respiración del usuario a una plataforma de internet (plataforma de telemedicina), accesible desde un equipo de monitorización (dispositivo electrónico con conexión a internet) situado en el centro de monitorización remoto.The first transmitter can be configured to transmit a signal with data related to the user's breathing to the remote monitoring center, through wireless communication with a reception module, where the reception module includes an Internet connection for the transmission of the data related to the user's breathing to an internet platform (telemedicine platform), accessible from a monitoring equipment (electronic device with internet connection) located in the remote monitoring center.
La comunicación inalámbrica entre el primer emisor y el módulo de recepción puede estar configurada en una primera etapa de corto alcance y una segunda etapa de largo alcance, donde en la primera etapa de corto alcance el primer emisor está configurado para transmitir una señal de radiofrecuencia de corto alcance portadora de los datos relativos a la respiración del usuario a un módulo de comunicaciones, y donde en la segunda etapa de largo alcance el módulo de comunicaciones está configurado para transmitir una señal de radiofrecuencia de largo alcance portadora de los datos relativos a la respiración del usuario al módulo de recepción.The wireless communication between the first emitter and the receiving module can be configured in a short-range first stage and a long-range second stage, where in the short-range first stage the first emitter is configured to transmit a radio frequency signal of short-range carrier of the user's breathing data to a communications module, and where in the long-range second stage the communications module is configured to transmit a long-range radio frequency signal carrying the breathing data from the user to the reception module.
Según un aspecto de la invención, el primer emisor puede estar configurado para situarse en un brazalete (o prenda o elemento wearable) portado por el usuario. El primer emisor puede estar configurado para situarse en una tobillera o en una muñequera o pulsera.According to one aspect of the invention, the first emitter can be configured to be placed on a bracelet (or garment or wearable item) worn by the user. The first emitter can be configured to be placed on an anklet or on a wristband or bracelet.
El dispositivo permite monitorizar también otras constantes vitales como el pulso dentro del mismo dispositivo, mediante la incorporación de los correspondientes sensores tales como un pulsioxímetro.The device also allows other vital signs such as pulse to be monitored within the same device, by incorporating the corresponding sensors such as a pulse oximeter.
La presente invención se refiere también a una mascarilla que incorpora un dispositivo de monitorización de la respiración según se ha descrito anteriormente.The present invention also relates to a mask incorporating a respiration monitoring device as described above.
La mascarilla puede estar fabricada en un material ignífugo y/o resistente a la humedad. La mascarilla puede comprender un dispositivo de monitorización de la respiración según la segunda forma de realización descrita anteriormente en donde todo o parte del tejido o material textil de la mascarilla está formado por el segundo material.The mask can be made of a fire retardant and/or moisture resistant material. The mask may comprise a respiration monitoring device according to the second embodiment described above wherein all or part of the fabric or textile material of the mask is formed by the second material.
La presente invención se refiere también a un material consistente en resina flexible epoxi poli(etilenglicol) diglicidil éter reforzada con nanoplaquetas de grafeno (GNPs) y endurecida con 4,4-diaminodifenilsulfona (DDS) (GNP/PEGDGE), apropiada para su uso como elemento sensor (100) de deformación).The present invention also refers to a material consisting of flexible poly(ethylene glycol) diglycidyl ether epoxy resin reinforced with graphene nanoplatelets (GNPs) and hardened with 4,4-diaminodiphenylsulfone (DDS) (GNP/PEGDGE), suitable for use as deformation sensor element (100).
Asimismo, la presente invención se refiere también al uso del material mencionado en el párrafo anterior como elemento sensor de deformación. Likewise, the present invention also refers to the use of the material mentioned in the previous paragraph as a strain sensor element.
Así pues, la presente invención busca resolver uno de los problemas más importantes relacionados con la monitorización de parámetros biológicos y constantes vitales de una persona, como su respiración, algo que es fundamental en el campo de la medicina y más en situaciones de pandemias o epidemias dentro y fuera de hospitales. En la actualidad no se conocen sensores que sean muy ligeros, altamente sensibles a los movimientos, muy baratos, que en ciertos casos puedan generar su propia energía de funcionamiento y que envíen señales de voltaje de forma remota a una unidad de control o a un sistema receptor portátil como un móvil o un tablet. Mediante un material que es muy pequeño y ligero, altamente sensible al cambio de su resistencia eléctrica por deformación, podemos monitorizar la respiración de un paciente a través de los movimientos que sufre la mascarilla (FPP2, quirúrgica, etc.) que lleva puesta, durante los procesos de inspiración y espiración.Thus, the present invention seeks to solve one of the most important problems related to the monitoring of biological parameters and vital signs of a person, such as their breathing, something that is fundamental in the field of medicine and more in situations of pandemics or epidemics. inside and outside hospitals. At present there are no known sensors that are very light, highly sensitive to movements, very cheap, that in certain cases can generate their own operating power and that send voltage signals remotely to a control unit or to a receiving system. portable as a mobile or a tablet. By means of a material that is very small and light, highly sensitive to the change in its electrical resistance due to deformation, we can monitor a patient's breathing through the movements suffered by the mask (FPP2, surgical, etc.) that they are wearing, during the processes of inspiration and expiration.
En el caso de que el material sea un sensor de energía triboeléctrica (TENG) (segunda forma de realización de la mascarilla), éste produce la propia energía de funcionamiento y envía señales por sí sólo a un sistema receptor mediante una antena que salga del mismo sensor o por un emisor radio que esté conectado al mismo y que envié la señal inalámbrica a un Gateway o receptor conectado a internet, de tal forma que la señal de monitorización pueda verse en una plataforma de internet.In the event that the material is a triboelectric energy sensor (TENG) (second embodiment of the mask), it produces its own operating energy and sends signals by itself to a receiving system through an antenna that comes out of it. sensor or by a radio transmitter that is connected to it and that sends the wireless signal to a Gateway or receiver connected to the Internet, in such a way that the monitoring signal can be seen on an Internet platform.
En el caso de la primera forma de realización de la mascarilla, el primer material altamente sensible a los cambios de resistencia eléctrica está conectado a una batería pequeña, por ejemplo, una pila plana de Li de 3 V, mediante dos electrodos que hacen de electrodos de fuerza y que generan la potencia eléctrica necesaria para que se pueda detectar el cambio de resistencia eléctrica del material al deformarse. Por otro lado, otros dos electrodos de monitorización o de medida y situados entre los otros dos electrodos de potencia, detectan la corriente que pasa por el circuito mediante la caída de potencial entre los puntos del material a los que están conectados y el cambio de conductividad de la muestra en esa longitud de material. Así, la diferencia de potencial, que es medida por un emisor de radio (tipo LoRa, Wi-Fi o similar), puede ser monitorizada en local o en remoto y mostrará un patrón en función del tipo de deformación que sufra el material.In the case of the first embodiment of the mask, the first material highly sensitive to changes in electrical resistance is connected to a small battery, for example, a 3 V Li flat cell, by means of two electrodes acting as electrodes. of force and that generate the electrical power necessary to detect the change in electrical resistance of the material when deformed. On the other hand, two other monitoring or measurement electrodes and located between the other two power electrodes, detect the current that passes through the circuit by means of the potential drop between the points of the material to which they are connected and the change in conductivity. of the sample in that length of material. Thus, the potential difference, which is measured by a radio transmitter (LoRa, Wi-Fi or similar type), can be monitored locally or remotely and will show a pattern depending on the type of deformation suffered by the material.
El primer material altamente sensible a los cambios de conductividad eléctrica está constituido por una resina flexible epoxi de poli(etilenglicol) diglicidil éter (PEGDGE) reforzada con nanoplaquetas de grafeno (GNPs). El monómero de la resina epoxi de PEGDGE se endurece con 4,4-diaminodifenilsulfona (DDS). El sensor de deformación acoplado a la mascarilla puede tener unas dimensiones de 50x15x3 mm3 aunque esta geometría y dimensiones puede cambiarse, ya que es fácilmente manipulable.The first material highly sensitive to changes in electrical conductivity consists of a flexible poly(ethylene glycol) diglycidyl ether (PEGDGE) epoxy resin reinforced with graphene nanoplatelets (GNPs). The PEGDGE epoxy resin monomer is cured with 4,4-diaminodiphenylsulfone (DDS). The deformation sensor attached to the mask can have dimensions of 50x15x3 mm3, although this geometry and dimensions can be changed, since it is easily manipulated.
Alternativamente, el segundo material que va unido a la mascarilla o incluso que puede hacer de recubrimiento entero de la misma, puede ser un nanogenerador de energía triboeléctrica (TENG) cuya fricción y contacto entre capas de diferente electronegatividad produce una muy alta electrificación y como consecuencia una elevada autogeneración de potencia eléctrica que es transmitida a través de unos electrodos que salen de las partes conductoras de las capas del TENG y que terminan en un sensor de emisor de radio. Este emisor de radio puede emitir de forma inalámbrica la señal de voltaje generada por el TENG o permite monitorizarla en local a través de una unidad de procesamiento, es decir, un ordenador, Tablet, o similar. Alternatively, the second material that is attached to the mask or that can even make the entire coating of it, can be a triboelectric energy nanogenerator (TENG) whose friction and contact between layers of different electronegativity produces a very high electrification and as a consequence a high self-generation of electrical power that is transmitted through electrodes that come out of the conductive parts of the TENG layers and that end in a radio transmitter sensor. This radio transmitter can wirelessly emit the voltage signal generated by the TENG or allows it to be monitored locally through a processing unit, that is, a computer, tablet, or similar.
El TENG puede estar hecho de diferentes materiales triboeléctricos. Por ejemplo: materiales retardantes de llama con diferente porcentaje de PPA-PEI y con concentraciones de PVA/1, 5, 10 and 100 wt% PPA-PEI: PVDF. También otros pueden ser los que llevan HFP, como son los Paper@50PA:PVDF-HFP y otros de bajo coste y más fáciles de fabricar como son los que tienen PDMS: Al-paper:PDMS-Al. The TENG can be made of different triboelectric materials. For example: flame retardant materials with different percentages of PPA-PEI and with concentrations of PVA/1, 5, 10 and 100 wt% PPA-PEI: PVDF. Others may also be those that use HFP, such as Paper@50PA:PVDF-HFP and others that are low cost and easier to manufacture, such as those that use PDMS: Al-paper:PDMS-Al.
El TENG puede tener una antena que emita a unos pocos metros la señal generada durante el proceso de respiración. De esta forma, no es necesario ningún emisor de señal siempre que a una distancia cercana se sitúe un receptor de radio que hace de Gateway y permite monitorizar en internet a través de cualquier plataforma IoT la señal generada por el TENG, correspondiente a la inspiración y espiración del sujeto.The TENG may have an antenna that emits the signal generated during the breathing process to a few meters. In this way, no signal transmitter is necessary as long as a radio receiver that acts as a Gateway is located at a close distance and allows the signal generated by the TENG to be monitored on the Internet through any IoT platform, corresponding to inspiration and subject's expiration.
Siempre que hay un emisor de radio, debe haber un receptor que reciba la señal y la envíe por Wi-Fi a cualquier portal de internet IoT o a través de un cable de Ethernet conectado a la red. El emisor también puede recibir la señal y monitorizarla en local, en un ordenador situado al lado del paciente.Whenever there is a radio transmitter, there must be a receiver that receives the signal and sends it via Wi-Fi to any IoT internet portal or through an Ethernet cable connected to the network. The transmitter can also receive the signal and monitor it locally, on a computer located next to the patient.
Los emisores de radio pueden ser de diferentes tipos y siguiendo varios protocolos. En el caso de que se use LoRa (Long Range), la distancia del emisor al receptor puede ser muy grande, hasta 20 km en zonas interurbanas y cientos de kms en zonas de campo abierto sin interferencias. Mediante una red LoRa pueden conseguirse envíos de patrones de respiración de forma continuada con frecuencias de adquisición de hasta 111 ms utilizando ciertos emisores LoRa y un código de subida y bajada de información especializado. De esta forma, la respiración del paciente puede ser monitorizada en unidades de control localizadas a distancias muy grandes del emisor de radiofrecuencia. Este sistema es de gran utilidad para los casos en que haya personas mayores viviendo solas y que tengan que utilizar mascarillas, ya sea en situaciones pandémicas como en situaciones en las que el paciente la necesite para la monitorización de su estado vital.Radio transmitters can be of different types and following various protocols. In the event that LoRa (Long Range) is used, the distance from the transmitter to the receiver can be very long, up to 20 km in interurban areas and hundreds of kms in open country areas without interference. Through a LoRa network, it is possible to continuously send breathing patterns with acquisition frequencies of up to 111 ms using certain LoRa transmitters and a specialized information upload and download code. In this way, the patient's breathing can be monitored in control units located at very great distances from the radiofrequency emitter. This system is very useful for cases in which there are elderly people living alone and who have to use masks, either in pandemic situations or in situations in which the patient needs them to monitor their vital status.
El RAK de LoRA o Gateway puede tener diferentes frecuencias de funcionamiento: en el rango de subGHz (868/914, MHz) o en el rango de 2.4 GHz.The LoRA RAK or Gateway can have different operating frequencies: in the subGHz range (868/914, MHz) or in the 2.4 GHz range.
El primer emisor de radiofrecuencia está unido al primer material altamente sensible en cambios de resistencia eléctrica o al segundo material TENG correspondiente. Por ello, este primer emisor es pequeño y fácilmente integrable en la misma mascarilla o en un brazalete, tobillera, muñequera o pulsera que lleva el usuario.The first radiofrequency emitter is attached to the first material highly sensitive in electrical resistance changes or to the corresponding second TENG material. For this reason, this first emitter is small and can easily be integrated into the mask itself or into a bracelet, anklet, wristband or bracelet worn by the user.
En el caso de que se utilice sólo una antena para transmisión de la señal de respiración, no habrá emisor de radiofrecuencia sino simplemente un receptor que transmita por radio o por cable dicha señal a internet. Además, se puede utilizar junto al receptor un ADC (conversor analógico digital) para el cual por encima de cierto umbral la señal pase de estado bajo a alto. In the event that only one antenna is used to transmit the breathing signal, there will be no radiofrequency transmitter, but simply a receiver that transmits said signal to the Internet by radio or cable. In addition, an ADC (analog digital converter) can be used together with the receiver for which, above a certain threshold, the signal goes from low to high.
En el mismo emisor pueden enviarse mensajes de texto indicativos del estado de respiración del sujeto, de la misma forma que otros valores de alarma cuando el ritmo de respiración sea indicativo de apnea o problemas de salud.The same transmitter can send text messages indicating the subject's breathing status, in the same way as other alarm values when the breathing rate is indicative of apnea or health problems.
En la misma mascarilla pueden incorporarse otros sensores tales como medidores de concentración de O2, de CO2, de NO al igual que de temperatura, humedad, presión, etc. Medirán dichas magnitudes físicas tanto debidas al aire expulsado en la mascarilla como debidas a las condiciones ambientales externas. Algunos de estos sensores, como son los de monitorización de condiciones ambientales, pueden ir integrados en el emisor de radiofrecuencia y se complementan con el ritmo de respiración detectado por el primer material altamente sensible a cambios de resistencia eléctrica como por la señal autogenerada por el segundo material TENG, incorporados en su caso a la mascarilla. Other sensors such as O2, CO2, NO concentration meters, as well as temperature, humidity, pressure, etc., can be incorporated into the same mask. They will measure these physical magnitudes both due to the air expelled in the mask and due to external environmental conditions. Some of these sensors, such as those for monitoring environmental conditions, can be integrated into the radiofrequency emitter and are complemented by the respiration rate detected by the first material, highly sensitive to changes in electrical resistance, as well as by the signal self-generated by the second. TENG material, incorporated, where appropriate, into the mask.
Breve descripción de las figurasBrief description of the figures
Se describe aquí de forma breve una figura a modo de ejemplo no limitativo, que ayuda a comprender mejor la invención:A figure is briefly described here as a non-limiting example, which helps to better understand the invention:
Figura 1: muestra de manera esquemática una primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración objeto de la presente invención.Figure 1: schematically shows a first embodiment of the respiration monitoring device object of the present invention.
Figura 2: muestra de manera esquemática la conexión del dispositivo de monitorización de la respiración a un brazalete con emisor de radio, según la primera o la segunda formas de realización del dispositivo de monitorización de la respiración objeto de la presente invención. Figura 3: muestra de manera esquemática una primera variante de una segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración objeto de la presente invención, en donde los elementos sensores de deformación están configurados para la conexión cableada con un emisor de radiofrecuencia de corto alcance.Figure 2: schematically shows the connection of the respiration monitoring device to a bracelet with a radio transmitter, according to the first or second embodiment of the respiration monitoring device object of the present invention. Figure 3: schematically shows a first variant of a second embodiment of the respiration monitoring device object of the present invention, where the deformation sensor elements are configured for wired connection with a short-range radiofrequency emitter .
Figura 4: muestra de manera esquemática una segunda variante de la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración objeto de la presente invención, en donde los elementos sensores de deformación están configurados para la conexión inalámbrica mediante una antena, con un receptor de radiofrecuencia.Figure 4: schematically shows a second variant of the second embodiment of the respiration monitoring device object of the present invention, where the deformation sensor elements are configured for wireless connection by means of an antenna, with a receiver of radio frequency.
Figura 5: muestra de manera esquemática la conexión cableada de los elementos sensores de deformación al emisor de radiofrecuencia de corto alcance, en la primera variante de la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración.Figure 5: schematically shows the wired connection of the strain sensor elements to the short-range radiofrequency emitter, in the first variant of the second embodiment of the respiration monitoring device.
Figura 6: muestra de manera esquemática la conexión inalámbrica mediante una antena de los elementos sensores de deformación al receptor de radiofrecuencia y la conexión cableada de dicho receptor de radiofrecuencia con el emisor de radiofrecuencia de corto alcance, en la segunda variante de la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración.Figure 6: schematically shows the wireless connection by means of an antenna of the strain sensor elements to the radio frequency receiver and the wired connection of said radio frequency receiver with the short range radio frequency transmitter, in the second variant of the second way of realization of the respiration monitoring device.
Figura 7: muestra esquemáticamente los elementos que intervienen en la monitorización de la respiración de un usuario que porta una mascarilla según la primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración de la presente invención.Figure 7: schematically shows the elements involved in monitoring the respiration of a user wearing a mask according to the first embodiment of the respiration monitoring device of the present invention.
Figura 8: muestra, análogamente a la Figura 7, los elementos que intervienen en la monitorización de la respiración de un usuario que porta una mascarilla, según la primera variante o la segunda variante de la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración de la presente invención.Figure 8: shows, analogously to Figure 7, the elements involved in monitoring the respiration of a user wearing a mask, according to the first variant or the second variant of the second embodiment of the respiration monitoring device of the present invention.
Figura 9: muestra un conjunto de gráficas de monitorización, en una plataforma IoT, tanto para emisiones radio de alta como de bajo rango, de la respiración de una persona en modo relajado, menos relajado y más excitado.Figure 9: shows a set of monitoring graphs, in an IoT platform, for both high and low range radio emissions, of a person's breathing in a relaxed, less relaxed and more excited mode.
Figura 10a: muestra una gráfica con la monitorización en el tiempo del cambio de la resistencia normalizada, tanto en la respiración normal como en la sofocada.Figure 10a: shows a graph with the monitoring over time of the change in normalized resistance, both in normal and suffocated breathing.
Figura 10b: muestra un detalle de gráfica con la forma de la onda de tensión detectada en los modos de inspiración y espiración. Figure 10b: shows a graphic detail with the voltage waveform detected in the inspiration and expiration modes.
Figura 11: muestra una gráfica con el cambio de la resistencia normalizada dividida por la deformación sufrida (R-Ro)/Ros que experimenta el elemento sensor de deformación, según la primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, ante el esfuerzo al que está sometido para concentraciones de GNP de 8 y 10%.Figure 11: shows a graph with the change of the normalized resistance divided by the deformation suffered (R-Ro)/Ros experienced by the deformation sensor element, according to the first embodiment of the respiration monitoring device, before the effort to which it is subjected for GNP concentrations of 8 and 10%.
Descripción detalladaDetailed description
La presente invención se refiere, como se ha mencionado anteriormente, a un dispositivo de monitorización de la respiración.The present invention relates, as mentioned above, to a respiration monitoring device.
El dispositivo de monitorización de la respiración objeto de la presente invención está configurado para incorporarse en una mascarilla (1). La mascarilla (1) puede, por ejemplo, tratarse de una mascarilla de tipo FFP2 o similar.The respiration monitoring device object of the present invention is configured to be incorporated into a mask (1). The mask (1) can, for example, be an FFP2 type mask or the like.
El dispositivo de monitorización de la respiración comprende uno o varios elementos sensores (100) de deformaciones dispuestos entre sus capas o adheridos a una de las caras de la mascarilla (1) (por ejemplo, el/los elementos sensor/es (100) de deformaciones puede/n estar adherido/s a la cara exterior o superficie exterior de la mascarilla (1)).The respiration monitoring device comprises one or more deformation sensor elements (100) arranged between its layers or attached to one of the faces of the mask (1) (for example, the sensor element(s) (100) of deformations may/n be attached to the outer face or outer surface of the mask (1)).
Cada elemento sensor (100) de deformación está compuesto por un material altamente sensible a las deformaciones.Each deformation sensor element (100) is made of a material highly sensitive to deformation.
Según la primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración objeto de la presente invención (mostrada en la Figura 1), el dispositivo de monitorización de la respiración comprende al menos un elemento sensor (100) de deformación que se caracteriza por variar su resistencia eléctrica ante una deformación.According to the first embodiment of the respiration monitoring device object of the present invention (shown in Figure 1), the respiration monitoring device comprises at least one deformation sensor element (100) that is characterized by varying its electrical resistance to deformation.
En la presente invención, se ha diseñado un primer material (2) específico y novedoso para conformar el/los elemento/s sensor/es (100) de deformación de la primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración de la invención.In the present invention, a specific and novel first material (2) has been designed to form the deformation sensor element(s) (100) of the first embodiment of the respiration monitoring device of the invention.
Este novedoso primer material (2) es resina flexible epoxi poli(etilenglicol) diglicidil éter reforzada con nanoplaquetas de grafeno (GNPs) y endurecida con 4,4-diaminodifenilsulfona (DDS). Este novedoso primer material (2) resulta altamente sensible al cambio de su conductividad eléctrica ante su deformación.This novel first material (2) is a flexible poly(ethylene glycol) diglycidyl ether epoxy resin reinforced with graphene nanoplatelets (GNPs) and hardened with 4,4-diaminodiphenylsulfone (DDS). This novel first material (2) is highly sensitive to changes in its electrical conductivity when deformed.
Según la primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, una batería o fuente de alimentación (3) que ocupa muy poco espacio actúa como fuente de potencia suministrando una diferencia de potencial al elemento sensor (100) de deformación, mediante dos electrodos que salen de ella dicha fuente de alimentación (3).According to the first embodiment of the respiration monitoring device, a battery or power supply (3) that occupies very little space acts as a power source, supplying a potential difference to the strain sensor element (100), through two electrodes. said power source (3) coming out of it.
En esta primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, el elemento sensor (100) de deformación está conectado a otros dos electrodos llamados electrodos de medida (4), que permiten medir el cambio de resistencia del primer material (2) mediante la detección del cambio de voltaje que está relacionado con el cambio de resistencia eléctrica para una corriente eléctrica determinada.In this first embodiment of the respiration monitoring device, the strain sensor element (100) is connected to two other electrodes called measurement electrodes (4), which allow the change in resistance of the first material (2) to be measured by the detection of voltage change that is related to the change of electrical resistance for a given electrical current.
Este cambio de voltaje es debido a los cambios de deformación que presenta la mascarilla (1) ante la inspiración y espiración del usuario que la lleva, que son transmitidos al novedoso primer material (2).This change in voltage is due to the changes in deformation that the mask (1) presents upon inspiration and expiration by the user who wears it, which are transmitted to the novel first material (2).
Los electrodos de medida (4) portan esta señal con información acerca de la deformación del primer material (2) y son conectados a un primer emisor (11) de radiofrecuencia que puede ir acoplado (ver Figura 2) a un brazalete (5) en el antebrazo (o posición similar) del usuario en cuestión.The measurement electrodes (4) carry this signal with information about the deformation of the first material (2) and are connected to a first radiofrequency emitter (11) that can go attached (see Figure 2) to a bracelet (5) on the forearm (or similar position) of the user in question.
La Figura 7 muestra un esquema de los elementos que intervienen en la monitorización de la respiración de un usuario que porta una mascarilla (1) según esta primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración.Figure 7 shows a diagram of the elements involved in monitoring the respiration of a user wearing a mask (1) according to this first embodiment of the respiration monitoring device.
El primer emisor (11) envía una señal inalámbrica de corto alcance a un módulo de comunicaciones (13). El módulo de comunicaciones (13) está configurado para recibir la señal de corto alcance que proviene del primer emisor (11) y reenviar la información acerca del ritmo respiratorio del usuario (junto con otra información adicional captada por otros posibles sensores que puedan estar instalados en la mascarilla (1)) a través de una señal de largo alcance a un módulo de recepción (14).The first transmitter (11) sends a short-range wireless signal to a communications module (13). The communications module (13) is configured to receive the short-range signal that comes from the first transmitter (11) and resend the information about the user's respiratory rate (along with other additional information captured by other possible sensors that may be installed in the mask (1)) through a long-range signal to a reception module (14).
El módulo de comunicaciones (13) puede estar configurado para una emisión LoRa (del inglés Long Range o largo alcance) con alcances de hasta 20 km en zonas interurbanas.The communications module (13) can be configured for a LoRa (Long Range) emission with ranges of up to 20 km in interurban areas.
El módulo de recepción (14) está conectado a internet, bien por vía inalámbrica (WiFi) o bien por vía cableada a través de un cable Ethernet. Así pues, el módulo de recepción (14) está configurado para actuar de puerta de entrada o Gateway (que puede ser una raspberry pi con un RAK acoplado).The reception module (14) is connected to the internet, either wirelessly (WiFi) or wired via an Ethernet cable. Thus, the reception module (14) is configured to act as a gateway or gateway (which can be a raspberry pi with a RAK attached).
El módulo de recepción (14) recibe la señal de largo alcance que proviene del módulo de comunicaciones (13) y envía la información acerca del ritmo respiratorio del usuario (junto con otra información adicional captada por otros posibles sensores que puedan estar instalados en la mascarilla (1)) a través de internet a un centro de monitorización (17) (por ejemplo, un hospital o un centro de salud) con una unidad de telemedicina para supervisión de pacientes localizados en lugares alejados del centro de monitorización (17).The reception module (14) receives the long-range signal that comes from the communications module (13) and sends the information about the user's respiratory rate (along with other additional information captured by other possible sensors that may be installed in the mask). (1)) via the Internet to a monitoring center (17) (for example, a hospital or a health center) with a telemedicine unit for supervision of patients located in places far from the monitoring center (17).
Desde el centro de monitorización (17), el personal médico o sanitario, por medio de un equipo de monitorización (15) (un ordenador, smartphone, Tablet, etc), puede supervisar en la pantalla (6) de dicho equipo de monitorización (15), la información acerca del ritmo respiratorio del usuario (junto con otra información adicional captada por otros posibles sensores del dispositivo de monitorización de la respiración que puedan estar instalados en la mascarilla (1)), información que se ha volcado desde el módulo de recepción (14) a una plataforma (16) de internet.From the monitoring center (17), medical or health personnel, by means of monitoring equipment (15) (a computer, smartphone, tablet, etc.), can monitor on the screen (6) of said monitoring equipment ( 15), the information about the user's respiratory rate (together with other additional information captured by other possible sensors of the respiration monitoring device that may be installed in the mask (1)), information that has been downloaded from the reception (14) to an internet platform (16).
La pantalla (6) del equipo de monitorización (15) o una unidad de procesamiento (ordenador, móvil, etc.) permite visualizar en internet la monitorización de la respiración, a través de una plataforma (16) característica de Internet de las cosas (IoT).The screen (6) of the monitoring equipment (15) or a processing unit (computer, mobile, etc.) allows breathing monitoring to be viewed on the Internet, through a platform (16) characteristic of the Internet of Things ( IoT).
Desde el módulo de recepción (14), en caso de estar configurado mediante tecnología LoRaWAN, se pueden utilizar plataformas como TTS (The Things of Stack). Por otro lado, mediante programas de monitorización y representación de datos, la señal de voltaje puede verse monitorizada en dichas plataformas (16). Un ejemplo de programa utilizado en LoRaWAN es UbiDOTS. Además, en el caso de utilizar transferencias remotas de datos a distancias grandes, que se suelen caracterizar por frecuencias de adquisición bajas, mediante programas de adquisición se pueden obtener frecuencias de adquisición de 0.1 s, que son frecuencias suficientes para la monitorización de la respiración. Todos los datos pueden ir a centros de monitorización (17) o unidades de control en ciudades y más concretamente hospitales donde se analizarán los satos recibidos. From the reception module (14), if configured using LoRaWAN technology, platforms such as TTS (The Things of Stack) can be used. On the other hand, through monitoring programs and data representation, the voltage signal can be monitored on said platforms (16). An example of a program used in LoRaWAN is UbiDOTS. In addition, in the case of using remote data transfers over long distances, which are usually characterized by low acquisition frequencies, acquisition programs can obtain acquisition frequencies of 0.1 s, which are sufficient frequencies for respiration monitoring. All the data can go to monitoring centers (17) or control units in cities and more specifically hospitals where the data received will be analyzed.
De acuerdo con una segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, el al menos un elemento sensor (100) de deformación es una (o dos) lámina/s de un segundo material (7) triboeléctrico.According to a second embodiment of the respiration monitoring device, the at least one strain sensor element (100) is one (or two) sheet/s of a second triboelectric material (7).
Así pues, según esta segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración (ver Figura 3), el dispositivo de monitorización de la respiración comprende (dispuesto entre las capas o adherido, por ejemplo, a una cara exterior de la mascarilla (1)) al menos un elemento sensor (100) de deformación, que comprende un segundo material (7) (material triboeléctrico), que se comporta como un nanogenerador triboeléctrico de energía (TENG).Thus, according to this second embodiment of the respiration monitoring device (see Figure 3), the respiration monitoring device comprises (disposed between the layers or attached, for example, to an outer face of the mask (1 )) at least one strain sensor element (100), comprising a second material (7) (triboelectric material), which behaves as a triboelectric nanoenergy generator (TENG).
El segundo material (7) (material triboeléctrico o material TENG) puede estar hecho de diferentes materiales triboeléctricos. Por ejemplo: materiales retardantes de llama con diferente porcentaje de PPA-PEI y con concentraciones de PVA/1, 5, 10 and 100 wt% PPA-PEI: PVDF. También otros pueden ser los que llevan HFP, como son los Paper@50PA:PVDF-HFP y otros de bajo coste y más fáciles de fabricar como son los que tienen PDMS: Alpaper:PDMS-Al.The second material (7) (triboelectric material or TENG material) can be made of different triboelectric materials. For example: flame retardant materials with different percentages of PPA-PEI and with concentrations of PVA/1, 5, 10 and 100 wt% PPA-PEI: PVDF. Others may also be those that have HFP, such as Paper@50PA:PVDF-HFP and others that are low cost and easier to manufacture, such as those that have PDMS: Alpaper:PDMS-Al.
Así pues, en el dispositivo de monitorización de la respiración de acuerdo con la segunda forma de realización, el elemento sensor (100) de deformación puede comprender dos láminas de electrodo (8, 9) (una lámina de electrodo positivo (8) y una lámina de electrodo negativo (9)) o una sola lámina de electrodo (el negativo conectado a tierra) de tal forma que el movimiento de la mascarilla (1) debido a la respiración del usuario produce fricción y contacto entre las capas electropositiva y electronegativa del segundo material (7) triboeléctrico, generando una señal de voltaje que representa el ritmo de respiración del paciente o usuario.Thus, in the respiration monitoring device according to the second embodiment, the deformation sensor element (100) may comprise two electrode sheets (8, 9) (a positive electrode sheet (8) and a negative electrode sheet (9)) or a single electrode sheet (the negative connected to ground) in such a way that the movement of the mask (1) due to the user's breathing produces friction and contact between the electropositive and electronegative layers of the second triboelectric material (7), generating a voltage signal that represents the breathing rate of the patient or user.
La Figura 4 muestra una primera variante de la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración. Según esta primera variante de la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, el al menos un elemento sensor (100) de deformación está conectado a una antena (10). Mediante esta antena (10), el elemento sensor (100) de deformación envía la información acerca del ritmo respiratorio del usuario a un primer receptor (12), el cual está a su vez conectado con el primer emisor (11) (ver Figura 6).Figure 4 shows a first variant of the second embodiment of the respiration monitoring device. According to this first variant of the second embodiment of the respiration monitoring device, the at least one strain sensor element (100) is connected to an antenna (10). Through this antenna (10), the deformation sensor element (100) sends information about the user's respiratory rate to a first receiver (12), which is in turn connected to the first transmitter (11) (see Figure 6 ).
El primer receptor (12) puede comportarse también como un conversor analógico digital (ADC), transformando la señal recibida en un estado de voltaje bajo (0V) o alto (5V) dependiendo si la señal alcanza un umbral o no.The first receiver (12) can also behave as an analog-to-digital converter (ADC), transforming the received signal into a low (0V) or high (5V) voltage state depending on whether the signal reaches a threshold or not.
La antena (10) puede acoplarse a la capa de material conductora de una de las dos capas triboeléctricas del elemento sensor (100) de deformación del dispositivo de monitorización de la respiración, de tal forma que la señal de voltaje asociada a la respiración puede transmitirse de a distancias cercanas de la misma.The antenna (10) can be coupled to the layer of conductive material of one of the two triboelectric layers of the strain sensor element (100) of the respiration monitoring device, so that the voltage signal associated with respiration can be transmitted of at close distances from it.
La Figura 5 muestra una segunda variante de la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración. Según esta segunda variante de la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, el al menos un elemento sensor (100) de deformación está directamente conectado al primer emisor (12) mediante conexión cableada.Figure 5 shows a second variant of the second embodiment of the respiration monitoring device. According to this second variant of the second embodiment of the respiration monitoring device, the at least one deformation sensor element (100) is directly connected to the first emitter (12) by means of a wired connection.
Tanto en la primera variante como en la segunda variante de la segunda forma de realización, el elemento sensor (100) de deformación genera la suficiente energía (debido al efecto triboeléctrico) como para no necesitar una batería o fuente de alimentación conectada a dicho elemento sensor (100) de deformación.In both the first variant and the second variant of the second embodiment, the deformation sensor element (100) generates sufficient energy (due to the effect triboelectric) so as not to need a battery or power supply connected to said strain sensor element (100).
La Figura 8 muestra un esquema de los elementos que intervienen en la monitorización de la respiración de un usuario que porta una mascarilla (1) según la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración (ya sea en su primer variante o en su segunda variante).Figure 8 shows a diagram of the elements involved in monitoring the respiration of a user wearing a mask (1) according to the second embodiment of the respiration monitoring device (either in its first variant or in its second variant).
De modo análogo a como ocurría con la primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, también en la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, una vez se ha enviado la información acerca de la respiración del usuario al primer emisor (11), el esquema de comunicaciones es el mismo que el de la Figura 7 con la primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración.Similarly to the first embodiment of the respiration monitoring device, also in the second embodiment of the respiration monitoring device, once the information about the user's respiration has been sent to the first transmitter (11), the communications scheme is the same as that of Figure 7 with the first embodiment of the respiration monitoring device.
En caso de detectarse, desde el centro de monitorización (17), algún tipo de anomalía en los datos recibidos de respiración del usuario, se pueden enviar mensajes de alarma al móvil o a otro dispositivo del usuario o de una residencia en el caso de que la respiración del sujeto no siga un comportamiento normal.In case of detecting, from the monitoring center (17), some type of anomaly in the data received from the user's respiration, alarm messages can be sent to the mobile or to another device of the user or a residence in the event that the subject's breathing does not follow normal behavior.
No obstante, se pueden enviar también al móvil o a otro dispositivo del usuario o de una residencia los datos relativos a la respiración del usuario en condiciones normales de respiración, y no sólo cuando se detecta algún tipo de anomalía.However, data relating to the user's breathing can also be sent to the mobile or to another device of the user or a residence under normal breathing conditions, and not only when some type of anomaly is detected.
Como ya se ha comentado, el dispositivo de monitorización puede incorporar otros posibles sensores configurados para instalarse en la mascarilla (1), adicionalmente al elemento sensor (100) de deformación dedicado a la medición del ritmo respiratorio. Así pues, el dispositivo de monitorización puede incorporar medidores de T, pulsioxímetros para complementar con la respiración del paciente, etc.As already mentioned, the monitoring device can incorporate other possible sensors configured to be installed in the mask (1), in addition to the deformation sensor element (100) dedicated to measuring the respiratory rate. Thus, the monitoring device can incorporate T meters, pulse oximeters to complement the patient's breathing, etc.
Tanto con la primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración (con el elemento sensor (100) de deformación formado por el primer material (2) (GNP/PEGDGE)) como con la segunda forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración (con el elemento sensor (100) de deformación formado por el segundo material (7) (TEnG)), se puede monitorizar la respiración cuando el sujeto está en modo relajado (18) como cuando está en modo excitado (19). De hecho, debido a la alta sensibilidad de los materiales usados, se pueden distinguir fácilmente los diferentes estados de tranquilidad/excitación en los que se presenta el sujeto.Both with the first embodiment of the respiration monitoring device (with the deformation sensor element (100) formed by the first material (2) (GNP/PEGDGE)) and with the second embodiment of the respiration monitoring device. respiration (with the deformation sensor element (100) formed by the second material (7) (TE n G)), respiration can be monitored when the subject is in relaxed mode (18) as well as when he is in excited mode (19 ). In fact, due to the high sensitivity of the materials used, the different states of tranquility/excitement in which the subject is presented can be easily distinguished.
En la Figura 9 se muestra un conjunto de gráficas de monitorización de la respiración de una persona en modo relajado (12), menos relajado y modo excitado (19).Figure 9 shows a set of graphs for monitoring the respiration of a person in relaxed mode (12), less relaxed and excited mode (19).
En el caso de la primera forma de realización del dispositivo de monitorización de la respiración, la monitorización de la respiración con el primer material (2) (GNP/PEGDGE) es debido al cambio de la resistencia eléctrica nominal (20) con la deformación (ver Figura 10a). De la misma forma que el voltaje, este cambio en la resistencia nominal será diferente si el sujeto está respirando en modo normal o en modo excitado. Es más, el proceso de inspiración genera una forma de voltaje diferente al de la espiración (ver Figura 10b) y eso es debido al tipo de deformación que sufre la superficie de la mascarilla (1) y como consecuencia, el primer material (2).In the case of the first embodiment of the respiration monitoring device, the respiration monitoring with the first material (2) (GNP/PEGDGE) is due to the change of the nominal electrical resistance (20) with the deformation ( see Figure 10a). In the same way as the voltage, this change in nominal resistance will be different if the subject is breathing in normal or excited mode. Furthermore, the inspiration process generates a different form of voltage than expiration (see Figure 10b) and this is due to the type of deformation suffered by the surface of the mask (1) and as a consequence, the first material (2). .
Como dato adicional, el porcentaje de GNP en el primer material (2) (GNP/PEGDGE) puede afectar bastante al factor de galga (22) respecto a la tensión mecánica. Dicho factor de galga (22) es la relación entre el cambio de resistencia normalizada (G=4R/R0) y la deformación (£) (G=4R/R0£), pudiendo llegar a valores de 80 para tensiones de fuerza de 0,2 N (ver Figura 11). As additional data, the percentage of GNP in the first material (2) (GNP/PEGDGE) can greatly affect the gauge factor (22) with respect to mechanical stress. Said gauge factor (22) is the relationship between the change in normalized resistance (G=4R/R0) and the deformation (£) (G=4R/R0£), being able to reach values of 80 for force tensions of 0.2 N ( see Figure 11).
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- 2022-09-27 ES ES202230830A patent/ES2935558B2/en active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2935558B2 (en) | 2023-09-08 |
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