WO2022164352A1 - System for monitoring the vital signs of a child - Google Patents
System for monitoring the vital signs of a child Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022164352A1 WO2022164352A1 PCT/RU2022/050025 RU2022050025W WO2022164352A1 WO 2022164352 A1 WO2022164352 A1 WO 2022164352A1 RU 2022050025 W RU2022050025 W RU 2022050025W WO 2022164352 A1 WO2022164352 A1 WO 2022164352A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- child
- measuring unit
- room
- sensor
- station
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
Definitions
- the present invention relates to medical measurement systems for monitoring and diagnostics, namely to systems for monitoring vital signs of young children, in particular newborns and infants, which can be used to timely detect and prevent problems associated with breathing, cardiac arrest, low oxygen levels in blood, sleep disorders, and in general for remote monitoring of the child's condition, in particular during sleep.
- audio baby monitors “audio baby monitors”, “video baby monitors”
- video baby monitors are used, allowing parents to hear and / or see what is happening in the room where the child is, and, for example, quickly respond to crying baby and other sounds or the absence of any sounds for a long time.
- audio baby monitors “video baby monitors”
- video baby monitors do not allow remote monitoring of the child's vital activity parameters, in particular, body temperature, pulse, etc.
- they do not allow timely detection of changes in the child's vital signs that indicate dangerous conditions or general physiological distress of the child or poor environmental conditions in the place where the child sleeps.
- a device for wireless monitoring of a child's vital signs is known, disclosed in US2015157263 (OWLET PROTECTION ENTERPRISES LLC, published 06/11/2015).
- the known device contains a measuring module placed in a wearable object, and at least a part of the measuring module is made with the possibility of contact with the child's leg.
- the measurement module may include a processing unit configured to receive and process vital signs received by the measurement module, as well as a wireless transmitter connected to said processing unit.
- the wireless transmitter may be configured to transmit the processed vital signs of the child to a receiving station, which may issue an alert if the processed vital signs indicate some trend in the child's vital status that is outside predetermined thresholds.
- the measuring module contains, in particular, a skin temperature sensor, however, data from the skin temperature sensor is used to correct the readings of the heart rate sensor and the arterial oxygen saturation sensor, and they are not in themselves intended for subsequent transmission to other devices to interpret them in a user-readable format. Therefore, one of the disadvantages of this known technical solution is that it does not allow the user (for example, a person caring for or supervising a child) to remotely set the temperature of the child's skin.
- a baby vital monitoring system containing a wearable device with sensors for measuring baby vital signs, such as heart rate and skin temperature, and a base station for measuring environmental indicators at or near the location of the child, such as temperature, air humidity, noise and lighting levels, as well as for wirelessly receiving data from the sensors of a wearable device, processing the received data and then transmitting it to a wireless communication device (smartphone, smart watch, tablet computer) caregiver or supervisor of the child, data on the state of life of the child and the state of the environment in the location of the child, as well as information obtained on the basis of the analysis of the said data on the predicted change in the physiological state of the child and / or event with the child, for example, about predicted awakening of the child.
- a wireless communication device smart watch, tablet computer
- the wearable device is made in the form of a bracelet and contains sensors for measuring essentially only two indicators of the child's vital activity - heart rate (pulse) and skin temperature, at the same time, the ability to measure such an indicator as blood oxygen saturation, in this known solution is not provided.
- the bracelet attracts the attention of the child to a greater extent, which can lead to active attempts to remove the bracelet and, accordingly, to incorrect operation of the known system.
- the present invention was created taking into account the shortcomings of the above known solutions and is aimed at eliminating or at least reducing the shortcomings of the prior art.
- the technical problem solved by the invention is to increase the reliability and reliability of remote monitoring of the sleep of a young child with obtaining information about various indicators of the child's vital activity, such as skin temperature, heart rate, blood oxygen saturation, as well as information about the state of the environment in the place , where the child is located, with a high degree of accuracy and display of relevant information in a user-friendly format.
- the objective of the invention is to create a system for monitoring the vital signs of young children, in particular newborns and infants, made with the ability to measure various vital signs of the child and the state of the environment in the place where the child is, processing the measurements obtained and transmitting the data to the user with the ability to display the data on one or more user devices.
- the technical result achieved by using the invention is to increase the accuracy and reliability of measuring the child's vital signs.
- a system for monitoring the vital signs of a child containing a measuring unit made in the form of a wearable device, made with the possibility of putting on the child's leg, and an indoor station, made with the possibility of wireless connection with the measuring unit.
- the measuring unit contains a heart rate sensor, a blood oxygen saturation sensor, and a skin temperature sensor.
- the indoor station contains: an air humidity sensor, an air temperature sensor, a wireless transceiver and a controller.
- the room station controller is configured to process signals from a heart rate sensor, a blood oxygen saturation sensor, and a skin temperature sensor received from the measuring unit via a wireless transceiver, and signals from an air humidity sensor and an air temperature sensor.
- the wireless transceiver is configured to transmit data obtained as a result of signal processing from sensors by the room station controller to one or more external devices for display to one or more users.
- the measuring unit may additionally contain a child's spatial position sensor, an accelerometer to detect the child's movements.
- the indoor station may additionally contain a microphone for receiving sounds from the child's environment.
- the indoor station may further comprise at least one memory device for temporary storage of data from the sensors, as well as a charging station for wireless charging of the measuring unit according to the Qi standard.
- the indoor station may further comprise a loudspeaker for outputting sound signals.
- the external device may be a room display configured to display information about the child's condition based on data received via a wireless connection from the room station.
- the wireless connection between the measuring unit and the room station and/or between the room station and one or more external devices can be established using the Bluetooth 5.0 (BLE 5) or higher standard.
- the external device may be a subscriber device of the user, configured to display information about the state of the child based on data received via a wireless connection from the room station.
- the external device can be equipped with a software application capable of displaying information about the state of the child based on data received via a wireless connection from the room station, as well as with the possibility of long-term storage of data in the memory of the external device, analysis of data received from the room station for long periods of time. periods of time, and/or transferring data to a system that provides access to data for medical professionals.
- the indoor station may additionally contain a built-in WiFi module for data transfer to external devices.
- the measuring unit is made in the form of a multi-layer fabric bandage with an ankle area, a foot area and a connecting area, while the multi-layer fabric bandage is made with the possibility of fixing on the child's leg using a contact tape.
- the measuring unit can be additionally configured to control pressing at least one of the heart rate sensor, the blood oxygen saturation sensor and the skin temperature sensor to the skin surface of the child's body.
- the measuring unit may additionally contain a temperature sensor configured to measure the air temperature in the immediate vicinity of the skin surface of the child's body.
- the indoor station may be configured to act as an access point to its own wireless data network.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating the composition of the components of a child vital signs monitoring system according to the invention
- FIG. 2 shows an example of the appearance of the user interface displayed on the room display screen in the child vital signs monitoring system according to the invention
- FIG. 3 is an external view of an exemplary, non-limiting, practical implementation of a room station in a child vital signs monitoring system according to the invention
- FIG. 4 is an external view of an exemplary non-limiting embodiment of a measurement unit in a child vital signs monitoring system according to the invention.
- the present invention relates to a system for monitoring the vital signs of a child, which is essentially a complex (set) of hardware and software that allows monitoring the vital signs of a young child, in particular a newborn child or infant.
- the system can be used both in everyday living conditions to monitor the child's sleep status, and for the timely detection and prevention of problems associated with breathing, cardiac activity, blood oxygen saturation and sleep disorders, at home or in a medical institution.
- the child vital signs monitoring system 1 includes the following main components:
- an indoor station 20 wirelessly connected to the measuring unit 10, receiving and processing data from the measuring unit 10, and
- one or more external devices 30 connected by a wireless connection to the room station 20 and configured to display the data received from the room station 20 for users monitoring the child's condition through the system 1 according to the invention.
- the measuring unit 10 is a wearable device capable of being attached to a child's leg, implemented according to the invention in the form of a fabric bootie worn on the child's leg.
- the fabric bootie is designed to be attached to the child's body, for example, around the child's leg, and is a multilayer fabric bandage with three sections: an ankle section, a foot section and a connecting section.
- Ankle wrap wraps around the leg at the ankle and is fixed with a contact tape (Velcro fastener).
- the foot loop wraps around the foot in the area of the foot and tightens, for example, under the little toe.
- the connection portion connects the ankle portion and the foot portion.
- the ankle area and the foot area are made with the possibility of tight fixation on the leg.
- This design ensures that the position of the fabric bootie on the child's leg during the entire time of its use, does not allow the fabric bootie to fall off the child's leg or does not allow the child to remove the fabric bootee from the leg with the other leg or other parts of the body.
- the design of the fabric booties also provides the necessary contact of the sensors included in the measuring unit 10 with the child's skin surface where it is necessary to obtain reliable measurement results.
- the measuring unit 10 generally contains at least the following sensors designed to measure the child's vital signs:
- the measuring unit 10 may also include its own ambient temperature sensor 130 .
- other embodiments will also be apparent to those skilled in the art, in which other sensors may be provided in the measurement unit 10, provided that they can be accommodated in the measurement unit 10 structure according to the invention.
- the measurement unit 10 also includes a power supply, a controller 140 (at least one processor), and a communication unit 150 (wireless transceiver).
- the power supply is connected to the measuring unit 10, the controller 140 and the communication unit 150.
- the measuring unit 10 is connected to the controller 140.
- the controller 140 is connected to the communication unit 150.
- the blood oxygen saturation (SpO 2 ) sensor 110 and the heart rate (Hr) sensor 100 can, in at least one embodiment, be substantially combined in one sensor, which is called a pulse oximeter.
- a pulse oximeter is essentially an optical sensor. It contains a housing, a red radiation source, an infrared radiation source and at least one radiation receiver (photodetector).
- the pulse oximeter has a digital interface for configuring its operating modes and transmitting data to the controller.
- a red light source, an infrared light source and at least one light receiver (photodetector) are integrated into the body of the pulse oximeter.
- a pulse oximeter can be implemented based on the MAX30102 sensor module.
- the principle of operation of the pulse oximeter is as follows.
- the measurement process uses a channel of red and infrared light with the ability to programmatically control the intensity of the glow and the duration of the measurement sessions from the controller via a digital interface, which allows you to choose the optimal sampling rate in terms of accuracy / power consumption ratio for calculating heart rate and blood oxygen saturation, for example, newborn.
- the pulse oximeter alternately emits red and infrared light, and its photodetector measures the corresponding level of the optical signal reflected from the body. Based on the analysis of infrared and red light signals digitized from the photodetector, heart rate, blood oxygen saturation, and respiratory rate can be calculated.
- the calculation of SpO 2 based on data from the pulse oximeter can be performed in the controller based on at least one algorithm known in the art.
- the algorithm implemented by the MAX32664 sensor module disclosed on the Internet at: https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/app-notes/6/6845.html, can be used.
- the calculation of the frequency of respiratory movements can be carried out by analyzing the frequency of amplitude modulation of the heart rate signal by respiratory movements.
- the skin temperature sensor 120 is configured to measure the temperature of the skin at the point where the sensor 120 touches the body.
- the skin temperature sensor 120 is an optical temperature sensor and is essentially a non-contact receiver of infrared radiation from the human body.
- the skin temperature sensor 120 is configured to measure skin temperature with an accuracy of 0.3 degrees in the medical range of 34-42 degrees Celsius.
- the skin temperature sensor 120 may be implemented as an infrared temperature sensor configured to measure skin temperature with an accuracy of 0.1 degrees, such as, but not limited to, commercially available sensors manufactured by Melexis.
- the skin temperature sensor is configured to transmit data to the controller and is non-contact.
- the use of the skin temperature sensor 120 in the measuring unit 10 makes it possible, in particular, to detect such conditions of the child's body as "white” fever and "red” fever.
- "white” fever due to high temperature, a spasm of peripheral vessels occurs, followed by hypothermia of the extremities, which is dangerous for children aged from birth to one year, as it can lead to complications, for example, febrile convulsions, clouding of consciousness, disruption of the central nervous system , hallucinations.
- red fever there is a significant increase in body temperature (from a degree or more) over a short period of time. An increase in body temperature above 38 degrees Celsius may indicate inflammatory processes in the body that require intervention.
- the detection of symptoms by means of the skin temperature sensor 120 allows appropriate treatment to be started in advance.
- an ambient temperature sensor 130 is also preferably provided, which can be part of the measuring unit 10 and/or room station 20 in the system 1 according to the invention.
- the data from the ambient temperature sensor 130 may be taken into account in the analysis of the data from the measuring unit 10 performed in one or more processors of the room station controller 20 to provide relevant information to users. More specifically, environmental temperature analysis also allows analysis of the correlation of temperature change with changes in the child's vital signs such as SpO 2 , Hr, breathing cycles, and sleep quality.
- Providing the ability to measure the ambient temperature also allows you to monitor the presence of the body in a comfortable temperature range (for example, to detect overheating of the air and exclude overheating of the child under the covers, or to detect cold, for example, when opening a window, removing a blanket, etc.), based on which system 1 can timely signal to the user about the need for intervention to eliminate unfavorable temperature conditions in which the child is located.
- the placement of the skin temperature sensor 120 in the temperature measurement area is also important because it increases the accuracy of the corrections made. Measuring the ambient temperature with a separate device, which is located at a considerable distance from the place where the temperature of the skin is measured, is impractical, since the temperature difference can be significant. For example, when the child is covered, he himself generates heat, and the temperature under the blanket will be higher than in the place where a separate device for measuring the ambient temperature is located, or it will be the same if the child has opened.
- the ambient temperature sensor 130 is an optical temperature sensor known in the art, such as the temperature sensor from Texas Instruments, for example, and is designed to detect the temperature of the environment around the baby. When using the ambient temperature sensor 130 as part of the measuring unit 10, it is located in close proximity to the place where the temperature of the skin is measured, but at the same time is maximally isolated from the effect of the heat flux of the child's body. As a non-limiting example, in at least one embodiment, the ambient temperature sensor 130 may be located on the outside of the measuring unit 10, opposite the side facing the child's skin, for example, on the side of the measuring unit 10, opposite from the child's foot, which is optimal in terms of temperature measurement accuracy.
- the data received from the ambient temperature sensor 130 is used to correct the readings from the skin temperature sensor 120, which improves the accuracy of the skin temperature measurement.
- the ambient temperature sensor 130 is configured to transmit data to the controller of the measuring unit 10.
- the signal from the ambient temperature sensor 130 can be used by the controller of the measuring unit 10 to correct the data from the skin temperature sensor 120.
- the use of a combination of two temperature sensors also makes it possible to follow in dynamics over a certain period of time the trend towards an increase, stabilization or decrease in the child's body temperature, and when processing the corresponding data, the measuring unit 10 can transmit the corresponding data to the indoor station 20 for issuing an appropriate indication to one or more users. .
- the accelerometer is configured to detect movements of the child's body, and it can also be configured to determine the position of the body in space.
- the accelerometer is configured to measure the projection of gravitational acceleration about its axis.
- the accelerometer can be implemented as a three-axis linear microelectronic digital accelerometer (MEMS) LIS3DH manufactured by ST Microelectronics.
- MEMS microelectronic digital accelerometer
- ST Microelectronics three-axis linear microelectronic digital accelerometer
- the motion data from the accelerometer can also be used to evaluate the accuracy of the pulse oximeter data. In case of detection in a certain time interval of movement with an acceleration exceeding the set threshold value, the determination of the heart rate, respiratory movements and blood oxygen saturation is not performed in this time interval to ensure the necessary accuracy in the readings.
- the accelerometer is also designed to detect movements of the child (for example, to monitor the quality of sleep and awakening), and to determine the position of the child's body in space in order to detect cases of him turning over on his stomach, which is considered unsafe, since this position of the child's body may cause respiratory arrest.
- the accelerometer is configured to transmit data to the controller. Data from the accelerometer can be used, for example, to analyze the quality of sleep by processing data on the number of movements in sleep, the number of awakenings, crying, and identifying sleep phases, which can be obtained based on heart rate.
- the power supply included in the measuring unit 10 contains a power source, and is configured to wirelessly charge the power source.
- the power supply is configured to exchange data with the controller, in particular, the power supply is configured to send to the controller, for example, information about the start of charging.
- the rechargeable power supply is connected to the power supply circuit of the measuring unit 10 through a charge/discharge protection circuit.
- the power source of the measuring unit 10 is a lithium-ion battery with a charge/discharge protection circuit.
- the measuring unit 10 contains a wireless charging facility, which is preferably made using Qi WPC 1.2 technology and is a receiver chip and a flat inductor with one side shielded with a ferrite ring.
- the measuring unit 10 is mechanically attached to the indoor station 20 in order to charge the power source using said wireless charging means.
- the controller 140 is configured to collect data from the sensors of the measuring unit 10 and generate and transmit data to the communication unit 150 (wireless transceiver). The interaction between the sensors of the measuring unit 10 and the controller is carried out via the I2C bus.
- the controller 140 of the measurement unit 10 may be implemented based on an ARM architecture microcontroller.
- the wireless transceiver (communication unit 150) is configured to receive data from the controller 140 and transmit them to the indoor station 20 via a wireless communication channel.
- the communication unit 150 of the measuring unit 10 is a Bluetooth Low Energy (BLE) and/or Bluetooth 4.2 wireless transceiver.
- the communication unit 150 of the measuring unit 10 is a Bluetooth 5.0 and higher wireless transceiver.
- This standard allows to reduce power consumption, increase the size of the transmitted data packets, and also provides the possibility of wireless connection with the room station 20 more than one measuring unit 10 (in particular, from 2 to 5 measuring units 10), which allows using one system 1 according to the invention for simultaneous monitoring of the condition of several young children, eliminating the need to use such a system for each of the children separately, as is the case with the known analogues disclosed in the sources US2015157263 and US9848786, described above in the "prior art" section of this description.
- the use of the measurement unit 10 of the BLE 5 standard in the communication unit 150 provides the advantage of a particularly low power consumption in the receive (standby) mode compared to, for example, the previous BLE 4 standard, and at the same time a particularly long transceiver range and communication stability when interference from WiFi devices.
- the communication unit 150 of the measuring unit 10, designed to communicate with the room station 20 can be implemented as a wireless transceiver based on other wireless communication standards known to specialists in this field of technology, such as WiFi, Bluetooth, Zigbee, USB, RS-485, Ethernet, etc.
- the controller of the measuring unit 10 can be implemented based on at least one microcontroller known from the prior art architecture known from the prior art (ARM, AVR, MSP430, etc.).
- the controller may be configured to process and/or convert and/or calculate at least one value based on the signals received from the sensors of the measuring unit 10.
- the controller may be configured to buffer the signals received from the sensors of the measuring unit 10. block 10, into data packets for communication block 150.
- the controller is also equipped with at least one computer-readable medium known from the prior art, configured to at least short-term storage of data received from the sensors of the measuring unit 10, processing results, calculations.
- at least one computer-readable medium is provided, on which software is stored, under the control of which the controller of the measuring unit 10 operates.
- the measurement unit 10 may also be provided with a body pressure sensor.
- the body pressure sensor may be at least one of the pressure sensors known from the prior art, for example, a capacitive or optical sensor, and/or at least one of the proximity sensors known from the prior art, for example, a capacitive sensor. , which can be located in the area of the fabric booties corresponding to the little toe of the child's foot.
- the pressure sensor against the body can be configured to measure the density of pressure against the child's body and/or the distance from the sensors of the measuring unit 10 to the surface of the child's body.
- the pressure sensor to the body can be contact or non-contact.
- the pulse oximeter of the measuring unit 10 itself can play the role of the pressure sensor to the body. pulse oximeter receiver. If the measuring unit 10 is very close to the child's body, the amount of light received by the radiation receiver will be greater than the nominal value set during the factory calibration of the sensor. If the fit density is weak, then the received amount of light is less than the nominal value.
- the nominal value of the electric capacitance is set, which corresponds to the optimal degree of pressing the measuring unit 10 to the body of the child.
- the deviation of this value in one direction or another will indicate insufficient or excessive pressing of the measuring unit 10.
- the current degree of pressing of the measuring unit 10 to the body of the child can be displayed to the user by means of the measuring unit 10 (for example, by means of sound and/or light indication) and/ or room station 20, and/or information about the current pressure of the measuring unit 10 can be transmitted to one or more external devices 30 for display in a user-friendly form, for example in the form of a graphical indication.
- Indoor station 20 connected to the measurement unit 10 by at least one wireless communication channel as described above, is primarily intended for collecting and processing data from the measurement unit 10. In addition, it is essentially a "base" for the measurement unit 10, from which the measuring unit 10 is charged by Qi wireless charging as described above.
- the indoor station 20 contains at least a humidity sensor 200 and an air temperature sensor 210. It should be understood that the set of sensors in the room station 20 is not limited to the humidity sensor 200 and the air temperature sensor 210, and in addition to them, the room station 20 may also include other sensors designed primarily to monitor the conditions in the room in which the child is located. .
- room station 20 may include at least one ultra-sensitive microphone, such as, as a non-limiting example, a miniature INMP621ACEZ omnidirectional MEMS microphone (manufactured by Invensense) designed to receive sounds in a room. in which the child is located.
- the hypersensitive microphone is capable of picking up sounds such as the crying and voice of a child, as well as other sounds such as sneezing, coughing, movement sounds of a sleeping and/or awake child.
- the ultra-sensitive microphone should also be able to clearly pick up the sounds of the child's breathing.
- Indoor station 20 includes a controller 220, which may be implemented as one or more processors, microprocessors, and the like, as is known to those skilled in the art.
- the controller 220 is configured to receive signals from a humidity sensor 200, an air temperature sensor 210, and an ultra-sensitive microphone, and to process data based on the received signals to generate data to be transmitted to one or more external devices 30, as will be described in more detail. below.
- the room station controller 220 is configured to collect data from the sensors of the room station 20 and generate and transmit data to the communication unit 230 (wireless transceiver) of the room station.
- the interaction between the sensors of the room station 20 and the controller 220 is carried out via the I2C bus.
- the room station controller 220 may be implemented based on an ARM architecture microcontroller.
- the wireless transceiver (communication unit 230) of the indoor station 20 is configured to receive data from the controller 220 and transmit them to external devices 30 via a wireless communication channel.
- communication unit 230 of room station 20 is a Bluetooth Low Energy 4.2 wireless transceiver.
- the room station communication unit designed to communicate with the measuring unit 10 and one or more external devices 30, can be implemented as a wireless transceiver based on other wireless communication standards, known to those skilled in the art, such as WiFi, Bluetooth, Zigbee, USB, RS-485, Ethernet, and the like.
- BLE 5 Bluetooth 5.0
- room station communication unit 230 which provides especially low power consumption in the receive (standby) mode compared to, for example, the previous BLE 4 standard, and at the same time, in particular, a greater range of the transceiver and communication stability in the presence of interference from WiFi devices, as well as an increased amount of transmitted data due to greater packet size compared to previous communication standards st and Bluetooth Low Energy.
- BLE 5 and higher in the room station communication unit 230 allows the room station 20 to be connected to more than one measurement unit 10 at the same time (in particular, 2-5 measurement units), which makes it possible to use one system 1 according to the invention for simultaneous monitoring of several young children, which is not achieved by known analogues, described in the "Prior Art" section of the present description of the invention.
- the controller 220 is made in the form of an STM32 series processor and is additionally equipped with software and/or firmware for processing signals received from an ultra-sensitive microphone for detecting sounds that characterize the state of the child, and in particular, isolating the sounds of the child's crying , of all sounds perceived by an ultra-sensitive microphone.
- extraneous sounds such as sounds from the street or loud sounds in the room that are not related to the child, are filtered out by the controller 220, eliminating the transfer of unnecessary data to external devices 30.
- filtering can be performed, as a non-limiting example, based on audio signal classification algorithms with using convolutional and/or recurrent neural networks.
- the result of the filtering processing may be, as a non-limiting example, the transmission to external devices 30 of predominantly sounds related specifically to the child, while suppressing other sounds in the transmitted audio data, or the operation of one or more external devices 30 of the corresponding alerts only in response, for example , to the crying or movements of the child, but not to extraneous sounds.
- room station 20 may be provided with at least one speaker for playing various sound effects under the control of controller 220.
- room station speaker 20 may be configured to form a so-called " white noise, soothing the child and returning the waking child to a state of sleep.
- the "white noise” may be a ready-made audio recording stored in the memory of the room station 20, or the audio data may be randomly generated by the room station controller 220 and/or the external device 30.
- the room station speaker 20 can be used to play one or more melodies stored in the memory of the room station 20, in response to a command from an external device 30 or in response to a received signal from an ultra-sensitive microphone and determined by the room station controller 220 as a crying baby, or to play voice input data from a user received by the external device 30 and transmitted to the indoor station 20.
- the room station controller 220 may be configured to process the signal from the ultra-sensitive microphone to recognize the crying of a baby. Upon detecting a crying baby for a short period of time, controller 220 may start a timer to wait for another cry. Upon repeated recognition of a crying baby in the signal from the ultra-sensitive microphone before the repeat crying timer expires, the controller 220 may issue a command to start generating "white noise" to calm the baby and return him to the sleep state.
- the specific operation algorithms of the room station 20 and its components depend on the user settings entered into the room station 20 using its own input / output interface or received from one or more external devices 30 through the communication unit 230, such as a wireless transceiver, of the room station 20.
- communication between the measuring unit 10 and indoor station 20 can be carried out using the Bluetooth standard, and communication between room station 20 and one or more external devices 30 can be via WiFi, for example, using a home WiFi network, while data transmission is carried out in the presence of a WiFi router in the room.
- the communication unit 230 of the indoor station may contain at least one wireless transceiver, made in the form of a built-in WiFi module. It should be noted, however, that communication between room station 20 and one or more external devices 30 is not limited to WiFi technology, and other suitable standards for communication between room station 20 and one or more external devices 30 will be apparent to those skilled in the art, such as such as 3G/4G, LoRaWAN.
- the room station controller 220 is also configured to process data received via wireless communication from the measurement unit 10, and more specifically, data obtained through the sensors of the measurement unit 10, such as the heart rate (Hr) sensor 100, the blood oxygen saturation sensor 110 ( SpO 2 ) and a skin temperature sensor 120 .
- the room station controller 220 is configured to convert this data into at least one format suitable for transmission to external devices 30 for display to one or more users.
- room station controller 220 may be configured to buffer signals received from sensors in room station 20 into data packets for further transmission to communication unit 230.
- the controller 220 is also equipped with at least one computer-readable medium known from the prior art, configured to at least short-term and/or long-term storage of data received from the sensors of the measuring unit 10, as well as the results of processing these data.
- at least one computer-readable medium is provided on which software is stored under which the room station controller 220 operates.
- indoor station 20 may further comprise a backup battery provided in the event of a power failure from the 220 volt mains.
- the battery is configured to provide power to the room station 20 for at least 20 minutes, after which the room station is configured to issue a signal that the battery of the room station 20 battery is depleted, for example, by appropriate light and/or sound indication, and/or by transmitting an appropriate signal to at least one external device 30.
- the indoor station 20 will switch to normal operation from the mains, while the battery can be charged.
- room station communication unit 230 enables room station 20 to operate in hybrid mode, so-called. client/server mode, which allows room station 20 to operate without a WiFi router.
- Operation of room station 20 in client/server mode implies operation of room station 20 in two modes.
- the indoor station 20 connects to the home router of the WiFi network using one of the security protocols WEP, WPA2 or WPA.
- WEP the security protocols
- WPA2 the security protocols
- WPA Wireless Fidelity
- This mode provides the most reliable and stable way to transfer data between room station 20 and one or more external devices 30, which allows data to be transferred over a relatively long distance in an apartment format.
- this mode requires a home WiFi network.
- indoor station 20 itself acts as an access point to its own wireless data network, i. as a wireless network router, which allows you to organize a small wireless network based on the room station 20.
- This connection method is suitable for situations of short-term deployment of the system 1 according to the invention, especially in places where there is no home WiFi network and / or your own router (for example, a trip to a dacha, hotel room), or to deploy the system 1 according to the invention in small rooms (for example, in a one-room studio apartment), where the distances are small and there are no load-bearing walls between the rooms.
- This mode does not require a home WiFi network and/or a router.
- room station 20 may be configured to operate in a so-called "multi-addressing" for interaction with two or more measuring units 10.
- the "multicast” mode may be implemented, in a non-limiting exemplary embodiment of the invention, as follows.
- the indoor station 20 operating in client mode as described above publishes a DNS service, which then allows other devices (such as external devices 30) to resolve the IP address.
- the device is capable of running an HTTP server according to the HTTP v1.0 protocol on a given open port, thereby allowing other devices, such as one or more external devices 30, to access the centralized data store.
- the "multi-addressing" mode allows you to establish a connection with several external devices 30 at once in order to display information to users provided by the system 1 according to the invention.
- the controller 220 can collect data separately from each of the two or more measuring units 10 and separately process data from each of the two or more measuring units 10, as well as separately transmit the data processing results to each of the one or more external devices 30.
- room station 20 may be provided with a modern USB type C connector to facilitate connection of the power cable to room station 20, which further enhances room station 20 usability over traditional connector types such as micro-USB and eliminates the possibility of breaking the power connector.
- the external devices 30 are primarily intended to display to one or more users information about the condition of the monitored child based on data received from the room station 20 in one or more formats convenient for users to quickly and accurately understand.
- one or more external devices 30 communicating with the room station 20 can be used to control at least some of the functions of the room station 20 or, through it, the measuring unit 10.
- the room station 20 can turn on and/or turn off, change the operating mode, play "white noise” or any other sounds based on the audio data stored in the memory of the room station 20 and/or the external device 30 or received by the external device 30 through its interface. input/output.
- one or more external devices 30 may be user devices well known in the art, such as a mobile phone, smartphone, tablet computer, desktop or laptop computer, television, smart watch, augmented reality glasses, etc. as well as specialized devices designed specifically to display information about the status of a supervised child to one or more users, with some ability to accept input from one or more users.
- a room display 300 can be a small display device containing a screen configured as for example, based on LCD technology, OLED or the like.
- the room display 300 may be a compact device (as a specific non-limiting example, only 14 cm high) that is portable and does not take up much space, while displaying information about the condition of the supervised child in a user-friendly format, a small screen is sufficient.
- a 3 inch full color display with a resolution of 240 x 400 pixels such as a Formike® display, may be used.
- the room display 300 may also be equipped with a loudspeaker to emit sound signals and/or reproduce sound from the room in which the supervised child is located, received by the ultra-sensitive microphone of the room station 20 and transmitted from the room station 20 to the room display 300.
- the sound from the room can be played continuously or on command from the user.
- the sounds emitted by the speaker of the room display 300 may be various sounds indicating changes in the state of the child, in particular changes requiring immediate user intervention, and/or the state or changes in the state of the room station 20 and/or measuring unit 10, such as, but not limited to, the loss of pressing the sensors of the measuring unit 10 to the skin of the child, the battery of the measuring unit 10 and/or the room station 20, the loss of communication between the measuring unit 10 and the room station 20 and/or between the room station 20 and room display 300, etc.
- the room display 300 implements a user interface capable of displaying information about indicators that reflect the state of the monitored child, as well as various notifications and visual signals in a format convenient for quick and error-free perception by the user.
- the room display 300 may be configured to display video from one or more webcams located in the room where the supervised child is located.
- One or more webcams can be an additional part of the system 1 according to the invention, as a non-limiting example, a webcam can be built into the indoor station 20; or one or more webcams can be external devices connected to the system 1 according to the invention via a wired or wireless connection.
- the room display 300 is provided with input means specifically for controlling the interface of the room display 300.
- the input means comprise at least one gesture detection sensor that is configured to receive user input in the form of gestures to control the room display 300.
- the gesture detection sensor allows for non-contact control of the room display 300, which is preferred over other possible inputs such as keys, touch screen, and the like.
- the room display 300 input means may also include a touch screen, one or more keys, buttons, and the like.
- the input means may also include at least one microphone for receiving voice input from the user, in particular for controlling the interface of the room display 300 and/or transmitting the user's voice to the room station 20.
- room display 300 may further comprise a backup battery provided in the event of a loss of 220 volt power supply.
- the battery is configured to power the room display 300 for at least 20 minutes. When the 220 volt mains supply is restored, the room display 300 switches to normal mains operation while the battery can be charged.
- the room display 300 may be provided with a modern USB type C power connector to facilitate the connection of a power cable to the room display 300, which further improves the usability of the room display 300 over traditional connector types such as micro-USB and eliminates the possibility of breaking the power connector.
- room display 300 described above is a dedicated device for interacting with other components of the system 1 according to the invention, however, it is only one of the possible external devices 30 with which the system 1 can interact.
- display 300 as external devices 30 can be universal user devices containing appropriate input / output, a display, a wireless transceiver for communication with other components of the system 1, and a controller configured to implement the appropriate user interface.
- the system 1 operates under the control of a software platform, including, in particular, software that controls the measuring unit 10 and the room station 20, as well as a software application for one or more external devices 30 and a web client.
- the software controlling the measuring unit 10 and room station 20 may consist of a set of various elements implemented as one or more programs, firmware, software modules, etc. stored in the memory of the measuring unit 10 and room station 20, respectively.
- the room display 300 when using the room display 300 described above as the external device 30, the room display 300 also has the software controlling the operation of the room display 300 and stored in the memory of the room display 300, respectively.
- the software application is installed on one or more external devices 30 and is used, in particular, during the initial setup of the system 1, as well as the actual monitoring of the child's condition by one or more users of the system 1.
- the software application provides the possibility of long-term storage of information about the child's vital signs and the implementation of various analytical algorithms based on long-term stored information.
- the software application also provides the ability to transfer data to external networks and / or remote access to data obtained as a result of monitoring the child's vital signs for medical specialists, as well as the ability to receive various information from medical specialists, such as recommendations, instructions, etc. .p., in response to the issued data for monitoring the child's vital signs.
- a software application installed on one or more external devices 30 provides data exchange with other components of the system 1 according to the invention in the absence of a WiFi router in the home network, while said one or more external devices 30 is itself an exit point to the network.
- the web client for system 1 exists in two versions.
- the first version is intended for users who monitor the child, in particular, at home, and the second is for medical professionals who remotely monitor the child's vital signs, remotely monitor and analyze the collected indicators and / or issue recommendations for responding to emergency situations, correcting sleep disorders of the child, child care, etc. for system users 1.
- the range of functionality of the web client corresponds to the range of functionality of the software application, in particular, displaying information about the child's vital signs for users, managing the components of the system 1 according to the invention from one or more external devices 30 and etc.
- the web client contains various tools for analyzing a child's long-term vital signs, it is possible to process and analyze statistics for more than one child, group the collected indicators by one or more children, filter the collected indicators by one or more children. more criteria etc. .
- the healthcare professional version of the web client may also have the ability to use the collected data on one or more children to train an artificial intelligence system to improve algorithms for automatic and proactive detection of pathologies on one or more vital signs of the monitored child.
- the corresponding software can be finalized and updated, with the possibility of subsequent refinement and updating of the software of the components of system 1, both as part of the software application and as part of the web client.
- the software application and the web client may be implemented by various software and combinations of software, such as at least one computer program and/or one or more computer program elements, computer program modules, computer program a product, etc., made in one or more programming languages or in the form of machine-executable code.
- various hardware such as field programmable gate arrays (FPGAs), integrated circuits, and the like can be used to implement the functionality of the components of the system 1 according to the invention.
- FPGAs field programmable gate arrays
- Specialists in the art will be obvious to various specific examples of software and/or hardware suitable for implementing the components of the proposed system 1, depending on the specific implementation of the proposed invention.
- system 1 components such as one or more external devices 30, are configured to communicate with one or more remote servers. through various wireless and/or wired data networks.
- the communication of the components of the system 1 according to the invention with one or more servers can be carried out via one or more wireless networks operating on the basis of any wireless communication technology known to those skilled in the art, such as GSM, 3GPP, LTE, LTE-A, CDMA, ZigBee, Wi-Fi, etc.
- the means for transmitting and receiving data for communication between the server and components of the system 1 according to the invention do not limit the scope of the present invention, and depending on its specific implementation, a combination of one or more means for receiving and transmitting data can be provided by specialists in the art.
- the system 1 for monitoring the child's vital signs described above is essentially a complex of the following components, separated spatially and interconnected by at least one wireless or, in some particular embodiments, a wired connection:
- the measurement unit 10 is a wearable device that can be attached to the child's leg, implemented according to the invention in the form of a fabric bootie worn on the child's leg, while the measurement unit 10 contains at least the following sensors designed to directly measure the child's vital signs : heart rate (Hr) sensor 100, blood oxygen saturation sensor 110 (pulse oximeter, SpO 2 ), skin temperature sensor 120.
- Hr heart rate
- SpO 2 blood oxygen saturation sensor 110
- skin temperature sensor 120 skin temperature sensor
- the measurement unit 10 may be turned on automatically, for example, upon detection of a corresponding signal from one or more of the above sensors.
- the pressing of the sensors against the child's skin can be controlled either by a specially provided pressure sensor against the body, or by a pulse oximeter, depending on the embodiment of the invention.
- the measuring unit 10 gives the user an indication of the sufficiency / insufficiency of the degree of pressing the sensors to the body of the child, as a non-limiting example, by means of an appropriate light and / or sound signaling.
- the controller 140 of the measuring unit begins to receive signals from the sensors of the measuring unit 10.
- at least one timer may also be started to count the time during which signals are received from the sensors of the measuring unit 10 for the purpose of further data processing, analysis, etc.
- the controller 140 buffers the signals received from the sensors of the measuring unit 10 into data packets for the communication unit 150.
- the controller 140 may temporarily store the buffered data in the memory of the measuring unit 10.
- the controller 140 of the measuring unit can also receive a signal from the sensor 130 of the ambient temperature, located on the reverse side of the measuring unit 10 in relation to the said sensors.
- the signal from the ambient temperature sensor 130 can also be taken into account in the analysis and processing of data performed by the controller 140.
- the signals from the sensors of the measuring unit 10, buffered in packets, can be transmitted by the communication unit 150 of the measuring unit 10 on at least one data transmission channel, such as a wireless channel based on the Bluetooth or BLE standard, to the communication unit 230 of the room station.
- the signals from the sensors of the measuring unit 10 may also be pre-processed by the digital signal processing algorithms in the unit 10 to calculate the child's vital signs.
- the room station communication unit 230 receives signals from the measuring unit 10 and transmits them to the room station controller 220 for further processing.
- the room station controller 220 also receives signals from the humidity sensor 200 and the air temperature sensor 210 included in the room station 20. The signals from these sensors are also used by the room station controller 220 when processing the baby's vital signs.
- the calculation of the child's vital signs in the system 1 according to the invention is based on one or more digital signal processing algorithms.
- the calculation of the heart rate according to the invention is based on the analysis of the infrared channel, since it is less susceptible to external light interference.
- two stages of filtering are performed. At the first stage, the constant component of the signal is removed, then the signal passes through a combination of a short median filter and a smooth smoothing low-pass filter based on the Kalman filter, which remove noise and dicrotic rises in the signal (notches in the pulse due to an increase in pressure in the aorta when the aortic valve closes) .
- a respiratory rate is calculated that modulates the DC component of the pulse signal.
- the room station 20 may perform short-term storage of data, in particular for their accumulation and subsequent analysis.
- room station controller 220 may buffer processed data into packets for transmission to one or more external devices 30.
- the room station communication unit 230 transmits the data obtained as a result of data processing by the room station controller 220 to one or more external devices 30 via at least one appropriate wireless communication channel, such as a WiFi communication channel or a communication channel based on one of the wireless standards. communications such as GSM, 3GPP, LTE, LTE-A, CDMA, ZigBee, etc.
- the communication unit 230 of the corresponding one or more external devices 30 receives data from the room station 20 and transmits it to the controller of the corresponding external device 30 for display to the user.
- the controller of the external device 30 forms a user interface for displaying to the user information reflecting the results of measuring the child's vital signs and characteristics of the conditions in the room in which the child is located.
- the user information reflecting the results of measuring the child's vital signs and characteristics of the conditions in the room in which the child is located.
- various pictograms, audiovisual signals, and the like are examples of various pictograms, audiovisual signals, and the like.
- the user can be given a general assessment of the current state of the child (sleep / wakefulness, normal or increased / decreased vital signs, detection of the child's crying, etc.), and the state of the components of the system 1 can also be displayed (correct / incorrect operation of the measuring unit 10 and / or room station 20, presence/absence of a communication channel with the measuring unit 10 and/or room station 20, power supply status of the measuring unit 10 and/or room station 20, charge/discharge of the battery of the measuring unit 10 and/or room station 20).
- FIG. 2 shows the screen of the external device 30 (more specifically, the room display 300).
- the screen of the room display 300 in this exemplary embodiment shows (labeled “89 bpm”) the current heart rate value determined based on the signal from the heart rate (Hr) sensor 100 of the measuring unit 10, as well as the lowest one (labeled “68 low ”), highest (“105 high” label) and average (“82 avg” label) heart rate values for the current measurement period.
- the heart symbol shown in the exemplary user interface appearance image may indicate whether a valid signal is being received from the heart rate (Hr) sensor 100 of the measurement unit 10 at the moment, i.
- displaying the results of measurements of various vital signs of the child (SpO 2 , body temperature, etc.), and / or characteristics of environmental conditions (humidity, temperature, etc.) in the room , where the child is located can cycle through with a certain frequency.
- the following user interface sections may be displayed on the room display 300 screen: 1. SpO 2 status screen; 2. screen with the child's body temperature; 3. sleep tracker screen (Sleep Tracker); 4.
- Alert screen informing the user about the occurrence of any dangerous situation or a situation that requires the attention of the user.
- the room display 300 may also provide an appropriate audio signal to attract the user's attention. It should be understood, however, that the above list of displayed screens is only exemplary and is not exhaustive.
- the composition of the alternately displayed screens, the order and duration of their display can be configured by the user through the appropriate input to the room display 300 and/or one or more external devices 30.
- a screen displaying the value of each measurand may be displayed for 5 to 10 seconds, after which the user interface switches to displaying the values of the next measurand.
- the screen may display the values of more than one measurand at the same time, or the values of all the measurable indicators at the same time.
- various intuitive graphic elements such as graphs, charts, icons, and the like can be used to display information in a form that is easy to read quickly and accurately by the user, as will be appreciated by those skilled in the art.
- the display format of the information on the screen of the room display 300 can be configured by the user using the user interface and input/output means of the room display 300 itself (in particular, via a touch screen and/or a gesture recognition system), or remotely from another of one or more external devices 30 , including using a software application installed on said external device 30.
- the appearance of the user interface on the screen of the room display 300 and one or more other external devices 30 may vary, allowing you to flexibly customize the user interface to the format of each of the external devices (tablet computer , laptop, smartphone, smart watch, etc.) or can be the same, allowing the user to always quickly and accurately read information from any of the external devices connected to the system in the form familiar to the user.
- the external device 30 is the room display 300
- other means such as one or more lights can also be used to display information about the state of the child and/or the state of the components of the system 1.
- the interface of the external device 30 accepts user input to control the display of information, as well as to control the room station 20 and/or the measuring unit 10.
- User input can be received through gesture recognition, touch screen touches, voice input, single taps or more keys, buttons, etc.
- the external device controller 30 recognizes user input, generates appropriate commands, and transmits them to indoor station 20 via one or more communication channels.
- FIG. 3 shows an external view of an exemplary, non-limiting, practical implementation of room station 20.
- the indoor station 20 may be a miniature device that has at least one button on its body to enable/disable the indoor station 20, as well as a location for the measuring unit 10 to wirelessly charge its battery.
- the rest of the controls for room station 20 and/or indication of its status can be implemented remotely in one or more external devices 30 connected to room station 20 via a wireless connection.
- FIG. 4 shows an external view of an exemplary non-limiting embodiment of a practical implementation of the measurement unit 10.
- the measuring unit 10 is a wearable device, implemented according to the invention in the form of a fabric bootie, worn on the child's leg.
- the measurement unit 10 is a multi-layer fabric bandage with three regions: an ankle region, a foot region, and a connecting region.
- Ankle wrap wraps around the leg at the ankle and is fixed with a contact tape (Velcro fastener).
- the foot loop wraps around the foot in the area of the foot and tightens, for example, under the little toe.
- the connection portion connects the ankle portion and the foot portion.
- the ankle area and the foot area are made with the possibility of tight fixation on the leg.
- This design of the measuring unit 10 provides optimal pressing of the sensors of the measuring unit (in particular, the heart rate (Hr) sensor 100, the blood oxygen saturation (SpO 2 ) sensor 110, the skin temperature sensor 120, etc.) to the skin in those places. where they can accurately measure the relevant vital signs of the child.
- the sensors of the measuring unit in particular, the heart rate (Hr) sensor 100, the blood oxygen saturation (SpO 2 ) sensor 110, the skin temperature sensor 120, etc.
- the measuring unit 10 made in the form of a fabric bootie, put on the child's leg and fixed by the above means, is also made with the possibility of remote control of the correctness of pressing the sensors in contact with the surface of the child's body, and with the possibility of measuring the temperature of not only the skin cover of the child, but also the air temperature in the immediate vicinity of the skin of the child's body.
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к медицинским системам измерения для мониторинга и диагностики, а именно к системам мониторинга показателей жизнедеятельности детей младшего возраста, в частности новорожденных и младенцев, которые могут применяться для своевременного обнаружения и предупреждения проблем, связанных с дыханием, остановкой сердца, низким уровнем кислорода в крови, нарушениями сна, и в общем для удалённого контроля состояния ребёнка, в частности во время сна.The present invention relates to medical measurement systems for monitoring and diagnostics, namely to systems for monitoring vital signs of young children, in particular newborns and infants, which can be used to timely detect and prevent problems associated with breathing, cardiac arrest, low oxygen levels in blood, sleep disorders, and in general for remote monitoring of the child's condition, in particular during sleep.
Контроль физиологического состояния детей младшего возраста, в частности новорожденных и младенцев, представляет собой повседневную заботу для родителей ребёнка и важную задачу для медицинского персонала при нахождении ребёнка в медицинском учреждении. В особенности важным является контроль состояния ребёнка во время дневного или ночного сна, как с точки зрения простого определения того, спит ли ребёнок или проснулся, насколько комфортными являются текущие условия для сна, так и с точки зрения своевременного обнаружения изменений в показателях жизнедеятельности ребёнка, указывающих на опасные состояния, требующие немедленного вмешательства.Monitoring the physiological state of young children, in particular newborns and infants, is a daily concern for the parents of the child and an important task for medical personnel when the child is in a medical institution. It is especially important to monitor the condition of the child during daytime or nighttime sleep, both in terms of simply determining whether the child is sleeping or awake, how comfortable the current sleep conditions are, and in terms of timely detection of changes in the child’s vital signs indicating dangerous conditions requiring immediate attention.
требующие немедленного вмешательства.requiring immediate intervention.
Традиционно для контроля состояния сна ребёнка в быту применяются устройства беспроводного аудио- или видеомониторинга («аудионяни», «видеоняни»), позволяющие родителям слышать и/или видеть, что происходит в помещении, где находится ребёнок, и, например, оперативно реагировать на плач ребёнка и другие звуки или отсутствие каких-либо звуков в течение долгого времени. Однако подобные устройства не позволяют дистанционно отслеживать параметры жизнедеятельности ребёнка, в частности температуру тела, пульс и т.п. Кроме того, они не позволяют своевременно обнаруживать изменения в показателях жизнедеятельности ребёнка, указывающие на опасные состояния или общее физиологическое неблагополучие ребёнка или плохие окружающие условия в том месте, где спит ребёнок.Traditionally, to control the state of sleep of a child in everyday life, wireless audio or video monitoring devices (“audio baby monitors”, “video baby monitors”) are used, allowing parents to hear and / or see what is happening in the room where the child is, and, for example, quickly respond to crying baby and other sounds or the absence of any sounds for a long time. However, such devices do not allow remote monitoring of the child's vital activity parameters, in particular, body temperature, pulse, etc. In addition, they do not allow timely detection of changes in the child's vital signs that indicate dangerous conditions or general physiological distress of the child or poor environmental conditions in the place where the child sleeps.
Известно устройство беспроводного мониторинга показателей жизнедеятельности ребёнка, раскрытое в источнике US2015157263 (OWLET PROTECTION ENTERPRISES LLC, опубликовано 11.06.2015). Известное устройство содержит измерительный модуль, размещённый в носимом предмете, причём по меньшей мере часть измерительного модуля выполнена с возможностью контакта с ногой ребёнка. Измерительный модуль может включать в себя блок обработки, выполненный с возможностью приёма и обработки показателей жизнедеятельности, принимаемых измерительным модулем, а также беспроводной передатчик, соединённый с упомянутым блоком обработки. Беспроводной передатчик может быть выполнен с возможностью передачи обработанных показателей жизнедеятельности ребёнка на приёмную станцию, которая может выдавать оповещение, если обработанные показатели жизнедеятельности указывают на некоторую тенденцию в состоянии жизнедеятельности ребёнка, которая выходит за пределы заданных пороговых величин.A device for wireless monitoring of a child's vital signs is known, disclosed in US2015157263 (OWLET PROTECTION ENTERPRISES LLC, published 06/11/2015). The known device contains a measuring module placed in a wearable object, and at least a part of the measuring module is made with the possibility of contact with the child's leg. The measurement module may include a processing unit configured to receive and process vital signs received by the measurement module, as well as a wireless transmitter connected to said processing unit. The wireless transmitter may be configured to transmit the processed vital signs of the child to a receiving station, which may issue an alert if the processed vital signs indicate some trend in the child's vital status that is outside predetermined thresholds.
В данном известном техническом решении измерительный модуль содержит, в частности, датчик температуры кожных покровов, однако данные от датчика температуры кожных покровов используются для корректировки показаний датчика частоты сердечных сокращений и датчика насыщения артериальной крови кислородом, и они сами по себе не предназначены для последующей передачи в другие устройства для их интерпретации в удобочитаемый для пользователя формат. Поэтому один из недостатков данного известного технического решения состоит в том, что оно не позволяет пользователю (например, лицу, осуществляющему уход или надзор за ребёнком) дистанционно установить температуру кожных покровов ребёнка.In this well-known technical solution, the measuring module contains, in particular, a skin temperature sensor, however, data from the skin temperature sensor is used to correct the readings of the heart rate sensor and the arterial oxygen saturation sensor, and they are not in themselves intended for subsequent transmission to other devices to interpret them in a user-readable format. Therefore, one of the disadvantages of this known technical solution is that it does not allow the user (for example, a person caring for or supervising a child) to remotely set the temperature of the child's skin.
Из источника US9848786 (Mattel Inc., опубликовано 26.12.2017) известна система мониторинга состояния жизнедеятельности ребёнка, содержащая носимое устройство с датчиками для измерения показателей жизнедеятельности ребёнка, таких как частота сердечных сокращений и температура кожных покровов, и базовую станцию для измерения показателей состояния окружающей среды в местонахождении ребёнка или вблизи него, таких как температура, влажность воздуха, уровень шума и освещения, а также для беспроводного приёма данных от датчиков носимого устройства, обработки принятых данных и последующей передачи на устройство беспроводной связи (смартфон, смарт-часы, планшетный компьютер) лица, осуществляющего уход или надзор за ребёнком, данных о состоянии жизнедеятельности ребёнка и состоянии окружающей среды в местонахождении ребёнка, а также информации, полученной на основании анализа упомянутых данных, о прогнозируемом изменении физиологического состояния ребёнка и/или событии с ребёнком, например о прогнозируемом пробуждении ребёнка. В данном известном решении носимое устройство выполнено в виде браслета и содержит датчики для измерения по существу только двух показателей жизнедеятельности ребёнка – частоты сердечных сокращений (пульса) и температуры кожных покровов, в то же время возможность измерения такого показателя, как насыщение крови кислородом, в данном известном решении не предусматривается. Кроме того, браслет в большей степени привлекает внимание ребёнка, что может привести к активным попыткам снятия браслета и, соответственно, к некорректной работе известной системы.From the source US9848786 (Mattel Inc., published on 12/26/2017), a baby vital monitoring system is known, containing a wearable device with sensors for measuring baby vital signs, such as heart rate and skin temperature, and a base station for measuring environmental indicators at or near the location of the child, such as temperature, air humidity, noise and lighting levels, as well as for wirelessly receiving data from the sensors of a wearable device, processing the received data and then transmitting it to a wireless communication device (smartphone, smart watch, tablet computer) caregiver or supervisor of the child, data on the state of life of the child and the state of the environment in the location of the child, as well as information obtained on the basis of the analysis of the said data on the predicted change in the physiological state of the child and / or event with the child, for example, about predicted awakening of the child. In this well-known solution, the wearable device is made in the form of a bracelet and contains sensors for measuring essentially only two indicators of the child's vital activity - heart rate (pulse) and skin temperature, at the same time, the ability to measure such an indicator as blood oxygen saturation, in this known solution is not provided. In addition, the bracelet attracts the attention of the child to a greater extent, which can lead to active attempts to remove the bracelet and, accordingly, to incorrect operation of the known system.
Данный раздел, раскрывающий различные аспекты и варианты выполнения заявляемого изобретения, предназначен для представления краткой характеристики заявляемых объектов изобретения и вариантов его выполнения. Подробная характеристика технических средств и методов, реализующих сочетания признаков заявляемых изобретений, приведена ниже. Ни данное раскрытие изобретения, ни нижеприведенное подробное описание и сопровождающие чертежи не следует рассматривать как определяющие объем заявляемого изобретения. Объем правовой охраны заявляемого изобретения определяется исключительно прилагаемой формулой изобретения.This section, which discloses various aspects and embodiments of the claimed invention, is intended to provide a brief description of the claimed objects of the invention and embodiments. A detailed description of technical means and methods that implement combinations of features of the claimed inventions is given below. Neither this disclosure nor the following detailed description and accompanying drawings should be construed as defining the scope of the claimed invention. The scope of legal protection of the claimed invention is determined solely by the attached claims.
Предлагаемое изобретение было создано с учетом недостатков вышеприведенных известных решений и направлено на устранение или по меньшей мере уменьшение недостатков уровня техники.The present invention was created taking into account the shortcomings of the above known solutions and is aimed at eliminating or at least reducing the shortcomings of the prior art.
Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в повышении надёжности и достоверности дистанционного мониторинга сна ребёнка младшего возраста с получением информации о различных показателях жизнедеятельности ребёнка, таких как температура кожных покровов, частота сердечных сокращений, насыщение крови кислородом, а также информации о состоянии окружающей среды в месте, где находится ребёнок, с высокой степенью точности и отображением соответствующей информации в удобном для пользователя формате.The technical problem solved by the invention is to increase the reliability and reliability of remote monitoring of the sleep of a young child with obtaining information about various indicators of the child's vital activity, such as skin temperature, heart rate, blood oxygen saturation, as well as information about the state of the environment in the place , where the child is located, with a high degree of accuracy and display of relevant information in a user-friendly format.
Задача изобретения состоит в создании системы мониторинга показателей жизнедеятельности детей младшего возраста, в частности новорожденных и младенцев, выполненной с возможностью измерения различных показателей жизнедеятельности ребёнка и состояния окружающей среды в месте, где находится ребёнок, обработки полученных измерений и передачи данных пользователю с возможностью отображения данных на одном или более пользовательских устройствах.The objective of the invention is to create a system for monitoring the vital signs of young children, in particular newborns and infants, made with the ability to measure various vital signs of the child and the state of the environment in the place where the child is, processing the measurements obtained and transmitting the data to the user with the ability to display the data on one or more user devices.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в повышении точности и надёжности измерения показателей жизнедеятельности ребёнка.The technical result achieved by using the invention is to increase the accuracy and reliability of measuring the child's vital signs.
Согласно изобретению, вышеуказанная задача решается системой мониторинга показателей жизнедеятельности ребёнка, содержащей измерительный блок, выполненный в виде носимого устройства, выполненного с возможностью надевания на ногу ребёнка, и комнатную станцию, выполненную с возможностью беспроводного соединения с измерительным блоком. Измерительный блок содержит датчик частоты сердечных сокращений, датчик насыщения крови кислородом, и датчик температуры кожных покровов. Комнатная станция содержит: датчик влажности воздуха, датчик температуры воздуха, беспроводной приёмопередатчик и контроллер. Контроллер комнатной станции выполнен с возможностью обработки сигналов от датчика частоты сердечных сокращений, датчика насыщения крови кислородом и датчика температуры кожных покровов, принимаемых от измерительного блока посредством беспроводного приёмопередатчика, и сигналов от датчика влажности воздуха и датчика температуры воздуха. Беспроводной приёмопередатчик выполнен с возможностью передачи данных, получаемых в результате обработки сигналов от датчиков контроллером комнатной станции, на одно или более внешних устройств для их отображения одному или более пользователям.According to the invention, the above problem is solved by a system for monitoring the vital signs of a child, containing a measuring unit made in the form of a wearable device, made with the possibility of putting on the child's leg, and an indoor station, made with the possibility of wireless connection with the measuring unit. The measuring unit contains a heart rate sensor, a blood oxygen saturation sensor, and a skin temperature sensor. The indoor station contains: an air humidity sensor, an air temperature sensor, a wireless transceiver and a controller. The room station controller is configured to process signals from a heart rate sensor, a blood oxygen saturation sensor, and a skin temperature sensor received from the measuring unit via a wireless transceiver, and signals from an air humidity sensor and an air temperature sensor. The wireless transceiver is configured to transmit data obtained as a result of signal processing from sensors by the room station controller to one or more external devices for display to one or more users.
Измерительный блок может дополнительно содержать датчик пространственного положения ребёнка, акселерометр для обнаружения движений ребёнка. Комнатная станция может дополнительно содержать микрофон для приёма звуков из окружения ребёнка. Комнатная станция может дополнительно содержать по меньшей мере одно запоминающее устройство для временного хранения данных от датчиков, а также зарядную станцию для беспроводной зарядки измерительного блока по стандарту Qi. Кроме того, комнатная станция может дополнительно содержать громкоговоритель для выдачи звуковых сигналов. Внешнее устройство может представлять собой комнатный дисплей, выполненный с возможностью отображения информации о состоянии ребёнка на основании данных, принятых посредством беспроводного соединения от комнатной станции. Беспроводное соединение между измерительным блоком и комнатной станцией и/или между комнатной станцией и одним или более внешними устройствами может устанавливаться по стандарту Bluetooth 5.0 (BLE 5) и выше. Кроме того, внешнее устройство может представлять собой абонентское устройство пользователя, выполненное с возможностью отображения информации о состоянии ребёнка на основании данных, принятых посредством беспроводного соединения от комнатной станции. Внешнее устройство может быть снабжено программным приложением, выполненным с возможностью отображения информации о состоянии ребёнка на основании данных, принятых посредством беспроводного соединения от комнатной станции, а также с возможностью долгосрочного хранения данных в памяти внешнего устройства, анализа данных, принимаемых от комнатной станции в течение длительных периодов времени, и/или передачи данных в систему, обеспечивающую доступ к данным для медицинских специалистов. Комнатная станция может дополнительно содержать встроенный модуль WiFi для передачи данных на внешние устройства.The measuring unit may additionally contain a child's spatial position sensor, an accelerometer to detect the child's movements. The indoor station may additionally contain a microphone for receiving sounds from the child's environment. The indoor station may further comprise at least one memory device for temporary storage of data from the sensors, as well as a charging station for wireless charging of the measuring unit according to the Qi standard. In addition, the indoor station may further comprise a loudspeaker for outputting sound signals. The external device may be a room display configured to display information about the child's condition based on data received via a wireless connection from the room station. The wireless connection between the measuring unit and the room station and/or between the room station and one or more external devices can be established using the Bluetooth 5.0 (BLE 5) or higher standard. In addition, the external device may be a subscriber device of the user, configured to display information about the state of the child based on data received via a wireless connection from the room station. The external device can be equipped with a software application capable of displaying information about the state of the child based on data received via a wireless connection from the room station, as well as with the possibility of long-term storage of data in the memory of the external device, analysis of data received from the room station for long periods of time. periods of time, and/or transferring data to a system that provides access to data for medical professionals. The indoor station may additionally contain a built-in WiFi module for data transfer to external devices.
В одном или более вариантах выполнения изобретения измерительный блок выполнен в виде многослойной тканевой повязки с участком для обхвата лодыжки, участком для обхвата стопы и соединительным участком, при этом многослойная тканевая повязка выполнена с возможностью фиксации на ноге ребёнка при помощи контактной ленты. Измерительный блок может быть дополнительно выполнен с возможностью контроля прижатия по меньшей мере одного из датчика частоты сердечных сокращений, датчика насыщения крови кислородом и датчика температуры кожных покровов к поверхности кожи тела ребёнка. Измерительный блок может дополнительно содержать датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры воздуха в непосредственной близости от поверхности кожи тела ребёнка. Комнатная станция может быть выполнена с возможностью работы в качестве точки доступа к собственной беспроводной сети передачи данных.In one or more embodiments of the invention, the measuring unit is made in the form of a multi-layer fabric bandage with an ankle area, a foot area and a connecting area, while the multi-layer fabric bandage is made with the possibility of fixing on the child's leg using a contact tape. The measuring unit can be additionally configured to control pressing at least one of the heart rate sensor, the blood oxygen saturation sensor and the skin temperature sensor to the skin surface of the child's body. The measuring unit may additionally contain a temperature sensor configured to measure the air temperature in the immediate vicinity of the skin surface of the child's body. The indoor station may be configured to act as an access point to its own wireless data network.
Специалистам в данной области техники будет очевидно, что помимо вышеперечисленных объектов изобретения изобретательский замысел, лежащий в основе настоящего изобретения, может быть реализован в форме других объектов изобретения, таких как одно или более устройств, способов и т.п.Those skilled in the art will appreciate that, in addition to the foregoing objects of the invention, the inventive concept underlying the present invention may be embodied in the form of other objects of the invention, such as one or more devices, methods, and the like.
Чертежи приведены в настоящем документе для облегчения понимания сущности настоящего изобретения. Чертежи являются схематичными и выполнены не в масштабе. Чертежи служат исключительно в качестве иллюстрации и не предназначены для определения объема настоящего изобретения.The drawings are given in this document to facilitate understanding of the essence of the present invention. The drawings are schematic and not to scale. The drawings are for illustrative purposes only and are not intended to define the scope of the present invention.
Предлагаемое изобретение относится к системе мониторинга показателей жизнедеятельности ребёнка, которая по существу представляет собой комплекс (комплект) аппаратных и программных средств, который позволяет осуществлять мониторинг показателей жизнедеятельности ребёнка младшего возраста, в частности новорождённого ребёнка или младенца. Система может использоваться как в повседневных бытовых условиях для контроля состояния сна ребёнка, так и для своевременного обнаружения и предупреждения проблем, связанных с дыханием, сердечной деятельностью, насыщением крови кислородом и нарушениями сна, в домашних условиях или в медицинском учреждении.The present invention relates to a system for monitoring the vital signs of a child, which is essentially a complex (set) of hardware and software that allows monitoring the vital signs of a young child, in particular a newborn child or infant. The system can be used both in everyday living conditions to monitor the child's sleep status, and for the timely detection and prevention of problems associated with breathing, cardiac activity, blood oxygen saturation and sleep disorders, at home or in a medical institution.
Как схематично показано на Фиг. 1, система 1 мониторинга показателей жизнедеятельности ребёнка согласно изобретению включает в себя следующие основные компоненты:As shown schematically in FIG. 1, the child vital signs monitoring system 1 according to the invention includes the following main components:
- измерительный блок 10, находящийся в непосредственном контакте с ребёнком;- measuring
- комнатную станцию 20, соединённую беспроводным соединением с измерительным блоком 10, принимающую и обрабатывающую данные от измерительного блока 10, и- an
- одно или более внешних устройств 30, соединённые беспроводным соединением с комнатной станцией 20 и выполненные с возможностью отображения данных, принятых от комнатной станции 20, для пользователей, контролирующих состояние ребёнка посредством системы 1 согласно изобретению.- one or more
Далее настоящее изобретение будет описано при помощи одного или более примерных вариантов выполнения, которые следует понимать как предназначенные лишь для иллюстрации изобретения и примерных технических средств и методов, которыми оно может быть реализовано, но не для ограничения объёма правовой охраны изобретения какими-либо конкретными подробностями. Вышеперечисленные основные компоненты системы 1 будут далее подробно рассмотрены на конкретных примерах их реализации.Hereinafter, the present invention will be described using one or more exemplary embodiments, which should be understood as intended only to illustrate the invention and exemplary means and methods by which it can be implemented, but not to limit the scope of legal protection of the invention in any specific detail. The above main components of system 1 will be further discussed in detail on specific examples of their implementation.
Измерительный блокMeasuring block
Измерительный блок 10 согласно изобретению представляет собой носимое устройство с возможностью крепления на ноге ребёнка, реализованное согласно изобретению в форме тканевой пинетки, надеваемой на ногу ребёнка. Тканевая пинетка выполнена с возможностью крепления к телу ребёнка, например, вокруг ноги ребёнка, и представляет собой многослойную тканевую повязку с тремя участками: участком для обхвата лодыжки, участком для обхвата стопы и соединительным участком. Участок для обхвата лодыжки обхватывает ногу в районе лодыжки и фиксируется посредством контактной ленты (застёжки-липучки). Участок для обхвата стопы обхватывает ногу в районе стопы и затягивается, например, под мизинцем. Соединительный участок соединяет участок для обхвата лодыжки и участок для обхвата стопы. Участок для обхвата лодыжки и участок для обхвата стопы выполнены с возможностью плотной фиксации на ноге. Такая конструкция обеспечивает сохранение положения тканевой пинетки на ноге ребёнка на протяжении всего времени её использования, не позволяя тканевой пинетке спадать с ноги ребёнка или не позволяя ребёнку снимать тканевую пинетку с ноги другой ногой или другими частями тела. Конструкция тканевой пинетки также обеспечивает необходимый контакт датчиков, входящих в состав измерительного блока 10, с поверхностью кожи ребёнка там, где это необходимо для получения достоверных результатов измерений.The
Измерительный блок 10 в общем случае содержит по меньшей мере следующие датчики, предназначенные для измерения показателей жизнедеятельности ребёнка:The measuring
- датчик 100 частоты сердечных сокращений (Hr),- 100 heart rate sensor (Hr),
- датчик 110 насыщения крови кислородом (SpO2),-
- датчик 120 температуры кожных покровов.-
Следует понимать, что данный перечень датчиков, которые могут быть размещены на измерительном блоке 10, не является исчерпывающим. Так, в вариантах выполнения также могут быть предусмотрены различные датчики, позволяющие определить положение ребёнка, а также, например, акселерометр, который позволяет обнаруживать движения ребёнка. Измерительный блок 10 также может содержать свой датчик 130 температуры окружающей среды. Кроме того, специалистам в данной области техники будут очевидны также другие варианты выполнения, в которых в составе измерительного блока 10 могут быть предусмотрены другие датчики, при условии возможности их размещения в конструкции измерительного блока 10 согласно изобретению.It should be understood that this list of sensors that can be placed on the measuring
Кроме датчиков, измерительный блок 10 также содержит блок питания, контроллер 140 (по меньшей мере один процессор) и блок 150 связи (беспроводной приёмопередатчик). Блок питания соединён с измерительным блоком 10, контроллером 140 и блоком 150 связи. Измерительный блок 10 соединён с контроллером 140. Контроллер 140 соединён с блоком 150 связи.In addition to the sensors, the
Датчик 110 насыщения крови кислородом (SpO2) и датчик 100 частоты сердечных сокращений (Hr) по меньшей мере в одном варианте выполнения могут быть по существу объединены в одном датчике, который называется пульсоксиметром. Пульсоксиметр по существу представляет собой оптический датчик. Он содержит корпус, красный источник излучения, инфракрасный источник излучения и по меньшей мере один приёмник излучения (фотоприёмник). Пульсоксиметр имеет цифровой интерфейс для конфигурирования режимов его работы и передачи данных в контроллер. Красный источник излучения, инфракрасный источник излучения и по меньшей мере один приёмник излучения (фотоприёмник) интегрированы в корпус пульсоксиметра. В качестве неограничивающего примера, по меньшей мере в одном варианте выполнения изобретения пульсоксиметр может быть реализован на базе сенсорного модуля MAX30102.The blood oxygen saturation (SpO 2 )
Принцип работы пульсоксиметра состоит в следующем. В процессе измерения используется канал красного и инфракрасного света с возможностью программного регулирования интенсивности свечения и длительности сеансов измерения из контроллера через цифровой интерфейс, что позволяет выбрать оптимальную с точки зрения соотношения точности/энергопотребления частоту дискретизации для вычисления показателей пульса и насыщения крови кислородом, например, у новорождённого. В месте контакта с ногой ребёнка пульсоксиметр попеременно излучает красный и инфракрасный свет, а его фотоприёмник измеряет соответствующий уровень отражённого от тела оптического сигнала. На основе анализа оцифрованных с фотоприёмника сигналов инфракрасного и красного света может быть вычислена частота сердечных сокращений, насыщенность крови кислородом, а также частота дыхательных движений. Вычисление SpO2 на основании данных от пульсоксиметра может быть осуществлено в контроллере на основе по меньшей мере одного известного из уровня техники алгоритма. В качестве неограничивающего примера, может быть использован алгоритм, реализуемый сенсорным модулем MAX32664, раскрытый в сети Интернет по адресу: https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/app-notes/6/6845.html. Вычисление частоты дыхательных движений может осуществляться посредством анализа частоты амплитудной модуляции сигнала сердечного ритма дыхательными движениями.The principle of operation of the pulse oximeter is as follows. The measurement process uses a channel of red and infrared light with the ability to programmatically control the intensity of the glow and the duration of the measurement sessions from the controller via a digital interface, which allows you to choose the optimal sampling rate in terms of accuracy / power consumption ratio for calculating heart rate and blood oxygen saturation, for example, newborn. At the point of contact with the child's leg, the pulse oximeter alternately emits red and infrared light, and its photodetector measures the corresponding level of the optical signal reflected from the body. Based on the analysis of infrared and red light signals digitized from the photodetector, heart rate, blood oxygen saturation, and respiratory rate can be calculated. The calculation of SpO 2 based on data from the pulse oximeter can be performed in the controller based on at least one algorithm known in the art. As a non-limiting example, the algorithm implemented by the MAX32664 sensor module, disclosed on the Internet at: https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/app-notes/6/6845.html, can be used. The calculation of the frequency of respiratory movements can be carried out by analyzing the frequency of amplitude modulation of the heart rate signal by respiratory movements.
Датчик 120 температуры кожных покровов выполнен с возможностью измерения температуры кожных покровов в точке прилегания датчика 120 к телу. В качестве неограничивающего примера, в одном или более вариантах выполнения датчик 120 температуры кожных покровов представляет собой оптический датчик температуры и по существу является бесконтактным приёмником инфракрасного излучения тела человека. В варианте выполнения, датчик 120 температуры кожных покровов настроен на измерение температуры кожных покровов с точностью 0,3 градуса в медицинском диапазоне 34-42 градуса Цельсия. В другом варианте выполнения датчик 120 температуры кожных покровов может быть реализован в виде инфракрасного датчика температуры, настроенного на измерение температуры кожных покровов с точностью 0,1 градуса, такого как, в качестве неограничивающего примера, доступные на рынке датчики производства компании Melexis. Датчик температуры кожных покровов выполнен с возможностью передачи данных в контроллер и является бесконтактным.The
Применение датчика 120 температуры кожных покровов в измерительном блоке 10 позволяет, в частности, обнаруживать такие состояния организма ребёнка, как «белая» лихорадка и «красная» лихорадка. В случае «белой» лихорадки из-за высокой температуры происходит спазм периферических сосудов с последующим переохлаждением конечностей, что опасно для детей возрастом от рождения до года, так как может привести к осложнениям, например, фебрильным судорогам, помутнению сознания, нарушению работы центральной нервной системы, галлюцинациям. В случае «красной» лихорадки происходит существенное увеличение температуры тела (от градуса и более) за непродолжительный промежуток времени. Повышение температуры тела выше 38 градусов Цельсия может свидетельствовать о воспалительных процессах в организме, которые требуют вмешательства. Выявление симптомов посредством датчика 120 температуры кожных покровов позволяет заранее начать соответствующее лечение.The use of the
При этом известно, что исключение или снижение влияния окружающей среды до величины погрешности позволяет более точно диагностировать изменения в физиологических процессах, происходящих в теле человека. Для этого по меньшей мере в одном варианте выполнения изобретения предпочтительно предусмотрен также датчик 130 температуры окружающей среды, который может входить в состав измерительного блока 10 и/или комнатной станции 20 в системе 1 согласно изобретению. Данные от датчика 130 температуры окружающей среды могут учитываться при анализе данных от измерительного блока 10, выполняемых в одном или более процессорах контроллера комнатной станции 20, для выдачи соответствующей информации пользователям. Более конкретно, анализ температуры окружающей среды позволяет также вести анализ корреляции изменения температуры с изменениями показателей жизнедеятельности ребёнка, например, таких, как SpO2, Hr, циклы дыхания, и качеством сна. Обеспечение возможности измерения температуры окружающей среды позволяет также следить за нахождением тела в комфортном температурном диапазоне (например, обнаруживать перегрев воздуха и исключать перегрев ребёнка под одеялом, либо обнаруживать холод, например, при открытии окна, снятом одеяле и т.п.), на основании чего система 1 может своевременно сигнализировать пользователю о необходимости вмешательства для устранения неблагополучных температурных условий, в которых находится ребёнок.At the same time, it is known that the exclusion or reduction of the influence of the environment to the extent of the error makes it possible to more accurately diagnose changes in the physiological processes occurring in the human body. To this end, in at least one embodiment of the invention, an
Размещение датчика 120 температуры кожных покровов в зоне измерения температуры также является важным, поскольку повышает точность вводимых поправок. Измерение температуры окружающей среды отдельным устройством, которое расположено на значительном расстоянии от места измерения температуры кожных покровов, нецелесообразно, поскольку разность температур может быть значительной. Например, когда ребёнок укрыт, он сам выделяет тепло, и температура под одеялом будет выше, чем в месте, где расположено отдельное устройство измерения температуры окружающей среды, либо будет такой же, если ребёнок раскрылся.The placement of the
Датчик 130 температуры окружающей среды представляет собой известный из уровня техники оптический датчик температуры, такой как, например, датчик температуры от компании Texas Instruments, и предназначен для регистрации температуры окружающей среды вокруг ребёнка. При применении датчика 130 температуры окружающей среды в составе измерительного блока 10 он расположен в непосредственной близости от места измерения температуры кожных покровов, но при этом максимально изолирован от воздействия теплового потока тела ребёнка. В качестве неограничивающего примера, по меньшей мере в одном варианте выполнения датчик 130 температуры окружающей среды может быть расположен на внешней стороне измерительного блока 10, противоположной стороне, обращённой к кожному покрову ребёнка, например, на стороне измерительного блока 10, противоположной от стопы ребёнка, что является оптимальным с точки зрения точности измерения температуры.The
В предпочтительных вариантах выполнения данные, принятые от датчика 130 температуры окружающей среды, используются для корректировки показаний датчика 120 температуры кожных покровов, что повышает точность измерения температуры кожных покровов. Датчик 130 температуры окружающей среды выполнен с возможностью передачи данных в контроллер измерительного блока 10. Сигнал от датчика 130 температуры окружающей среды может использоваться контроллером измерительного блока 10 для коррекции данных от датчика 120 температуры кожных покровов. Использование сочетания двух датчиков температуры также позволяет отслеживать в динамике в течение некоторого периода времени тенденцию к повышению, стабилизации или понижению температуры тела ребёнка, и при обработке соответствующих данных измерительный блок 10 может передавать в комнатную станцию 20 соответствующие данные для выдачи одному или более пользователям соответствующей индикации.In preferred embodiments, the data received from the
Акселерометр выполнен с возможностью обнаружения движений тела ребёнка, а также он может быть выполнен с возможностью определения положения тела в пространстве. В частности, акселерометр выполнен с возможностью измерения проекции гравитационного ускорения относительно своей оси. В качестве неограничивающего примера, акселерометр может быть реализован в виде трёхосного линейного микроэлектронного цифрового акселерометра (MEMS) LIS3DH производства компании ST Microelectronics. Однако следует понимать, что данный вариант реализации приведён исключительно в качестве примера, и специалистам в данной области техники будут очевидны другие варианты акселерометра, подходящего для использования в настоящем изобретении.The accelerometer is configured to detect movements of the child's body, and it can also be configured to determine the position of the body in space. In particular, the accelerometer is configured to measure the projection of gravitational acceleration about its axis. As a non-limiting example, the accelerometer can be implemented as a three-axis linear microelectronic digital accelerometer (MEMS) LIS3DH manufactured by ST Microelectronics. However, it should be understood that this embodiment is provided by way of example only, and other variations of an accelerometer suitable for use in the present invention will be apparent to those skilled in the art.
С помощью данных о наличии движений от акселерометра также может производиться оценка точности данных, полученных от пульсоксиметра. В случае обнаружения в определённом временном интервале движения с ускорением, превышающим установленное пороговое значение, определение частоты сердечных сокращений, дыхательных движений и насыщения крови кислородом не производится в этом временном интервале для обеспечения необходимой точности в показаниях.The motion data from the accelerometer can also be used to evaluate the accuracy of the pulse oximeter data. In case of detection in a certain time interval of movement with an acceleration exceeding the set threshold value, the determination of the heart rate, respiratory movements and blood oxygen saturation is not performed in this time interval to ensure the necessary accuracy in the readings.
Акселерометр также предназначен для обнаружения движений ребёнка (например, для контроля качества сна и пробуждения), и для определения положения тела ребёнка в пространстве с целью выявления случаев его переворачивания на живот, что считается небезопасным, поскольку при таком положении тела ребёнка может наступить остановка дыхания. Акселерометр выполнен с возможностью передачи данных в контроллер. Данные от акселерометра могут быть использованы, например, для анализа качества сна путём обработки данных о количестве движений во сне, количества пробуждений, плача, а также выявления фаз сна, которые могут получены на основании частоты сердцебиения.The accelerometer is also designed to detect movements of the child (for example, to monitor the quality of sleep and awakening), and to determine the position of the child's body in space in order to detect cases of him turning over on his stomach, which is considered unsafe, since this position of the child's body may cause respiratory arrest. The accelerometer is configured to transmit data to the controller. Data from the accelerometer can be used, for example, to analyze the quality of sleep by processing data on the number of movements in sleep, the number of awakenings, crying, and identifying sleep phases, which can be obtained based on heart rate.
Блок питания, включённый в состав измерительного блока 10, содержит источник питания, и выполнен с возможностью беспроводной зарядки источника питания. Блок питания выполнен с возможностью обмена данными с контроллером, в частности, блок питания выполнен с возможностью отправки в контроллер, например, информации о начале зарядки. Источник питания с многократной перезарядкой соединён с цепью электрического питания измерительного блока 10 через схему защиты заряда/разряда. В качестве неограничивающего примера, источник питания измерительного блока 10 выполнен в виде литий-ионного аккумулятора со схемой защиты заряда/разряда. Кроме того, измерительный блок 10 содержит средство беспроводной зарядки, которое в предпочтительном варианте выполнено по технологии Qi WPC 1.2 и представляет собой микросхему приёмника и плоскую катушку индуктивности с экранированием одной из сторон ферритовым кольцом. Измерительный блок 10 выполнен с возможностью механического крепления на комнатной станции 20 с целью зарядки источника питания при помощи упомянутого средства беспроводной зарядки.The power supply included in the measuring
Контроллер 140 выполнен с возможностью сбора данных от датчиков измерительного блока 10 и формирования и передачи данных в блок 150 связи (беспроводной приёмопередатчик). Взаимодействие между датчиками измерительного блока 10 и контроллером осуществляется по шине I2C. В качестве неограничивающего примера, контроллер 140 измерительного блока 10 может быть реализован на основе микроконтроллера архитектуры ARM. Беспроводной приёмопередатчик (блок 150 связи) выполнен с возможностью приёма данных от контроллера 140 и передачи их в комнатную станцию 20 по беспроводному каналу связи. В качестве неограничивающего примера, в предпочтительном варианте выполнения блок 150 связи измерительного блока 10 представляет собой беспроводной приёмопередатчик стандарта Bluetooth Low Energy (далее – BLE) и/или стандарта Bluetooth 4.2. В другом примерном предпочтительном варианте выполнения блок 150 связи измерительного блока 10 представляет собой беспроводной приёмопередатчик стандарта Bluetooth 5.0 и выше. Использование данного стандарта позволяет снизить энергопотребление, увеличить размер пакетов передаваемых данных, а также обеспечивает возможность беспроводного соединения с комнатной станцией 20 более одного измерительного блока 10 (в частности, от 2 до 5 измерительных блоков 10), что позволяет использовать одну систему 1 согласно изобретению для одновременного мониторинга состояния нескольких детей младшего возраста, исключая необходимость использования такой системы для каждого из детей в отдельности, как в случае с известными аналогами, раскрытыми в источниках US2015157263 и US9848786, охарактеризованных выше в разделе «Уровень техники» настоящего описания. Применение в блоке 150 связи измерительного блока 10 стандарта BLE 5 обеспечивает преимущество, состоящее в особенно низком энергопотреблении в режиме приёма (ожидания) по сравнению, например, с предыдущим стандартом BLE 4, и в то же время особенно большой дальности действия приёмопередатчика и устойчивости связи при наличии помех от WiFi устройств.The
Следует понимать, что в зависимости от конкретного варианта реализации системы согласно изобретению блок 150 связи измерительного блока 10, предназначенный для обмена данными с комнатной станцией 20, может быть реализован в виде беспроводного приёмопередатчика на основе других стандартов беспроводной связи, известных специалистам в данной области техники, таких как WiFi, Bluetooth, Zigbee, USB, RS-485, Ethernet и т.п.It should be understood that, depending on the specific implementation of the system according to the invention, the
Контроллер измерительного блока 10 может быть реализован на основе по меньшей мере одного известного из уровня техники микроконтроллера известной из уровня техники архитектуры (ARM, AVR, MSP430 и т.п.). Контроллер может быть выполнен с возможностью обработки и/или преобразования и/или вычисления по меньшей мере одной величины на основании сигналов, принимаемых от датчиков измерительного блока 10. В одном или более вариантах выполнения контроллер может быть выполнен с возможностью буферизации сигналов, принимаемых от датчиков измерительного блока 10, в пакеты данных для блока 150 связи. Контроллер также снабжён по меньшей мере одним известным из уровня техники машиночитаемым носителем, выполненным с возможностью по меньшей мере кратковременного хранения данных, принимаемых от датчиков измерительного блока 10, результатов обработки, вычисления. Кроме того, предусмотрен по меньшей мере один машиночитаемый носитель, на котором сохранено программное обеспечение, под управлением которого работает контроллер измерительного блока 10.The controller of the measuring
В одном или более вариантах выполнения, измерительный блок 10 также может быть снабжён датчиком прижатия к телу. В других вариантах выполнения предложенного технического решения датчик прижатия к телу может представлять собой по меньшей мере один из известных из уровня техники датчиков давления, например, емкостной или оптический датчик, и/или меньшей мере один из известных из уровня техники датчиков приближения, например емкостной датчик, который может быть расположен в области тканевой пинетки, соответствующей мизинцу ноги ребёнка. Датчик прижатия к телу может быть выполнен с возможностью измерения плотности прижатия к телу ребёнка и/или расстояния от датчиков измерительного блока 10 до поверхности тела ребёнка. Датчик прижатия к телу может быть контактным или бесконтактным.In one or more embodiments, the
В предпочтительном варианте выполнения системы 1 согласно изобретению, роль датчика прижатия к телу может выполнять сам пульсоксиметр измерительного блока 10. Например, при реализации пульсоксиметра в виде оптического датчика для измерения плотности прижатия (прилегания) к телу измеряют количество света, регистрируемого приёмником излучения, например, приёмником излучения пульсоксиметра. В случае, если измерительный блок 10 очень плотно прилегает к телу ребёнка, количество света, принимаемое приёмником излучения, будет больше номинального значения, установленного при заводской калибровке датчика. В случае, если плотность прилегания слабая, то принимаемое количество света меньше номинального значения.In the preferred embodiment of the system 1 according to the invention, the pulse oximeter of the measuring
В случае использования емкостного датчика давления при калибровке устанавливается номинальное значение электрической ёмкости, которое соответствует оптимальной степени прижатия измерительного блока 10 к телу ребёнка. Отклонение этого значения в ту или иную сторону будет свидетельствовать о недостаточном или чрезмерном прижатии измерительного блока 10. Текущая степень прижатия измерительного блока 10 к телу ребёнка может быть отображена для пользователя средствами измерительного блока 10 (например, посредством звуковой и/или световой индикации) и/или комнатной станции 20, и/или информация о текущей степени прижатия измерительного блока 10 может быть передана на одно или более внешних устройств 30 для отображения в удобном для пользователя виде, например в виде графической индикации.In the case of using a capacitive pressure sensor during calibration, the nominal value of the electric capacitance is set, which corresponds to the optimal degree of pressing the measuring
Комнатная станцияindoor station
Комнатная станция 20, соединённая с измерительным блоком 10 по меньшей мере одним каналом беспроводной связи как описано выше, предназначена главным образом для сбора и обработки данных от измерительного блока 10. Кроме того, она представляет собой по существу «базу» для измерительного блока 10, от которой измерительный блок 10 заряжается посредством беспроводной зарядки по стандарту Qi, как описано выше.
Кроме того, в общем случае комнатная станция 20 содержит по меньшей мере датчик 200 влажности и датчик 210 температуры воздуха. Следует понимать, что комплект датчиков в составе комнатной станции 20 не ограничен датчиком 200 влажности и датчиком 210 температуры воздуха, и кроме них в состав комнатной станции 20 могут также входить и другие датчики, предназначенные прежде всего для контроля условий в помещении, в котором находится ребёнок.In addition, in the General case, the
Кроме того, в одном или более вариантах выполнения в состав комнатной станции 20 может быть включён по меньшей мере один сверхчувствительный микрофон, такой как, в качестве неограничивающего примера, миниатюрный всенаправленный МЭМС-микрофон INMP621ACEZ (изготовитель - Invensense), предназначенный для приёма звуков в помещении, в котором находится ребёнок. В частности, сверхчувствительный микрофон выполнен с возможностью улавливания таких звуков, как плач и голос ребёнка, а также других звуков, таких как чихание, кашель, звуки движений спящего и/или бодрствующего ребёнка. Предпочтительно, чтобы сверхчувствительный микрофон был способен отчётливо принимать также звуки дыхания ребёнка.In addition, in one or more embodiments,
Комнатная станция 20 содержит контроллер 220, который может быть реализован в виде одного или более процессоров, микропроцессоров и т.п., как известно специалистам в данной области техники. Контроллер 220 выполнен с возможностью приёма сигналов от датчика 200 влажности, датчика 210 температуры воздуха и от сверхчувствительного микрофона, а также с возможностью обработки данных на основе принимаемых сигналов для формирования данных, подлежащих передаче на одно или более внешних устройств 30, как будет более подробно описано ниже. Контроллер 220 комнатной станции выполнен с возможностью сбора данных от датчиков комнатной станции 20 и формирования и передачи данных в блок 230 связи (беспроводной приёмопередатчик) комнатной станции. Взаимодействие между датчиками комнатной станции 20 и контроллером 220 осуществляется по шине I2C. В качестве неограничивающего примера, контроллер 220 комнатной станции может быть реализован на основе микроконтроллера архитектуры ARM.
Беспроводной приёмопередатчик (блок 230 связи) комнатной станции 20 выполнен с возможностью приёма данных от контроллера 220 и передачи их во внешние устройства 30 по беспроводному каналу связи. В качестве неограничивающего примера, в предпочтительном варианте выполнения блок 230 связи комнатной станции 20 представляет собой беспроводной приёмопередатчик стандарта Bluetooth Low Energy 4.2. Однако следует понимать, что в зависимости от конкретного варианта реализации системы 1 согласно изобретению блок связи комнатной станции, предназначенный для обмена данными с измерительным блоком 10 и одним или более внешними устройствами 30, может быть реализован в виде беспроводного приёмопередатчика на основе других стандартов беспроводной связи, известных специалистам в данной области техники, таких как WiFi, Bluetooth, Zigbee, USB, RS-485, Ethernet и т. п. В особенности предпочтительным является применение в блоке 230 связи комнатной станции стандарта BLE 5 (Bluetooth 5.0) и выше, что обеспечивает в особенности низкое энергопотребление в режиме приёма (ожидания) по сравнению, например, с предыдущим стандартом BLE 4, и в то же время в особенности большую дальность действия приёмопередатчика и устойчивость связи при наличии помех от WiFi устройств, а также увеличенный объём передаваемых данных вследствие большего размера пакета данных по сравнению с предыдущими стандартами связи стандарта Bluetooth Low Energy. Кроме того, применение в блоке 230 связи комнатной станции стандарта BLE 5 и выше позволяет одновременно устанавливать соединение комнатной станции 20 с более чем одним измерительным блоком 10 (в частности, с 2-5 измерительными блоками), что обеспечивает возможность использования одной системы 1 согласно изобретению для одновременного мониторинга нескольких детей младшего возраста, что не достигается известными аналогами, охарактеризованными в разделе «Уровень техники» настоящего описания изобретения.The wireless transceiver (communication unit 230) of the
По меньшей мере в одном примерном варианте выполнения, контроллер 220 выполнен в виде процессора серии STM32 и дополнительно снабжён программным и/или микропрограммным обеспечением для обработки сигналов, принимаемых от сверхчувствительного микрофона, для детектирования звуков, характеризующих состояние ребёнка, и в частности выделения звуков плача ребёнка, из всех звуков, воспринимаемых сверхчувствительным микрофоном. При этом посторонние звуки, такие как звуки с улицы или громкие звуки в помещении, не относящиеся к ребёнку, отфильтровываются контроллером 220, исключая передачу лишних данных на внешние устройства 30. Такая фильтрация может выполняться, в качестве неограничивающего примера, на основе алгоритмов классификации аудиосигналов с помощью свёрточных и/или рекуррентных нейронных сетей. Результатом обработки по фильтрации может быть, в качестве неограничивающего примера, передача на внешние устройства 30 преимущественно звуков, относящихся именно к ребёнку, при подавлении прочих звуков в передаваемых аудиоданных, либо срабатывание на одном или более внешних устройствах 30 соответствующих средств оповещения только в ответ, например, на плач или движения ребёнка, но не на посторонние звуки.In at least one exemplary embodiment, the
Кроме того, в одном или более примерных вариантах выполнения изобретения комнатная станция 20 может быть снабжена по меньшей мере одним громкоговорителем для воспроизведения различных звуковых эффектов под управлением контроллера 220. В качестве неограничивающего примера, громкоговоритель комнатной станции 20 может быть выполнен с возможностью формирования так называемого «белого шума», успокаивающего ребёнка и возвращающего просыпающегося ребёнка в состояние сна. В качестве «белого шума» может использоваться готовая аудиозапись, сохраняемая в памяти комнатной станции 20, либо аудиоданные могут генерироваться случайным образом посредством контроллера 220 комнатной станции и/или внешнего устройства 30. Кроме «белого шума» возможны варианты выполнения, при которых громкоговоритель комнатной станции 20 может использоваться для проигрывания одной или более мелодий, сохраняемых в памяти комнатной станции 20, по команде с внешнего устройства 30 или в ответ на принимаемый сигнал от сверхчувствительного микрофона и определяемый контроллером 220 комнатной станции как плач ребёнка, либо для воспроизведения данных голосового ввода от пользователя, принимаемых внешним устройством 30 и передаваемых на комнатную станцию 20.In addition, in one or more exemplary embodiments of the invention,
В варианте выполнения, контроллер 220 комнатной станции может быть выполнен с возможностью обработки сигнала, поступающего от сверхчувствительного микрофона, для распознавания плача ребёнка. При обнаружении плача ребёнка в течение некоторого короткого интервала времени контроллер 220 может запустить таймер ожидания повторного плача. При повторном распознавании плача ребёнка в сигнале от сверхчувствительного микрофона до истечения времени таймера ожидания повторного плача контроллер 220 может выдавать команду на начало формирования «белого шума», чтобы успокоить ребёнка и вернуть его в состояние сна. Конкретные алгоритмы работы комнатной станции 20 и её компонентов зависят от пользовательских настроек, введённых в комнатную станцию 20 при помощи её собственного интерфейса ввода/вывода либо принятых от одного или более внешних устройств 30 посредством блока 230 связи, такого как беспроводной приёмопередатчик, комнатной станции 20.In an embodiment, the
По меньшей мере в одном варианте выполнения, обмен данными между измерительным блоком 10 и комнатной станцией 20 может осуществляться по стандарту Bluetooth, а связь комнатной станции 20 с одним или более внешними устройствами 30 может осуществляться посредством WiFi, например, с использованием домашней WiFi-сети, при этом передача данных осуществляется при наличии маршрутизатора WiFi в помещении. При этом блок 230 связи комнатной станции может содержать по меньшей мере один беспроводной приёмопередатчик, выполненный в виде встроенного модуля WiFi. Следует отметить, однако, что связь комнатной станции 20 с одним или более внешними устройствами 30 не ограничена технологией WiFi, и специалистам в данной области техники будут очевидны и другие подходящие стандарты для обмена данными между комнатной станцией 20 и одним или более внешними устройствами 30, например, такие как 3G/4G, LoRaWAN.In at least one embodiment, communication between the measuring
Контроллер 220 комнатной станции также выполнен с возможностью обработки данных, принимаемых посредством беспроводной связи от измерительного блока 10, и более конкретно – данных, получаемых посредством датчиков измерительного блока 10, таких как датчик 100 частоты сердечных сокращений (Hr), датчик 110 насыщения крови кислородом (SpO2) и датчик 120 температуры кожных покровов. Контроллер 220 комнатной станции выполнен с возможностью преобразования этих данных по меньшей мере в один в формат, пригодный для передачи на внешние устройства 30 для отображения одному или более пользователям.The
В одном или более вариантах выполнения контроллер 220 комнатной станции может быть выполнен с возможностью буферизации сигналов, принимаемых от датчиков комнатной станции 20, в пакеты данных для дальнейшей их передачи в блок 230 связи. Контроллер 220 также снабжён по меньшей мере одним известным из уровня техники машиночитаемым носителем, выполненным с возможностью по меньшей мере кратковременного и/или долговременного хранения данных, принимаемых от датчиков измерительного блока 10, а также результатов обработки этих данных. Кроме того, предусмотрен по меньшей мере один машиночитаемый носитель, на котором сохранено программное обеспечение, под управлением которого работает контроллер 220 комнатной станции.In one or more embodiments,
В одном или более вариантах выполнения комнатная станция 20 может дополнительно содержать резервную аккумуляторную батарею, предусмотренную на случай отсутствия электропитания от сети 220 вольт. Аккумуляторная батарея выполнена с возможностью обеспечения питания комнатной станции 20 в течение по меньшей мере 20 минут, после чего комнатная станция выполнена с возможностью выдачи сигнала об исчерпании заряда аккумуляторной батареи комнатной станции 20, например, путём соответствующей световой и/или звуковой индикации, и/или путём передачи соответствующего сигнала на по меньшей мере одно внешнее устройство 30. При возобновлении подачи электропитания от сети 220 вольт комнатная станция 20 переключится на работу от сети питания в штатном режиме, а аккумуляторная батарея при этом может заряжаться.In one or more embodiments,
В одном или более вариантах выполнения блок 230 связи комнатной станции обеспечивает возможность работы комнатной станции 20 в гибридном режиме, т.н. режиме «клиент/сервер», что позволяет комнатной станции 20 работать в условиях отсутствия маршрутизатора сети WiFi.In one or more embodiments, room
Работа комнатной станции 20 в режиме «клиент/сервер» подразумевает работу комнатной станции 20 в двух режимах. В первом режиме («клиент») комнатная станция 20 соединяется с домашним маршрутизатором сети WiFi по одному из протоколов безопасности WEP, WPA2 или WPA. В этом режиме обеспечивается самый надежный и устойчивый способ передачи данных между комнатной станцией 20 и одним или более внешними устройствами 30, который позволяет передавать данные на относительно большое расстояние в формате квартиры. Однако данный режим требует наличия домашней сети WiFi.Operation of
Во втором режиме («сервер») комнатная станция 20 сама выступает в качестве точки доступа к собственной беспроводной сети передачи данных, т.е. в качестве маршрутизатора беспроводной сети, что позволяет организовать малую беспроводную сеть на основе комнатной станции 20. Этот способ соединения подходит для ситуаций кратковременного развёртывания системы 1 согласно изобретению, в особенности в местах, где отсутствует домашняя сеть WiFi и/или свой маршрутизатор (например, поездка на дачу, гостиничный номер), либо для развёртывания системы 1 согласно изобретению в небольших помещениях (например, в однокомнатной квартире-студии), где расстояния небольшие и отсутствуют несущие стены между комнатами. Данный режим не требует наличия домашней сети WiFi и/или маршрутизатора.In the second mode ("server"),
В одном или более вариантах выполнения комнатная станция 20 может быть выполнена с возможностью работы в режиме т.н. «мультиадресации» для взаимодействия с двумя или более измерительными блоками 10.In one or more embodiments,
Режим «мультиадресации» может быть реализован, в неограничивающем примерном варианте выполнения изобретения, следующим образом. При удачном установлении соединения с маршрутизатором домашней сети WiFi комнатная станция 20, работающая в режиме «клиент», как описано выше, публикует сервис DNS, что в дальнейшем позволяет другим устройствам (таким как внешние устройства 30) определять IP-адрес. Устройство способно организовать работу HTTP-сервера в соответствии с протоколом HTTP v1.0 по заданному открытому порту, тем самым позволяя другим устройствам, таким как одно или более внешних устройств 30, получить доступ к централизованному хранилищу данных. Режим «мультиадресации» позволяет установить соединение сразу с несколькими внешними устройствами 30 для вывода пользователям информации, обеспечиваемой системой 1 согласно изобретению.The "multicast" mode may be implemented, in a non-limiting exemplary embodiment of the invention, as follows. When a connection to the home WiFi router is successfully established, the
При этом контроллер 220 может собирать данные по отдельности с каждого из двух или более измерительных блоков 10 и отдельно обрабатывать данные от каждого из двух или более измерительных блоков 10, а также отдельно передавать результаты обработки данных на каждое из одного или более внешних устройств 30.At the same time, the
В одном или более вариантах выполнения комнатная станция 20 может быть снабжена современным разъёмом USB type C для облегчения присоединения кабеля питания к комнатной станции 20, что дополнительно повышает удобство эксплуатации комнатной станции 20 по сравнению с традиционными типами разъёмов, такими как micro-USB, и исключает возможность сломать разъём питания.In one or more embodiments,
Внешние устройстваExternal devices
В контексте настоящего изобретения внешние устройства 30 предназначены прежде всего для отображения одному или более пользователям информации о состоянии контролируемого ребёнка на основании данных, принятых от комнатной станции 20, в одном или более форматах, удобных для быстрого и безошибочного восприятия пользователями.In the context of the present invention, the
Кроме того, одно или более внешних устройств 30, осуществляющих связь с комнатной станцией 20, могут использоваться для управления по меньшей мере некоторыми функциями комнатной станции 20 или, через неё, - измерительного блока 10. В частности, по сигналу от одного или более внешних устройств 30 комнатная станция 20 может включаться и/или выключаться, изменять режим работы, воспроизводить «белый шум» или какие-либо другие звуки на основании аудиоданных, сохранённых в памяти комнатной станции 20 и/или внешнего устройства 30 либо принятых внешним устройством 30 через его интерфейс ввода/вывода.In addition, one or more
В качестве неограничивающего примера, одно или более внешних устройств 30 могут представлять собой как хорошо известные из уровня техники пользовательские устройства, такие как мобильный телефон, смартфон, планшетный компьютер, настольный или портативный компьютер, телевизор, смарт-часы, очки дополненной реальности и т.п., так и специализированные устройства, предназначенные конкретно для отображения информации о состоянии контролируемого ребёнка одному или более пользователям, с некоторыми возможностями приёма ввода от одного или более пользователей.As a non-limiting example, one or more
Одним из примеров внешнего устройства 30, которое может быть использовано в составе системы 1 согласно изобретению в предпочтительном варианте выполнения, является комнатный дисплей 300. В качестве неограничивающего примера, комнатный дисплей 300 может представлять собой небольшое устройство отображения, содержащее экран, выполненный, в качестве неограничивающего примера, на основе технологии LCD, OLED или тому подобное. Комнатный дисплей 300 может представлять собой компактное устройство (в качестве конкретного неограничивающего примера – высотой всего 14 см), которое является портативным и не занимает много места, при этом для отображения информации о состоянии контролируемого ребёнка в удобном для пользователя формате достаточно небольшого экрана. В частности, в одном варианте выполнения может использоваться полноцветный дисплей диагональю 3 дюйма с разрешением 240х400 пикселей, такой как дисплей Formike®.One example of an
Кроме экрана для графического отображения информации, комнатный дисплей 300 может быть также снабжён громкоговорителем для выдачи звуковых сигналов и/или воспроизведения звука из помещения, в котором находится контролируемый ребёнок, принятого сверхчувствительным микрофоном комнатной станции 20 и переданного с комнатной станции 20 на комнатный дисплей 300. Звук из помещения может воспроизводиться постоянно или по команде от пользователя. Кроме этого, звуковые сигналы, выдаваемые громкоговорителем комнатного дисплея 300, могут представлять собой различные звуки, указывающие на изменения в состоянии ребёнка, в особенности на изменения, требующие незамедлительного вмешательства пользователя, и/или на состояние или изменения в состоянии комнатной станции 20 и/или измерительного блока 10, такие как, не ограничиваясь, потеря прижатия датчиков измерительного блока 10 к кожному покрову ребёнка, разряд батареи измерительного блока 10 и/или комнатной станции 20, потеря связи между измерительным блоком 10 и комнатной станцией 20 и/или между комнатной станцией 20 и комнатным дисплеем 300 и т.п.In addition to a screen for displaying information graphically, the
Посредством экрана комнатный дисплей 300 реализует пользовательский интерфейс, выполненный с возможностью отображения информации о показателях, отражающих состояние контролируемого ребёнка, а также различных уведомлений и визуальных сигналов в формате, удобном для быстрого и безошибочного восприятия пользователем. Кроме того, комнатный дисплей 300 может быть выполнен с возможностью вывода на свой экран видеоизображения с одной или более веб-камер, расположенных в комнате, где находится контролируемый ребёнок. Одна или более веб-камер могут быть дополнительной частью системы 1 согласно изобретению, в качестве неограничивающего примера – веб-камера может быть встроена в комнатную станцию 20; либо одна или более веб-камер могут представлять собой внешние устройства, подключаемые к системе 1 согласно изобретению по проводному или беспроводному соединению.Through the screen, the
Комнатный дисплей 300 снабжён средствами ввода, предназначенными, в частности, для управления интерфейсом комнатного дисплея 300. В предпочтительном варианте выполнения средства ввода содержат по меньшей мере один датчик обнаружения жестов, который выполнен с возможностью приёма пользовательского ввода в виде жестов для управления комнатным дисплеем 300. Датчик обнаружения жестов обеспечивает возможность бесконтактного управления комнатным дисплеем 300, что более предпочтительно по сравнению с другими возможными средствами ввода, такими как клавиши, сенсорный экран и т.п. Однако в других вариантах выполнения средства ввода комнатного дисплея 300 также могут содержать сенсорный экран, одну или более клавиш, кнопок и тому подобное. Кроме того, средства ввода также могут содержать по меньшей мере один микрофон для приёма голосового ввода от пользователя, в частности для управления интерфейсом комнатного дисплея 300 и/или передачи голоса пользователя в комнатную станцию 20.The
В одном или более вариантах выполнения комнатный дисплей 300 может дополнительно содержать резервную аккумуляторную батарею, предусмотренную на случай отсутствия электропитания от сети 220 вольт. Аккумуляторная батарея выполнена с возможностью обеспечения питания комнатного дисплея 300 в течение по меньшей мере 20 минут. При возобновлении подачи электропитания от сети 220 вольт комнатный дисплей 300 переключается на работу от сети питания в штатном режиме, а аккумуляторная батарея при этом может заряжаться.In one or more embodiments,
В одном или более вариантах выполнения комнатный дисплей 300 может быть снабжен современным разъёмом питания USB type C для облегчения присоединения к комнатному дисплею 300 кабеля питания, что дополнительно повышает удобство эксплуатации комнатного дисплея 300 по сравнению с традиционными типами разъёмов, такими как micro-USB и исключает возможность сломать разъём питания.In one or more embodiments, the
Следует отметить, что комнатный дисплей 300, описанный выше, представляет собой специализированное устройство для взаимодействия с другими компонентами системы 1 согласно изобретению, однако он является лишь одним из возможных внешних устройств 30, с которыми может взаимодействовать система 1. Как указано выше, кроме специализированного комнатного дисплея 300 в качестве внешних устройств 30 могут выступать универсальные пользовательские устройства, содержащие соответствующие средства ввода/вывода, дисплей, беспроводной приёмопередатчик для связи с другими компонентами системы 1, и контроллер, выполненный с возможностью реализации соответствующего пользовательского интерфейса.It should be noted that the
Программное обеспечениеSoftware
Система 1 согласно изобретению работает под управлением программной платформы, включающей в себя, в частности, программное обеспечение, управляющее измерительным блоком 10 и комнатной станцией 20, а также программное приложение для одного или более внешних устройств 30 и веб-клиент. Программное обеспечение, управляющее измерительным блоком 10 и комнатной станцией 20, может состоять из набора различных элементов, реализованных в виде одной или более программ, микропрограммного обеспечения, программных модулей и т.п., сохранённых в памяти измерительного блока 10 и комнатной станции 20, соответственно. Кроме того, при использовании в качестве внешнего устройства 30 комнатного дисплея 300, описанного выше, на комнатном дисплее 300 также установлено программное обеспечение, управляющее работой комнатного дисплея 300 и сохранённое в памяти комнатного дисплея 300, соответственно.The system 1 according to the invention operates under the control of a software platform, including, in particular, software that controls the measuring
Программное приложение устанавливается на одно или более внешних устройств 30 и используется, в частности, при первичной настройке системы 1, а также собственно при мониторинге состояния ребёнка одним или более пользователями системы 1. Кроме того, по сравнению с программным обеспечением комнатного дисплея 300, программное приложение обеспечивает возможность долгосрочного хранения информации о показателях жизнедеятельности ребёнка и реализации различных аналитических алгоритмов на основе долгосрочно сохраняемой информации. Кроме того, программное приложение также обеспечивает возможность передачи данных во внешние сети и/или удалённого доступа к данным, получаемым в результате мониторинга показателей жизнедеятельности ребёнка, для медицинских специалистов, а также возможность приёма от медицинских специалистов различной информации, такой как рекомендации, указания и т.п., в ответ на выдаваемые данные мониторинга показателей жизнедеятельности ребёнка.The software application is installed on one or more
Кроме того, программное приложение, устанавливаемое на одно или более внешних устройств 30, обеспечивает обмен данными с другими компонентами системы 1 согласно изобретению при отсутствии в домашней сети WiFi-маршрутизатора, при этом упомянутое одно или более внешних устройств 30 само является точкой выхода в сеть.In addition, a software application installed on one or more
Веб-клиент для системы 1 согласно изобретению существует в двух версиях. Первая версия предназначена для пользователей, осуществляющих мониторинг ребёнка, в частности, в домашних бытовых условиях, а вторая – для медицинских специалистов, осуществляющих дистанционный мониторинг показателей жизнедеятельности ребёнка, дистанционно отслеживающих и анализирующих собранные показатели и/или выдающих рекомендации по реагированию на экстренные ситуации, коррекции нарушений сна ребёнка, уходу за ребёнком и т.п. для пользователей системы 1.The web client for system 1 according to the invention exists in two versions. The first version is intended for users who monitor the child, in particular, at home, and the second is for medical professionals who remotely monitor the child's vital signs, remotely monitor and analyze the collected indicators and / or issue recommendations for responding to emergency situations, correcting sleep disorders of the child, child care, etc. for system users 1.
В версии, предназначенной для пользователей системы 1, спектр функциональных возможностей веб-клиента соответствует спектру функциональных возможностей программного приложения, в частности, по отображению информации о показателях жизнедеятельности ребёнка для пользователей, по управлению компонентами системы 1 согласно изобретению с одного или более внешних устройств 30 и т.п. В версии, предназначенной для медицинских специалистов, веб-клиент содержит различные инструменты для анализа долговременно сохраняемых показателей жизнедеятельности ребёнка, при этом возможна обработка и анализ статистики более чем по одному ребёнку, группировка собранных показателей по одному или более детям, фильтрация собранных показателей по одному или более критериям и т.п. Версия веб-клиента для медицинских специалистов также может обладать возможностями по использованию собираемых данных по одному или более детям для обучения системы искусственного интеллекта для совершенствования алгоритмов автоматического и заблаговременного выявления патологий по одному или более показателям жизнедеятельности контролируемого ребёнка. В процессе совершения упомянутых алгоритмов может осуществляться доработка и обновление соответствующего программного обеспечения, с возможностью последующей доработки и обновления программного обеспечения компонентов системы 1, как в составе программного приложения, так и в составе веб-клиента.In the version intended for users of the system 1, the range of functionality of the web client corresponds to the range of functionality of the software application, in particular, displaying information about the child's vital signs for users, managing the components of the system 1 according to the invention from one or more
Специалистам в данной области техники будет понятно, что программное приложение и веб-клиент могут быть реализованы различными программными средствами и сочетаниями программных средств, таких как по меньшей мере одна компьютерная программа и/или один или более компьютерных программных элементов, модулей компьютерной программы, компьютерный программный продукт и т.п., выполненные на одном или более языках программирования или в виде машиноисполняемого кода. Кроме того, в реализации функциональных возможностей компонентов системы 1 согласно изобретению могут применяться различные аппаратные средства, такие как программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA), интегральные схемы, и тому подобное. Специалистам в данной области техники будут очевидны различные конкретные примеры программных и/или аппаратных средств, пригодных для реализации компонентов предлагаемой системы 1, в зависимости от конкретной реализации предлагаемого изобретения.Those skilled in the art will appreciate that the software application and the web client may be implemented by various software and combinations of software, such as at least one computer program and/or one or more computer program elements, computer program modules, computer program a product, etc., made in one or more programming languages or in the form of machine-executable code. In addition, various hardware such as field programmable gate arrays (FPGAs), integrated circuits, and the like can be used to implement the functionality of the components of the system 1 according to the invention. Specialists in the art will be obvious to various specific examples of software and/or hardware suitable for implementing the components of the proposed system 1, depending on the specific implementation of the proposed invention.
Для обеспечения доступа медицинских специалистов к данным, собираемым предлагаемой системой 1, а также для установки обновлений программного приложения и/или веб клиента, компоненты системы 1, такие как одно или более внешних устройств 30, выполнены с возможностью осуществления связи с одним или более удалёнными серверами посредством различных беспроводных и/или проводных сетей передачи данных. В частности, связь компонентов системы 1 согласно изобретению с одним или более серверами может осуществляться посредством одной или более сетей беспроводной связи, работающих на основе любой известной специалистам в данной области техники технологии беспроводной связи, такой как GSM, 3GPP, LTE, LTE-A, CDMA, ZigBee, Wi-Fi и т.п. Средства передачи и приёма данных для связи между сервером и компонентами системы 1 согласно изобретению не ограничивают объём настоящего изобретения, и в зависимости от его конкретной реализации специалистами в данной области техники может быть предусмотрено сочетание из одного или более средств приёма и передачи данных.In order to provide healthcare professionals with access to the data collected by the proposed system 1, as well as to install software application and/or web client updates, system 1 components, such as one or more
Способ работы системы мониторинга показателей жизнедеятельности ребёнкаThe method of operation of the system for monitoring the vital signs of the child
Описанная выше система 1 мониторинга показателей жизнедеятельности ребёнка по существу представляет собой комплекс из следующих компонентов, разделённых пространственно и соединённых между собой посредством по меньшей мере одного беспроводного или, в некоторых частных вариантах выполнения, проводного соединения:The system 1 for monitoring the child's vital signs described above is essentially a complex of the following components, separated spatially and interconnected by at least one wireless or, in some particular embodiments, a wired connection:
- измерительный блок 10;- measuring
- комнатная станция 20;-
- одно или более внешних устройств 30.- one or more
Как описано выше, измерительный блок 10 представляет собой носимое устройство с возможностью крепления на ноге ребёнка, реализованное согласно изобретению в форме тканевой пинетки, надеваемой на ногу ребёнка, при этом измерительный блок 10 содержит по меньшей мере следующие датчики, предназначенные непосредственно для измерения показателей жизнедеятельности ребёнка: датчик 100 частоты сердечных сокращений (Hr), датчик 110 насыщения крови кислородом (пульсоксиметр, SpO2), датчик 120 температуры кожных покровов. Для приведения в действие измерительного блока 10 пользователь надевает тканевую пинетку на ногу ребёнка и фиксирует её на ноге ребёнка при помощи соответствующих средств фиксации, визуально контролируя прижатие датчиков к кожному покрову ребёнка. Далее пользователь включает измерительный блок 10, например, нажатием соответствующей кнопки. В других вариантах выполнения измерительный блок 10 может включаться автоматически, например, при обнаружении соответствующего сигнала от одного или более вышеуказанных датчиков. После включения измерительного блока 10 прижатие датчиков к кожному покрову ребёнка может контролироваться либо специально предусмотренным датчиком прижатия к телу, либо пульсоксиметром, в зависимости от варианта выполнения изобретения. Измерительный блок 10 выдаёт пользователю индикацию достаточности/недостаточности степени прижатия датчиков к телу ребёнка, в качестве неограничивающего примера, посредством соответствующей световой и/или звуковой сигнализации.As described above, the
При определении, что прижатие датчиков к телу ребёнка соответствует по меньшей мере одному заданному пороговому значению, сохранённому в памяти измерительного блока 10, соединённой с контроллером 140 измерительного блока, контроллер 140 измерительного блока начинает принимать сигналы от датчиков измерительного блока 10. При этом в контроллере 140 может также запускаться по меньшей мере один таймер для отсчёта времени, в течение которого принимаются сигналы от датчиков измерительного блока 10, с целью дальнейшей обработки данных, анализа и т.п. Также контроллер 140 осуществляет буферизацию сигналов, принимаемых от датчиков измерительного блока 10, в пакеты данных для блока 150 связи. Кроме того, контроллер 140 может осуществлять кратковременное сохранение буферизованных данных в памяти измерительного блока 10.When determining that the pressing of the sensors against the child's body corresponds to at least one predetermined threshold value stored in the memory of the measuring
Наряду с данными от датчиков, измеряющих показатели жизнедеятельности ребёнка, контроллер 140 измерительного блока также может принимать сигнал от датчика 130 температуры окружающей среды, расположенного с обратной стороны измерительного блока 10 по отношению к упомянутым датчикам. Сигнал от датчика 130 температуры окружающей среды также может учитываться при анализе и обработке данных, выполняемых контроллером 140.Along with data from sensors that measure the vital signs of the child, the
Сигналы от датчиков измерительного блока 10, буферизованные в пакеты, могут передаваться блоком 150 связи измерительного блока 10 по меньшей мере по одному каналу передачи данных, такому как беспроводной канал на основе стандарта Bluetooth или BLE, в блок 230 связи комнатной станции. Сигналы от датчиков измерительного блока 10 также могут предварительно обрабатываться посредством алгоритмов цифровой обработки сигналов в блоке 10 для вычисления показателей жизнедеятельности ребёнка.The signals from the sensors of the measuring
Блок 230 связи комнатной станции принимает сигналы от измерительного блока 10 и передаёт их в контроллер 220 комнатной станции для последующей обработки. Кроме того, контроллер 220 комнатной станции также принимает сигналы от датчика 200 влажности и датчика 210 температуры воздуха, входящих в состав комнатной станции 20. Сигналы от этих датчиков также используются контроллером 220 комнатной станции при обработке данных, характеризующих показатели жизнедеятельности ребёнка.The room
Вычисление показателей жизнедеятельности ребёнка в системе 1 согласно изобретению основано на одном или более алгоритмах цифровой обработки сигналов. Вычисление сердечного ритма согласно изобретению основано на анализе инфракрасного канала, так как он меньше подвержен внешним световым помехам. Для выполнения вычисления производится две стадии фильтрации. На первой стадии удаляется постоянная составляющая сигнала, затем сигнал проходит через комбинацию короткого медианного фильтра и плавного сглаживающего фильтра низких частот на основе Калмановского фильтра, которые убирают в сигнале шумы и дикротические подъемы (выемки в пульсе за счет увеличения давления в аорте при закрытии аортального клапана).The calculation of the child's vital signs in the system 1 according to the invention is based on one or more digital signal processing algorithms. The calculation of the heart rate according to the invention is based on the analysis of the infrared channel, since it is less susceptible to external light interference. To perform the calculation, two stages of filtering are performed. At the first stage, the constant component of the signal is removed, then the signal passes through a combination of a short median filter and a smooth smoothing low-pass filter based on the Kalman filter, which remove noise and dicrotic rises in the signal (notches in the pulse due to an increase in pressure in the aorta when the aortic valve closes) .
Далее сигнал поступает в детектор экстремумов, где определяются минимумы и максимумы, производится вычисление периодичности их возникновения. Также по уровню обнаруженных экстремумов (AC_RED, AC_IR) и вычисленных постоянных составляющих (DC_RED, DC_IR) производится вычисление показателя SpO2 по формуле: SpO2 = (AC_RED/DC_RED)/(AC_IR/DC_IR).Next, the signal enters the extremum detector, where the minima and maxima are determined, and the frequency of their occurrence is calculated. Also, based on the level of detected extrema (AC_RED, AC_IR) and calculated constant components (DC_RED, DC_IR), SpO 2 is calculated using the formula: SpO 2 = (AC_RED/DC_RED)/(AC_IR/DC_IR).
Посредством дальнейшего сглаживания при помощи подстроенной комбинации вышеописанных фильтров и пикового детектора вычисляется частота дыхательных движений, которая модулирует постоянную составляющую пульсового сигнала.By further smoothing with a tuned combination of the above filters and a peak detector, a respiratory rate is calculated that modulates the DC component of the pulse signal.
В одном или более вариантах выполнения комнатная станция 20 может осуществлять кратковременное сохранение данных, в частности для их накопления и последующего анализа. Кроме того, контроллер 220 комнатной станции может осуществлять буферизацию обрабатываемых данных в пакеты для передачи в одно или более внешних устройств 30.In one or more embodiments, the
Блок 230 связи комнатной станции передаёт данные, полученные в результате обработки данных контроллером 220 комнатной станции, в одно или более внешних устройств 30 по меньшей мере по одному соответствующему каналу беспроводной связи, такому как канал связи по WiFi либо канал связи на основе одного из стандартов беспроводной связи, такой как GSM, 3GPP, LTE, LTE-A, CDMA, ZigBee и т.п. Блок 230 связи соответствующего одного или более внешних устройств 30 принимает данные от комнатной станции 20 и передаёт их в контроллер соответствующего внешнего устройства 30 для отображения пользователю.The room
Контроллер внешнего устройства 30 формирует пользовательский интерфейс для отображения пользователю информации, отражающей результаты измерения показателей жизнедеятельности ребёнка и характеристик условий в помещении, в котором находится ребёнок. Кроме того, в виде различных пиктограмм, аудиовизуальных сигналов и т.п. пользователю может выдаваться общая оценка текущего состояния ребёнка (сон/бодрствование, нормальные или повышенные/пониженные показатели жизнедеятельности, обнаружение плача ребёнка и т.п.), а также может отображаться состояние компонентов системы 1 (корректная/некорректная работа измерительного блока 10 и/или комнатной станции 20, наличие/отсутствие канала связи с измерительным блоком 10 и/или комнатной станцией 20, состояние электропитания измерительного блока 10 и/или комнатной станции 20, заряд/разряд аккумуляторной батареи измерительного блока 10 и/или комнатной станции 20).The controller of the
Пример внешнего вида пользовательского интерфейса, отображаемого на экране внешнего устройства 30, показан на Фиг. 2. В частности, на Фиг. 2 показан экран внешнего устройства 30 (более конкретно, комнатного дисплея 300). На экране комнатного дисплея 300 в данном примерном варианте выполнения показано (надпись “89 bpm”) текущее значение частоты сердечных сокращений, определяемое на основании сигнала от датчика 100 частоты сердечных сокращений (Hr) измерительного блока 10, а также самое низкое (надпись “68 low”), самое высокое (надпись “105 high”) и среднее (надпись “82 avg”) значения частоты сердечных сокращений за текущий период измерений. Символ «сердечка», показанный на примерном изображении внешнего вида пользовательского интерфейса, может указывать на то, принимается ли корректный сигнал от датчика 100 частоты сердечных сокращений (Hr) измерительного блока 10 в данный момент, т.е. указывать на корректность/некорректность работы по меньшей мере одного датчика системы 1 в данный момент. Следует отметить, что в одном или более примерных неограничивающих вариантах выполнения отображение результатов измерений различных показателей жизнедеятельности ребёнка (SpO2, температура тела и т.п.), и/или характеристик окружающих условий (влажность, температура и т.п.) в помещении, где находится ребёнок, может циклически переключаться с определённой периодичностью. В одном или более конкретных примерных вариантах выполнения изобретения, на экране комнатного дисплея 300 могут отображаться следующие разделы пользовательского интерфейса: 1. экран состояния SpO2; 2. экран с температурой тела ребёнка; 3. экран трекера сна (Sleep Tracker); 4. общий экран по основным показателям жизнедеятельности ребёнка, а также другим показателям, таким как влажность/температура воздуха в помещении; 5. экран оповещений (Alarms), сообщающий пользователю о возникновении какой-либо опасной ситуации или ситуации, требующей внимания пользователя. В последнем случае комнатный дисплей 300 также может выдавать соответствующий звуковой сигнал для привлечения внимания пользователя. Следует понимать, однако, что вышеприведённый перечень отображаемых экранов является лишь примерным и не является исчерпывающим. Состав поочерёдно отображаемых экранов, порядок и продолжительность их отображения могут настраиваться пользователем посредством соответствующего ввода в комнатный дисплей 300 и/или одно или более внешних устройств 30.An example of the appearance of the user interface displayed on the screen of the
В качестве неограничивающего примера, экран, отображающий величину каждого измеряемого показателя, может отображаться в течение 5 - 10 секунд, после чего пользовательский интерфейс переключается на отображение величин следующего измеряемого показателя. В других вариантах выполнения, однако, на экран могут выводиться величины более чем одного измеряемого показателя одновременно, либо величины всех измеряемых показателей одновременно. Кроме того, для отображения информации в удобной для быстрого и безошибочного считывания пользователем форме могут использоваться различные интуитивно понятные графические элементы, такие как графики, диаграммы, пиктограммы и т.п., как будет очевидно специалистам в данной области техники. Формат отображения информации на экране комнатного дисплея 300 может настраиваться пользователем при помощи пользовательского интерфейса и средств ввода-вывода самого комнатного дисплея 300 (в частности, посредством сенсорного экрана и/или системы распознавания жестов), либо дистанционно с другого из одного или более внешних устройств 30, в том числе при помощи программного приложения, установленного на упомянутом внешнем устройстве 30. Внешний вид пользовательского интерфейса на экране комнатного дисплея 300 и одного или более других внешних устройств 30 может различаться, позволяя гибко настраивать пользовательский интерфейс под формат каждого из внешних устройств (планшетного компьютера, портативного компьютера, смартфона, смарт-часов и т.п.) или может быть одинаковым, позволяя пользователю всегда быстро и безошибочно считывать информацию с любого из соединённых с системой внешних устройств в привычном пользователю виде.As a non-limiting example, a screen displaying the value of each measurand may be displayed for 5 to 10 seconds, after which the user interface switches to displaying the values of the next measurand. In other embodiments, however, the screen may display the values of more than one measurand at the same time, or the values of all the measurable indicators at the same time. In addition, various intuitive graphic elements such as graphs, charts, icons, and the like can be used to display information in a form that is easy to read quickly and accurately by the user, as will be appreciated by those skilled in the art. The display format of the information on the screen of the
В случае, если внешним устройством 30 является комнатный дисплей 300, помимо вышеуказанного пользовательского интерфейса, отображаемого на экране комнатного дисплея 300, для отображения информации о состоянии ребёнка и/или состоянии компонентов системы 1 также могут быть задействованы другие средства, такие как один или более световых индикаторов, громкоговоритель для выдачи звуковых сигналов и т.п.In case the
Кроме того, интерфейс внешнего устройства 30 принимает пользовательский ввод для управления отображением информации, а также для управления комнатной станцией 20 и/или измерительным блоком 10. Пользовательский ввод может приниматься посредством распознавания жестов, прикосновений к сенсорному экрану, приёма голосовых данных, нажатий на одну или более клавиш, кнопок и т.п. Контроллер внешнего устройства 30 распознаёт пользовательский ввод, формирует соответствующие команды и передаёт их в комнатную станцию 20 по одному или более каналам связи.In addition, the interface of the
На Фиг. 3 показан внешний вид примерного неограничивающего варианта практической реализации комнатной станции 20. В частности, как видно на Фиг. 3, комнатная станция 20 может представлять собой миниатюрное устройство, на корпусе которого предусмотрена по меньшей мере одна кнопка, позволяющая включать/выключать комнатную станцию 20, а также место для размещения измерительного блока 10 с целью беспроводной зарядки его аккумуляторной батареи. Остальные средства управления комнатной станцией 20 и/или индикации её состояния могут быть реализованы удалённо в одном или более внешних устройствах 30, соединённых с комнатной станцией 20 посредством беспроводного соединения.On FIG. 3 shows an external view of an exemplary, non-limiting, practical implementation of
На Фиг. 4 показан внешний вид примерного неограничивающего варианта практической реализации измерительного блока 10. Как видно на Фиг. 4, измерительный блок 10 согласно изобретению представляет собой носимое устройство, реализованное согласно изобретению в форме тканевой пинетки, надеваемой на ногу ребёнка. По существу, измерительный блок 10 представляет собой многослойную тканевую повязку с тремя участками: участком для обхвата лодыжки, участком для обхвата стопы и соединительным участком. Участок для обхвата лодыжки обхватывает ногу в районе лодыжки и фиксируется посредством контактной ленты (застёжки-липучки). Участок для обхвата стопы обхватывает ногу в районе стопы и затягивается, например, под мизинцем. Соединительный участок соединяет участок для обхвата лодыжки и участок для обхвата стопы. Участок для обхвата лодыжки и участок для обхвата стопы выполнены с возможностью плотной фиксации на ноге. Такая конструкция измерительного блока 10 обеспечивает оптимальное прижатие датчиков измерительного блока (в частности, датчика 100 частоты сердечных сокращений (Hr), датчика 110 насыщения крови кислородом (SpO2), датчика 120 температуры кожных покровов и т.п.) к коже в тех местах, где они могут точно выполнять измерения соответствующих показателей жизнедеятельности ребёнка. Кроме того, как описано выше, измерительный блок 10, выполненный в виде тканевой пинетки, надеваемой на ногу ребёнка и фиксируемый вышеописанными средствами, также выполнен с возможностью дистанционного контроля корректности прижатия датчиков, контактирующих с поверхностью тела ребёнка, и с возможностью измерения температуры не только кожного покрова ребёнка, но и температуры воздуха в непосредственной близости от кожного покрова тела ребёнка.On FIG. 4 shows an external view of an exemplary non-limiting embodiment of a practical implementation of the
Специалистам в данной области техники будет понятно, что выше описаны и показаны на чертежах лишь некоторые из возможных примеров технических приемов и материально-технических средств, которыми могут быть реализованы варианты выполнения настоящего изобретения. Приведенное выше подробное описание вариантов выполнения изобретения не предназначено для ограничения или определения объема правовой охраны настоящего изобретения.Those skilled in the art will appreciate that the foregoing described and illustrated in the drawings are only some of the possible examples of techniques and facilities by which embodiments of the present invention may be implemented. The above detailed description of embodiments of the invention is not intended to limit or determine the scope of legal protection of the present invention.
Другие варианты выполнения, которые могут входить в объем настоящего изобретения, могут быть предусмотрены специалистами в данной области техники после внимательного прочтения вышеприведенного описания с обращением к сопровождающим чертежам, и все такие очевидные модификации, изменения и/или эквивалентные замены считаются входящими в объем настоящего изобретения. Все источники из уровня техники, приведенные и рассмотренные в настоящем документе, настоящим включены в данное описание путем ссылки, насколько это применимо.Other embodiments that may be within the scope of the present invention may be contemplated by those skilled in the art upon careful reading of the foregoing description with reference to the accompanying drawings, and all such obvious modifications, alterations and/or equivalent substitutions are deemed to be within the scope of the present invention. All prior art references cited and discussed in this document are hereby incorporated into this specification by reference, as far as applicable.
При том, что настоящее изобретение описано и проиллюстрировано с обращением к различным вариантам его выполнения, специалистам в данной области техники будет понятно, что в нем могут быть выполнены различные изменения в его форме и конкретных подробностях, не выходящие за рамки объема настоящего изобретения, который определяется только нижеприведенной формулой изобретения и ее эквивалентами.While the present invention has been described and illustrated with reference to various embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made to its form and specific details without departing from the scope of the present invention, which is defined only the following claims and their equivalents.
Claims (16)
- измерительный блок, выполненный в виде носимого устройства, выполненного с возможностью надевания на ногу ребёнка; и
- комнатную станцию, выполненную с возможностью беспроводного соединения с измерительным блоком, причём:
- измерительный блок содержит датчик частоты сердечных сокращений, датчик насыщения крови кислородом, и датчик температуры кожных покровов;
- комнатная станция содержит:
- датчик влажности воздуха;
- датчик температуры воздуха;
- беспроводной приёмопередатчик;
- контроллер,
при этом контроллер комнатной станции выполнен с возможностью обработки сигналов от датчика частоты сердечных сокращений, датчика насыщения крови кислородом и датчика температуры кожных покровов, принимаемых от измерительного блока посредством беспроводного приёмопередатчика, и сигналов от датчика влажности воздуха и датчика температуры воздуха, и
беспроводной приёмопередатчик выполнен с возможностью передачи данных, получаемых в результате обработки сигналов от датчиков контроллером комнатной станции, на одно или более внешних устройств для их отображения одному или более пользователям.Child vital signs monitoring system, comprising:
- measuring unit, made in the form of a wearable device, made with the possibility of putting on a child's leg; and
- an indoor station capable of wireless connection with the measuring unit, moreover:
- the measuring unit contains a heart rate sensor, a blood oxygen saturation sensor, and a skin temperature sensor;
- indoor station contains:
- air humidity sensor;
- air temperature sensor;
- wireless transceiver;
- controller,
wherein the room station controller is configured to process signals from a heart rate sensor, a blood oxygen saturation sensor, and a skin temperature sensor received from the measuring unit via a wireless transceiver, and signals from an air humidity sensor and an air temperature sensor, and
the wireless transceiver is configured to transmit data resulting from the processing of signals from the sensors by the room station controller to one or more external devices for display to one or more users.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021101802 | 2021-01-27 | ||
| RU2021101802A RU2770978C1 (en) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | System for monitoring the vital signs of a child |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022164352A1 true WO2022164352A1 (en) | 2022-08-04 |
Family
ID=81306367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2022/050025 Ceased WO2022164352A1 (en) | 2021-01-27 | 2022-01-26 | System for monitoring the vital signs of a child |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2770978C1 (en) |
| WO (1) | WO2022164352A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150157263A1 (en) * | 2012-08-25 | 2015-06-11 | Owlet Protection Enterprises Llc | Wireless infant health monitor |
| US9848786B2 (en) * | 2013-09-12 | 2017-12-26 | Mattel, Inc. | Infant monitoring system and methods |
| US20180088685A1 (en) * | 2015-03-13 | 2018-03-29 | Liping Shi | Attitude detecting device |
| US20180357878A1 (en) * | 2014-11-25 | 2018-12-13 | Fynd Technologies, Inc. | Geolocation bracelet, system, and methods |
-
2021
- 2021-01-27 RU RU2021101802A patent/RU2770978C1/en active
-
2022
- 2022-01-26 WO PCT/RU2022/050025 patent/WO2022164352A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150157263A1 (en) * | 2012-08-25 | 2015-06-11 | Owlet Protection Enterprises Llc | Wireless infant health monitor |
| US9848786B2 (en) * | 2013-09-12 | 2017-12-26 | Mattel, Inc. | Infant monitoring system and methods |
| US20180357878A1 (en) * | 2014-11-25 | 2018-12-13 | Fynd Technologies, Inc. | Geolocation bracelet, system, and methods |
| US20180088685A1 (en) * | 2015-03-13 | 2018-03-29 | Liping Shi | Attitude detecting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2770978C1 (en) | 2022-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102423752B1 (en) | Apparatus and Method for assisting sound sleep | |
| CN109171682B (en) | Wireless baby health monitor | |
| US20220157145A1 (en) | Daily Activity Sensor and System | |
| US10492721B2 (en) | Method and apparatus for improving and monitoring sleep | |
| US20210052221A1 (en) | System, method, and smartwatch for protecting a user | |
| US9538959B2 (en) | System and method for human monitoring | |
| US20190147721A1 (en) | Personal emergency response system and method for improved signal initiation, transmission, notification/annunciation, and level of performance | |
| US20130099918A1 (en) | Method, system, and appartus for monitoring and transmitting physiological characteristics | |
| CN205072837U (en) | Intelligence body temperature monitoring alarm system | |
| US20180317875A1 (en) | System and Method for Telemetrically Monitoring a Target Object | |
| US20240285175A1 (en) | Device for ascertaining the physiological state of babies and small children | |
| WO2017010956A1 (en) | A monitoring system | |
| KR102268456B1 (en) | Real-time monitoring and care system | |
| JP2018051188A (en) | Activity state management device | |
| CN112136162B (en) | Wrist-worn medical alert device for communicating emergency messages to care providers | |
| US20200121198A1 (en) | Multi-parameter vital signs monitoring device for early warning score system | |
| CN204976639U (en) | Housekeeping service robot | |
| JP3236269U (en) | Biometric information monitoring equipment and systems | |
| RU2770978C1 (en) | System for monitoring the vital signs of a child | |
| US20240206745A1 (en) | System and Method for Monitoring a Person for Signs of Sickness | |
| US20220015648A1 (en) | Monitoring device, sensor device, and system and method for monitoring a person | |
| Mala et al. | A wearable diagnostic device to combat children's pneumonia | |
| JP6980872B2 (en) | Activity status management device | |
| CN112022105B (en) | Remote vital sign monitoring method and device | |
| KR20200143097A (en) | Infant care system for check condition of infant in real time |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22746342 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| DPE1 | Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101) | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 22746342 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 22746342 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205N DATED 13.02.2024) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 22746342 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |