RU2785848C9 - Collection of personal medical data - Google Patents

Collection of personal medical data Download PDF

Info

Publication number
RU2785848C9
RU2785848C9 RU2017129738A RU2017129738A RU2785848C9 RU 2785848 C9 RU2785848 C9 RU 2785848C9 RU 2017129738 A RU2017129738 A RU 2017129738A RU 2017129738 A RU2017129738 A RU 2017129738A RU 2785848 C9 RU2785848 C9 RU 2785848C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
body part
user
ppm
blood
sensor
Prior art date
Application number
RU2017129738A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017129738A (en
RU2785848C2 (en
RU2017129738A3 (en
Inventor
Кристофер ЭЛЛИОТ
Марк-Эрик ДЖОУНС
Марк БЕННЕТТ
Михаил НАГОГА
Original Assignee
Леман Микро Девайсиз Са
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GBGB1111138.2A external-priority patent/GB201111138D0/en
Application filed by Леман Микро Девайсиз Са filed Critical Леман Микро Девайсиз Са
Publication of RU2017129738A publication Critical patent/RU2017129738A/en
Publication of RU2017129738A3 publication Critical patent/RU2017129738A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2785848C2 publication Critical patent/RU2785848C2/en
Publication of RU2785848C9 publication Critical patent/RU2785848C9/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medical technology.
SUBSTANCE: present invention relates to medical technology and can be used to collect personal medical data. The personal portable monitor includes a personal portable computing device containing a processor and a signal detection device that can be used to perform a measurement of a parameter related to the user's health, such as the concentration of an analyte in the blood. The signal detection device is combined with a personal portable computing device and contains a blood photo sensor containing a photo emitter for emitting light onto the user's body part, a photodetector for detecting light transmitted through the body part or scattered by the body part, and an optical cell containing the analyte to be detected, through which the light passed through the body part or scattered by the body part passes before reaches the photodetector.
EFFECT: personal portable computing device adapted to process signals, received from the photodetector in the presence of a body part and in the absence of a body part to perform a measurement of the analyte concentration in the user's blood.
6 cl, 11 dwg, 1 tbl

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к средству для сбора персональных медицинских данных. В частности, изобретение относится к персональному портативному монитору (именуемому далее "ППМ"), содержащему устройство обнаружения сигналов, которые можно применить для проведения одного или нескольких измерений параметров, связанных со здоровьем пользователя, причем устройство обнаружения сигнала объединено с персональным портативным вычислительным устройством (именуемом далее "ППВУ"). ППМ использует процессор ППВУ для управления и анализа сигналов, принимаемых из устройства обнаружения сигналов. Настоящее изобретение также относится к устройству обнаружения сигналов, рассчитанному на интеграцию с таким ППВУ. Настоящее изобретение, кроме того, относится к системам функционирования ППМ и обработки сигналов, запрошенных устройством обнаружения сигналов. Настоящее изобретение, помимо этого, относится к системе для анализа, хранения и передачи сигналов, запрошенных посредством ППМ через Интернет, или для контроля пользователей, которым данные, полученные из этих сигналов, могут быть доставлены.The present invention relates to a means for collecting personal medical data. In particular, the invention relates to a personal portable monitor (hereinafter referred to as "PPM") containing a signal detection device that can be used to perform one or more measurements of parameters related to the health of a user, and the signal detection device is combined with a personal portable computing device (referred to as hereinafter referred to as "PPVU"). The PMP uses the PVD processor to control and analyze the signals received from the signal detection device. The present invention also relates to a signal detection device designed to be integrated with such a WPW. The present invention further relates to systems for operating the MRP and processing signals requested by a signal detection device. The present invention further relates to a system for analyzing, storing and transmitting signals requested by an MRP over the Internet, or for controlling the users to whom data derived from these signals can be delivered.

Уровень техникиState of the art

Сотовые телефоны (также известные как мобильные телефоны) представляют собой часть повседневной жизни. В развивающемся мире подавляющее большинство зрелых людей имеет сотовый телефон. Применение сотовых телефонов также находит все большее распространение в развивающихся странах, поскольку это предоставляет возможность таким странам развивать систему связей без необходимости в укладке кабеля. Уже имеются различные проекты применения сотовых телефонов в здравоохранении. Однако все эти проекты имеют недостатки.Cell phones (also known as mobile phones) are part of everyday life. In the developing world, the vast majority of mature people own a cell phone. The use of cellular telephones is also becoming more widespread in developing countries, as it provides an opportunity for such countries to develop a communication system without the need for cabling. There are already various projects for the use of cell phones in health care. However, all these projects have drawbacks.

В заключительном докладе Leslie, I и др. "Mobile Communications for medical care" от 21 апреля 2011 г. сообщается о важном исследовании Кембриджского университета, где определен существенный вклад, который сотовые сети внесут в здравоохранение в развитых странах и странах с низким уровнем доходов и переходной экономикой путем переноса "основных физиологических параметров" и других данных из локальных устройств измерения в центральный компьютер сбора и обработки данных. В нем определены два отдельных промышленных круга: те, кто производит сотовые телефоны, и те, кто производит медицинские приборы.The final report by Leslie, I et al. "Mobile Communications for medical care" dated 21 April 2011 reports a landmark study from the University of Cambridge identifying the significant contribution that cellular networks will make to healthcare in developed and low-income countries and transitional economy by transferring "basic physiological parameters" and other data from local measurement devices to a central data acquisition and processing computer. It identifies two separate industries: those that make cell phones and those that make medical devices.

Ladeira D и др., "Strategic Applications Agenda Version 3", Working Group on Leading Edge Applications, January 2010, www.emobility.eu.org, представляет собой исследование мобильных устройств, в котором принимается во внимание широкая область применения сетевого здравоохранения и утверждается: "Смартфоны могут собирать результаты измерения из измерительных приборов автоматически по беспроводной связи и без участия пользователя передавать собранные данные врачу для дополнительного анализа".Ladeira D et al., "Strategic Applications Agenda Version 3", Working Group on Leading Edge Applications, January 2010, www.emobility.eu.org, is a mobile device study that takes into account the broad scope of network health and claims : "Smartphones can collect measurement results from measuring devices automatically wirelessly and without user intervention, transmit the collected data to a doctor for additional analysis."

"Healthcare unwired - new business models delivering care anywhere" PricewaterhouseCoopers(Health Research Institute, September 2010, является работой, в которой рассматривается эта возможность, появившаяся благодаря широкому доступу к линиям связи с точки зрения медицины, и ее влияние на модель лечебного дела."Healthcare unwired - new business models delivering care anywhere" PricewaterhouseCoopers(Health Research Institute, September 2010, is a paper that explores this opportunity, brought about by broad access to medical lines of communication, and its impact on the healthcare business model.

В обзоре 2009 г. компания Apple определила растущий спрос на применение своих iPhone(как части цепи передачи данных от медицинских приборов до практикующих врачей и остальных (см. http://medicalconnectivity.com/2009/03/19/apple-targets-health-care-with-iphone-30-os/).In a 2009 review, Apple identified a growing demand for its iPhones as part of the data chain from medical devices to practitioners and beyond (see http://medicalconnectivity.com/2009/03/19/apple-targets-health -care-with-iphone-30-os/).

Эти доклады основаны на применении существующих медицинских приборов и существующей технологии сотовой связи и, следовательно, требуется наличие как производства медицинской техники, так и производства сотовых телефонов. Целью настоящего изобретения является предоставление возможности сбора медицинских данных без необходимости в обоих этих производствах.These reports are based on the application of existing medical devices and existing cellular technology and therefore require the presence of both medical equipment manufacturing and cell phone manufacturing. The purpose of the present invention is to enable the collection of medical data without the need for both of these proceedings.

Компьютерные планшеты и портативные персональные компьютеры также становятся достаточно маленькими и поэтому используются в качестве ППВУ. Много таких устройств также включают в себя средства связи, такие как WiFi или беспроводная телефонная связь.Computer tablets and portable personal computers are also getting small enough to be used as HLPE. Many of these devices also include communication tools such as WiFi or wireless phone service.

Карманный персональный компьютер ("КПК") сейчас также хорошо-известен и включает в себя процессор для предоставления возможности пользователю хранить и извлекать личные данные.A personal digital assistant ("PDA") is also now well-known and includes a processor to enable a user to store and retrieve personal data.

Описание изобретенияDescription of the invention

Первым аспектом настоящего изобретения является персональный портативный монитор (здесь и далее "ППМ"), содержащий устройство обнаружения сигналов, которое может применяться для получения результатов измерения параметра, связанного со здоровьем пользователя, при этом устройство обнаружения сигналов объединено с персональным портативным вычислительным устройством (здесь и далее "ППВУ").The first aspect of the present invention is a personal portable monitor (hereinafter "PPM") containing a signal detection device that can be used to obtain measurement results of a parameter related to the health of a user, wherein the signal detection device is combined with a personal portable computing device (hereinafter hereinafter referred to as "PPVU").

ППМ настоящего изобретения должен быть такого размера и веса, чтобы с ним мог легко справиться нормальный зрелый человек, используя одну руку для удержания ППМ и другую руку для ввода или извлечения данных. В предпочтительном исполнении, ППВУ включает в себя средства связи, такие как WiFi или беспроводная телефонная связь.The PPM of the present invention should be of a size and weight that can be easily handled by a normal mature person using one hand to hold the PPM and the other hand to enter or retrieve data. In the preferred embodiment, the WPW includes communications such as WiFi or wireless telephone.

Под "объединено" подразумевается, что устройство обнаружения сигналов и ППВУ образуют единый физический блок, в котором устройство обнаружения сигналов и ППВУ остаются в закрепленном отношении, когда оба перемещаются. Все электрические подключения находятся внутри ППМ.By "combined" is meant that the signal detector and the PVCH form a single physical unit in which the signal detector and the PVCH remain in a fixed relationship when both are moved. All electrical connections are inside the PPM.

Полученный сигнал может быть аналоговым или цифровым и, если он аналоговый, может быть преобразован в цифровую форму для последовательного анализа посредством процессора ППВУ или для анализа посредством удаленного средства обработки данных, с которым ППВУ осуществляет связь через Интернет или другое средство передачи данных.The received signal may be analog or digital and, if analog, may be digitized for serial analysis by the PVD processor or for analysis by a remote data processing facility with which the PVD communicates via the Internet or other data transmission medium.

ППВУ, с которым устройство обнаружения сигналов объединено, может представлять собой сотовый телефон, компьютерный планшет, КПК или любое другое вычислительное устройство, с которым может легко справиться нормальный зрелый человек, используя одну руку для удержания его, а другую руку для ввода и извлечения данных.The PVD with which the signal detection device is integrated can be a cell phone, computer tablet, PDA, or any other computing device that a normal mature person can easily handle using one hand to hold it and the other hand to enter and retrieve data.

Настоящее изобретение объединяет медицинскую технику с техникой ППВУ посредством комбинирования апробированных технических принципов с новой реализацией, чтобы создать ППМ, который предоставляет возможность своему пользователю запросить измерения персональных медицинских данных только посредством ППМ. При необходимости пользователь может осуществить передачу этих измерений другим сторонам.The present invention merges medical technology with HLAP technology by combining proven technical principles with new implementation to create a MRP that allows its user to request measurements of personal medical data only through the MRP. If necessary, the user can transfer these measurements to other parties.

Использование ППМ данного изобретения является важным усовершенствованием в сфере применения систем, описанных в работах, указанных выше, потому что устройство обнаружения сигналов объединено с ППВУ. Поскольку устройство обнаружения сигналов должно быть достаточно малым, чтобы быть интегрированным с ППВУ без уменьшения его размеров и быть в состоянии воспользоваться инфраструктурой ППВУ, такой как его дисплей и батарейка, он будет существенно менее дорогим, чем многие из известных медицинских приборов, которые слишком дороги для большинства пользователей в странах с низким уровнем доходов или переходной экономикой и сдерживают даже пользователей в развитых странах. Устройство обнаружения сигналов изготовлено по микроэлектронной технологии для уменьшения размера и стоимости до уровня, при котором устройство обнаружения сигналов, объединенное с ППВУ, может стать повсеместным и персональным для пользователя.The use of the PPM of the present invention is an important improvement in the scope of the systems described in the works cited above, because the signal detection device is integrated with the PVR. Because the signal detection device must be small enough to be integrated with the PVD without reducing its size and be able to take advantage of the PVD's infrastructure such as its display and battery, it will be substantially less expensive than many known medical devices that are too expensive to carry. most users in low-income or transition countries, and deter even users in developed countries. The signal detection device is manufactured using microelectronic technology to reduce the size and cost to a level where the signal detection device, combined with the PVD, can become ubiquitous and personal to the user.

В предпочтительном исполнении устройство обнаружения сигналов выполнено с возможностью получать сигналы, пока оно соприкасается или находится очень близко к одной или нескольким частям тела пользователя. В частности, устройство обнаружения сигналов может быть выполнено с возможностью получения сигналов, пока по меньшей мере часть его находится в соприкосновении с:In a preferred embodiment, the signal detection device is configured to receive signals as long as it is in contact or very close to one or more parts of the user's body. In particular, the signal detecting device may be configured to receive signals while at least part of it is in contact with:

одним или несколькими пальцами пользователя, особенно одним или несколькими пальцами рук;one or more fingers of the user, especially one or more fingers;

кожей около сонной артерии;skin near the carotid artery;

грудью пользователя, предпочтительно ближе к сердцу; и/илиthe user's chest, preferably closer to the heart; and/or

внутренней частью уха или рта пользователя.the inside of the user's ear or mouth.

Устройство обнаружения сигналов включает в себя один или несколько датчиков для обнаружения сигналов, которые можно использовать для получения результата измерения параметра, применяемого для оценки здоровья человека. В предпочтительном исполнении один или несколько датчиков располагаются для обнаружения сигналов, связанных с кровяным давлением, скоростью распространения пульсовой волны, волной артериального давления, температурой, парциальным давлением кислорода в крови, электрокардиограммой, сердечным ритмом и/или частотой дыхания. Устройство обнаружения сигналов может включать в себя датчики для обнаружения сигналов, из которых могут быть получены измерения более одного из вышеупомянутых параметров. В устройство обнаружения сигналов предпочтительно включить один или несколько датчиков для обнаружения сигналов, из которых могут быть получены результаты измерения артериального давления посредством, например, одного или нескольких сфигмоманометров, фотоплетизмографов и измерения скорости распространения пульсовой волны.The signal detection device includes one or more signal detection sensors that can be used to obtain a measurement result of a parameter used to assess human health. In a preferred embodiment, one or more sensors are positioned to detect signals related to blood pressure, pulse wave velocity, blood pressure waveform, temperature, blood oxygen partial pressure, electrocardiogram, heart rate, and/or respiratory rate. The signal detecting device may include sensors for detecting signals from which measurements of more than one of the above parameters can be obtained. The signal detection device preferably includes one or more signal detection sensors from which blood pressure measurements can be obtained by, for example, one or more sphygmomanometers, photoplethysmographs and pulse wave velocity measurements.

ППМ настоящего изобретения может включать в себя один или несколько следующих датчиков и средств измерений. В частности предпочтительные комбинации этих датчиков и средств указаны ниже.The PPM of the present invention may include one or more of the following sensors and measuring instruments. In particular, preferred combinations of these sensors and means are indicated below.

Температурный датчикTemperature sensor

Устройство обнаружения сигналов может включать в себя температурный датчик для обнаружения сигналов, из которого посредством процессора ППВУ может быть получен результат измерения локальной температуры тела (то есть температуры около местоположения датчика, приложенного к телу). Определенное преимущество обеспечивается тем, что устройство обнаружения сигналов также включает в себя датчик для обнаружения сигналов, из которых посредством процессора может быть получен результат измерения комнатной температуры. Это может быть тот же датчик, который используется в связи с измерением локальной температуры, или может представлять собой отдельный датчик. В предпочтительном исполнении процессор выполнен с возможностью получения центральной температуры тела пользователя из сигналов, полученных посредством температурного датчика.The signal detection device may include a temperature sensor for detecting signals, from which a measurement of local body temperature (ie, temperature near the location of the sensor applied to the body) can be obtained by means of the HLCP processor. It is of particular advantage that the signal detecting device also includes a sensor for detecting signals from which a room temperature measurement can be obtained by means of a processor. This may be the same sensor used in connection with local temperature measurement, or it may be a separate sensor. In a preferred embodiment, the processor is configured to obtain the user's core body temperature from signals received by the temperature sensor.

Как хорошо известно температура поверхности может быть оценена посредством измерения теплового излучения, которое она испускает. Для обычных температур тела излучение сосредотачивается в области дальних инфракрасных волн. Они могут регистрироваться болометром, в котором мишень нагревается посредством падающего излучения и ее температура измеряется либо непосредственно путем регистрации изменения ее сопротивления, либо неявно посредством термопары, термистора или другого аналогичного устройства. Поле обзора можно задать посредством линзы или окна. Температурный датчик может быть выполнен с возможностью приема излучения из внутренней части уха или височной артерии на лбу как в существующих медицинских приборах, применяющих этот метод.As is well known, the temperature of a surface can be estimated by measuring the thermal radiation it emits. For ordinary body temperatures, radiation is concentrated in the far infrared region. They can be recorded by a bolometer in which the target is heated by incident radiation and its temperature is measured either directly by detecting a change in its resistance, or implicitly by means of a thermocouple, thermistor, or other similar device. The field of view can be set using a lens or a window. The temperature sensor can be configured to receive radiation from the inside of the ear or the temporal artery on the forehead, as in existing medical devices using this method.

Температурный датчик предпочтительно расположить так, чтобы он был в состоянии измерять температуру уха пользователя независимо от того, ведет ли пользователь телефонный разговор или нет. В альтернативном исполнении температурный датчик может быть расположен так, чтобы он был в состоянии проводить измерения температуры поверхности части тела, на которой должно быть проведено любое другое измерение при помощи ППМ, такое как измерение артериального давления.The temperature sensor is preferably positioned such that it is able to measure the user's ear temperature whether or not the user is on a call. Alternatively, the temperature sensor may be positioned so that it is able to measure the temperature of the surface of the body part on which any other measurement is to be taken with the PPM, such as blood pressure measurement.

В альтернативном исполнении температурный датчик может быть расположен так, чтобы пользователь мог ориентировать его, манипулируя устройством ППМ таким образом, чтобы он был в состоянии измерять температуру части тела или другого выбранного предмета, например предмета одежды пользователя. Процессор ППМ может в этом случае быть выполнен с возможностью получения сигнала, указывающего на комнатную температуру, и/или предоставления инструкций пользователю для ориентации ППМ так, чтобы получить сигналы, указывающие на температуру тела и комнатную температуру.Alternatively, the temperature sensor may be positioned so that the user can orient it by manipulating the MRP device so that it is able to measure the temperature of a body part or other selected item, such as a user's garment. The MRP processor may in this case be configured to receive a signal indicative of room temperature and/or provide instructions to the user to orient the MRP so as to obtain signals indicative of body temperature and room temperature.

В альтернативном исполнении температурный датчик может быть расположен на руке, которая может быть приведена в соприкосновение с одним из пальцев пользователя или вставлена в ухо или рот пользователя. Рука может быть закрепленной в определенной позиции на устройстве обнаружения сигналов или может быть подвижной между вытянутой и втянутой позицией, при этом рука может быть втянута, когда ее не используют. Рука может быть поворотной или скользящей между ее вытянутой и втянутой позициями.Alternatively, the temperature sensor may be located on a hand that can be brought into contact with one of the user's fingers or inserted into the user's ear or mouth. The arm may be fixed in a position on the signal detection device, or may be movable between an extended and retracted position, with the arm retracted when not in use. The arm can be pivoting or sliding between its extended and retracted positions.

Устройство обнаружения сигналов может включать в себя более одного температурного датчика для определения температуры в разных местах.The signal detection device may include more than one temperature sensor to determine the temperature at different locations.

Температурный датчик можно применять для измерения температуры других изделий, например пищи, систем местного отопления или вина.The temperature sensor can be used to measure the temperature of other items such as food, local heating systems or wine.

Электрический датчикElectrical sensor

Сердце приводится в действие электрическими сигналами, которые можно регистрировать на коже и которые представляют собой основу электрокардиограммы (ЭКГ). Простой вариант осуществления может заключаться в регистрации времени, в которое возникает электрический сигнал, инициирующий сердцебиение, посредством измерения разности потенциалов между двумя отдельными частями тела. С соответствующей электронной обработкой время возникновения каждого сигнала инициализации можно измерить за несколько миллисекунд.The heart is driven by electrical signals that can be recorded on the skin and are the basis of an electrocardiogram (ECG). A simple embodiment may be to record the time at which the electrical signal that initiates the heartbeat occurs by measuring the potential difference between two separate parts of the body. With appropriate electronic processing, the time of occurrence of each initialization signal can be measured in a few milliseconds.

Устройство обнаружения сигналов может включать в себя электрический датчик, содержащий два электрода, которые электрически изолированы друг от друга, но которые могут соприкасаться с двумя разными частями тела пользователя. В предпочтительном исполнении два электрода могут соприкасаться с одним пальцем каждой руки пользователя. В другом предпочтительном исполнении один из электродов электрического датчика связан с кнопкой, подушечкой или полоской из средств ограничения кровотока (см. ниже). Другой электрод располагают на отдельной части ППМ. Этот другой электрод может быть связан с рычажком, если он предусмотрен, который применяется для ручного наполнения подушечки (см. ниже). В предпочтительном исполнении подушечка сконструирована вместе с поверхностью, которая дает хорошее электрическое соединение, например микропирамидальной.The signal detection device may include an electrical sensor containing two electrodes that are electrically isolated from each other, but that can be in contact with two different parts of the user's body. In a preferred embodiment, the two electrodes may be in contact with one finger of each user's hand. In another preferred embodiment, one of the electrical sensor electrodes is connected to a button, pad, or strip of blood flow restrictors (see below). The other electrode is placed on a separate part of the PPM. This other electrode may be connected to a lever, if provided, which is used to manually inflate the pad (see below). In a preferred embodiment, the pad is designed with a surface that provides good electrical connectivity, such as a micropyramidal surface.

В другом предпочтительном исполнении сигнал, зарегистрированный электрическим датчиком, является мерой разности потенциалов между двумя электродами, которая связана с разностью потенциалов между двумя разными частями тела. В предпочтительном исполнении, процессор ППВУ выполнен с возможностью усиления сигналов электрического датчика и, если это необходимо, фильтрации сигналов перед, во время или после усиления. Усиленный и отфильтрованный сигнал, полученный процессором, в общем имеет форму, показанную на фиг. 1 в приложенных чертежах, где ось X представляет время, а ось Y представляет разность потенциалов. Стрелки на фиг. 1 показывают время, в которое электрический сигнал стимулирует сердце инициировать систолу.In another preferred embodiment, the signal recorded by the electrical sensor is a measure of the potential difference between two electrodes, which is related to the potential difference between two different parts of the body. In the preferred embodiment, the PVD processor is configured to amplify the electrical sensor signals and, if necessary, filter the signals before, during, or after the amplification. The amplified and filtered signal received by the processor generally has the shape shown in FIG. 1 in the attached drawings, where the x-axis represents time and the y-axis represents potential difference. The arrows in Fig. 1 shows the time at which the electrical signal stimulates the heart to initiate systole.

Средства ограничения кровотокаMeans of restricting blood flow

Устройство обнаружения сигналов может содержать средства ограничения кровотока для ограничения или полной блокировки тока крови через часть тела пользователя и датчика давления для определения давления, оказанного средством ограничения кровотока или, наоборот, к нему. Обычным средством ограничения кровотока является надувная манжета, которая окружает часть тела.The signal detection device may comprise blood flow restriction means to restrict or completely block blood flow through the user's body part, and a pressure sensor to detect pressure exerted by, or conversely against, the blood flow restriction device. A common means of restricting blood flow is an inflatable cuff that surrounds a part of the body.

В устройство обнаружения сигналов предпочтительно включить одно из средств ограничения кровотока, описанных ниже: кнопку; заполненную флюидом подушечку; и полоску. Любое из этих средств можно применить для сжатия им части тела, такой как палец ноги или руки, предпочтительно палец руки, при этом артериальный кровоток через эту часть тела подвергается влиянию давления, оказанного на одну сторону части тела, или наоборот.Preferably, the signal detection device includes one of the means for restricting blood flow described below: a button; fluid-filled pad; and a strip. Any of these agents can be used to compress a body part, such as a toe or a finger, preferably a finger, the arterial flow through that body part being influenced by pressure applied to one side of the body part, or vice versa.

Степень ограничения может регистрироваться осциллометрическим способом или посредством анализа сигналов из фотодатчика крови, описанного ниже.The degree of limitation may be recorded by an oscillometric method or by analysis of the signals from the blood photosensor, described below.

КнопкаButton

Средство ограничения кровотока может содержать кнопку, которая прижата к части тела. В предпочтительном исполнении кнопка является областью пластины, которая может перемещаться независимо от оставшейся части пластины и подключена к датчику силы. Датчик силы выполнен с возможностью измерения силы, приложенной к кнопке, но сводит к минимуму расстояние, на которое кнопка может перемещаться. В основном пластина имеет размеры 10 мм на 20 мм с круглой кнопкой обычно диаметром 5 мм или некруглой кнопкой равной площади. В предпочтительном исполнении расстояние, на которую кнопка перемещается под действием силы со стороны части тела, не более 0. 1 мм.The means for restricting blood flow may include a button that is pressed against the body part. In the preferred embodiment, the button is an area of the plate that can move independently of the rest of the plate and is connected to a force sensor. The force sensor is configured to measure the force applied to the button, but minimizes the distance that the button can move. In general, the plate measures 10 mm by 20 mm with a round button usually 5 mm in diameter or a non-circular button of equal area. In the preferred embodiment, the distance that the button moves under the action of force from the part of the body is not more than 0.1 mm.

Давление кнопки на часть тела создает давление внутри части тела. Часть тела, соприкасающаяся с кнопкой, толкает кнопку с силой примерно равной давлению внутри части тела, умноженному на площадь кнопки. Посредством измерения силы ППМ может точно установить значение давления внутри части тела.Pressing the button on a body part creates pressure within the body part. The part of the body in contact with the button pushes the button with a force approximately equal to the pressure inside the body part times the area of the button. By measuring the force, the PPM can accurately determine the pressure value inside a body part.

Устройство обнаружения сигналов может включать в себя множество кнопок, каждый из которых подключен к отдельному датчику силы.The signal detection device may include a plurality of buttons, each of which is connected to a separate force sensor.

Заполненная флюидом подушечкаFluid Filled Pad

Средство ограничения кровотока может содержать заполненную флюидом подушечку, напротив которой одна сторона части тела пользователя, в частности палец, предпочтительно палец руки, может быть сжата для ограничения тока крови через эту часть тела, и манометр для предоставления сигнала, указывающего на давление в подушечке. В предпочтительном исполнении, подушечка расположена в V-образной канавке ППМ. При эксплуатации давление на подушечку можно оказать либо прижиманием части тела к подушечке, либо прижиманием подушечки к части тела.The means for restricting blood flow may comprise a fluid-filled pad against which one side of the user's body part, in particular a finger, preferably a hand finger, can be squeezed to restrict blood flow through that body part, and a pressure gauge to provide a signal indicative of the pressure in the pad. In the preferred embodiment, the pad is located in the V-shaped groove of the PPM. In use, pressure can be applied to the pad either by pressing the body part against the pad or by pressing the pad against the body part.

Если подушечка наполняется воздухом, необходимо принять меры для предотвращения превышения давления, возникающего в подушечке. Оно может повысится, например, если устройство оставлено в горячем месте и тепло приводит к чрезмерному повышению давления. В средство для предотвращения превышения давления предпочтительно включить клапан, который открывается для выпуска газа из подушечки в атмосферу при заданном давлении, которое равно максимально допустимому давлению в подушечке (обычно около 300 мм рт. ст.), и насос для замены выпущенного газа. Насос может включать поршень и цилиндр или он может включать диафрагму и камеру, при этом поршень или диафрагма могут работать под действием пользователя или электроэнергии. В предпочтительном исполнении ППМ имеет откидную или выдвижную крышку над устройством обнаружения сигналов, расположенную так, что открывание крышки позволяет устройством пользоваться, крышка давит на поршень или диафрагму для создания достаточного давления, чтобы повторно надуть подушечку. В предпочтительном исполнении насос имеет два клапана: Обратный клапан, который предоставляет возможность газу войти подушечку; и клапан для предоставления возможности выхода газа из насоса в атмосферу при заданном давлении, равном минимальному рабочему давлению подушечки (обычно около 50 мм рт. ст.).If the pad fills with air, care must be taken to prevent overpressure that develops in the pad. It may increase, for example, if the device is left in a hot place and the heat causes the pressure to rise excessively. Preferably, the means for preventing overpressure include a valve that opens to release the gas from the pad to the atmosphere at a given pressure, which is equal to the maximum allowable pressure in the pad (typically about 300 mm Hg), and a pump for replacing the released gas. The pump may include a piston and a cylinder, or it may include a diaphragm and a chamber, the piston or diaphragm may be actuated by the user or electrical power. In the preferred embodiment, the PPM has a hinged or retractable cover over the signal detection device, located so that opening the cover allows the device to be used, the cover presses on the piston or diaphragm to create enough pressure to re-inflate the pad. In the preferred embodiment, the pump has two valves: a non-return valve that allows gas to enter the pad; and a valve for allowing gas to exit the pump to atmosphere at a predetermined pressure equal to the minimum operating pressure of the pad (typically about 50 mmHg).

Определенное преимущество обеспечивается тем, что объем газа, присутствующий в подушечке, сведен к минимуму, чтобы обеспечить максимальную чувствительность регистрации изменения давления. В случае с обратным клапаном предпочтительно расположить его близко к подушечке и к датчику давления.It is of particular advantage that the volume of gas present in the pad is kept to a minimum in order to maximize the sensitivity of pressure change detection. In the case of a non-return valve, it is preferable to place it close to the pad and to the pressure sensor.

Дополнительное преимущество включения этого предохраняющего средства проявляется в том, что устройство продолжает работать, даже если образовался слабый подтек. Это повышает надежность устройства.An additional benefit of including this safeguard is that the device continues to operate even if a slight leak has formed. This improves the reliability of the device.

ПолоскаStrip

Еще в одном альтернативном исполнении средство ограничения кровотока может содержать полоску, к которой одна сторона части тела пользователя, в частности пальца, предпочтительно пальца руки, может быть прижата для ограничения потока крови через эту часть тела, и датчик силы для выдачи сигнала, указывающего на давление, оказываемое на полоску.In yet another alternative embodiment, the means for restricting blood flow may comprise a strip against which one side of the user's body part, in particular a finger, preferably a finger, can be pressed to restrict the flow of blood through this body part, and a force sensor for issuing a signal indicative of the pressure. rendered on the strip.

В предпочтительном исполнении полоска расположена на V-образной канавке ППМ. При эксплуатации давление на полоску можно оказать либо прижиманием части тела к полоске, либо прижиманием полоски к части тела.In the preferred embodiment, the strip is located on the V-shaped groove of the PPM. In use, pressure can be exerted on the strip either by pressing the body part against the strip or by pressing the strip against the body part.

Полоска может быть неэластичной или эластичной.The strip may be inelastic or elastic.

В случае, когда полоска неэластична, она может быть неподвижно закреплена за каждый конец поперек V-образной канавки в ППМ. В этой компоновке манометр адаптирован для измерения силы, приложенной к креплениям полоски.In the case where the strip is inelastic, it can be fixed at each end across the V-groove in the PPM. In this arrangement, the pressure gauge is adapted to measure the force applied to the strip fasteners.

В альтернативном исполнении неэластичная полоска может быть закреплена на валике с одной стороны канавки и неподвижно закреплена с другой стороны канавки. В этой компоновке давление, оказываемое на полоску, можно измерить по величине, на которую полоска прокрутила валик. Раскручиванию можно противодействовать посредством пружины кручения на валике или линейной пружины.Alternatively, the non-elastic strip may be fixed to the roller on one side of the groove and fixedly fixed on the other side of the groove. In this arrangement, the pressure exerted on the strip can be measured by the amount by which the strip has rolled the roller. Unwinding can be counteracted by means of a torsion spring on the roller or a linear spring.

Еще в одном альтернативном исполнении неэластичная полоска может быть закреплена за каждый из ее концов на валике, а валики расположены с каждой стороны V-образной канавки в ППМ. В этой компоновке давление, оказываемое на полоску, можно измерить по величине, на которую полоска закручивает каждый валик, или посредством измерения физического свойства полоски, такого как ее электрическое сопротивление.In yet another alternative, a non-elastic strip may be attached to each of its ends on a roller, and the rollers are located on each side of the V-groove in the MRP. In this arrangement, the pressure exerted on the strip can be measured by the amount that the strip twists each roller, or by measuring a physical property of the strip, such as its electrical resistance.

В случае, когда полоска эластична, она может быть неподвижно закреплена за каждый конец поперек V-образной канавки в ППМ. В этой компоновке манометр можно адаптировать для измерения увеличения длины полоски или напряжения на растяжение в полоске или измерения физического свойства полоски, такого как его электрическое сопротивление, чтобы подать сигнал, связанный с давлением, оказанным на полоску.In the case where the strip is elastic, it can be fixed at each end across the V-groove in the PPM. In this arrangement, the gauge can be adapted to measure the increase in strip length or tensile stress in the strip, or to measure a physical property of the strip, such as its electrical resistance, to provide a signal related to the pressure exerted on the strip.

В случае применения полоски, предпочтительно, чтобы ППМ включал в себя средства подачи сигнала, указывающие на диаметр части тела, которая приходит в соприкосновение с полоской, чтобы измерение давления можно было провести точнее. Средства могут представлять собой вспомогательную клавиатуру или сенсорный экран, предпочтительно стандартную вспомогательную клавиатуру или сенсорный экран ППВУ, благодаря чему пользователь может ввести диаметр как результат его измерения, например посредством любых удобных средств, таких как мерная лента или ряд калиброванных отрезков, созданных на отдельном приборе или на ППМ.In the case of a strip, it is preferable that the PPM include signaling means indicating the diameter of the part of the body that comes into contact with the strip, so that the pressure measurement can be made more accurately. The means may be a keypad or touch screen, preferably a standard keypad or touch screen PVR, whereby the user can enter the diameter as a result of its measurement, for example by any convenient means such as a tape measure or a series of calibrated lengths created on a separate instrument or on PPM.

Однако предпочтительно, чтобы эти средства были связаны с самой полоской и подавали сигнал без пользовательских данных. Например, полоска может включать в себя одно или несколько оптических волокон, внедренных в нее, источник света на одном конце оптического волокна (кон) для ввода света в оптическое волокно (кна) и детектора света на другом конце оптического волокна (кон) для регистрации света, достигшего детектора, и средств для определения ослабления света, когда он проходит через оптическое волокно (кна), причем степень ослабления связана с кривизной полоски, которая, в свою очередь, связана с диаметром. В альтернативном исполнении полоска может содержать два слоя, и устройство обнаружения сигналов включает в себя средства для измерения длины каждого слоя, причем относительные длины двух слоев зависят от диаметра. Еще в одном альтернативном исполнении устройство обнаружения сигналов может включать в себя средства, такие как детектор близости, для подачи сигнала, указывающего расстояние между нижней частью канавки и ближайшей к ней точки полоски, и процессор, адаптированный для вычисления диаметра части тела, исходя из сигнала и длины полоски.Preferably, however, these means are associated with the strip itself and signal without user data. For example, the strip may include one or more optical fibers embedded therein, a light source at one end of the optical fiber (KNA) for injecting light into the optical fiber (KNA), and a light detector at the other end of the optical fiber (KNA) for detecting light. reached the detector, and means for determining the attenuation of light as it passes through the optical fiber (kna), the degree of attenuation being related to the curvature of the strip, which in turn is related to the diameter. Alternatively, the strip may comprise two layers and the signal detection device includes means for measuring the length of each layer, the relative lengths of the two layers depending on the diameter. In yet another alternative embodiment, the signal detecting device may include means, such as a proximity detector, for providing a signal indicative of the distance between the bottom of the groove and the nearest point on the strip, and a processor adapted to calculate the diameter of a body part from the signal and strip length.

Фотодатчик крови для фотоплетизмографии (ФПГ)Blood photosensor for photoplethysmography (PPG)

Пульсоксиметры, применяемые в ФПГ, существуют на рынке с 1980-ых годов. Они используются для оценки степени оксигенации в артериальной крови. Красный и инфракрасный свет направляется к некоторой части тела. Инфракрасный свет сильнее поглощается оксигенированной кровью, чем неоксигенированной кровью; красный свет сильнее поглощается неоксигенированной кровью, чем оксигенированной кровью. Изменение инфракрасного поглощения во время систолы служит мерой количества оксигенированной крови. Уровень поглощения красного света между систолами служит мерой общего количества облучающейся крови и применяется для калибровки.Pulse oximeters used in PPGs have been on the market since the 1980s. They are used to assess the degree of oxygenation in arterial blood. Red and infrared light is sent to some part of the body. Infrared light is absorbed more strongly by oxygenated blood than by non-oxygenated blood; red light is absorbed more strongly by non-oxygenated blood than by oxygenated blood. The change in infrared absorption during systole serves as a measure of the amount of oxygenated blood. The level of absorption of red light between systoles serves as a measure of the total amount of exposed blood and is used for calibration.

В предпочтительном исполнении, устройство обнаружения сигналов включает в себя датчик ФПГ. В нем используется один или несколько фотодатчиков. Фотодатчик(ки) можно разместить для измерения прохождения или рассеяния. В варианте прохождения фотодатчик содержит один или несколько фотоизлучателей, расположенных для прохождения света через определенную часть тела, и один или несколько фотодетекторов, расположенных для регистрации света, проходящего от фотоизлучателя (лей) через эту часть тела. В варианте рассеяния фотодатчик содержит один или несколько фотоизлучателей, расположенных для прохождения света по направлению к определенной части тела, и один или несколько фотодетекторов, расположенных для регистрации света от фотоизлучателя(лей), рассеянного этой частью тела. В предпочтительном исполнении варианта рассеяния фотодетектор(ры) расположен в непосредственной близости к фотоизлучателю(лям).In a preferred embodiment, the signal detection device includes a PPG sensor. It uses one or more photo sensors. The photosensor(s) can be placed to measure transmission or scatter. In the variant of the passage, the photosensor contains one or more photoemitters located for passing light through a certain part of the body, and one or more photodetectors located for detecting light passing from the photoemitter(s) through this part of the body. In the scattering variant, the photosensor comprises one or more photoemitters located to pass light towards a certain part of the body, and one or more photodetectors located to detect light from the photoemitter(s) scattered by this part of the body. In the preferred embodiment of the scattering option, the photodetector(s) is located in close proximity to the photoemitter(s).

В обоих случаях предпочтительно, чтобы фотодатчик(ки) был(ли) выполнен с возможностью испускания и детектирования света двух или нескольких длин волн. Возможен один объединенный фотоизлучатель, выполненный с возможностью испускания света двух выбранных разных длин волн, или возможны по меньшей мере два фотоизлучателя, каждый из которых выполнен с возможностью испускания света выбранной, отличной от других длины волны. Для обоих альтернативных вариантов фотоизлучателя(лей) в одном альтернативном варианте осуществления предусмотрен один объединенный фотодетектор, который может детектировать свет на выбранных длинах волн. В другом альтернативном варианте предусмотрены два или несколько фотодетекторов, каждый из которых выполнен с возможностью детектировать свет на выбранной, отличной от других длине волны.In both cases, it is preferred that the photosensor(s) be(are) configured to emit and detect light of two or more wavelengths. One combined photoemitter is possible, configured to emit light of two selected different wavelengths, or at least two photoemitters are possible, each of which is configured to emit light of a selected different wavelength. For both alternative photoemitter(s), one alternative embodiment provides one combined photodetector that can detect light at selected wavelengths. In another alternative, two or more photodetectors are provided, each configured to detect light at a selected, different wavelength.

В предпочтительном исполнении одну из длин волн выбирают так, чтобы свет поглощался сильнее оксигенированной кровью, нежели дезоксигенированной кровью. Подходящая длина волны равна 940 нм. Другую длину волны выбирают так, чтобы свет поглощался сильнее дезоксигенированной кровью, чем оксигенированной кровью. Подходящая длина волны равна 660 нм.In a preferred embodiment, one of the wavelengths is chosen so that the light is absorbed more strongly by oxygenated blood than by deoxygenated blood. A suitable wavelength is 940 nm. Another wavelength is chosen so that the light is absorbed more strongly by deoxygenated blood than by oxygenated blood. A suitable wavelength is 660 nm.

В предпочтительном исполнении устройство обнаружения сигналов выполнено с возможностью принимать сигнал от фотодетектора(ров), когда никакой свет не излучается от фотоизлучателя(лей). Это предоставляет возможность дополнительной калибровки сигналов, полученных на первой и, если предусмотрена вторая, то и на второй длине волны(н).In a preferred embodiment, the signal detecting device is configured to receive a signal from the photodetector(s) when no light is emitted from the photoemitter(s). This makes it possible to additionally calibrate the signals received at the first and, if the second is provided, then at the second wavelength (n).

На фиг. 2 из приложенных чертежей упрощенно показано изменение оксигенированного сигнала крови (верхняя линия), дезоксигенированного сигнала крови (средняя линия) и сигнала окружающего освещения (нижняя линия связи).In FIG. 2 of the attached drawings shows in a simplified way the change in the oxygenated blood signal (upper line), the deoxygenated blood signal (middle line) and the ambient light signal (lower line).

Фотодатчик крови может быть дополнительно выполнен с возможностью измерять концентрацию анализируемых веществ в крови, таких как глюкоза, алкоголь, гемоглобин, креатинин, холестерин и стимуляторы или другие лекарственные вещества, включающие нелегальные или другим способом запрещенные материалы. Трудно провести эти измерения, если спектр поглощения анализируемого вещества аналогичен спектрам поглощения других материалов в крови. Устройство обнаружения сигналов может быть предназначено для применения одного или нескольких методов, описанных ниже, для увеличения чувствительности и избирательности абсорбционной спектроскопии.The blood photosensor may be further configured to measure the concentration of blood analytes such as glucose, alcohol, hemoglobin, creatinine, cholesterol, and stimulants or other drugs, including illegal or otherwise prohibited materials. It is difficult to make these measurements if the absorption spectrum of the analyte is similar to the absorption spectra of other materials in the blood. The signal detection device may be designed to apply one or more of the techniques described below to increase the sensitivity and selectivity of absorption spectroscopy.

Первый метод следует отнести к дифференциальному поглощению. Луч света направляют на некоторую часть тела и прошедший или рассеянный свет расщепляют и направляют на две измерительные ячейки. Одна (эталонная ячейка) содержит смесь химических соединений, обычно присутствующих в достаточных величинах в крови, исключая анализируемое вещество, представляющее интерес. На практике она содержит только воду. Другая (исследуемая ячейка) содержит ту же смесь и анализируемое вещество. В альтернативном исполнении эталонная ячейка может быть исключена, а исследуемая ячейка заполнена только анализируемым веществом. В альтернативном исполнении, если анализируемое вещество газообразное при нормальных условиях, луч света может пройти через отдельную исследуемую ячейку, содержащую анализируемое вещество в газообразной форме, и давление в этой ячейке колеблется.The first method should be attributed to differential absorption. A beam of light is directed to some part of the body and the transmitted or scattered light is split and directed to two measuring cells. One (reference cell) contains a mixture of chemical compounds normally present in sufficient quantities in the blood, excluding the analyte of interest. In practice, it contains only water. The other (test cell) contains the same mixture and analyte. Alternatively, the reference cell may be omitted and the test cell filled with analyte only. Alternatively, if the analyte is gaseous under normal conditions, the light beam can pass through a separate test cell containing the analyte in gaseous form and the pressure in that cell fluctuates.

Интенсивность луча света можно измерить при различных условиях: после прохождения через эталонную ячейку и независимо через исследуемую ячейку, в каждом случае без присутствия части тела, и аналогично после прохождения через каждую ячейку в присутствии части тела. В альтернативном исполнении интенсивность луча света можно измерить как в случае, когда он прошел через ячейку, так и в случае, когда он не прошел через нее, в присутствии части тела и без нее. В другом исполнении интенсивность можно измерить как функцию давления в ячейке в присутствии части тела и без нее.The intensity of the light beam can be measured under different conditions: after passing through the reference cell and independently through the test cell, in each case without the presence of a body part, and similarly after passing through each cell in the presence of a body part. In an alternative embodiment, the intensity of the light beam can be measured both when it passed through the cell and when it did not pass through it, with and without the presence of a body part. In another implementation, the intensity can be measured as a function of pressure in the cell with and without the presence of the body part.

Интенсивность луча света можно модулировать, например коммутацией, чтобы компенсировать системой измерения фоновый свет. Луч света имеет широкий оптический спектр, выбранный для сведения к минимуму различия между присутствием анализируемого вещества и других химических соединений с предоставлением недорогостоящей технологии, необходимой для применения. Например, если анализируемое вещество является глюкозой, это может быть около ИК области.The intensity of the light beam can be modulated, for example by switching, in order to compensate for background light by the measurement system. The beam of light has a broad optical spectrum, chosen to minimize the difference between the presence of the analyte and other chemical species, while providing the low cost technology needed for the application. For example, if the analyte is glucose, this may be near the IR region.

В каждом из этих случаев расхождение между интенсивностью, когда луч света проходит через эталонную ячейку и через исследуемую ячейку, служит мерой величины поглощения анализируемым веществом внутри части тела. Чтобы дополнительно улучшить селективность по концентрации анализируемого вещества в крови ФПГ, можно применить сигнал для идентификации времени, при которой артерия расширяется во время систолы. Изменение поглощения в этой точке возникает в результате только дополнительного количества крови в части тела. Объем этой дополнительной крови также оценивается из сигнала ФПГ.In each of these cases, the difference between the intensity when the light beam passes through the reference cell and through the test cell serves as a measure of the amount of absorption by the analyte within the body part. To further improve PPG blood analyte concentration selectivity, a signal can be used to identify the time at which the artery dilates during systole. The change in absorption at this point results only from the additional amount of blood in the body part. The volume of this extra blood is also estimated from the PPG signal.

Акустический датчикacoustic sensor

ППМ может включать в себя акустический датчик для обнаружения сигналов, связанного с звуками, создаваемыми сердцебиением. Акустический датчик может представлять собой отдельный микрофон, геофон или вибродатчик, или может представлять собой микрофон для стандартного сотового телефона или компьютерный планшет для восприятия речи, или это может быть датчиком силы или давления, используемым для измерения давления в части тела во время закупорки артерии. В предпочтительном исполнении процессор ППМ выполнен с возможностью обработки сигналов, принятых акустическим датчиком, для определения моментов биения сердца.The PPM may include an acoustic sensor to detect signals associated with sounds generated by the heartbeat. The acoustic sensor may be a separate microphone, geophone, or vibration sensor, or it may be a microphone for a standard cell phone or computer tablet for speech perception, or it may be a force or pressure sensor used to measure pressure in a body part during arterial blockage. In a preferred embodiment, the PPM processor is configured to process the signals received by the acoustic sensor to determine the moments of the heartbeat.

На фиг. 3, в приложенных чертежах, показана обычная форма "тук-тук" биения сердца, которая могла быть получена посредством акустического датчика. Показаны два последовательных импульса. Сигнал состоит из звукового сигнала внутри огибающей амплитуды.In FIG. 3, in the attached drawings, shows a typical "knock-knock" heartbeat pattern that could be obtained by means of an acoustic sensor. Two successive pulses are shown. A signal consists of an audio signal within an amplitude envelope.

Датчик движенияMotion Sensor

ППМ может также включать датчик движения, который выполнен с возможностью детектирования местоположения части тела пользователя, на котором расположено устройство обнаружения сигналов. В предпочтительном исполнении, процессор ППМ выполнен с возможностью корреляции сигнала от датчика движения с сигналом от датчика давления для возможности калибровки измерений артериального давления. В предпочтительном исполнении процессор ППМ выполнен с возможностью давать указания пользователю голосом или визуально для перемещения части тела так, чтобы такую калибровку можно было провести. Датчик движения может представлять собой существующий компонент ППВУ. Он может детектировать инерциальные силы посредством ускорения ППВУ или изменения давления с абсолютной высотой.The PPM may also include a motion sensor that is configured to detect the location of the user's body part on which the signal detection device is located. In the preferred embodiment, the PPM processor is configured to correlate the signal from the motion sensor with the signal from the pressure sensor to enable calibration of blood pressure measurements. In a preferred embodiment, the MRP processor is configured to instruct the user, either verbally or visually, to move the body part so that such calibration can be performed. The motion sensor may be an existing component of the WPW. It can detect inertial forces by accelerating the PVV or changing pressure with altitude.

Ультразвуковой датчикultrasonic sensor

Устройство обнаружения сигналов может включать в себя ультразвуковой датчик для формирования изображения сечения артерии и/или использовать доплеровский интерферометр для оценки скорости потока крови внутри артерии. Указанный ультразвуковой датчик может состоять из набора индивидуальных элементов, которые образуют массив.The signal detecting device may include an ultrasonic transducer to form an image of the cross section of the artery and/or use a Doppler interferometer to estimate the velocity of blood flow within the artery. The specified ultrasonic sensor may consist of a set of individual elements that form an array.

Средство ввода личных данныхPersonal data entry tool

В предпочтительном исполнении ППМ включает в себя средство ввода личных данных и выполнен с возможностью хранения других личных данных. Предпочтительно, чтобы средство ввода личных данных представляло собой вспомогательную клавиатуру или сенсорный экран, предпочтительно стандартную вспомогательную клавиатуру или сенсорный экран ППВУ. Данные, которые можно ввести этими средствами, могут включать в себя: высоту, вес, окружность талии, диаметр пальца и возраст, но не ограничиваться ими.In a preferred embodiment, the PPM includes a means for entering personal data and is configured to store other personal data. Preferably, the personal data entry means is a keypad or touch screen, preferably a standard HLPE keypad or touch screen. Data that can be entered by these means may include, but is not limited to: height, weight, waist circumference, finger diameter, and age.

Дополнительные датчики и средстваAdditional sensors and tools

ППМ может дополнительно включать средства подачи электрических сигналов к телу пользователя и детектирования сигналов, образованных под действием первых сигналов, например для измерения свойств тела, таких как индекс массы тела.The PPM may further include means for applying electrical signals to the user's body and detecting signals generated by the first signals, for example, to measure body properties such as body mass index.

ППМ может включать в себя датчик, выполненный с возможностью получения сигналов, из которых можно получить идентификационные данные пользователя, например данные для получения отпечатка пальца пользователя. Это дает возможность гарантировать, что полученные измерения, относящиеся к здоровью пользователя, могут быть ассоциированы только с этим пользователем. Такой датчик идентификационных данных может быть связан с подушечкой средств ограничения кровотока или может быть связан с электродом электрического датчика. Возможно расположить датчик идентификационных данных таким образом, чтобы было почти невозможно соотнести измеренные медицинские показатели с любым человеком, отличным от идентифицируемого пользователя.The PPM may include a sensor capable of receiving signals from which user identification data, such as data for obtaining a user's fingerprint, can be obtained. This makes it possible to ensure that the obtained measurements relating to the user's health can only be associated with that user. Such an identity sensor may be associated with a flow restrictor pad or may be associated with an electrical sensor electrode. It is possible to position the identity sensor in such a way that it is almost impossible to correlate the measured medical values to any person other than the user being identified.

Анализ данныхData analysis

Датчики и средства, описанные выше, можно применять в различных комбинациях для предоставления возможности сбора различных медицинских данных. В ППМ можно включить один или более из следующих датчиков: температурный датчик, электрический датчик, средства ограничения кровотока, фотодатчик крови для ФПГ, акустический датчик, датчик движения, ультразвуковой датчик - и предпочтительно включить по меньшей мере первые четыре из них. Предпочтительные комбинации датчиков и средств приведены в таблице ниже, вместе с указаниями медицинских данных, которые могут быть получены посредством этих комбинаций. Однако специалисты в данной области техники должны понимать, что и другие комбинации можно применить для предоставления дополнительных медицинских данных и что настоящее изобретение не должно быть ограничено комбинациями, приведенными в таблице ниже.The sensors and tools described above can be used in various combinations to enable the collection of various medical data. One or more of the following sensors can be included in the PPM: a temperature sensor, an electrical sensor, blood flow restrictors, a blood photo sensor for PPG, an acoustic sensor, a motion sensor, an ultrasonic sensor - and preferably include at least the first four of them. Preferred combinations of sensors and means are shown in the table below, along with indications of medical data that can be obtained through these combinations. However, those skilled in the art should understand that other combinations can be used to provide additional medical data and that the present invention should not be limited to the combinations shown in the table below.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

В таблице нет ссылки на анализ данных, полученных от возможного расширения оптического датчика для измерения концентрации анализируемого вещества в крови.The table does not refer to the analysis of data obtained from a possible extension of the optical sensor to measure the concentration of the analyte in the blood.

Алгоритмы, относящиеся к комбинации сигналов от любых или всех указанных датчиков и средств, заключенных в ППМ, и от других датчиков, которые могут представлять собой часть ППВУ, можно применить для преобразования полученных сигналов в релевантные медицинские данные или повысить точность полученных медицинских указателей ("основных физиологических параметров"), таких как систолическое и диастолическое артериальное давление. Другие медицинские указатели, которые менее известны, но признаны специалистами-медиками, такие как жесткость стенок артерии и пульсовая аритмия, также могут быть извлечены. Любые или все эти модели могут быть закодированы как программное обеспечение и могут быть загружены в ППМ или в удаленный компьютер для обработки сигналов.Algorithms relating to the combination of signals from any or all of the specified sensors and facilities included in the MRP, and from other sensors that may be part of the PVSP, can be applied to convert the received signals into relevant medical data or improve the accuracy of the received medical indicators ("basic physiological parameters"), such as systolic and diastolic blood pressure. Other medical indicators that are less known but recognized by medical professionals, such as arterial wall stiffness and pulsatile arrhythmia, can also be extracted. Any or all of these models may be coded as software and may be loaded into a PPM or a remote computer for signal processing.

В предпочтительном исполнении процессор ППМ выполнен с возможностью выдачи голосовых или визуальных инструкций пользователю для предоставления ему возможности использовать ППМ по желанию. В этом случае предпочтительно адаптировать процессор так, чтобы инструкции были интерактивными и основанными на сигналах, принимаемых от устройства обнаружения сигналов, которое может быть применено для определения того, находится ли устройство обнаружения сигналов в наилучшей позиции или применяется ли оно корректно.In a preferred embodiment, the MRP processor is configured to issue verbal or visual instructions to the user to enable him to use the MRP as desired. In this case, it is preferable to adapt the processor so that the instructions are interactive and based on signals received from the signal detecting device, which can be used to determine if the signal detecting device is in the best position or if it is applied correctly.

Предпочтительно адаптировать процессор для выполнения нескольких измерений и сопоставить все эти измерения для предоставления лучшей индикации медицинских данных.It is preferable to adapt the processor to take multiple measurements and correlate all of these measurements to provide a better indication of medical data.

Одна возможная компоновка, посредством которой анализируются данные отдатчиков, описана после таблицы.One possible arrangement by which the data of the senders is analyzed is described after the table.

Температура телаBody temperature

Точность оценки центральной температуры можно повысить посредством адаптации процессора ППВУ для предоставления голосовой или визуальной обратной связи с целью инструктирования пользователя о перемещении ППМ так, чтобы считываемая температура была максимальной, например, когда ППМ находится напротив уха пользователя и двигается, чтобы убедиться в том, что датчик направлен на самое теплое место.The accuracy of the core temperature estimate can be improved by adapting the PVD processor to provide verbal or visual feedback to instruct the user to move the PPM so that the temperature read is maximum, for example, when the PPM is against the user's ear and moves to make sure the sensor is directed to the warmest place.

В предпочтительном исполнении температурный датчик расположен в ППМ так, чтобы ППМ был в состоянии закрыть часть тела, температуру которой следует измерить, например ухо. В этом случае при эксплуатации температура может подниматься до внутренней температуры, потому что обдувание исключается из-за присутствия ППМ. Температурный датчик можно расположить рядом или объединить с громкоговорителем или другим устройством, используемым для воспроизведения звука в ППВУ.In a preferred embodiment, the temperature sensor is located in the PPM so that the PPM is able to cover the part of the body whose temperature is to be measured, such as the ear. In this case, during operation, the temperature may rise to the internal temperature, because airflow is excluded due to the presence of the PPM. The temperature sensor can be placed next to or combined with a loudspeaker or other device used to reproduce sound in the PVH.

В предпочтительном исполнении процессор выполнен с возможностью записи измеряемой температуры в течении периода в несколько секунд и применения математической модели для экстраполяции до ожидаемой равновесной температуры.In the preferred embodiment, the processor is configured to record the measured temperature over a period of several seconds and apply a mathematical model to extrapolate to the expected equilibrium temperature.

Процессор ППМ может быть выполнен с возможностью анализа сигналов от температурного датчика, чтобы предоставить оценочное значение центральной температуры тела пользователя. Процессор может быть дополнительно адаптирован под проведение анализа для идентификации тенденций в изменении центральной температуры и другой полученной информацию диагностического значения.The MRP processor may be configured to analyze the signals from the temperature sensor to provide an estimate of the user's core body temperature. The processor may be further adapted to perform analysis to identify core temperature trends and other acquired diagnostic value information.

Скорость следования импульсовPulse rate

Время каждого импульса можно определить из электрического сигнала, который показывает инициализацию систолы, а также из времени прихода систолического импульса к части тела, напротив которой прижато устройство, указанного посредством давления на датчике давления или силы, расположенном в средствах ограничения кровотока, и посредством максимума поглощения, регистрируемого оптическим и/или акустическим датчиком, если таковые существуют.The timing of each pulse can be determined from the electrical signal that indicates the initialization of systole, as well as from the time of arrival of the systolic pulse to the body part against which the device is pressed, indicated by pressure on the pressure or force sensor located in the blood flow restriction means, and by the absorption maximum, registered by an optical and / or acoustic sensor, if any.

Средняя скорость следования импульсов, больше всего совместимая с данными каждого из этих датчиков, находится оптимизацией математического алгоритма, под реализацию которого адаптирован процессор ППВУ. Этот алгоритм может представлять собой простой расчет разности методом наименьших квадратов с весами, байесовскую оценку или другой метод оптимизации для нахождения наивероятной оценки.The average pulse repetition rate that is most compatible with the data of each of these sensors is found by optimizing a mathematical algorithm, for the implementation of which the PFVU processor is adapted. This algorithm can be a simple least squares difference calculation with weights, a Bayesian estimate, or some other optimization technique to find the most likely estimate.

Пульсовая аритмияPulse arrhythmia

Аритмия является термином, используемым для обозначения изменения интервала между импульсами. Образцы таких изменений представляют собой значимый диагностический инструмент.Arrhythmia is a term used to refer to a change in the interval between pulses. Patterns of such changes are a valuable diagnostic tool.

Изменения могут получиться из тех же данных, что используются для нахождения средней скорости следования импульсов, снова при необходимости, применяя оптимизированный математический алгоритм.Changes can be obtained from the same data used to find the average pulse rate, again if necessary, using an optimized mathematical algorithm.

Артериальное давлениеBlood pressure

Артериальное давление может быть оценено посредством комбинирования данных из четырех разных типов показаний: скорости распространения пульсовой волны, пульсового наполнения, сфигмоманометра и скорости следования импульсов. Сфигмоманометр сам является производной от двух разных измерений: высокочастотных сигналов от манометра и фотодатчика(ков) крови. Можно также воспользоваться внешними данными, такими как рост, вес, возраст и пол пользователя. Таким образом, чтобы получить самое надежное оценочное значение артериального давления, можно комбинировать пять независимых измерений и некоторые данные посредством математического алгоритма оптимизации, такого как байесовская оценка.Blood pressure can be estimated by combining data from four different types of readings: pulse wave velocity, pulse filling, sphygmomanometer, and pulse rate. The sphygmomanometer itself is derived from two different measurements: the high frequency signals from the manometer and the blood photosensor(s). You can also use external data such as height, weight, age and gender of the user. Thus, to obtain the most reliable blood pressure estimate, five independent measurements and some data can be combined through a mathematical optimization algorithm such as Bayesian estimation.

Полученные значения представляют собой систолическое и диастолическое артериальное давление в том месте части тела, в котором измерение проводится. И другая диагностическая информация может быть получена из этих сигналов посредством дополнительных математических моделей. Например, в результате анализа можно вычислить артериальное давление в другой точке тела, такой как верхняя часть руки, чтобы предоставить возможность непосредственного сравнения с измерениями обычным манжетным тонометром. Это может быть вычисление давления в аорте, а также артериальной жесткости.The values obtained represent the systolic and diastolic blood pressure at the location of the body part where the measurement is taken. And other diagnostic information can be obtained from these signals through additional mathematical models. For example, as a result of the analysis, blood pressure can be calculated at another point in the body, such as the upper arm, to enable direct comparison with conventional blood pressure cuff measurements. This can be a calculation of aortic pressure as well as arterial stiffness.

При необходимости ППМ может включать в себя дополнительно температурный датчик, чтобы обнаружить артерию, подлежащую исследованию.If necessary, the PPM may include an additional temperature sensor to locate the artery to be examined.

Каждый тип измерений артериального давления описан ниже.Each type of blood pressure measurement is described below.

Скорость распространения пульсовой волныPulse Wave Velocity

Скорость распространения пульсовой волны (PWV) может быть получена по времени распространения пульсовой волны (PWTT).The pulse wave propagation velocity (PWV) can be derived from the pulse wave propagation time (PWTT).

Применение PWV для оценки артериального давления (АД) описано подробно Padill и др. (Padilla J et al., "Pulse Wave Velocity and digital volume pulse as indirect estimators of blood pressure: pilot study on healthy volunteers" Cardiovasc. Eng. (2009) 9: 104-112), которые, в свою очередь, ссылаются на более раннюю работу по аналогичной теме 1995 года и ее конкретное применение для оценки АД в 2000 году. Метод описан в патенте США №5865755, выданном 2 февраля 1999 г. Он основан на исследовании, указывающем, что скорость движения импульса крови по артериям является функцией артериального давления.The use of PWV to assess blood pressure (BP) is described in detail by Padill et al. (Padilla J et al., "Pulse Wave Velocity and digital volume pulse as indirect estimators of blood pressure: pilot study on healthy volunteers" Cardiovasc. Eng. (2009) 9: 104-112), which in turn refer to earlier work on a similar topic from 1995 and its specific application to the assessment of BP in 2000. The method is described in US Pat. No. 5,865,755, issued Feb. 2, 1999. It is based on research indicating that the speed of the blood pulse through the arteries is a function of blood pressure.

В предпочтительном исполнении процессор ППМ адаптирован для получения оценочного значения PWV из сигналов, полученных от электрического датчика и ФПГ датчика. Процессор адаптирован для обработки сигнала от электрического датчика, чтобы предоставить индикацию времени, при котором систола (биение сердца) начинается, и обработки сигнала от фотодатчика, чтобы определить время возникновения пика в оксигенированном сигнале, который показывает время, при котором импульс достигает точки измерения. Интервал между ними представляет собой время распространения импульса от сердца до точки измерения (PWTT). Процессор адаптирован для определения АД относительно этого интервала, который равен обычно 300 мс для измерений в конце запястья или руки.In a preferred embodiment, the PPM processor is adapted to derive an estimated PWV from the signals received from the electrical sensor and the PPG of the sensor. The processor is adapted to process the signal from the electrical sensor to provide an indication of the time at which systole (heart beat) begins and process the signal from the photosensor to determine the time of the peak in the oxygenated signal, which indicates the time at which the pulse reaches the measurement point. The interval between them is the propagation time of the impulse from the heart to the measurement point (PWTT). The processor is adapted to determine BP relative to this interval, which is typically 300 ms for measurements at the end of the wrist or arm.

В предпочтительном исполнении процессор адаптирован под возможность использования двух дополнительных единиц информации для оценки PWV: задержки времени между электрическим сигналом инициализации и инициализацией сердцем систолы; и длины траектории между сердцем и точкой измерения.In a preferred embodiment, the processor is adapted to allow the use of two additional pieces of information for PWV estimation: the time delay between the electrical initialization signal and heart systole initialization; and the length of the trajectory between the heart and the measurement point.

В предпочтительном исполнении процессор адаптирован под анализ акустического сигнала, чтобы извлечь огибающую (аналоговую для поиска в радиосигналах) и использовать порог, заданный автоматически, для идентификации точки, которая показывает инициализацию систолы. На практике это может быть на заданном участке изменения кривой от фона до пика, как показано на фиг. 4 из приложенных чертежей, где вертикальные стрелки показывают время, когда сердце отвечает на физиологический электрический сигнал инициализации и инициирует систолу. Это обычно несколько десятков миллисекунд после электрического сигнала инициализации. В альтернативном исполнении процессор адаптирован под совмещение кривой с формой волны для более робастной оценки.In a preferred embodiment, the processor is adapted to analyze an acoustic signal to extract an envelope (analog for searching in radio signals) and use an automatically set threshold to identify a point that indicates the initialization of systole. In practice, this may be at a predetermined portion of the curve from background to peak, as shown in FIG. 4 of the attached drawings, where the vertical arrows show the time when the heart responds to the physiological electrical initialization signal and initiates systole. This is usually a few tens of milliseconds after the initialization electrical signal. In an alternative implementation, the processor is adapted to match the curve with the waveform for more robust estimation.

В альтернативном исполнении временная задержка может быть оценена посредством измерения PWTT до двух разных частей тела, таких как сонная артерия и палец. Временную задержку можно, следовательно, найти из знания обычного отношения длин траекторий от сердца до двух разных частей тела.In an alternative implementation, the time delay can be estimated by measuring the PWTT to two different parts of the body, such as the carotid artery and the finger. The time delay can therefore be found from knowledge of the usual ratio of the lengths of the trajectories from the heart to two different parts of the body.

В предпочтительном исполнении ППМ адаптирован для хранения временной задержки в энергонезависимой памяти. Временная задержка может быть сохранена автоматически, когда она измерена или введена в память пользователем через вспомогательную клавиатуру или сенсорный экран, предпочтительно стандартную вспомогательную клавиатуру или сенсорный экран ППВУ.In the preferred embodiment, the PPM is adapted to store the time delay in a non-volatile memory. The time delay may be stored automatically when it is measured or memorized by the user via a keypad or touch screen, preferably a standard keypad or PVD touch screen.

В предпочтительном исполнении ППМ адаптирован для хранения в энергонезависимой памяти значение, связанное с длиной траектории между сердцем и точкой измерения. Его может ввести в память пользователь через вспомогательную клавиатуру или сенсорный экран. Введенное значение может быть точной мерой длины или может представлять собой значение, которое приблизительно пропорционально истинной длине, такой как рост пользователя.In a preferred embodiment, the PPM is adapted to store in non-volatile memory a value associated with the length of the trajectory between the heart and the measurement point. It can be entered into memory by the user through the keypad or touch screen. The value entered may be an exact measure of length, or may be a value that is approximately proportional to true length, such as the user's height.

Пульсовое наполнениеPulse filling

Пульсовое наполнение может быть получено от фотодатчика крови (ФПГ). Применение ФПГ для оценки АД представлено в отчете X.F. Teng and Y.Т. Zhang at the IEEE EMBS, Cancun, Mexico, September 17-21, 2003. Основной метод представляет собой предмет патента США №5140990, выданный 25 августа 1992 г. Изменение инфракрасного поглощения во время систолы является мерой изменения объема облучаемой артерии, который связан с давлением внутри артерии.Pulse filling can be obtained from a blood photocell (BPH). The use of PPG to assess blood pressure is presented in the report X.F. Teng and Y.T. Zhang at the IEEE EMBS, Cancun, Mexico, September 17-21, 2003. The main method is the subject of U.S. Patent No. 5,140,990, issued August 25, 1992. The change in infrared absorbance during systole is a measure of the change in the volume of the irradiated artery, which is associated with pressure inside the artery.

Кроме того, данные могут быть получены из анализа формы пика поглощения во время систолы, такого как анализ общей площади под пиком.In addition, data can be obtained from an analysis of the shape of an absorption peak during systole, such as an analysis of the total area under the peak.

В предпочтительном исполнении для сигнала оксигенированной крови процессор ППМ адаптирован для получения свойств потока крови, таких как относительная амплитуда и период прямой и отраженной волны давления, из формы кривой, например из площади под пиком, его ширины на половине высоты и высоты и ширины плеча. По желанию пользователя процессор ППМ может быть адаптирован для вычисления их отношений, чтобы уменьшить влияние изменений облучения и местоположения относительно части тела. Эти отношения можно применить для характеристики свойств потока крови.In the preferred embodiment for an oxygenated blood signal, the PPM processor is adapted to derive blood flow properties, such as relative amplitude and period of the direct and reflected pressure wave, from the shape of the curve, such as the area under the peak, its width at half height, and the height and width of the arm. At the request of the user, the MRP processor can be adapted to calculate their ratios in order to reduce the impact of changes in exposure and location relative to the body part. These relationships can be applied to characterize the properties of the blood flow.

Процессор ППМ предпочтительно адаптировать для анализа сигналов от ФПГ датчика, чтобы предоставить прямую оценку систолического и диастолического артериального давления в точке измерения.The MRP processor is preferably adapted to analyze the signals from the PPG sensor to provide a direct estimate of the systolic and diastolic blood pressure at the measurement point.

Сфигмоманометрия (Пережимание артерии)Sphygmomanometry (Clamping of an artery)

Сфигмоманометрия является отработанным методом для измерения АД, которая применяется более 100 лет. Переменное внешнее давление оказывается манжетой, расположенной вокруг части тела, внутри которой проходит артерия. Давление уменьшает сечение артерии и ограничивает поток крови во время систолы.Sphygmomanometry is an established method for measuring blood pressure, which has been used for over 100 years. Variable external pressure is provided by a cuff located around the part of the body through which the artery passes. Pressure reduces the cross section of the artery and restricts blood flow during systole.

Сфигмоманометрию обычно проводят манжетой, которая окружает часть тела, и надувают до давления, при котором весь поток крови останавливается; Давление затем медленно уменьшают. Систолическое АД измеряется посредством нахождения наименьшего давления, которое полностью блокирует поток. Диастолическое АД измеряется посредством нахождения наибольшего давления, которое не вызывает никакое ограничение. Поток обычно регистрируется посредством опытного практикующего врача посредством стетоскопа, чтобы слышать звуки текущей крови (звуки Короткова).Sphygmomanometry is usually done with a cuff that surrounds a part of the body and is inflated to a pressure that stops all blood flow; The pressure is then slowly reduced. Systolic BP is measured by finding the lowest pressure that completely blocks flow. Diastolic BP is measured by finding the highest pressure that does not cause any restriction. The flow is usually recorded by an experienced practitioner with a stethoscope to hear sounds of flowing blood (Korotkoff sounds).

Автоматизированные тонометры детектируют поток либо посредством обнаружения флуктуаций давления в манжете, вызываемой потоком (осциллометрический способ, см., например, Freescale Application Note AN1571, "Digital Blood Pressure Meter"), либо посредством оптически чувствительных малых движений пленки. Значение этих флуктуаций является индикатором степени ограничений. В последнее время ФПГ применяется посредством комбинирования сфигмоманометрии с измерением пульсового наполнения (см. Reisner и др., "Utility of the Photoplethysmogram in Circulatory Monitoring" Anesthesiology 2008; 108: 950-8).Automated blood pressure monitors detect flow either by detecting fluctuations in cuff pressure caused by flow (oscillometric method, see for example Freescale Application Note AN1571, "Digital Blood Pressure Meter") or by optically sensitive small film movements. The value of these fluctuations is an indicator of the degree of limitation. More recently, PPG has been applied by combining sphygmomanometry with measurement of pulse filling (see Reisner et al., "Utility of the Photoplethysmogram in Circulatory Monitoring" Anesthesiology 2008; 108: 950-8).

Устройство обнаружения сигналов может использовать любое одно из трех средств ограничения, описанных выше: заполненную флюидом подушечку, полоску или кнопку. Оно использует как флуктуации давления, так и измерение пульсового наполнения, чтобы определить систолические и диастолические давления.The signal detection device may use any one of the three restraints described above: a fluid-filled pad, a strip, or a button. It uses both pressure fluctuations and pulse filling measurements to determine systolic and diastolic pressures.

В отличие от обычной сфигмоманометрии поток можно регистрировать в некоторой области давлений в любом порядке и в любых величинах и подставлять в известное математическое уравнение для выполнения измерений артериального давления. Предпочтительно, чтобы процессор был адаптирован для выдачи звуковых или визуальных инструкций пользователю для изменения силы, приложенной к части тела, чтобы покрыть достаточно широкую область давлений и дать лучшее согласование с указанным математическим уравнением. Например, если пользователь нажал недостаточно сильно кнопку, полоску или подушечку, указанные выше, чтобы полностью пережать кровеносный сосуд во время систолы, устройство может быть запрограммировано на выдачу инструкций пользователю для более сильного нажатия средства перекрытия кровотока (или наоборот), чтобы необходимые данные были получены.Unlike conventional sphygmomanometry, flow can be recorded over a range of pressures, in any order and in any magnitude, and substituted into a known mathematical equation to perform blood pressure measurements. Preferably, the processor is adapted to give audible or visual instructions to the user to change the force applied to the body part to cover a wide enough pressure range to give a better fit to said mathematical equation. For example, if the user does not press hard enough on the button, strip, or pad above to completely occlude the blood vessel during systole, the device can be programmed to instruct the user to press the occlusion device harder (or vice versa) so that the necessary data is obtained. .

По всей видимости, это предоставляет возможность произвольно выбирать давление, оказываемое на средство ограничения кровотока. В процессе отслеживания артериального давления пользователь может изменять давление, оказываемое на кнопку, подушечку или полоску, указанные выше, произвольным образом. Однако данные датчика потока крови могут быть коррелированы с сигналом манометра кнопки, подушечки или полоски для согласования измеренных данных с известным теоретическим отношением между скоростью потока и давлением (см., например, модель, показанную на странице 954 Reisner ("Utility of the Photoplethysmogram in Circulatory Monitoring" Anesthesiology 2008; 108: 950-8)).Apparently, this provides an opportunity to arbitrarily choose the pressure exerted on the means of restricting blood flow. During the blood pressure monitoring process, the user can change the pressure exerted on the button, pad, or strip mentioned above arbitrarily. However, blood flow sensor data can be correlated with a pressure gauge signal from a button, pad, or strip to match the measured data to a known theoretical relationship between flow rate and pressure (see, for example, the model shown on page 954 by Reisner ("Utility of the Photoplethysmogram in Circulatory Monitoring" Anesthesiology 2008; 108: 950-8)).

Скорость следования импульсовPulse rate

Скорость следования импульсов можно измерить независимо и можно применить в качестве индикатора артериального давления. AI Jaafreh ("New model to estimate mean blood pressure by heart rate with stroke volume changing influence", Proc 28th IEEE EMBS Annual Intnl Conf 2006) пришел к выводу, что: "Отношение между сердечным ритмом (HR) и средним кровяным давлением (МАД) нелинейно". Статья, кроме того, показывает, как поправка на систолический объем сердца может компенсировать некоторую нелинейность. Систолический объем сердца оценивают независимо (см. ниже), и личные данные тоже можно применить.The pulse rate can be measured independently and can be used as an indicator of blood pressure. AI Jaafreh ("New model to estimate mean blood pressure by heart rate with stroke volume changing influence", Proc 28th IEEE EMBS Annual Intnl Conf 2006) concluded that: "The relationship between heart rate (HR) and mean blood pressure (MAP ) non-linear". The article also shows how correction for systolic heart volume can compensate for some of the non-linearity. The systolic volume of the heart is evaluated independently (see below), and personal data can also be applied.

Кислород кровиblood oxygen

В фотодатчике крови может использоваться ФПГ для оценки уровней кислорода в крови. По меньшей мере четыре переменные могут быть получены из измеренного поглощения при двух длинах волн. Они представляют собой амплитуду регистрируемого сигнала на каждой длине волны во время систолы и между систолами. Стрелка на фиг. 2 показывает одно из значений, которые могут быть получены из них, причем высота пика соответствуют изменению сигнала от оксигенированной крови во время систолы. Установлено, что эти четыре величины можно анализировать для оценки оксигенации крови (см., например, Azmal и др., "Continuous Measurement of Oxygen Saturation Level using Photoplethysmography signal", Intl, Conf. on Biomedical and Pharmaceutical Engineering 2006, 504-7).The blood photosensor can use PPG to assess blood oxygen levels. At least four variables can be derived from the measured absorbance at two wavelengths. They represent the amplitude of the recorded signal at each wavelength during systole and between systoles. The arrow in Fig. 2 shows one of the values that can be derived from them, with the height of the peak corresponding to the change in signal from oxygenated blood during systole. It has been found that these four quantities can be analyzed to assess blood oxygenation (see, for example, Azmal et al., "Continuous Measurement of Oxygen Saturation Level using Photoplethysmography signal", Intl, Conf. on Biomedical and Pharmaceutical Engineering 2006, 504-7) .

Скорость распространения пульсовой волныPulse Wave Velocity

Время распространения пульсовой волны можно измерить согласно вышеуказанному и преобразовать в оценочное значение скорости распространения пульсовой волны. Эта информация имеет непосредственно диагностическое значение для врача-терапевта, особенно, если ее принимают во внимание вместе со всеми другими данными, полученными от устройства обнаружения сигналов настоящего изобретения.The pulse wave propagation time can be measured as above and converted into an estimated value of the pulse wave propagation velocity. This information is of direct diagnostic value to the physician, especially when taken into account together with all other data obtained from the signal detection device of the present invention.

Дыхательный циклRespiratory cycle

Состояние дыхательного цикла можно получить из нескольких наборов данных, измеримых посредством настоящего изобретения:The state of the respiratory cycle can be obtained from several data sets measurable by the present invention:

скорости следования импульсов (измеренного посредством электрического датчика и фотодатчика крови, см. выше); среднего артериального давления (см. выше); иpulse repetition rate (measured by means of an electrical sensor and a blood photo sensor, see above); mean arterial pressure (see above); and

амплитуды систолического импульса (измеренного посредством ФПГ, см. выше).amplitude of the systolic impulse (measured by PPG, see above).

Результаты всех этих измерений можно объединить посредством оптимизированного математического алгоритма, такого как байесовская оценка, чтобы получить самое надежное описание амплитуды и фазы дыхательного цикла.The results of all these measurements can be combined through an optimized mathematical algorithm, such as Bayesian estimation, to obtain the most reliable description of the amplitude and phase of the respiratory cycle.

Скорость потока крови/систолический объем сердцаBlood flow rate/systolic heart volume

Объем, выкаченный сердцем за каждый импульс, обычно измеряют посредством ультразвукового сканирования. Площадь сечения аорты установлена по изображению, а скорость потока по доплеровскому сдвигу. Это отработанный и недорогой метод, но доступен только в условиях врачебного кабинета.The volume pumped out by the heart per beat is usually measured by ultrasound scanning. The area of the aorta is set from the image, and the flow velocity from the Doppler shift. This is a proven and inexpensive method, but is available only in a doctor's office.

До того, как ультразвук был легко доступным, удобным и почти неинвазивным методом была оценка времени, затраченного на циркуляцию крови по телу. Это связано со скоростью следования импульсов и объемом, выкаченным за каждый импульс. В методе применяли безопасный химикат с сильно выраженным вкусом, который вводили в вену руки, и измеряли время до того момента, когда он достигал языка пациента и мог быть ощущаем.Before ultrasound was readily available, a convenient and almost non-invasive method was to estimate the time spent circulating blood through the body. This is due to the pulse repetition rate and the volume pumped out for each pulse. The method used a safe, strong-tasting chemical injected into a vein in the arm and measured the time until it reached the patient's tongue and could be felt.

Настоящее изобретение предусматривает аналогичное измерение, которое должно быть сделано путем возмущения дыхательного цикла. ППВУ может быть адаптирован для подачи команды пользователю на задержку дыхания. Уровень кислорода в легких начинает падать и оксигенация крови в легких падает с ним. Как только эта кровь достигает точки тела, в которой проводятся измерения, уровень кислорода в крови будет заметно падать. Интервал времени, когда он объединен с допустимыми или введенными данными касательно длины пути, является мерой скорости потока. ППВУ, кроме того, подает пользователю команду на возобновление дыхания и время, затраченное до начала подъема уровня кислорода в крови, можно также измерить.The present invention provides for a similar measurement to be made by perturbing the respiratory cycle. The PVR can be adapted to command the user to hold their breath. The oxygen level in the lungs starts to drop and the oxygenation of the blood in the lungs drops with it. Once this blood reaches the point in the body where measurements are taken, the oxygen level in the blood will drop noticeably. The time interval, when combined with valid or entered data regarding path length, is a measure of the flow rate. The PVR also commands the user to resume breathing, and the time taken before the blood oxygen begins to rise can also be measured.

Удаленная обработка данныхRemote data processing

ППМ в состоянии выполнить и вывести на экран измерения любых, или любых комбинаций, или всех "основных физиологических параметров", перечисленных выше без какой-либо внешней обработки данных. Дополнительные свойства и улучшенную точность можно получить посредством внешней обработки данных, используя коммуникационные возможности ППВУ для подключения к Интернету, сотовой телефонной сети или другим средствам связи.The MRP is able to perform and display measurements of any, or any combination, or all of the "basic physiological parameters" listed above without any external data processing. Additional properties and improved accuracy can be obtained through external data processing, using the communication capabilities of the PVSP to connect to the Internet, cellular telephone network or other means of communication.

В предпочтительном исполнении каждый ППМ в соответствии с изобретением имеет уникальный, неизменный, машиночитаемый идентификатор. Он может быть предоставлен во время производства или тестирования. Более того, в каждый ППМ предпочтительно включать схему шифрования измеренных данных способом, уникальным для этого устройства.In the preferred embodiment, each PPM in accordance with the invention has a unique, immutable, machine-readable identifier. It can be provided during production or testing. Moreover, it is preferable to include a scheme for encrypting the measured data in each PPM in a manner unique to that device.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения ППВУ считывает уникальный идентификатор, когда ППМ применяется впервые, и передает этот идентификатор удаленной службе защиты данных (RSDS) через Интернет. RSDS загружает в ППВУ необходимое программное обеспечение, калибровочные данные и ключ дешифрования для извлечения данных из ППМ. Это более надежный путь шифрования соответствующей калибровки устройства обнаружения сигналов и минимизации времени, необходимого для установки и окончательного испытания ППМ в ППВУ. Предпочтительно дополнительно запрограммировать ППВУ на осуществление связи измеренных данных непосредственно с пользователем, например, через визуальный дисплей или вслух. В предпочтительном исполнении связь осуществляется через визуальный дисплей. При необходимости процессор может быть запрограммирован так, чтобы дисплей показывал не только измеренный параметр(ры), но также направление изменения измеренного параметра(ров).In one embodiment of the present invention, the PVSP reads the unique identifier when the MRP is applied for the first time and transmits this identifier to the remote data protection service (RSDS) via the Internet. The RSDS loads the necessary software, calibration data, and decryption key into the PVSP to extract the data from the PPM. This is a more secure way of encrypting the proper calibration of the signal detection device and minimizing the time required for installation and final testing of the PPM in the PVD. It is preferable to further program the PVD to communicate the measured data directly to the user, eg via a visual display or aloud. In the preferred embodiment, communication is via a visual display. If necessary, the processor can be programmed so that the display shows not only the measured parameter(s), but also the direction of change of the measured parameter(s).

В виде опции программное обеспечение может быть ограниченным во времени, требующим от пользователя повторной валидации с RSDS через некоторый период времени. В виде опции пользователю может быть придется заплатить за лицензию для включения некоторых или всех возможностей.As an option, the software may be time limited, requiring the user to revalidate with RSDS after a period of time. As an option, the user may be required to pay for a license to enable some or all of the features.

В альтернативном исполнении ключ дешифрования и калибровочные данные могут быть сохранены посредством RSDS. ППВУ передает зашифрованные начальные данные из ППМ в RSDS для анализа. RSDS, кроме того, возвращает расшифрованные, откалиброванные данные для дополнительной обработки и вывода на экран пользователя.Alternatively, the decryption key and calibration data may be stored via RSDS. The HLPP transmits the encrypted seed from the PPM to the RSDS for analysis. RSDS also returns decrypted, calibrated data for further processing and display to the user's screen.

RSDS может провести дополнительную обработку измеренных данных, чтобы получить большую точность или дополнительные диагностические или индикаторные данные. Эти данные могут быть ретранслированы в ППВУ для вывода на экран пользователя.RSDS may further process the measured data to obtain greater accuracy or additional diagnostic or indicator data. This data can be relayed to the PVSP for display on the user's screen.

ППВУ может быть также запрограммирован посредством RSDS на передачу полученных сигналов или полученных результатов измерений в удаленную вычислительную систему, например пользовательскую, клиническую, поставщика медицинских услуг или страховой компании, где полученные сигналы или результаты измерений могут быть обработаны дистанционно, например, для предоставления более точного анализа или для интерпретации результатов анализа либо автоматически, либо опытным врачом. Если процессор запрограммирован таким образом, то его можно также запрограммировать на прием результатов таких анализов и вывода их на экран пользователя, как описано выше.The PVV can also be programmed via RSDS to transmit received signals or measured measurements to a remote computer system, such as a user, clinical, health care provider, or insurance company, where the received signals or measured results can be processed remotely, for example, to provide more accurate analysis. or to interpret test results either automatically or by an experienced physician. If the processor is programmed in this way, then it can also be programmed to receive the results of such analyzes and display them on the user's screen, as described above.

ППВУ может быть также запрограммирован посредством RSDS на предоставление приложениям третьей стороны (обычно известным как "apps") доступа к данным от ППМ. Такое разрешение может быть дано при условии уплаты лицензии или арр, подписанной соответствующими контролирующими органами.The PVSP can also be programmed via RSDS to allow third party applications (commonly known as "apps") to access data from the MRP. Such permission may be given subject to the payment of a license or APP signed by the relevant regulatory authorities.

ППВУ может быть также запрограммирован на предоставление информации, связанной с полученным результатом измерения(ий), такой как нормальные области применения или рекомендации к применению.The PVSP can also be programmed to provide information related to the measurement result(s) obtained, such as normal applications or recommendations for use.

RSDS может предложить услугу хранения многих результатов измерений от ППМ и анализа тенденций и другой полученной информации для пользователя. Этот может быть связано с услугой автоматического предупреждения в случае любого важного изменения в данных. Кроме того, сигналы или измерения могут быть анонимными и собранными от групп систем или всеми системами ППМ настоящего изобретения так, чтобы их можно было применить для исследовательских целей.RSDS can offer the service of storing many measurement results from PPM and trending and other derived information for the user. This may be associated with an automatic alert service in case of any important change in the data. In addition, signals or measurements may be anonymous and collected from groups of systems or all PPM systems of the present invention so that they can be used for research purposes.

Механическая конструкцияMechanical design

Некоторое число разных датчиков и средств, как указано выше, могут быть включены в ППМ. Они могут быть включены отдельно или в любой комбинации двух или более датчиков. Например, комбинация из датчика для измерения давления, оказываемого подушечкой, полоской или кнопкой, или оказываемого на подушечку, полоску или кнопку, фотодатчика для измерения потока крови в части тела, на которую оказано давление, и электрического датчика для измерения скорости следования импульсов является особенно полезной для предоставления более точных данных для определения артериального давления. В предпочтительном исполнении ППМ объединяет одну или несколько специализированных интегральных схем (СИС), одну или несколько систем измерения, реализованных на микросхеме (MEMS), и/или фотоизлучатели и/или фотодетекторы. Они могут быть объединены как независимые кремневые устройства в отдельной упаковке, или, предпочтительно, некоторые или все из них могут быть включены в одно или несколько кремниевых устройств. Такая интеграция приведет к некоторому преимуществу, заключенному в меньшей стоимости, повышенной надежности, уменьшенном размере и массе и меньшем потреблении электроэнергии.A number of different sensors and means, as mentioned above, may be included in the MRP. They can be included individually or in any combination of two or more sensors. For example, a combination of a sensor for measuring pressure applied to or against a pad, strip or button, a photosensor for measuring blood flow in the pressured part of the body, and an electrical sensor for measuring pulse rate is particularly useful. to provide more accurate blood pressure readings. In a preferred embodiment, the PPM integrates one or more application specific integrated circuits (ASICs), one or more measurement systems implemented on a chip (MEMS), and/or photoemitters and/or photodetectors. They may be combined as independent silicon devices in a separate package, or preferably some or all of them may be included in one or more silicon devices. Such integration will result in some benefits in terms of lower cost, improved reliability, reduced size and weight, and lower power consumption.

В предпочтительном исполнении в ППМ использованы другие возможности ППВУ для калибровки и работы.In the preferred implementation, the MRP utilizes other PVD capabilities for calibration and operation.

Четыре варианта осуществления настоящего изобретения далее описываются только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:Four embodiments of the present invention are now described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 показан обобщенный усиленный и отфильтрованный сигнал, полученный посредством электрического датчика;in fig. 1 shows a generalized amplified and filtered signal obtained by means of an electrical sensor;

на фиг. 2 упрощенно показано изменение оксигенированного сигнала крови (верхняя линия), дезоксигенированного сигнала крови (средняя линия) и сигнала окружающего освещения (нижняя линия связи), полученных от датчика ФПГ.in fig. 2 shows in a simplified way the change in the oxygenated blood signal (upper line), the deoxygenated blood signal (middle line) and the ambient light signal (lower line) received from the PPG sensor.

на фиг. 3 показан обычный сигнал формы "тук-тук" биения сердца, полученный от акустического датчика;in fig. 3 shows a typical knock-knock heartbeat signal received from an acoustic sensor;

на фиг. 4 показана огибающая, полученная из акустического сигнала по фиг. 3;in fig. 4 shows the envelope obtained from the acoustic signal of FIG. 3;

фиг. 5 представляет собой упрощенную иллюстрацию первого варианта осуществления настоящего изобретения;fig. 5 is a simplified illustration of the first embodiment of the present invention;

фиг. 6 представляет собой упрощенную иллюстрацию второго варианта осуществления настоящего изобретения;fig. 6 is a simplified illustration of the second embodiment of the present invention;

фиг. 7 представляет собой упрощенную иллюстрацию третьего варианта осуществления настоящего изобретения;fig. 7 is a simplified illustration of the third embodiment of the present invention;

фиг. 8 представляет собой упрощенную иллюстрацию четвертого варианта осуществления настоящего изобретения; иfig. 8 is a simplified illustration of a fourth embodiment of the present invention; and

на каждом из фиг. 9, 10 и 11 показана компоновка ППМ по настоящему изобретению, в которой применен оптический датчик.on each of Figs. 9, 10 and 11 show the layout of the PPM according to the present invention, which uses an optical sensor.

Следует ясно понимать, что следующее описание этих трех вариантов осуществления представлено исключительно с целью иллюстрации и что объем настоящего изобретения не ограничивается этим описанием; точнее объем изобретения изложен в прилагаемой формуле изобретения.It should be clearly understood that the following description of these three embodiments is presented solely for the purpose of illustration and that the scope of the present invention is not limited to this description; more specifically, the scope of the invention is set forth in the appended claims.

На фиг. 5 показана детализация модуля, который является одним из вариантов осуществления изобретения и установлен в сотовом телефоне. Гибкий сильфон (1) герметично закрывает конец корпуса модуля (9). Сильфон (1) заполнен инертной прозрачной жидкостью. Сильфон прозрачен в центре и, вокруг прозрачной области, металлизирован, чтобы создать электрический контакт с пальцем. При металлизации можно использовать микропирамидальную или другую шероховатую структуру для улучшения электрического контакта.In FIG. 5 shows a detail of the module, which is one of the embodiments of the invention and is installed in a cellular phone. A flexible bellows (1) hermetically seals the end of the module housing (9). The bellows (1) is filled with an inert transparent liquid. The bellows is transparent in the center and, around the transparent area, is metallized to make electrical contact with the finger. Metallization can use a micropyramidal or other rough structure to improve electrical contact.

Один или несколько фотоизлучателей (2) передают свет (показанный пунктирной линией) через сильфон (1). Один или несколько фотодатчиков (3) детектируют свет, рассеянный обратно от пальца (15), прижатого к сильфону (1).One or more photoemitters (2) transmit light (shown in dotted line) through the bellows (1). One or more photosensors (3) detect the light scattered back from the pin (15) pressed against the bellows (1).

Манометр (4) измеряет давление в жидкости. Температурный датчик (5) детектирует температуру любого объекта в поле его обзора, которое находится над модулем.The manometer (4) measures the pressure in the liquid. The temperature sensor (5) detects the temperature of any object in its field of view, which is located above the module.

Металлический слой, фотоизлучатель(ли), фотодатчик(ки), манометр и температурный датчик - все они подключены к электронному блоку (6) управления и взаимодействия. Кабель (7) от этого блока подключен к процессору сотового телефона посредством стандартного интерфейса I2C. Второй кабель (8) подключает этот блок к контактной площадке (14) на сотовом телефоне, используемой для создания электрического контакта с другим пальцем.The metal layer, photoemitter(s), photosensor(s), pressure gauge and temperature sensor are all connected to the electronic control and interaction unit (6). The cable (7) from this unit is connected to the cell phone processor via a standard I2C interface. A second cable (8) connects this block to a contact pad (14) on a cell phone used to make electrical contact with another finger.

Фотоизлучатель(ли), фотодатчик(ки), манометр, температурный датчик и электронный блок могут представлять собой независимые кремниевые чипы или некоторые или все из них могут быть объединены в однокристальную микросхему.The photoemitter(s), photosensor(s), pressure gauge, temperature sensor, and electronics may be independent silicon chips, or some or all of them may be integrated into a single chip.

Модуль расположен на корпусе сотового телефона (12) над экраном (11). Контактная площадка (14) для соприкосновения с пальцем другой руки расположена в нижней части корпуса сотового телефона. Пользователь прижимает свой указательный палец (15) к сильфону (1) для проведения измерения. Температурный датчик расположен позади окна (16).The module is located on the cell phone body (12) above the screen (11). The contact pad (14) for contact with the finger of the other hand is located in the lower part of the cell phone case. The user presses his index finger (15) against the bellows (1) to take a measurement. The temperature sensor is located behind the window (16).

На фиг. 6 показана детализация второго модуля, который является другим вариантом осуществления изобретения и установлен в сотовом телефоне. Неэластичная полоска (21) прикреплена к корпусу (29) модуля. Поверхность полоски металлизирована, чтобы создать электрический контакт с пальцем пользователя.In FIG. 6 shows the details of the second module, which is another embodiment of the invention and installed in a cellular phone. An inelastic strip (21) is attached to the body (29) of the module. The surface of the strip is metallized to make electrical contact with the user's finger.

Один или несколько фотоизлучателей (22) излучают свет (показанный пунктирной линией) рядом с полоской. Один или несколько фотодатчиков (23) детектируют свет, рассеянный назад от пальца.One or more photoemitters (22) emit light (shown in dotted line) next to the strip. One or more photosensors (23) detect light scattered back from the finger.

В корпусе ниже точки крепления одного конца полоски находится щель (24). Луч, образованный этой щелью, деформируется, когда сила приложена к полоске и деформация измеряется прибором растяжения (25). Датчик близости (31) измеряет расстояние от полоски до корпуса модуля. Температурный датчик (26) детектирует температуру любого объекта в поле его обзора, которое находится над модулем.There is a slot (24) in the housing below the attachment point of one end of the strip. The beam formed by this slit is deformed when a force is applied to the strip and the deformation is measured by the tension gauge (25). The proximity sensor (31) measures the distance from the strip to the module body. The temperature sensor (26) detects the temperature of any object in its field of view, which is located above the module.

Металлический слой, фотоизлучатель(ли), фотодатчик(ки), манометр, датчик близости и температурный датчик - все они подключены к электронному блоку (30) управления и взаимодействия. Кабель (27) от этого блока подключен к процессору сотового телефона посредством другого стандартного интерфейса I2C. Второй кабель (28) подключает этот блок к контактной площадке (34) на сотовом телефоне, используемой для создания электрического контакта с пальцем другой руки пользователя.The metal layer, photoemitter(s), photosensor(s), pressure gauge, proximity sensor and temperature sensor are all connected to the electronic control and interaction unit (30). The cable (27) from this unit is connected to the cell phone processor via another standard I2C interface. A second cable (28) connects this block to a contact pad (34) on a cell phone used to make electrical contact with the finger of the user's other hand.

Фотоизлучатель(ли), фотодатчик(ки), датчик близости, манометр, температурный датчик и электронный блок могут представлять собой независимые кремниевые чипы или некоторые или все из них могут быть объединены в однокристальную микросхему.The photoemitter(s), photosensor(s), proximity sensor, pressure gauge, temperature sensor, and electronics may be independent silicon chips, or some or all of them may be integrated into a single chip.

Модуль расположен на корпусе сотового телефона (32) над экраном (33). Контактная площадка (14) для соприкосновения с пальцем другой руки расположена в нижней части корпуса сотового телефона. Пользователь прижимает свой указательный палец (35) к полоске для проведения измерения. Температурный датчик расположен позади окна (36).The module is located on the body of the cell phone (32) above the screen (33). The contact pad (14) for contact with the finger of the other hand is located in the lower part of the cell phone case. The user presses his index finger (35) against the strip to take the measurement. The temperature sensor is located behind the window (36).

На фиг. 7 показана детализация третьего модуля, который является еще одним вариантом осуществления изобретения и установлен в сотовом телефоне. Эластичная полоска (41) прикреплена одним концом к корпусу модуля (49), а другой конец проходит поверх ролика (45) к пружине (44). Внутри пружины находится датчик (не показан) для измерения ее длины. Поверхность полоски металлизирована, чтобы создать электрический контакт с пальцем.In FIG. 7 shows the details of the third module, which is another embodiment of the invention and installed in a cellular phone. The elastic strip (41) is attached at one end to the module body (49) and the other end passes over the roller (45) to the spring (44). Inside the spring is a sensor (not shown) to measure its length. The surface of the strip is metallized to create electrical contact with the finger.

Один или несколько фотоизлучателей (42) излучают свет (показанный пунктирной линией) рядом с полоской. Один или несколько фотодатчиков (43) детектируют свет, рассеянный назад от пальца.One or more photoemitters (42) emit light (shown in dotted line) next to the strip. One or more photosensors (43) detect light scattered back from the finger.

Датчик близости (51) измеряет расстояние от полоски до корпуса модуля. Температурный датчик (46) детектирует температуру любого объекта в поле его обзора, которое находится над модулем.The proximity sensor (51) measures the distance from the strip to the module body. The temperature sensor (46) detects the temperature of any object in its field of view, which is located above the module.

Металлический слой, фотоизлучатель(ли), фотодатчик(ки), датчик длины пружины, датчик близости и температурный датчик - все они подключены к электронному блоку (50) управления и взаимодействия. Кабель (47) от этого блока подключен к процессору сотового телефона посредством другого стандартного интерфейса I2C. Второй кабель (48) подключает этот блок к контактной площадке (54) на сотовом телефоне, используемой для создания электрического контакта с пальцем другой руки пользователя.The metal layer, photoemitter(s), photosensor(s), spring length sensor, proximity sensor and temperature sensor are all connected to the electronic control and interaction unit (50). The cable (47) from this unit is connected to the cell phone processor via another standard I2C interface. A second cable (48) connects this block to a pad (54) on a cell phone used to make electrical contact with the finger of the user's other hand.

Фотоизлучатель(ли), фотодатчик(ки), датчик близости, датчик длины пружины, температурный датчик и электронный блок могут представлять собой независимые кремниевые чипы, или некоторые или все из них могут быть объединены в однокристальную микросхему.The photoemitter(s), photosensor(s), proximity sensor, spring length sensor, temperature sensor, and electronics may be independent silicon chips, or some or all of them may be integrated into a single chip.

Модуль расположен на корпусе сотового телефона (52) над экраном (53). Контактная площадка (54) для соприкосновения с пальцем другой руки расположена в нижней части корпуса сотового телефона. Пользователь прижимает свой указательный палец (55) к полоске для проведения измерения. Температурный датчик расположен позади окна (56).The module is located on the body of the cell phone (52) above the screen (53). Contact area (54) for contact with the finger of the other hand is located in the lower part of the cell phone. The user presses his index finger (55) against the strip to take the measurement. The temperature sensor is located behind the window (56).

На фиг. 7 показана детализация четвертого модуля, который является еще одним вариантом осуществления изобретения и установлен в сотовом телефоне. Кнопка (62) вставлена в пластину (61) впотай. Кнопка (62) покоится на датчике силы (63). Один или несколько фотоизлучателей (64) излучают свет (показанный пунктирной линией) через вершину кнопки (62). Один или несколько фотодатчиков (65) детектируют свет, рассеянный назад от пальца, прижатого к кнопке (62). Вершина кнопки (62) металлизирована (не показана).In FIG. 7 shows the details of the fourth module, which is another embodiment of the invention and installed in a cellular phone. The button (62) is recessed into the plate (61). The button (62) rests on the force sensor (63). One or more photoemitters (64) emit light (shown in dotted line) through the top of the button (62). One or more photosensors (65) detect light scattered back from the finger pressed against the button (62). The top of the button (62) is metallized (not shown).

Металлический слой, фотоизлучатель(ли), фотодатчик(ки), датчик силы - все они подключены к электронному блоку (66) управления и взаимодействия. Кабель (67) от этого блока подключен к процессору сотового телефона посредством другого стандартного интерфейса I2C. Второй кабель (68) подключает этот блок к контактной площадке (73) на сотовом телефоне, используемой для создания электрического контакта с пальцем другой руки пользователя.The metal layer, photo-emitter(s), photo sensor(s), force sensor - all of them are connected to the electronic control and interaction unit (66). The cable (67) from this unit is connected to the cell phone processor via another standard I2C interface. A second cable (68) connects this block to a contact pad (73) on a cell phone used to make electrical contact with the finger of the user's other hand.

Для калибровки устройство ППВУ может быть ориентировано пользователем вверх или вниз, и эту ориентацию можно определить посредством датчиков в устройстве ППВУ. Изменение сигнала датчика силы под действием веса кнопки в этих двух направлениях можно использовать для калибровки датчика силы.For calibration, the PVD device can be oriented up or down by the user, and this orientation can be determined by sensors in the PVD device. The change in force sensor signal due to the weight of the button in these two directions can be used to calibrate the force sensor.

Температурный датчик (69) также может быть внутри кнопки (62) или расположен отдельно и подключен к кнопке (62). Модуль расположен в нижней части корпуса (71) сотового телефона под экраном (72). Контактная площадка (73) для соприкосновения с пальцем другой руки расположена в верхней части корпуса сотового телефона.The temperature sensor (69) can also be inside the button (62) or located separately and connected to the button (62). The module is located in the lower part of the body (71) of the cell phone under the screen (72). The pad (73) for contact with the finger of the other hand is located in the upper part of the cell phone.

На фиг. 9, 10 и 11 показаны три компоновки оптических датчиков, которые должны быть использованы в ППМ настоящего изобретения, чтобы измерить концентрацию анализируемого вещества в крови. Они могут быть включены в состав ППВУ, могут быть подключены к ППВУ или могут быть сконструированы как автономное устройство со своим собственным пользовательским интерфейсом, источником питания и другими электронными и механическими компонентами. На чертежах не показаны средства фотоплетизмографии, или механизм модуляции интенсивности луча света. Три иллюстрации показывают дискретные оптические и другие компоненты; альтернативно датчик может быть реализован как одно или несколько интегрированных оптических устройств, где несколько оптических компонентов сформированы в виде одного блока прозрачного пластика.In FIG. 9, 10 and 11 show three optical sensor arrangements to be used in the PPM of the present invention in order to measure the concentration of an analyte in the blood. They may be included in the PVV, may be connected to the PVV, or may be designed as a stand-alone device with its own user interface, power supply, and other electronic and mechanical components. The drawings do not show the means of photoplethysmography, or the mechanism for modulating the intensity of the light beam. Three illustrations show discrete optical and other components; alternatively, the sensor may be implemented as one or more integrated optical devices, where several optical components are formed as a single block of transparent plastic.

На фиг. 9, источник света (81) испускает луч света, который пропускают через фильтр (82), чтобы вырезать ту спектральную область света, которую необходимо использовать. Спектральная область выбрана для предоставления возможности применения недорогих компонентов и материалов и сведения к максимуму чувствительности и избирательности к анализируемому веществу. Луч коллимирован при помощи линзы (83), чтобы светить через часть тела, например палец (84). Светорасщепляющее устройство (85) делит луч между эталонной ячейкой (86) и исследуемой ячейкой (87). Фотодатчики (88) измеряют интенсивность луча после того, как он прошел через свою ячейку. Для усиления разности сигналов между двумя фотодатчиками можно применить дифференциальный усилитель.In FIG. 9, the light source (81) emits a beam of light which is passed through a filter (82) to cut out the spectral region of the light to be used. The spectral region is chosen to allow the use of inexpensive components and materials and to maximize sensitivity and selectivity to the analyte. The beam is collimated with a lens (83) to shine through a body part such as a finger (84). The light splitter (85) divides the beam between the reference cell (86) and the test cell (87). Photosensors (88) measure the intensity of the beam after it has passed through its cell. A differential amplifier can be used to amplify the signal difference between two photosensors.

На фиг. 10 показана другая реализация, в которой исследуемая ячейка (96), содержащая газообразное анализируемое вещество, имеет одну или несколько стенок, формирующих диафрагму (109), перемещаемую приводом (99).In FIG. 10 shows another implementation in which the test cell (96) containing the gaseous analyte has one or more walls forming a diaphragm (109) moved by an actuator (99).

На фиг. 11 показана другая реализация, в которой источник света и детекторы находятся на одной и той же стороне части тела, причем детекторы чувствительны к свету, рассеянному назад от части тела. Подвижное зеркало (101) отражает свет последовательно на каждое из двух закрепленных зеркал (102) и тем самым на эталонную ячейку или исследуемую ячейку. Один или несколько фотодатчиков (108) измеряют интенсивность луча, который прошел соты.In FIG. 11 shows another implementation in which the light source and detectors are on the same side of the body part, the detectors being sensitive to light scattered back from the body part. The movable mirror (101) reflects light successively onto each of the two fixed mirrors (102) and thus onto the reference cell or cell under test. One or more photosensors (108) measure the intensity of the beam that has passed through the cells.

Все изображенные варианты осуществления ППМ включают в себя один или несколько электронных компонентов (не показаны), которые могут включать в себя: один или несколько манометров, один или несколько аналого-цифровых преобразователей, один или несколько температурных датчиков, уникальный идентификатор и интерфейс к электронным схемам сотового телефона.All depicted PPM embodiments include one or more electronic components (not shown), which may include: one or more pressure gauges, one or more analog-to-digital converters, one or more temperature sensors, a unique identifier, and an interface to electronic circuits. cell phone.

Claims (8)

1. Персональный портативный монитор (ППМ) для сбора персональных медицинских данных, выполненный с возможностью его удерживания одной рукой пользователя и ввода или извлечения данных другой рукой пользователя, содержащий:1. Personal portable monitor (PPM) for collecting personal medical data, made with the possibility of holding it with one hand of the user and entering or retrieving data with the other hand of the user, containing: устройство обнаружения сигналов, которые могут быть использованы для проведения измерения параметра, связанного со здоровьем пользователя, при этом устройство обнаружения сигналов объединено с персональным портативным вычислительным устройством и содержит фотодатчик крови, содержащий фотоизлучатель для излучения света на часть тела пользователя, фотодетектор для регистрации света, прошедшего через часть тела или рассеянного частью тела, и оптическую ячейку, содержащую анализируемое вещество, подлежащее регистрации, через которую проходит свет, прошедший через часть тела или рассеянный частью тела, до того, как достигнет фотодетектора, иa signal detection device that can be used to measure a parameter related to the user's health, wherein the signal detection device is combined with a personal portable computing device and contains a blood photo sensor containing a photo emitter for emitting light to a part of the user's body, a photo detector for detecting light transmitted through the body part or scattered by the body part, and the optical cell containing the analyte to be detected, through which the light passed through the body part or scattered by the body part passes before reaching the photodetector, and процессор ППМ, адаптированный для обработки сигналов, полученных от фотодетектора в присутствии части тела и в отсутствии части тела, для выполнения измерения концентрации анализируемого вещества в крови пользователя.a PPM processor adapted to process signals received from the photodetector in the presence of a body part and in the absence of a body part to perform a measurement of the analyte concentration in the user's blood. 2. Персональный портативный монитор (ППМ) по п. 1, который адаптирован для проведения измерений один или несколько раз во время цикла пульса в части тела, включая по меньшей мере одно измерение, проведенное у или около максимума систолы.2. A personal portable monitor (PPM) according to claim 1, which is adapted to take measurements one or more times during a pulse cycle in a body part, including at least one measurement taken at or near maximum systole. 3. Персональный портативный монитор (ППМ) по п. 1 или 2, в котором анализируемое вещество является глюкозой, этанолом, гемоглобином, креатинином или холестерином.3. A personal portable monitor (PPM) according to claim 1 or 2, wherein the analyte is glucose, ethanol, hemoglobin, creatinine, or cholesterol. 4. Персональный портативный монитор (ППМ) по п. 1 или 2, в котором анализируемое вещество является нелегальным или запрещенным другим способом лекарственным веществом или стимулятором.4. The personal portable monitor (PPM) of claim 1 or 2, wherein the analyte is an illegal or otherwise prohibited drug or stimulant. 5. Персональный портативный монитор (ППМ) по любому одному из пп. 1-4, в котором оптическая система объединена.5. Personal portable monitor (PPM) according to any one of paragraphs. 1-4, in which the optical system is integrated. 6. Персональный портативный монитор (ППМ) по любому одному из пп. 1-5, который оснащен автономным дисплеем, элементами управления, вычислительным устройством и источником электропитания.6. Personal portable monitor (PPM) according to any one of paragraphs. 1-5, which is equipped with a self-contained display, controls, computing device and power supply.
RU2017129738A 2011-06-30 2012-06-26 Collection of personal medical data RU2785848C9 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1111138.2 2011-06-30
GBGB1111138.2A GB201111138D0 (en) 2011-06-30 2011-06-30 Personal health data collection
GBGB1200794.4A GB201200794D0 (en) 2011-06-30 2012-01-18 Personal health data collection
GB1200794.4 2012-01-18

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014102874A Division RU2630349C2 (en) 2011-06-30 2012-06-26 Collection of personal health data

Publications (4)

Publication Number Publication Date
RU2017129738A RU2017129738A (en) 2019-02-05
RU2017129738A3 RU2017129738A3 (en) 2021-03-18
RU2785848C2 RU2785848C2 (en) 2022-12-14
RU2785848C9 true RU2785848C9 (en) 2023-01-12

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11129575B2 (en) Personal health data collection
JP6672489B2 (en) Personal health data collection
RU2785848C9 (en) Collection of personal medical data
RU2785848C2 (en) Collection of personal medical data
WO2020119296A1 (en) A method for calibrating a blood pressure monitor, and a wearable device thereof