BR102016002227A2 - Non intrusive equipment, method and system for the monitoring of physiological signs of animals and environmental parameters - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "EQUIPAMENTO, MÉTODO E SISTEMA NÃO INTRUSIVOS DE MONITORAMENTO DE SINAIS FISIOLÓGICOS DE ANIMAIS E PARÂMETROS AMBIENTAIS".

Descrição do estado da técnica [001] Atualmente, um dos maiores desafios da produção pecuária é averiguar e determinar o bem-estar animal. Por este motivo, monitorar variáveis fisiológicas do animal, como frequência cardíaca, frequência respiratória, temperatura corporal, e variáveis climáticas, como temperatura do ambiente e nível de sombreamento, tornam-se importantes tanto do ponto de vista experimental, quanto comercial.

[002] Segundo o artigo "Uso de Sensores na Pecuária", de Alves et al, publicado em 03 de Março de 2015, o monitoramento destas variáveis é primordial por diversos motivos. Como exemplo, pode-se citar o fato de que um dos fatores que prejudica o desempenho animal como um todo é se ele apresenta sinais de estresse térmico, diretamente relacionado com o aumento da temperatura corporal do animal. Isto pode se dar devido ao aumento da temperatura ambiente ou devido a alguma doença que, no caso dos animais, pode também ser evidenciada por alterações na frequência cardíaca e/ou respiratória.

[003] Em relação aos parâmetros ambientais, destaca-se o uso do sombreamento como uma alternativa viável que beneficia o conforto térmico e favorece a termoregulação animal. A disponibilidade de sombra para animais de produção tem efeito na melhoria de suas condições fisiológicas (frequência respiratória, temperatura retal, batimentos cardíacos etc.), no comportamento animal (consumo, ócio, ruminação etc.), no desempenho produtivo (ganho de peso, produção de leite etc.) e reprodutivo (maior taxa de concepção, menor número de abortos, menor degeneração folicular etc.), percebendo-se diferenças mais acentuadas nestas variáveis quanto menor a tolerância dos animais a elevadas temperaturas.

[004] O estresse gerado no manejo dos animais (estabulação, pesagem, ordenha, aproximação do tratador ou peão) também provoca alterações do tipo fisiológico e comportamental. Por este motivo, procuram-se cada vez mais o desenvolvimento de tecnologias e mecanismos automatizados que possam coletar sinais fisiológicos e mensurar o comportamento animal em determinado ambiente, sem interferência humana. O desenvolvimento de circuitos integrados e o avanço em tecnologias de comunicação, como as redes de sensores sem fio, têm sido preponderantes para o uso da pecuária de precisão no monitoramento dos sistemas pecuários.

[005] Ao analisar tecnologias comumente empregadas para aquisição e avaliação de informações do animal, é comum verificar propostas com enfoque em características como identificação, georeferenciamento, frequência cardíaca e temperatura do ambiente. Para isso, são utilizados vários tipos de sensores interconectados com o auxílio de um microcontrolador, dotado de um software gerenciador, responsável pelo acionamento, aquisição e processamento dos sinais provenientes desses sensores.

[006] O artigo "A distributed infrastructure for veterinary telemedicine", de Warren et al, descreve o desenvolvimento de uma infraestrutura de telemedicina veterinária baseada em tecnologia de monitoramento vestível (que pode ser adaptada, vestida). O objetivo dessa infraestrutura é suportar sistemas de monitoramento que avaliam continuamente o estado de saúde do animal em rebanhos concentrados e distribuídos.

[007] Para que isso seja possível, é necessário colocar estações de monitoramento compatíveis com a tecnologia Bluetooth próximas aos bancos de alimento e de água dos animais. Algoritmos realizam análises preliminares sobre os dados, transmitindo-os para o banco de dados da região, onde serão correlacionados com dados fornecidos por outros produtores. Resultados significativos podem ser transmitidos para o veterinário responsável ou outra pessoa de interesse. Outro ponto que deve ser destacado é que, com esses dados é possível gerar um relatório geográfico de saúde do animal.

[008] Para fornecer informações de temperatura corporal e frequência cardíaca, o sistema utiliza o sensor bolus CorTemp e um transceptor responsável pelo envio e recebimento destes dados. A pílula (bolus) deve ser ingerida pelo animal, onde ficará alojada no retículo, e será responsável pelo envio contínuo das mensurações dos sinais fisiológicos para o transceptor. O transceptor também é compatível com os cintos de eletrodos Polar®.

[009] Além disso, há também sensores baseados em luz, acelerômetros, dispositivos GPS (Global Positioning System) e outros sensores vestíveis. Há ainda um sensor de reflectância de luz conectado a um circuito de oxímetro de pulso para adquirir dados fotopletismográficos no espectro vermelho e infravermelho a partir da orelha do bovino.

[0010] A desvantagem deste equipamento é a necessidade do uso da pílula bolus para possibilitar a aferição da temperatura corporal e da frequência cardíaca do animal, tratando-se, portanto, de um método semi-invasivo. Adicionalmente, para que todas as aferições necessárias sejam realizadas, é necessário o uso de diversos equipamentos simultaneamente, e não de apenas um equipamento que seja completo e capaz de realizar todas as aferições.

[0011] O artigo "Ingestible pill for heart rate and core temperature measurement in cattle”, de Martinez et al, apresenta uma abordagem da utilização da pílula bolus para a obtenção da frequência cardíaca e da temperatura em bovinos. Esta abordagem permite adquirir o ritmo cardíaco por meio de um fonocardiógrafo, inserido dentro da pílula bolus. Este sistema permite: - Aquisição de dados acústicos, por meio de um microfone submersível que obtém dados acústicos a partir do retículo; - Aquisição da temperatura corporal, por meio de um sensor de temperatura superficial que obtém uma mensuração calibrada da temperatura corporal; - Detecção do pico de frequência cardíaca e filtros, por meio de um circuito analógico que detecta os pulsos acústicos e tenta filtrar os ruídos indesejados, como artefatos da ruminação; - Pré-processamento de dados, por meio da conversão e ordenação antes da transmissão. O conversor analógico/digital do processador principal captura os dados de temperatura, e em seguida o processador determina o tempo de clock entre os pulsos de frequência cardíaca; - Transmissão wireless, com dados sendo transmitidos sem fio por meio de uma ligação de rádio frequência; - Pós-processamento, por meio de algoritmos de nivelamento e de avaliação de parâmetros aplicados nos dados.

[0012] O estabelecimento de comunicação de forma confiável no uso destes sistemas obteve pouco sucesso, e um dos fatores que leva a complicações é o fato de o transmissor estar no interior do retículo do bovino, e acompanhar os movimentos peristálticos, ou seja, não ficar parado. Isto gera um sinal acústico raramente de confiança. Novamente, o uso da pílula bolus torna este sistema semi-invasivo.

[0013] O artigo "Rede de sensores sem fio (rssf) para localização e monitoramento de pequenos ruminantes", de Soares, Sérgio A.F., apresenta um processo de desenvolvimento de um sistema composto por hardware e software capaz de monitorar animais utilizando uma rede de sensores sem fio. Cada animal utiliza um colar com um nó sensor sem fio responsável por medir a temperatura ambiente, umidade relativa e frequência cardíaca do animal, bem como estimar a sua localização geográfica, através de métodos baseados na intensidade do sinal recebido (RSSI - Received Signal Strength Indicator). Algoritmos de localização calculam a intensidade do sinal entre transceptores instalados nos animais e transceptores instalados em quatro torres fixas de referência (com coordenadas conhecidas) para estimar a localização do animal.

[0014] Este equipamento possui a desvantagem de não ser capaz de aferir a frequência respiratória e a temperatura corporal do animal. Além disso, o sistema também não possui sensor resistivo à luz capaz de medir a luminosidade do ambiente onde o animal se encontra.

[0015] Os artigos "The art equipment for measuring the horse's heart rate", de Janzekovic et al, e "Sensors for dynamic physiological measurements", de Eigenberg et al, destacam a relação entre a taxa de respiração e temperatura corporal dos animais. Os artigos citam a utilização de um sensor para aplicações humanas que incorpora um transdutor thin-film e, em especial Eisenberg descreve que o transdutor é aplicado através de um acessório que se adapta à circunferência torácica ou abdominal do animal.

[0016] Os autores (Eigenberg et al) desenvolveram uma equação com base nos dados armazenados para fazer predição da frequência respiratória de acordo com as condições ambientais. Foram utilizados dados de um experimento de estudo de sombra, onde foram combinados com dados meteorológicos do local, temperatura ambiente e umidade relativa, junto com medidas da radiação solar e velocidade do vento. Para a correta manipulação dos animais e seus respectivos dados, foi necessária a utilização de um meio de identificação, que nesses casos, foi a identificação por rádio frequência (RFID).

[0017] Os artigos citados acima utilizaram um sensor desenvolvido para humanos que foi adaptado para o uso em animais, em particular, utilizou-se um equipamento adaptado a equinos. A intenção dos equipamentos citados em tais artigos é, aparentemente, apenas correlacionar a frequência respiratória do animal com parâmetros ambientais do local onde o animal se encontra, e não obter um equipamento de aferição de diversos dados fisiológicos do animal aplicável em larga escala na agropecuária.

[0018] O artigo "Near infrared spectroscopy as a potential method to detect bovine respiratory disease", de Fox & Spire, utiliza a técnica de fotopletismografia por meio de sensores oxímetros para identificar doenças respiratórias em bovinos. Isto porque a doença respiratória bovina é uma das principais causas de doença e morte, por meio da perda de peso oriunda da desmama. O artigo "Non-invasive assessment of arterial hemoglobin oxygen saturation in cattle by pulse oximetry", de Coghe et al, também descreve o uso de oxímetros para aferir a frequência cardíaca de bovinos de forma não invasiva. No entanto, nenhum dos dois artigos descreve um equipamento completo capaz de aferir outros parâmetros fisiológicos, bem como parâmetros ambientais.

[0019] Por fim, o artigo "Radio telemetry devices to monitor breathing in non-sedated animais", de Samson et al, aborda o projeto e a construção de um sistema de radiotelemetria que permite a transmissão e a gravação simultânea de 24 sinais fisiológicos relacionados com a respiração de animais não sedados, especificamente cordeiros. Para utilizar este equipamento, é necessário que seja realizada uma cirurgia nos primeiros dias de vida do animal para implantar cateteres e eletrodos.

[0020] Pode-se observar, portanto, que o equipamento descrito é demasiadamente invasivo, já que é preciso realizar um procedimento cirúrgico no animal para implantá-lo.

Objetivos da invenção [0021] Um primeiro objetivo da presente invenção é proporcionar um equipamento capaz de medir, de forma não intrusiva, diversos sinais fisiológicos de animais, como, por exemplo, temperatura corporal, frequência cardíaca e frequência respiratória. Este equipamento também é capaz de medir parâmetros ambientais do local onde o animal se encontra.

[0022] É também objetivo desta invenção fornecer um método através do qual é possível realizar as medições dos sinais fisiológicos dos animais e dos parâmetros ambientais do local onde o animal se encontra e correlacionar os valores medidos.

[0023] A presente invenção tem ainda o objetivo de fornecer um sistema que utiliza o equipamento citado para extrair sinais fisiológicos em bovinos e parâmetros ambientais, e possibilita o armazenamento e a transmissão destas informações para um meio de recepção de dados escolhido pelo usuário.

Breve descrição da invenção [0024] A presente invenção se refere a um equipamento não intrusivo de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e parâmetros ambientais que compreende pelo menos um medidor não intrusivo de parâmetro fisiológico de um animal, pelo menos um medidor de parâmetro ambiental do local onde o animal se encontra, meios para controlar a operação dos medidores para medir os parâmetros fisiológicos e ambientais, respectivamente, em períodos de tempo determinados e meios de fixação externa do equipamento ao corpo do animal.

[0025] É descrito ainda um método não intrusivo de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e parâmetros ambientais que compreende as etapas de medir pelo menos um parâmetro fisiológico de um animal em um período de tempo determinado de forma não intrusiva, medir pelo menos um parâmetro ambiental do local onde o animal está localizado no mesmo período de tempo determinado, e correlacionar variações dos valores do parâmetro fisiológico medido com variações dos valores do parâmetro ambiental medido no mesmo período de tempo.

[0026] Por fim, a invenção também se refere a um sistema não intrusivo de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e de parâmetros ambientais que compreende pelo menos um equipamento não intrusivo de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e de parâmetros ambientais, uma central de monitoramento e análise de dados que recebe e processa os dados medidos pelo equipamento não intrusivo e meios de processamento de dados para correlacionar variações dos valores do parâmetro fisiológico medido com variações dos valores do parâmetro ambiental medido no mesmo período de tempo.

Breve Descrição das Fiauras [0027] A Figura 1 é uma ilustração de uma concretização preferida de um animal com o equipamento não intrusivo acoplado à sua nuca.

[0028] A Figura 2a é uma ilustração exemplificativa de dados sendo enviados dos equipamentos não intrusivos acoplados aos animais para a central de monitoramento e análise.

[0029] A Figura 2b é uma ilustração exemplificativa de dados sendo enviados dos equipamentos não intrusivos acoplados aos animais para uma unidade móvel receptora de dados.

Descrição Detalhada [0030] As alterações em algumas variáveis fisiológicas (frequência cardíaca, frequência respiratória, temperatura retal e temperatura superficial) dos animais estão diretamente relacionadas a variações de parâmetros microclimáticos (temperatura do ar, umidade relativa do ar, velocidade do vento e radiação solar). Os animais ativam processos de termoregulação de seus corpos, o que significa dizer que quando um animal se encontra em um ambiente com temperaturas fora de sua zona de conforto térmico, ele ativa alguns mecanismos fisiológicos como forma de ganhar ou perder calor para o meio, de modo que sua temperatura interna se torne compatível com os processos metabólicos mantenedores da vida.

[0031] Em regiões tropicais, por exemplo, tem-se elevada incidência solar e elevadas temperaturas ambiente durante todo o ano, o que gera estresse por calor nos animais mantidos a céu aberto (sem proteção). Estas condições diminuem o conforto térmico animal e, por consequência, influenciam em seu bem-estar. Para que o animal consiga dissipar o calor adquirido do ambiente para manter sua temperatura de conforto térmico, ele utiliza alguns mecanismos fisiológicos de perda de calor, como, por exemplo, o aumento da frequência respiratória para perda de temperatura por evaporação, através do ofego (respiração muito rápida, difícil e perceptível). Ele pode utilizar também o aumento da frequência cardíaca para auxiliar na perda de temperatura através da maior circulação sanguínea, principalmente periférica. Estes mecanismos podem permitir que o animal consiga diminuir a temperatura retal (diretamente relacionada à temperatura interna corporal ou temperatura metabólica).

[0032] Quando o animal se encontra em um ambiente com baixas temperaturas (estresse pelo frio), ele tende a ativar estes mesmos mecanismos, diminuindo a frequência respiratória e cardíaca, principalmente, para reter calor e manter a temperatura interna corporal dentro da zona de conforto térmico.

[0033] Além disso, inferências relativas ao ambiente em que se encontra o animal também podem ser utilizadas, como o índice de temperatura e umidade, índice de temperatura de globo e umidade e carga térmica de radiação, para os quais são necessárias informações de temperatura do ambiente, temperatura de globo negro, velocidade do vento e umidade relativa do ar. A partir destes, pode-se, então, classificar o ambiente de confortável a estressante, de acordo com o valor obtido.

[0034] Neste sentido, como forma de estimar se o animal encontra-se em conforto térmico, avaliam-se os parâmetros diretamente no animal (frequência cardíaca, frequência respiratória, temperatura retal, temperatura superficial, taxa de sudação), ou no ambiente, como os índices de conforto térmico. Conjuntamente, a análise dos parâmetros é capaz de predizer o conforto térmico e bem-estar animal. Para realizar medições com os equipamentos manuais do estado da técnica, que não necessitam de cirurgia, é necessário fechar um animal em um curral para medir as informações necessárias, o que também causa estresse, e pode gerar alterações e confusão nos dados medidos.

[0035] A invenção aqui descrita reúne todos os dispositivos necessários para realizar as medições desejadas em um único equipamento 1, que será colocado no animal de forma vestível e não intrusiva, de modo que não será necessário conter o animal para realizar as medições. Além de diminuir o estresse do animal e evitar alterações nos dados, a realização das medições de forma não intrusiva diminui também a necessidade de mão-de-obra para buscá-lo no pasto, contê-lo, mantê-lo preso, realizar a medição, soltá-lo e reconduzi-lo ao campo.

[0036] Neste equipamento 1, há um elemento central la que está conectado a cada um dos sensores e é capaz de controlar a operação dos medidores para medir os parâmetros fisiológicos e ambientais simultaneamente em períodos de tempo determinados. O elemento central la é configurado para receber os dados de cada sensor e realizar as operações de processamento, armazenamento e envio de dados (de acordo com as configurações do usuário). Os sensores fisiológicos estão em contato direto com a pele do animal, enquanto que os sensores ambientais são colocados sobre o animal, ficando expostos ao ambiente capturando dados como o nível de luminosidade.

[0037] Dentre os parâmetros fisiológicos que podem ser medidos, pode-se destacar, de forma não exaustiva, o fluxo sanguíneo do animal, sua pressão arterial, sua frequência cardíaca, sua frequência respiratória, sua temperatura corporal, os movimentos pulmonares e os movimentos gastrointestinais. Dentre os parâmetros ambientais, destaca-se de forma não exaustiva, a temperatura ambiente à sombra, a temperatura ambiente ao sol, a luminosidade e umidade do ambiente.

[0038] Estas informações medidas ao longo do tempo podem identificar a necessidade de modificações ambientais (mais árvores ou outras formas de prover sombreamento no local onde o animal se encontra, a fim de fornecer mais sombra e aumentar o bem estar do animal) ou uso de raças com maior termotolerância. Neste sentido, é importante medir o tempo que o animal passa na sombra ou no sol e correlacionar esta informação com seus parâmetros vitais, para que se possa realizar uma análise mais precisa da influência do sol em seu bem estar. De posse dos dados medidos pelo equipamento, também é possível analisar a salubridade animal, identificar doenças, inferir sobre a situação de estresse no animal e utilizar estes dados para fins de pesquisa e/ou para obtenção de benefícios comerciais.

[0039] O equipamento não intrusivo 1 aqui descrito consiste em um circuito com uma placa de circuito impresso (não mostrada) conectada aos sensores capazes de captar parâmetros fisiológicos do animal, bem como parâmetros ambientais do local no qual o animal se encontra.

[0040] O equipamento não intrusivo 1 capta as informações desejadas através de sensores de parâmetros fisiológicos, como um sensor oxímetro 1b, um sensor de temperatura lc, e/ou através dos sensores de parâmetros ambientais, como um sensor de luminosidade ld. O equipamento não intrusivo 1 armazena estas informações e transfere os dados para uma central de monitoramento e análise de dados 4. Os dados podem ser transferidos através de diversas tecnologias, como Bluetooth, internet sem fio, radiofrequência ou de forma manual, utilizando um meio físico de armazenamento de dados. O equipamento não intrusivo 1 pode utilizar um temporizador para realizar as medições em um momento pré-determinado pelo usuário, ou pode realizá-las de forma contínua, com intervalos de tempo pré-determinados.

[0041] O equipamento não intrusivo 1 pode ainda possuir algum meio de identificação de cada animal, RFID (Radio Frequency Identification), código de barras, ou qualquer outro mecanismo capaz de permitir a identificação e/ou ainda localização do animal através de GPS, triangulação de antenas etc.

[0042] Em uma concretização preferida, a invenção aqui descrita é um equipamento não intrusivo 1 de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e parâmetros ambientais, compreendendo um elemento central la e pelo menos um medidor não intrusivo de parâmetro fisiológico do animal lb, lc, tal como o oxímetro e sensor de temperatura descritos anteriormente. O medidor de parâmetro fisiológico lb, lc mede pelo menos um dentre fluxo sanguíneo, pressão, frequência cardíaca, frequência respiratória, temperatura corporal, movimentos pulmonares e movimentos gastrointestinais. Quando concretizado na forma de um sensor oxímetro lb, o medidor poderá indicar o nível de saturação de oxigênio no sangue do animal através da medição da quantidade de luz absorvida pelo sangue. O medidor pode compreender também um sensor de temperatura cutânea NTC (Negative Temperature Coeficiente) lc, capaz de aferir a temperatura corporal do animal.

[0043] O sensor oxímetro lb é colocado sobre alguma região vascularizada (orelha, por exemplo) no corpo do bovino. Esse sensor captura o padrão (forma de onda) de fluxo sanguíneo (bombeado pelo coração) do animal. Esse padrão é enviado para o equipamento central na forma de números inteiros (por exemplo, usando um intervalo de 0 até 1023). O elemento central la recebe esses dados e os armazena, utilizando uma codificação que permite identificar o tipo de sensor utilizado, o animal, a data (dia, mês e ano) e horário em que essa aquisição foi realizada. De acordo com a configuração e/ou demanda do usuário, esses dados podem ser enviados para uma unidade móvel receptora de dados 3 (computador, tablet ou smartphone) ou para uma central de monitoramento e análise 4. Essa unidade móvel 3 utiliza esses dados para estimar a frequência cardíaca e frequência respiratória do animal.

[0044] O sensor de temperatura cutânea lc captura a informação da temperatura da pele do animal (região que o sensor está em contato). Esses dados de temperatura são enviados para o elemento central la e armazenados usando o mesmo esquema de codificação do sensor oxímetro lb. Esses dados podem, de acordo com as demandas do usuário, ser enviados para a unidade móvel 3 ou para a central de monitoramento 4, assim como acontece com os dados do sensor oxímetro lb.

[0045] Nesta concretização preferida, o equipamento não intrusivo 1 possui também pelo menos um medidor de parâmetro ambiental ld do local onde o animal se encontra. O medidor de parâmetro ambiental ld mede pelo menos um dentre temperatura ambiente à sombra, temperatura ambiente ao sol, luminosidade e umidade do ar. O medidor de parâmetro ambiental ld pode compreender um sensor de luminosidade, este podendo se tratar de um sensor resistivo LDR (Light Dependent Resistor).

[0046] O sensor de luminosidade do ambiente captura o nível de luminosidade (claridade) do ambiente a que está exposto. Esse nível pode ser representado como números inteiros no intervalo de 0 (escuro) até 1023 (claro). Da mesma forma como acontece com os demais sensores do equipamento 1, os dados do sensor de luminosidade do ambiente são enviados para o elemento central la que processa e armazena-os usando uma codificação contendo o tipo do sensor, data e hora da aquisição dos dados. De acordo com as demandas do usuário esses dados podem ser enviados para uma unidade móvel receptora de dados 3 ou para a central de monitoramento e análise 4, assim como acontece com os dados do sensor oxímetro lb e do sensor de temperatura lc. Os dados de luminosidade são processados na unidade móvel receptora de dados 3 ou na central de monitoramento e análise 4 para gerar informações a respeito da busca do animal por sombra durante diferentes horários do dia.

[0047] O equipamento não intrusivo 1 possui ainda meios para controlar a operação dos medidores simultaneamente em certos períodos de tempo. O usuário pode controlar o equipamento remotamente, de modo que estes meios para controlar a operação podem receber um sinal externo de controle vindo de um usuário para ativar os medidores. Os meios de controlar a operação podem, opcionalmente, compreender instruções dadas pelo usuário para ativar os medidores em períodos de tempo predeterminados. O equipamento também possui meios de registro dos parâmetros fisiológicos e ambientais medidos. Estes meios de registro podem ser, por exemplo, um cartão de memória microSD, ou outros meios de armazenamento. Adicionalmente, o equipamento pode possuir um transmissor capaz de transmitir remotamente os parâmetros medidos para um usuário.

[0048] O equipamento não intrusivo 1 possui ainda meios de fixação externa (2, 5) do equipamento no corpo do animal, incluindo, em uma concretização preferida, uma faixa 2 que pode ser presa (ou fixável) à região da cabeça ou pescoço do animal e uma faixa que poder ser presa à região torácica 5, esta última podendo integrar um medidor de frequência cardíaca, que poderá operar de maneira integrada e operativamente associada ao equipamento não intrusivo 1. Estes meios de fixação (2, 5) possibilitam que as medições sejam feitas de forma não intrusiva, além de permitir que o equipamento 1 seja fixado externamente em uma região de grande vascularização do animal, como, por exemplo, a cabeça. Os meios de fixação podem consistir em faixas, amarras, grampos, suportes, entre outros.

[0049] O equipamento não intrusivo 1 pode também possuir meios de processamento de dados que possibilitem correlacionar os valores de um parâmetro fisiológico medido com os valores de um parâmetro ambiental medido no mesmo período de tempo. Estes meios de processamento de dados permitem que o usuário verifique se há alguma relação entre o parâmetro ambiental e o parâmetro fisiológico medido, possibilitando, por exemplo, a verificação da influência da temperatura ambiente na saúde do animal.

[0050] A invenção aqui descrita consiste ainda em um método não intrusivo de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e parâmetros ambientais que compreende uma etapa de medir pelo menos um parâmetro fisiológico de um animal em um período de tempo determinado de forma não intrusiva. Outra etapa do método consiste em medir pelo menos um parâmetro ambiental do local onde o animal está localizado no mesmo período de tempo determinado. Por fim, é executada a etapa de correlacionar os valores do parâmetro fisiológico medido com os valores do parâmetro ambiental medido no mesmo período de tempo.

[0051] Em uma concretização preferida, é desejável que a primeira etapa deste método seja acoplar de forma vestível ao animal o equipamento de monitoramento de sinais fisiológicos e de parâmetros ambientais, permitindo que o mesmo seja executado de forma não intrusiva. De acordo com o método, é possível também armazenar os valores do parâmetro fisiológico e ambiental medidos juntamente com uma identificação do período de tempo em que esses valores foram medidos. Essa identificação pode consistir na data e horário da medição, ou em algum código de identificação desejado pelo usuário.

[0052] De acordo com o método, os valores dos parâmetros fisiológicos e ambientais medidos podem ser transmitidos para uma central de monitoramento e análise de dados 4 em intervalos de tempo determinados pelo usuário.

[0053] Assim como ocorre no equipamento 1, a etapa de medição de pelo menos um parâmetro fisiológico do animal pode ser realizada por um sensor oxímetro lb, capaz de indicar o nível de saturação de oxigênio no sangue do animal através da medição da quantidade de luz absorvida pelo sangue. Pode também ser utilizado um sensor de temperatura lc para medir a temperatura corporal do animal. A etapa de medir pelo menos um parâmetro ambiental pode ser realizada por um sensor de luminosidade ld, capaz de medir o nível de luminosidade do ambiente onde o animal se encontra.

[0054] Adicionalmente, o método pode compreender a etapa de identificar a proximidade de pontos de transmissão, que permitem a transmissão de dados do equipamento 1 para a central de monitoramento e análise de dados 4 e então acionar a etapa de transmitir os valores medidos para a central de monitoramento e análise 4. Os pontos de transmissão são locais nos quais existe algum meio que possibilite a transmissão de dados do equipamento 1, como um local onde há conexão com internet sem fio, por exemplo.

[0055] O método pode ainda compreender a etapa de identificar uma solicitação de transmissão de dados para uma unidade móvel receptora de dados 3, que pode ser um celular, um tablet, ou qualquer outro dispositivo móvel, e transmitir os valores medidos pelo equipamento 1 para essa unidade móvel 3. O usuário solicita as informações através da unidade móvel 3, e essas informações são enviadas para a mesma, sem passar necessariamente pela central 4.

[0056] A etapa de medir um parâmetro fisiológico descrita no método compreende medir pelo menos um dentre fluxo sanguíneo, pressão, frequência cardíaca, frequência respiratória, temperatura corporal, movimentos pulmonares e movimentos gastrointestinais. Já a etapa de medir um parâmetro ambiental compreende medir pelo menos um dentre temperatura ambiente à sombra, temperatura ambiente ao sol, luminosidade e umidade ambiente.

[0057] O método pode englobar ainda uma etapa para correlacionar as variações de valores de parâmetros fisiológicos medidos com as variações de valores de parâmetros ambientais medidos no mesmo intervalo de tempo pelo equipamento 1, de forma que o usuário possa verificar se há alguma relação entre o parâmetro ambiental e o parâmetro fisiológico, possibilitando, por exemplo, a verificação da influência da temperatura ambiente na saúde do animal. Esta etapa permite também, a título exemplificativo, associar a quantidade de tempo que o animal passa exposto ao sol e à sombra com seu bem-estar.

[0058] A invenção refere-se também a um sistema não intrusivo de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e de parâmetros ambientais que compreende pelo menos um equipamento não intrusivo 1 de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e de parâmetros ambientais, uma central de monitoramento e análise de dados 4 que recebe e processa os dados medidos pelos equipamentos não intrusivos 1 de monitoramento, e meios de processamento de dados para correlacionar valores do parâmetro fisiológico medido com valores do parâmetro ambiental medido no mesmo período de tempo.

[0059] O sistema pode compreender meios de processamento de dados instalados em cada um dos equipamentos não intrusivos 1 e, consequentemente, acoplados ao corpo do animal. Opcionalmente, os meios de processamento de dados podem estar instalados na central de monitoramento 4.

[0060] De acordo com o sistema descrito, o equipamento não intrusivo 1 incluso no sistema pode identificar a proximidade de pontos de transmissão, que permitem a transmissão de dados para a central de monitoramento e análise. Adicionalmente, o sistema pode compreender pelo menos uma unidade móvel receptora de dados 3, como, por exemplo, um smartphone ou um tablet.

[0061] O equipamento não intrusivo 1 incluso no sistema, pode também possuir um transmissor de dados capaz de transmitir remotamente os dados medidos para a central de monitoramento e análise de dados 4. A central de monitoramento e análise 4 pode ainda enviar sinais de controle para o equipamento não intrusivo 1 que permitam controlar os períodos de medição dos parâmetros fisiológicos e ambientais, para que os parâmetros sejam medidos apenas nos intervalos instruídos pelo usuário. A central de monitoramento e análise 4 pode também enviar sinais de controle para o equipamento não intrusivo 1 que permitam controlar os períodos de transmissão dos parâmetros medidos, para que sejam transmitidos apenas nos intervalos instruídos pelo usuário.

[0062] Os meios de processamento de dados contidos no sistema que são capazes de correlacionar variações dos valores dos parâmetros fisiológicos medidos com variações dos valores dos parâmetros ambientais medidos no mesmo período, são também capazes de medir a quantidade de tempo que o animal fica exposto ao sol e à sombra. De posse destes dados, os meios de processamento podem correlacionar o tempo que o animal fica exposto ao sol ou à sombra com seus parâmetros fisiológicos, sua saúde e seu bem-estar.

[0063] Será descrita a seguir uma concretização preferencial do sistema, para fins de entendimento dos conceitos revelados acima.

[0064] De forma geral, conecta-se o equipamento 1 a uma bateria de 9V. Ao ser ligado, o equipamento 1 aguarda a indicação, pelo usuário, de qual tarefa deverá ser realizada. Nesta concretização, o usuário poderá optar entre aquisição de sinal fotopletismográfico por um sensor oxímetro lb, aquisição de dados da temperatura corporal por um sensor de temperatura 1c e aquisição de dados de sombreamento por um sensor de luminosidade ld.

[0065] Se a tarefa indicada pelo usuário for aquisição de sinal fotopletismográfico, o equipamento iniciará a aquisição de sinais fotopletismográficos utilizando sensor oxímetro lb e armazenará esses sinais em um cartão de memória, por exemplo do tipo microSD, localizado no equipamento 1. Esses sinais são armazenados em um arquivo com indicação de data e hora de início da gravação dos sinais. O sensor oxímetro lb utilizado pode ser do tipo reflectância, podendo, assim, ser utilizado na orelha e/ou na testa do animal. Esse sensor possui LED (Light Emitting Diode) infravermelho para emissão de luz e componente fototransistor para detectar a luz refletida nas hemoglobinas. À medida que mais luz é refletida, o fototransistor retorna uma variação de corrente elétrica que é amplificada por um circuito analógico e processada. Nesta concretização preferida, se a tarefa indicada pelo usuário for aquisição de dado de temperatura, o equipamento não intrusivo 1 inicia a aquisição da temperatura corporal utilizando sensor de temperatura NTC lc e armazena esses dados no cartão de memória microSD do equipamento. Esses sinais são armazenados em um arquivo com indicação de data e hora de início da gravação dos sinais. Os sinais adquiridos pelo sensor de temperatura lc são enviados para o equipamento eletrônico e convertidos para sinais digitais com precisão de 0,5°C. O sensor de temperatura lc está encapsulado em um dispositivo de memória que possibilita a gravação de dados de temperatura corporal em intervalos de minutos e horas.

[0066] Se a tarefa indicada pelo usuário for aquisição de dados de sombreamento do ambiente sobre o animal através do sensor de luminosidade ld, o equipamento inicia a aquisição de dados numéricos indicando o nível de sombreamento (0 - sombreamento total; 1023 - sem sombreamento) utilizando sensor de resistência à luz ld e armazena esses dados em um cartão de memória microSD no equipamento. Esses dados são armazenados em arquivo com indicação de data e hora de início da gravação dos sinais. Os sinais adquiridos pelo sensor de luminosidade ld do tipo LDR são enviados para o equipamento eletrônico e convertidos para um sinal digital com faixa de valores entre 0-1023.

[0067] A tarefa escolhida pelo usuário também pode ser a transmissão de sinais/dados para uma unidade de recepção móvel 3 e/ou para a central de monitoramento e análise 4. Após o pareamento com a unidade de recepção móvel 3 e/ou com a central de monitoramento e análise 4, a comunicação é estabelecida entre o equipamento não intrusivo 1 no animal e a unidade de recepção móvel 3 e/ou a central de monitoramento e análise 4, de modo que apenas os dados atualizados (que não existem na unidade de recepção móvel 3 e/ou na central 4) sejam enviados. Após o envio, o equipamento não intrusivo 1 no animal é automaticamente configurado para o estado ocioso, de modo que deve receber solicitações do usuário sobre qual atividade deve ser realizada antes de realizá-la.

[0068] Tendo sido descritos exemplos de concretizações preferidas, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

REIVINDICAÇÕES

Claims (39)

1. Equipamento não intrusivo (1) de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e de parâmetros ambientais, caracterizado por compreender: pelo menos um medidor não intrusivo de parâmetro fisiológico do animal; pelo menos um medidor de parâmetro ambiental do local onde o animal se encontra (3); meios para controlar a operação dos medidores para medir os parâmetros fisiológicos e ambientais simultaneamente em períodos de tempo determinados; meios de fixação externa (2, 5) do equipamento ao corpo do animal.

2. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente pelo menos um meio de registro dos parâmetros fisiológicos e ambientais medidos.

3. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os meios para controlar a operação dos medidores recebem um sinal externo de controle para ativação dos medidores.

4. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os meios para controlar a operação dos medidores compreendem instruções de controle armazenadas para ativar os medidores em períodos de tempo predeterminados.

5. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um medidor não intrusivo de parâmetro fisiológico do animal mede pelo menos um dentre fluxo sanguíneo, pressão, frequência cardíaca, frequência respiratória, temperatura corporal, movimentos de pulmão e movimentos gastrointestinais.

6. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um medidor de parâmetro ambiental mede pelo menos um dentre temperatura ambiente à sombra, temperatura ambiente ao sol, luminosidade e umidade do ambiente.

7. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um medidor de parâmetro fisiológico do animal compreende um sensor oxímetro (lb).

8. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato que compreende um transmissor para transmitir remotamente parâmetros fisiológicos e ambientais medidos.

9. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um medidor de parâmetro fisiológico do animal compreende um sensor de temperatura (lc).

10. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o sensor de temperatura é um sensor de temperatura NTC (lc).

11. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um medidor de parâmetro ambiental compreende um sensor de luminosidade (ld).

12. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o sensor de luminosidade é um sensor resistivo LDR (ld).

13. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os meios de fixação externa (5) compreendem uma faixa fixável a uma região torácica do animal, e integrar um medidor de frequência cardíaca operativamente associado ao equipamento não intrusivo (1).

14. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os meios de fixação externa (5) compreendem uma faixa fixável à uma região de cabeça ou pescoço do animal, um elemento central (la) sendo associado à faixa e sendo configurada para receber dados do pelo menos um medidor não intrusivo de parâmetro fisiológico do animal e do pelo menos um medidor de parâmetro ambiental.

15. Equipamento não intrusivo (1), de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de compreender meios de processamento de dados para correlacionar variações dos valores do parâmetro fisiológico medido com variações dos valores do parâmetro ambiental medido no mesmo período de tempo.

16. Método não intrusivo de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e parâmetros ambientais caracterizado por compreender as etapas de: medir pelo menos um parâmetro fisiológico de um animal em um período de tempo determinado de forma não intrusiva; medir pelo menos um parâmetro ambiental do local onde o animal está localizado no mesmo período de tempo determinado; e correlacionar os valores do parâmetro fisiológico medido com os valores do parâmetro ambiental medido no mesmo período de tempo.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma etapa de transmitir os valores dos parâmetros fisiológicos e ambientais medidos para uma central de monitoramento e análise de dados (4) em intervalos de tempo determinados.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de compreender, anteriormente às etapas de medir, uma etapa de acoplar um equipamento não intrusivo (1) de monitoramento de sinais fisiológicos de um animal e de parâmetros ambientais de forma vestível no referido animal.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa de armazenar os valores dos parâmetros fisiológicos e ambientais medidos juntamente com uma identificação do momento em que esses valores foram medidos.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a etapa de medir pelo menos um parâmetro fisiológico de um animal é realizada por um sensor oxímetro (lb).

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a etapa de medir pelo menos um parâmetro fisiológico de um animal é realizada por um sensor de temperatura (lc).

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a etapa de medir pelo menos um parâmetro ambiental é realizada por um sensor de luminosidade (ld).

23. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa de identificar a proximidade de pontos de transmissão e acionar a etapa de transmitir os valores medidos para a central de monitoramento e análise de dados (4).

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa de identificar uma solicitação de transmissão de dados para uma unidade móvel receptora de dados (3) e transmitir os valores medidos para esta unidade móvel receptora de dados (3).

25. Método, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a etapa de medir um parâmetro fisiológico compreende medir pelo menos um dentre fluxo sanguíneo, pressão arterial, frequência cardíaca, frequência respiratória, temperatura corporal, movimentos pulmonares e movimentos gastrointestinais.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato que a etapa de medir um parâmetro ambiental compreende medir pelo menos um dentre temperatura ambiente à sombra, temperatura ambiente ao sol, luminosidade e umidade ambiente.

27. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a etapa de correlacionar os valores do parâmetro fisiológico medido com variações dos valores do parâmetro ambiental medido no mesmo período de tempo compreende medir a quantidade de tempo em que o animal fica exposto ao sol e à sombra, e correlacionar esse tempo de exposição aos parâmetros fisiológicos do animal.

28. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que a etapa de correlacionar os valores do parâmetro fisiológico medido com variações dos valores do parâmetro ambiental medido no mesmo período de tempo compreende correlacionar o tempo em que o animal fica exposto ao sol e à sombra ao bem estar do animal.

29. Sistema não intrusivo (8) de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e de parâmetros ambientais, caracterizado por compreender: pelo menos um equipamento não intrusivo (1) de monitoramento de sinais fisiológicos de animais e de parâmetros ambientais como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, uma central de monitoramento e análise de dados (4) que recebe e processa os dados medidos pelo equipamento não intrusivo (1). meios de processamento de dados para correlacionar os valores do parâmetro fisiológico medido com os valores do parâmetro ambiental medido no mesmo período de tempo.

30. Sistema, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que os meios de processamento de dados estão instalados no equipamento não intrusivo (1).

31. Sistema, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que os meios de processamento de dados estão instalados na central de monitoramento e análise de dados (4).

32. Sistema, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que o equipamento não intrusivo (1) identifica a proximidade de pontos de transmissão e transmite os valores medidos para a central de monitoramento e análise de dados (4).

33. Sistema, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que possui pelo menos uma unidade móvel receptora de dados (3).

34. Sistema, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que cada equipamento não intrusivo (1) possui um transmissor de dados para transmitir remotamente os dados medidos para a central de monitoramento e análise (4).

35. Sistema, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que a central de monitoramento (4) envia sinais de controle para o equipamento não intrusivo (1) para controlar os períodos de medição de parâmetros.

36. Sistema, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que a central de monitoramento (4) envia sinais de controle para o equipamento (1) para controlar os períodos de transmissão de dados.

37. Sistema, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que os meios de processamento de dados que correlacionam valores dos parâmetros fisiológicos medidos com valores dos parâmetros ambientais medidos no mesmo período de tempo medem a quantidade de tempo em que o animal fica exposto ao sol e à sombra e correlaciona esse tempo de exposição aos parâmetros fisiológicos do animal.

38. Sistema, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que os meios de processamento de dados correlacionam a quantidade de tempo em que o animal fica exposto ao sol e à sombra ao bem estar do animal.

39. Sistema, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que realiza o monitoramento de sinais fisiológicos de animais e de parâmetros ambientais por meio do método como definido em qualquer uma das reivindicações 16 a 28.