BR102017015265A2

BR102017015265A2 - system and method for monitoring heart rate variability using smartphones

Info

Publication number: BR102017015265A2
Application number: BR102017015265-0A
Authority: BR
Inventors: Auzuir Ripardo De Alexandria; Jermana Lopes De Moraes; Matheus Xavier Rocha; Lucas Silva De Sousa; Gustavo Costa Holanda; Raul Victor Medeiros Da Nóbrega
Original assignee: Instituto Federal De Educação, Ciência E Tecnologia Do Ceará
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2019-01-29

Abstract

sistema e método para monitoramento da variabilidade da frequência cardíaca utilizando smartphones. compreende-se a presente patente de invenção a um sistema e método para monitoramento da variabilidade da frequência cardíaca utilizando smartphones, objetivando seu uso como ferramenta de auxílio ao diagnóstico e prognóstico de doenças cardiovasculares que estão intimamente relacionadas com a variação da frequência cardíaca utilizando redes neurais artificiais.system and method for monitoring heart rate variability using smartphones. The present invention relates to a system and method for monitoring heart rate variability using smartphones, with a view to its use as a tool to aid in the diagnosis and prognosis of cardiovascular diseases that are closely related to heart rate variation using neural networks. artificial.

Description

“SISTEMA E MÉTODO PARA MONITORAMENTO DA VARIABILIDADE DA FREQUÊNCIA CARDÍACA UTILIZANDO SMARTPHONES” CAMPO DE APLICAÇÃO 001. Refere-se a presente patente de invenção, que diz respeito à indústria de dispositivos para monitoramento cardíaco, a um sistema e método para monitoramento da variabilidade da frequência cardíaca utilizando smartphones, objetivando seu uso como ferramenta de auxílio ao diagnóstico e prognóstico de doenças cardiovasculares, que estão intimamente relacionadas com a variação da frequência cardíaca, utilizando redes neurais artificiais. 002. Através da presente invenção, um determinado paciente pode realizar periodicamente o exame de fotopletismografia em sua própria casa e os resultados destes exames podem ser coletados pelo médico ou pelos hospitais de saúde pública, através de smartphones, para estudo detalhado do paciente. Com este estudo, pode-se detectar antecipadamente a predisposição a doenças cardiovasculares e iniciar um tratamento precoce dessas doenças."HEART RATE VARIABILITY MONITORING SYSTEM AND METHOD USING SMARTPHONES" FIELD 001. This patent relates to the heart rate monitoring device industry, a system and method for monitoring heart rate variability. Heart rate using smartphones, aiming at its use as a tool to aid the diagnosis and prognosis of cardiovascular diseases, which are closely related to the variation of heart rate, using artificial neural networks. 002. Through the present invention, a given patient may periodically perform the photoplethysmography examination in his own home and the results of these examinations may be collected by the physician or public health hospitals via smartphones for detailed patient study. With this study, the predisposition to cardiovascular disease can be detected in advance and early treatment of these diseases initiated.

ESTADO ANTERIOR DA TÉCNICA 003. Considera-se por frequência cardíaca ou ritmo cardíaco o número de vezes que o coração bate por minuto. Entretanto, a variabilidade da frequência cardíaca (VFC), caracteriza-se pelas mudanças no intervalo ou distância entre um batimento do coração e o próximo. 004. Sendo assim, a análise da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) permite a observação das flutuações que ocorrem durante curtos períodos de tempo ou em períodos longos é um método não invasivo e de observação seletiva. 005. Portanto o acompanhamento de pacientes via meios tecnológicos permite que se tenha um maior planejamento da saúde pública por parte do governo e monitoramento por parte de médicos e hospitais em caso de tratamentos e controle de doenças crônicas. 006. Dentre as doenças crônicas, as cardiovasculares são uma das que mais incrementam os índices de mortalidade, tanto em países pobres quanto desenvolvidos. Um dos métodos de verificação do estado de saúde de pacientes cardiopatas é o monitoramento da Variabilidade da Frequência Cardíaca a um longo período. 007. Nesse aspecto, cabe ressaltar que a população do interior brasileiro não tem acesso a um sistema de saúde adequado com constância e precisão. Esta população está sujeita a doenças crônicas tais como doenças cardiovasculares, pulmonares, endocrinológicas e neurológicas. Isto requer exames periódicos ou monitoramento frequente e acompanhamento médico. O sistema proposto visa o monitoramento da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) por parte de médicos, hospitais ou governo através de sistema PPG via Internet, incluindo módulos de auxílio ao diagnóstico embarcado. 008. A utilidade clínica da variabilidade da frequência cardíaca para a identificação de doenças do coração, vem se demonstrando muitíssimo eficaz e tem sido alvo de grandes estudos, fato este, que reforça a necessidade do desenvolvimento de diferentes sistemas/métodos de estudo da variabilidade da frequência cardíaca. 009. Na atualidade, é notório no mercado global, a existência de diversas tecnologias (sistemas, dispositivos e métodos) destinadas ao monitoramento da variabilidade da frequência cardíaca, as quais, na maioria das vezes se baseiam no método de medição da VFC por meio da fotopletismografia, uma vez que por tal princípio realiza-se a medição de alterações do fluxo sanguíneo utilizando um método óptico. 0010. No caso particular dos sensores de fotopletismografia que medem a quantidade de luz infravermelha absorvida ou refletida pelo sangue, as alterações de volume são provocadas por variações da pressão sanguínea nos vasos, que ocorrem ao longo do ciclo cardíaco. Dada a relação existente entre o volume dos vasos, a pressão sanguínea e a quantidade de luz absorvida ou refletida, é possível observar a variação de volume com base na luz detectada pelo sensor. 0011. Outrossim, ainda em análise criteriosa das técnicas antecedentes, destacamos alguns documentos de patentes, os quais também definem o estado geral da técnica, contudo, não são considerados particularmente relevantes, conforme comprova a analogia epigrafada abaixo: 0012. Documento PI 0603683-0 A2: descreve um dispositivo de monitorização cardíaca portátil, miniaturizado, possível de uso e transporte em módulo próprio ou acoplado em aparelho telefônico celular, com visualização direta em minipainel e teletransportável ou não para outras unidades semelhantes ou tipo centrais de visualização e análise de traçados tipo eletrocardiograma contendo (1) dispositivo de captação de sinais eletrocardiográficos pelo contato direto com o corpo do paciente, principalmente na região dita precordial, podendo tais sinais (2) ser exibidos diretamente na tela de modo estático ou fixo ou em movimento de registro contínuo, (3) serem transferidos para impressão gráfica (4) serem enviados por sistema de telefonia celular e também possuindo ou não dito aparelho (5) sistema de alarme luminoso ou sonoro indicativo de limites atingidos compatíveis com níveis aceitáveis de segurança da saúde. 0013. Documento PI 0802808-7 A2: descreve um dispositivo de monitorização cardíaca sem necessidade de conexão por cabo com eletrodos na pele dos pacientes, cardioscópio este possível de uso estático ou em transporte intra e ou extra hospitalar, com visualização direta do eletrocardiograma em unidade específica ou completa para monitorização de sinais vitais, sendo os sinais de eletrocardiograma teletransportáveis ou não para outras unidades semelhantes ou tipo centrais de visualização e análise de traçados tipo eletrocardiograma contendo (1) dispositivo de captação de sinais eletrocardiográficos pelo contato direto com o corpo do paciente, principalmente na região dita precordial, podendo tais sinais (2) ser exibidos diretamente na tela de modo estático ou fixo ou em movimento de registro contínuo, (3) serem transferidos para impressão gráfica (4) serem enviados por sistema de telefonia celular e também possuindo ou não dito aparelho (5) sistema de alarme luminoso ou sonoro indicativo de limites atingidos compatíveis com níveis aceitáveis de segurança da saúde. 0014. Documento PI 1100814-8 A2: descreve um sistema de monitoração e pré-diagnóstico (análise), do sinal ECG, de modo contínuo, isto é, em tempo real, com o resultado da análise mostrado em display e/ou envio imediato de e-mail/comunicação ao médico/clínica responsável pelo paciente. 0015. Documento US2016128586 (A1): descreve um sistema, método e artigo de fabrico para detectar, monitorizar e monitorizar se um utilizador se encontra num estado mais relaxado ou forçado medindo a variabilidade da frequência cardíaca do utilizador. O sistema tem um dispositivo de monitorização da frequência cardíaca com pelo menos um sensor que está configurado para medir a frequência cardíaca do utilizador. O sistema também tem um dispositivo de computação móvel, que pode ser configurado para interagir com o dispositivo de monitorização da frequência cardíaca para monitorizar, rastrear e exibir a frequência cardíaca de um utilizador e as informações do nível de stress mental. O método mede a informação da frequência cardíaca do utilizador para calcular uma medida da variabilidade da frequência cardíaca e para analisar se os picos correspondentes aos níveis de ativação do sistema nervoso parassimpático (SNP) do utilizador e do sistema nervoso simpático (SNS) excedem um limiar predeterminado dentro de um período predeterminado período. 0016. Documento PI 1000808-0 A2: descreve um conjunto de equipamentos eletrônicos capazes de acompanhar os batimentos cardíacos do seu portador e ao identificar súbita e brusca alteração desses batimentos, como sempre ocorre nos casos de perigo, mal estares súbitos, ameaças tisicas, acidentes, etc., acionar automaticamente o alerta sem necessidade de apertar qualquer botão, informando a Central de Emergência contratada, via telefone celular, radio-celular ou similar, acoplado ao Modulo de Alerta, junto com um receptor de GPS, alertando da necessidade de auxílio urgente ao seu portador, informando, até o local onde se encontra, informado pelo (IPS) e em casos de sequestro ou quando o usuário se movimentar, permitir o seu rastreamento, inclusive por Internet, facilitando seu resgate. Com isto se elimina a necessidade de apertar "Botões de Pânico", em locais fixos e nem sempre acessíveis, muitas das vezes por medo dos Porteiros, Zeladores, Seguranças, etc, serem descobertos acionando esses botões e responsabilizados pelos marginais. O alerta cardíaco, serve também para emergências de saúde onde a pessoa se veja impossibilitada de qualquer acionamento manual apesar de possuir também um botão de acionamento manual do alerta. 0017. Documento WO2014095759 (A1): descreve um sistema e um método relacionado para extrair informação fisiológica de radiação eletromagnética detectada remotamente (18, 18a). O sistema compreende uma interface (28) configurada para receber uma corrente de dados (26) compreendendo dados de imagem que representam uma região global observada (54) compreendendo pelo menos um sujeito de interesse (12); Uma unidade de divisão (32) configurada para definir uma pluralidade de sub-regiões (62) na região total (54); E um classificador (36) configurado para classificar a pluralidade de sub-regiões (62) em pelo menos um tipo indicativo de região e pelo menos um tipo de região auxiliar, em que pelo menos um tipo indicativo de região compreende pelo menos uma região indicativa de (68) representando pelo menos parcialmente o sujeito de interesse. Preferencialmente, pelo menos um tipo de região auxiliar compreende pelo menos uma região de referência (70, 72, 74). Mais preferencialmente, o sistema compreende ainda um processador de dados (40) configurado para processar pelo menos uma sub-região (62) classificada como região de interesse (68), obtendo deste modo informação vital. 0018. Documento US2010274109 (A1): descreve um aparelho de medição para a variabilidade da frequência cardíaca, que compreende um auricular, um módulo de medição para sinal fotopletismografico (PPG) que mede uma orelha e produz um primeiro sinal fisiológico de uma pessoa em teste, um módulo de medição para eletrocardiogramas (ECG) que mede um segundo sinal fisiológico da pessoa sob teste, e uma unidade de controle e processamento que transmite um sinal sonoro para o auricular. Ao tocar o sinal de som do fone de ouvido, a atenção da pessoa sob teste pode ser prejudicada do módulo de medição para o sinal PPG ou o módulo de medição para o sinal ECG. Deste modo, o nervosismo e a impaciência da pessoa sob teste podem ser eliminados e, assim, a verdadeira variabilidade da frequência cardíaca da pessoa sob teste pode ser medida. 0019. Documento CN101006919 (A): descreve um método e dispositivo de detecção de quantidade de saída do coração sob grande diferença de pressão no domínio de detecção de parâmetro de corpo humano de engenheiro médico biológico, que é caracterizado pelo seguinte: detecção de frequência cardíaca (RP); Medidor de pressão sanguínea correspondente para medir pressão sistólica Ps e pressão diastólica Pd; Detectando a quantidade de saída do coração CO de acordo com a idade. O dispositivo é composto de sensor de pulso de pressão, circuito de detecção e circuito de controle principal de telefone celular. 0020. Documento US2015250396 (A1): descreve um dispositivo para monitorização fisiológica contínua bem como sistemas e métodos para interpretar dados a partir de um tal dispositivo. O dispositivo pode suportar a seleção inteligente de entre dois ou mais modos diferentes para a detecção da frequência cardíaca. Além disso, a aquisição de dados fisiológicos contínuos facilita recomendações automatizadas referentes a alterações no sono, tempo de recuperação, rotinas de exercício e similares. 0021. Documento CN204192603 (U): descreve um dispositivo de detecção de frequência cardíaca portátil que detecta uma frequência cardíaca ordenada através de um módulo de eléctrodo, um módulo de detecção de sinal de potencial de corpo humano automático, um módulo de processamento de sinal, um módulo de emissão sem fios, um módulo de geração de eletrocardiograma de software de telefone celular e um armazenamento módulo. O módulo de eletrodos é colocado na parte de trás de uma proteção de telefone celular; um circuito integrado de detecção, análise e processamento de sinais do módulo automático de detecção de sinal de potencial de corpo humano, o módulo de processamento de sinal e o módulo de emissão sem fios estão dispostos na manga de proteção de telefone celular; E uma cabina de batería micro substituível está ainda disposta na manga de proteção de telefone celular. As condições de saúde do usuário podem ser verificadas a qualquer momento através da combinação entre um telefone inteligente e um compartimento de telefone adaptável; Sistemas de detecção e processamento como o módulo de detecção de sinal de potencial de corpo humano automático, o módulo de processamento de sinal e o módulo de emissão sem fios são integralmente colocados na manga de proteção de telefone celular através do circuito integrado; E o dispositivo de detecção de frequência cardíaca portátil é simplesmente fabricado com transporte conveniente e longa vida útil. 0022. Documento CN204600454 (S): descreve um sistema de detecção de frequência cardíaca de telefone celular que está de acordo com a engenharia humana, inclui uma câmara de telefone celular, fonte de emissão de luz, sensor de imagem e ritmo fotossensível do analisador de coração e a câmara de telefone celular passa através de sensor de imagem para ser conectado com o ritmo fotossensível do analisador de coração e sensor de imagem e ritmo fotossensível do analisador de coração tudo configurado em telefone celular (1), inclui ainda que um ou mais pressiona o sensor e pressiona o ritmo do analisador de coração, Um ou mais pressionar o sensor igualmente dividir não com o ritmo do analisador cardíaco e ser conectado, o sensor que pressiona inclui que o polegar pressiona o sensor (4), sensor de imprensa de dedo médio (5), o terceiro dedo pressiona sensor (6) e o dedo polegar pressiona uma ou mais combinações no sensor (7). O modelo de utilidade revela os acordos de utilização com o engenheiro de engenharia humana, a câmera de telefone celular de design e pressiona o sensor e detecta o ritmo do coração, e seu resultado de teste é mais preciso, e os dados são através de criptografia de armazenamento seguro e confiável. 0023. Documento US2005054940 (A1): descreve um monitor de variabilidade de frequência cardíaca com pulso. A variabilidade da frequência cardíaca ("VFC") refere-se ao intervalo entre os batimentos cardíacos e é um reflexo do estado de saúde atual do indivíduo. Ao longo do tempo, um indivíduo pode usar os resultados de testes de VFC para monitorar a melhoria ou a deterioração de problemas específicos de saúde. Assim, um uso do teste de VFC é como um motivador médico. Quando um indivíduo tem um resultado de HRV pobre, é um indicador que eles devem consultar seu médico e fazer as mudanças apropriadas onde aplicável para melhorar sua saúde. O monitor inventivo é capaz de monitorizar as fases do sono através de alterações na variabilidade da frequência cardíaca e pode registar as sessões de sono (ou descanso) com os dados resultantes acessíveis pelo utilizador ou outras partes interessadas. O monitor inventivo é assim capaz de vários usos novos: (1) para auxiliar o utilizador com um cochilo que permite um tempo predeterminado num ou mais estádios de sono; (2) determinação da duração de uma sessão de sono, incluindo a duração do tempo gasto em um ou mais estágios do sono; (3) em conjunto com a unidade central de controle eletrônico e de computador da casa, o dispositivo usa HRV para determinar quando a casa pode ser colocada no modo de "sono" e quando é apropriado colocar a casa em "modo acordado"; E (4) realização de um teste de VFC. Modo e quando é apropriado colocar a casa em "modo acordado". 0024. Documento CA2912358 (A1): descreve um sistema que monitora continuamente a saúde cardiovascular usando uma fonte de eletrocardiograma (ECG) sincronizada com uma fonte ótica (PPG), sem a necessidade de técnicas invasivas ou de procedimentos de varredura externa em larga escala. O sistema inclui uma fonte de sinal ECG com eléctrodos em contato com a pele, que gera um primeiro conjunto de informações e um dispositivo móvel com uma câmara que atua como uma fonte de sinal PPG que gera um segundo conjunto de informações. Junto com o processador do dispositivo móvel, configurado para receber e processar o primeiro e o segundo conjuntos de informação, a partir dos quais pode ser calculado o tempo diferencial da onda de pressão pulmonar de batimento cardíaco, podem ser determinados dados contínuos relacionados com marcadores de saúde cardiovascular tais como rigidez arterial. As variações da fonte de ECG podem incluir uma cinta de peito, um adaptador de encaixe para o dispositivo móvel ou eléctrodos incorporados no dispositivo móvel. 0025. Documento US2009203998: descreve um contador de frequência cardíaca que compreende uma fonte de luz; uma câmara disposta numa vizinhança se a fonte de luz, de tal modo que a luz da fonte de luz é capaz de ser registada através de tecido vivo e disposta para adquirir uma série de imagens da luz transmitida através do tecido; E um processador de imagem ligado à câmara e disposto para determinar uma frequência cardíaca por fotopletismografia a partir da série de imagens. Cujo aparelho portátil pode ser um telefone celular, um assistente digital portátil, uma câmara digital, um leitor de media, etc. 0026. Documento US2011273309 (A1): descreve um dispositivo terminal de rede móvel e um método para monitorizar os dados eletrofisiológicos e uma imagem patológica são fornecidos, incluindo: um módulo processador de banda de base, um módulo de recolha de dados eletrofisiológicos, um módulo de teclado, um módulo de visualização de imagens, um sensor de imagem e imagem, Um módulo de comunicação de voz, um cartão de memória de dados externo, uma memória de dados externa, um módulo Bluetooth, um módulo de interface USB, um módulo de receptor de GPS, um módulo de aplicação definido e executado no sistema de operação do processador de banda base; Um monitoramento móvel remoto de dados eletrofisiológicos, um monitoramento móvel remoto de marcapasso cardíaco, uma consulta de consulta remota, uma monitorização remota de imagem patológica, uma troca de dados, uma comunicação VolP de aconselhamento médico e uma chamada de emergência de rede sendo realizada pelo dispositivo terminal de rede móvel sob a Controle do módulo de aplicação. 0027. Documento US2017055142 (A1): descreve métodos melhorados para a utilização de serviços 911, para implementar protocolos de despacho 911 e para medir sinais vitais de um humano, todos acessando sensores e aplicações de telefones móveis. Sinais vitais, como frequência cardíaca, frequência respiratória, dificuldade respiratória e pressão arterial podem ser medidos usando sensores e aplicativos para celulares. Um método para a estimativa diferencial da pressão sanguínea envolve a sincronização do tempo entre dois telefones móveis, localizando uma posição apropriada para um telefone celular e gravando sons cardíacos e gravando dados de vídeo a partir da ponta do dedo do sujeito usando o outro telefone celular. 0028. Documento US2014276119 (A1): descreve um dispositivo de monitoramento biométrico é usado para determinar a frequência cardíaca de um usuário usando um sensor de forma de onda de batimento cardíaco e um sensor de detecção de movimento. Em algumas formas de realização, o dispositivo coleta os dados de saída simultâneos a partir do sensor de forma de onda de batimento cardíaco e os dados de saída do sensor de detecção de movimento, detecta um componente periódico dos dados de saída do sensor de detecção de movimento e utiliza a componente periódica dos dados de saída do movimento para remover um componente periódico correspondente dos dados de saída do sensor de forma de onda do batimento cardíaco. A partir deste resultado, o dispositivo pode determinar e apresentar a frequência cardíaca do utilizador. 0029. Documento US2004230130 (A1): descreve um método analítico de variação de frequência cardíaca baseado no método de utilização de fácil utilização que inclui as seguintes etapas de captura de um sinal de eletrocardiograma de uma pessoa, realizando uma análise analógico-digital do sinal de eletrocardiograma, selecionando os picos do sinal de eletrocardiograma, calculando o desvio padrão das alturas, durações e intervalos entre picos dos picos, remover os picos cujas alturas, durações ou duração entre picos desce para além de um primeiro desvio padrão predeterminado, amostragem e interpolação dos picos qualificados para formar um sinal de pico consecutivo, E realizando a análise do espectro para o sinal de pico no domínio da frequência. 0030. Documento US2007208266 (A1): descreve métodos e aparelhos para avaliar os riscos cardíacos num doente específico. Uma concretização de um método de acordo com a invenção compreende proporcionar a atividade de frequência cardíaca de um doente específico incluindo uma série temporal em janela relacionada com a variabilidade da frequência cardíaca durante um teste de frequência cardíaca. Este método inclui ainda a determinação de um valor de domínio de frequência com base em valores de energia de bandas de frequência da variabilidade da frequência cardíaca nas séries temporais em janelas e/ou determinação de uma potência agregada para uma banda de frequências das séries temporais com janelas. Este método inclui ainda a avaliação do risco de um evento cardíaco com base no valor de frequência e / ou na potência agregada. 0031. Destaca-se ainda que não foram encontrados na literatura, documentos antecipando ou descrevendo o sistema e método objetos da presente invenção, de forma que a tecnologia aqui proposta possui novidade, atividade inventiva e aplicação industrial, frente ao estado da técnica.PRIOR ART 003. Heart rate or heart rate is the number of times the heart beats per minute. However, heart rate variability (HRV) is characterized by changes in the interval or distance between one heartbeat and the next. 004. Therefore, heart rate variability (HRV) analysis allows observation of fluctuations that occur over short or long periods is a noninvasive and selective observation method. 005. Therefore, patient follow-up via technological means allows for greater public health planning by the government and monitoring by doctors and hospitals for treatment and control of chronic diseases. 006. Among chronic diseases, cardiovascular diseases are one of the ones that most increase mortality rates, both in poor and developed countries. One of the methods of verifying the health status of patients with heart disease is to monitor Heart Rate Variability over a long period. 007. In this regard, it is noteworthy that the population of the Brazilian interior does not have access to an adequate and accurate health system. This population is subject to chronic diseases such as cardiovascular, pulmonary, endocrinological and neurological diseases. This requires periodic examinations or frequent monitoring and medical follow-up. The proposed system aims at monitoring heart rate variability (HRV) by physicians, hospitals or government through PPG system via the Internet, including embedded diagnostic aid modules. 008. The clinical utility of heart rate variability for the identification of heart disease has been shown to be very effective and has been the subject of large studies, which reinforces the need for the development of different systems / methods for the study of heart rate variability. heart rate. 009. Today, it is well known in the global market that there are several technologies (systems, devices and methods) for monitoring heart rate variability, which are most often based on the HRV measurement method using photoplethysmography, since by this principle blood flow changes are measured using an optical method. In the particular case of photoplethysmography sensors that measure the amount of infrared light absorbed or reflected by the blood, changes in volume are caused by variations in blood pressure in the vessels that occur throughout the cardiac cycle. Given the relationship between vessel volume, blood pressure, and the amount of light absorbed or reflected, it is possible to observe the volume variation based on the light detected by the sensor. 0011. Also, still in a careful analysis of the prior art, we highlight some patent documents, which also define the general state of the art, however, are not considered particularly relevant, as evidenced by the following analogy: 0012. Document PI 0603683-0 A2: describes a portable, miniaturized cardiac monitoring device that can be used and transported in its own module or coupled to a mobile telephone device, with direct mini-panel visualization and whether or not teleportable to other similar units or central type of visualization and analysis of tracings type electrocardiogram containing (1) an electrocardiographic signal capture device by direct contact with the patient's body, especially in the so-called precordial region, and such signals (2) may be displayed directly on the screen in static or fixed mode or in continuous recording motion, ( 3) transferred to graphic printing (4) be sent by cellular telephone system and also whether or not having said apparatus (5) luminous or audible alarm system indicative of reached limits compatible with acceptable levels of health safety. 0013. Document PI 0802808-7 A2: describes a cardiac monitoring device without the need for cable connection with electrodes on the patients' skin, which can be used for static or intra-hospital or extra-hospital transport, with direct visualization of the unit electrocardiogram. specific or complete for monitoring vital signs, whether or not the electrocardiogram signals are teleportable to other similar or central type units for visualization and analysis of electrocardiogram traces containing (1) electrocardiographic signal pickup device by direct contact with the patient's body , especially in the so-called precordial region, such signals (2) may be displayed directly on the screen in static or fixed mode or in continuous record movement, (3) be transferred to graphic printing (4) sent by cellular telephone system and also whether or not having said apparatus (5) alarm system sound or indicative of reached limits compatible with acceptable levels of health safety. 0014. Document PI 1100814-8 A2: describes an ECG signal monitoring and pre-diagnosis (analysis) system continuously, ie in real time, with the result of the analysis shown on the display and / or immediate sending. email / communication to the doctor / clinic responsible for the patient. US2016128586 (A1): describes a system, method and article of manufacture for detecting, monitoring and monitoring whether a user is in a more relaxed or forced state by measuring the user's heart rate variability. The system has a heart rate monitoring device with at least one sensor that is configured to measure the user's heart rate. The system also has a mobile computing device that can be configured to interact with the heart rate monitor to monitor, track and display a user's heart rate and mental stress level information. The method measures the user's heart rate information to calculate a measure of heart rate variability and to analyze whether the peaks corresponding to the user's parasympathetic nervous system (PNS) and sympathetic nervous system (SNS) activation levels exceed a threshold. within a predetermined period. 0016. Document PI 1000808-0 A2: describes a set of electronic equipment capable of tracking the wearer's heart rate and identifying sudden and sudden changes in heart rate, as is often the case in danger, sudden discomfort, physical threats, accidents. , etc., automatically trigger the alert without the need to press any button, informing the contracted Emergency Center via cell phone, radio or similar, coupled to the Alert Module, along with a GPS receiver, alerting the need for assistance. urgently to its bearer, informing to the place where it is informed by the (IPS) and in cases of kidnapping or when the user moves, allow its tracking, including over the Internet, facilitating its rescue. This eliminates the need to press "Panic Buttons" in fixed and not always accessible locations, often for fear of Porters, Janitors, Security guards, etc. being discovered by activating these buttons and being held responsible by the outcasts. The cardiac alert also serves for health emergencies where the person is unable to perform any manual activation although it also has a manual alert activation button. 0017. Document WO2014095759 (A1): describes a system and related method for extracting physiological information from remotely detected electromagnetic radiation (18, 18a). The system comprises an interface (28) configured to receive a data stream (26) comprising image data representing an observed global region (54) comprising at least one subject of interest (12); A division unit (32) configured to define a plurality of subregions (62) in the total region (54); And a classifier (36) configured to classify the plurality of subregions (62) into at least one indicative region type and at least one auxiliary region type, wherein at least one indicative region type comprises at least one indicative region. (68) at least partially representing the subject of interest. Preferably, at least one type of helper region comprises at least one reference region (70, 72, 74). More preferably, the system further comprises a data processor (40) configured to process at least one subregion (62) classified as region of interest (68), thereby obtaining vital information. US2010274109 (A1): describes a heart rate variability measuring apparatus comprising an earpiece, a photoplethysmographic signal (PPG) measuring module that measures an ear and produces a first physiological signal from a test subject , an electrocardiogram (ECG) measuring module that measures a second physiological signal from the test subject, and a control and processing unit that transmits a sound signal to the headset. When playing the sound signal from the headset, the test subject's attention may be impaired from the measurement module to the PPG signal or the measurement module to the ECG signal. In this way the test subject's nervousness and impatience can be eliminated and thus the true variability of the test subject's heart rate can be measured. 0019. Document CN101006919 (A): describes a method and device for detecting heart output amount under large pressure difference in the biological medical engineer human body parameter detection domain, which is characterized by the following: heart rate detection (RP); Corresponding blood pressure meter to measure systolic pressure Ps and diastolic pressure Pd; Detecting the amount of CO heart output according to age. The device is made up of pressure pulse sensor, detection circuit and main control circuit of mobile phone. US2015250396 (A1): describes a device for continuous physiological monitoring as well as systems and methods for interpreting data from such a device. The device can support smart selection of two or more different modes for heart rate detection. In addition, the acquisition of continuous physiological data facilitates automated recommendations regarding sleep changes, recovery time, exercise routines and the like. 0021. Document CN204192603 (U): describes a portable heart rate sensing device that detects an ordered heart rate via an electrode module, an automatic human body potential signal detection module, a signal processing module, a wireless emission module, a cell phone software electrocardiogram generation module and a storage module. The electrode module is placed on the back of a cell phone guard; a signal detection, analysis and processing integrated circuit of the human body potential automatic signal detection module, the signal processing module and the wireless emission module are arranged on the cell phone protective sleeve; And a replaceable micro battery booth is still arranged on the cell phone protective sleeve. The user's health condition can be checked at any time by combining a smart phone and an adaptable phone compartment; Detection and processing systems such as the automatic human body potential signal detection module, the signal processing module and the wireless emission module are integrally placed in the cell phone protective sleeve through the integrated circuit; And the portable heart rate sensing device is simply manufactured with convenient carrying and long service life. 0022. Document CN204600454 (S): describes a human engineered cell phone heart rate detection system that includes a cell phone camera, light-emitting source, image sensor and photosensitive rhythm of the Heart and cell phone camera passes through image sensor to be connected with photosensitive rhythm of heart analyzer and heart rate sensor and photosensitive rhythm all configured in mobile phone (1), even includes one or more presses the sensor and presses the rhythm of the heart analyzer. One or more pressing the sensor will also split not with the rhythm of the cardiac analyzer and be connected, the sensor pressing includes the thumb press sensor (4), press sensor of middle finger (5), the third finger presses sensor (6) and the thumb presses one or more combinations on the sensor (7). The utility model reveals the usage agreements with the human engineering engineer, the design cell phone camera and sensor presses and detects the heart rhythm, and its test result is more accurate, and the data is through encryption safe and reliable storage. 0023. Document US2005054940 (A1): Describes a pulse heart rate variability monitor. Heart rate variability ("HRV") refers to the interval between heart beats and is a reflection of the individual's current health status. Over time, an individual can use HRV test results to monitor the improvement or deterioration of specific health problems. Thus, a use of HRV testing is as a medical motivator. When an individual has a poor HRV result, it is an indicator that they should consult their physician and make appropriate changes where applicable to improve their health. The inventive monitor is capable of monitoring sleep phases through changes in heart rate variability and can record sleep (or rest) sessions with the resulting data accessible by the user or other interested parties. The inventive monitor is thus capable of several new uses: (1) to assist the user with a nap which allows a predetermined time in one or more stages of sleep; (2) determining the duration of a sleep session, including the length of time spent in one or more stages of sleep; (3) In conjunction with the home's electronic and computer central control unit, the device uses HRV to determine when the home can be put into "sleep" mode and when it is appropriate to place the home in "awake mode"; And (4) performing a HRV test. Mode and when it is appropriate to place the house in "awake mode". 0024. Document CA2912358 (A1): Describes a system that continuously monitors cardiovascular health using an electrocardiogram (ECG) source synchronized with an optical source (PPG) without the need for invasive techniques or large-scale external scanning procedures. The system includes an ECG signal source with skin-contacting electrodes that generates a first set of information and a mobile device with a camera acting as a PPG signal source that generates a second set of information. Together with the mobile device processor configured to receive and process the first and second sets of information from which the heart rate pulmonary pressure wave differential wave time can be calculated, continuous data relating to heart rate markers can be determined. cardiovascular health such as arterial stiffness. Variations of the ECG source may include a chest strap, a mobile docking adapter or electrodes built into the mobile device. US2009203998: describes a heart rate counter comprising a light source; a camera arranged in a neighborhood if the light source, such that light from the light source is capable of being recorded through living tissue and arranged to acquire a series of images of light transmitted through the tissue; It is an image processor attached to the camera and arranged to determine a heart rate by photoplethysmography from the series of images. Whose portable device can be a cell phone, a portable digital assistant, a digital camera, a media player, etc. Document US2011273309 (A1): describes a mobile network terminal device and method for monitoring electrophysiological data and a pathological image are provided, including: a baseband processor module, an electrophysiological data collection module, a module keyboard, an image display module, an image and image sensor, a voice communication module, an external data memory card, an external data memory, a Bluetooth module, a USB interface module, a GPS receiver means an application module defined and executed in the baseband processor operating system; A remote mobile monitoring of electrophysiological data, a remote mobile cardiac pacemaker monitoring, a remote consultation consultation, a remote pathological image monitoring, a data exchange, a medical advice VolP communication, and a network emergency call being performed by the Mobile network terminal device under the Control Module application. 0027. Document US2017055142 (A1): Describes improved methods for using 911 services, for implementing 911 dispatch protocols, and for measuring vital signs of a human, all accessing sensors and mobile phone applications. Vital signs such as heart rate, breathing rate, breathing difficulty, and blood pressure can be measured using sensors and mobile apps. One method for differential blood pressure estimation involves time synchronization between two mobile phones, locating an appropriate position for one mobile phone and recording heart sounds and recording video data from the subject's fingertip using the other mobile phone. 0028. Document US2014276119 (A1): describes a biometric monitoring device is used to determine a user's heart rate using a heart rate waveform sensor and a motion detection sensor. In some embodiments, the device collects simultaneous output data from the heart rate waveform sensor and the motion detection sensor output data, detects a periodic component of the output sensing sensor output data. motion and uses the periodic component of the motion output data to remove a corresponding periodic component of the heart rate waveform sensor output data. From this result, the device can determine and display the user's heart rate. US2004230130 (A1): Describes an analytical method of heart rate variation based on the user-friendly method of use which includes the following steps of capturing a person's electrocardiogram signal by performing an analogue-digital signal analysis. electrocardiogram, selecting the peaks of the electrocardiogram signal, calculating the standard deviation of peak heights, durations, and intervals between peaks, removing the peaks whose peak heights, durations, or duration falls beyond a first predetermined standard deviation, sampling, and interpolation of the peaks. peaks qualified to form a consecutive peak signal, and performing spectrum analysis for the frequency domain peak signal. 0030. Document US2007208266 (A1): Describes methods and apparatus for assessing cardiac risks in a specific patient. One embodiment of a method according to the invention comprises providing the heart rate activity of a specific patient including a windowed time series related to heart rate variability during a heart rate test. This method further includes determining a frequency domain value based on frequency band energy values of heart rate variability in the time series in windows and / or determining an aggregate power for a time series frequency band with windows This method further includes assessing the risk of a cardiac event based on frequency value and / or aggregate power. It is also noteworthy that no documents were found in the literature anticipating or describing the system and method objects of the present invention, so that the technology proposed here has novelty, inventive activity and industrial application, compared to the state of the art.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO 0032. Ciente do estado da técnica, suas lacunas e limitações, em um primeiro objetivo a presente invenção provê um sistema (hardware e software) de baixo custo para auxiliar a medição, monitoramento, registro e transmissão da variabilidade cardíaca da frequência de um paciente utilizando smartphone, com a fundamental concepção de auxiliar o diagnóstico para doenças contempladas em uma base de dados utilizando redes neurais artificiais, compreendendo uma plataforma embarcada que captura o sinal analógico emitido por um sensor PPG e condiciona-o em um modulo AFE4400SP02EVM (texas Instruments), que por sua vez tem a finalidade de realizar a conversão do sinal analógico em sinal digital, registrar o aludido sinal em sua memória e envia-o a um arduino ou raspberry para processamento e tratamento do mesmo, tendo em vista armazenar as medidas em memória e transmitir via rede Bluetooth para um smartphone ligado a Internet. 0033. Desta forma, por meio do sistema proposto na presente invenção, o paciente efetuará seus exames periodicamente, em sua residência, e os resultados desses exames serão enviados via smartphone para o sistema de banco de dados do hospital ou do médico. Portanto, com o presente sistema, o paciente será monitorado constantemente sem a necessidade do deslocamento até o hospital, caso seja detectado alguma alteração dos exames, poderá ser iniciado um tratamento precoce e de maneira mais eficiente. 0034. Um segundo objetivo da presente invenção provê um método de monitoramento da variabilidade da frequência cardíaca utilizando smartphones, implementado preferencialmente com o uso do sistema da presente invenção compreendendo as etapas de aquisição do sinal PPG; tratamento do sinal; cálculo da frequência cardíaca; extração dos atributos importantes do sinal PPG e análise e reconhecimento de padrões no sinal PPG.Aware of the state of the art, its shortcomings and limitations, in a first object the present invention provides a low cost system (hardware and software) to aid in the measurement, monitoring, recording and transmission of heart rate variability. a patient using a smartphone, with the fundamental design of assisting the diagnosis of diseases contemplated in a database using artificial neural networks, comprising an embedded platform that captures the analog signal emitted by a PPG sensor and conditions it in an AFE4400SP02EVM (texas) module. Instruments), which in turn has the purpose of converting the analog signal into a digital signal, recording the referred signal in its memory and sending it to an arduino or raspberry for processing and processing in order to store the measurements. in memory and transmit via Bluetooth network to a smartphone connected to the Internet. Thus, by means of the system proposed in the present invention, the patient will periodically perform his examinations at his home, and the results of these examinations will be sent via smartphone to the hospital or physician database system. Therefore, with the present system, the patient will be constantly monitored without the need to travel to the hospital, if any alteration of the exams is detected, an early and more efficient treatment can be initiated. A second object of the present invention provides a method of monitoring heart rate variability using smartphones, preferably implemented using the system of the present invention comprising the steps of PPG signal acquisition; signal treatment; heart rate calculation; extraction of the important attributes of the PPG signal and analysis and pattern recognition in the PPG signal.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS 0035. A presente invenção poderá ser melhor compreendida reportando-se às figuras anexas, que contém inclusive referências numéricas em conjunto com a descrição detalhada que se segue, sem, contudo, restringir sua configuração quanto as suas dimensões, proporções e funcionamento. 0036. A Figura 1 é um diagrama esquemático sistema para monitoramento da variabilidade da frequência cardíaca utilizando smartphones, objeto da presente invenção. 0037. A Figura 2 é um diagrama esquemático do processo para monitoramento da variabilidade da frequência cardíaca utilizando smartphones, objeto da presente invenção.DESCRIPTION OF THE FIGURES 0035. The present invention may be better understood with reference to the accompanying figures, which even contain numerical references in conjunction with the following detailed description, without, however, restricting their configuration in terms of their dimensions, proportions and operation. 0036. Figure 1 is a schematic diagram system for monitoring heart rate variability using smartphones, object of the present invention. 0037. Figure 2 is a schematic diagram of the process for monitoring heart rate variability using smartphones, object of the present invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO 0038. Conforme ilustrado na Figura 1, é um objeto da presente invenção um sistema para monitoramento da variabilidade da frequência cardíaca utilizando smartphones, caracterizado por um módulo de baixo custo capaz de capturar a VFC de um paciente em sua própria residência, compreendendo por um sensor PPG, destinado a emitir um sinal analógico para uma plataforma, que por sua vez capturar o sinal e o condicionado em um módulo AFE4400SP02EVM (Texas Instruments), como também este módulo será responsável pela conversão analógica-digital do sinal. O dado é registrado na memória do módulo e enviado para o arduino ou raspberry para o processamento e tratamento do aludido sinal. Uma vez devidamente tratado o sinal, se torna possível armazenar as medidas em memória e transmiti-las via rede Bluetooth para um smartphone ligado a Internet, o qual por sua vez envia os resultados dos exames para o sistema de banco de dados do hospital ou do médico. 0039. De acordo com a Figura 2, é, adicionalmente, um objeto da presente invenção um método para monitoramento da variabilidade da frequência cardíaca utilizando smartphones, caracterizado pela consecução das seguintes etapas: a) aquisição do sinal PPG de forma bruta e ruidosa; b) tratamento do sinal utilizando como base as transformadas de Hilbert e Wavelet, como também filtros passa baixas e passa altas para melhoramento do sinal e redução de ruídos oriundos da aquisição do sinal; c) cálculo da frequência cardíaca média e instantânea baseado no período entre picos do sinal; d) extração dos atributos importantes do sinal PPG por meio análise dos métodos lineares (domínio do tempo ou frequência) e por métodos não lineares (exponencial de lyapunov ou função de correlação); e) reconhecimento de padrões no sinal PPG através de um banco de dados com atributos de pessoas cardiopatas e pessoas saudáveis com o objetivo o desenvolvimento e treinamento dos algoritmos de reconhecimento de padrão, este algoritmo foi desenvolvido utilizado como base redes neurais artificiais, K-NN, classificadores bayesianos e classificadores estatísticos.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 0038. As illustrated in Figure 1, an object of the present invention is a system for monitoring heart rate variability using smartphones, characterized by a low cost module capable of capturing HRV of a patient in his own home, comprising a PPG sensor, intended to output an analog signal to a platform, which in turn captures the signal and the conditioner in an AFE4400SP02EVM module (Texas Instruments), as well as this module will be responsible for analog-digital conversion of the signal. The data is recorded in the module's memory and sent to the arduino or raspberry for processing and processing the signal. Once the signal has been properly processed, it is possible to store the measurements in memory and transmit them via Bluetooth to a smartphone connected to the Internet, which in turn sends the test results to the hospital or hospital database system. doctor. According to Figure 2, it is furthermore an object of the present invention a method for monitoring heart rate variability using smartphones, characterized by the following steps: a) gross and noisy acquisition of the PPG signal; b) signal processing based on Hilbert and Wavelet transforms, as well as low pass and high pass filters for signal improvement and noise reduction from signal acquisition; c) calculation of the average and instantaneous heart rate based on the period between signal peaks; d) extraction of important attributes of the PPG signal by analysis of linear methods (time domain or frequency) and nonlinear methods (lyapunov exponential or correlation function); e) Pattern recognition in the PPG signal through a database with attributes of people with heart disease and healthy people aiming at the development and training of pattern recognition algorithms, this algorithm was developed based on artificial neural networks, K-NN , Bayesian classifiers and statistical classifiers.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. “HEART RATE VARIABILITY MONITORING SYSTEM” USING SMARTPHONES ”, comprising a PPG sensor, an AFE4400SP02EVM module, an arduino and / or raspberry and a smartphone.

2. "HEART RATE VARIABILITY MONITORING SYSTEM USING SMARTPHONES" according to claim 1, characterized in that the module is responsible for the analog-digital conversion of the signal.

3. "HEART RATE VARIABILITY MONITORING SYSTEM USING SMARTPHONES" according to claims 1 and 2, characterized in that it stores the measurements in memory and transmits them via Bluetooth network to a smartphone connected to the Internet.

4. "HEART RATE VARIABILITY MONITORING SYSTEM USING SMARTPHONES" according to claims 1,2 and 3, characterized by sending the test results to the hospital or physician database system.

5. “METHOD FOR HEART RATE VARIABILITY MONITORING USING SMARTPHONES”, characterized by the fact that it comprises the steps of: a) gross and noisy acquisition of the PPG signal; b) signal processing based on Hilbert and Wavelet transforms, as well as low pass and high pass filters for signal improvement and noise reduction from signal acquisition; c) calculation of the average and instantaneous heart rate based on the period between signal peaks; d) extraction of important attributes of the PPG signal by analysis of linear methods (time domain or frequency) and nonlinear methods (lyapunov exponential or correlation function); e) Pattern recognition in the PPG signal through a database with attributes of people with heart disease and healthy people aiming at the development and training of pattern recognition algorithms, this algorithm was developed based on artificial neural networks, K-NN , Bayesian classifiers and statistical classifiers.