BR112017005277B1 - Método para monitoramento de indicadores de disfunção e dispositivo para monitorar indicadores de disfunção - Google Patents

Método para monitoramento de indicadores de disfunção e dispositivo para monitorar indicadores de disfunção Download PDF

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Abstract

Trata-se de um método e um sistema para o monitoramento de indicadores de disfunção. O método compreende, durante uma primeira janela de tempo, medir um primeiro sinal de movimento relacionado ao movimento de uma pessoa com um sensor de movimento associado à pessoa e medir um primeiro sinal de ambiente com um sensor de ambiente. O método compreende adicionalmente armazenar eletronicamente pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal de movimento e do primeiro sinal de ambiente como dados de referência para a pessoa. O método inclui adicionalmente, durante uma segunda janela de tempo, medir um segundo sinal de movimento relacionado ao movimento da pessoa com o sensor de movimento e medir um segundo sinal de ambiente com o sensor de ambiente; e comparar pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de movimento e do segundo sinal de ambiente aos dados de referência para identificar um indicador de disfunção.

Description

Campo técnico
[001] A presente invenção refere-se ao campo de reconhecimento ou classificação de movimento e, mais especificamente, à identificação de disfunção utilizando tanto os dados de um sensor de movimento quanto os dados de um sensor de ambiente.
Antecedentes
[002] A detecção de disfunção cognitiva, física, mental, sensorial, emocional ou de desenvolvimento é de importância essencial para os cuidados com a saúde, manutenção da ordem ou outras aplicações. As técnicas de detecção podem ser específicas a uma disfunção especifica (como física) ou qualquer combinação de disfunções (como cognitiva e sensorial). Por exemplo, a detecção de uso ou abuso de álcool ou de substância controlada por trabalhadores, pessoas em liberdade condicional ou em outros contextos é importante para a segurança e cumprimento de várias restrições. A detecção de uma disfunção física, tal como uma lesão, é importante para os trabalhadores que necessitam de recursos físicos completos para executar suas funções. A detecção de disfunção mental é importante para o diagnóstico potencial de pacientes com o desenvolvimento precoce de afecções mentais debilitantes como demência e/ou mal de Alzheimer. A detecção de outras disfunções como cansaço, desorientação e confusão vestibular desempenha um papel importante para propósitos de segurança e conformidade. Um método não invasivo aprimorado para monitorar eficazmente a presença de disfunção seria bem- vindo.
Sumário
[003] A presente invenção fornece um novo método de detecção de indicadores de disfunção com o uso de dados de um sensor de movimento e de um sensor de ambiente. A presente invenção fornece detecção contínua não invasiva dos indicadores de disfunção com uso de múltiplas entradas. Mediante a detecção de um indicador de disfunção, pode ser necessário que uma pessoa realize mais atividades de testes, dessa forma, reduzindo a necessidade geral e o custo de tipos de teste de disfunção como triagem para fármaco ou álcool. A detecção de disfunção também é útil para identificar de maneira proativa e mitigar as situações de segurança em potencial. Quando uma pessoa apresentar uma disfunção, a identificação e a notificação podem reduzir a quantidade de lesões ou acidentes que, de outra forma, ocorreriam. Adicionalmente, o uso da detecção de disfunção para identificar doenças pode levar a um tratamento mais eficaz. O uso de um sensor de ambiente em combinação com um sensor de movimento aprimora a detecção de disfunção calibrando-se o dispositivo com base nos parâmetros de movimento com faixas de condições ambientais, o que elimina falsos positivos na detecção de disfunção.
[004] Em um aspecto, a presente invenção inclui um método para monitorar indicadores de disfunção. O método compreende, durante uma primeira janela de tempo, medir um primeiro sinal de movimento relacionado ao movimento de uma pessoa com um sensor de movimento associado à pessoa e medir um primeiro sinal de ambiente com um sensor de ambiente. O método compreende adicionalmente armazenar eletronicamente pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal de movimento e do primeiro sinal de ambiente como dados de referência para a pessoa. O método inclui adicionalmente, durante uma segunda janela de tempo, medir um segundo sinal de movimento relacionado ao movimento da pessoa com o sensor de movimento e medir um segundo sinal de ambiente com o sensor de ambiente; e comparar pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de movimento e do segundo sinal de ambiente aos dados de referência para identificar um indicador de disfunção.
[005] Em algumas modalidades, a primeira janela de tempo ocorre durante uma atividade de treinamento realizada pela pessoa.
[006] Em algumas modalidades, o método compreende, ainda, coletar informações de localização e utilizar as informações de localização como um fator adicional para identificar um indicador de disfunção.
[007] Em algumas modalidades, o indicador de disfunção indica pelo menos uma dentre disfunção mental, disfunção visual e disfunção física.
[008] Em algumas modalidades, o sensor de ambiente inclui pelo menos um dentre um termômetro, um higrômetro, um medidor de som, um amostrador de material particulado e um medidor de qualidade de ar.
[009] Em algumas modalidades, o sinal de ambiente mede pelo menos um dentre temperatura, qualidade do ar, umidade, nível sonoro e nível de particulado.
[010] Em algumas modalidades, a disfunção inclui pelo menos um dentre lesão física, confusão vestibular, desorientação e abuso de substância proibida.
[011] Em algumas modalidades, o sensor de movimento é ao menos um dentre: um acelerômetro, um giroscópio, um sensor de vibração piezoelétrico, um sensor de posicionamento geográfico e uma chave magnética.
[012] Em algumas modalidades, o sensor de movimento está ligado à pessoa.
[013] Em algumas modalidades, quando um indicador de disfunção é detectado, pelo menos um dentre um alarme local e um alarme remoto é acionado.
[014] Em um outro aspecto, a presente revelação inclui um dispositivo para monitorar os indicadores de disfunção. O dispositivo compreende uma carcaça configurada para ser fixada à pessoa ou carregada por ela; um sensor de ambiente; e uma unidade de processamento disposta na carcaça que compreende um processador e um sensor de movimento. Durante uma primeira janela de tempo, o sensor de movimento mede um primeiro sinal de movimento relacionado ao movimento da pessoa e o sensor de ambiente mede um primeiro sinal de ambiente. O processador armazena pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal de movimento e pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal de ambiente, de acordo com os dados de referência para a pessoa. Durante uma segunda janela de tempo, o sensor de movimento mede um segundo sinal de movimento relacionado ao movimento da pessoa e o sensor de ambiente mede um segundo sinal de ambiente. O processador compara pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de movimento e pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de ambiente aos dados de referência para identificar um indicador de disfunção.
[015] Em algumas modalidades, a carcaça é um dentre: uma peça de vestuário de segurança, um arnês, uma peça usada na cabeça, um dispositivo para ser fixado a um membro da pessoa ou um dispositivo usado pela pessoa.
[016] Em algumas modalidades, o dispositivo inclui, ainda, um módulo de localização, sendo que o processador é configurado para estimar uma localização da pessoa com o uso de pelo menos um sinal do sensor de movimento e dos dados do módulo de localização.
[017] Em algumas modalidades, o dispositivo adicionalmente usa a localização da pessoa como um segundo fator para identificar um indicador de disfunção.
[018] Em algumas modalidades, o indicador de disfunção indica pelo menos uma dentre disfunção mental, disfunção visual e disfunção física.
[019] Em algumas modalidades, o sensor de movimento é ao menos um dentre: um acelerômetro, um giroscópio, um sensor de vibração piezoelétrico, um sensor de posicionamento geográfico e uma chave magnética.
[020] Em algumas modalidades, o dispositivo compreende mais de um sensor de movimento.
[021] Em algumas modalidades, o movimento da pessoa durante a primeira janela de tempo é a caminhada.
[022] Em algumas modalidades, quando um indicador de disfunção é detectado, pelo menos um dentre um alarme local e um alarme remoto é acionado.
[023] Em algumas modalidades, o sensor de ambiente é pelo menos um dentre: um termômetro, um higrômetro, um medidor de som, um amostrador de material particulado e um medidor de qualidade de ar.
[024] Em algumas modalidades, o sinal de ambiente é pelo menos um dentre temperatura, umidade, qualidade do ar, nível sonoro e nível de particulados.
Breve descrição dos desenhos
[025] As figuras a seguir fornecem ilustrações da presente invenção. As mesmas são destinadas a adicionalmente descrever e esclarecer a invenção, mas não limitar o escopo da invenção.
[026] A Figura 1 é um exemplo de um dispositivo de monitoramento de indicadores de disfunção fixado a uma pessoa.
[027] As Figuras 2a e 2b são exemplos de carcaças para um dispositivo de monitoramento de indicadores de disfunção.
[028] A Figura 3 é um fluxograma representando um método para monitorar indicadores de disfunção.
[029] A Figura 4 é um diagrama de blocos de um dispositivo para monitorar indicadores da disfunção.
[030] Números similares são, em geral, usados para se referirem a componentes similares. Os desenhos não são desenhados em escala e são usados apenas para propósitos ilustrativos.
Descrição detalhada
[031] A Figura 1 é um exemplo de um dispositivo 10 para monitoramento de indicadores de disfunção fixado ao tornozelo de uma pessoa 12. O dispositivo 10 é fixado ao tornozelo de uma pessoa 12 ou a outro membro com uma correia 14. A carcaça 16 para o dispositivo 10 inclui ou contém diversos componentes como uma unidade de processamento 17, incluindo um processador, um sensor de movimento, um sensor de ambiente e uma unidade de comunicação 18 para comunicação sem fio a um dispositivo externo. Em algumas modalidades, o sensor de ambiente pode estar em um dispositivo separado que esteja em comunicação com o dispositivo 10. A unidade de processamento pode também incluir uma unidade de localização para determinar a localização do usuário do dispositivo 10. Um processador na unidade de processamento 17 pode também incluir uma memória para armazenar os dados recebidos do sensor de movimento, descritores numéricos, dados de referência e outras informações necessárias para identificar indicadores de disfunção. Um sensor de movimento pode incluir pelo menos um dentre uma variedade de sensores, incluindo um acelerômetro, um giroscópio, um sensor de vibração piezoelétrico, um sensor de posicionamento geográfico e uma chave magnética. O sensor de ambiente pode incluir pelo menos um dentre uma variedade de sensores, incluindo um termômetro, um higrômetro, um medidor de som, um amostrador de material particulado e um medidor de qualidade do ar.
[032] Um sensor de movimento pode ser configurado para medir um sinal relacionado à movimentação da pessoa durante a primeira janela de tempo. O sensor de movimento pode coletar dados em várias taxas, por exemplo, a taxa pode estar na faixa de um (1) Hz a sessenta (60) Hz. A taxa pode ser, por exemplo, 5 Hz, 10 Hz, 20 Hz, 30 Hz, 40 Hz, 50 Hz ou 60 Hz ou mais. O comprimento da janela de tempo pode ser qualquer faixa desejada. Por exemplo, uma janela de tempo pode estar na faixa de dois (2) segundos a dez (10) segundos. Uma janela de tempo pode ser, por exemplo, 2 segundos, 5 segundos, 6 segundos, 10 segundos, ou mais ou menos. O número de amostras obtidas por um sensor de movimento no dispositivo varia com base no comprimento da janela de tempo e da taxa de amostragem. O número de amostras pode variar, por exemplo, de 8 a 1.024 amostras. Um processador pode, então, armazenar eletronicamente pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal de movimento como dado de referência para a pessoa. O descritor numérico pode ser representado como uma escalar como uma medição de tensão, corrente, potência ou energia.
[033] O sensor de ambiente pode ser configurado para medir um sinal de ambiente da pessoa durante a primeira janela de tempo. O sinal de ambiente pode ser, por exemplo, temperatura, qualidade do ar, umidade, nível sonoro e nível de particulados. O sensor de ambiente pode coletar dados em uma variedade de taxas, conforme apropriado para cada sensor. Por exemplo, um sensor de temperatura pode não precisar fazer uma leitura mais de uma vez a cada poucos minutos; no entanto, um medidor de som pode precisar ler os dados muitas vezes por segundo. A frequência da coleta de dados do sensor é específica para a aplicação. O sensor de ambiente pode coletar dados na mesma taxa ou em taxas diferentes a partir do sensor de movimento. O sensor de ambiente pode coletar os dados durante a mesma janela de tempo em que o sensor de movimento coleta dados ou durante uma janela de tempo com tempo ou comprimento diferentes da coleta de dados do sensor de movimento. Um processador pode, então, armazenar eletronicamente pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal de ambiente juntamente com o descritor numérico derivado do primeiro sinal de movimento como dado de referência.
[034] O sensor de movimento pode, então, medir um segundo sinal relacionado ao movimento da pessoa durante uma segunda janela de tempo. O sensor de ambiente pode, então, medir um segundo sinal relacionado à pessoa. O processador pode, então, comparar pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de movimento e pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de ambiente aos dados de referência para identificar um indicador de disfunção.
[035] Em uma configuração, a primeira janela de tempo ocorre durante uma atividade de treinamento realizada pela pessoa. Em algumas modalidades, a atividade de treinamento pode incluir, mas não se limita a, uma pessoa realizando uma série de movimentos prescritos ou predeterminados para estabelecer os dados sobre desempenho da linha de base. Em uma outra configuração, a primeira janela de tempo ocorre durante o uso normal do dispositivo 10 pela pessoa.
[036] O dispositivo 10 pode também incluir outros componentes como uma unidade de localização que possibilita ao dispositivo receber sinais de satélite e determinar a localização com uso, por exemplo, de GPS ou o Sistema de Satélite de Navegação Global (GLONASS, Global Navigation Satellite System), como discutido na patente US n° 6.853.304 concedida a Reisman et al., aqui incorporada a título de referência. A unidade de localização pode usar outras tecnologias de localização como triangulação usando sinais WiFi locais ou outras tecnologias de localização conhecidas para estimar a localização do dispositivo de reconhecimento de atividade 10, e, desse modo, a localização da pessoa que usa o dispositivo.
[037] Embora o dispositivo 10 seja mostrado como tendo uma carcaça de um dispositivo a ser fixada a um membro da pessoa, a carcaça pode ter uma variedade de modalidades. Por exemplo, a carcaça pode, também, ser uma peça de vestuário de segurança, equipamento de segurança, um arnês, uma peça usada na cabeça e um artigo de vestuário ou incorporado em um dispositivo de mão ou portátil a ser usado pela pessoa, como um telefone celular.
[038] Embora a carcaça para o dispositivo 10 mostre o sensor de movimento, o sensor de ambiente, o processador e outros componentes do dispositivo como localizados próximos um ao outro, em outras configurações de carcaça, o sensor de ambiente, o sensor de movimento ou múltiplos sensores de ambiente ou de movimento podem estar localizados em vários locais na carcaça e localizados a certa distância de outros componentes, inclusive, podem estar localizados a certa distância do processador e da unidade de comunicação. Nesta configuração, o sensor de movimento e o sensor de ambiente ainda são capazes de se comunicar com os outros componentes através de uma conexão de comunicação com fio ou sem fio. Em algumas configurações, o sensor de ambiente pode estar situado remotamente a partir do dispositivo 10 e pode estar em comunicação com o dispositivo 10. Em algumas configurações, um ambiente específico, como um local de trabalho, pode ter múltiplos sensores de ambiente e o dispositivo 10 pode estar em comunicação com mais de um sensor e pode optar por comunicar-se com o sensor que está mais próximo do dispositivo 10.
[039] As Figuras 2a e 2b são exemplos de carcaças para um dispositivo de monitoramento de indicadores de disfunção. A Figura 2a mostra um colete de segurança de alta visibilidade 22. O colete 22 é um componente típico de equipamento de segurança individual (EPI) para muitas ocupações e tarefas, incluindo construção civil, mineração, trabalho em estradas e em outros campos e contextos. O colete 22 assegura que o usuário possa ser facilmente visto, por exemplo, por outros trabalhadores, veículos em circulação e motoristas de equipamentos. O colete 22 também pode ser uma carcaça para um dispositivo para a detecção de indicadores de disfunção. Sensores de movimento podem ser embutidos em diversos locais no colete, por exemplo, nos locais 24a, 24b, 24c e 24d. A variedade de locais permite o aumento da confiabilidade dos dados de movimento. Sensores ambientais 21a, 21b e 21c podem também estar embutidos no colete 22 ou, de outro modo, usados pelo usuário. Em algumas configurações, sensores de ambiente podem estar localizados em um local onde detectam as condições do ar ambiente ou outras características de um ambiente onde o usuário esteja trabalhando ou presente sem receber a interferência do usuário associado ao sensor de ambiente. O colete 22 pode ser projetado para incluir um bolso ou outro mecanismo de retenção para transportar outros componentes de um dispositivo de monitoramento de disfunção. O bolso 23 fornece um exemplo de um invólucro acessível para os componentes, como o processador, a unidade de comunicação, a bateria e outros componentes que podem ser circundados por uma única unidade 25. A unidade 25 pode se comunicar com sensores de movimento nas localizações 22a a 22d e com sensores de ambiente nas localizações 21a a 21c através de uma conexão com fio embutida ou circundada pelo colete 22 ou através de uma conexão sem fio.
[040] A Figura 2b mostra um capacete de segurança 26 que também inclui uma proteção auricular. O capacete de segurança 26 é uma importante peça de EPI que pode ser usada em diversas ocupações e tarefas, incluindo construção civil, mineração, trabalho em estradas juntamente com outros campos e contextos. O capacete de segurança 26 inclui protetores auriculares 27a e 27b. Em alguns casos, os protetores 27a e 27b podem incluir capacidades de isolamento de ruído e/ou um alto-falante ou outros componentes relacionados à comunicação. O capacete de segurança 26 pode ter uma carcaça para um dispositivo de monitoramento de disfunção. Por exemplo, sensores de movimento podem estar localizados em vários locais 28a, 28b e 28c em todo o capacete 26 para permitir maior confiabilidade nos dados de movimento. Sensores de ambiente podem estar localizados em vários locais por todo o capacete 26 como nos locais 21d, 21e e 21f.
[041] O capacete de segurança 26 pode ter uma unidade 29 incluindo componentes como um processador, uma unidade de comunicação, uma bateria e outros componentes que podem estar contidos em uma única unidade 29. A unidade 29 pode estar em comunicação com os sensores de movimento através de uma conexão com fio ou sem fio. Em alguns casos, a unidade 29 é integrada à estrutura do capacete de segurança 26 e, em outros casos (conforme ilustrado na Figura 2b), pode estar em uma estrutura fisicamente separada do capacete de segurança 26 e conectada aos sensores de movimento integrados ao capacete de segurança 26 por meio de uma conexão com fio ou sem fio.
[042] A Figura 3 é um fluxograma representando um método para monitorar indicadores de disfunção. O método inclui, na etapa 31, a medição, com um sensor de movimento fixado a uma pessoa, de um primeiro sinal relacionado ao movimento da pessoa durante uma primeira janela de tempo e a medição de um sinal de ambiente, com um sensor de ambiente associado à pessoa, durante a primeira janela de tempo. O primeiro sinal de movimento e o primeiro sinal de ambiente podem incluir uma variedade de informações. Por exemplo, os sinais podem ser a saída de um acelerômetro capacitivo medida como uma tensão escalar. Os sinais podem, também, ser a saída de um acelerômetro piezoelétrico medida como uma corrente ou uma tensão escalar. A janela de tempo pode ser qualquer janela de tempo durante a qual é medido o primeiro sinal. Conforme descrito acima, a janela de tempo pode estar na faixa de dois segundos a dez segundos e pode estar entre esses números, pode ser mais curta ou mais longa. Em alguns casos, o sensor de movimento pode medir o primeiro sinal durante janelas de tempo múltiplas para aumentar o tamanho da amostra, o que aumenta a precisão da medição. Em outros casos, vários sensores podem medir um sinal relacionado ao movimento da pessoa ou múltiplos sensores podem, cada um, medir um sinal em relação a um sinal de ambiente, durante a mesma janela de tempo. A pluralidade de conjuntos de dados pode aumentar a confiabilidade da medição.
[043] Em alguns casos, a primeira janela de tempo ocorre durante uma atividade realizada pela pessoa. Uma atividade de treinamento pode ser realizada através de uma série de movimentos prescritos enquanto o dispositivo é colocado em um modo de treinamento especial. O treinamento pode ser realizado por um treinador autorizado (por exemplo, um agente de condicional ou um gerente de segurança) e o treinador pode mostrar à pessoa usando o dispositivo um vídeo instruindo-a sobre quais tipos de movimentos realizar durante o período de treinamento. Após o período de treinamento estar concluído, o treinador coloca o dispositivo novamente no modo de monitoramento normal.
[044] Em outros casos, o movimento da pessoa durante a primeira janela de tempo ocorre durante seu uso inicial do dispositivo indicador de disfunção. Nesse caso, o dispositivo começa a detectar os movimentos da pessoa para capturar os sinais associados ao movimento definido pelo usuário. O dispositivo também detecta um sinal de ambiente durante a janela de tempo para descobrir como são os movimentos típicos do ambiente típico. O dispositivo pode, então, detectar anomalias quando sinais recém-medidos são comparados aos sinais detectados anteriormente em ambientes similares. Em alguns casos, o movimento da pessoa durante a primeira janela de tempo é a caminhada e, em outros casos, o movimento pode ser outro movimento designado.
[045] Na etapa 32, o processador armazena pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal de movimento e do primeiro sinal de ambiente como dados de referência para a pessoa. Em algumas configurações, o processador pode combinar o primeiro sinal de movimento e o primeiro sinal de ambiente para criar um descritor numérico único para o sinal combinado. O descritor numérico é um número calculado com base nos dados amostrados de um sinal medido por meio do sensor de movimento ou por meio do sensor de ambiente. O descritor numérico para cada sinal de movimento e para cada sinal de ambiente pode ser baseado em um único sinal medido ou em vários sinais medidos. Por exemplo, quando o sensor de movimento detecta um movimento inercial ao longo de três eixos, o descritor numérico pode ser calculado com base nos dados associados a cada um dos três eixos, qualquer combinação de dois eixos, um cálculo envolvendo cada um dos três eixos ou qualquer combinação dos mesmos. O descritor numérico pode ser determinado para cada ponto de dados relacionado ao(s) sinal(is) medido(s) ou pode ser com base em uma taxa de amostragem menor que os dados dos sinais medidos. Em alguns casos, dois ou mais descritores numéricos podem estar associados com cada janela de tempo.
[046] O descritor numérico pode ser armazenado como dado de referência, formando uma linha de base para o tipo particular de movimento do indivíduo. Por exemplo, quando a atividade realizada pela pessoa durante a primeira janela de tempo for a caminhada, o descritor numérico para sua atividade durante pelo menos a primeira janela de tempo é comparado aos dados futuros coletados para identificar a indicação de disfunção da pessoa naquele momento futuro.
[047] Na etapa 33, o sensor de movimento mede um segundo sinal relacionado ao movimento da pessoa durante uma segunda janela de tempo e o sensor de ambiente mede um segundo sinal relacionado a um sinal de ambiente. A segunda janela de tempo pode ser cronologicamente adjacente à primeira janela de tempo ou pode ser posterior. Em alguns casos, o sensor de movimento e o sensor de ambiente podem medir o segundo sinal em vários intervalos de tempo para aumentar o tamanho da amostra e fornecer um conjunto de amostras mais amplo para comparação aos dados de referência. Em outros casos, vários sensores podem medir um sinal relacionado ao movimento da pessoa durante a mesma janela de tempo. A pluralidade de conjuntos de dados pode aumentar a confiabilidade da medição.
[048] Na etapa 34, o processador compara pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de movimento e pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de ambiente aos dados de referência como um fator para identificar um indicador de disfunção. Em outra modalidade, o sinal de movimento e o sinal de ambiente podem ser combinados de modo que um único descritor numérico seja derivado do sinal combinado e, em seguida, comparado aos dados de referência. Se existir alinhamento (dentro de uma tolerância) entre o descritor numérico e os dados de referência, o processador identifica comportamento normal. O alinhamento pode ser determinado por meio de um processo simples de limitação e também pode ser determinado pelo uso de um algoritmo de classificação multidimensional, caso em que vários descritores numéricos seriam necessários. Na etapa 35, o processador determina se existe uma correspondência entre os dois sinais dentro de uma tolerância. Se houver diferenças suficientes entre os dados de referência e o segundo sinal e uma correspondência não ocorrer, conforme definido na trajetória “não” da etapa 35, então o processador identifica um indicador de disfunção, conforme mostrado na etapa 36. Os parâmetros de detecção de um indicador de disfunção podem ser ajustados com base na aplicação. Além disso, uma tolerância pode ser menor quando a identificação precisa da disfunção for essencial ou quando um custo maior de disfunção for identificado erroneamente. Um indicador de disfunção é indicativo de ao menos um dentre disfunção mental, disfunção visual e disfunção física. Esses tipos de disfunções podem incluir disfunções específicas. Por exemplo, disfunção mental inclui pelo menos desorientação. A disfunção visual inclui pelo menos abuso de substância proibida. E a disfunção física inclui pelo menos lesão física e confusão vestibular.
[049] Se existir uma correspondência entre os dois sinais, conforme identificado na trajetória “sim” da etapa 35, ou nenhum indicador de disfunção for identificado, conforme definido na etapa 36, o dispositivo continua a medir o movimento voltando à etapa 33. Se um indicador de disfunção for detectado, o dispositivo armazena aquele resultado e, em alguns instantes, pelo menos um dentre um alarme local e um alarme remoto é disparado. O dispositivo, então, continua a medir o movimento, conforme mostrado na etapa 33.
[050] A Figura 4 é um diagrama de blocos de um dispositivo 40 para monitorar os indicadores de disfunção. O dispositivo inclui um processador 43, um sensor de movimento 44 e um sensor de ambiente 49. O processador 43 pode ser qualquer tipo de processador ou microprocessador comumente usado para processar informações ou controlar uma variedade de outros componentes eletrônicos. O processador 43 interage com o sensor de movimento 44 para receber dados do sensor de movimento 44, como um sinal relacionado ao movimento da pessoa usando o dispositivo de monitoramento de disfunção 40. O sensor de movimento 44 pode ser configurado para medir esse sinal durante uma janela de tempo, conforme definido pelo processador 43. O processador 43 interage com o sensor de ambiente 49 para receber dados de sensor de ambiente 49. Esse sinal se relaciona a um sinal de ambiente da pessoa usando o dispositivo de monitoramento de disfunção 40. O sensor de movimento 49 pode ser configurado para medir esse sinal durante uma janela de tempo, conforme definido pelo processador 43.
[051] O sensor de movimento 44 pode ser pelo menos um dentre: um acelerômetro, um giroscópio, um sensor de vibração piezoelétrico, um sensor de posicionamento geográfico e uma chave magnética. O sensor de movimento 44 pode incluir mais de um sensor de movimento. Um primeiro sensor de movimento 44 mede um primeiro sinal relacionado ao movimento da pessoa usando o dispositivo de monitoramento de disfunção 40 durante uma primeira janela de tempo. O processador 43 armazena pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal como dado de referência para a pessoa. Em algumas modalidades, o processador 43 pode armazenar os dados de referência com um marcador de atividade designada, como caminhar, correr ou andar de bicicleta.
[052] O sensor de ambiente 49 pode ser pelo menos um dentre: eletrocardiografia, eletroencefalografia, eletromiografia, resposta galvânica da pele, oxímetro de pulso, transdutor de pressão, fotorresistor e sensores de termistor. O sensor de ambiente 49 pode incluir mais de um sensor de ambiente. O sensor de ambiente 49 mede um primeiro sinal relacionado a um sinal de ambiente da pessoa usando o dispositivo de monitoramento de disfunção 40 durante uma primeira janela de tempo. O processador 43 armazena pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal de ambiente como dados de referência para a pessoa.
[053] Uma janela de tempo exemplificadora pode estar na faixa de 2 (dois) segundos a 10 (dez) segundos e pode incluir um número de amostras na faixa de 8 (oito) a 1024 amostras, como um exemplo, não como uma limitação. Cada um dos sensores de ambiente 49 e dos sensores de movimento 44 pode também estar configurado para operar em um modo de energia muito baixa em que a amostragem ocorre ocasionalmente por um período mais longo, por exemplo, uma vez a cada cinco minutos, quando o indivíduo dorme ou realiza alguma outra atividade sedentária e de longa duração. Em geral, a coleta de dados pelo sensor de movimento 44 ou sensor de ambiente 49 pode estar na faixa de frequência entre 0,2 Hz e 50 Hz, mas não se limitando à faixa previamente definida. A frequência de coleta de dados pode ser dependente do tipo de atividade a ser detectada. Por exemplo, atividades de movimento mais rápido, como corrida, podem exigir uma maior taxa de amostragem (mais próxima de 50 Hz) do que atividades de movimento mais lento como durante o sono. O tamanho de uma janela de tempo pode também estar relacionado à taxa de coleta de dados. Uma janela de tempo deve ter amostras suficientes de dados coletados a serem armazenados como dados de referência confiáveis.
[054] O sensor de movimento 44, então, mede um segundo sinal relacionado ao movimento da pessoa durante a segunda janela de tempo e o processador 43 compara pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de movimento aos dados de referência para identificar um indicador de disfunção. A comparação pode incluir uma soma algébrica ou diferença ou variação estatística como média, desvio padrão ou variação. Em uma modalidade, o primeiro sinal (ou dados de referência) pode ser uma tensão representada numericamente como 3,3 volts e o segundo sinal pode ser registrado (também numericamente) como uma tensão de 1,3 volts. O processador 43 pode computar a diferença absoluta entre o primeiro e o segundo sinais como 2,0 volts e determinar se a variação está acima ou abaixo de um limiar que indica a disfunção e aciona um alarme.
[055] O sensor de ambiente 49, então mede um segundo sinal relacionado ao movimento da pessoa durante uma segunda janela de tempo e o processador 43 compara pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal ambiental aos dados de referência para identificar um indicador de disfunção.
[056] O sensor de movimento 44 e o sensor de ambiente 49 podem estar contidos na mesma unidade física do processador 43 ou podem estar conectados ao processador 43 em uma configuração com fio ou sem fio.
[057] O dispositivo 40 pode incluir, ainda, uma unidade de localização 47. A unidade de localização 47 pode ser qualquer dispositivo que forneça uma posição geográfica estimada para o dispositivo de monitoramento de disfunção 40. Exemplos de uma unidade de localização 47 incluem as seguintes tecnologias: GPS, triangulação de celulares, triangulação de WIFI e GNSS. Em algumas configurações, o processador 43 pode ser configurado para estimar a localização da pessoa com o uso de ao menos o sinal do sensor de movimento e os dados da unidade de localização. Em algumas configurações, o dispositivo 40 pode usar a localização da pessoa como estimada pela unidade de localização 47 como um segundo fator para identificar um indicador de disfunção.
[058] O dispositivo 40 pode também incluir uma unidade de comunicação 46 para permitir que o dispositivo 40 se comunique com dispositivos externos 48. Por exemplo, quando um indicador de disfunção é detectado, um alarme local ou um alarme remoto no dispositivo externo 48 pode ser acionado.
[059] Embora não mostrado na Figura 4, o dispositivo de monitoramento de disfunção 40 pode ainda incluir um componente de notificação de emergência. O componente de notificação de emergência pode ser acionado manualmente, como por meio de um botão ou chave. Quando o componente de notificação de emergência é ativado, a unidade de comunicação 46 pode transmitir informações para o dispositivo externo 48. O dispositivo externo 48 pode ser um sistema de monitoramento central, um sistema de alerta de emergência ou outra localização. As informações transmitidas podem incluir a localização do dispositivo 40, a hora que a notificação de emergência é transmitida e a razão pela qual a notificação é transmitida.
[060] O sinal do sensor de movimento 44 é uma representação digital (por exemplo, um número entre 0 e 1.023) de uma saída de tensão analógica do sensor descrevendo a movimentação.
[061] As técnicas desta revelação podem ser implementadas em uma ampla variedade de dispositivos de computação, como servidores, computadores laptop, computadores desktop, computadores notebook, computadores tablet, computadores portáteis, smartphones e similares. Alguns componentes, módulos ou unidades foram descritos para enfatizar aspectos funcionais e não necessariamente exigem realização por diferentes unidades de hardware. As técnicas aqui descritas podem também ser implementadas em hardware, software, firmware, ou qualquer combinação dos mesmos. Algumas características descritas como módulos, unidades ou componentes podem ser implementadas em conjunto em um dispositivo lógico integrado, ou separadamente como dispositivos lógicos distintos, porém interoperáveis. Em alguns casos, vários aspectos podem ser implementados como um dispositivo de circuito integrado, como um circuito integrado ou chipset. Adicionalmente, embora diversos módulos distintos tenham sido descritos ao longo deste relatório descritivo, muitos dos quais desempenham funções exclusivas, todas as funções de todos os módulos podem ser combinadas em um único módulo, ou mesmo divididas em módulos adicionais. Os módulos descritos aqui são apenas exemplificadores e foram descritos como tais para facilitar a compreensão.
[062] Se implementadas em software, as técnicas podem ser realizadas ao menos em parte por um meio legível por computador que compreende instruções que, quando executadas por um processador, realiza um ou mais dos métodos descritos acima. O meio legível por computador pode compreender um meio de armazenamento legível por computador tangível e pode fazer parte de um produto de programa de computador, que pode incluir materiais de empacotamento. O meio legível por computador pode compreender memória de acesso aleatório (RAM) como memória de acesso aleatório dinâmica síncrona (SDRAM), memória só de leitura (ROM), memória não volátil de acesso aleatório (NVRAM), memória só de leitura programável apagável eletricamente (EEPROM), memória FLASH, meios de armazenamento de dados magnéticos ou ópticos, e similares. O meio de armazenamento legível por computador pode também compreender um dispositivo de armazenamento não volátil, como um disco rígido, fita magnética, um disco compacto (CD), disco versátil digital (DVD), disco Blu-ray, meio holográfico de armazenamento de dados, ou outro dispositivo de armazenamento não volátil.
[063] Consequentemente, o termo “processador”, como usado aqui, pode se referir a qualquer estrutura anteriormente mencionada ou outra estrutura adequada para a implementação das técnicas aqui descritas. Além disso, em alguns aspectos, a funcionalidade aqui descrita pode ser fornecida dentro de módulos de software dedicados ou módulos de hardware configurados para a execução das técnicas desta revelação. Mesmo se implementadas no software, as técnicas podem utilizar hardware como um processador para executar o software, e uma memória para armazenar o software. Em qualquer desses casos, os computadores aqui descritos podem definir uma máquina específica que é capaz de executar as funções aqui descritas. Além disso, as técnicas poderiam ser implementadas totalmente em um ou mais circuitos ou elementos lógicos, que poderiam também ser considerados um processador.
[064] Variações na revelação descritas acima serão evidentes para o versado na técnica após a leitura da presente revelação, e são destinadas a serem incluídas dentro do escopo da presente revelação. Uma ampla gama de atividades pode ser detectada além daquelas discutidas explicitamente na presente invenção, e estão dentro do escopo da presente revelação. Adicionalmente, uma variedade de métodos de análise pode ser usada de forma consistente com as etapas e processos de análise revelados.

Claims (15)

1. Método para monitoramento de indicadores de disfunção CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: durante uma primeira janela de tempo, medir um primeiro sinal de movimento relacionado ao movimento de um operário com um sensor de movimento associado ao operário e medir um primeiro sinal de ambiente com um sensor de ambiente; armazenar eletronicamente pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal de movimento e do primeiro sinal de ambiente como dados de referência para o operário; durante uma segunda janela de tempo, medir um segundo sinal de movimento relacionado ao movimento do operário com o sensor de movimento e medir um segundo sinal de ambiente com o sensor de ambiente, em que o sensor de movimento está alojado em um alojamento compreendendo um componente de equipamento de proteção individual (EPI) usado pelo operário para uma ocupação; comparar pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de movimento e do segundo sinal de ambiente aos dados de referência para identificar um indicador de disfunção indicando não conformidade com uma restrição de segurança.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira janela de tempo ocorre durante uma atividade de treinamento realizada pelo operário.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente coletar informações de localização e usar as informações de localização como um fator adicional para identificar um indicador de disfunção.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o indicador de disfunção é indicativo de pelo menos uma dentre disfunção mental, disfunção visual e disfunção física.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sensor de ambiente inclui pelo menos um dentre um termômetro, um higrômetro, um medidor de som, um amostrador de material particulado e um medidor de qualidade de ar.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal de ambiente mede pelo menos um dentre temperatura, qualidade do ar, umidade, nível sonoro e nível de particulado.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o indicador de disfunção é indicativo de abuso de substâncias proibidas.
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sensor de movimento é ao menos um dentre: um acelerômetro, um giroscópio, um sensor de vibração piezoelétrico, um sensor de posicionamento geográfico e uma chave magnética.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sensor de movimento é fixado ao operário.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, quando um indicador de disfunção é detectado, pelo menos um dentre um alarme local e um alarme remoto é ativado.
11. Dispositivo para monitorar indicadores de disfunção, sendo que o dispositivo é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma carcaça compreendendo equipamento de proteção individual (EPI) configurada para ser fixada a ou carregada por um operário; um sensor de ambiente; uma unidade de processamento disposta na carcaça, que compreende um processador e um sensor de movimento; em que, durante uma primeira janela de tempo, o sensor de movimento mede um primeiro sinal de movimento relacionado ao movimento do operário e o sensor de ambiente mede um primeiro sinal de ambiente; em que o processador armazena pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal de movimento e pelo menos um descritor numérico derivado do primeiro sinal de ambiente como dados de referência para o operário; em que, durante uma segunda janela de tempo, o sensor de movimento mede um segundo sinal de movimento relacionado ao movimento do operário e o sensor de ambiente mede um segundo sinal de ambiente; e em que o processador compara pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de movimento e pelo menos um descritor numérico derivado do segundo sinal de ambiente aos dados de referência para identificar um indicador de disfunção indicando não conformidade com uma restrição de segurança.
12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a carcaça é um dentre: uma peça de vestuário de segurança, um arnês, ou um capacete.
13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui ainda um módulo de localização e em que o processador é configurado para estimar uma localização do operário usando pelo menos um sinal do sensor de movimento e os dados do módulo de localização.
14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente o uso da localização do operário como um segundo fator para identificar um indicador de disfunção.
15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o indicador de disfunção é indicativo de pelo menos uma dentre disfunção mental, disfunção visual e disfunção física.
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