CZ310328B6 - Multisenzorické monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla, zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech - Google Patents

Multisenzorické monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla, zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech Download PDF

Info

Publication number
CZ310328B6
CZ310328B6 CZ2020-550A CZ2020550A CZ310328B6 CZ 310328 B6 CZ310328 B6 CZ 310328B6 CZ 2020550 A CZ2020550 A CZ 2020550A CZ 310328 B6 CZ310328 B6 CZ 310328B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
sensor
unit
activity
data
respiratory
Prior art date
Application number
CZ2020-550A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2020550A3 (cs
Inventor
Ján Hýbl
Ján Bc. Hýbl
Patrik KutĂ­lek
Kutílek Patrik doc.Ing., Ph.D.
Petr Volf
Petr Ing. Volf
Jan Hejda
Hejda Jan Ing. et Ing., Ph.D.
Aleksei Karavaev
Aleksei Bc. Karavaev
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by České vysoké učení technické v Praze filed Critical České vysoké učení technické v Praze
Priority to CZ2020-550A priority Critical patent/CZ310328B6/cs
Publication of CZ2020550A3 publication Critical patent/CZ2020550A3/cs
Publication of CZ310328B6 publication Critical patent/CZ310328B6/cs

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/0205Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech, se skládá z multisenzorického systému, který obsahuje alespoň dva snímače vybrané ze skupiny první snímač elektrického potenciálu těla, druhý snímač elektrické indukce těla, třetí snímač elektrické impedance těla, čtvrtý snímač světla viditelného spektra, pátý snímač světla infračerveného spektra vyzařovaného tělem, šestý snímač rozptylu a absorpce světla tkání těla, sedmý snímač kinematických veličin vnějších projevů pohybové aktivity těla, osmý snímač sil od vnějších projevů aktivity těla, devátý snímač změny teploty těla, desátý snímač intenzity zvuku projevů těla, jedenáctý snímač akustické impedance těla, dvanáctý snímač průtoku dýchaného vzduchu, třináctý snímač tlaku od vnějších projevů aktivity těla, čtrnáctý snímač koncentrace CO2 a patnáctý snímač pH povrchu pokožky.

Description

Multisenzorické monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech
Oblast techniky
Vynález se týká modulárního multisenzorického monitorovacího zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech. Modulární multisenzorické zařízení pro monitorování biologických a fyzikálních dat je navrženo pro agregaci monitorovaných dat a určení zejména srdeční činnosti a dechové aktivity lidského těla. Zařízení je určeno zejména k aplikaci v diagnostických a rehabilitačních systémech nejen pro lékařskou praxi. Cílem technického řešení je umožnit určit křivku dechové a srdeční aktivity agregací dat z více senzorů pro diagnostiku a rehabilitaci. Zařízení umožní určit křivku dechové a srdeční aktivity během komplexní pohybové aktivity těla.
Dosavadní stav techniky
Klinická diagnostická a rehabilitační praxe vyžaduje možnost hodnocení zdravotního stavu osob během řady denních aktivit. Pro potřeby kvantitativního hodnocení zdravotního stavu lze využít monitorovací zařízení biologických a fyzikálních dat těla zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech.
Diagnostický a rehabilitační proces vyžaduje souběžné monitorování zejména srdeční činnosti a dechové aktivity lidského těla. V současnosti se v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech k monitoringu srdeční činnosti a dechové aktivity lidského těla využívá vždy pouze jeden konkrétní typ senzoru pro záznam pouze jedné biologické či fyzikální veličiny. Pokud je nositelný senzor dostatečně citlivý, může umožnit monitorování srdeční činnosti a dechové aktivity s vysokou přesností, pokud se nevyskytují žádné rušivé vlivy, nebo je rušení měření minimální.
V případě větších pohybových aktivit těla však dochází k výskytu rušení nebo výpadků měřených dat, které mají za následek nepřesnosti v kontinuálním sledování srdeční činnosti a dechové aktivity lidského těla. Eliminaci uvedeného nedostatku můžeme v případě použití pouze jednoho typu senzoru realizovat vhodným filtrováním a interpolací signálu. Nicméně, tato technologie v případech velmi intenzivní pohybové aktivity také neumožňuje monitoring srdeční činnosti a dechové aktivity s dostatečnou přesností a kontinuálně. Ztráty informace záznamu v tomto případě nemohou být odstraněny za využití pokročilých metod filtrace a interpolace. Vyskytují se případy, kdy uvedený nedostatek může být považován za irelevantní, avšak pro vysoce přesný diagnostický a rehabilitační proces je nezbytná možnost záznamu kompletní křivky srdeční a dechové aktivity. V současnosti však není žádný systém, který by uvedené požadavky během intenzivních pohybových aktivit monitorované osoby splňoval a byl standardně používán.
V současnosti se zavádí v robotíce a dalších technických odvětvích řada metod založených na agregaci více typově odlišných měřených dat z odlišných senzorů pro přesné a nepřerušované určení hledaných a sledovaných informací. Předpokladem dosažení kvalitnějších a spolehlivějších výsledků je využít kombinaci vyššího počtu paralelně měřených datových řad zaznamenaných odlišnými typy senzorů. V současné době však neexistuje obdobné použití agregace více datových řad zaznamenaných odlišnými typy senzorů pro určení křivky srdeční a dechové aktivity. Neexistuje systém, který by umožňoval kontinuálně měřit křivku srdeční a dechové aktivity využitím agregace dat z více typů senzorů pro účely diagnostiky a rehabilitace. Pokud jsou v současnosti jednotlivé parametry srdeční a dechové aktivity monitorované, nejedná se o komplexní záznam pomocí specializovaných multisenzorických systémů. Nevýhodou současných přístupů je zejména nemožnost paralelního monitorování spojitého vývoje křivky srdeční a dechové aktivity osob během intenzivních pohybových aktivit za využití různých
- 1 CZ 310328 B6 fyzikálních principů, např. elektrický, mechanický, optický, akustický, elektrochemický.
V současnosti také neexistuje modulární muhisenzorické zařízení, které by integrovalo více typů nositelných senzorů do jednoho celku a umožnilo agregaci dat zaznamenaných více typy senzorů za účelem získání křivky srdeční a dechové aktivity.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky jsou odstraněny modulárním multisenzorickým monitorovacím zařízením pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech, skládající z několika autonomních fůnkčních jednotek, které společně tvoří předkládané zařízení. Koncept předkládaného zařízení umožňuje jednotky spojovat do fůnkčních celků. Každý fůnkční celek je vybaven specializovaným operačním systémem, podle typu konkrétní jednotky, fungujícím v reálném čase. Počet jednotlivých jednotek není principiálně omezen a jeho význam je popsán dále. Předkládaný systém definuje:
jednotku multisenzorického systému, první jednotku ukládání dat, druhou jednotku agregace dat pro určení srdeční činnosti, třetí jednotku agregace dat pro určení dechové aktivity; čtvrtou jednotku interpretace dat, a pátou jednotku interpretace dat dechové aktivity zobrazovací jednotku.
Jednotka modulárního multisenzorického systém, podle tohoto vynálezu, se skládá z jednotky modulárního multisenzorického systému, obvodů podpory (napájení, rozhraní) a z kombinace snímačů ze zvolených snímačů typu:
první snímač elektrického potenciálu těla, druhý snímač elektrické indukce těla, třetí snímač elektrické impedance těla, čtvrtý snímač světla viditelného spektra, páty snímač světla infračerveného spektra vyzařovaného tělem, šestý snímač rozptylu a absorpce světla tkání těla, sedmý snímač kinematických veličin vnějších projevů pohybové aktivity těla, osmý snímač sil od vnějších projevů aktivity těla, devátý snímač změny teploty těla, desátý snímač intenzity zvuku projevů těla, jedenáctý snímač akustické impedance těla, dvanáctý snímač průtoku dýchaného vzduchu, třináctý snímač tlaku od vnějších projevů aktivity těla, čtrnáctý snímač koncentrace CO2, a patnáctý snímač pH povrchu pokožky.
Zde uváděné technické řešení spočívá ve využití jednotky agregace dat pro určení srdeční činnosti, která předává data do jednotky interpretace dat srdeční činnosti, a ve využití jednotky agregace dat pro určení dechové aktivity, která předává data do jednotky interpretace dat dechové aktivity. Jednotka interpretace dat srdeční činnosti a jednotka interpretace dat dechové aktivity předává data dohlížející osobě prostřednictvím zobrazovací jednotky. Dohlížející osoba na základě zobrazených dat určuje diagnózu a rehabilitační postupy. Dohlížející osoba na základě zobrazených dat nastavuje parametry měření multisenzorickým systémem pro zpřesnění pokračující diagnostiky a rehabilitačních postupů měřené osoby. Ve specifických úlohách diagnostiky a rehabilitace umožňuje jednotka interpretace dat srdeční činnosti anebo jednotka interpretace dat dechové aktivity předávat data zpětnovazebně multisenzorickému systému a nastavit parametry měření multisenzorickým systémem pro zpřesnění pokračující diagnostiky a
-2CZ 310328 B6 rehabilitačních postupů měřené osoby.
Současná znalost více biomedicínských a fyzikálních dat zaznamenaných pomocí multisenzorického systému a jejich agregace jednotkou agregace dat pro určení srdeční činnosti a jednotkou agregace dat pro určení dechové aktivity umožní zlepšit účinnost diagnostiky a rehabilitace. Sestavitelnost/modulárnost navrženého multisenzorického monitorovacího zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech spočívá ve využití aplikačních částí různých velikostí, výkonů a pořizovacích cen.
Systém na základě tohoto technického řešení je nenáročný na obsluhu a vyžaduje pouze standardní údržbu, jaká je obvyklá u nízkonapěťových elektrických systémů.
Sestavitelnost a modulárnost navrženého multisenzorického monitorovacího zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech spočívá ve využití aplikačních částí různých velikostí, výkonů a pořizovacích cen.
Objasnění výkresů
Modulární multisenzorické monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech, podle tohoto vynálezu je schematicky znázorněno na obr. 1, kde je vyobrazeno základní schéma zařízení.
Příklad uskutečnění vynálezu
Příkladné monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech se skládá z multisenzorického systému 1 obsahujícího snímači typu:
první snímač 2 elektrického potenciálu těla, druhý snímač 3 elektrické indukce těla, třetí snímač 4 elektrické impedance těla, čtvrtý snímač 5 světla viditelného spektra, páty snímač 6_světia infračerveného spektra vyzařovaného tělem, šestý snímač 7 rozptylu a absorpce světla tkání těla, sedmý snímač 8 kinematických veličin vnějších projevů pohybové aktivity těla, osmý snímač 9 sil od vnějších projevů aktivity těla, devátý snímač 10 změny teploty těla, desátý snímač 11 intenzity zvuku projevů těla, jedenáctý snímač 12 akustické impedance těla, dvanáctý snímač 13 průtoku dýchaného vzduchu, třináctý snímač 14 tlaku od vnějších projevů aktivity těla, čtrnáctý snímač 15 koncentrace CO2, a patnáctý snímač 16 pH povrchu pokožky,
Multisenzorického systému 1 předává data do první jednotky 18 ukládání dat. První jednotka 18 ukládání dat předává data do druhé jednotky 19 agregace dat pro určení srdeční činnosti a třetí jednotky 20 agregace dat pro určení dechové aktivity. Multisenzorický systém 1 zaznamenává biologická a fyzikální data o měřené osobě. Druhá jednotka 19 agregace dat pro určení srdeční činnosti předává data do čtvrté jednotky 21 interpretace dat srdeční činnosti. Třetí jednotka 20 agregace dat pro určení dechové aktivity předává data do páté jednotky 22 interpretace dat dechové aktivity. Čtvrtá jednotka 21 interpretace dat srdeční činnosti a pátá jednotka 22
-3CZ 310328 B6 interpretace dat dechové aktivity předává data do řídicí jednotky 24 dohlížející osoby prostřednictvím zobrazovací jednotky 23. Dohlížející osoba nastavuje parametry měření multisenzorickým systémem 1 na základě dat ze čtvrté jednotky 21 interpretace dat srdeční činnosti a páté jednotky 22 interpretace dat dechové aktivity prezentovaných prostřednictvím zobrazovací jednotky 23.
Ve specifických úlohách diagnostiky a rehabilitace umožňuje čtvrtá jednotka 21 interpretace dat srdeční činnosti a/nebo pátá jednotka 22 interpretace dat dechové aktivity předávat data zpětnovazebně multisenzorickému systému 1 a nastavuje parametry měření multisenzorickým systémem 1 pro zpřesnění pokračující diagnostiky a rehabilitačních postupů měřené osoby.
Řídicí jednotka 24 dohlížející osoby je propojena s diagnostickým zařízením 17 pro stanovení postupu rehabilitace měřené osoby.
Průmyslová využitelnost
Zařízení podle tohoto vynálezu nalezne své uplatnění zejména v klinické diagnostice a rehabilitaci, případně dalších oblastech, kde je potřeba účelně kvantitativně hodnotit zdravotní stav osob například zasahujících speciálních jednotek integrovaného záchranného systému, speciálních jednotek armády, potápěčů a kosmonautů.

Claims (1)

1. Multisenzorické monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla, zejména srdeční činnosti a dechové aktivity lidského těla, a zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech, vyznačující se tím, že je složeno z autonomních funkčních jednotek: - modulární multisenzorický systém (1), - první jednotka (18) ukládání dat,
- druhá jednotka (19) agregace dat pro určení srdeční činnosti,
- třetí jednotka (20) agregace dat pro určení dechové aktivity,
- čtvrtá jednotka (21) interpretace dat srdeční činnosti,
- pátá jednotka (22) interpretace dat dechové aktivity,
- zobrazovací jednotka (23), a
- řídící jednotka (24) kde se jednotka modulárního multisenzorického systému (1) skládá alespoň ze dvou různých snímačů typu:
- první snímač (2) elektrického potenciálu těla,
- druhý snímač (3) elektrické indukce těla,
- třetí snímač (4) elektrické impedance těla,
- čtvrtý snímač (5) elektromagnetického záření v oblasti viditelného spektra reflektovaného tělem, - pátý snímač (6) elektromagnetického záření v oblasti infračerveného spektra vyzařovaného tělem,
- šestý snímač (7) rozptylu a absorpce elektromagnetického záření tkání těla,
- sedmý snímač (8) kinematických veličin vnějších projevů pohybové aktivity těla,
- osmý snímač (9) sil od vnějších projevů aktivity těla,
- devátý snímač (10) změny teploty těla,
- desátý snímač (11) intenzity akustických projevů těla,
- jedenáctý snímač (12) akustické impedance těla,
- dvanáctý snímač (13) průtoku vzduchu pro hodnocení respirační aktivity,
- třináctý snímač (14) tlaku od vnějších projevů aktivity těla,
- čtrnáctý snímač (15) koncentrace CO2, a
- patnáctý snímač (16) pH povrchu pokožky, přičemž jednotka modulárního multisenzorického systému (1) je propojena s první jednotkou (18) ukládání dat, která je propojena s druhou jednotkou (19) agregace dat pro určení srdeční činnosti propojenou se čtvrtou jednotkou (21) interpretace dat srdeční činnosti, a dále je první jednotka (18) ukládání dat propojena s třetí jednotkou (20) agregace dat pro určení dechové aktivity propojenou s pátou jednotkou (22) interpretace dat dechové aktivity, a čtvrtá jednotka (21) interpretace dat srdeční činnosti a pátá jednotka (22) interpretace dat dechové aktivity jsou propojeny se zobrazovací jednotkou (23) řídící jednotky (24) a mezi jednotkou modulárního multisenzorického systému (1) a mezi druhou jednotkou (19) agregace dat pro určení srdeční činnosti a třetí jednotkou (20) agregace dat pro určení dechové aktivity je zpětná vazba.
CZ2020-550A 2020-10-10 2020-10-10 Multisenzorické monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla, zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech CZ310328B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020-550A CZ310328B6 (cs) 2020-10-10 2020-10-10 Multisenzorické monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla, zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020-550A CZ310328B6 (cs) 2020-10-10 2020-10-10 Multisenzorické monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla, zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2020550A3 CZ2020550A3 (cs) 2022-04-20
CZ310328B6 true CZ310328B6 (cs) 2025-02-26

Family

ID=81653788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2020-550A CZ310328B6 (cs) 2020-10-10 2020-10-10 Multisenzorické monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla, zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ310328B6 (cs)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306857B6 (cs) * 2016-08-24 2017-08-09 Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava Optovláknový měřicí systém pro monitorování vitálních funkcí lidského těla

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306857B6 (cs) * 2016-08-24 2017-08-09 Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava Optovláknový měřicí systém pro monitorování vitálních funkcí lidského těla

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2020550A3 (cs) 2022-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gill-Thwaites The Sensory Modality Assessment Rehabilitation Technique-a tool for assessment and treatment of patients with severe brain injury in a vegetative state
CN202677083U (zh) 睡眠与疲劳监测类手表装置
CN103445777B (zh) 睡眠与疲劳监测类手表装置以及常态化小装置的监测方法
Tomczak et al. Stress monitoring system for individuals with autism spectrum disorders
US20160302733A1 (en) Wearable socio-biosensor device
CZ310328B6 (cs) Multisenzorické monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla, zejména v nositelných diagnostických a rehabilitačních systémech
US20200029901A1 (en) Contactless measurement, monitoring and communication of bodily functions of infants and other helpless individuals
Loftness et al. UVM KID Study: Identifying multimodal features and optimizing wearable instrumentation to detect child anxiety
CN203408054U (zh) 基于Linux实时操作系统的多通道心理分析仪
KR20210045051A (ko) 반려견의 활동량과 심박호흡등 생체신호 그리고 임상신호에 기반한 질병예측 방법 및 장치
KR20190078929A (ko) 집중력 향상 스마트 책상
CN205625901U (zh) 一种基于云数据平台的心理健康监控系统
CN113674823A (zh) 一种互联网智能化体检管理系统及其应用
CZ34958U1 (cs) Monitorovací zařízení pro agregaci biologických a fyzikálních dat těla
Welch et al. Using physiological signals and machine learning algorithms to measure attentiveness during robot-assisted social skills intervention: A case study of two children with autism spectrum disorder
RU2257143C1 (ru) Способ оценки эффективности восстановления вертикальной позы у больных со статодинамическими нарушениями
Yusuf et al. Design and Implementation of Portable Low-Cost Heart Rate Monitoring ECG System
CN101112304A (zh) 一种检测护肤品对皮肤刺激强度的方法与装置
Sezer et al. Rest activity pattern as digital behavioral marker of apathy in patients with dementia at home
Demirci et al. Diagnostic support system for the detection of attention deficit hyperactivity disorder using EOG signals
Sinclair Wartime nutrition in England as a public health problem
van der Voorn Detection of Bruxism Using Data From an In-Mouth Accelerometer
Bandara et al. Innovative System for Early Detection and Intervention in Developmental Disorders: A Multi-Sensory, Child-Centric Approach
Hussain et al. Stress Detection of the Students Studying in University using Smartphone Sensors
Yu et al. Quantitative Influence and Performance Analysis of VR Laparoscopic Surgical Training System