IT201600076014A1 - Congegno portatile composto da due o più dispositivi per allerta distanziamento reciproco con monitoraggio parametri biologici e vitali - Google Patents
Congegno portatile composto da due o più dispositivi per allerta distanziamento reciproco con monitoraggio parametri biologici e vitaliInfo
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Description
CONGEGNO PORTATILE COMPOSTO DA DUE O PIU DISPOSITIVI PER ALLERTA DISTANZIAMELO
RECIPROCO CON MONITORAGGIO PAR AM ERTI BIOLOGICI E VITALI
DESCRIZIONE
Campo di applicazione
L'invenzione oggetto di questa descrizione, un congegno portatile composto da almeno un dispositivo primario ed uno o più secondari, rientra nel campo della telemetria a corto e medio raggio finalizzata all'allertamento ed al monitoraggio da parte di quello primario, tipicamente indossabile sotto forma di bracciale da un genitore, della distanza reciproca e della lettura dei parametri di frequenza del battito cardiaco e temperatura corporea del/i secondario/i, indossabile sotto forma di bracciale o cavigliera dal figlio, bebé, bambino o altro soggetto che sia.
Stato della tecnica
Sono note da tempo tecniche di trasmissione e protocolli trasmissivi che permettono comunicazioni tra dispositivi ed applicazioni che richiedono basso transfer rate e contenute richieste energetiche e che trovano il loro campo di applicazione ideale nella gestione di sensori o reti di sensori sia nel campo industriale sia in quello medicale, così come sono noti da tempo sistemi ed algoritmi di comunicazione finalizzati al controllo di variazione della distanza tra due o più dispositivi. Sono altresì note, tecniche di miniaturizzazione dei sensori biometrici di temperatura e battito cardiaco che ne rendano possibile la collocazione in dispositivi estremamente compatti e portatili come un bracciale da polso o da caviglia per soggetti di dimensioni ridotte o ridottissime come i bebé e/o i bambini.
Esistono già da tempo sistemi di controllo per bambini, portatili e non, con telesorveglianza radio e/o video per assicurare ai genitori un livello di vigilanza più elevato in tutti quei casi sia necessario: sicurezza medica, sicurezza ambientale, sicurezza domestica, sicurezza in pubblico, sicurezza anti allontanamento, sicurezza anti rapimento, ecc..
Alcuni di questi sistemi, che implementano controlli sia per il movimento sia per rilevare parametri ambientali e/o biologici, sono condizionati dalla presenza di una stazione di trasmissione fissa o di triangolazione come nei dispositivi descritti in DE19608348, WO1996014625, US5461365, US8659421, US8643493 che non ne permettono la portabilità. Appartengono a questa categoria anche quei dispositivi espressamente concepiti per controllare il movimento di bambini in ambienti specifici e/o circoscritti come asili, scuole, edifici pubblici, centri commerciali, autovetture ecc., che utilizzano sistemi di identificazione a radio frequenza (RFID) o codice a barre come quelli citati in US6195009, US6472989, WO2009138955, US7233240, US20130307684. Rientrano nella categoria dei dispositivi a limitata o condizionata portabilità anche quelli che prevedono il monitoraggio dei movimenti del bambino e/o dei suoi parametri biologici tramite l'inserimento di apparati trasmissivi in capi di abbigliamento o accessori (scarpe, vestiti, zainetti) o l'utilizzo di sensori toracici o ascellari poco pratici o inadatti ai bambini piccoli o molto piccoli come quelli descritti in WO1996007998, US5557259, EP2601645, US20070200709.
Altri sistemi noti pur permettendo la portabilità della soluzione di monitoraggio si limitano ad ambiti prevalenti ben precisi come la sola variazione di distanza tra due o più dispositivi (US5589821, WO1996018913, W01996027173, US20040046658, US5812056, W02006095152), il controllo ambientale audio e/o della temperatura ambiente (WO1998049662, CA2807578, US8159339), il controllo della minzione (CN103271742, US20080129519), la tracciabilità e la prevenzione da cadute in acqua (US20070247307), la posizione e la frequenza respiratoria (US8094013).
Ulteriori sistemi noti che presentano caratteristiche e funzionalità riconducibili ai precedenti ma sono a comunque carenti rispetto agli obbiettivi del trovato (come meglio evidenziato in seguito), sono quelli che utilizzano sistemi di trasmissione ad alto assorbimento energetico di tipo GSM, trasmissivi a visibilità ottica (US7012522) oppure che prevedano la trasmissione anche della potenza di alimentazione del dispositivo da controllare (US7917093) e del quale non esistono studi certificati comprovanti l'assenza di effetti sulla salute.
Presentazione dell'invenzione
II problema tecnico affrontato è quello di creare un sistema per tutti quei genitori che vogliono mantenere un contatto biometrico permanente col proprio figlio che sia pratico, efficace, sicuro, privo di rischi per la salute, ad alta portabilità, a basso consumo energetico, superando le limitazioni e/o gli inconvenienti delle anteriorità prima citate.
La soluzione proposta con il trovato permette al genitore di monitorare tramite il proprio dispositivo, quello del figlio e tale monitoraggio è finalizzato al rilievo della sua presenza nelle vicinanze ed alla lettura dei parametri di frequenza del battito cardiaco e temperatura corporea, avvisando in tempo reale il genitore nel caso ci sia separazione involontaria e non tra i due dispositivi o di variazioni repentine del battito cardiaco e della temperatura corporea.
Uno degli scopi principali del trovato è quindi quello di inglobare in un unico sistema tre dei più significativi controlli che un genitore può fare sul proprio figlio in modo continuativo: dov'è, quanto gli batte il cuore e qual è la sua temperatura corporea.
Un altro scopo particolare è quello di essere estremamente compatto e portatile, in modo tale da poter essere indossato in modo permanente e pratico sotto forma di bracciale per il genitore e bracciale o cavigliera per il figlio.
Un altro scopo particolare è quello di utilizzare un sistema per la ricetrasmissione dei dati che sia privo di effetti sulla salute di chi lo adopera visto che dovrà essere indossato in modo permanente anche da soggetti piccoli e delicati come i bambini.
Un ulteriore scopo particolare è quello di utilizzare dei protocolli trasmissivi che siano nel contempo estremamente tolleranti nei confronti delle interferenze esterne e supportino elevati standard di sicurezza per la necessaria cifratura dati delle trasmissioni.
Un ulteriore scopo particolare del trovato è quello di realizzare un dispositivo che sia estremamente moderato nei consumi energetici in modo da ridurre considerevolmente le sessioni di carica delle batterie che lo alimentano e che queste abbiano un sistema di ricarica semplice e pratico.
Tali scopi sono raggiunti, in accordo con la rivendicazione 1, da un congegno composto da almeno un dispositivo primario ed uno o più secondari, abbinabili al primario, il quale comprende: nel dispositivo primario (PD), indossabile da chi deve monitorare, almeno una fonte energetica interna, almeno un sistema elettronico digitale di allertamento, di visualizzazione, di elaborazione, di ricetrasmissione senza fili dei dati da e per il/i dispositivo/i secondario/i; nel dispositivo secondario (SD), indossabile dal soggetto da monitorare, almeno una fonte energetica interna, almeno un sistema sensoriale di rilevamento dei parametri biologici e vitali di temperatura corporea e frequenza del battito cardiaco, un sistema elettronico digitale di controllo, trasduzione ed elaborazione digitale dei valori acquisiti, un sistema di ricetrasmissione senza fili dei valori acquisiti e dei parametri di funzionamento del dispositivo stesso da e per il dispositivo primario; i dispositivi sono caratterizzati dal fatto di essere montati su supporti regolabili di forma prevalentemente toroidale ellittica a generatrice variabile, da portare al polso e/o al braccio e/o alla caviglia in modo che i sensori di rilevamento siano a contatto con il corpo di chi li indossa e che la ricetrasmissione permetta anche di determinare la distanza reciproca tra il dispositivo primario e quello/i secondario/i.
Tali scopi sono raggiunti anche in accordo con le rivendicazioni 3, 4 e 5, da un congegno composto da dispositivi portatili e abbinabili, caratterizzati dal fatto che il sistema di ricetrasmissione a distanza senza fili è codificata ed utilizza gli standard ed i protocolli ZigBee<®>e/o quelli Bluetooth™, oltre ad un sistema di ricarica delle fonti energetiche interne dei dispositivi medesimi del tipo ad induzione.
I campi di attuazione dell'invenzione sono sostanzialmente riconducibili alla segnalazione al genitore se questi dimentica il proprio bebé in auto mentre si allontana dal veicolo, se il figlio si sposta fuori da un raggio di controllo preimpostato in aree pubbliche o in centri commerciali oppure se durante il sonno viene meno il battito cardiaco oppure se c'è una variazione significativa ed ingiustificata nella temperatura corporea.
Su scala industriale l'invenzione potrebbe essere adottata come dispositivo per aiutare i genitori a prevenire la cosiddetta "morte in culla", come strumento di identificazione univoca (madre-figlio) subito dopo il parto, come termometro e cardiofrequenzimetro permanente, come dispositivo di allerta anti rapimento, come baby monitor portatile.
Breve descrizione dei disegni
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva, di un congegno portatile composto da almeno un dispositivo primario ed uno o più secondari, abbinabili e portatili per allerta distanziamento reciproco con monitoraggio di parametri biologici e vitali, illustrata a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegno di cui:
- la FIG. 1A e la FIG. 1B mostrano rispettivamente una vista prospettiva superiore ed una inferiore del dispositivo primario (PD) ìndossabile dal soggetto controllore;
- la FIG. 2A è una vista prospettica che mostra il dispositivo secondario, la FIG. 2B e la FIG. 2C mostrano rispettivamente il dispositivo medesimo indossato da un utilizzatore (soggetto controllato) alla caviglia ed al polso;
-- la FIG. 3A mostra una vista prospettica di uno dei possibili sistemi di alloggiamento del dispositivo secondario utilizzando bracciali di dimensioni variabili.
Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito
Con riferimento alle figure citate, il congegno, secondo il trovato, potrà essere utilizzato come sistema portatile di allertamento distanza e monitoraggio dei parametri biologici e vitali tra il dispositivo primario e quello/i secondario/i.
Il congegno, si compone di almeno un dispositivo primario (PD) e di uno o più dispositivi secondari (SD), abbinati e portatili. Il dispositivo primario starà al polso del genitore e quello/i secondario/i al polso o alla caviglia del figlio/i.
Il dispositivo primario (PD) avrà le seguenti caratteristiche:
- sarà costruito in materiale anallergico e biocompatibile per evitare irritazioni, avrà le fattezze di un bracciale o di un orologio da polso, sarà impermeabile, regolabile per adattarsi a chi lo indossa, design morbido ed arrotondato, eventualmente unisex;
- avrà incorporato un sistema elettronico digitale a microprocessore programmabile con memoria e linee di interfaccia con un ricetrasmettitore dati senza fili, un display per le letture D, una pulsantiera P per la programmazione e la gestione del dispositivo, un sistema di vibrazione;
- avrà una batteria miniaturizzata a lunga durata ricaricabile ad induzione;
Il dispositivo secondario (SD) avrà le seguenti caratteristiche:
- sarà costruito in materiale anallergico e biocompatibile per evitare irritazioni, avrà le fattezze di un bracciale/cavigliera o di un orologio da polso, sarà impermeabile, regolabile per adattarsi a chi lo indossa, design morbido ed arrotondato, eventualmente unisex;
- conterrà i dati di chi lo indossa eventualmente serigrafati esternamente e memorizzati internamente in modo non volatile ed accessibile dal personale sanitario in caso di emergenza o necessità;
- avrà incorporato un sistema elettronico digitale a microprocessore programmabile con memoria e linee di interfaccia con un ricetrasmettitore dati senza fili, un sistema di allarme acustico, un sensore ottico riflessivo S per rilevare sia la temperatura corporea sia la frequenza del battito cardiaco;
- avrà una batteria miniaturizzata ad alta capacità e lunga durata ricaricabile ad induzione;
- sarà dotato di un avvisatore acustico che si attiva istantaneamente se il dispositivo viene rimosso senza convalida da parte del dispositivo primario.
Il funzionamento del congegno sarà differenziato in due fasi: una di inizializzazione o primo utilizzo ed una standard a regime. Durante la fase di inizializzazione, il dispositivo primario ed il/i dispositivo/i secondario/i verranno abbinati in modo da serializzarne e codificarne le ricetrasmissioni in modo univoco, verranno fatte le opportune tarature sui valori acquisiti dai sensori e sulla lettura della distanza, verranno introdotti nella memoria non volatile del dispositivo secondario i dati salienti medico sanitari. A regime il funzionamento del dispositivo primario (PD) sarà a sua volta diviso in momenti di programmazione e momenti di attività operativa vera e propria. Durante la programmazione verranno impostati i parametri operativi e di allerta rispetto a quanto proviene da quello/i secondario/i come, elencando qui soltanto i principali, il valore della distanza massima permesso, gli intervalli di temperatura corporea, il valore di frequenza di battito cardiaco ammesso, le fasce orarie di funzionamento ecc.. Nei momenti di attività operativa, il dispositivo primario effettuerà interrogazioni a cadenza precisa e ciclica del/i dispositivo/i secondario/i onde controllarne l'esistenza in vita, verificarne i parametri di funzionamento, misurarne la distanza reciproca tramite uno o eventualmente più di un sistema noti alla tecnica, acquisirne ί valori letti dai sensori e in base ai risultati raccolti, visualizzare sul display tali risultati attivando gli opportuni allarmi visivi, sonori ed a vibrazione per anomalie o incongruenze in accordo con le programmazioni impostate. Nel caso riceva una trasmissione di allerta dal/i dispositivo/i secondario/i verrà generato uno specifico allarme.
A regime il funzionamento del/i dispositivo/i secondario/i (SD) sarà il seguente: a cadenza ciclica, ottimizzata per contenere i consumi energetici complessivi, il microprocessore effettuerà la lettura dei valori di temperatura corporea e frequenza del battito cardiaco tramite le apposite linee di interfaccia ed i relativi trasduttori di segnale; effettuerà una verifica sullo stato di carica della batteria. Nel caso di anomalie o incongruenze (letture sensori incoerenti con la scala dei valori ammessi, valori assenti o livello di carica della batteria troppo basso) verrà attivato l'allarme sonoro ed attivata immediatamente una trasmissione di allerta con il dispositivo primario (PD); trasmissione di controllo da parte del dispositivo primario (PD) in risposta alla quale saranno inviati allo stesso i parametri appena acquisiti.
Per migliorare la fruibilità delle letture ed aumentare i margini di sicurezza, le trasmissioni dal dispositivo secondario (SD) potranno, eventualmente, essere acquisite tramite apposita codifica serializzata, anche tramite tablet, smartphone, smartwatch, PC e monitorate tramite programmi/Apps dedicati per i principali ambienti operativi come Android, IOS, Windows e Linux. Il congegno ed il sistema di funzionamento del trovato sono suscettibili a eventuali modifiche e varianti tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate.
Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire daH'ambito del trovato. Anche se il dispositivo ed il sistema di funzionamento sono stati descritti con particolare riferimento alle figure allegate, quanto usato nella descrizione e nelle rivendicazioni è utilizzato per migliorare l'intelligenza del trovato e non costituisce alcuna limitazione all'ambito di tutela rivendicato.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1) Un congegno composto da almeno un dispositivo primario ed uno o più secondari, abbinabili al primario, il quale comprende: nel dispositivo primario (PD), indossabile da chi deve monitorare, almeno una fonte energetica interna, almeno un sistema elettronico digitale di allertamento, di visualizzazione, di elaborazione, di ricetrasmissione senza fili dei dati da e per il/i dispositivo/i secondario/i; nel dispositivo secondario (SD), indossabile dal soggetto da monitorare, almeno una fonte energetica interna, almeno un sistema sensoriale di rilevamento dei parametri biologici e vitali di temperatura corporea e frequenza del battito cardiaco, un sistema elettronico digitale di controllo, trasduzione ed elaborazione digitale dei valori acquisiti, un sistema di ricetrasmissione senza fili dei valori acquisiti e dei parametri di funzionamento del dispositivo stesso da e per il dispositivo primario; i dispositivi sono caratterizzati dal fatto di essere montati su supporti regolabili di forma prevalentemente toroidale ellittica a generatrice variabile, da portare al polso e/o al braccio e/o alla caviglia in modo che i sensori di rilevamento siano a contatto con il corpo di chi li indossa e che la ricetrasmissione permetta anche di determinare la distanza reciproca tra il dispositivo primario e quello/i secondario/i.
- 2) Un congegno secondo la rivendicazione 1, in cui detto sistema elettronico digitale, comprende almeno un microprocessore programmabile con aree di memoria volatili e non volatili per ritenere i dati di programmazione ed elaborazione anche in assenza della fonte energetica interna al dispositivo.
- 3) Un congegno secondo la rivendicazione 1, in cui detta fonte energetica interna al dispositivo possa essere eventualmente energizzata dall'esterno del dispositivo medesimo e che tale energizzazione possa avvenire anche per accoppiamento elettromagnetico induttivo.
- 4) Un congegno secondo la rivendicazione 1 in cui detto sistema sensoriale di rilevamento dei parametri biologici e vitali di frequenza del battito cardiaco e temperatura corporea possa comprendere un unico sensore per il rilievo simultaneo o una pluralità di sensori che realizzino le medesime funzioni anche separatamente.
- 5) Un congegno secondo la rivendicazione 1, in cui detta ricetrasmissione senza fili tra il dispositivo primario e quello/i secondario/i è codificata e serializzata abbinando in modo univoco ogni dispositivo primario ad ogni dispositivo secondario.
- 6) Un congegno secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema di ricetrasmissione senza fili utilizzi gli standard ed i protocolli ZigBee<®>e/o Bluetooth™ sia in modo esclusivo sia eventualmente combinato.
- 7) Un congegno secondo la rivendicazione 1 in cui detti supporti regolabili sui quali sono montati i dispositivi siano eventualmente costruiti o ricoperti in materiale morbido, biocompatibile ed antiallergico per non causare irritazione all'epidermide dell' utilizzatore.
- 8) Un congegno secondo la rivendicazione 1 in cui detti supporti regolabili siano caratterizzati dal fatto che tale regolazione avvenga mediante allungamento o accorciamento registrabile del supporto medesimo oppure che tale regolazione avvenga mediante l'utilizzo di una pluralità di supporti di dimensioni differenti in relazione alle dimensioni deH'utilizzatore.
- 9) Un congegno secondo la rivendicazione 7 in cui detta pluralità di supporti sia caratterizzata dal fatto che possa disporre di un alloggiamento delle dimensioni idonee atto ad ospitare il dispositivo e che in tale alloggiamento il medesimo possa essere collocato e vincolato tramite specifici ancoraggi perimetrali in modo da impedirne la rimozione casuale o involontaria.
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