RU124966U1 - Устройство тревожной сигнализации на базе системы пульсометрии со встроенной системой gps/глонасс-навигации - Google Patents

Abstract

Беспроводное устройство тревожной сигнализации, включающее в себя модуль GPS и/или ГЛОНАСС-навигации и виброакселерометр, отличающееся наличием электронного блока, регистрирующего сердечный ритм человека, наличием реализованных в программном обеспечении прибора алгоритмов идентификации экстремальных состояний человека (включая психоэмоциональное состояние) и возможностью автоматической передачи по беспроводным каналам связи сигнала тревоги с указанием текущих географических координат и положения тела человека в случае наступления одного из экстремальных состояний.

Description

Заявляемая полезная модель относится к области портативных биомедицинских измерительных приборов, регистрирующих сердечный ритм человека, и отличается наличием реализованных в программном обеспечении прибора алгоритмов идентификации экстремальных состояний человека и возможностью автоматической передачи по беспроводным каналам связи сигнала тревоги с указанием текущих географических координат в случае наступления одного из экстремальных состояний. Основными сферами применения являются обеспечение безопасности (личная безопасность, безопасность сотрудников банка, детей, школьников, пожилых людей, водителей), охрана объектов (банков, магазинов, офисов, торговых и складских помещений, зданий и сооружений), использование для экспресс-диагностики функционального и психоэмоционального состояния человека, использование в качестве системы автоматического вызова неотложной помощи при острых приступах сердечнососудистых заболеваний, использование на тренировках в фитнес-клубе или тренажерном зале, на пеших и велосипедных прогулках, при беге трусцой, на гребле.

Устройства тревожной сигнализации обычно устанавливается в помещениях с целью оповещения о вооруженном нападении преступников на организации и предприятия. Оповещение происходит после нажатия сотрудником предприятия на специальную кнопку или педаль путем передачи сигнала о нападении по телефонной линии или через сеть сотовой связи службам собственной безопасности, группам быстрого реагирования или сотрудникам органов внутренних дел. Беспроводные системы тревожной сигнализации также можно применять и в целях обеспечения личной безопасности, например, при перемещении по городу в ночное время или в районах с повышенной криминогенной обстановкой. На сегодняшний день подобные системы являются ближайшим аналогом описываемого в заявляемой полезной модели устройства.

Однако подобные устройства имеют серьезный недостаток. Не всегда находясь в состоянии сильного стресса в быстро меняющейся экстремальной обстановке потерпевший успевает нажать кнопку тревожной сигнализации. Кроме того, злоумышленники могут физически отстранить сотрудника организации или службы охраны от устройства тревожной сигнализации.

Заявляемая полезная модель описывает устройство, существенно снижающее риск неполучения сигнала о происшествии службами безопасности. Конструктивно устройство тревожной сигнализации выполнено в виде наручного браслета, опоясывающего запястье, и содержащего блок измерения сердечного ритма человека, модуль GSM, модуль Bluetooth и модуль GPS\ГЛОНАСС-навигации. Измерение пульса обеспечивается съемом сигнала с оптического датчика, содержащего излучатель и фотоприемник, и работающего в режиме отражения. Отправка сигнала о помощи осуществляется по беспроводному каналу связи в автоматическом режиме в случае идентификации экстремального состояния человека по показателям вариабельности сердечного ритма.

Большинство современных электронных регистраторов пульса конструктивно состоят из двух отдельных частей: нагрудного пояса, оснащенного измерительными электродами, и наручных часов, визуализирующих частоту сердечных сокращений и ее производные показатели. Связь между поясом, реализующим измерение одноканальной ЭКГ, и наручными часами-компьютером осуществляется по беспроводному радиоинтерфейсу. Подобный способ измерения обеспечивает относительно высокую точность, хотя и чувствительно к электромагнитным помехам, однако привносит дополнительные неудобства: требуется постоянно носить нагрудный измерительный пояс, причиняющий дискомфорт и сковывающий движения.

Второй метод измерения пульса предполагает кратковременное прикосновение к электродам большими пальцами правой и левой руки и по своей технологической сути не подразумевает непрерывного кардиомониторинга.

Кроме того, нередко производители систем фотоплетизмографии (включающих в себя функциональную возможность измерения частоты сердечных сокращений) используют оптические пальцевые сенсоры, состоящие из пары светодиод-фотодиод (или светодиод-фототранзистор). Измерение, основанное на оптическом методе, обладает исключительной помехоустойчивостью и точностью, однако требует постоянного ношения датчика на пальце человека. Альтернативным вариантом пальцевого датчика является оптический датчик-клипса на ухо.

В заявляемой полезной модели используется оптический метод измерения парой излучатель-фотоприемник с запястья в режиме отражения. В конечной реализации может использоваться как один оптический датчик, так и несколько. В последнем случае микропроцессорная система измерительного прибора осуществляет автоматический выбор лучшего канала измерения по качеству получаемого сигнала в зависимости от относительного положения устройства на руке. Подобное решение позволяет разместить устройство тревожной сигнализации в портативном корпусе, крепящемся на запястье, что делает устройство значительно более удобным в эксплуатации, чем имеющиеся аналоги.

Подобный метод измерения обладает меньшей чувствительностью, чем метод фотоплетизмографии путем просвета пальца или мочки уха, но данной чувствительности достаточно для эффективной регистрации сердечного ритма в целях идентификации экстремальных состояний человека. Кроме того, данный метод измерения позволяет осуществлять непрерывный оксиметрический мониторинг, с контролем выхода уровня кислорода в крови за границы допустимого диапазона, и так же осуществлять отправку сигнала тревоги по беспроводному каналу в случае возникновения экстремальных состояний.

Фиг.1. Структурная схема беспроводной тревожной сигнализации на базе системы пульсометрии со встроенной системой GPS/ГЛОНАСС-навигации

В фиг.1 используются следующие обозначения:

МК - микроконтроллер

АЦП - аналого-цифровой преобразователь

ФНЧ - фильтр нижних частот

ИУ - измерительный усилитель

GSM - модуль GSM

GPS/ГЛОНАСС - модуль GPS/ГЛОНАСС

На фиг.1 изображена структурная схема беспроводной тревожной сигнализации на базе системы пульсометрии со встроенной системой GPS/ГЛОНАСС-навигации. Ядром системы является микроконтроллер со встроенным аналого-цифровым преобразователем. Сигнал с оптического сенсора усиливается измерительным усилителем и проходит через антиалайзинговый аналоговый фильтр нижних частот. Предобработанный аналоговый сигнал поступает на аналоговые входы микроконтроллера и проходит процедуру аналого-цифрового преобразования.

Программное обеспечение микроконтроллера реализует цифровую фильтрацию сигнала (фильтры нижних и верхних частот, фильтрация артефактов), идентификацию R-пиков PQRST-комплекса кардиосигнала и непрерывное формирование динамического масиива RR-интервалов. На основе ряда RR-интервалов программное обеспечение осуществляет анализ вариабельности сердечного ритма статистическими, спектральными и автокорреляционными методами. Программное обеспечение микроконтроллера обеспечивает непрерывное сравнение показателей вариабельности сердечного ритма с показателями нормы. В случае отклонения от нормы идентифицируется тип возникшего экстремального состояния (сильный страх, усталость, приступ сердечно-сосудистого заболевания и т.д.) и отправляется сигнал тревоги по беспроводным каналам связи GSM и/или Bluetooth.

В сигнал тревоги включается тип экстремального состояния (сильный страх, усталость, приступ сердечно-сосудистого заболевания и т.д.), текущие географические координаты, получаемые со встроенного в прибор модуля GPS/ГЛОНАСС навигации и положение тела человека, измеренное встроенным в прибор виброакселерометром.

Макеты заявляемой полезной модели были созданы и испытаны. Оптический метод измерения сердечного ритма показал достаточную чувствительность для регистрации сердечного ритма, годного для анализа его вариабельности в целях идентификации экстремальных состояний (включая психоэмоциональное состояние). Максимальный интервал между идентификацией экстремальной ситуации и передачей сигнала тревоги не превышает 1 секунду.

Claims (1)

1. Беспроводное устройство тревожной сигнализации, включающее в себя модуль GPS и/или ГЛОНАСС-навигации и виброакселерометр, отличающееся наличием электронного блока, регистрирующего сердечный ритм человека, наличием реализованных в программном обеспечении прибора алгоритмов идентификации экстремальных состояний человека (включая психоэмоциональное состояние) и возможностью автоматической передачи по беспроводным каналам связи сигнала тревоги с указанием текущих географических координат и положения тела человека в случае наступления одного из экстремальных состояний.