RU154760U1 - Мобильный автономный прибор мониторинга состояния человека в экстремальных погодно-климатических условиях - Google Patents

Abstract

Мобильный автономный прибор мониторинга состояния человека в экстремальных погодно-климатических условиях, представляющий собой корпус с размещенным внутри микроконтроллером, содержащим аналого-цифровой преобразователь, карту памяти, и датчики температуры кожных покровов, датчик положения тела в пространстве и двигательной активности, датчик температуры окружающей среды, причем устройство снабжено автономным источником питания, прерывателем цепи питания и пьезоизлучателем, отличающийся тем, что в его состав включены усилители сигнала, соединенные входами с пульсоксиметрическими датчиками, а выходами с аналого-цифровым преобразователем, датчики атмосферного давления и влажности, соединенные своими выходами с микроконтроллером, который соединен с экраном, клавиатурой, пьезоизлучателем и вибропреобразователем, при этом микроконтроллер дополнительно содержит микропроцессор и подключен к датчику положения тела в пространстве и двигательной активности, датчику температуры окружающей среды и прерывателю цепи питания.

Description

Полезная модель относится к сфере медицины и может использоваться для оперативной оценки физиологического состояния человека, находящегося в экстремальных погодно-климатических условиях и условиях ограниченных инфраструктурных ресурсов, таких как зоны Арктики и Антарктики, где отсутствует устойчивое беспроводное покрытие территории сетью Интернет, а воздействие низких температур не позволяет корректно оценивать состояния человека исключительно по объективным параметрам его жизнедеятельности, в военно-полевых условиях, в географически удаленных от медицинских центров населенных пунктах, на подводных лодках и кораблях дальнего следования.

Известна система регистрации физиологической способом дистанционного мониторинга состояния человека (патент РФ №2442531), состоящая из блока электродов, выполненного в виде элемента одежды по типу майки из эластичного, непроводящего электрический ток материала, с встроенными в нее вставками из токопроводящей ткани, зафиксированных в строго определенных местах тела пациента, датчика артериального давления, закрепляемого на мочке уха пациента, регистратора физиологической информации, совмещенного с датчиками температуры и положения тела в пространстве со встроенным в него приемопередающим модулем радиоканала. Комплекс состоит из блока-анализатора врача, состоящего из приемопередающего модуля радиоканала, подключаемого к персональному компьютеру через USB порт, и программного обеспечения. Регистратор физиологической информации с встроенным в него приемопередающим модулем канала радиосвязи выполнен в едином блоке. Комплекс включает в себя следующие датчики: датчик электрокардиограммы, шестиканальный усилитель, коммутатор, микропроцессор, датчики реограммы с усилителем, управляемый коммутатор, датчики температуры тела, трехпозиционный датчик пространственного положения тела, датчик артериального давления с усилителем, передающий модуль, приемопередающий модуль радиоканала регистратора, канал радиосвязи стандарта GPRS либо Wi-Fi, WiMax или ZegBee, блок-анализатор врача и карту памяти.

Недостатком устройства является невозможность учета влияния параметров окружающей среды (температура, влажность, давление), что не позволяет выделить влияние погодных и климатических изменений окружающей среды на функциональное состояние человека.

Известен также носимый телекоммуникационный комплекс мониторинга функционального состояния человека (патент РФ №91838), состоящий из измерительного модуля, предназначенного для расположения на теле человека, включающего узлы съема физиологических сигналов и содержащего электроды для съема биопотенциалов, излучатель и фотоприемник для определения количества кислорода в крови, акселерометр для мониторинга двигательной активности человека, манжету с компрессором и датчиком систолического и диастолического давлений; процессорного модуля, состоящего из процессора, осуществляющего обработку и преобразование сигналов, материнской платы, служащей для соединения устройств измерительного модуля с процессором, карты памяти, предназначенной для хранения обработанной информации; интерфейсного модуля, состоящего из монитора, на который выводится полученная информация, клавиатуры, включающей в себя тревожную кнопку, кнопку активации экрана и кнопку активации прибора, гарнитуры осуществляющей функцию аудиодневника здоровья человека и функцию обратной связи с врачом; модуль коммуникации, включающий в себя GSM/GPRS узел, служащий для передачи сигналов тревоги, GPS узел, определяющий местоположение человека, Wi-Fi и Bluetooth узел, осуществляющий передачу собранной информации на любое другое цифровое устройство.

Недостатком указанного устройства также является невозможность учета параметров окружающей среды (температура, влажность, давление), что не позволяет оценить влияние на функциональное состояние человека погодных и климатических изменений окружающей среды. В результате возможны ошибочные заключения о состоянии здоровья человека, а также повышая вероятность ложных тревог при классификации аномалий адаптационных процессов, особенно в условиях воздействия экстремальных погодных факторов.

Известно также взятое за прототип автономное наручное устройство дистанционного контроля состояния человека (патент РФ №136315) в виде наручных часов, содержащее микроконтроллер и связанный с ним GSM/GPRS приемопередатчик. С микроконтроллером также соединены датчики пульса, температуры тела пользователя, акселерометр, блок памяти и кнопка включения/вызова, и через аналогово-цифровой преобразователь - датчик температуры окружающего воздуха. С GSM/GPRS приемопередатчиком связаны динамик, микрофон, антенна и модуль идентификации SIM. Микроконтроллер выполнен с учетом возможности голосовой связи с диагностическим центром через кнопку включения/вызова и приемопередатчик и записи в блоке памяти частоты сердечных сокращений, температуры тела пользователя, температуры окружающего воздуха, изменения показаний акселерометра и формирования SMS сообщения, которое включает в себя записанные параметры и идентификационный номер устройства для передачи его на приемопередатчик и далее в диагностический центр для формирования заключения.

Недостатком устройства является небольшое количество измеряемых параметров окружающей среды для их объективизации (используется только термометр для измерения температуры окружающего воздуха).

Задача, на которую направлена полезная модель, заключается в создании устройства, способного учесть комплексное влияние параметров атмосферы на состояние организма человека.

Техническим результатом является расширение функциональных и эксплуатационных возможностей рассматриваемого устройства при воздействии экстремальных погодных и климатических факторов. Указанный результат достигается путем включения в состав устройства датчиков влажности и атмосферного давления для оценки на основе их показаний физиологического состояния человека по погодно-климатическим условиям за счет непрерывного сравнения параметров физиологического состояния человека и параметров окружающей среды.

Для этого предлагается устройство, блок-схема которого приведена на рисунке, где обозначено: корпус (1) с размещенными в нем микроконтроллером (2), содержащим микропроцессор (20) и карта памяти (19), аналого-цифровой преобразователь (3) через усилители сигнала (6), (7) связанные с пульсометрическими датчиками (4) и (5) и непосредственно с датчиком атмосферного давления (9), датчиком влажности воздуха (10), датчиком положения тела в пространстве и двигательной активности (11), LCD экраном (12), клавиатурой (13), пьезоизлучателем (14), вибропреобразователем (15), датчик температуры окружающей среды (16), прерывателем цепи питания -выключатель (18). За пределами корпуса установлены датчик температуры кожных покровов (8), пульсометрические датчики отраженного типа (4), (5) и автономный источник питания (17).

Корпус мобильного автономного прибора мониторинга состояния человека может быть прикреплен к телу человека с помощью специального ортопедического бандажа (на рисунке не указан).

Устройство работает следующим образом.

Включение устройства осуществляется с помощью прерывателя цепи питания (выключателя) (18) расположенного на корпусе (1) прибора. Пульсоксиметрические датчики (4) и (5) синхронно регистрируют уровень насыщения крови кислородом, что позволяет оценить время запаздывания пульсовой волны между прохождением датчиков. На основании этих параметров микропроцессором (19) и картой памяти (2) регистрируются пульсограмма, дыхательная активность и изменение артериального давления. Данные измерений датчика двигательной активности (11) с определенной частотой записи фильтруются и обрабатываются в микропроцессоре (20) для получения информации о положении человека в пространстве (лежа, стоя, и т.п.), характере движения (бег, ходьба, падение, прыжок), что позволяет оценить характер и величину текущей физической нагрузки. Датчики относительной влажности воздуха (10) и атмосферного давления (9) опрашиваются микроконтроллером также с некоторой частотой. Информация со всех имеющихся в приборе датчиков поступает через микроконтроллер в микропроцессор, где анализируется согласно заложенным в программное обеспечение алгоритмам физиологическое состояние человека-оператора и влияние окружающей природной среды - например, анализ текущего значения расчетного известным образом индекса комфортности (Архипова И.В и др. Обзор индексов степени комфортности погодных условий и их связь с показателями смертности; Айзенштадт Б.А. Метод расчета некоторых биоклиматических показателей // Метеорология и гидрология. - 1964. - №12. - С. 9-16.; Головина Е.Г., Трубина М.А. Методика расчетов биометеорологических параметров (индексов). - СПб., 1997. - 110 с.) и превышение им заранее заданного с помощью клавиатуры (13) и экрана (12) порогового значения. При достижении индексом значения равного или большего порогового значения пьезоизлучателем (14) вырабатывается сигнал и одновременно вибропреобразователем (15) подается вибросигнал.

Наличие такого сигнала означает, что состояние организма определяется аномальным состоянием окружающей среды.

Источники информации

Ледоеской С.М., Щербаченко Г.Е., Щигленко Н.А., Малыгин А.В. Способ дистанционного мониторинга состояния человека, патент РФ №2442531 // Изобретения. Полезные модели №5 20.02.2012

Боднарчук В.Б., Катаев Э.Ю., Симунин М.М., Смирнов Д.П., Строганов А.А., Строганова В.С, Цыганков В.Ю. Носимый телекоммуникационный комплекс мониторинга функционального состояния человека. Патент РФ №91838 // Изобретения. Полезные модели №7 10.03.2010

Седых Сергей Юрьевич Автономное наручное устройство дистанционного контроля состояния человека. Патент РФ №136315//Изобретения. Полезные модели №1 10.01.2014

Архипова И.В и др.ОБЗОР ИНДЕКСОВ СТЕПЕНИ КОМФОРТНОСТИ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ПОКАЗАТЕЛЯМИ СМЕРТНОСТИ //Ползуновский вестник 2005 №4 222-227

Айзенштадт Б.А. Метод расчета некоторых биоклиматических показателей // Метеорология и гидрология. - 1964. - №12. - С. 9-16.

Головина Е.Г., Трубина М.А. Методика расчетов биометеорологических параметров (индексов). - СПб., 1997. - 110 с.

Claims (1)

1. Мобильный автономный прибор мониторинга состояния человека в экстремальных погодно-климатических условиях, представляющий собой корпус с размещенным внутри микроконтроллером, содержащим аналого-цифровой преобразователь, карту памяти, и датчики температуры кожных покровов, датчик положения тела в пространстве и двигательной активности, датчик температуры окружающей среды, причем устройство снабжено автономным источником питания, прерывателем цепи питания и пьезоизлучателем, отличающийся тем, что в его состав включены усилители сигнала, соединенные входами с пульсоксиметрическими датчиками, а выходами с аналого-цифровым преобразователем, датчики атмосферного давления и влажности, соединенные своими выходами с микроконтроллером, который соединен с экраном, клавиатурой, пьезоизлучателем и вибропреобразователем, при этом микроконтроллер дополнительно содержит микропроцессор и подключен к датчику положения тела в пространстве и двигательной активности, датчику температуры окружающей среды и прерывателю цепи питания.

Images