RU2512821C2 - Медицинское детекторное устройство для обнаружения апноэ и/или гипопноэ во сне - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике. Медицинское детекторное устройство для обнаружения нарушений дыхания во сне имеет лейкопластырь для закрепления детекторного устройства на теле человека, микрофон для регистрации дыхательных шумов и логические средства для анализа дыхательных шумов. Микрофон соединен с логическими средствами с возможностью передачи на них сигналов. Микрофон и логические средства интегрированы в лейкопластырь. С логическими средствами связаны средства вывода результата анализа дыхательных шумов. Микрофон при зафиксированном на теле человека детекторном устройстве непосредственно прилегает к коже на шее вблизи сонной артерии и/или на грудной клетке. Применение изобретения позволит осуществлять самостоятельную проверку в домашних условиях нарушений дыхания для их раннего выявления. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Обструктивное апноэ во сне представляет собой наиболее часто встречающуюся форму нарушений дыхания во сне. По оценкам, в одной только Германии от этого заболевания и тем самым от его последствий страдают более 8% населения. Из числа этих 8% страдающих подобным недугом людей лишь примерно у 5% из них это заболевание диагностировано и подвергается терапевтическому лечению.

При обструктивном апноэ во сне на длительное время происходит полная остановка дыхания вследствие полного закрытия верхних дыхательных путей. Апноэ по определению представляет собой остановку дыхания продолжительностью более 10 с. Другой формой нарушения дыхания является гипопноэ. При гипопноэ происходит уменьшение дыхательного потока на 50%. Длительные остановки дыхания или состояния гипопноэ повторяются многократно, из-за чего сон становится очень фрагментированным. Последствиями обструктивного апноэ во сне являются в краткосрочной перспективе дневная сонливость и снижение работоспособности, а в долгосрочной перспективе обструктивное апноэ во сне может привести к развитию артериальной гипертонии, повышению риска развития инфаркта миокарда, развитию импотенции и иным тяжелым последствиям.

На практике предположительный диагноз обычно ставится сравнительно поздно, когда болезнь начинает причинять человеку повышенные страдания, путем сбора подробного анамнеза домашним врачом. При подозрении на ночные остановки дыхания проводят окончательное обследование и дифференциальную диагностику путем связанного с высокими затратами времени и дорогостоящего полисомнографического исследования в лаборатории сна.

Из ЕР 1797846 А1 известны способ и устройство для лечения апноэ во сне. По своей конструкции такое устройство позволяет прикладывать определенное усилие к шее пользователя таким образом, что шея во избежание закрытия дыхательных путей удерживается в положении, наклоненном относительно своего нормального положения.

В основу настоящего изобретения была положена задача предложить недорогое средство для самостоятельной проверки в домашних условиях с целью раннего выявления нарушений дыхания, прежде всего апноэ и/или гипопноэ.

Указанная задача решается с помощью медицинского детекторного устройства, заявленного в п.1 формулы изобретения. Различные предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения. В объем изобретения включены также все возможные комбинации из по меньшей мере двух его отличительных особенностей, представленных в описании, в формуле изобретения и/или на чертеже.

Основная идея изобретения состоит в разработке выполненного предпочтительно в виде изделия одноразового пользования медицинского детекторного устройства для обнаружения состояний апноэ во сне, имеющего лейкопластырь, позволяющий закреплять детекторное устройство на теле человека, прежде всего в области шеи или грудной клетки, по меньшей мере один микрофон для регистрации дыхательных шумов, анализируемых встроенными в детекторное устройство логическими средствами на предмет обнаружения нарушений дыхания, прежде всего обнаружения наступления состояний апноэ во сне и/или гипопноэ. Иными словами, логические средства предлагаемого в изобретении медицинского детекторного устройства выполнены с возможностью анализа ими зарегистрированных микрофоном сигналов (дыхательных шумов), что позволяет применять медицинское детекторное устройство в качестве средства для самостоятельной проверки в домашних условиях с целью раннего выявления нарушений дыхания.

В предлагаемом в изобретении медицинском детекторном устройстве микрофон, соединенный с логическими средствами с возможностью передачи на них сигналов, а также сами логические средства, интегрирован в лейкопластырь, причем с логическими средствами связаны средства вывода результата анализа дыхательных шумов.

Предлагаемое в изобретении медицинское детекторное устройство предпочтительно закреплять лейкопластырем на теле, прежде всего в области шеи и/или грудной клетки, перед отходом ко сну, после чего детекторное устройство, при необходимости после его активизации вручную, автоматически выполняет анализ, соответственно обработку поступающих сигналов. По меньшей мере один микрофон особенно предпочтительно выполнять в виде компонента на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС-компонента) с тем, чтобы, во-первых, минимизировать вес детекторного устройства, а во-вторых, сделать для пользователя ношение детекторного устройства максимально комфортным. Дополнительно к таким микрофонам в виде МЭМС-компонента или вместо них возможно использование и имеющих иное исполнение миниатюрных микрофонов.

Благодаря тому, что по меньшей мере один соединенный с логическими средствами с возможностью передачи на них сигналов микрофон, а также сами логические средства интегрированы в лейкопластырь, пользователь может устанавливать устройство на своем теле, просто наклеивая его на заданное место, и вновь снимать со своего тела после использования детекторного устройства. Технические результаты, достигаемые при осуществлении изобретения заключаются, в частности, в уменьшении числа отдельных компонентов устройства за счет интеграции микрофона(-ов) вместе с логическими средствами в лейкопластырь, что делает предлагаемое в изобретении устройство более удобным в обращении и компактным, а также в повышении уровня защиты микрофона(-ов) и логических средств от внешних факторов.

Особенно предпочтителен вариант, в котором логические средства выполнены с возможностью проводимого ими в ходе обработки сигналов от микрофона анализа дыхательных шумов для обнаружения нарушений дыхания, прежде всего остановок дыхания, продолжающихся сверх минимального периода времени, например более 10 с. Предпочтительно при этом путем обработки сигналов от микрофона анализировать их только на наличие, соответственно подсчитывать количество состояний апноэ и/или гипопноэ, продолжающихся сверх заданного или задаваемого минимального периода времени. С этой целью логические средства в предпочтительном варианте снабжены счетчиком нарушений дыхания, который при обнаружении логическими средствами нарушения дыхания, продолжающегося сверх минимального периода времени, увеличивается на единицу.

Особенно предпочтителен далее вариант, в котором логические средства выполнены с возможностью учета сердечной деятельности пациента, прежде всего частоты сердечных сокращений, для проверки нарушений дыхания на достоверность. Этот специальный вариант выполнения логических средств основан на том факте, что при длительно сохраняющемся нарушении дыхания, прежде всего при длительных остановках дыхания, недостаточное снабжение организма кислородом приводит к повышению частоты сердечных сокращений. При возобновлении дыхания частота сердечных сокращений вновь нормализуется. Поэтому счетчик нарушений дыхания предпочтительно увеличивать на единицу только в том случае, когда характеризующий сердечную деятельность параметр, прежде всего частота сердечных сокращений, на протяжении времени, в течение которого продолжается потенциальное нарушение дыхания, т.е. времени, в течение которого продолжается необычный дыхательный шум, прежде всего отсутствует дыхательный шум, возрастает сверх определенного значения, например некоторого постоянного предельно допустимого значения либо некоторого варьирующегося (скользящего) среднего значения.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения логические средства для контроля, соответственно анализа сердечной деятельности, выполнены с возможностью анализа сердечных шумов, регистрируемых по меньшей мере одним микрофоном. Иными словами, при анализе поступающих от микрофона сигналов логическими средствами для проверки потенциальных нарушений дыхания на достоверность дополнительно к дыхательным шумам предпочтительно также анализировать сердечные шумы, прежде всего частоту сердечных сокращений.

Как указано выше, предпочтителен вариант, в котором логические средства выполнены с возможностью подсчета количества длящихся в течение минимального периода времени нарушений дыхания. В предпочтительном варианте логические средства выполнены с возможностью классификации нарушения дыхания как апноэ и/или гипопноэ только в том случае, когда частота сердечных сокращений на протяжении времени, в течение которого продолжается необычный дыхательный шум, прежде всего отсутствует дыхательный шум, возрастает сверх определенного значения.

С логическими средствами наиболее предпочтительно связывать средства вывода результата анализа дыхательных шумов. Такие средства вывода можно, например, выполнить с возможностью индикации того, имело ли место во время сна минимальное количество нарушений дыхания, например, одно нарушение дыхания или пять нарушений дыхания. Средства вывода можно также выполнить, например, с возможностью выдачи информации о количестве имевших место, предпочтительно проверенных на достоверность, состояний апноэ и/или гипопноэ. Так, например, в зависимости от окончательного значения счетчика нарушений дыхания могут активизироваться разные выходы логических средств, от которых на средства вывода будут поступать соответственно разные выводимые данные.

Дополнительно к этому или альтернативно этому средства вывода могут быть снабжены средствами радиосвязи, через которые беспроводным путем можно запрашивать данные о результате анализа дыхательных шумов и/или о показании счетчика нарушений дыхания. Дополнительно к таким средствам радиосвязи или вместо них можно также предусмотреть разъем для проводного считывания данных о результате анализа дыхательных шумов и/или о показании счетчика нарушений дыхания.

Особенно предпочтителен вариант выполнения предлагаемого в изобретении медицинского детекторного устройства, в котором средства вывода выполнены с возможностью происходящего на основе электрохимической реакции визуального отображения результата анализа дыхательных шумов. Этот вариант позволяет минимизировать потребность средств вывода в энергии. Так, например, под действием приложенного к выходу логических средств напряжения, которое, например, зависит от количества обнаруженных, прежде всего проверенных на достоверность, нарушений дыхания, может инициироваться электрохимическая цветная реакция, в результате которой определенный участок детекторного устройства, прежде всего лейкопластыря, изменяет свой цвет, предпочтительно необратимо изменяет свой цвет. В еще одном варианте можно, в зависимости от окончательного значения счетчика нарушений дыхания, активизировать разные выходы логических средств, которые затем инициируют цветную реакцию на разных участках детекторного устройства, прежде всего лейкопластыря, и таким путем приводят к изменению цвета, предпочтительно необратимому изменению цвета, разных участков детекторного устройства. Так, например, в результате электрохимической реакции может становиться видимой некоторая надпись, прежде всего на лейкопластыре, воспроизводящая информацию о количестве нарушений дыхания, прежде всего проверенных на достоверность, в первую очередь о количестве имевших место состояний апноэ и/или гипопноэ.

Особенно предпочтителен далее вариант, в котором предлагаемое в изобретении детекторное устройство имеет встроенный источник напряжения, позволяющий снабжать логические средства и/или микрофон и/или средства вывода необходимой электрической энергией. Наиболее предпочтительно в этом отношении использовать источник напряжения в виде по меньшей мере одного конденсатора или по меньшей мере одной конденсаторной системы с тем, чтобы детекторное устройство после его использования можно было утилизировать без нанесения ущерба окружающей среде.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения микрофон расположен в детекторном устройстве, прежде всего в лейкопластыре, таким образом, что при зафиксированном на человеке, соответственно на его теле, детекторном устройстве микрофон для возможности регистрации или восприятия им дыхательных шумов и/или сердечных шумов непосредственно прилегает к коже, предпочтительно на шее, особенно предпочтительно вблизи сонной артерии, и/или на грудной клетке. Для регистрации или восприятия дыхательных шумов и сердечных шумов можно также использовать отдельные микрофоны.

Другие преимущества и отличительные особенности изобретения более подробно рассмотрены в последующем описании на примере одного из предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемый к описанию единственный чертеж, на котором схематично показано медицинское детекторное устройство.

На прилагаемом к описанию единственном чертеже в предельно упрощенном схематичном виде показано выполненное по одному из возможных вариантов медицинское детекторное устройство 1 для обнаружения нарушений дыхания во сне. Такое детекторное устройство 1 имеет лейкопластырь 2 для его съемного закрепления на коже человека. Для этого лейкопластырь имеет не показанные на чертеже, обращенные к телу человека клейкие участки.

Детекторное устройство 1 имеет выполненный в виде МЭМС-компонента микрофон 3 для восприятия, т.е. для регистрации, дыхательных и сердечных шумов. Микрофон 3 для передачи от него сигналов соединен сигнальной шиной 4 с логическими средствами 5, имеющими микропроцессор. Логические средства 5 через шину 6 питания снабжаются электрической энергией от встроенного в детекторное устройство 1 источника 7 питания, при этом электрическая энергия передается далее от логических средств 5 для питания микрофона 3 и средств 8 вывода, которые для передачи на них сигналов от логических средств 5 соединены с ними соответствующей сигнальной шиной.

Логические средства 5 предназначены для анализа регистрируемых микрофоном 3 дыхательных шумов и для контроля, соответственно анализа зарегистрированных сердечных шумов. При отсутствии дыхательного шума в течение заданного периода времени, например в течение десяти секунд, или при обнаружении необычного дыхательного шума логические средства 5 распознают потенциальное нарушение дыхания во сне. В том случае, когда на протяжении времени, в течение которого продолжается необычный дыхательный шум, частота сердечных сокращений, определенная логическими средствами 5 на основании сердечных шумов, одновременно возрастает сверх некоторого заданного значения, например некоторого постоянного предельно допустимого значения либо некоторого варьирующегося среднего значения, с высокой степенью достоверности предполагается наличие состояния апноэ во сне, и показание встроенного в логические средства 5 счетчика нарушений дыхания увеличивается на единицу. При необходимости можно также отказаться от анализа сердечных шумов и тем самым от проверки наличия потенциальных состояний апноэ во сне на достоверность. В подобном случае счетчик нарушений дыхания в предпочтительном варианте увеличивается на единицу каждый раз, когда состояние апноэ и/или гипопноэ продолжается в течение заданного периода времени.

Как указано выше, логические средства 5 соединены со средствами 8 вывода для передачи на них сигналов. Для этого предназначена сигнальная шина 9. В наиболее простом варианте на сигнальную шину 9, ведущую от логических средств 5, напряжение подается сразу же, как только счетчик нарушений дыхания превысит определенное значение, например 1, 5 или 10. При подаче такого напряжения на средства 8 вывода происходит их активизация, проявляющаяся в инициировании ими электрохимической цветной реакции, в результате которой определенный участок выполненных в виде лейкопластыря 2 фиксирующих средств необратимо изменяет свой цвет. В другом варианте в зависимости от значения счетчика нарушений дыхания могут активизироваться разные выходы логических средств 5, прежде всего микропроцессора, соединенные с разными участками протекания цветных реакций, и поэтому в зависимости от активизированного выхода свой цвет изменяют разные участки средств сигнализации. Количество обнаруженных нарушений дыхания во сне или их количественный интервал можно визуализировать для пользователя с помощью цветового кода или надписи.

Claims (9)

1. Медицинское детекторное устройство (1) для обнаружения нарушений дыхания во сне, имеющее лейкопластырь (2) для закрепления детекторного устройства (1) на теле человека, по меньшей мере один микрофон (3) для регистрации дыхательных шумов и логические средства (5) для анализа дыхательных шумов, причем микрофон (3), соединенный с логическими средствами (5) с возможностью передачи на них сигналов, а также сами логические средства (5), интегрированы в лейкопластырь (2), а с логическими средствами (5) связаны средства (8) вывода результата анализа дыхательных шумов.

2. Медицинское детекторное устройство по п.1, отличающееся тем, что логические средства (5) выполнены с возможностью анализа дыхательных шумов для обнаружения наступления состояний апноэ и/или гипопноэ, продолжающихся сверх минимального периода времени.

3. Медицинское детекторное устройство по п.2, отличающееся тем, что логические средства (5) выполнены с возможностью учета сердечной деятельности, прежде всего частоты сердечных сокращений, для проверки нарушений дыхания, прежде всего остановок дыхания, на достоверность.

4. Медицинское детекторное устройство по п.2, отличающееся тем, что логические средства (5) выполнены с возможностью контроля сердечной деятельности на основании анализа сердечных шумов, прежде всего таковых, регистрируемых микрофоном (3).

5. Медицинское детекторное устройство по одному из пп.2-4, отличающееся тем, что логические средства (5) выполнены с возможностью подсчета количества длящихся в течение минимального периода времени нарушений дыхания, прежде всего таковых, проверенных на достоверность.

6. Медицинское детекторное устройство по п.1, отличающееся тем, что микрофон (3) соединен с логическими средствами (5) сигнальной шиной (4).

7. Медицинское детекторное устройство по п.1, отличающееся тем, что средства (8) вывода выполнены с возможностью происходящего на основе электрохимической реакции визуального отображения результата анализа дыхательных шумов.

8. Медицинское детекторное устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет источник (7) напряжения, прежде всего по меньшей мере один конденсатор.

9. Медицинское детекторное устройство по п.1, отличающееся тем, что микрофон (3) расположен таким образом, что он при зафиксированном на теле человека детекторном устройстве (1) непосредственно прилегает к коже, предпочтительно на шее, особенно предпочтительно вблизи сонной артерии, и/или на грудной клетке.

Images