RU2786479C1 - Device and method for determination and monitoring of risks for health - Google Patents
Device and method for determination and monitoring of risks for health Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786479C1 RU2786479C1 RU2021123170A RU2021123170A RU2786479C1 RU 2786479 C1 RU2786479 C1 RU 2786479C1 RU 2021123170 A RU2021123170 A RU 2021123170A RU 2021123170 A RU2021123170 A RU 2021123170A RU 2786479 C1 RU2786479 C1 RU 2786479C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- signal
- health
- parameters
- risks
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 12
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims description 10
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N D-Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 4
- 210000003722 Extracellular Fluid Anatomy 0.000 claims description 4
- 206010062519 Poor quality sleep Diseases 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 4
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 4
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 claims description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 4
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000002596 correlated Effects 0.000 claims description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 14
- 230000003044 adaptive Effects 0.000 description 4
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 210000004369 Blood Anatomy 0.000 description 1
- 208000008787 Cardiovascular Disease Diseases 0.000 description 1
- 210000003709 Heart Valves Anatomy 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 208000008466 Metabolic Disease Diseases 0.000 description 1
- 210000000707 Wrist Anatomy 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001396 anti-anti-diuretic Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 230000001684 chronic Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000001882 diuretic Effects 0.000 description 1
- 239000002934 diuretic Substances 0.000 description 1
- 230000003862 health status Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 230000001575 pathological Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 1
- 238000009528 vital sign measurement Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Изобретение относится к медицинской технике, а именно - к устройствам и способам определения и мониторинга рисков для здоровья субъекта, а также для диагностики состояния организма субъекта. Под термином «субъект» в настоящем изобретении понимается человек - носитель устройства или иной живой организм, в частности, животное (в том числе млекопитающее).SUBSTANCE: invention relates to medical equipment, namely, to devices and methods for determining and monitoring risks to the health of a subject, as well as for diagnosing the state of the subject's body. The term "subject" in the present invention refers to a person - the carrier of the device or another living organism, in particular, an animal (including a mammal).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Известны устройства и способы определения состояния здоровья человека на основе сигналов с различных датчиков.Devices and methods for determining the state of human health based on signals from various sensors are known.
Известен способ мониторинга нормальных или аномальных физиологических событий у пациентов путем анализа их биомедицинских сигналов по международной заявке WO200357025, опубл. 24.12.2003, МПК A61B 05/00. Анализируемый биомедицинский сигнал исследуют следующим образом. Получают необработанный сигнал, например, ЭКГ пациента с использованием соответствующего электрода. Выполняют адаптивную сегментацию данного сигнала. Далее извлекают признаки из указанного необработанного сигнала. Производят кластеризацию временных признаков и признаков формы сигнала. На основе полученных данных производят выполнение медицинской интерпретации кластеров.A known method of monitoring normal or abnormal physiological events in patients by analyzing their biomedical signals according to international application WO200357025, publ. 12/24/2003, IPC A61B 05/00. The analyzed biomedical signal is examined as follows. A raw signal is obtained, for example, an ECG of a patient using an appropriate electrode. Perform adaptive segmentation of this signal. Next, features are extracted from said raw signal. Produce clustering of temporal features and features of the waveform. Based on the data obtained, the medical interpretation of the clusters is performed.
В патенте EP2156788, опубл. 24.02.2010, МПК A61B 05/00 раскрыт способ измерения во временных рядах показателя жизнедеятельности. Показатели жизненно важных функций непрерывно измеряются модулем измерения показателя жизнедеятельности. Модуль определения изменения показателя жизнедеятельности пользователя определяет, может ли человек по состоянию здоровья управлять транспортным средством.In patent EP2156788, publ. 02/24/2010, IPC A61B 05/00 disclosed a method for measuring in the time series of a vital sign. Vital signs are continuously measured by the vital sign measurement module. The user's vital sign change determination module determines whether a person can drive a vehicle for health reasons.
Наиболее близким является способ обнаружения патологических колебаний физиологических сигналов для диагностики заболеваний человека, описанный в заявке US20100234748, опубл. 16.09.2010, МПК A61B 05/04.The closest is a method for detecting pathological fluctuations in physiological signals for the diagnosis of human diseases, described in the application US20100234748, publ. 09/16/2010, IPC A61B 05/04.
Способ включает в себя выполнение анализа скользящего окна, чтобы найти последовательности в данных физиологического сигнала, которые соответствуют версиям шаблонной функции, скорректированным по амплитуде и продолжительности, в пределах указанного допуска.The method includes performing a sliding window analysis to find sequences in physiological signal data that correspond to amplitude and duration corrected versions of the template function within a specified tolerance.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
Техническим результатом, достигаемым в настоящем изобретении, является повышение точности, достоверности и оперативности определения рисков для здоровья, а также повышение универсальности инструментария их определения путем учета одновременно измеренных разнородных физиологических характеристик организма субъекта.The technical result achieved in the present invention is to increase the accuracy, reliability and efficiency of determining health risks, as well as to increase the universality of the tools for their determination by taking into account simultaneously measured heterogeneous physiological characteristics of the subject's body.
Для достижения вышеуказанного технического результата предложено устройство определения и мониторинга рисков для здоровья, включающее: датчики, имеющие контакт с телом субъекта и закрепленные на нем; блок измерения, выполненный с возможностью преобразования сигналов с датчиков параметров различной физической природы к виду значений измеряемых ими величин; блок параметрическо-функционального преобразования, обеспечивающий преобразование каждого из принятых сигналов с измеренными физиологическими параметрами из параметрического сигнала в функциональный сигнал единой формы, обеспечивающей их сопоставление без дополнительного преобразования; блок сопоставления сигналов, выполненный с возможностью определения наличия рисков и формирования соответствующих сигналов об их наличии; блок оценки рисков, выполненный с возможностью оценивания рисков и формирования сигналов с общей оценкой (уровнем) рисков; блок отображения, выполненный с возможностью преобразования общей оценки (уровня) рисков в сообщение человеку – носителю устройства и/или специалисту, осуществляющему мониторинг здоровья.To achieve the above technical result, a device for determining and monitoring health risks is proposed, including: sensors that have contact with the subject's body and are attached to it; a measurement unit configured to convert signals from sensors of parameters of various physical nature to the type of values of the quantities measured by them; a parametric-functional conversion unit that converts each of the received signals with the measured physiological parameters from a parametric signal into a functional signal of a single form, which ensures their comparison without additional conversion; a signal matching unit configured to determine the presence of risks and generate appropriate signals about their presence; a risk assessment unit configured to evaluate risks and generate signals with a general assessment (level) of risks; a display unit configured to convert the overall assessment (level) of risks into a message to a person - the carrier of the device and / or a specialist who monitors health.
В устройстве согласно настоящему изобретению датчики могут быть закреплены на теле субъекта любым, не наносящим вред его здоровью, способом, например, посредством застегивания браслета, посредством фиксации пластырем или нагрудным ремнем, или посредством имплантирования. In the device according to the present invention, the sensors can be attached to the body of the subject in any way that is not harmful to his health, for example, by fastening a bracelet, by fixing with a patch or chest strap, or by implantation.
Устройство согласно настоящему изобретению может быть выполнено с возможностью приема сигналов с любых известных типов датчиков, например, пьезоэлектрических, оптико-электрических, электрохимических, аудио-видео датчиков, а также с иных перспективных датчиков, обеспечивающих измерение физиологических характеристик.The device according to the present invention can be configured to receive signals from any known types of sensors, for example, piezoelectric, optoelectric, electrochemical, audio-video sensors, as well as other promising sensors that provide measurement of physiological characteristics.
Устройство согласно настоящему изобретению может быть выполнено с возможностью приема сигналов с датчиков, установленных непосредственно в корпусе устройства, а также, при необходимости, с датчиков, установленных вне корпуса, по проводам или по стандартным протоколам беспроводной передачи данных. The device according to the present invention can be configured to receive signals from sensors installed directly in the body of the device, as well as, if necessary, from sensors installed outside the body, via wires or standard wireless data protocols.
Устройство согласно настоящему изобретению выполнено с возможностью приема сигналов с датчиков параметров различной физической природы посредством блока измерения, блока параметрическо-функционального преобразования, блока сопоставления сигналов и блока оценки рисков. The device according to the present invention is configured to receive signals from parameter sensors of various physical nature by means of a measurement unit, a parametric-functional conversion unit, a signal matching unit, and a risk assessment unit.
Устройство согласно настоящему изобретению может быть выполнено с возможностью непрерывного длительного мониторинга рисков для здоровья субъекта.The device according to the present invention can be configured to continuously monitor risks to the health of a subject for a long time.
В устройстве согласно настоящему изобретению блок отображения может содержать световой и/или звуковой индикатор и/или экран.In the device according to the present invention, the display unit may include a light and/or sound indicator and/or a screen.
Устройство согласно настоящему изобретению может быть связано с мобильным устройством, выполненным в виде мобильного телефона, смартфона, планшетного компьютера, ноутбука, или со стационарным компьютером.The device according to the present invention may be associated with a mobile device in the form of a mobile phone, smartphone, tablet computer, laptop, or desktop computer.
Устройство определения и мониторинга рисков для здоровья предусматривает следующие основные функции:The device for determining and monitoring health risks provides the following main functions:
- осуществление длительного мониторинга путем непрерывного измерения физиологических характеристик (например, частоты сердечных сокращений (ЧСС), температуры, концентрации основных веществ и др.) с помощью датчиков, имеющих контакт с телом субъекта и закрепленных на нем;- implementation of long-term monitoring by continuous measurement of physiological characteristics (for example, heart rate (HR), temperature, concentration of basic substances, etc.) using sensors that have contact with the subject's body and are attached to it;
- параметрическо-функциональное преобразование каждого из измеренных разнородных сигналов в однородные функциональные сигналы для последующего их сопоставления;- parametric-functional transformation of each of the measured heterogeneous signals into homogeneous functional signals for their subsequent comparison;
- сопоставление однородных функциональных сигналов;- comparison of homogeneous functional signals;
- оценивание рисков для здоровья в соответствии с набором установленных состояний, связанных с рисками для здоровья и отражающих возможные изменения здоровья;- assessment of health risks in accordance with a set of established conditions associated with health risks and reflecting possible changes in health;
- информирование человека – носителя устройства и/или специалиста, осуществляющего мониторинг здоровья, об определенных устройством рисках.- informing the person - the wearer of the device and / or the specialist who monitors health about the risks identified by the device.
Кроме того, изобретение предусматривает наличие в устройстве дополнительных функций, позволяющих увеличить точность анализа состояния здоровья субъекта:In addition, the invention provides for the presence in the device of additional functions that allow to increase the accuracy of the analysis of the subject's health status:
- непрерывный контроль устройством своего состояния (например, контроль наличия питания и соединения датчиков, имеющих контакт с телом субъекта);- continuous control by the device of its state (for example, control of the presence of power and connection of sensors that have contact with the body of the subject);
- автоматическая корректировка сигналов, содержащих измеренные физиологические характеристики (обеспечение обратной связи в ходе процессов измерений);- automatic correction of signals containing measured physiological characteristics (providing feedback during measurement processes);
- взаимодействие с внешними системами в целях передачи данных с устройства для дополнительной обработки.- interaction with external systems in order to transfer data from the device for additional processing.
Датчики, блок измерения, блок параметрическо-функционального преобразования, блок сопоставления сигналов, блок оценки рисков и блок отображения конструктивно могут быть объединены и выполнены в виде носимого персонального устройства, например, в форме браслета.The sensors, the measurement unit, the parametric-functional conversion unit, the signal matching unit, the risk assessment unit and the display unit can be structurally combined and made in the form of a wearable personal device, for example, in the form of a bracelet.
При необходимости датчики могут размещаться вне корпуса браслета и соединяться с браслетом проводами или по стандартным протоколам беспроводной передачи данных. If necessary, the sensors can be placed outside the bracelet body and connected to the bracelet by wires or by standard wireless data transfer protocols.
Вся совокупность существенных признаков заявленных устройства и способа определения и мониторинга рисков для здоровья напрямую влияет на достижение заявленного технического результата. Признак наличия в заявленном устройстве датчиков, имеющих контакт с телом субъекта, и закрепленных на нем, и признак приема сигналов с датчиков, содержащих измеренные физиологические характеристики, являются ключевыми для настоящего изобретения и обеспечивают возможность функционирования устройства и осуществления способа и достижения заявленного технического результата. Точность, достоверность и оперативность определения рисков для здоровья невозможно повысить без наличия в заявленном устройстве датчиков, без приема сигналов с этих датчиков и без их дальнейшего преобразования таким образом, как это описано в настоящем изобретении. Повышение универсальности инструментария определения рисков для здоровья также обеспечивается в первую очередь за счет наличия в заявленном устройстве датчиков, приема сигналов с этих датчиков и их дальнейшего преобразования. The whole set of essential features of the claimed device and method for determining and monitoring health risks directly affects the achievement of the claimed technical result. The sign of the presence in the claimed device of sensors that have contact with the body of the subject and are fixed on it, and the sign of receiving signals from sensors containing measured physiological characteristics are key to the present invention and provide the ability to operate the device and implement the method and achieve the claimed technical result. The accuracy, reliability and efficiency of determining health risks cannot be improved without the presence of sensors in the claimed device, without receiving signals from these sensors and without their further transformation in the manner described in the present invention. Increasing the versatility of tools for determining health risks is also ensured primarily due to the presence of sensors in the claimed device, receiving signals from these sensors and their further conversion.
Также для достижения вышеуказанного технического результата предложен способ определения и мониторинга рисков для здоровья, характеризующийся тем, что предварительно создают наборы функциональных параметров, каждый из которых включает совокупность взаимосвязанных пороговых значений критических физиологических параметров и их временных характеристик по длительности и периодичности, принимают сигналы, содержащие измеренные физиологические характеристики, по меньшей мере, с одного датчика, преобразуют каждый из принятых сигналов в сигнал единой формы, обеспечивающей их сопоставление без дополнительного преобразования на заданном временном отрезке, при этом определяют сигналу значение, обозначающее наличие фактора риска для здоровья при достижении данным сигналом порога критического значения параметра, хранящегося в одном из множества предварительно сформированных наборов функциональных параметров, или значение, обозначающее отсутствие фактора риска для здоровья, если порог не достигнут, затем сопоставляют между собой сигналы единой формы в рамках каждого набора функциональных параметров и при совпадении значений сигналов набора, обозначающих наличие фактора риска для здоровья, выносят решение о наличии определенных рисков для здоровья субъекта, на основании множества которых формируют общую оценку состояния здоровья, о чем информируют человека – носителя устройства и/или специалиста, осуществляющего непрерывный длительный мониторинг здоровья, отличающийся тем, что используют вышеуказанное устройство, при этом закрепляют его на теле субъекта любым, не наносящим вред его здоровью, способом.Also, to achieve the above technical result, a method for determining and monitoring health risks is proposed, characterized in that sets of functional parameters are preliminarily created, each of which includes a set of interrelated threshold values of critical physiological parameters and their time characteristics in terms of duration and frequency, receive signals containing measured physiological characteristics, at least from one sensor, convert each of the received signals into a signal of a single form, providing their comparison without additional conversion at a given time interval, while determining the value of the signal, indicating the presence of a risk factor for health when this signal reaches the critical threshold the value of a parameter stored in one of the many pre-generated sets of functional parameters, or a value indicating the absence of a health risk factor if the threshold is not reached, then, signals of a single form are compared with each other within each set of functional parameters and, if the values of the signals of the set, indicating the presence of a risk factor for health, coincide, they make a decision about the presence of certain risks for the health of the subject, based on the set of which they form an overall assessment of the state of health, about which they inform a person - the carrier of the device and / or a specialist who performs continuous long-term health monitoring, characterized in that the above device is used, while fixing it on the subject's body in any way that does not harm his health.
Способ определения и мониторинга рисков для здоровья посредством вышеуказанного устройства определения и мониторинга рисков для здоровья, заключающийся в выполнении следующих операций, можно описать более подробно следующим образом.The method of determining and monitoring health risks by the above device for determining and monitoring health risks, which consists in performing the following operations, can be described in more detail as follows.
Предварительно создают наборы функциональных параметров, каждый из которых включает совокупность взаимосвязанных пороговых значений критических физиологических параметров и их временных характеристик по длительности и периодичности, характеризующую определенный фактор риска для здоровья. При этом выбор значений критических физиологических параметров и их временных характеристик по длительности и периодичности опирается на проверенные медицинские данные.Sets of functional parameters are preliminarily created, each of which includes a set of interrelated threshold values of critical physiological parameters and their time characteristics in terms of duration and frequency, characterizing a certain health risk factor. At the same time, the choice of the values of critical physiological parameters and their time characteristics in terms of duration and frequency is based on verified medical data.
Каждый набор функциональных параметров формируется на основе по меньшей мере двух параметров (время и соответствующий ему хотя бы один физиологический параметр), получаемых с датчиков.Each set of functional parameters is formed on the basis of at least two parameters (time and at least one physiological parameter corresponding to it) received from sensors.
Далее в целях обеспечения постоянного определения и мониторинга рисков для здоровья, которые заключаются в непрерывном последовательном выполнении всех операций способа, за исключением операции предварительного создания набора функциональных параметров, принимают сигналы, содержащие измеренные физиологические характеристики, по меньшей мере, с одного датчика. От датчиков получают сигналы, содержащие, в частности, следующие параметры: ЧСС, состояние сна или бодрствования; вид физической активности субъекта, расход и приход энергии, состояние гидратации организма, фазы сна, уровень стресса, содержание глюкозы в межклеточной жидкости, но не ограничиваясь данным перечнем.Further, in order to ensure the constant determination and monitoring of health risks, which consist in the continuous sequential execution of all operations of the method, with the exception of the operation of pre-creating a set of functional parameters, signals containing the measured physiological characteristics are received from at least one sensor. From the sensors receive signals containing, in particular, the following parameters: heart rate, state of sleep or wakefulness; type of physical activity of the subject, energy consumption and income, state of hydration of the body, sleep phases, stress level, glucose content in the intercellular fluid, but not limited to this list.
Затем преобразуют каждый из принятых сигналов в функциональный сигнал единой формы, обеспечивающей их сопоставление без дополнительного преобразования на заданном временном отрезке, при этом определяют сигналу значение, обозначающее наличие фактора риска для здоровья при достижении данным сигналом порога критического значения параметра, хранящегося в одном из множества предварительно сформированных наборов функциональных параметров, или значение, обозначающее отсутствие фактора риска для здоровья, если порог не достигнут. Другими словами, это позволяет разнородные сигналы с датчиков преобразовать в единую форму для их последующего сопоставления. Следует отметить, что из одного сигнала от датчика в процессе его преобразования в сигнал единой формы, получают столько однородных сигналов, сколько имеется разных пороговых значений критических физиологических параметров, соответствующих сигналу, в наборах функциональных параметров.Then each of the received signals is converted into a functional signal of a single form, which ensures their comparison without additional conversion at a given time interval, at the same time, a value is determined for the signal, indicating the presence of a risk factor for health when this signal reaches the threshold of the critical value of the parameter stored in one of the set previously formed sets of functional parameters, or a value indicating the absence of a health risk factor if the threshold is not reached. In other words, this allows heterogeneous signals from sensors to be converted into a single form for their subsequent comparison. It should be noted that from one signal from the sensor in the process of its conversion into a signal of a single form, as many homogeneous signals are obtained as there are different threshold values of critical physiological parameters corresponding to the signal in the sets of functional parameters.
Кроме того, перед преобразованием сигналов от датчиков в сигналы единой формы определяют некоторое значение (например, среднее арифметическое) сигнала от датчика на заданном временном отрезке.In addition, before converting the signals from the sensors into signals of a single form, a certain value (for example, the arithmetic mean) of the signal from the sensor at a given time interval is determined.
Далее при достижении сигналом от датчика порогового значения критического физиологического параметра запоминают значение величины отклонения сигнала от порогового значения, длительность и периодичность такого отклонения. Учет величины отклонения, длительность и периодичность такого отклонения позволяет при вынесении решения о наличии фактора риска более точно определить состояние здоровья.Further, when the signal from the sensor reaches the threshold value of the critical physiological parameter, the value of the deviation of the signal from the threshold value, the duration and frequency of such a deviation are stored. Taking into account the magnitude of the deviation, the duration and frequency of such a deviation makes it possible to more accurately determine the state of health when making a decision about the presence of a risk factor.
Затем сопоставляют между собой сигналы единой формы в рамках каждого набора функциональных параметров и при совпадении значений сигналов набора, обозначающих наличие фактора риска для здоровья, выносят решение о том, что риски для здоровья определены, при этом формируют соответствующие сигналы об их наличии.Then, signals of a single form are compared with each other within each set of functional parameters and, if the values of the signals of the set, indicating the presence of a health risk factor, coincide, a decision is made that health risks have been identified, while generating appropriate signals about their presence.
После формируют наборы состояний, связанных с выявленными рисками для здоровья и отражающих возможные изменения здоровья.After that, sets of conditions are formed that are associated with the identified health risks and reflect possible changes in health.
Затем оценивают риски в соответствии с полученным набором состояний и определяют общую оценку рисков для здоровья, при этом формируют соответствующие сигналы с этой оценкой.Then, the risks are assessed in accordance with the received set of conditions and the overall assessment of health risks is determined, while the corresponding signals with this assessment are formed.
В завершение информируют человека – носителя устройства и/или специалиста, осуществляющего мониторинг здоровья, посредством отображения сигналов с общей оценкой (уровнем) рисков на блоке отображения устройства.Finally, the person - the device carrier and/or the health monitoring specialist is informed by displaying signals with a general assessment (level) of risks on the display unit of the device.
В способе согласно настоящему изобретению внешнее устройство могут выбирать из группы, включающей мобильный телефон, смартфон, планшетный компьютер, ноутбук или стационарный компьютер. In the method according to the present invention, the external device may be selected from the group consisting of a mobile phone, smartphone, tablet computer, laptop or desktop computer.
В способе согласно настоящему изобретению заблаговременно создают наборы функциональных параметров и задают соответствующие им пороговые значения. В способе согласно настоящему изобретению с датчиков могут получать сигналы содержащие, в частности, следующие параметры: частоту сердечных сокращений, состояние сна или бодрствования; вид физической активности человека, расход и приход энергии, состояние гидратации организма, фазы сна, уровень стресса, содержание глюкозы в межклеточной жидкости, но не ограничиваясь данным перечнем. In the method according to the present invention, sets of functional parameters are created in advance and their corresponding threshold values are set. In the method according to the present invention, signals can be received from sensors containing, in particular, the following parameters: heart rate, state of sleep or wakefulness; type of physical activity of a person, energy consumption and income, state of hydration of the body, sleep phases, stress level, glucose content in the intercellular fluid, but not limited to this list.
В способе согласно настоящему изобретению перед преобразованием сигналов от датчиков в сигналы единой формы используют как текущее значение сигнала от датчика, так и накопленные ретроспективные данные.In the method according to the present invention, both the current value of the signal from the sensor and the accumulated historical data are used before converting the signals from the sensors into signals of a single form.
В способе согласно настоящему изобретению после преобразования каждого из принятых сигналов в сигнал единой формы, из сигналов единой формы формируют единый однородный поток. In the method according to the present invention, after converting each of the received signals into a single waveform signal, a single homogeneous stream is formed from the uniform waveforms.
В способе согласно настоящему изобретению для каждого набора функциональных параметров могут использовать одно или несколько временных окон, с которыми соотносятся поступающие данные для каждого из сигналов.In the method according to the present invention, for each set of functional parameters, one or more time windows can be used to which the incoming data for each of the signals is correlated.
В способе согласно настоящему изобретению длина каждого временного окна может определяться конкретным набором функциональных параметров.In the method according to the present invention, the length of each time window may be determined by a specific set of functional parameters.
В способе согласно настоящему изобретению могут осуществлять непрерывный контроль технического состояния устройства, автоматическую корректировку сигналов, содержащих измеренные физиологические характеристики, а именно, обеспечение обратной связи в ходе процессов измерений, взаимодействия с внешними системами для передачи данных.In the method according to the present invention, it is possible to carry out continuous monitoring of the technical condition of the device, automatic correction of signals containing measured physiological characteristics, namely, providing feedback during measurement processes, interaction with external systems for data transmission.
В способе согласно настоящему изобретению действия над принимаемыми сигналами с датчиков параметров различной физической природы разделены на самостоятельные технологические переделы (этапы преобразования сигналов), и осуществляются посредством соответствующих блоков заявленного устройства.In the method according to the present invention, actions on received signals from sensors of parameters of various physical nature are divided into independent technological stages (signal conversion stages), and are carried out by means of the corresponding blocks of the claimed device.
Повышение точности, достоверности и оперативности определения рисков для здоровья, а также повышение универсальности инструментария их определения в заявляемом способе и устройстве для его реализации обеспечивается всей совокупностью признаков изобретения.Increasing the accuracy, reliability and efficiency of determining health risks, as well as increasing the versatility of the tools for their determination in the claimed method and device for its implementation is provided by the entire set of features of the invention.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На Фиг. 1 приведены варианты реализации изобретения.On FIG. 1 shows embodiments of the invention.
На Фиг. 2 приведена общая схема операций способа определения и мониторинга рисков для здоровья.On FIG. 2 is a general flow diagram of a method for determining and monitoring health risks.
На Фиг. 3 приведена схема создания наборов функциональных параметров.On FIG. 3 shows the scheme for creating sets of functional parameters.
На Фиг. 4 представлены графики преобразования сигналов, содержащие измеренные физиологические параметры с датчика, в сигнал единой формы.On FIG. 4 shows graphs of signal conversion, containing the measured physiological parameters from the sensor, into a signal of a single form.
На Фиг. 5 представлены графики результатов сопоставления сигналов единой формы в рамках совокупности сигналов каждого из созданных наборов функциональных параметров и графики определенных рисков для здоровья.On FIG. Figure 5 shows graphs of the results of comparing signals of a single form within the set of signals of each of the created sets of functional parameters and graphs of certain health risks.
На Фиг. 6 показан пример преобразования сигналов, содержащих измеренные физиологические параметры с датчиков, в сигнал единой формы.On FIG. 6 shows an example of converting signals containing measured physiological parameters from sensors into a single waveform.
На Фиг. 7 приведен другой пример преобразования сигналов, содержащих измеренные физиологические параметры с датчиков, в сигнал единой формы.On FIG. Figure 7 shows another example of converting signals containing measured physiological parameters from sensors into a single waveform.
На Фиг. 8 приведен пример, отражающий содержание преобразования параметрических сигналов в функциональные с их последующим сопоставлением, лежащее в основе способа определения и мониторинга рисков для здоровья.On FIG. 8 shows an example that reflects the content of the transformation of parametric signals into functional ones with their subsequent comparison, which underlies the method for determining and monitoring health risks.
На Фиг. 9 приведен пример общей схемы определения рисков.On FIG. 9 shows an example of a general scheme for identifying risks.
На Фиг. 10 приведен пример определения рисков в носимом персональном устройстве в форме браслета.On FIG. 10 shows an example of risk identification in a wearable personal device in the form of a wristband.
На Фиг. 11 приведен пример реализации изобретения в виде носимого персонального устройства на базе аналоговых и цифровых микросхем.On FIG. 11 shows an example of the implementation of the invention in the form of a wearable personal device based on analog and digital microcircuits.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Для устройства и способа определения и мониторинга рисков для здоровья допускается несколько вариантов реализации (Фиг. 1). Так, изобретение может быть реализовано самостоятельно как носимое персональное устройство, например, в форме браслета с датчиками, имеющими контакт с телом субъекта и закрепленными на нем (I), в составе пары браслет-телефон (планшет) (II) или в качестве элемента в составе сложной системы технических устройств (III) на основе цифровой техники общего назначения.For the device and method for determining and monitoring health risks, several implementation options are allowed (Fig. 1). Thus, the invention can be implemented independently as a wearable personal device, for example, in the form of a bracelet with sensors that are in contact with the subject's body and attached to it (I), as part of a bracelet-phone (tablet) pair (II) or as an element in as part of a complex system of technical devices (III) based on general-purpose digital technology.
Носимые персональные устройства 1 (Фиг. 1), в том числе устройство для определения и мониторинга рисков для здоровья предназначены, в основном, для измерения физиологических параметров и информирования о полученных значениях этих параметрах носителя устройства. В настоящее время данные устройства не предполагают достаточно развернутое определение рисков для здоровья субъекта. Кроме того, данные устройства, в качестве элементов сложных систем технических устройств, могут быть связаны с другим носимым устройством, например, мобильным телефоном (планшетом) 2, в целях передачи данных с устройства на внешнее устройство 3 для дополнительной обработки (III).Wearable personal devices 1 (Fig. 1), including a device for determining and monitoring health risks, are mainly designed to measure physiological parameters and inform about the obtained values of these parameters of the device carrier. Currently, these devices do not provide a sufficiently detailed definition of risks to the health of the subject. In addition, these devices, as elements of complex systems of technical devices, can be associated with another wearable device, for example, a mobile phone (tablet) 2, in order to transfer data from the device to an
Изобретение, реализованное самостоятельно как носимое персональное устройство (Фиг. 1), например, в форме браслета с датчиками (I) состоит из: датчиков (1), имеющих контакт с телом субъекта и закрепленных на нем; блока измерения (2), преобразующего сигналы с датчиков параметров различной физической природы к виду значений измеряемых ими величин; блока параметрическо-функционального преобразования (3), преобразующего каждый из принятых сигналов с измеренными физиологическими параметрами из параметрического сигнала в функциональный сигнал единой формы, обеспечивающей их сопоставление без дополнительного преобразования; блока сопоставления сигналов (4), определяющего наличие рисков и формирующего соответствующие сигналы об их наличии; блока оценки рисков (5), осуществляющего оценивание рисков и формирование сигналов с общей оценкой (уровнем) рисков; блока отображения (6), осуществляющего преобразование общей оценки (уровня) рисков в сообщение человеку – носителю устройства и/или специалисту, осуществляющему мониторинг здоровья.The invention implemented independently as a wearable personal device (Fig. 1), for example, in the form of a bracelet with sensors (I) consists of: sensors (1) that have contact with the subject's body and are attached to it; a measurement unit (2) that converts signals from sensors of parameters of various physical nature to the form of values of the quantities measured by them; a parametric-functional conversion unit (3) that converts each of the received signals with the measured physiological parameters from a parametric signal into a functional signal of a single form, which ensures their comparison without additional conversion; a signal matching block (4) that determines the presence of risks and generates appropriate signals about their presence; a risk assessment block (5) that performs risk assessment and generates signals with a general assessment (level) of risks; a display unit (6) that converts the overall assessment (level) of risks into a message to a person - the device carrier and / or a specialist who monitors health.
Основной функцией изобретения является определение рисков для здоровья путем последовательной обработки параметрических сигналов, измеренных одним или несколькими датчиками параметров различной физической природы (1) на основе их целенаправленного параметрическо-функционального преобразования в блоках измерения (2), параметрическо-функционального преобразования (3), сопоставления сигналов (4) и оценки рисков (5).The main function of the invention is to determine health risks by sequential processing of parametric signals measured by one or more sensors of parameters of various physical nature (1) based on their purposeful parametric-functional transformation in measurement units (2), parametric-functional transformation (3), comparison signals (4) and risk assessment (5).
Блок отображения (5) предназначен для преобразования сигналов с общей оценкой (уровнем) рисков в сообщение человеку – носителю устройства и/или специалисту, осуществляющему мониторинг здоровья, посредством светового, звукового индикатора и/или экрана.The display unit (5) is designed to convert signals with a general assessment (level) of risks into a message to a person - the device carrier and / or a specialist who monitors health, by means of a light, sound indicator and / or screen.
Последовательная обработка параметрических сигналов в процессе определения рисков для здоровья заключается в поэтапном преобразовании сигналов, полученных от датчиков, в сообщение человеку – носителю устройства и/или специалисту, осуществляющему мониторинг здоровья, о выявленных рисках. Используются пять этапов преобразования: измерение, параметрическо-функциональное преобразование, сопоставление, оценка рисков, отображение. Каждое преобразование осуществляется в соответствующем блоке устройства. Графическое изображение этапов преобразования сигналов, получаемых от датчиков, в процессе определения рисков для здоровья, виды таких сигналов, а также состав соответствующих этим преобразованиям блоков приведены на Фиг. 2.Sequential processing of parametric signals in the process of determining health risks consists in the step-by-step transformation of signals received from sensors into a message to a person - the device carrier and / or a specialist who monitors health about the identified risks. Five stages of transformation are used: measurement, parametric-functional transformation, comparison, risk assessment, mapping. Each transformation is carried out in the corresponding block of the device. A graphic representation of the stages of transformation of signals received from sensors in the process of determining health risks, the types of such signals, as well as the composition of the blocks corresponding to these transformations are shown in Fig. 2.
Перед началом измерительных процедур заблаговременно (Фиг. 3) создаются наборы функциональных параметров 4 (на фигурах - наборы), каждый из которых включает совокупность взаимосвязанных пороговых значений критических физиологических параметров и их временных характеристик по длительности и периодичности, характеризующую определенный критический фактор риска для здоровья. К таким параметрам могут относиться: ЧСС, состояние сна или бодрствования; вид физической активности субъекта, расход и приход энергии, состояние гидратации организма, фазы сна, уровень стресса, содержание глюкозы в межклеточной жидкости, но не ограничиваясь данным перечнем.Before the start of the measurement procedures, sets of
На схеме (Фиг. 3) представлена процедура создания набора функциональных параметров 4.The diagram (Fig. 3) shows the procedure for creating a set of
Под наборами функциональных параметров 4, которые отражают конкретные состояния здоровья, понимаются взаимосвязанные гипотезы о возможном риске для здоровья 5, задаваемых для каждого из факторов риска (FR) для здоровья, которые могут быть выявлены на основе сигналов S(P), содержащих измеренные физиологические характеристики, получаемые с помощью датчиков, в виде параметров P. По сути каждый из наборов функциональных параметров 4 отражает гипотезу о возможном риске для здоровья при сочетании нескольких параметров P. Время также является одним из параметров, так как при определении рисков для здоровья должны учитываться временные характеристики по длительности и периодичности параметров P.Functional parameter sets 4 that reflect specific health conditions are interrelated hypotheses about a
При формировании гипотез о возможном риске для здоровья при сочетании нескольких параметров P используются объективные данные накопленные медициной и отражающие причинно-следственные связи между заболеванием и предшествующей ему последовательностью изменений физиологических характеристик субъекта. На основе этих данных формируются пороговые критические значения CP тех параметров P, которые могут быть измерены с помощью носимого персонального устройства 1 (I, Фиг. 1).When forming hypotheses about a possible health risk when several P parameters are combined, objective data accumulated by medicine and reflecting the cause-and-effect relationships between the disease and the sequence of changes in the subject's physiological characteristics that precede it are used. Based on these data, threshold critical values CP of those parameters P that can be measured using a wearable personal device 1 (I, Fig. 1) are formed.
Пример одного из таких возможных наборов функциональных параметров 4 приведен на Фиг. 6. В качестве параметров P сигналов S (P) используются следующие параметры: ЧСС; признак (вид) активности, в которой находится субъект (в частности для человека, «спокойное состояние», «ходьба», «бег»); параметр «Время наблюдения».An example of one such possible set of
Для каждого параметра в наборе устанавливается его пороговое значение, соответственно, каждый параметр набора определяется как критический физиологический параметр. For each parameter in the set, its threshold value is set, respectively, each parameter of the set is defined as a critical physiological parameter.
В реализации, представленной на Фиг.6, установлены следующие пороговые значения параметров:In the implementation shown in FIG. 6, the following parameter thresholds are set:
- для критического физиологического параметра ЧСС заранее установлено пороговое значение ЧССнорм. Текущее значение критического физиологического параметра CP для сигнала параметра S (ЧСС) определяется как «S(ЧСС) >70%*S(ЧССнорм)». То есть если в результате мониторинга сигнала ЧСС фиксируется отклонение от установленной границы физиологического параметра ЧСС больше чем на 70%, то тогда фиксируется и наличие определенного фактора риска для здоровья, который характеризуется этим параметром. То есть, для данного критического физиологического параметра может быть назначен порог в виде относительной величины как доли от номинального значения этого параметра;- for the critical physiological parameter of heart rate, the threshold value of heart rate norms is pre-set. The current value of the critical physiological parameter CP for the parameter signal S (HR) is defined as "S(HR) >70%*S(HR norms )". That is, if, as a result of monitoring the heart rate signal, a deviation from the established boundary of the physiological parameter of heart rate by more than 70% is recorded, then the presence of a certain health risk factor, which is characterized by this parameter, is also recorded. That is, for a given critical physiological parameter, a threshold can be assigned in the form of a relative value as a fraction of the nominal value of this parameter;
- значение порогового критического физиологического параметра CP для сигнала параметра S (вид активности), которое свидетельствует о появлении фактора риска, установлено как любое состояние, кроме состояния «Бег». То есть, для критического физиологического параметра, характеризующего вид активности субъекта, наличие определенного фактора риска устанавливается только при принадлежности определенным текущим состоянием;- the value of the threshold critical physiological parameter CP for the parameter signal S (type of activity), which indicates the appearance of a risk factor, is set to any state, except for the "Running" state. That is, for a critical physiological parameter characterizing the type of activity of the subject, the presence of a certain risk factor is established only if it belongs to a certain current state;
- значение порогового критического физиологического параметра CP для параметра S (Время наблюдения), которое свидетельствует о появлении фактора риска – «2 мин». То есть фактор риска устанавливается при достижении конкретного абсолютного значения.- the value of the threshold critical physiological parameter CP for the parameter S (Time of observation), which indicates the appearance of a risk factor - "2 min". That is, the risk factor is set when a specific absolute value is reached.
На Фиг. 7 приведен другой пример, в котором сформулированы два набора функциональных параметров 4 на основании тех же параметров P. Набор функциональных параметров N является набором из примера на Фиг. 6. Набор функциональных параметров N+1 на основе тех же параметров P связан с другой гипотезой о возможном риске для здоровья субъекта. В реализации, представленной на фигуре, установлены для этой гипотезы следующие пороговые значения параметров:On FIG. 7 shows another example in which two sets of
- для критического физиологического параметра ЧСС заранее установлено пороговое значение ЧССнорм. Текущее значение критического физиологического параметра CP для сигнала параметра S (ЧСС) определяется как «S(ЧСС) >90%*S(ЧССнорм)». То есть если в результате мониторинга сигнала ЧСС фиксируется отклонение от порога физиологического параметра ЧСС больше чем на 90%, то тогда фиксируется и наличие определенного фактора риска для здоровья, который характеризуется этим параметром. То есть, для данного критического физиологического параметра может быть назначен порог в виде относительной величины как доли от номинального значения этого параметра;- for the critical physiological parameter of heart rate, the threshold value of heart rate norms is pre-set. The current value of the critical physiological parameter CP for the parameter signal S (HR) is defined as "S(HR) >90%*S(HR norms )". That is, if, as a result of monitoring the heart rate signal, a deviation from the threshold of the physiological parameter of heart rate by more than 90% is recorded, then the presence of a certain health risk factor, which is characterized by this parameter, is also recorded. That is, for a given critical physiological parameter, a threshold can be assigned in the form of a relative value as a fraction of the nominal value of this parameter;
- пороговое значение критического физиологического параметра CP для сигнала параметра S (вид активности), которое свидетельствует о появлении фактора риска, установлено как состояние «Бег». То есть для критического физиологического параметра, характеризующего вид активности субъекта, наличие определенного фактора риска устанавливается только при принадлежности к определенному текущему состоянию;- the threshold value of the critical physiological parameter CP for the parameter signal S (type of activity), which indicates the appearance of a risk factor, is set as the "Running" state. That is, for a critical physiological parameter characterizing the type of activity of the subject, the presence of a certain risk factor is established only if it belongs to a certain current state;
- значение порогового критического физиологического параметра CP для параметра S (Время наблюдения), которое свидетельствует о появлении фактора риска – «0,1 мин». То есть фактор риска устанавливается при достижении конкретного абсолютного значения.- the value of the threshold critical physiological parameter CP for the parameter S (Time of observation), which indicates the appearance of a risk factor - "0.1 min". That is, the risk factor is set when a specific absolute value is reached.
Пример на Фиг. 7 показывает, что даже для одних и тех же сочетаний параметров может быть несколько наборов функциональных параметров. Количество наборов зависит только от того, какое количество рисков возможно определить при использовании доступных данных с датчиков.The example in Fig. 7 shows that even for the same parameter combinations there can be several sets of functional parameters. The number of sets depends only on how many risks can be determined using the available sensor data.
Реализация набора функциональных параметров в устройстве предполагается путем заблаговременной установки пороговых значений критических физиологических параметров, например, в простейшем случае в виде амплитуды электрического напряжения, когда нужно будет использовать в пороговом устройстве аналогового входного сигнала (Фиг. 11) - сигнал от датчика, измеряющего ЧСС. The implementation of a set of functional parameters in the device is assumed by pre-setting the threshold values of critical physiological parameters, for example, in the simplest case in the form of an electrical voltage amplitude, when it will be necessary to use an analog input signal in the threshold device (Fig. 11) - a signal from a sensor that measures heart rate.
Наборы функциональных параметров могут хранить также временные характеристики критических физиологических параметров. Для этого могут быть использованы цифровые часы. Например, если ЧСС имеет высокую частоту и длится слишком долго, такие значения сигналов могут быть в соответствующем наборе.Sets of functional parameters can also store time characteristics of critical physiological parameters. A digital clock can be used for this. For example, if the heart rate is high and lasts too long, these signal values may be in the appropriate set.
В целях непрерывного длительного мониторинга рисков ретроспективные данные наблюдения за здоровьем организма субъекта могут накапливаться как непосредственно на устройстве, так и передаваться во внешние системы (устройства) для хранения и последующей обработки. Для этого предусмотрена возможность взаимодействия с внешними устройствами, выбираемыми из группы, включающей мобильный телефон, смартфон, планшетный компьютер, ноутбук или стационарный компьютер.For the purpose of continuous long-term monitoring of risks, retrospective data on monitoring the health of the subject's body can be accumulated both directly on the device and transferred to external systems (devices) for storage and further processing. For this, it is possible to interact with external devices selected from a group including a mobile phone, smartphone, tablet computer, laptop or desktop computer.
Способ определения и мониторинга рисков для здоровья, реализованный в изобретении, выполняется следующим образом (Фиг. 2).The method for determining and monitoring health risks implemented in the invention is as follows (Fig. 2).
С одного или с двух датчиков 1 (Фиг. 2), например, с Датчика 1 и Датчика 2 принимают сигналы S(P), содержащие измеренные физиологические параметры P.From one or two sensors 1 (Fig. 2), for example, from
Далее в блоке измерения 2 сигналы с датчиков параметров различной физической природы преобразуются к виду значений измеряемых ими величин, то есть сигналы принимают параметрический характер.Further, in the
После этого в блоке параметрическо-функционального преобразования 3 производится преобразование каждого из принятых параметрических сигналов в функциональный сигнал единой (здесь и далее – двоичной) формы на заданном временном отрезке. При этом определяют функциональному сигналу значение «1» при достижении соответствующим параметрическим сигналом порога критического физиологического параметра, хранящегося в одном из множества предварительно сформированных наборов функциональных параметров 4 (Фиг. 3), и значение «0», если порог не достигнут. After that, in the parametric-
На Фиг. 4 приведен пример такого преобразования для условных сигналов S1 и S2. Для сигнала S1 границей критического физиологического параметра является пороговое значение CP1, обозначенного пунктирной линией, а для сигнала S2 пороговое значение CP2. Если данное значение на заданном временном отрезке превышено, то на выходе блока параметрическо-функционального преобразования 3 (Фиг. 2) записывается «1» для сигналов CB1 или CB2, если не превышено, то записывается «0».On FIG. 4 shows an example of such a transformation for conditional signals S1 and S2. For the signal S1, the boundary of the critical physiological parameter is the threshold value CP1, indicated by a dotted line, and for the signal S2, the threshold value CP2. If this value is exceeded at a given time interval, then at the output of the parametric-functional conversion block 3 (Fig. 2) "1" is recorded for the signals CB 1 or CB 2 , if not exceeded, then "0" is recorded.
Способ предусматривает определение некоторого значения (например, среднего арифметического) сигнала от датчика на временных отрезках входных сигналов S, для отстройки от помех. Кроме того, сигналы S, содержащие измеренные физиологические параметры могут отсутствовать, например, по причине неисправности датчика, наличия помех в передаче сигналов и других объективных причин. В этом случае после преобразования не формируется сигналы двоичной формы CB. Следуют пропуски в передаче сигналов, что и иллюстрируется на Фиг. 4.The method involves determining a certain value (for example, the arithmetic mean) of the signal from the sensor on the time intervals of the input signals S, to deviate from interference. In addition, the signals S containing the measured physiological parameters may be absent, for example, due to a sensor malfunction, the presence of interference in signal transmission and other objective reasons. In this case, no CB signals are generated after conversion. Gaps in signaling follow, as illustrated in FIG. 4.
Следующий этап (Фиг. 2) заключается в сопоставлении сигналов двоичной формы в рамках каждого из наборов функциональных параметров в блоке сопоставления 4. На выходе блока параметрическо-функционального преобразования 3 образуется единый поток сигналов двоичной формы. Таким образом это преобразование позволяет в дальнейшем сопоставлять сигналы, которые было невозможно сопоставлять до преобразования их в двоичную форму. The next step (Fig. 2) is to compare the binary form signals within each of the sets of functional parameters in the
Речь идет о сопоставлении в простейшей двоичной форме, «1» и «0». Однако может быть предусмотрено запоминание отклонения от порога на предыдущем этапе в форме большего числа значений, то есть запоминание значения величины отклонения от порога критического физиологического параметра. Это позволяет при вынесении решения о наличии рисков для здоровья учитывать величину отклонения от порога критического физиологического параметра, а также длительность и периодичность такого отклонения, что также повышает точность способа.It's about matching in its simplest binary form, "1" and "0". However, it may be possible to store the deviation from the threshold in the previous step in the form of a larger number of values, that is, to store the value of the deviation from the threshold of the critical physiological parameter. This allows, when making a decision about the presence of health risks, to take into account the magnitude of the deviation from the threshold of a critical physiological parameter, as well as the duration and frequency of such a deviation, which also increases the accuracy of the method.
Для каждого из созданных наборов функциональных параметров 4 (Фиг. 3) сопоставляют между собой все его функциональные сигналы двоичной формы и при совпадении значений «1» для каждого из сигналов набора выносят решение о наличии определенных рисков для здоровья. Данная операция поясняется на Фиг. 5. Функциональные сигналы двоичной формы SB1, SB2, SB3, в данном примере сопоставляются по логике «И» в рамках каждого из наборов функциональных параметров: набора 1, набора 2 и набора 3. Если на временном отрезке сопоставления в рамках набора функциональных параметров у каждого сигнала SB будет значение «1», на выходе «1». Если будет хотя бы один «0», на выходе будет «0». В данном примере при сопоставлении у набора 1 и набора 3 сигнал на выходе содержит «1», что указывает о наличии определенного риска для здоровья. Если одновременно сработало несколько наборов функциональных параметров, то идентифицируется несколько состояний, связанных с рисками для здоровья и отражающих возможные изменения здоровья. Следует также отметить, что одно установленное состояние может свидетельствовать о нескольких рисках для здоровья.For each of the created sets of functional parameters 4 (Fig. 3), all its functional signals of binary form are compared with each other, and if the values “1” match for each of the signals of the set, a decision is made about the presence of certain health risks. This operation is explained in Fig. 5. Functional signals of binary form SB 1 , SB 2 , SB 3 , in this example, are compared according to the logic "AND" within each of the sets of functional parameters: set 1, set 2 and set 3. If on the time interval of matching within the set of functional parameters, each SB signal will have the value "1", at the output "1". If there is at least one "0", the output will be "0". In this example, when comparing set 1 and set 3, the output contains a "1", indicating that there is a certain health risk. If several sets of functional parameters worked simultaneously, then several conditions are identified that are associated with health risks and reflect possible changes in health. It should also be noted that a single identified condition may indicate several health risks.
Общий пример, отражающий содержание преобразования параметрических сигналов в функциональные с их последующим сопоставлением, лежащее в основе способа определения и мониторинга рисков для здоровья, приведен на Фиг. 8.A general example, reflecting the content of the transformation of parametric signals into functional ones with their subsequent comparison, which underlies the method for determining and monitoring health risks, is shown in Fig. eight.
Следующий этап (Фиг. 2) заключается в оценивании рисков для здоровья в соответствии с ранее установленными состояниями, связанными с рисками и отражающими возможные изменения здоровья, и реализуется в блоке оценки рисков 5. Например, для качественной оценки рисков, формируемой устройством, может быть использована алгебра двоичной логики. Пример общей схемы такой оценки рисков приведен на Фиг. 9.The next stage (Fig. 2) consists in assessing health risks in accordance with previously established conditions associated with risks and reflecting possible changes in health, and is implemented in
На следующем этапе (Фиг. 2) в блоке отображения 6 устройства для определения и мониторинга рисков для здоровья (например, в носимом персональном устройстве 1 в форме браслета, представленном на Фиг. 1) осуществляется преобразование общей оценки (уровня) рисков в сообщение человеку – носителю устройства и/или специалисту, осуществляющему мониторинг здоровья, например, в форме световой индикации или текстового сообщения на экран устройства (Фиг. 10).At the next stage (Fig. 2), in the
Медицинские примеры.medical examples.
В качестве практического примера определения рисков для здоровья приведем пример с сигналами от носимого персонального устройства, содержащими измеренные у наблюдаемого мужчины (субъект) 60 летнего возраста физиологические параметры по уровню стресса и уровню гидратации. На первом этапе преобразования в сигналы двоичной формы происходит сравнение с сигналами установленного порогового значения критического физиологического параметра и временем этого превышения как сигнала с параметром стресса, так и сигнала с параметром уровня гидратации (обезвоживание). На следующем этапе уже сопоставляются сигналы двоичной формы, в рамках соответствующих наборов функциональных параметров. При этом могут быть выявлены следующие ситуации:As a practical example of determining health risks, we will give an example with signals from a wearable personal device containing physiological parameters measured in an observed male (subject) of 60 years of age in terms of stress level and hydration level. At the first stage of conversion to binary signals, a comparison with the signals of the established threshold value of the critical physiological parameter and the time of this excess of both the signal with the stress parameter and the signal with the hydration level parameter (dehydration) takes place. At the next stage, binary form signals are already compared within the corresponding sets of functional parameters. In this case, the following situations can be identified:
- повышенный стресс при низкой гидратации;- increased stress with low hydration;
- длительная низкая гидратация (обезвоживание).- prolonged low hydration (dehydration).
Мониторинг состояния здоровья показал, что у наблюдаемого присутствует выраженное хроническое обезвоживание. Прием у врача подтвердил, что после замены 10 лет назад одного из клапанов сердца на искусственный, в течение более двух последних лет принимались препараты для снижения артериального давления, в состав которых входит мочегонное средство, что привело к «сгущению крови», вызванному состоянием обезвоживания. При этом низкая гидратация сопровождалась повышенным стрессом. Па данному примеру выявленный риск был признан врачом как существенный для жизни и здоровья наблюдаемого и назначено новое лечение.Health monitoring showed that the subject had severe chronic dehydration. A doctor's appointment confirmed that after replacing one of the heart valves with an artificial one 10 years ago, for the past two years he had been taking blood pressure medication, which includes a diuretic, which led to "blood thickening" caused by a state of dehydration. At the same time, low hydration was accompanied by increased stress. In this example, the identified risk was recognized by the doctor as essential for the life and health of the patient and a new treatment was prescribed.
Все эти ситуации говорят о наличии объективной возможности выявления рисков для здоровья субъекта.All these situations indicate the presence of an objective possibility of identifying risks to the health of the subject.
На основании этих данных могут далее рассматриваться более общие оценки риска для здоровья субъекта. Например, эти указанные риски могут говорить о сердечно сосудистом заболевании, или нарушении обмена веществ. Кроме того, данные о рисках, связанных со стрессом и низкой гидратацией могут свидетельствовать о снижении адаптационных возможностей или снижении работоспособности.Based on these data, more general assessments of the subject's health risk can be further considered. For example, these indicated risks may indicate a cardiovascular disease, or a metabolic disorder. In addition, data on the risks associated with stress and low hydration may indicate a decrease in adaptive capacity or a decrease in performance.
Следует также отметить, что, например, общая оценка рисков для здоровья субъекта может быть построена в форме представления рисков в виде последовательного перечисления рисков и их параметров, которые затем будут проанализированы специалистами, выносящими общие решения о здоровье и общих рисках для субъекта. Может быть построена и автоматизированная система, которая на основе полученных данных будет определять более общие риски, по всем полученным данным о рисках или по части их. Реализация такой возможности предусматривается путем взаимодействия изобретения с внешними системами (устройствами) в целях передачи данных с устройства для дополнительной обработки.It should also be noted that, for example, a general assessment of risks to the health of a subject can be built in the form of a presentation of risks in the form of a sequential listing of risks and their parameters, which will then be analyzed by specialists who make general decisions about the health and general risks for the subject. An automated system can also be built, which, on the basis of the data received, will determine more general risks, according to all the received data on risks or in part of them. The implementation of this possibility is provided by the interaction of the invention with external systems (devices) in order to transfer data from the device for additional processing.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
Изобретение может быть реализовано как носимое персональное устройство, например, в форме браслета, или может входить в состав сложной системы технических устройств, как ее элемент. The invention can be implemented as a wearable personal device, for example, in the form of a bracelet, or it can be part of a complex system of technical devices, as its element.
Пример реализации изобретения в виде носимого персонального устройства в форме браслета, закрепленного на запястье, на базе аналоговых и цифровых микросхем представлен на Фиг. 11.An example of the implementation of the invention in the form of a wearable personal device in the form of a wristband, based on analog and digital microcircuits, is shown in Fig. eleven.
В качестве примера приведен способ выявления превышения критического значения ЧСС, что говорит об риске ССЗ (Риск 1), совместно со способом выявления повышенной ЧСС в ночное время, что говорит об риске снижения адаптационных возможностей организма субъекта (Риск 2).As an example, a method is given for detecting an excess of the critical value of heart rate, which indicates a risk of CVD (Risk 1), together with a method for detecting elevated heart rate at night, which indicates a risk of reducing the adaptive capabilities of the subject's body (Risk 2).
Так с датчика ЧСС (например, оптического пульсометра), размещенного в корпусе браслета и имеющего контакт с телом субъекта путем закрепления его на запястье посредством застегивания браслета поступает электрический сигнал на пороговое устройство (Компаратор 1), в котором он преобразуется из аналогового сигнала на выходе в цифровую информацию. Если входной аналоговый сигнал по своему значению больше определенного (порогового) напряжения (критическая ЧСС), которое заблаговременно устанавливается заранее как критический функциональный сигнал первого набора функциональных параметров (набора 1) устройства (браслета), то на выходе порогового устройства формируется сигнал логического уровня равный «1». При этом через простейшую схему соединения (например, через правильно подобранный резистор) сигнал с логического элемента «зажигает» светодиод. Это говорит о том, что выявлен фактор риска – повышенная ЧСС, а значит определен, например, риск ССЗ (Риск 1). Как допущение для данного риска, в целях упрощения графической схемы второй критический параметр (Время) не рассматривается.So, from a heart rate sensor (for example, an optical heart rate monitor) placed in the bracelet case and having contact with the subject’s body by fixing it on the wrist by fastening the bracelet, an electrical signal is sent to the threshold device (Comparator 1), in which it is converted from an analog output signal into digital information. If the input analog signal in its value is greater than a certain (threshold) voltage (critical heart rate), which is set in advance as a critical functional signal of the first set of functional parameters (set 1) of the device (bracelet), then a logic level signal equal to " one". In this case, through the simplest connection scheme (for example, through a correctly selected resistor), the signal from the logic element “lights up” the LED. This suggests that a risk factor has been identified - increased heart rate, which means that, for example, the risk of CVD has been determined (Risk 1). As an assumption for this risk, in order to simplify the graphic scheme, the second critical parameter (Time) is not considered.
Для реализации способа выявления повышенной ЧСС в ночное время, потребуются дополнительные элементы устройства, также находящиеся в корпусе браслета, так как необходимо контролировать два фактора риска: повышенная ЧСС и вид активности субъекта «Сон».To implement the method for detecting increased heart rate at night, additional elements of the device will be required, which are also located in the bracelet case, since it is necessary to control two risk factors: increased heart rate and the type of activity of the subject “Sleep”.
Так для определения текущего времени суток и измерения продолжительности временных интервалов в единицах, меньших, чем одни сутки (в нашем случае – ночное время) потребуются цифровые часы, на выходе которых формируется сигнал времени, который распределяется на два цифровых компаратора (Цифр. компаратор 1 и Цифр. компаратор 2). Такие компараторы широко используются в измерительной технике, радио- и проводной связи, бытовых приборах. Например, цифровые часы с будильником содержат цифровой компаратор, в котором при совпадении текущего времени с заданным, подается звуковой сигнал.So, to determine the current time of day and measure the duration of time intervals in units less than one day (in our case, night time), a digital clock is required, at the output of which a time signal is generated, which is distributed to two digital comparators (
На первом цифровом компараторе заблаговременно устанавливают значение 0 ч 0 мин (Будильник 1), означающее начало ночного времени суток, а на втором – значение 6 ч 0 мин (Будильник 2), означающее окончание ночного времени суток. Данные значения относятся ко второму набору функциональных параметров (набор 2) устройства (браслета). При срабатывании условного будильника каждого из компараторов на их выходе формируется сигнал логического уровня равный «1». Оба сигнала подаются в третий цифровой компаратор (Цифр. компаратор 3), на выходе которого формируется сигнал логического уровня равный «1» при наличии «1» от первого компаратора и сигнал «0» при поступлении «1» со второго соответственно. При этом при каждом таком переключении первый и второй компаратор меняют свой выходной сигнал на противоположный до следующего срабатывания условного будильника. Таким образом в устройстве реализован критический физиологический параметр «ночное время», характеризующий условный вид активности субъекта «Сон», то есть наличие определенного фактора риска устанавливается только при принадлежности этому текущему состоянию. Для повышения достоверности измерений вида активности дополнительно может быть использован, например, такой датчик как акселерометр, измеряющий перемещение устройства в пространстве.On the first digital comparator, the value of 0
Принимая во внимание, что для второго способа должны учитываться два фактора риска, сигналы с порогового устройства (Компаратор 1), означающие при наличии на его выходе «1» наличие первого фактора, и сигналы с третьего цифрового компаратора (Цифр. компаратор 3), означающие при наличии на его выходе «1» наличие второго фактора, подаются на четвертый цифрой компаратор (Цифр. компаратор 4), в котором осуществляется их сопоставление. При одновременном наличии на входе четвертого компаратора двух сигналов равных «1», на его выходе также формируется сигнал равный «1», что означает наличие риска снижения адаптационных возможностей организма субъекта (Риск 2). При этом аналогично первому способу сигнал с логического элемента четвертого цифрового компаратора «зажигает» светодиод.Taking into account that for the second method, two risk factors must be taken into account, the signals from the threshold device (Comparator 1), meaning the presence of the first factor in the presence of “1” at its output, and the signals from the third digital comparator (Digital comparator 3), meaning if there is “1” at its output, the presence of the second factor is fed to the fourth digit comparator (Digital comparator 4), in which they are compared. With the simultaneous presence of two signals equal to “1” at the input of the fourth comparator, a signal equal to “1” is also formed at its output, which means there is a risk of reducing the adaptive capabilities of the subject’s body (Risk 2). In this case, similarly to the first method, the signal from the logic element of the fourth digital comparator "lights" the LED.
Преимуществом изобретения является простота реализации и универсальность, позволяющая производить определение рисков для здоровья с помощью любых сигналов с любыми данными о параметрах и данных о состоянии организма субъекта.The advantage of the invention is the ease of implementation and versatility, which makes it possible to determine health risks using any signals with any data on the parameters and data on the state of the subject's body.
Claims (26)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202280064986.1A CN118019485A (en) | 2021-08-03 | 2022-08-02 | Apparatus and method for assessing and monitoring health risk of a subject |
PCT/RU2022/000247 WO2023014244A1 (en) | 2021-08-03 | 2022-08-02 | Device and method for identifying and monitoring health risks |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2786479C1 true RU2786479C1 (en) | 2022-12-21 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4360029A (en) * | 1978-04-10 | 1982-11-23 | Johnson & Johnson | Automatic mean blood pressure reading device |
RU2227355C2 (en) * | 2002-02-20 | 2004-04-20 | Орловский государственный аграрный университет | Method prohibiting automatic cutting in of standby equipment for short-circuit across buses of two-transformer substation |
US20100234748A1 (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Moorman Randall | Method, system and computer program method for detection of pathological fluctuations of physiological signals to diagnose human illness |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4360029A (en) * | 1978-04-10 | 1982-11-23 | Johnson & Johnson | Automatic mean blood pressure reading device |
RU2227355C2 (en) * | 2002-02-20 | 2004-04-20 | Орловский государственный аграрный университет | Method prohibiting automatic cutting in of standby equipment for short-circuit across buses of two-transformer substation |
US20100234748A1 (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Moorman Randall | Method, system and computer program method for detection of pathological fluctuations of physiological signals to diagnose human illness |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
А.А. Федотов и др., ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ БИОМЕДИЦИНСКИХ СИГНАЛОВ СИСТЕМ КЛИНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА, Учебное пособие, МОСКВА Радио и связь 2013. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pathinarupothi et al. | IoT-based smart edge for global health: Remote monitoring with severity detection and alerts transmission | |
TWI650737B (en) | Wearable device and method for evaluating possible occurrence of cardiac arrest | |
Pecchia et al. | Remote health monitoring of heart failure with data mining via CART method on HRV features | |
US6569095B2 (en) | Adaptive selection of a warning limit in patient monitoring | |
US20240164685A1 (en) | Health monitoring device | |
CN110856653A (en) | Health monitoring and early warning system based on vital sign data | |
CN107080527B (en) | Mental state monitoring method based on wearable vital sign monitoring device | |
Subha et al. | A Remote Health Care Monitoring system using internet of medical things (IoMT) | |
CN104490388A (en) | Extensible human health remote recording, monitoring and diagnosis system | |
Mendoza et al. | In-home wireless monitoring of physiological data for heart failure patients | |
Randazzo et al. | VITAL-ECG: A portable wearable hospital | |
CN106913326A (en) | Biological physiology condition feedback system and its operating method | |
Tham et al. | IoT health monitoring device of oxygen saturation (SpO2) and heart rate level | |
CN115670419A (en) | Data processing method and system based on motion information predicted by smart watch | |
US20190298248A1 (en) | Seizure prediction using cardiovascular features | |
CN111820879A (en) | Health evaluation management method suitable for chronic disease patients | |
EP4017348A1 (en) | Systems and methods for using characteristics of photoplethysmography (ppg) data to detect cardiac conditions | |
WO2023014244A1 (en) | Device and method for identifying and monitoring health risks | |
RU2786479C1 (en) | Device and method for determination and monitoring of risks for health | |
US20230009430A1 (en) | Systems and methods to detect cardiac events | |
CN115715684A (en) | Heart detection evaluation method, system, storage medium and device | |
US20190142340A1 (en) | Physiological condition monitoring system, device for collecting physiological condition readings and device for monitoring physiological condition readings | |
US20240057925A1 (en) | Health Monitoring and Management System Using Ectopic Beats as Early Cardiac Health Marker | |
Valor et al. | HeartSaver: A heart rate monitoring system with SMS notification | |
US20230190203A1 (en) | Human health risk assessment method |