СПОСОБЫ, СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ДАТЧИКОВ
METHODS, SYSTEMS, AND DEVICES FOR OPTIMUM POSITIONING OF SENSORS

ПРИОРИТЕТ
Настоящая международная заявка на патент испрашивает приоритет согласно Парижской конвенции и 119 раздела 35 Свода законов США по ранее поданной предварительной заявке на патент США № 61/922 097, поданной 31 декабря 2013 г., содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Данная заявка по существу относится к области электронных систем для контроля биологических свойств тела пользователя, а более конкретно - к системам медицинского контроля.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2
Хорошо известно применение разных типов датчиков для количественной оценки одной или более физиологических характеристик или параметров пациента. Например, оптические датчики для пульсовой оксиметрии измеряют уровень насыщения крови пациента кислородом (SpO). Обычно в таком устройстве светодиод излучает оптическое излучение с несколькими разными значениями длины волны, например видимое и инфракрасное излучение, так, что оно проходит через кровь и ткань предварительно заданного участка тела пациента, например через запястье или палец. Прошедший через тело свет обнаруживается фотодетектором. Свет с разными значениями длины волны поглощается по-разному в зависимости от содержания кислорода в крови, поэтому обнаружение оптического затухания на каждой длине волны позволяет определять насыщение кислородом. В другом примере электроды для снятия электрокардиограмм (ЭКГ) представляют собой по существу плоские электроды, которые посредством проводов присоединяются к прибору для снятия ЭКГ, измеряющему напряжение между разными парами электродов для контроля состояния сердца пациента. Обычно требуется расположение датчиков надлежащим образом по отношению к определенной части тела, на которой выполняются измерения. Например, оптический датчик для пульсовой оксиметрии необходимо располагать так, чтобы путь оптического луча от передатчика к детектору пересекался с кровеносным сосудом. Аналогично датчик для снятия ЭКГ необходимо располагать на части тела, обеспечивающей эффективный электрический контакт через кожу (например, на местах без существенного количества волос).
Датчики сконструированы так, что имеют разную форму, чтобы обеспечить возможность прикрепления к разным частям тела пациента. Например, оптические датчики для оксиметрии могут функционировать путем обнаружения света, прошедшего через ткани тела, или отраженного тканями света. Датчики, работающие в режиме пропускания света, используются на пальцах и других тонких частях тела. Датчики, работающие в режиме отражения, используются на более толстых частях тела, например на лбу или на туловище. Более того, датчики по существу калибруют в зависимости от предполагаемого способа применения. Например, оптические датчики конструируют и калибруют в зависимости от планируемого варианта применения: в качестве датчика, работающего в режиме пропускания или отражения, с возможностью калибровки для определенных расстояний или диапазона расстояний между излучателями и детектором. Таким образом, даже два датчика, работающих в режиме пропускания, например, один для применения на кончике пальца, а другой - для применения на мочке уха, обычно имеют разные калибровки. Обычно разница в калибровке между датчиками, работающими в режиме пропускания и отражения, имеет большее значение.
Датчики предназначены для размещения на разных положениях на теле, как описано выше. Учитывая эти особенности, обслуживающие лица могут испытывать трудности при надлежащем применении датчиков. Эта ситуация становится еще серьезней, если пациентам приходится самим применять датчики надлежащим образом, например, в случае амбулаторного лечения или лечения на дому. Например, датчик, работающий в режиме пропускания, в виде повязки, предназначенный для применения на кончике пальца, который обычно устанавливают на кончик пальца или которым охватывают палец, может оказаться развернутым и помещенным на другой участок тела пациента в конфигурации, соответствующей датчику, работающему в режиме отражения. Однако в таких обстоятельствах не только место размещения датчика и способ измерения отличаются от их предполагаемых вариантов, но и расстояния от излучателей до детекторов также существенно отличаются от предполагаемых расстояний для датчика. Таким образом, неправильно используемый датчик не позволит получить точные показания для пациента. Другие случаи неправильного использования датчика включают в себя размещение в месте, которое является правильным по положению, но не является приемлемым для оптимальных измерений. Такая ситуация может возникнуть, например, когда физические характеристики места являются неудовлетворительными для получения достоверных измерений, например, из-за наличия пота, волос или подкожного жира. Например, хотя оксиметр, откалиброванный для указательного пальца, может предназначаться для применения с любым пальцем, различия между двумя указательными пальцами пациента могут привести к тому, что эффективное применение оксиметра будет возможно только с одним из этих пальцев. Более того, пользователь или медицинский работник может непреднамеренно или неосторожно расположить физиологический датчик частично или полностью поверх предмета одежды.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, в одном варианте изобретения предлагается биомедицинский датчик. Биомедицинский датчик может включать в себя следующие компоненты:
a) корпус датчика, имеющий поверхность, обращенную к коже, и противоположную поверхность;
b) множество проводящих элементов, по меньшей мере, частично расположенных по поверхности, обращенной к коже;
c) чувствительный элемент, подключенный к проводящим элементам так, что чувствительный элемент обнаруживает сигнал, представляющий физиологический параметр тела, обращенного к поверхности, обращенной к коже, с помощью проводящих элементов;
d) индикатор, расположенный на расстоянии от поверхности, обращенной к коже;
e) устройство хранения, в котором хранится физиологическая модель; и
f) процессор, подключенный к чувствительному элементу, индикатору и устройству хранения так, что процессор определяет качество размещения датчика путем сравнения сигнала с сохраненной физиологической моделью и управляет индикатором для обеспечения воспринимаемой человеком индикации определенного качества.
В другом варианте осуществления предлагается способ определения оптимального размещения датчика на теле пользователя для измерения физиологического параметра пользователя. Способ может быть реализован следующими этапами:
этап калибровки, на котором с использованием датчика многократно измеряют физиологический параметр тела для обеспечения соответствующего измерения;
автоматический подсчет с помощью процессора критерия приемлемости измерения с использованием соответствующих измерений;
этап испытания, на котором с использованием датчика измеряют физиологический параметр тела для обеспечения испытательного измерения;
автоматическое определение того, соответствует ли испытательное измерение критерию приемлемости измерения, полученному на этапе подсчета; и
автоматическое использование индикатора датчика для обеспечения воспринимаемой человеком индикации результатов этапа определения.
В другом варианте осуществления предлагается система для определения оптимального размещения датчика на теле пользователя для измерения физиологического параметра пользователя. Система может включать в себя следующие компоненты:
a) датчик, имеющий чувствительный элемент, выполненный с возможностью измерения физиологического параметра, и имеющий первый приемопередатчик, выполненный с возможностью передачи данных измерений;
b) устройство пользовательского интерфейса, включающее в себя второй приемопередатчик, выполненный с возможностью приема данных измерений от первого приемопередатчика; и
c) процессор, связанный с устройством пользовательского интерфейса и выполненный с возможностью автоматического определения с помощью принятых данных измерений того, соответствует ли положение датчика на теле выбранному критерию приемлемости в момент времени, соответствующий выполнению принятого измерения, а при несоблюдении этого условия - представления пользователю обратной связи по положению датчика посредством устройства пользовательского интерфейса.
Каждый из этих вариантов осуществления, иллюстрирующих настоящее изобретение, может обеспечивать улучшенную обратную связь относительно расположения датчика. Преимуществом различных вариантов осуществления является то, что они обеспечивают пользователей и работников, обеспечивающих уход на дому, способами точного расположения датчиков. Различные варианты осуществления обеспечивают обнаружение условий, которые могут препятствовать получению показаний датчиков.
Соответственно, в любом из ранее описанных вариантов осуществления также можно использовать представленные ниже элементы в различных комбинациях с ранее описанными вариантами осуществления. Например, биомедицинский датчик может включать в себя индикатор, имеющий множество отдельно активируемых визуальных индикаторов, в котором процессор выполнен с возможностью активации выбранного числа визуальных индикаторов для обеспечения воспринимаемой человеком индикации, и это выбранное число связано с определенным качеством. Процессор может быть выполнен с возможностью не активировать ни один из визуальных индикаторов, если сигнал соответствует отсутствию или неудавшемуся обнаружению физиологического параметра; с возможностью активации выбранного первого положительного числа визуальных индикаторов, если сигнал не соответствует физиологической модели; и с возможностью активации выбранного второго положительного числа визуальных индикаторов, если сигнал соответствует физиологической модели, причем выбранное второе положительное число больше выбранного первого положительного числа. Физиологический параметр можно выбрать из группы, состоящей из артериального давления, частоты пульса, электропроводности кожи, кожно-гальванической реакции, температуры, сигнала электрокардиограммы, концентрации глюкозы в крови и вариабельности частоты сердечных сокращений. Датчик может включать в себя датчик движения и устройство хранения, в котором хранится модель движения, соответствующая выбранному положению на теле, причем процессор дополнительно выполнен с возможностью записи данных движения от датчика движения, сравнения записанных данных движения с сохраненной моделью движения и обеспечения воспринимаемой человеком индикации результата сравнения. Процессор может быть выполнен с возможностью обеспечения воспринимаемой человеком индикации выбранного положения, если записанные данные движения не соответствуют сохраненной модели движения. Процессор может быть дополнительно выполнен с возможностью обновления сохраненной физиологической модели с использованием сигнала, если сравнение указывает на то, что обнаруженный физиологический параметр соответствует сохраненной физиологической модели.
В различных примерах может быть предложен способ, в котором этап калибровки может включать представление посредством пользовательского интерфейса индикации о том, что пользователь должен выполнить определенное действие, и измерение физиологического параметра, когда пользователь выполняет действие. Рабочий этап использования может включать деактивацию датчика на выбранный период времени, если испытательное измерение не соответствует критерию приемлемости измерения, полученному на этапе подсчета. Например, индикатор может содержать множество отдельно активируемых визуальных индикаторов, и рабочий этап использования может включать активацию выбранного числа визуальных индикаторов для обеспечения воспринимаемой человеком индикации, и это выбранное число связано с результатами этапа определения. Этот способ может включать в себя представление индикации участка наложения датчика на тело посредством пользовательского интерфейса; получение из устройства хранения физиологической модели, соответствующей показанному индикатором участку наложения датчика; измерение физиологического параметра тела с использованием датчика; автоматическое сравнение измеренного физиологического параметра с полученной физиологической моделью; и второй рабочий этап автоматического использования индикатора для обеспечения воспринимаемой человеком индикации результатов этапа сравнения. Этот способ может включать в себя выполнение рекомендационного этапа автоматического определения второго участка наложения датчика на тело, если измеренный физиологический параметр не соответствует полученной физиологической модели; и повторение этапов представления индикации, получения, измерения и сравнения, а также второго рабочего этапа с использованием второго участка наложения датчика. Способ может включать в себя получение посредством пользовательского интерфейса одной или более пользовательских индикаций соответствующей(-их) оценки(-ок) места (мест) размещения датчика в соответствующей(-их) области(-ях) тела и сохранение полученной(-ых) пользовательской(-их) индикации(-й) в устройстве хранения, и рекомендационный этап, включающий в себя определение второго участка наложения датчика с использованием сохраненной(-ых) пользовательской(-их) индикации(-ий). Этот способ может включать прием посредством пользовательского интерфейса индикации о состоянии здоровья пользователя и сохранение этой индикации в устройстве хранения, а также рекомендационный этап, включающий определение второго участка наложения датчика с использованием сохраненной индикации.
Система может включать в себя устройство пользовательского интерфейса, находящееся отдельно от датчика, а также первый и второй приемопередатчики, включая приемопередатчики, обменивающиеся данными с помощью радиосвязи. Устройство пользовательского интерфейса может включать в себя сенсорный экран, выполненный с возможностью представления обратной связи по положению датчика. Процессор может быть выполнен с возможностью приема множества измерений от датчика посредством первого и второго приемопередатчиков и представления при этом обратной связи по относительному положению датчиков для каждого из множества измерений посредством устройства пользовательского интерфейса. Система может включать в себя устройство хранения, выполненное с возможностью хранения данных, представляющих выбранный критерий приемлемости.
В указанных выше аспектах описания этапы калибровки, подсчета, испытания, определения, работы, представления, получения, измерения, сравнения, работы (второй рабочий этап), рекомендации, повторения или получения индикаций (возможно, в сочетании с уравнением) могут выполняться электронной схемой или процессором. Эти этапы могут быть осуществлены как выполняемые инструкции, хранящиеся на носителях информации, которые могут быть обработаны компьютером; при запуске этих инструкций на компьютере могут выполняться этапы по любому из указанных выше способов.
К дополнительным аспектам описания можно отнести машиночитаемые носители, причем каждый носитель содержит выполняемые инструкции, которые при исполнении компьютером выполняют этапы по любому из указанных выше способов.
К дополнительным аспектам изобретения можно отнести такие устройства, как датчики, или смартфоны, или другие устройства с пользовательским интерфейсом, причем каждое устройство содержит электронную схему или процессор, выполненный с возможностью осуществления этапов по любому из указанных выше способов.
Эти и другие варианты осуществления, элементы и преимущества станут очевидны специалистам в данной области после изучения представленного ниже более подробного описания различных примеров осуществления изобретения в сочетании с сопроводительными рисунками, которые кратко описаны в начале заявки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На прилагаемых рисунках, включенных в настоящий документ и составляющих часть этого описания, представлены предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения, которые совместно с общим описанием, представленным выше, и представленным ниже подробным описанием служат для разъяснения отличительных признаков настоящего изобретения. Для ясности одинаковые номера позиций в настоящем документе представляют одинаковые элементы.
ФИГ. 1 - графическое представление пациента, иллюстрирующее примеры положений, в которых можно размещать датчик, такой как биодатчик;
на ФИГ. 2A-2C представлены вид в перспективе, вид сзади и вид спереди соответственно примера биодатчика; показаны компоненты биодатчика в соответствии с различными вариантами осуществления;
на ФИГ. 3 представлена схема примера индикатора и связанных с ним компонентов;
на ФИГ. 4 и 5 представлены блок-схемы, иллюстрирующие примеры способов измерения физиологического параметра тела пользователя; и
на ФИГ. 6 представлена блок-диаграмма примера системы для определения оптимального размещения датчика для измерения физиологического параметра пользователя.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Приведенное ниже подробное описание следует толковать со ссылкой на рисунки, на которых одинаковые элементы на разных рисунках обозначены одинаковыми номерами. Рисунки, не обязательно выполненные в масштабе, показывают выбранные варианты осуществления и не призваны ограничивать объем изобретения или приложенной формулы изобретения.
При использовании в настоящем документе термины «около» или «приблизительно» в отношении любых числовых значений или диапазонов указывают на приемлемое допустимое отклонение на размер, которое позволяет части или совокупности компонентов функционировать в соответствии с целью, описанной в настоящем документе. Более конкретно, термины «около» или «приблизительно» могут относиться к диапазону значений в пределах не более, по меньшей мере, ±10% от указанного значения, например, «около 90%» может относиться к диапазону значений от 81% до 99%. При использовании в настоящем документе предполагается, что термины «электрический сигнал» или «сигнал» включают в себя сигналы постоянного тока, сигналы переменного тока или любой сигнал электромагнитного спектра. Предполагается, что термины «процессор», «микропроцессор» и «микроконтроллер» имеют аналогичное значение и используются взаимозаменяемо. В настоящем описании термины «пациент» и «субъект» используются взаимозаменяемо. Эти термины могут относиться к любому человеку или животному и не предполагают ограничения систем или способов только применением у людей, хотя применение описанных в настоящем документе аспектов у пациента-человека представляет собой предпочтительный вариант осуществления. Более того, в данном описании термин «пользователь» может относиться к пациенту, использующему биодатчик, или к другому лицу (например, родителю или опекуну, представителю среднего медицинского персонала, представителю службы по домашнему уходу или другому лицу, обеспечивающему уход), использующему такое устройство. Термин «медицинский работник» относится по существу к врачам, медсестрам и субъектам, отличным от пациента, которые предоставляют пациенту услуги по охране здоровья.
Преимуществом является то, что описанные в настоящем документе различные варианты осуществления позволяют располагать датчик для измерения физиологических данных без трудоемкого или сложного процесса размещения датчика. Это позволяет получать в результате измерений более последовательные и более надежные данные датчика, которые в свою очередь могут улучшить чувство доверия пользователя к системе. При использовании в настоящем документе термин «датчик» означает любые типы датчиков, включая биодатчики для получения физиологических данных пациента.
Фиг. 1 - графическое представление тела 100 пациента, иллюстрирующее примеры положений, в которых возможно расположение датчика, такого как биодатчик, для получения данных физиологических параметров. Положения 101, 102, 103, 104, 105, 106 и 107 - некоторые из ряда положений, используемых для размещения биодатчиков. Например, биодатчики можно также устанавливать на висок, мочку уха, подмышечную область, кончики пальцев, ноги или возле указанных областей. Как показано, вокруг каждого из положений 101, 102, 103, 104, 105, 106 и 107 имеются участки тела значительных размеров. Из-за этого правильное расположение датчика в одном из положений 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 может представлять трудность для пациента, особенно тогда, когда датчик убирают с тела и требуется его повторная установка в таком же положении на теле.
Каждое из положений 101, 102, 103, 104, 105, 106 и 107 соответствует определенной области тела, в которой нужно выполнить измерения датчиком (например, физиологического параметра). Размер области зависит от типа датчика и положения тела. Например, для осмотра внутри ротовой полости, например под языком, датчик может располагаться с отклонением ±5 мм в любом направлении по отношению к выбранной опорной точке. Другие биодатчики, такие как датчики частоты сердечных сокращений и ЭКГ, могут располагаться с отклонением до 10 мм относительно выбранной опорной точки (например, положение 102). Другие датчики, такие как датчики для измерения движения или активности (например, акселерометры) могут располагаться с отклонением до 50 мм по отношению к выбранной опорной точке.
На Фиг. 2 показан вид в перспективе примера датчика 200, расположенного на теле 100 (показано пунктиром) для определения физического свойства тела (например, потенциала или насыщения кислородом). В этом конкретном примере датчик 200 (который еще называют синонимом «биодатчик») расположен в зоне запястья, обозначенной как положение 106 в соответствии с Фиг. 1. Показанные размеры датчика 200 предназначены для четкого отображения отличительных признаков. Для этой цели Фиг. 2A необязательно нарисована в масштабе, и ее нельзя использовать для определения габаритов и размеров. В соответствии с этим примером осуществления корпус 210 датчика образован поверхностью 220, обращенной к коже, и противоположной поверхностью 225, видимой обслуживающему лицу (не показано). Поверхность 220, обращенная к коже, располагается на теле 100, при этом множество проводящих элементов, например контактов 230 датчика, по меньшей мере, частично расположено на расстоянии друг от друга на поверхности 220, обращенной к коже. Термин «обращенный к коже» обозначает поверхность, которая направлена в сторону тела субъекта. Например, датчики, используемые во рту или на глазу, могут содержать поверхности 220, обращенные к коже, которые вместо эпидермиса обращены к слизистым оболочкам и роговой оболочке соответственно. Для целей этого варианта осуществления контакты 230 датчика образуют проводящие элементы, с помощью которых определяется физиологическое свойство. Способ проводимости в соответствии с определением в настоящем документе может принимать множество форм, так что контакты 230 датчика могут проводить оптическую энергию, электрическую энергию, тепло или другие физические характеристики или формы энергии. В соответствии с настоящим описанием результаты выполненных датчиком 200 измерений могут сохраняться, например, вместе с метками времени, информацией об измерительных устройствах (например, серийным номером датчика 200) или информацией, касающейся условий окружающей среды вокруг тела 100 во время выполнения измерения. Датчик 200 может иметь любой приемлемый размер, например размер надувной манжеты для измерения артериального давления или размер кончика пальца.
На Фиг. 2B показан вид сзади примера датчика 200. Чувствительный элемент 235 подключен к комплекту расположенных на расстоянии контактов 230 датчика. В соответствии с данной конкретной версией контакты датчика, всего 4 (четыре), показаны расположенными на расстоянии на поверхности, обращенной к коже, датчика 200, тогда как чувствительный элемент 235 расположен между разными контактами 230 датчика и по существу в центре поверхности 220, обращенной к коже. Это число и место размещения можно менять приемлемым образом, но в зависимости от применения и физиологического или другого параметра, который измеряется или контролируется. Чувствительный элемент 235, использующий окружающие контакты 230 датчика, выполнен с возможностью обнаружения сигнала, представляющего физиологический параметр тела 100, Фиг. 2A, к которому обращена поверхность 220, обращенная к коже. Поверхность 220, обращенную к коже, можно покрыть слоем 270 адгезива, либо можно прикрепить этот слой к поверхности, обращенной к коже, иным способом, чтобы, по меньшей мере, временно удерживать датчик 200 на теле 100. Слой 270 адгезива может включать в себя проводящий адгезив, чтобы прикреплять датчик 200 к телу100 и обеспечивать эффективный контакт контактов 230 датчика с телом 100. Альтернативно датчик 200 можно встроить в часы, которые носят на теле, манжету, браслет на запястье или другой предмет одежды. Контакты 230 датчика могут переносить любой требуемый тип энергии, например тепловую, электрическую, оптическую или акустическую энергию, между телом 100 и чувствительным элементом 235. По меньшей мере, в одном варианте осуществления чувствительный элемент 235 обнаруживает физиологическое свойство без подсоединения к контактам 230 датчика. Например, чувствительный элемент 235 может включать в себя акселерометр для измерения движения тела.
Как также показано на Фиг. 2A, описанный в настоящем документе датчик 200 дополнительно содержит устройство для беспроводной радиосвязи, например, радиоустройство 260 BLUETOOTH (в данном случае показано пунктиром). Как описано ниже, в альтернативном варианте осуществления вместо радиоустройства 260 BLUETOOTH могут использоваться другие типы радиочастотных или проводных приемопередатчиков. Физиологический параметр, измеряемый датчиком 200, может представлять собой, без ограничений, артериальное давление, частоту пульса, пульсовую волну, электропроводность кожи, кожно-гальваническую реакцию, температуру, сигнал электрокардиограммы, сигнал электроэнцефалограммы, сигнал электромиограммы, вариабельность частоты сердечных сокращений, дыхание или другие параметры. Кроме того, физиологический параметр также может представлять собой концентрацию глюкозы в крови, например, измеряемую с помощью инвазивного или неинвазивного прибора для непрерывного мониторинга концентрации глюкозы в крови или с помощью глюкометра, выполняющего эпизодические измерения.
На Фиг. 2B показан вид спереди примера биомедицинского датчика 200. Индикатор 240 расположен на определенном расстоянии от поверхности 220, обращенной к коже, Фиг. 2A. В других примерах в датчике 200 индикатор отсутствует или располагается на поверхности 220, обращенной к коже. В показанном примере осуществления изобретения индикатор установлен на поверхности 225 и направлен в противоположную сторону относительно поверхности 220, обращенной к коже. Индикатор 240 может включать в себя один или более динамиков 241, светодиод (например, красный светодиод 242 или зеленый светодиод 243) и сегментированный дисплей 250. Индикатор 240 может также или альтернативно содержать вибрационный элемент или элемент, излучающий свет, или элемент, обеспечивающий звук, внутри корпуса 210 датчика. Например, свет изнутри корпуса 210 датчика может излучаться через окно (не показано), проделанное в противоположной поверхности 225 датчика 200. Можно использовать индикатор для индикации информации о правильном расположении датчика 200. Примеры разных показаний индикатора для правильного расположения датчика могут включать в себя свечение зеленого светодиода 243, приятную звуковую мелодию из динамика 241 и сильные (или слабые, или отсутствующие) вибрационные сигналы. Аналогично примеры разных показаний индикатора в случае неправильного размещения датчика могут включать в себя свечение красного светодиода 242, неприятную звуковую мелодию из динамика 241 и слабые (или сильные) вибрационные сигналы.
В соответствии с этим примером осуществления в устройстве 284 хранения, которое присутствует в датчике 200, хранится физиологическая модель. Альтернативно, как описано в других вариантах осуществления, устройство хранения также может быть отделено от датчика и связано с ним. Процессор 286, который также находится внутри датчика 200, связан с чувствительным элементом 235, Фиг. 2B, индикатором 240 и устройством 284 хранения. Процессор 286 определяет качество размещения датчика путем сравнения сигнала, представляющего физиологический параметр тела 100, Фиг. 2A, с сохраненной физиологической моделью, например, путем выполнения сохраненных команд программы, как описано ниже. Затем процессор 286 управляет индикатором 240 для обеспечения воспринимаемой человеком индикации определенного качества. Таким образом, датчик 200 может обеспечивать обратную связь для пользователя относительно расположения датчика 200.
По существу известно, что тело пациента физиологически меняется со временем, например, в связи со старением. В различных вариантах осуществления процессор 286 дополнительно выполнен с возможностью обновления сохраненной физиологической модели с использованием типового сигнала, поступающего с чувствительного элемента 235, Фиг. 2B, если сравнение указывает на то, что обнаруженный физиологический параметр соответствует сохраненной физиологической модели. Таким образом, сохраненную физиологическую модель можно обновлять, следуя постепенным изменениям или длительным тенденциям, снижая частоту ложноотрицательных результатов (индикации того, что правильно расположенный датчик установлен неправильно) и поддерживая пригодность модели для обнаружения неправильных вариантов размещения датчика.
Некоторые часто встречающиеся ошибки размещения можно обнаруживать, используя данные, отличные от сигнала, представляющего физиологический параметр тела 100. Например, некоторые датчики выполнены с возможностью ношения в течение всего дня. В ходе повседневной деятельности датчик, расположенный на руке субъекта, склонен перемещаться иначе, чем датчик, размещенный на ноге или туловище. Иными словами, датчики на туловище обычно склонны перемещаться вертикально или горизонтально в любой заданный момент времени, а также склонны перемещаться преимущественно в одном направлении. Однако датчики, которые располагаются на руке, склонны оставаться в пределах узкой зоны или выполнять колебательные движения, в дополнение к склонности к смещению в определенном направлении (например, во время ходьбы). Для определения места размещения датчика можно использовать данные движения, отражающие эти различия.
Как также показано на Фиг. 2C, описываемый в настоящем документе датчик 200 дополнительно включает в себя датчик 290 движения (показан пунктиром), например, одно- двух- или трехкомпонентный акселерометр. Устройство 284 хранения может дополнительно хранить модель движения, соответствующую выбранному положению на теле 100, например одному из положений 101, 102, 103, 104, 105, 106 или 107, все из которых показаны на Фиг. 1. Процессор 286 дополнительно выполнен с возможностью записи данных движения, полученных от датчика 290 движения, сравнения записанных данных движения с сохраненной моделью движения, а затем обеспечения воспринимаемой человеком индикации результата сравнения. Такую упомянутую последней индикацию можно обеспечить с использованием индикатора 240, как описано в настоящем документе. Для указанных в данном документе целей устройство 284 хранения может хранить множество моделей движения, соответствующих разным положениям на теле, и процессор 286 может сравнивать данные движения одной или более моделей для определения того, какая модель (и, следовательно, какое положение) наилучшим образом согласуется с данными движения.
В некоторых из этих аспектов процессор 286 дополнительно выполнен с возможностью обеспечения воспринимаемой человеком индикации выбранного положения, если записанные данные движения не соответствуют сохраненной модели движения. Индикация может обеспечиваться, например, посредством устройства 640 пользовательского интерфейса, которое описано ниже. Индикация может также обеспечиваться с помощью стрелок (не показаны) на датчике 200, например, с использованием дисплея, чтобы указывать пользователю направление, в котором он должен перемещать датчик 200, чтобы достичь выбранного (например, предпочтительного) положения.
На Фиг. 3 показано схематическое изображение примера индикатора 240 и связанных с ним компонентов датчика. Показанный индикатор 240 включает в себя сегментированный дисплей 250, имеющий сегменты 351, 352, 353, 354 и 355. В этом примере сегменты 351, 352, 353, 354 и 355 расположены аналогично обычному индикатору уровня сигнала в сотовом телефоне. В настоящем документе это расположение упоминается как «шкальный индикатор датчика» или «шкальный индикатор уровня датчика». Аналогично индикации уровня сигнала в сотовом телефоне выполняется индикация определенного качества размещения датчика: более высокий уровень качества соответствует большему числу светящихся сегментов 351, 352, 353, 354 и 355. Преимущество состоит в том, что использование шкального индикатора для предоставления информации о качестве размещения реализуется в форме, которую многие пользователи привыкли ассоциировать с положением. Пользователь, привыкший переходить с места на место или поворачиваться на месте для улучшения качества приема сотового телефона по показаниям шкального индикатора силы сигнала на экране сотового телефона, легко поймет, что датчик нужно передвигать по телу, чтобы улучшить качество размещения датчика, отображаемое на шкальном индикаторе.
Как правило, в различных вариантах осуществления индикатор 240 включает в себя множество отдельно активируемых визуальных индикаторов, например сегменты 351, 352, 353, 354 и 355. Процессор 286 определяет качество с использованием модели с устройства 284 хранения, как описано выше. Затем процессор 286 активирует выбранное число визуальных индикаторов (например, сегменты 351, 352, 353, 354 и 355) для обеспечения воспринимаемой человеком индикации, и это выбранное число связано с определенным качеством. Сегменты 351, 352, 353, 354 и 355 можно расположить в других конфигурациях, отличных от непрерывно возрастающей длины. Например, каждый из сегментов 351, 352, 353, 354 и 355 может иметь одинаковые размеры. Не требуется, чтобы процессор 286 включал сегменты 351, 352, 353, 354 и 355 последовательно или в каком-то конкретном порядке, хотя оба упомянутых варианта входят в объем настоящего изобретения. В других примерах индикатор 240 включает в себя семисегментный или другой визуальный дисплей, выполненный с возможностью отображения числового или текстового представления определенного качества.
В одном примере процессор 286 выполнен с возможностью не активировать ни один из визуальных индикаторов, т.е. ни один из сегментов 351, 352, 353, 354 и 355, если сигнал соответствует отсутствию или неправильному обнаружению физиологического параметра. Например, если чувствительный элемент 235 не способен обнаружить физиологическое свойство, возможно, вследствие того, что датчик 200 не установлен на теле 100, процессор 286 может не активировать ни один из визуальных индикаторов. В этом примере процессор 286 дополнительно выполнен с возможностью активации выбранного первого положительного числа визуальных индикаторов, если сигнал обнаружен, но не соответствует физиологической модели. Например, если датчик, предназначенный для работы в режиме пропускания света, используется в конфигурации с отражением света, чувствительный элемент 235 может обнаружить свет и отправить сигнал, но этот сигнал будет обладать совершенно другими свойствами (например, амплитудой и задержкой распространения), чем указывается в сохраненной физиологической модели. Процессор 286 может быть дополнительно выполнен с возможностью активации выбранного второго положительного числа визуальных индикаторов, если сигнал обнаружен и соответствует физиологической модели. В соответствии с этим примером выбранное второе положительное число больше выбранного первого положительного числа.
В соответствии с примером осуществления, более конкретно, при использовании сегментов 351, 352 и 353 процессор 286 может быть выполнен с возможностью включения любой из следующих комбинаций: (a) ни один из сегментов 351, 352, 353, если сигнал не обнаружен; (b) сегмент 351, если сигнал обнаруживается с перерывами, но сигнал не присутствует постоянно, либо если сигнал не соответствует физиологической модели; (c) сегменты 351, 352, если сигнал обнаружен и он постоянно присутствует (возможно, за исключением случайно возникающих помех или кратковременных выпадений сигнала), а при своем присутствии сигнал соответствует физиологической модели; или (d) сегменты 351, 352, 353, если сигнал постоянно присутствует и соответствует физиологической модели. В разных примерах сигнал соответствует физиологической модели, если 95% измерительных точек сигнала находятся в пределах соответствующей точки на физиологической модели, ±30% или ±20%. В объем настоящего изобретения входят другие варианты сигнализации и индикации.
Как описано выше, можно также использовать данные движения. Например, процессор 286 может быть выполнен с возможностью не включать ни один из сегментов 351, 352, 353, 354, 355, если записанные данные движения не соответствуют данным движения сохраненной модели движения, например, в устройстве 284 хранения.
На Фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая примеры способов измерения физиологического параметра тела пользователя. Способы могут включать автоматическое выполнение этапов, описанных в настоящем документе, с использованием процессора. Для целей иллюстрации примера осуществления обработка блок-схемы 400 начинается с этапа 405. Для наглядности пояснения сделана ссылка на различные компоненты, показанные на Фиг. 1-3, которые могут выполнять этапы или принимать участие в выполнении этапов примера способа. Однако следует отметить, что могут использоваться и другие компоненты. Таким образом, данный пример способа не ограничивается использованием указанных компонентов.
Этап 405 представляет собой этап калибровки, на котором физиологический параметр тела 100, Фиг. 1, измеряется множество раз с использованием датчика 200, Фиг. 2A, для обеспечения соответствующих измерений. Калибровочные измерения могут выполняться в течение любого промежутка времени, с регулярными интервалами или без регулярных интервалов, с датчиком 200 в одном положении на теле 100, в разных положениях или в опорном положении. В различных вариантах осуществления этап 405 включает запрос пользователю о предоставлении информации о положении датчика, например, путем представления обобщенной формы тела 100 на сенсорном экране и предложения пользователю нажать соответствующее место на экране, чтобы указать положение датчика. Положение может сохраняться в связи с соответствующими измерениями. Процессор 286 может адаптировать обобщенное изображение с использованием данных, полученных от пользователя, например, на этапах 550 или 560, Фиг. 5.
На этапе 410 с использованием процессора 286, Фиг. 2C, осуществляется автоматический подсчет критерия приемлемости измерения с использованием соответствующих измерений. Критерий приемлемости измерения может включать в себя пределы шума, амплитуды, значений, огибающей, частоты, спектра или других свойств измерений, взятых в совокупности. В одном примере критерий приемлемости измерения подсчитывается в виде огибающей измерений. В другом примере измерения совмещаются по времени, например, каждое измерение - это временная последовательность сигнала артериального давления, начиная с дикротической вырезки. В этом примере критерий приемлемости измерения является средним значением ±1σ или ±2σ для каждого замера временной последовательности. В другом примере критерием приемлемости измерения является обнаружение дикротической вырезки в сигнале артериального давления. Если вырезка не обнаруживается, датчик 200 неправильно расположен. Обнаружение вырезки может привести к тому, что процессор 286 активирует два или три сегмента трехсегментного дисплея 250. По меньшей мере, в одном примере критерий приемлемости измерения, по меньшей мере, частично определяется в зависимости от положения, принятого от пользователя на этапе 405. Например, если пользователь указывает, что датчик содержания кислорода в крови расположен на указательном пальце, критерий приемлемости измерения можно определить с использованием сохраненных репрезентативных данных изменения на кончике указательного пальца. В различных вариантах осуществления критерий приемлемости измерения можно определить для дублирующего датчика или любого из множества датчиков, функционирующих вместе, например множества электродов для ЭКГ.
Критерий приемлемости измерения может быть одним элементом физиологической модели, сохраненной в устройстве 284 хранения, Фиг. 2C. Физиологическая модель также может включать в себя данные от датчиков, отличных от датчика 200, измеренные на этапе 405 калибровки. Физиологическая модель может включать данные от множества датчиков, так что только определенные комбинации диапазонов показаний от различных датчиков соответствуют физиологической модели.
Разные датчики предназначены для выполнения измерений на теле в определенных условиях. Следовательно, калибровка осуществляется в таких условиях. Более конкретно, в различных вариантах осуществления этап 405 калибровки включает этап 407 представления индикации посредством пользовательского интерфейса (например, устройства 640 пользовательского интерфейса, Фиг. 6), согласно которой пользователь должен выполнить определенное действие, и этап 409 измерения физиологического параметра, когда пользователь выполняет действие. Примеры определенных действий включают в себя стояние неподвижно, сидение, ходьбу и бег на месте. Например, датчик может представлять собой датчик движения, который крепится на талии или запястье, а активность может представлять собой ходьбу. Таким образом, критерий приемлемости измерения соответствует движению части тела, на которой установлен датчик. Это соответствие позволяет измерять параметры походки во время ходьбы и игнорировать данные, полученные во время стояния, что позволяет уменьшить помехи при измерениях. В соответствии с другим примером датчик представляет собой пульсометр, активность представляет собой бег на месте, а критерий приемлемости измерения соответствует диапазонам частоты сердечных сокращений, измеренным во время этого типа упражнений.
В различных аспектах этап 407 включает выбор рекомендуемого действия пользователя в зависимости от данных датчика или данных пользователя. Например, для выбора действия пользователя можно использовать оценки мест размещения датчика, принятые на этапе 550 (Фиг. 5, описание представлено ниже), и индикации о состоянии здоровья, принятые на этапе 560 (Фиг. 5, описание представлено ниже). Для выбора активности, которая обеспечит содержательные данные без чрезмерных нагрузок для пользователя, можно использовать соответствующую информацию: данные о наличии у пользователя физических недостатков и уровень упражнений, которыми пользователь регулярно занимается. Можно также использовать данные с предыдущего этапа 405 калибровки.
Этап 415 представляет собой этап испытания, на котором с использованием датчика 200 измеряется физиологический параметр тела для обеспечения испытательного измерения. Этап 415 можно выполнять, например, через равные промежутки времени или по мере необходимости.
На этапе 420 принятия решения процессор 286 автоматически определяет, соответствует ли испытательное измерение критерию приемлемости измерения, полученному на этапе 410 подсчета. В различных примерах, если критерием приемлемости измерения является огибающая, испытательное измерение соответствует критерию, если точки испытательного измерения находятся в пределах огибающей, или если 95% или 99% точек находятся в пределах огибающей. Аналогично испытательное измерение соответствует критерию диапазона (например, среднее значение ±σ), если каждая точка (или выбранная процентная доля точек) попадает в соответствующий диапазон. В продолжение описанного выше примера измерения содержания кислорода в крови, если пользователь указывает, что датчик находится на указательном пальце, но данные больше соответствуют показаниям для среднего пальца, чем для указательного пальца, измерение не будет соответствовать критерию приемлемости измерения, определенному для указательного пальца.
На этапе 425 процессор 286 автоматически управляет индикатором 240 датчика для обеспечения воспринимаемой человеком индикации результатов этапа определения. Если результаты испытательного измерения не соответствуют критерию приемлемости измерения, возможно, что причина заключается в неправильно расположении датчика 200 на теле 100. Соответственно, процессор 286 может включить красный светодиод 242, Фиг. 2C, или другим способом проинформировать пользователя, обслуживающее лицо или медицинского работника о том, что нужно проверить положение датчика. В различных аспектах, если измеренный сигнал имеет высокое качество (например, уровни шумов низкие, и мало импульсных помех), однако данные находятся за пределами диапазона критерия приемлемости измерения, может включиться индикация, которая сигнализирует пользователю о целесообразности обращения за медицинской помощью. Например, если температура тела пользователя начинает плавно расти, пересекает верхний предел критерия приемлемости измерения (например, 105°F) и продолжает плавно и неуклонно расти, пользователю может быть необходимо сообщить, что у него высокая температура.
В различных аспектах процессор 286 сохраняет результаты определения и индикацию положения датчика, например, на этапе 425. Эти сохраненные данные можно использовать на этапе 540, Фиг. 5, который описан ниже, при определении следующего участка наложения датчика. Результаты и данные испытательных измерений можно сохранить, например, для каждого измерения или только для испытательных измерений, которые определены как не соответствующие критерию приемлемости измерения.
В различных примерах, например в описанных выше со ссылкой на Фиг. 3, индикатор 240 включает в себя несколько отдельно активируемых визуальных индикаторов. В этих примерах этап 425 может включать этап 427. На этапе 427 процессор 286 активирует выбранное число n визуальных индикаторов (например, некоторые или все из сегментов 351, 352, 353, 354 и 355, Фиг. 3) для обеспечения воспринимаемой человеком индикации. Выбранное число n может быть связано с результатами этапа определения, например, в конфигурации шкального индикатора датчика, описанной выше. В примере n коррелирует с (например, пропорционально этому значению) процентным содержанием p, 0%≤p≤100%, измерительных точек испытательных измерений, которые удовлетворяют критерию приемлемости измерения (например, огибающая). Например, пропорциональность может быть линейной (например, четыре полосы, при n таком, что p≥n×4) или логарифмической (например, четыре полосы, при n=4 для p≥99%, n=3 для p≥96%, n=2 для p≥90%, n=1 для p≥68%, и n=0 для p<68%).
Этапы 415, 420 и 425 для выполнения измерений можно повторять по желанию, через равные или неравные промежутки времени или по мере необходимости. Например, датчик 200 артериального давления можно автоматически активировать для сбора данных измерений каждые пять минут или каждые десять минут. Если результаты испытательного измерения не соответствуют критерию приемлемости измерения, медицинскому работнику может быть выдано соответствующее сообщение. Альтернативно или дополнительно пользователь может получать соответствующее сообщение, и испытательное измерение может быть помечено как не соответствующее требованиям. Не соответствующие требованиям данные испытательных измерений можно игнорировать, например, при подсчете фактических средних значений с использованием записанных результатов испытательных измерений.
Если результаты испытательного измерения соответствуют критерию приемлемости измерения, за этапом 420 может следовать этап 423. На этапе 423, как описано выше, обновляются критерии приемлемости измерения или другие аспекты физиологической модели с использованием данных испытательных измерений. В соответствии с различными вариантами осуществления этап 423 может также выполняться время от времени, один раз в день, один раз в течение сессии измерений или с другими интервалами. Сессия измерений может представлять собой промежуток времени, в течение которого в данном положении данным датчиком выполняются многочисленные измерения, например, это может быть время, которое бегун тратит на участие в определенном забеге. Данные, получаемые от множества испытательных измерений, могут собираться, а как только возникнет необходимость в обновлении физиологической модели с использованием собранных результатов измерений, можно выполнить этап 423. Для обновления физиологической модели нужно выполнить обработку, описанную выше, со ссылкой на этап 410 подсчета.
В одном примере осуществления критерий приемлемости измерения состоит в том, чтобы результат испытательного измерения находился в пределах 30% от среднего значения калибровочных измерений. Этап 423 выполняется в конце каждой сессии датчика для обновления информации, касающейся физиологической модели и критерия приемлемости измерения. Таким образом, в течение следующей сессии любое отклонение более чем на 30% от данных предыдущей сессии будет отображаться, например, путем снижения числа активированных полос индикатора датчика.
В продолжение описания примеров, рассмотренных выше, касающихся этапов 407 и 409, когда результат испытательных измерений не соответствует критерию приемлемости измерения, процессор 286 может определить, что пользователь занимается активностью, отличной от активности, для которой выполнялся этап 405 калибровки, или что изменилось окружение датчика. Соответственно, после этапа 420 принятия решения выполняется этап 422.
На этапе 422 процессор 286 деактивирует датчик 200 на выбранный период времени. Термин «деактивация» может означать, например, отключение электропитания датчика 200 или перевод одного или более компонентов датчика 200 в «режим сна», «пассивное состояние» или «состояние ожидания». В одном примере датчик 200, откалиброванный для измерения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя, может деактивироваться для сохранения заряда батареи, когда пользователь выполняет физические упражнения, и потом снова активироваться после выполнения упражнений. В другом примере, когда пользователь занимается бегом на месте и потеет, датчик 200 может начать отсоединяться от тела 100 или терять с ним электрический контакт. Датчик 200, откалиброванный для измерения частоты сердечных сокращений во время бега на месте, может перейти в режим сна или временно деактивироваться другим способом, если больше невозможна точная регистрация показаний. В еще одном примере фотоплетизмографический датчик обеспечивает результаты с шумами, если контакт с кожей ухудшился из-за воздействия механических нагрузок, когда пользователь занимается бегом на месте. Датчик может деактивироваться до тех пор, пока не появится достаточно хороший контакт с кожей. В еще одном примере о переходе в режим сна может сообщаться с помощью полосок индикатора датчика (Фиг. 3). При ухудшении контакта число активированных полосок может уменьшаться. Датчик может деактивироваться (перейти в режим сна), когда число активированных полосок индикатора уменьшится до нуля.
Процессор 286 может периодически переходить в рабочее состояние из режима сна и повторять этапы 415 и 420, чтобы определить возможность возврата датчика 200 в нормальный режим работы. Альтернативно чувствительный элемент 235, Фиг. 2B, может быть выполнен с возможностью обеспечения прерывающего сигнала на процессор 286, чтобы вывести процессор 286 из режима сна, когда для этого появляются благоприятные условия, либо когда есть признаки соответствия критерию приемлемости измерения. Также этап 422 и этапы 407, 409 можно использовать независимо друг от друга.
На Фиг. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая другие примеры способов измерения физиологического параметра тела пользователя. Эти способы можно использовать в комбинации со способами, показанными на Фиг. 4, как описано ниже. Способы могут включать автоматическое выполнение этапов, описанных в настоящем документе, с использованием процессора. Для целей иллюстрации примера осуществления обработка блок-схемы 500 начинается с этапа 505. Для наглядности пояснения в настоящем документе сделана ссылка на различные компоненты, показанные на Фиг. 1-3, которые могут выполнять этапы, и этапы, показанные на Фиг. 4, которые могут принимать участие в этапах примера способа. Однако следует отметить, что могут использоваться и другие компоненты или этапы. Таким образом, данный пример способа не ограничивается использованием указанных компонентов или этапов.
На этапе 505 индикация участка наложения датчика на тело представлена посредством пользовательского интерфейса, например сенсорного экрана 630, Фиг. 6. Например, может отображаться изображение, аналогичное Фиг. 1, с визуально выделенным участком наложения датчика (например, положение 101).
2
На этапе 510 из устройства 284 хранения извлекается физиологическая модель, соответствующая показанному индикатором участку наложения датчика. В качестве части физиологической модели можно использовать различные типы описанных выше моделей и критериев приемлемости измерения, например, со ссылкой на этап 410, Фиг. 4. Например, физиологическая модель оптического пульсового оксиметра может указывать на индикаторе значения длины волны используемого света и диапазон поглощения этих длин волны кровью с типичным содержанием кислорода в артериальной крови (например, 16-22 мл O/дл). Измерение, которое обнаруживает поглощение за пределами смоделированного диапазона, соответствующего типичному содержанию кислорода, может указывать на неправильное размещение датчика.
На этапе 515 физиологический параметр тела 100 измеряется с использованием датчика 200, Фиг. 2A. Это может быть выполнено описанным выше способом со ссылкой на чувствительный элемент 235, Фиг. 2B.
На этапе 520 выполняется автоматическое сравнение измеренного физиологического параметра с полученной физиологической моделью. Эта операция может выполняться процессором 286.
Этап 525 представляет собой необязательный второй рабочий этап. На этапе 525 процессор 286 может автоматически управлять индикатором 240 для обеспечения воспринимаемой человеком индикации результатов этапа сравнения (например, путем включения показанных на Фиг. 2C красного светодиода 242 или зеленого светодиода 243).
На этапе 530 принятия решения определяется, соответствует ли измеренный физиологический параметр полученной физиологической модели. Если соответствует, можно собирать данные измерений с использованием датчика 200. Можно выполнять этапы, указанные на блок-схеме 400, как показано («работа с датчиком»). Если не соответствует, следующим этапом может быть этап 540.
Этап 540 является рекомендационным этапом, в котором автоматически определяется второй участок наложения датчика на тело, например, с помощью процессора 286. Примеры создания таких рекомендаций описаны ниже. Следующим этапом является этап 505. Таким образом, этап 505 представления индикации, этап 510 получения, этап 515 измерения, этап 520 сравнения, второй рабочий этап 525, этап 530 принятия решения и (если необходимо) рекомендационный этап 540 могут повторяться один или более раз со вторым участком наложения датчика или со следующими рекомендациями альтернативных участков наложения датчика. Преимуществом является то, что пользователь может перемещать датчик в другие положения на теле 100 и получать обратную связь о том, является ли каждое из положений подходящим местом для выполнения измерений с использованием датчика 200. Движение может управляться пользователем, и в этой ситуации пользователь располагает датчик на свое усмотрение, а процессор 286 определяет, может ли выбранный пользователем участок использоваться для измерений. Движение может также быть управляемым системой, и в этой ситуации процессор 286 может представить ряд рекомендованных участков наложения датчика путем повторения этого цикла и может осуществить на каждом участке одно или более измерений. В любой ситуации процессор 286 может хранить критерии приемлемости измерения или физиологические модели для каждого из множества положений и может рекомендовать одно из множества положений с наименьшим числом полос ошибок или с наиболее последовательными данными.
Как описано выше со ссылкой на этап 425, Фиг. 4, можно также использовать результаты предыдущих измерений и связанные данные. Например, ротация датчика может учитывать использованные ранее положения, например, на прошлой неделе или в прошлом месяце. Как описано выше со ссылкой на этап 405, Фиг. 4, можно также использовать информацию пользователя о положении датчика, например, для ротации датчика или для того, чтобы отличать положения, в остальном эквивалентные (например, левая сторона талии или правая сторона талии).
В различных аспектах при предоставлении рекомендаций информация, предоставляемая пользователем или медицинским работником, используется вместе с физиологической моделью. В этих аспектах этап 540 может включать один из этапов 542, 544 или оба эти этапа. Перед этапом 542 проводятся этапы 550, 555; перед этапом 544 проводятся этапы 560, 565.
В одном примере пользователь устанавливает оценки мест размещения датчика на соответствующих областях тела. Оценки могут быть по любой шкале, например <-1=плохо, 0=нейтрально, 1=хорошо>, или по шкале 1-5 звезд, где одна звезда соответствует наихудшему месту размещения, а пять звезд соответствуют наилучшему месту размещения. Каждая оценка отражает предпочтение пользователя при расположении датчика (датчика определенного типа или датчика любого типа) на соответствующей области тела. В одном примере пользователь может не пожелать носить датчик походки на запястье. Для этого пользователя комбинация <датчик походки, запястье> имеет низкую оценку (например, ⋆). Комбинация <датчик походки, талия> может иметь высокую оценку (например, ⋆⋆⋆⋆⋆). В различных вариантах осуществления комбинациям без оценки присваивается оценка по умолчанию. Если оценка по умолчанию ⋆⋆⋆, тогда <датчик походки, талия> будет иметь более высокую оценку, чем <датчик походки, запястье> с оценкой ⋆. Процессор 286 может попросить поставить оценки, предложив опросный лист, или может использовать другие способы. Оценки могут представлять уровень комфорта или дискомфорта, который ощущает пользователь, когда определенный датчик присоединен к определенной области тела.
В различных вариантах осуществления на этапе 550 одна или более пользовательских индикаций соответствующих оценок мест размещения датчика на соответствующих областях тела принимаются посредством пользовательского интерфейса (например, сенсорного экрана 630, Фиг. 6). На этапе 555 принятая(-ые) пользовательская(-ие) индикация(-и) хранится(-ятся) в устройстве 284 хранения.
На этапе 542 определяется второй участок наложения датчика с использованием сохраненных пользовательских индикаций (оценок). Например, процессор 286 может сортировать возможные участки для определенного датчика по оценкам и предлагать их в качестве второго участка наложения датчика в порядке от участка с наибольшей оценкой до участка с наименьшей оценкой.
В других примерах пользователь или медицинский работник предоставляет медицинскую информацию, используемую для определения второго участка наложения датчика. Например, для человека с ампутированной левой ногой в качестве второго участка наложения датчика нельзя определять какой-либо участок на левой ноге, независимо от того, какой датчик должен использоваться и насколько низко оценен любой другой участок. В настоящем документе для любого датчика на левой ноге в таком случае присваивается оценка N. N представляет любое флаговое значение, отличное от любой возможной оценки. Кроме того, некоторые датчики необходимо периодически перемещать с одного участка наложения датчика на другой; это называется «ротацией». Например, датчики для непрерывного мониторинга концентрации глюкозы в крови (CGM) включают в себя иглу, которая протыкает кожу, и этим датчикам обеспечивают периодическую ротацию, чтобы кожа смогла зажить. В медицинской информации может указываться на то, что для определенного датчика необходима ротация.
В различных вариантах осуществления и в соответствии с этапом 560 индикация о состоянии здоровья пользователя принимается посредством пользовательского интерфейса. На этапе 565 индикация хранится в устройстве 284 хранения. Индикация может быть получена путем ответов на вопросы опросного листа, предоставленного посредством пользовательского интерфейса. Индикация может также предоставляться косвенно. Примеры индикаций, связанных с состоянием здоровья, включают в себя рост, вес и названия любых заболеваний или длительных состояний. В одном примере процессор 286 принимает изображение тела 100 пользователя посредством пользовательского интерфейса. Процессор 286 анализирует изображение, чтобы определить, не отсутствуют ли какие-либо конечности, и сохраняет результаты такого определения. Некоторые типы оптических датчиков калибруются по определенному цвету кожи; процессор 286 может также анализировать изображение для определения цвета кожи пользователя для обеспечения большей точности результатов, полученных с помощью таких датчиков.
На этапе 544 определяется второй участок наложения датчика с использованием сохраненных индикаций. Любая пара <датчик, участок> с оценкой N не используется при рассмотрении вариантов для второго участка наложения датчика. Этапы 544 и 542 можно объединить; после оценки пары с оценкой N удаляются, остальные пары для соответствующего типа датчика можно сортировать по оценкам.
На Фиг. 6 представлена блок-диаграмма примера системы для определения оптимального размещения датчика для измерения физиологического параметра пользователя с использованием датчиков (например, биодатчиков), как описано в настоящем документе. Датчик 200 содержит чувствительный элемент 235, Фиг. 1, выполненный с возможностью измерения физиологического параметра. Датчик 200 также содержит первый приемопередатчик 661, выполненный с возможностью передачи данных измерений. Первый приемопередатчик 661 может представлять собой, например, радиоустройство 260 BLUETOOTH, Фиг. 2B.
Устройство 640 пользовательского интерфейса включает в себя второй приемопередатчик 662, выполненный с возможностью приема данных измерений от первого приемопередатчика 661. Связь между приемопередатчиками 661, 662 может быть однонаправленной, полудуплексной двунаправленной или полнодуплексной двунаправленной. Устройство 640 пользовательского интерфейса может представлять собой, например, смартфон, планшетный компьютер или персональный компьютер, в котором используется программное обеспечение (например, приложение для смартфона), предназначенное для приема данных от датчика 200 и необязательно управления работой датчика 200. Устройство 640 пользовательского интерфейса может включать в себя компьютерную мышь, клавиатуру, другой компьютер (соединенный, например, посредством сети или нуль-модемного кабеля), микрофон, процессор речи или другое(-ие) устройство(-а) для приема голосовых команд, камеру и процессор изображений или другое(-ие) устройство(-а) для приема визуальных команд, например жестов, или любое устройство или комбинацию устройств, данные которых представляют собой входные данные для процессора 286.
Процессор 286 связан с устройством 640 пользовательского интерфейса. Процессор 286 выполнен с возможностью автоматического определения с использованием полученных результатов измерений того, соответствует ли положение датчика на теле выбранному критерию приемлемости в момент времени, соответствующий приему результата измерений. Это может выполняться в соответствии с представленным выше описанием и со ссылкой на этапы 415, 420, Фиг. 4, и этапы 510, 515, 520, 530, Фиг. 5. Процессор 286 дополнительно выполнен с возможностью представления пользователю обратной связи посредством устройства 640 пользовательского интерфейса, если принятый результат измерения не соответствует выбранному критерию приемлемости. Например, устройство 640 пользовательского интерфейса может включать в себя сенсорный экран 630, выполненный с возможностью представления обратной связи по положению датчика. Сенсорный экран 630 может также выполнять функции индикатора 240, как описано выше со ссылкой на Фиг. 2C.
2
В одном примере устройство 640 пользовательского интерфейса (например, смартфон) находится отдельно от датчика 200. Первый и второй приемопередатчики 661, 662 могут быть соответствующими приемопередатчиками, обменивающимися данными с помощью радиосвязи, например, по протоколам WIFI, BLUETOOTH, ZIGBEE, ALOHA или по другим протоколам радиосвязи; или обменивающимися данными по протоколам инфракрасной (например, IrDA) или другой связи на длинах волны оптического диапазона или диапазонов, близких к оптическому диапазону. Первый и второй приемопередатчики 661, 662 могут также или альтернативно содержать приемопередатчики проводной связи, например, для ETHERNET, FIREWIRE, IC или SPI. В другом примере устройство 640 пользовательского интерфейса встроено в датчик 200. Устройство 640 пользовательского интерфейса может также или альтернативно обмениваться данными с датчиком 200 посредством облака или другой сетевой службы. Процессор 286 и устройство 284 хранения могут входить в состав устройства 640 пользовательского интерфейса или располагаться отдельно от него.
В различных аспектах процессор 286 выполнен с возможностью приема множества результатов измерений от датчика 200 посредством первого и второго приемопередатчиков 661, 662. Процессор 286 выполнен с возможностью одновременно с приемом данных измерений отображать соответствующую обратную связь по положению датчика для каждого из множества измерений посредством устройства 640 пользовательского интерфейса. Таким образом, пользователь может перемещать датчик в другие положения на теле 100 и принимать обратную связь перед присоединением датчика 200 к телу 100. Обратная связь может осуществляться посредством индикатора 240 на датчике 200 вместо устройства 640 пользовательского интерфейса или в дополнение к нему. Обратная связь на датчике 200 позволяет использовать датчик 200 как металлодетектор или детектор неоднородностей (с точки зрения пользователя). Пользователь может перемещать датчик 200 по телу 100, пока, например, шкальный индикатор на сегментированном дисплее 250 или зеленый светодиод 243, или звуковой сигнал динамика 241 (все указанные элементы показаны на Фиг. 2) не укажет, что датчик 200 расположен правильно. Затем датчик 200 можно присоединить к телу 100 в таком положении, например, путем снятия неклейкого покрытия (не показано) со слоя 270 адгезива, Фиг. 2B, и прижатия датчика 200 и открытого слоя 270 адгезива к телу 100. В различных вариантах осуществления неклейкое покрытие имеет вырезы, углубления или другие элементы, которые позволяют контактам 230 датчика контактировать с кожей тела 100 еще до того, когда будет убрано неклейкое покрытие. Эти элементы позволяют эффективно перемещать датчик по телу без препятствий при выполнении измерений, а также позволяют выполнять измерения, как только датчик расположен на теле 100.
В других примерах процессор 286 выполнен с возможностью сохранения результатов измерений и представления обратной связи в более позднее время по сравнению со временем измерения, например, по запросу пользователя. Процессор 286 также может хранить обратную связь в реальном времени во время ее представления или вскоре после этого.
В различных вариантах осуществления электрод, такой как электрод, который используется в испытательной схеме подключения устройств для измерения ЭКГ, который установлен на теле в центральном положении, отправляет сигнал выбранной формы сигнала. Датчик 200 обнаруживает сигнал после прохождения сигнала через тело. Процессор 286 определяет электропроводность тела с использованием принятого сигнала. В различных примерах процессор 286 определяет расстояние от электрода или положение датчика 200 по отношению к электроду. Затем процессор 286 представляет индикацию определенного положения, например, посредством устройства 640 пользовательского интерфейса или индикатора 240. Процессор 286 запрашивает у пользователя подтверждение правильности определенного положения. Процессор 286 принимает и сохраняет ответ пользователя. Если определенное положение является неправильным, процессор 286 может также запрашивать, принимать и сохранять индикацию пользователя о правильном положении. Определенное или правильное положение может использоваться с измерениями формы сигнала для определения положения датчика, только что расположенного на тела.
В одном примере центрированный электрод отправляет электрический сигнал на датчик. Измеряется импеданс между центрированным электродом и датчиком. С использованием измеренного импеданса подсчитывается приближенное расстояние между электродом и датчиком. Импеданс можно также измерить, используя рост и вес пациента, по принципу, аналогичному используемому в биоэлектрическом анализаторе импеданса (BIA), например, такому, который используется для оценки процентного содержания жира в организме. Обычно BIA пропускает электрический ток через тело посредством двух электродов и измеряет напряжение, образующееся между этими электродами под действием импеданса тела. Измеренный импеданс можно соотносить с ростом пациента, его весом, полом и другими факторами, чтобы определить расстояние между датчиком и электродом, соответствующее определенному измеренному импедансу.
Различные варианты осуществления с убирающимся неклейким покрытием требуют поднятия датчика и повторной установки в том же положении. Для облегчения этой операции различные варианты осуществления датчиков 200 содержат маркировочное приспособление (не показано), в котором используют полупостоянный материал (например, китайскую тушь). Кнопка или другой орган управления (не показаны) на датчике 200 вызывает выдвижение из датчика 200 маркировочного приспособления, которое оставляет метку на теле, например пятно из нетоксичных чернил. Эта метка выполняет функции выравнивающего элемента при повторной установке датчика в правильном положении после снятия неклейкого покрытия.
Различные варианты осуществления включают способ рекомендации участка наложения датчика на тело, причем способ включает представление индикации о положении на теле для размещения датчика; измерение физиологического параметра тела с использованием датчика, установленного по существу в указанном положении; автоматическое определение того, является ли указанное положение рекомендованным участком наложения датчика на тело с использованием процессора, на основании измеренного физиологического параметра, и представление индикации результата этого определения с использованием индикатора датчика; и, если указанное положение не является рекомендованным участком наложения датчика, автоматическое определение второго положения на теле и представление индикации второго положения.
В различных вариантах осуществления преимуществом является то, что для определения положения размещения датчика 200 используется множество входов (например, физиологический вход, моделированный вход и вход пользовательских данных). Механизмы обратной связи (например, визуальный, звуковой или тактильный механизмы на датчике 200, устройстве 640 пользовательского интерфейса, компьютере или смартфоне) передают информацию о состоянии размещения в легко понятной форме. Если указанное множество входов не соответствует требованиям (например, данные акселерометра соответствуют ноге, но данные пользователя указывают, что датчик 200 подсоединен к нарукавнику), различные варианты осуществления могут направлять пользователю запрос на обновленную информацию и представлять индикации понимания системой положения датчика. Преимуществом является то, что различные варианты осуществления позволяют располагать датчик одинаково в течение длительных промежутков времени, даже если датчик снимают и меняют.
Различные варианты осуществления отслеживают рабочие характеристики датчика, например, используя критерии приемлемости измерения, как описано выше со ссылкой на Фиг. 4. Это можно выполнять как часть процедуры определения положения датчика, или две процедуры могут выполняться независимо друг от друга.
Как показано на Фиг. 6, процессор 286 включает в себя один или более процессоров обработки данных, реализующих процессы различных вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. «Процессор обработки данных» представляет собой устройство обработки данных, такое как центральный процессор (ЦП), настольный компьютер, ноутбук, центральная ЭВМ, карманный персональный компьютер, цифровая камера, сотовый телефон, смартфон или любое другое устройство обработки данных, управления данными или преобразования данных, реализованное с электрическими, магнитными, оптическими, биологическими компонентами или другим способом. Фраза «соединенный с возможностью связи» подразумевает соединения любого типа, проводные и беспроводные, между устройствами, процессорами обработки данных или программами, в которых возможен обмен данными. Подсистемы, такие как устройство 284 хранения и устройство 640 пользовательского интерфейса, показаны отдельно от процессора 286, но могут полностью или частично находиться в процессоре 286.
Устройство 284 хранения включает в себя один или более физических энергонезависимых машиночитаемых носителей данных, выполненных с возможностью хранения информации, включая информацию, необходимую для выполнения процессов в соответствии с различными вариантам осуществления, или соединено с ними с возможностью связи. Термин «устройство» не означает, что устройство 284 хранения включает в себя только один компонент аппаратного обеспечения, который хранит данные. Термин «физический энергонезависимый машиночитаемый носитель данных» при использовании в настоящем документе относится к любому энергонезависимому устройству или готовому изделию, которое указывается в инструкциях по хранению, которые могут приложены к процессору 286 для выполнения. Такой энергонезависимый носитель может быть длительного или краткосрочного хранения. Примеры носителей длительного хранения включают в себя дискеты, гибкие диски и другие портативные компьютерные дискеты, жесткие диски, магнитную ленту и другие магнитные носители, компакт-диски и компакт-диски только для считывания (CD-ROM), DVD-диски, диски BLU-RAY, диски HD-DVD, другие средства оптического хранения информации, флэш-память, постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) и стираемые программируемые ПЗУ (EPROM или EEPROM). Примеры носителей краткосрочного хранения включают в себя динамическую память, такую как регистры и оперативные запоминающие устройства (ОЗУ).
Варианты осуществления настоящего изобретения могут принимать форму компьютерного программного продукта, реализованного в одном или более физических энергонезависимых машиночитаемых носителях, имеющих установленный в них машиночитаемый код программы. Такой носитель (носители) может (могут) быть изготовлен(-ны) как обычный(-ые) носитель (носители) для таких изделий, например, прессовкой CD-ROM. Программа, реализованная в таком(-их) носителе(-ях), включает в себя команды компьютерной программы, которые могут приказывать процессору 286 выполнять отдельные последовательности операционных этапов, если они загружены, осуществляя таким образом функции или действия, установленные в данном документе, например, измерение данных датчика и определение участков наложения датчика.
В одном примере устройство 284 хранения включает в себя память 684, например оперативное запоминающее устройство, и диск 685, например физическое машиночитаемое устройство хранения, такое как жесткий диск или жесткий флэш-накопитель. Команды компьютерной программы считываются в память 684 из диска 685 или с помощью беспроводного, проводного, волоконно-оптического или другого соединения. Затем процессор 286 выполняет одну или более последовательностей команд компьютерной программы, загруженных в память 684, в результате чего выполняются этапы обработки и другие процессы, описанные в данном документе. Таким образом, процессор 286 выполняет реализованный на компьютере способ, который обеспечивает технические эффекты, описанные в настоящем документе, такие как измерение физиологических характеристик тела пациента. Например, блоки блок-схем или блок-диаграмм, представленных в настоящем документе, и их комбинации могут быть реализованы с помощью команд компьютерной программы. В памяти 684 могут также храниться данные, которые используются текущими выполняемыми программами.
Код программы для выполнения способов, описанных в настоящем документе, может выполняться полностью на одном процессоре 286 или на множестве процессоров 286, соединенных с возможностью связи. Например, код может выполняться полностью или частично на компьютере пользователя и полностью или частично на удаленном компьютере, например на сервере. Удаленный компьютер может быть соединен с компьютером пользователя через сеть 690. В качестве компьютера пользователя или удаленного компьютера могут использоваться стационарные компьютеры, такие как стандартные настольные персональные компьютеры (ПК), или портативные компьютеры, такие как планшеты, сотовые телефоны, смартфоны или ноутбуки.
Устройство 640 пользовательского интерфейса также может включать в себя устройство отображения, сенсорный экран, память с процессорным доступом или любое устройство или комбинацию устройств, на которые процессор 286 выводит данные. Таким образом, если устройство 640 пользовательского интерфейса включает в себя память с процессорным доступом, такая память может быть частью устройства 284 хранения, хотя устройство 640 пользовательского интерфейса и устройство 284 хранения на Фиг. 6 и показаны отдельно. Например, устройство 640 пользовательского интерфейса может включать в себя один или более сенсорных экранов, динамиков, сигналов сирены, вибрирующих устройств, кнопок, переключателей, разъемов, перемычек или сетевых соединений.
В различных вариантах осуществления процессор 286 соединен с возможностью связи с сетью 690, например, посредством коммуникационного интерфейса или приемопередатчика (не показаны). Процессор 286 может отправлять сообщения и принимать данные, включая программный код, в направлении сети 690 и от нее. Например, запрашиваемый код для прикладной программы (например, JAVA-приложение) может храниться на физическом энергонезависимом машиночитаемом носителе данных, соединенном с сетью 690. Сетевой сервер (не показан) может извлекать код из носителя и передавать его посредством сети 690 на процессор 286. Принятый код может быть выполнен процессором 286 после получения или сохранен в устройстве 284 хранения для последующего выполнения.
СПИСОК СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ ФИГ. 1-6
100 тело
101, 102, 103, 104, 105 положения
106, 107 положения
186 процессор
200 датчик
210 корпус датчика
220 поверхность, обращенная к коже
225 противоположная поверхность
230 контакт датчика
235 чувствительный элемент
240 индикатор
241 динамик
242 красный светодиод
243 зеленый светодиод
250 сегментированный дисплей
260 радиоустройство BLUETOOTH
270 слой адгезива
284 устройство хранения
286 процессор
290 датчик движения
351, 352, 353, 354, 355 сегменты
400 блок-схема
405, 407, 409, 410, 415 этапы
420 этап принятия решения
422, 423, 425, 427 этапы
500 блок-схема
505, 510, 515, 520, 525 этапы
530 этап принятия решения
540, 542, 544, 550, 555 этапы
560, 565 этапы
630 сенсорный экран
640 устройство пользовательского интерфейса
661, 662 приемопередатчики
684 память
685 диск
690 сеть
Хотя настоящее изобретение было описано в контексте конкретных модификаций и иллюстрирующих фигур, средние специалисты в данной области определят, что изобретение не ограничивается описанными модификациями или фигурами. Кроме того, средним специалистам в данной области будет очевидно, что в тех случаях, когда описанные выше способы и этапы указывают на наступление определенных событий в определенном порядке, этот порядок может быть изменен для некоторых этапов и что такие изменения соответствуют возможным вариантам осуществления настоящего изобретения. Кроме того, по возможности определенные этапы можно выполнять одновременно в рамках параллельного процесса, а также выполнять последовательно, как описано выше. Отдельные отсылки на «вариант осуществления» (или «аспект», или «пример») или «конкретные варианты осуществления» или т.п. не обязательно относятся к тому же варианту осуществления или тем же вариантам осуществления; однако такие варианты осуществления не являются взаимоисключающими, если это не указано или должно быть очевидно специалисту в данной области. Использование единственного или множественного числа при отсылке на «способ» или «способы» и т.п. не имеет ограничительного характера. Слово «или» в данном описании применяется в неисключающем смысле, если явно не указано иное. Подразумевается, что в той мере, в которой возможны варианты осуществления настоящего изобретения, соответствующие сущности описания или эквивалентные изобретениям, описанным в формуле изобретения, настоящий патент также охватывает такие вариации.