Устройство с чувствительным элементом и способ мониторинга показателя жизнедеятельности субъекта
DEVICE WITH A SENSITIVE ELEMENT AND A METHOD OF MONITORING THE VITAL ACTIVITY OF A SUBJECT

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к устройству с чувствительным элементом для мониторинга показателя жизнедеятельности субъекта. Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству контроля и наблюдения за состоянием пациента и к системе наблюдения за состоянием пациента для мониторинга показателей жизнедеятельности субъекта. Настоящее изобретение также относится к соответствующим способам и компьютерной программе для реализации способа мониторинга показателей жизнедеятельности субъекта.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Измерения чувствительными элементами, выполняемые для измерения/мониторинга показателя жизнедеятельности (например, частоты сердечных сокращений, частоты дыхания, SpO2, кровяного давления и т.д.) обычно выполняются непрерывно (например, ЭКГ), или непериодично (например НКД (неинвазивное кровяное давление)). Непериодические измерения могут выполняться пользователем по запросу (например, путем выбора операции пуска) или автоматически, через фиксированные интервалы времени (например, AUTO = 30 мин) или в заданной (то есть заранее запрограммированной) последовательности (например, 4x 15 мин, 2x 30 мин и затем каждые 60 мин). Такая последовательность позволяет использовать более гибкую схему. Ее можно выбрать после относительно простого хирургического вмешательства для контроля показателей жизнедеятельности - сначала частого, а затем с постепенно увеличивающимися интервалами, поскольку ожидается, что пациент будет выздоравливать и ему будет требоваться меньший контроль.
Использование более гибкой последовательности измерений вместо измерений чувствительным элементом сигналов просто через заданные интервалы времени является шагом вперед в большинстве случаев. Однако известно, что некоторые пациенты, например, проявляют тенденцию к замедлению частоты дыхания после анестезии, после чего дыхание останавливается полностью. Это можно выявить с помощью полного мониторинга апноэ, то есть непрерывного мониторинга дыхания. Такое измерение должно быть очень чувствительным, и поэтому на него влияют шум и артефактов движения, вследствие чего обычно генерируется множество ложных сигналов тревоги. Кроме того, такие измерения необходимо выполнять непрерывно, и поэтому для них требуется больше энергии, чем для непериодических измерений, даже если они выполняются чаще.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Объектом настоящего изобретения является создание устройства с чувствительным элементом, устройства и системы контроля и наблюдения за состоянием пациента, а также соответствующих способов мониторинга показателя жизнедеятельности субъекта, которые оптимизированы в отношении потребления энергии и выполнения измерений.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено устройство с чувствительным элементом для мониторинга показателя жизнедеятельности субъекта, которое содержит
- по меньшей мере один чувствительный элемент, выполненный с возможностью измерения сигнала чувствительного элемента, представляющего показатель жизнедеятельности или относящегося к показателю жизнедеятельности,
- блок оценки, выполненный с возможностью оценки указанного сигнала чувствительного элемента для выявления, исходя из ранее измеренных чувствительным элементом сигналов, изменений состояния здоровья субъекта и/или для идентификации неудачного измерения или недостоверного сигнала чувствительным элементом, и
- блок управления, выполненный с возможностью управления указанным по меньшей мере одним чувствительным элементом для автоматического изменения интервала между измерениями в зависимости от результата указанной оценки.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложено устройство контроля и наблюдения за состоянием пациента, которое содержит
- интерфейс монитора, выполненный с возможностью приема сигналов чувствительного элемента, представляющих показатель жизнедеятельности или относящихся к показателю жизнедеятельности, измеренных по меньшей мере одним чувствительным элементом, и передачи управляющих данных на указанный по меньшей мере один чувствительный элемент,
- блок оценки, выполненный с возможностью оценки полученных сигналов чувствительного элемента для выявления, исходя из ранее полученных сигналов чувствительного элемента, изменения состояния здоровья субъекта и/или для идентификации неудачного измерения или недостоверного сигнала чувствительного элемента, и
- блок управления, выполненный с возможностью создания управляющих данных для управления указанным по меньшей мере одним чувствительным элементом для автоматического изменения интервала между измерениями в зависимости от результата указанной оценки.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложена система контроля и наблюдения за состоянием пациента, которая содержит
- устройство контроля и наблюдения за состоянием пациента, описанное в данном документе, и
- по меньшей мере один чувствительный элемент, выполненный с возможностью измерения сигнала чувствительного элемента, представляющего показатель жизнедеятельности или относящегося к показателю жизнедеятельности,
при этом указанный по меньшей мере один чувствительный элемент содержит интерфейс чувствительного элемента для передачи измеренных чувствительным элементом сигналов в указанное устройство контроля и наблюдения за состоянием пациента и приема управляющих данных от указанного устройства контроля и наблюдения за состоянием пациента.
Согласно другим аспектам настоящего изобретения предложены соответствующие способы, компьютерная программа, которая содержит средства программного кода, предписывающие компьютеру выполнять этапы способа мониторинга показателей жизнедеятельности, раскрытого в данном документе, когда указанная компьютерная программа выполняется компьютером, а также энергонезависимый машиночитаемый носитель, на котором хранится компьютерный программный продукт, который при выполнении процессором предписывает выполнение способа мониторинга показателей жизнедеятельности, раскрытого в данном документе.
Предпочтительные варианты реализации данного изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленные устройство, система, способы, компьютерная программа и носитель имеют предпочтительные варианты реализации, аналогичные и/или идентичные предпочтительным вариантам реализации заявленного устройства с чувствительным элементом, как определено в формуле изобретения.
Настоящее изобретение основано на идее создания более «умного» устройства с чувствительным элементом и создания более гибкого интервала между измерениями по сравнению с заранее запрограммированными интервалами между измерениями при обычных измерениях. Как следствие, безболезненные и незаметные измерения могут быть использованы в большем количестве случаев, в которых иначе были бы показаны обычные непрерывные измерения интенсивной терапии. Предложенные (непериодические) измерения с помощью чувствительного элемента обычно являются неинвазивными, требуют меньшего расхода энергии и поэтому могут выполняться беспроводным способом с использованием аккумуляторных батарей меньшего размера. Они могут быть выполнены менее чувствительными к шуму и артефактам движения. Все указанные факторы вносят вклад в повышение удобства использования измерительного оборудования и улучшения комфорта пациента. Таким образом, настоящее изобретение помогает дополнительно сократить разрыв, существующий в проведении мониторинга между указанными измерениями и стандартными непрерывными высококачественными измерениями, которые все еще требуются для больных, имеющих критическое состояние и находящихся в отделениях интенсивной терапии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты данного изобретения станут понятными и будут объяснены в вариантах реализации, описанных ниже. На следующих чертежах
Фиг. 1 показывает вариант реализации устройства с чувствительным элементом в соответствии с настоящим изобретением,
Фиг. 2 показывает вариант реализации системы контроля и наблюдения за состоянием пациента и устройства контроля и наблюдения за состоянием пациента в соответствии с настоящим изобретением,
Фиг. 3 показывает блок-схему способа измерения в соответствии с настоящим изобретением, и
Фиг. 4 показывает блок-схему способа мониторинга в соответствии с настоящим изобретением.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 показывает вариант реализации устройства 10 с чувствительным элементом в соответствии с настоящим изобретением. Оно содержит чувствительный элемент 12, который измеряет сигнал чувствительного элемента, представляющий показатель жизнедеятельности или относящийся к показателю жизнедеятельности субъекта (например, пациента в больнице, пожилого человека дома или в доме престарелых). Указанный чувствительный элемент 12 может, например, быть датчиком дыхания для определения частоты дыхания, датчиком артериального давления для определения давления крови, электрокардиографическими электродами для измерения ЭКГ или плетизмографическим датчиком; существуют и другие примеры чувствительных элементов. Чувствительный элемент 12 обычно закрепляется на теле пациента, но может также быть чувствительным элементом для бесконтактных незаметных измерений. В других вариантах реализации устройства с чувствительным элементом предусмотрено два или большее количество (одинаковых или разных) чувствительных элементов.
Далее, обеспечен блок 14 оценки, который оценивает измеренный чувствительным элементом сигнал для выявления, исходя из ранее измеренных чувствительным элементом сигналов, изменений состояния здоровья субъекта и/или для идентификации неудачного измерения или недостоверного сигнала чувствительного элемента. Указанный блок 14 оценки предпочтительно реализован с помощью надлежащим образом запрограммированного процессора или специализированной аппаратной схемы. Он может хранить ранее измеренные чувствительным элементом сигналы сам или передавать ранее измеренные чувствительным элементом сигналы из памяти, которая может быть как внутренней, так и внешней, в устройство 10 с чувствительным элементом.
Кроме того, обеспечен блок 16 управления, который управляет указанным чувствительным элементом 12 для автоматического изменения интервала измерений в зависимости от результата оценки, выполненной блоком 14 оценки. Блок 16 управления предпочтительно реализован с помощью контроллера с программным обеспечением или аппаратными средствами или с помощью надлежащим образом запрограммированного процессора, например того же процессора, что используется в блоке 14 оценки.
В некоторых вариантах реализации устройство 10 с чувствительным элементом подключено с помощью проводного соединения к центральному монитору пациента (или к другому центральному блоку) для передачи данных (в частности, для передачи измеренных чувствительным элементом сигналов на центральный монитор пациента) и для обеспечения питания устройства с чувствительным элементом. Однако в других вариантах реализации устройство 10 с чувствительным элементом для передачи данных подключено к центральному монитору пациента (или к другому центральному блоку) с помощью беспроводного соединения (например с помощью соединения WLAN, Zigbee или Bluetooth), и содержит свой собственный блок 18 питания, например перезаряжаемую или неперезаряжаемую аккумуляторную батарею, показанную на Фиг. 1 штриховыми линиями. Для указанного соединения (проводного или беспроводного) предпочтительно предложен соответствующий интерфейс 20.
Элементы устройства 10 с чувствительным элементом предпочтительно смонтированы внутри общего корпуса 22, но в общем случае могут также быть скомпонованы рассредоточено и размещены в разных корпусах.
В одном варианте реализации предпочтительно используется способ непериодических измерений для автоматического входа в режим более частых измерений в зависимости от ранее измеренных чувствительным элементом значений, то есть, если они указывают на ухудшение состояния пациента. В таком режиме «частых» измерений между запрограммированными измерительными интервалами автоматически выполняются дополнительные измерения. Можно автоматически скорректировать дополнительное количество измерений и/или время между измерениями, например, в зависимости от предварительной оценки степени ухудшения состояния (например, оценки времени достижения уровня сигнала тревоги).
Таким образом, в варианте реализации блок 16 управления выполнен с возможностью управления указанным чувствительным элементом 12 для увеличения интервала между измерениями, если состояние здоровья субъекта улучшается, и/или для сокращения интервала между измерениями, если состояние здоровья субъекта ухудшается. Таким образом, состояние здоровья субъекта прямо влияет на автоматическую корректировку интервала между измерениями.
В первом случае (то есть если состояние здоровья улучшается) или если состояние здоровья стабильное (то есть если состояние здоровья субъекта не улучшается, но и не ухудшается) желательно не увеличивать интервал между измерениями выше верхнего предела, установленного, например, в заранее выбранной схеме измерений или предписанного правилами обеспечения безопасности. Таким образом, в случае улучшения состояния здоровья субъекта интервал между измерениями часто сохраняется неизменным. Следовательно, блок 16 управления предпочтительно выполнен с возможностью управления чувствительным элементом 12 для измерения сигнала чувствительного элемента по меньшей мере при минимальном интервале между измерениями.
Блок 16 управления может также быть выполнен с возможностью управления степенью изменения интервала между измерениями в зависимости от степени изменения состояния здоровья субъекта. Таким образом, если, например, состояние здоровья серьезно ухудшается, интервал между измерениями будет более существенно сокращаться по сравнению с ситуацией, когда состояние здоровья только слегка ухудшается, при которой интервал между измерениями будет сокращаться лишь незначительно.
Блок 16 управления предпочтительно выполнен с возможностью управления чувствительным элементом 12 для выдачи одного из измеренных чувствительным элементом сигналов (то есть измеренных в пределах заданного интервала между измерениями, например в пределах 5 минут) как своего рода предварительного сигнала чувствительного элемента, даже если все такие измерения были неудачными или все измеренные чувствительным элементом сигналы являются недостоверными. Затем измерение сигнала чувствительного элемента повторяется для дополнительного предварительно заданного периода (например 10 минут), при этом дополнительные измерения могут быть выполнены «в фоновом режиме» таким образом, что пользователь не обязательно должен будет их заметить. Выданный (предварительный) сигнал чувствительного элемента может быть в итоге заменен новым сигналом чувствительного элемента, измеренным во время указанного дополнительного предварительно заданного периода, если во время указанного дополнительного предварительно заданного периода измерение было успешным, или был измерен достоверный сигнал чувствительного элемента. В противном случае предварительный сигнал чувствительного элемента заменен не будет.
В другом варианте реализации измерение сигнала чувствительного элемента может начаться раньше, то есть перед запланированным временем измерения (например в окне предварительного измерения), чтобы иметь сигнал чувствительного элемента, когда должно быть выполнено измерение в соответствии с запланированным временем измерения и интервалом между измерениями.
Для выявления изменения состояния здоровья субъект, для блока 14 оценки существуют различные опции. В одном варианте реализации такое изменение устанавливается в том случае, если измеренный чувствительным элементом сигнал отклоняется от одного или более последних измеренных чувствительным элементом сигналов на по меньшей мере первое предварительно заданное абсолютное или относительное значение. В другом варианте реализации такое изменение устанавливается в том случае, если измеренный чувствительным элементом сигнал отклоняется на по меньшей мере первое предварительно заданное абсолютное или относительное значение от ожидаемой или предполагаемой линии тренда сигнала чувствительного элемента, определенной по двум или более последних измеренных чувствительным элементом сигналов. Согласно еще одному варианту реализации выполняется сравнение измеренного чувствительным элементом сигнала с одними или более сигналов, измеренных другими чувствительными элементами. Кроме того, согласно одному из вариантов реализации, информация, полученная из внешнего источника, такого как другие источники оценки состояния здоровья (например шкала раннего предупреждения устройства контроля и наблюдения за состоянием пациента), используется, исходя из измеренного чувствительным элементом сигнала, для определения того, улучшается или ухудшается состояние здоровья субъекта.
Согласно другим вариантам реализации блок 14 оценки выполнен с возможностью определения того, что состояние здоровья субъекта изменилось, если сигнал состояния здоровья, полученный из указанного измеренного чувствительным элементом сигнала, отклоняется на по меньшей мере первое предварительно заданное абсолютное или относительное значение от сигнала текущего состояния здоровья, от ожидаемой или предполагаемой линии тренда состояния здоровья, определенной по двум или более последних сигналов состояния здоровья и/или по информации, полученной из другого источника.
Согласно другому предпочтительному варианту реализации предложен способ автоматического повторения измерения, если первое измерение не было успешным, то есть если за автоматически заданное время или в пределах заранее заданного периода времени достоверное измерение не могло быть получено. Следовательно, в таком варианте реализации блок 16 управления выполнен с возможностью управления чувствительным элементом 12 для повторения измерения сигнала чувствительного элемента за предварительно заданный период, представляющий предварительно заданный интервал времени, или предварительно заданное количество раз, либо до тех пор, пока измерение не будет успешным или пока сигнал чувствительного элемента не станет достоверным, если было идентифицировано неудачное измерение или недостоверный сигнал чувствительного элемента.
Для определения того, что измерение было неудачным или что сигнал чувствительного элемента является недостоверным, указанный блок оценки предпочтительно выполнен с возможностью определения того, что сигнал чувствительного элемента не может быть измерен, или того, что измеренный чувствительным элементом сигнал отклоняется на по меньшей мере второе предварительно заданное абсолютное или относительное значение от одного или более последних измеренных чувствительным элементом сигналов, от ожидаемой или предполагаемой линии тренда сигнала чувствительного элемента, определенной по двум или нескольким последним измеренным чувствительным элементом сигналам, или по меньшей мере по одному сигналу чувствительного элемента, измеренному одним или большим количеством других чувствительных элементов.
Первое или второе предварительно заданные абсолютное или относительное значения и различные линии трендов, используемые в вышеупомянутых вариантах реализации, могут быть получены эмпирически из предыдущих измерений или установлены пользователем.
Фиг. 2 показывает вариант реализации системы 30 контроля и наблюдения за состоянием пациента и устройства 40 контроля и наблюдения за состоянием пациента для мониторинга показателей жизнедеятельности субъекта в соответствии с настоящим изобретением. Система 30 контроля и наблюдения за состоянием пациента содержит указанное (центральное) устройство 40 контроля и наблюдения за состоянием пациента и один или более чувствительных элементов 50, 60 для измерения / мониторинга одного или более показателей жизнедеятельности субъекта.
Устройство 40 контроля и наблюдения за состоянием пациента содержит интерфейс 42 монитора, который принимает сигналы чувствительного элемента, представляющие показатель жизнедеятельности или относящиеся к показателю жизнедеятельности, измеренный или измеренному указанными чувствительными элементами 50, 60, и передает управляющие данные на указанные чувствительные элементы 50, 60. Также обеспечен блок 44 оценки для оценки полученных сигналов чувствительного элемента для выявления, исходя из ранее полученных сигналов чувствительного элемента, изменения состояния здоровья субъекта и/или идентификации неудачного измерения или недостоверного сигнала чувствительного элемента. Указанный блок оценки 44, таким образом, преимущественно выполняет ту же задачу, что и блок 14 оценки устройства чувствительного элемента, но выполняет ее для одного или более чувствительных элементов как общий блок оценки. Также обеспечен блок 46 управления для создания управляющих данных для управления указанными чувствительными элементами 50, 60 для автоматического изменения интервала между измерениями в зависимости от результата указанной оценки. Таким образом, указанный блок 46 управления преимущественно выполняет ту же задачу, что и блок 16 управления устройства с чувствительным элементом, но выполняет ее для одного или более чувствительных элементов как общий блок управления.
Хотя, как было объяснено выше, чувствительные элементы 50, 60 в общем случае могут быть частью устройства с чувствительным элементом, в системе 30 контроля и наблюдения за состоянием пациента предусмотрены преимущественно только отдельные чувствительные элементы (то есть без связанных с ними блоком оценки и блоком управления). Таким образом, указанные чувствительные элементы 50, 60 выполнены с возможностью измерения сигнала чувствительного элемента, представляющего показатель жизнедеятельности или относящийся к показателю жизнедеятельности. Чувствительные элементы 50, 60 содержат интерфейс чувствительного элемента 52, 62 для передачи измеренных чувствительным элементом сигналов в указанное устройство 40 контроля и наблюдения за состоянием пациента и приема управляющих данных от указанного устройства 40 контроля и наблюдения за состоянием пациента.
Следует отметить, что устройство контроля и наблюдения за состоянием пациента и его элементы могут иметь другие варианты компоновки и иметь такие же предпочтительные варианты реализации, как и устройство с чувствительным элементом, как было объяснено выше.
Фиг. 3 показывает блок-схему способа измерения для мониторинга показателей жизнедеятельности субъекта в соответствии с настоящим изобретением, выполняемого устройством 10 с чувствительным элементом, показанным на Фиг. 1. Первый этап S10 включает измерение сигнала чувствительного элемента, представляющего показатель жизнедеятельности или относящегося к показателю жизнедеятельности. Второй этап S12 включает оценку указанного сигнала чувствительного элемента для выявления, исходя из ранее измеренных чувствительным элементом сигналов, изменений состояния здоровья субъекта и/или для идентификации неудачного измерения или недостоверного сигнала чувствительного элемента. Третий этап S14 включает управление указанным измерением сигнала чувствительного элемента для автоматического изменения интервала между измерениями в зависимости от результата указанной оценки.
Фиг. 4 показывает блок-схему способа мониторинга показателей жизнедеятельности субъекта в соответствии с настоящим изобретением, выполняемого устройством 40 контроля и наблюдения за состоянием пациента, показанным на Фиг. 2. Первый этап S20 включает прием сигналов чувствительного элемента, представляющих показатель жизнедеятельности или относящихся к показателю жизнедеятельности, измеренный или измеренному по меньшей мере одним чувствительным элементом. Второй этап S22 включает оценку полученных сигналов чувствительного элемента для выявления, исходя из ранее полученных сигналов чувствительного элемента, изменения состояния здоровья субъекта и/или для идентификации неудачного измерения или недостоверного сигнала чувствительного элемента. Третий этап S24 включает создание управляющих данных для управления указанным по меньшей мере одним чувствительным элементом для автоматического изменения интервала между измерениями в зависимости от результата указанной оценки. Четвертый этап S26 включает передачу указанных управляющих данных на указанный по меньшей мере один чувствительный элемент.
Таким образом, можно сказать, что общий замысел настоящего изобретения состоит в использовании изменяемого интервала между измерениями, зависящего от состояния здоровья пациента. Основной причиной изменения интервала между измерениями предпочтительно является ухудшение состояния больного.
Ухудшение состояния больного может быть выявлено, если текущее или среднее значение (например, частоты дыхания) будет выше настраиваемого предела, представляющего, например, предел сигнала тревоги измерения. Такой предел также может динамически корректироваться в зависимости от других параметров состояния пациента, таких как физическая активность или положение тела (например, если пациентподнимается по ступенькам, и ожидается, что частота его дыхания увеличится). В таком случае подбирается более чувствительный предел переключения интервала между измерениями. Таким образом, блок оценки предпочтительно выполнен с возможностью динамической корректировки первого и/или второго предварительно заданного абсолютного и относительного значения в зависимости от физического состояния субъекта, в частности, динамической корректировки первого и/или второго предварительно заданного абсолютного и относительного значения в зависимости от осуществления или неосуществления субъектом физической активности и/или какого-либо рода физической активности.
Ухудшение состояния может также быть определено как изменение измеренного значения во времени (тренд).
Когда состояние здоровья пациента улучшается, интервал между измерениями делается больше для увеличения времени работы чувствительного элемента. Когда состояние здоровья пациента ухудшается, интервал между измерениями сокращается для более раннего выявления критических явлений по сравнению со статическим режимом измерений, в котором интервалы между измерениями остаются неизменными.
Хотя на приложенных чертежах и в изложенном выше описании данное изобретение проиллюстрировано и описано достаточно подробно, такую иллюстрацию и такое описание следует рассматривать только как иллюстративные или типовые, но ни в коем случае не как ограничивающие; данное изобретение не ограничено раскрытыми вариантами реализации. Специалистам в области заявленного изобретения после изучения чертежей, описания и формулы изобретения будут очевидны другие возможные изменения в раскрытых вариантах реализации данного изобретения.
В формуле изобретения слово «содержит» не исключает другие элементы или этапы, а неопределенный артикль английского языка "a" или "an" не исключает множественное число. Отдельный элемент или отдельный блок может выполнять функции отдельных элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам по себе тот факт, что определенные меры перечислены во несвязанных друг с другом зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация таких мер не может с успехом использоваться.
Компьютерная программа может храниться/распространяться на соответствующем энергонезависимом носителе, таком как оптическая запоминающая среда или твердотельная запоминающая среда, поставляемом вместе с другими аппаратными средствами или как их часть, но может также распространяться другим способом, например через сеть Интернет или по другим проводным или беспроводным системам связи.
Все ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие ее объем.