УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПАЦИЕНТА
PATIENT MONITORING DEVICE AND METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к устройству и способу для мониторинга пациента.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известно, что загрязнение воздуха оказывает негативное воздействие на здоровье человека в целом, и известно, что пациенты, страдающие от различных заболеваний дыхательных путей, таких как астма и хроническое обструктивное заболевание легких (ХОЗЛ), чувствительны к воздействию загрязненного воздуха. Пациенты под воздействием высоких уровней загрязнителей воздуха страдают от более частых и более тяжелых обострений. При начале обострения требуется вмешательство с использованием бронхорасширяющих средств для увеличения жизненной емкости легких, отхаркивающих средств для уменьшения слоя слизи и очистки дыхательных путей, и/или стероидов для сокращения длительности и тяжести обострений. Эти лекарственные препараты обычно применяются в больших дозах в течение периода обострения. В некоторых сложных случаях может также понадобиться кислородная терапия, которая обычно осуществляется в больницах.
Наиболее отвечает интересам пациентов предотвращение обострений до их начала, как с точки зрения качества жизни, так и с точки зрения стоимости медицинского обслуживания. Более того, прием медицинских препаратов в рамках проактивного и персонализированного подхода к обострениям также более предпочтителен: применение лекарственных препаратов в больших дозах для лечения обострений и процесс госпитализации в тяжелых случаях тоже достаточно дорого стоят.
x
2
Информация о загрязнении воздуха в реальном времени доступна для различных городов и находится в открытом доступе. В некоторых случаях эта информация предоставляется через приложение для планшета или смартфона. Индекс качества воздуха (ИКВ) является индикатором качества местного воздуха и рассчитывается с использованием концентрации основных загрязнителей воздуха, включая находящиеся в воздухе твердые частицы (например, мелкие частицы размером менее 2,5 микрометра в диаметре - PM2,5), оксиды азота (NO), диоксид серы (SO), оксид углерода (CO) и т.д. Важно отметить, что уровни ИКВ зависят от загрязнения воздуха и норм в области здравоохранения конкретной страны и региона; например, ИКВ и связанные с ним последствия для здоровья различаются для Китая, Европы и США. Информация о концентрациях по ИКВ и MP2,5 доступна от измерительных станций, расположенных в маленьких и больших городах, и число установленных станций постоянно увеличивается.
Аналогично, информация о локальной плотности дорожного движения в реальном времени также становится все более доступной и предоставляется локальными станциями мониторинга за плотностью дорожного движения и/или за счет сбора информации от пользователей (т.е. информация вручную или автоматически отправляется отдельными пользователями, распределенными по всему региону).
Кроме информации в реальном времени об уровне загрязнения воздуха и о плотности дорожного движения также есть возможность доступа к информации в реальном времени о метеорологических условиях. Эта информация может включать выпадение осадков, скорость ветра, направление ветра, относительную влажность, интенсивность солнечного излучения (например, ультрафиолетового, УФ) и т.д.
Современные мобильные устройства, включая смартфоны, имеют возможность определять и отслеживать информацию о местоположении пользователя через приемники глобальной системы определения местоположения (GPS) и/или Wi-Fi. Возможности этих устройств по обмену данных через спутниковые системы третьего и четвертого поколений также делает возможным доступ в реальном времени к информации об уровнях загрязнения воздуха, о плотности дорожного движения и о метеорологических условиях для этого определенного местоположения.
3
3
3
Несмотря на то, что подход, реализующий распределенное получение данных с использованием различных источников информации, должен давать хорошую точность уровня загрязнения для заданного местоположения, реальные данные по уровням загрязнения твердыми частицами в частной комнате говорят об обратном. График на Фигуре 1 отображает уровни MP2,5, которые измерялись внутри здания в течение пяти дней. Результаты были получены с помощью профессионального аэрозольного спектрометра. Местом проведения испытания является город Эйндховен, где обычные уровни загрязнения наружного воздуха едва достигают уровня 10 мкг/м, и среднегодовое значение остается ниже рекомендаций Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ), составляющих 15 мкг/м. Тем не менее, можно увидеть, что на изображенных данных присутствуют два значительных пика (в которых значение PM2,5 значительно превышает 100 мкг/м), которые соответствуют времени приготовления пищи в комнате.
Таким образом, хотя различные публичные источники информации находятся в открытом доступе для определения уровня загрязнения воздуха в ближайшей местности, из Фигуры 1 ясно, что уровни загрязнения, воздействующие на человека, могут легко вырасти до уровней, опасных для людей, страдающих заболеваниями дыхательных путей, такими как ХОЗЛ и астма, даже в обычном жилом доме и во время обычных ежедневных событий, таких как приготовление пищи. Важность определения загрязнения воздуха внутри зданий может стать более очевидной, если учитывать тот факт, что обычный человек проводит примерно 20 часов в сутки внутри зданий, причем примерно половину из этого времени дома.
Дополнительную информацию по уровню техники можно найти в статье автора Sarah Laskow ʺWearable Sensors Will Measure How Much Air Polluton City Cyclists Inhale - Next Cityʺ от 21 апреля 2015 года.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Было осознано, что сам по себе уровень загрязнения воздуха не может являться достаточным средством определения возможности возникновения обострения у пациента, страдающего от ХОЗЛ, астмы или другого заболевания дыхательных путей. Вместо него важным индикатором является реальное воздействие на пациента находящегося в воздухе загрязнителя, т.е. количество загрязнителя, которое попадает в тело пациента путем вдыхания. Это позволяет осознать тот факт, что различные пациенты, находящиеся в одном месте, могут вдохнуть различные количества загрязнителя в течение заданного интервала времени, и предоставляет более персонализированный подход к определению степени воздействия загрязнения воздуха на пациента. Количество загрязнения, вдыхаемое за определенный период времени может зависеть как от физических данных пациента (жизненной емкости легких, частоты дыхания и т.д.), так и от уровня их физической активности (которая может влиять на частоту дыхания).
Таким образом, предоставляется устройство и способ, которые делают возможным мониторинг количества вдыхаемого, находящегося в воздухе загрязнителя. Различные варианты осуществления используют информацию о количестве вдыхаемого находящегося в воздухе загрязнителя для предсказания обострений заболеваний дыхательных путей для предоставления рекомендаций пациенту по применению и дозировке лекарственного препарата и/или предоставлению рекомендаций пациенту по его физической активности.
В соответствии с первым аспектом предоставляется устройство для мониторинга вдыхания находящегося в воздухе загрязнителя пациентом, причем устройство включает блок обработки данных, сконфигурированный для определения или приема результатов измерений количества находящегося в воздухе загрязнителя вокруг пациента и количества воздуха, вдыхаемого пациентом, и совмещают результаты измерений для определения количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом. Таким образом, устройство предоставляет персонализированную оценку реального воздействия загрязнения воздуха на пациента.
В некоторых вариантах осуществления блок обработки данных сконфигурирован для определения результатов измерения количества воздуха, вдыхаемого пациентом, на основании измерения или сигнала, связанных с физической активностью пациента. В некоторых вариантах осуществления устройство также включает датчик для предоставления результатов измерений физической активности пациента. Эти варианты осуществления являются преимущественными, так как физическая активность может быть измерена простым и не ограничивающим активность способом.
В альтернативных вариантах осуществления блок обработки данных сконфигурирован для определения результатов измерения количества воздуха, вдыхаемого пациентом, на основании измерения или сигнала, связанных со скоростью потока воздуха в процессе дыхания пациента. В некоторых вариантах осуществления устройство также включает датчик определения скорости потока для измерения скорости потока воздуха при дыхании пациента. Эти варианты осуществления являются преимущественными, так как они предоставляют более точные измерения количества вдыхаемого загрязнителя.
В некоторых вариантах осуществления измерение количества находящегося в воздухе загрязнителя является измерением количества мелких твердых частиц, оксидов азота, диоксида серы, аммиака, оксида углерода, диоксида углерода, ультрамелких частиц и/или летучих органических соединений в воздухе.
В некоторых вариантах осуществления устройство также включает датчик для измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя. В некоторых вариантах осуществления блок обработки данных сконфигурирован для приема результатов измерений количества находящегося в воздухе загрязнителя от датчика, расположенного отдельно от устройства. В некоторых вариантах осуществления блок обработки данных сконфигурирован принимать результаты измерений количества находящегося в воздухе загрязнителя из открытого источника информации.
В некоторых вариантах осуществления блок обработки данных также сконфигурирован определять информацию о чем-то одном или более из географического местоположения пациента, находится ли пациент в здании или на улице, открыты или закрыты окна и/или двери, плотности дорожного движения и состояния здоровья пациента, и блок обработки данных также сконфигурирован использовать определенную информацию и результаты измерений количества находящегося в воздухе загрязнителя вокруг клиента и количества вдыхаемого клиентом воздуха для определения количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом. Эти варианты осуществления имеют преимущество, которое заключается в том, что дополнительная информация позволяет улучшить точность измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя.
В некоторых вариантах осуществления блок обработки данных также сконфигурирован для предоставления обратной связи пациенту на основании определенного количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом.
В некоторых вариантах осуществления обратная связь включает информацию для улучшения лечения заболевания дыхательных путей пациента.
В некоторых вариантах осуществления обратная связь включает информацию по лекарственному препарату для пациента. Этот вариант осуществления имеет преимущество, которое заключается в том, что пациент может принять правильное количество лекарственного препарата (и/или лекарственный препарат в правильное время) для того, чтобы избежать или смягчить ухудшение здоровья, связанное с количеством вдыхаемого загрязнителя.
В некоторых вариантах осуществления обратная связь включает информацию о местах, в которых пациенту следует находиться и/или местах, которые лучше избегать. В некоторых вариантах осуществления обратная связь включает информацию о физической активности, которую пациенту следует осуществлять и/или которой ему следует избегать. Эти варианты имеют преимущество, которое заключается в том, что может быть уменьшен риск возникновения проблем со здоровьем, из-за вдыхания находящегося в воздухе загрязнителя.
В соответствии со вторым аспектом предоставляется способ мониторинга вдыхания пациентом находящегося в воздухе загрязнителя, причем способ включает определение результатов измерений количества находящегося в воздухе загрязнителя вокруг пациента; определение результатов измерения количества воздуха, вдыхаемого пациентом; и совмещение упомянутых результатов измерений для определения количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом. Таким образом, способ предоставляет персонализированную оценку реального воздействия загрязнения воздуха на пациента.
В некоторых вариантах осуществления этап определения результатов измерения количества воздуха, вдыхаемого пациентом, включает определение результатов измерения на основании измерения или сигнала, связанных с физической активностью пациента. В некоторых вариантах осуществления измерение или сигнал, связанные с физической активностью пациента, получаются путем применения датчика физической активности. Эти варианты осуществления являются преимущественными, так как физическая активность может быть измерена простым и не ограничивающим активность способом.
В альтернативных вариантах осуществления этап определения результатов измерения количества воздуха, вдыхаемого пациентом, включает определение результатов измерения на основании измерения или сигнала, связанных со скоростью потока воздуха в процессе дыхания пациента. В некоторых вариантах осуществления измерение или сигнал, связанные со скоростью потока воздуха в процессе дыхания пациента, получаются путем применения датчика определения скорости потока. Эти варианты осуществления являются преимущественными, так как они предоставляют более точные измерения количества вдыхаемого загрязнителя.
В некоторых вариантах осуществления способ также включает этап предоставления обратной связи пациенту на основании определенного количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом.
В некоторых вариантах осуществления обратная связь включает информацию для улучшения лечения заболевания дыхательных путей пациента.
В некоторых вариантах осуществления обратная связь включает информацию по лекарственному препарату для пациента. Этот вариант осуществления имеет преимущество, которое заключается в том, что пациент может принять правильное количество лекарственного препарата (и/или лекарственный препарат в правильное время) для того, чтобы избежать или смягчить ухудшение здоровья, связанное с количеством вдыхаемого загрязнителя.
В некоторых вариантах осуществления обратная связь включает информацию о местах, в которых пациенту следует находиться и/или местах, которые лучше избегать. В некоторых вариантах осуществления обратная связь включает информацию о физической активности, которую пациенту следует осуществлять и/или которой ему следует избегать. Эти варианты имеют преимущество, которое заключается в том, что может быть уменьшен риск возникновения проблем со здоровьем, из-за вдыхания находящегося в воздухе загрязнителя.
В некоторых вариантах осуществления измерение количества находящегося в воздухе загрязнителя является измерением количества мелких твердых частиц, оксидов азота, диоксида серы, аммиака, оксида углерода, диоксида углерода, ультрамелких частиц и/или летучих органических соединений в воздухе.
В некоторых вариантах осуществления этап измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя включает измерение количества находящегося в воздухе загрязнителя с применением датчика, который переносится или носится пациентом. В некоторых вариантах осуществления этап определения измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя включает получение результатов измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя из открытого источника информации.
В некоторых вариантах осуществления блок обработки данных также сконфигурирован определять информацию о чем-то одном или более из географического местоположения пациента, находится ли пациент в здании или на улице, открыты или закрыты окна и/или двери, плотности дорожного движения и состояния здоровья пациента, и блок обработки данных также сконфигурирован использовать определенную информацию и результаты измерений количества находящегося в воздухе загрязнителя вокруг клиента и количества вдыхаемого клиентом воздуха для определения количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом. Эти варианты осуществления имеют преимущество, которое заключается в том, что дополнительная информация позволяет улучшить точность измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя.
В соответствии с третьим аспектом предоставляется компьютерный программный продукт, включающий компьютерно-читаемый носитель информации, имеющий записанный на него компьютерно-читаемый код, причем компьютерно-читаемый код составлен таким образом, чтобы при его выполнении на подходящем компьютере или процессоре компьютер или процессор осуществляли любой из описанных выше способов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания изобретения и для того, чтобы продемонстрировать более ясно, как реализуется его эффект, далее будут сделаны ссылки, только в качестве примера, на приложенные чертежи, на которых:
Фигура 1 является графиком, изображающим уровни PM2,5 за пятидневный период внутри здания;
Фигура 2 является блок-схемой устройства в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
Фигура 3 является схемой последовательности операций, изображающей способ по варианту осуществления изобретения;
Фигура 4 изображает примерный алгоритм для расчета общего объема вдыхаемого воздуха;
Фигура 5 изображает примерный алгоритм для расчета привязанной к местоположению степени загрязнения воздуха на улице;
Фигура 6 изображает примерный алгоритм для расчета степени загрязнения воздуха в помещении;
Фигура 7 изображает примерный алгоритм для расчета общего количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом;
Фигура 8 является схемой последовательности операций, отображающей способ персонализированного регулирования дозировки лекарственного препарата с учетом воздействия загрязнителей; и
Фигура 9 является схемой последовательности операций, отображающей примерный процесс самообучения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фигура 2 изображает устройство 2 в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения. Устройство 2 включает процессорный блок 4, который управляет работой устройства 2, и который определяет результат измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом. Процессорный блок 4 определяет результат измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом, с использованием количества находящегося в воздухе загрязнителя вокруг пациента и количества воздуха, вдыхаемого пациентом за определенный промежуток времени.
Процессорный блок 4 может включать один или более процессоров, многоядерных процессоров или процессорных модулей для реализации описанных здесь технических приемов. В некоторых вариантах осуществления процессорный блок 4 может быть реализован в виде множества процессорных модулей, где каждый модуль сконфигурирован осуществлять определенную часть или этап описанных здесь технических приемов.
Устройство 2 также включает блок 6 памяти для хранения компьютерно-читаемого программного кода, который может быть выполнен процессорным блоком 4 таким образом, чтобы устройство 2 осуществляло способ в соответствии с изобретением, наряду со всеми измерениями или информацией, необходимыми для осуществления способа.
В некоторых вариантах осуществления измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя вокруг пациента и/или измерения количества воздуха, вдыхаемого пациентом, могут быть получены с помощью датчиков, которые расположены отдельно от устройства 2 (но располагаются на пациенте или рядом с ним), и они могут передаваться в процессорный блок 4 и/или в блок 6 памяти любым подходящим способом (например, по беспроводной связи через локальную беспроводную сеть (например, Wi-Fi, Bluetooth и т.д.) или по сети сотовой связи, или через проводное соединение). В некоторых вариантах осуществления устройство 2 может находиться на расстоянии от пациента и датчиков (например, быть расположено в доме пациента или в медицинском учреждении).
Как вариант, устройство 2 может включать один или более датчиков для получения результатов измерений количества находящегося в воздухе загрязнителя и/или получения информации для использования при определении количества воздуха, вдыхаемого пациентом. Таким образом, устройство 2 может включать датчик 8 для измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя и/или датчик 10 для получения результатов измерения количества воздуха, вдыхаемого пациентом (или для получения результатов измерения одного или более параметров, которые могут быть обработаны процессорным блоком 4 для определения количества воздуха, вдыхаемого пациентом). Датчик(и) 8, 10 соединены с процессорным блоком 4.
В любом случае (т.е. и когда датчик 8 расположен в устройстве 2, и отдельно от него) измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя предпочтительно получаются датчиком, который расположен в одном месте с пациентом или рядом с ним (т.е. в той же комнате, что и пациент), и более предпочтительно получаются датчиком, который переносится или носится пациентом. Таким образом, измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя будет отображать реальный уровень загрязнения воздуха, которым дышит пациент.
x
2
2
3
2
Датчик 8 для измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя может являться любым подходящим датчиком для измерения одного или более требуемых типов находящихся в воздухе загрязнителей. Например, требуемым находящимся в воздухе загрязнителем могут являться твердые частицы (например, мелкие твердые частицы, MP2,5), оксиды азота (NO), например, NO или NO, диоксиды серы (SO), аммиак (NH), оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO), летучие органические соединения, ультра-мелкие частицы (например, частицы размером менее 100 нанометров в диаметре, такие как от выхлопных газов, приготовления пищи, курения и горящих свечей) и/или любой тип находящегося в воздухе загрязнителя, и соответствующий тип датчика или датчиков 8 может быть обеспечен в устройстве 2. Подходящие типы датчиков 8 известны в данной области техники и не будут описываться здесь подробно. В некоторых вариантах осуществления тип или типы загрязнителей, количество которых может быть измерено датчиком 8, могут зависеть от заболевания пациента (например, в случае, если есть определенные типы загрязнителей, которые оказывают воздействие при определенном заболевании или на конкретного пациента).
Датчик 19 может включать датчик, который непосредственной измеряет количество воздуха, вдыхаемого пациентом, и может являться, например, датчиком скорости потока воздуха в мундштуке или дыхательной маске, используемых пациентом. Как вариант, датчик 10 может являться датчиком, который предоставляет результаты измерения частоты дыхания пациента (например, датчиком скорости потока воздуха, который осуществляет измерения при вдохах и выдохах, или акселерометром или другим датчиком движения, который располагается на теле пациента и который может определять ускорения, возникающие при движении грудной клетки при дыхании). В этих вариантах осуществления процессорный блок 4 может определять или оценивать количество вдыхаемого воздуха на основании этих измерений с использованием информации о физических параметрах пациента, например, жизненной емкости легких или среднего объема вдыхаемого воздуха. В альтернативных вариантах осуществления датчик 10 используется для получения результатов измерений физической активности пациента, например, применяется акселерометр и/или другой датчик движения (такой как гироскоп, магнетометр и т.д.) и процессорный блок 4 может определять количество вдыхаемого воздуха на основании этих измерений и информации о физических параметрах пациента, например, жизненной емкости легких, среднего объема вдыхаемого воздуха и т.д. или путем поиска ранее вычисленного объема воздуха, соответствующего результату измерения физической активности, в справочной таблице. Справочная таблица может быть уникальной для каждого конкретного пациента, например, основанной на реальных измерениях при предыдущих уровнях физической активности. Как вариант, справочная таблица может быть составлена на основании легко доступной информации, соответствующей заданному типу пациента, который может быть определен, например, с помощью возраста, пола, профессии, роста, веса, индекса массы тела, жизненной емкости легких, стадии ХОЗЛ и т.д.
В некоторых вариантах осуществления реальное количество вдыхаемого воздуха может быть измерено с помощью датчика 10, реализованного в виде «устройства для забора проб воздуха», переносимого или носимого пациентом, в котором объем забранного воздуха меняется пропорционально уровню физической активности пациента. Если используется такое устройства забора проб, предпочтительно использовать предварительно заданное значение объема забранного воздуха для отображения объема при дыхании; например, отношение объемов 1:100 соответствует 1 единице объема забранного воздуха на 100 единиц объема вдыхаемого воздуха при заданном уровне физической активности, соответственно. Скорость потока воздуха в устройстве 10 для забора проб далее регулируется в процессе работы пропорционально уровню активности пациента, который, например, может быть определен путем применения различных датчиков перемещения (например, акселерометра).
Специалистам в данной области техники будут знакомы различные пути определения физической активности или уровня физической активности пациента с помощью результатов измерений акселерометра. Например, сигнал ускорения может быть обработан для определения «счета» активности, вида физической активности, которую осуществляет пациент (например, хождение, бег, сидение, подъем по лестнице и т.д.), позы пациента и/или любых других требуемых параметров физической активности пациента. В некоторых вариантах осуществления физическая активность или уровень физической активности может быть также альтернативно задан с помощью частоты сердцебиения и/или частоты дыхания пациента (каждая из которых может быть измерена с помощью акселерометра).
После того как процессорный блок 4 получает результат измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя вокруг пациента и получает, или определяет количество вдыхаемого пациентом воздуха, процессорный блок 4 совмещает результаты измерений для определения количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом.
3
В некоторых вариантах осуществления, где количество находящегося в воздухе загрязнителя предоставляется в виде отношения количества к объему воздуха (например, в мг/м), количество находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом, может быть получено путем перемножения количества находящегося в воздухе загрязнителя на количество вдыхаемого пациентом воздуха за требуемый период времени. Как вариант, когда количество находящегося в воздухе загрязнителя и количество вдыхаемого пациентом воздуха периодически измеряются в течение определенного времени, количество загрязнителя, вдыхаемого пациентом, может быть определено путем интегрирования результатов измерений за заданный промежуток времени.
В случае, когда количество вдыхаемого загрязнителя рассчитывается за определенный период времени, в течение которого было получено несколько результатов измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя, можно получить среднее значение результатов измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя за этот период времени перед его умножением на количество вдыхаемого воздуха.
Количество вдыхаемого загрязнителя может быть представлено в виде массы вдыхаемого загрязнителя (например, в г, мкм и т.д.) и/или преобразовано в форму, более понятную пациенту, такую как балы или положение на оценочной шкале. Технические приемы преобразования конкретных измерений в баллы или другую форму известны специалистам в данной области техники и могут, например, включать сравнение определенного количества с одним или более граничными значениями.
Процессорный блок 4 может выводить количество вдыхаемого загрязнителя для пациента или кого-то другого, кому это необходимо (например, для члена семьи или медицинского работника) на экран устройства 2 (который не изображен на Фигуре 2), и/или процессорный блок 4 может передавать количество другому устройству или аппарату для использования или хранения этим устройством или аппаратом.
Для практических областей применения устройство 2 может включать другие или дополнительные компоненты относительно изображенных на Фигуре 2 и описанных выше, такие как интерфейс пользователя, который позволяет пациенту активировать и/или управлять устройством 2, и источник питания, такой как батарея или средство соединения с электрической сетью, для питания устройства 2. Интерфейс пользователя может включать один или более компонентов, которые позволяют пациенту взаимодействовать и управлять устройством 2. В качестве примера, один или более компонентов интерфейса пользователя должны включать переключатель, кнопку или другое средство управления для активации и деактивации устройства 2 и/или процесса определения количества вдыхаемого пациентом загрязнителя. Компоненты интерфейса пользователя могут также или альтернативно включать экран или другой визуальный индикатор (такой как световой) для предоставления информации пациенту о работе устройства 2. Кроме того, компоненты интерфейса пользователя могут включать источник звука для обеспечения звуковой обратной связи для пациента о работе устройства 2 (включая звуковую обратную связь о количестве вдыхаемого пациентом загрязнителя).
В некоторых вариантах осуществления устройство 2 является устройством, которое может легко носиться или переноситься пациентом, и может, например, быть реализовано в виде смартфона с интегрированным датчиком 8 находящегося в воздухе загрязнителя, или с датчиком 8 находящегося в воздухе загрязнителя, в отдельном модуле, который может быть соединен по беспроводной сети или непосредственно присоединен к смартфону. В этих вариантах осуществления смартфон может содержать приложение, которое управляет сбором и анализом результатов измерения, также, как и предоставлением результатов анализа пациенту.
Схема последовательности операций на Фигуре 3 отображает примерный способ мониторинга пациента в соответствии с вариантом осуществления изобретения, который может быть выполнен процессорным блоком 4. На этапе 101 получается результат измерения количества находящегося в воздухе загрязнителя вокруг пациента. На этапе 103 (который может быть выполнен до, во время или после этапа 101), получается результат измерения количества вдыхаемого пациентом воздуха. Как было отмечено выше, измерение количества вдыхаемого пациентом воздуха может являться прямым измерением количества вдыхаемого воздуха, или оно может являться косвенным измерением (таким как измерение времени и направления потока воздуха), или измерение другого параметра (например, ускорения, значение которого может быть обработано для определения типа физической активности или уровня физической активности) может быть также использовано процессорным блоком 4 для определения количества вдыхаемого пациентом воздуха. Результаты измерений затем совмещаются для определения количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения, которые более подробно описаны ниже, так как результат измерения количества загрязнителя, вдыхаемого пациентом, обеспечивает более персонализированную относительно пациента индикацию воздействия загрязнения по сравнению с традиционными измерениями (например, измерениями, которые основаны просто на том, как долго пациент находился в окружении воздуха с определенным уровнем загрязнения), результат измерения количества вдыхаемого загрязнителя может быть использован для улучшения лечения заболевания или повреждения дыхательного тракта, такого как ХОЗЛ или астма. В технических приемах используются в качестве входных данных персонализированное воздействие загрязнения воздуха, которое предпочтительно определяется на основании информации о загрязнении воздуха с помощью расположенных на теле (носимых) датчиков и также опционных датчиков, расположенных вокруг тела (например, в доме пациента), и информации с привязкой к геолокации, собранной с других датчиков состояния окружающей среды. Такой учет частных условий и обстоятельств приводит к улучшению в персонализации лечения таких заболеваний, как ХОЗЛ и астма.
В определенных вариантах осуществления описанные здесь технические приемы подразумевают использование информации из нескольких открытых источников информации. Эти источники информации могут включать датчики мобильных устройств (например, смартфонов); информацию в открытом доступе о загрязнении воздуха, плотности дорожного движения и метеорологических условиях, также как и информацию «передаваемую различными пользователями», когда разные люди с одинаковыми целями поддерживают обеспечение информацией путем передачи статуса окружающей их среды.
В некоторых вариантах осуществления эта информация может использоваться для предоставления информации о персонализированной степени воздействия находящегося в воздухе загрязнителя на пациента, также как и для предоставления пациентам руководства для оптимизации их ежедневной деятельности по минимизации воздействия загрязненного воздуха, например, посредством предложения прокладки маршрута через менее загрязненные районы, или посредством совета об их уровне физической активности в загрязненных районах.
Как было отмечено выше, персонализированное воздействие находящегося в воздухе загрязнителя может быть определено на основании уровня концентрации находящегося в воздухе загрязнителя вокруг пациента и результата измерения или определения количества вдыхаемого пациентом воздуха. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления может быть получен один или более дополнительный тип информации или результатов измерений и использован для улучшения результатов измерения персонализированной степени воздействия загрязнений.
Дополнительные типы информации включают (но не ограничены этим):
- географическое положение пациента: оно может быть определено с помощью GPS (глобальной системы определения местоположения), GSM (глобальной системы мобильной связи) и/или решений определения местоположения на основе Wi-Fi;
- информацию о том, находится пациент в здании или на улице: это может быть определено по наличию/отсутствию GPS сигнала (где наличие GPS сигнала указывает на то, что пациент находится на улице, а отсутствие указывает на то, что пациент находится в здании). Эта информация полезна для определения, воздействует ли находящийся в воздухе загрязнитель окружающей среды (например, на улице) на пациента. Тем не менее, следует отметить, что пациент может находиться в здании с открытыми окнами, в случае чего концентрация загрязнителя воздуха в здании может быть равна концентрации загрязнителя на улице;
- информацию о статусе окна(окон) (т.е. открыто/закрыто): эта информация может быть использована для компенсации описанного выше эффекта (т.е. когда пациент находится в здании, а окна открыты). Эта информация может быть получена от различных датчиков в умном доме; например, датчиков положения окон/дверей, которые являются частью системы безопасности здания. Другой подход заключается в использовании информации о внутренней температуре и/или влажности и ее сравнении с метеорологической информацией, находящейся в открытом доступе: когда уровни температуры и влажности, измеренные в здании равны или близки к соответствующим значениям на улице, условия в здании считаются аналогичными условиям на улице, и персонализированная степень воздействия может или должна быть определена на основе уличной концентрации, а не концентрации в здании;
- информацию о плотности дорожного движения: эта информация полезна для определения градиентов локальной концентрации загрязнителя для заданной местности/дороги. Для некоторых городов эта информация уже доступна в открытых источниках для помощи администрации города в регулировании дорожного движения и помощи водителям в оптимизации их маршрутов движения. Аналогичная информация может быть также получена в результате отправки другими пользователями: пользователи системы могут предоставлять информацию о статусе дорожного движения, или информация может автоматически определяться из плотности пользователей системой и/или их скорости передвижения по конкретной дороге (что доступно через GPS);
- уровень физической активности пациента: аналогично тому, как эта информация получается в определенных вариантах осуществления, описанных выше, и используется для определения персонализированной степени воздействия загрязнения, она также может быть получена, когда присутствует прямое измерение количества вдыхаемого пациентом воздуха. Как было отмечено выше, сигнал акселерометра может быть обработан для определения того, идет объект или бежит, и эта информация может быть совмещена с информацией о скорости перемещения (например, полученной с использованием измерений, основанных на GPS) для увеличения точности информации. Движения в вертикальной плоскости (т.е. изменения высоты) могут быть определены или получены с помощью датчиков давления или инерционных датчиков, когда объект находится в здании, или с помощью GPS сигналов, когда объект находится на улице. Большая точность в определении физической активности может быть получена путем использования информации от других датчиков, таких как гироскопы, или от точек беспроводной связи (например, роутеров), расположенных в различных частях зданий, и т.д.
- информацию о загрязнении воздуха: аналогично тому, как эта информация получается от датчика 8, который расположен рядом или близко к пациенту в описанных выше вариантах осуществления, когда пациент находится на улице она может быть также получена от ближайшей станции мониторинга качества воздуха. Хотя уровни загрязнения и могут отличаться при очень подробном сравнении (например, сравнении улиц или конкретных этажей в высотном здании, и т.д.), уровень загрязнения воздуха, скорее всего, будет оставаться в пределах определенного интервала для заданных ближайших окрестностей. При желании может быть получено пространственное распределение загрязнения воздуха для области (например, маленького или большого города) на основании различных станций мониторинга качества воздуха с учетом метеорологических данных; например, скорости и направления ветра, распределения атмосферного давления, выпадения осадков и т.д.
Когда пациент находится в здании, как было отмечено выше, датчик 8 может являться датчиком, либо расположенным внутри, либо связанным с устройством 2. В других или дополнительных вариантах осуществления информация о степени загрязнения воздуха может быть получена с помощью датчика в системе очистки воздуха и/или датчика, который является частью отдельно расположенного блока датчика, и/или датчика качества воздуха, который является частью системы управления зданием.
- состояние здоровья/статус ХОЗЛ пациента: степень ХОЗЛ (0-IV) (например, ЗОЛОТАЯ оценка описана в Vestbo, Jorgen (2013) «Diagnosis and Assessment»; Global Strategy for Diagnosis, Management, and Prevention of Chronic Obstructive Pulmonary Disease; Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease, стр. 9-17); и/или общее состояние здоровья пациента (например, частота сердцебиения, ЧС, кровяное давление, присутствие/отсутствие инфекционных заболеваний), как в настоящее время, так и с учетом прошлого (например, в случае восстановления после инфекции) может влиять на уровень загрязнения воздуха, который пациент может вынести до ухудшения качества жизни или возникновения обострения. Эта информация может быть собрана с помощью опросных листов, медицинской карты, анализа сигналов от датчика 10 (например, анализа сигнала акселерометра) и/или других устройств, которые носит или переносит пациент (например, фитнес-браслета, мониторов частоты сердцебиения и кровяного давления и т.д.).
Из приведенного выше описания будет оценено, что устройство 2 может принимать несколько различных форм. В некоторых вариантах осуществления устройство 2 может быть расположено вблизи пациента вместе с датчиками 8, 10. В этих вариантах осуществления устройство 2 может быть реализовано в виде смартфона или другого портативного устройства, которое носит или переносит пациентом. В других вариантах осуществления датчики могут быть расположены вблизи пациента (например, в смартфоне или другом портативном устройстве, которое носит или переносит пациент, или располагаться в каком-либо другом виде рядом с пациентом), а функционал устройства 2 может быть реализован на местном компьютере или удаленном сервере.
Как было отмечено выше, расчет степени воздействия на субъекта находящегося в воздухе загрязнителя (т.е. количество находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом) является функцией от количества вдыхаемого пациентом воздуха и уровня загрязнения воздуха в заданном местоположении, и времени, в течение которого пациент находился в заданном местоположении.
Фигура 4 отображает примерный алгоритм для вычисления количества вдыхаемого пациентом воздуха в течение определенного периода времени. Алгоритм получает в качестве входных данных определенное число различных типов информации. Чем больше типов информации будут использоваться в качестве входных данных для алгоритма, тем точнее и надежнее будет результат. Таким образом, алгоритм может получать информацию о физических параметрах 41 пациента, например, информацию о весе тела, высоте, возрасте и т.д., информацию о жизненной емкости 42 легких, информацию от датчиков 43 движения и инерционных датчиков 43 (например, информацию о физической активности или перемещении пациента), и информацию от датчиков 44 показателей жизнедеятельности (например, информацию о частоте сердцебиения, частоте дыхания и т.д., которые могут быть, например, измерены с применением акселерометра). Физические параметры 41 и жизненная емкость 42 легких могут использоваться для расчета объема вдыхаемого пациентом воздуха за один вдох 45. Информация от датчиков 43 движения и инерционных датчиков 43 и показатели 44 жизнедеятельности могут быть использованы для расчета степени физической активности или уровня 46 физической активности. Объем вдыхаемого пациентом воздуха за вдох 45, уровень 46 физической активности и (опционально) информация о количестве вдохов 47 (которая может быть получена от счетчика вдохов путем анализа информации от датчика 43 движения/инерционного датчика 43 или как часть информации о показателях 44 жизнедеятельности) используются для расчета общего объема 48 воздуха, который был вдохнут. Специалистам в данной области техники будут знакомы способы реализации описанных выше расчетов, и дальнейшие детали здесь не приводятся.
Фигура 5 отображает примерный алгоритм для расчета количества находящихся в воздухе загрязнителей в заданном местоположении. Алгоритм получает в качестве входных данных определенное число различных типов информации. Чем больше типов информации будут использоваться в качестве входных данных для алгоритма, тем точнее и надежнее будет результат. Таким образом, алгоритм может принимать информацию по уровням 51 загрязнения воздуха на улице (которая сможет быть получена из открытых источников информации, таких как местные станции мониторинга), местоположение пациента 52, информацию по уровням загрязнения от портативных или переносных датчиков 53 (например, датчиков в смартфоне ил в устройстве 2) и (опционально) информацию по уровням загрязнения, которая отправляется другими пользователями 54 (например, другими пользователями устройства 2 или пользователями других устройств и систем). Алгоритм использует эти источники информации 51, 52, 53 и 54 для определения привязанного к местоположению значения уровня 55 загрязнения воздуха на улице. Специалистам в данной области техники будут знакомы способы реализации описанных выше расчетов, и дальнейшие детали здесь не приводятся.
Фигура 6 отображает примерный алгоритм для расчета уровня загрязнения воздуха в здании в заданном местоположении. Алгоритм получает в качестве входных данных определенное число различных типов информации. Чем больше типов информации будут использоваться в качестве входных данных для алгоритма, тем точнее и надежнее будет результат. Таким образом, алгоритм может получать информацию от расположенных в здании датчиков 61 качества воздуха (например, датчиков, которые являются частью устройств увлажнения/очищения воздуха, датчиков, которые являются частью системы мониторинга здания, и т.д.) и информацию от портативных и переносных датчиков 62 (например, датчиков в смартфонах или в устройстве 2). Алгоритм использует эти источники информации 61, 62 для расчета степени 63 загрязнения воздуха в здании. Специалистам в данной области техники будут знакомы способы реализации описанных выше расчетов, и дальнейшие детали здесь не приводятся.
Наконец, Фигура 7 отображает примерный алгоритм для расчета общего количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом. Алгоритм получает привязанный к местоположению уровень 55 загрязнения воздуха на улице, степень 63 загрязнения воздуха в здании общим объемом 48 воздуха, который был вдохнут, и информацию о времени, которое пациент провел в определенном местоположении 71, и использует эту информацию для расчета общего количества 72 находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом 72.
В некоторых вариантах осуществления устройство 2 может являться или быть частью системы лечения и консультирования по ХОЗЛ. Эта система может обеспечивать пациента информацией о том, как определенное количество вдыхаемого находящегося в воздухе загрязнителя может повлиять на пациента (например, предоставляет индикацию вероятности возникновения обострения). На основании определенного количества вдыхаемого находящегося в воздухе загрязнителя (и количества находящегося в воздухе загрязнителя, которое предположительно будет вдыхаться при настоящем уровне загрязнения и/или уровнях физической нагрузки) система может предоставить рекомендацию для пациента по приему лекарственного препарата для лечения и уменьшения риска возникновения обострения, и/или предоставить рекомендацию для пациента об изменениях в уровне его физической активности или планируемых физических активностях. Эта рекомендация может быть предоставлена посредством интерфейса пользователя, такого как дисплей и/или звуковая система(ы).
Так как чувствительность пациента к загрязнению может быть связана со степенью тяжести ЗОЗЛ пациента, в некоторых вариантах осуществления система лечения ХОЗЛ может «обучаться», используя данные конкретного пациента с привязкой к ежедневной деятельности, стандартным и фактическим уровням загрязнения, которым он подвергается, наблюдаемым симптомам тяжести ХОЗЛ, типам и дозировкам регулярных лекарственных препаратов и т.д.
Примерный процесс персонализированного регулирования дозировки лекарственных препаратов с учетом воздействия загрязнителей изображен на Фигуре 8. Этот процесс учитывает персонализированный уровень воздействия загрязнителей (т.е. количества вдыхаемого находящегося в воздухе загрязнителя), стадию ХОЗЛ и «границу обострения», которая может быть опционально точно определена со временем за счет получения обратной связи от пациента по реальным результатам приема рекомендованной дозировки.
На первом этапе, этапе 801, определяется общее количество вдыхаемого загрязнителя. Оно может быть определено в соответствии с описанным выше. Далее, на этапе 803 определяется, является ли уровень загрязнителя более высоким относительно границы обострения для пациента. Граница обострения является значением, которое персонализировано для пациента и, в частности, основано на тяжести болезни пациента и/или чувствительности пациента к загрязнению воздуха. Как было отмечено выше, граница обострения для пациента может регулироваться на основании эффективности дозировки лекарственного препарата, и в этом случае граница обострения может быть изначально установлена равной стандартному значению (например, на безопасном низком уровне) для пациента или группы пациентов, и регулироваться, начиная от этого значения. Если количество вдыхаемого загрязнителя ниже границы, способ переходит к этапу 805, на котором пациенту рекомендуется применять базовую дозировку для конкретного лекарственного препарата (например, препарата для ингаляции). Базовая дозировка может быть предварительно определена на основании степени тяжести ХОЗЛ пациента, или определяться динамически на основании текущей степени тяжести ХОЗЛ пациента (этап 807). После рекомендации пациенту по базовой дозировке процесс заканчивается (этап 809).
Если количество вдыхаемого загрязнителя выше границы, тогда вычисляется рекомендуемая дозировка лекарственного препарата (этап 811). Специалистам в данной области техники знакомы способы расчета новой дозировки или изменения дозировки. Новая рекомендуемая дозировка затем отображается для пациента (этап 813). В некоторых вариантах осуществления процесс затем заканчивается (этап 809).
В других вариантах осуществления система может получать обратную связь о том, насколько хорошо показала себя рекомендуемая новая дозировка, и корректировать дальнейшую работу системы соответственно. Таким образом, на этапе 815 может быть определено, была ли рекомендованная дозировка эффективной. В некоторых вариантах этот этап может включать ответ пациента на запрос от системы, но в других вариантах осуществления этот этап может включать определение этого системой самостоятельно на основании результатов измерения показателей жизнедеятельности и/или других показателей здоровья пациента. Если рекомендованная дозировка оказалась эффективной, тогда процесс заканчивается (этап 817). Если рекомендованная дозировка оказалась неэффективной, тогда граница обострения корректируется (этап 819) и процесс возвращается к этапу 803.
В альтернативном подходе способ с Фигуры 8 может быть использован для определения, корректировать или нет дозировку лекарственного препарата или способа/функции, используемых для расчета дозировки лекарственного препарата, вместе с или вместо корректировки границы обострения.
В некоторых вариантах осуществления устройство 2 или система могут также собирать информацию о частоте и/или интенсивности кашля пациента. Информация о кашле может собираться для предоставления записи наблюдений за частотой и интенсивностью кашля для определенного промежутка времени, местоположения и воздействующего уровня загрязнения. Эта информация особенно полезна для идентификации местоположений повышенного риска, как и для мониторинга улучшения/ухудшения заболевания во времени. Частота и интенсивность кашля могут быть определены с помощью таких устройств, как звуковой датчик, нагрудный ремень для определения движений грудной клетки, которые могут быть связаны с кашлем, и т.д.
Примерный процесс, отображающий аспект самообучения системы, полезный для предоставления обратной связи для терапевта/врача общей практики, изображен на Фигуре 9. На первом этапе, этапе 901, определяется, была ли дозировка лекарственного препарата выше или ниже требуемой. Это может быть определено на основании сообщений от пациента или демонстрации пациентом отсутствия дискомфорта или других симптомов из-за загрязнения воздуха, а только наличия побочных эффектах от приема лекарственного препарата (в случае чего дозировка лекарственного препарата могла быть выше требуемой) или демонстрации пациентом повышенной чувствительности к загрязнению воздуха (в случае чего дозировка лекарственного препарата могла быть ниже требуемой). Если было определено, что дозировка лекарственного препарата была выше требуемой, могли произойти улучшения симптомов (этап 903), что можно определить по обратной связи от пациента и/или из улучшений показателей жизнедеятельности или других физиологических параметров пациента. Информация может быть предоставлена терапевту или врачу общей практики (этап 905) таким образом, чтобы ее можно было учитывать при выписывании следующего курса приема лекарственного препарата. Затем процесс заканчивается (этап 911). Если было определено, что дозировка лекарственного препарата была ниже требуемой, могли произойти ухудшения симптомов (этап 907), которые, как и на этапе 903, могут быть определены посредством обратной связи от пациента и/или из изменений показателей жизнедеятельности или других физиологических параметров пациента. Эта информация может быть предоставлена терапевту или врачу общей практики на этапе 905 таким образом, чтобы ее можно было учитывать при выписывании следующего курса приема лекарственного препарата.
Как было указано выше, в некоторых вариантах осуществления система лечения ХОЗЛ может предоставлять рекомендации или руководство для пациента для того, чтобы постараться избежать или минимизировать вдыхание слишком большого количества находящегося в воздухе загрязнителя. Одним из путей реализации этого в системе является предоставление рекомендации пациенту избегать особенно сильно загрязненных областей или местоположений (например, в соответствии с полученными результатами на основании информации о загрязнении воздуха из открытых источников), или проводить в таких областях не более заданного количества времени.
Тем не менее может так случиться, что не всегда будет возможность избежать загрязненных областей, так что система может предоставить альтернативные рекомендации или руководства. Например, если определены слишком большие уровни загрязнения и/или количество вдыхаемого пациентом загрязнителя слишком большое, или будет слишком большим, если он сохранит тот же уровень активности в той же области, система может рекомендовать пациенту предпринять что-то из следующего:
- ограничить уровень его физической активности таким образом, чтобы минимизировать общих вдыхаемый объем воздуха: например, пользоваться эскалатором или лифтом вместо ступенек, пользоваться машиной вместо велосипеда, ходить вместо бега и т.д.;
- использовать дыхательную маску, подходящую для фильтрации опасных загрязнителей (и/или почистить воздушные фильтры дыхательной маски);
- переместиться внутрь здания со средствами фильтрации/очистки воздуха или в другое местоположение с более низкими уровнями загрязнения и подождать, пока высокий риск обострения из-за воздействия загрязнителей не уменьшится;
- осуществить действия по уменьшению загрязнения воздуха в заданном местоположении (например, открыть/закрыть окна/двери, когда он находится в здании, включить очиститель воздуха, увеличить скорость вентилятора очистителя воздуха и т.д.).
Хотя рассмотренная выше система лечения и описана со ссылкой на ХОЗЛ, будет оценено, что система может быть использована для лечения различных медицинских заболеваний, на которые оказывает воздействие загрязнение воздуха.
Таким образом, предоставляются устройство и способ, которые делают возможным мониторинг количества находящегося в воздухе загрязнителя, вдыхаемого пациентом.
Вариации раскрытых вариантов осуществления будут понятны и могут быть реализованы специалистами в данной области техники при применении заявленного изобретения при изучении чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово «включает» не исключает наличия других элементов или этапов, а использование единственного числа не исключает множественности. Один процессор или другой элемент может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт того, что определенные средства указаны во взаимно независимых пунктах формулы изобретения, еще не указывает на то, что комбинация этих средств не может быть использована как преимущество. Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем информационном носителе, таком как оптическое запоминающее устройство или твердотельное запоминающее устройство, распространяемых вместе с или как часть другого оборудования, но может также распространяться в других видах, таких как через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы. Любые ссылочные номера в формуле изобретения не следует понимать как ограничивающие объем.