УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО БЕСКОНТАКТНОГО МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЖИВОГО ОРГАНИЗМА
DEVICE FOR REMOTE NON-CONTACT MONITORING OF PARAMETERS OF LIVING BODY VITAL ACTIVITY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области медицины, в частности к устройствам дистанционного бесконтактного мониторинга параметров жизнедеятельности живого организма, таких как движение, дыхание и сердцебиение, позволяющим отслеживать самочувствие организма непрерывно на протяжении всего времени мониторинга, а также определять состояние его бодрствования, сна, пробуждения от сна, судорог, остановки дыхания.
Предлагаемое устройство может найти применение для дистанционного бесконтактного мониторинга параметров жизнедеятельности и состояния пожилых людей, больных, ведущих малоподвижный образ жизни, новорожденных детей, особенно склонных к апноэ, а также для мониторинга с целью изучения фаз сна, нарушений сна, предвестников эпилептических припадков, причем мониторинг может осуществляться как дома (например, наблюдение за сном /бодрствованием ребенка или взрослого, определение состояния «повернулся» для младенцев), так и в общих палатах клиник или медицинских учреждений. Кроме того, устройство может также быть использовано для дистанционного бесконтактного мониторинга параметров жизнедеятельности животных, например, в ветеринарии, во время лабораторных исследований или в зоопарке, в тех случаях, когда контактная диагностика затруднительна, опасна или недопустима, так как может подвергать животное нежелательному стрессу.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
С каждым годом устройства дистанционного бесконтактного мониторинга параметров жизнедеятельности живых организмов, в частности человека, становятся все более актуальными, так как их использование в различных областях медицины позволяет минимизировать влияние на объект исследования и контроля, и в тоже время повысить информативность и достоверность контроля и диагностики.
Из заявки США №20090203972, МПК А61В 5/00, опубл. 13.08.2009, известен прибор бесконтактного дистанционного мониторинга дыхания, сердцебиения и движения, состоящий из процессора, выполненного с возможностью анализа отраженного от объекта сигнала без физического контакта с указанным объектом и извлечения показателей дыхания, сердцебиения и движения объекта из упомянутого отраженного сигнала, и дисплея, выполненного с возможностью предоставления проанализированных и извлеченных показателей локальному или удаленному пользователю устройства. Прибор также включает сенсор, связанный с процессором и предназначенный для приема сигнала, отраженного от объекта. Сенсор и процессор выполнены с возможностью функционирования без прямого или косвенного физического контакта с объектом. Отраженный сигнал генерируется радиопередатчиком, соединенным с прибором. Трансмиттер выполнен с возможностью генерирования радиочастотного энергетического сигнала, совместимого для использования с живым объектом. Отраженный сигнал перемножается с переданным сигналом для получения модулирующего сигнала, представляющего собой функцию дыхания, сердцебиения и/или движения.
Недостатком устройства является то, что используется один сигнал как для передачи, так и для опорного сигнала смесителя. Это либо обозначает использование непрерывного зондирующего и опорного сигнала, что автоматически приводит к приему сигнала, отраженного от посторонних объектов и интерференции, либо ограничивает дальность действия прибора длительностью UWB (Ultra Wide Band) сигнала (т.е. сверхширокополосного сигнала), либо делает невозможным соответствие зондирующего сигнала UWB нормам, что, скорее всего, потребует получения лицензии на использование полосы спектра.
Из патента США №7725150, МПК А61В 5/05 G01S, опубл. 25.05.2010, известна система для извлечения физиологических параметров с использованием сверхширокополосного сигнала, включающая блок управления, соединенный с интерфейсом пользователя, первым входом процессора сигналов, первым входом аналого-цифрового преобразователя, первым входом элемента задержки по времени и генератором частоты повторяемых импульсов. Первый выход генератора частоты повторяемых импульсов соединен с входом трансмиттера, выход которого соединен с приемно-передающей антенной. Второй выход генератора соединен со вторым входом элемента задержки по времени, выход которого соединен с первым входом ресивера. Второй вход ресивера соединен с приемно-передающей антенной, а его выход со вторым входом аналого-цифрового преобразователя. Выход аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым входом процессора сигналов, выход которого соединен с интерфейсом пользователя.
Недостатком устройства является передача в эфир импульсных сигналов без радиочастотного заполнения, что делает устройство малоэффективным с энергетической точки зрения.
Из уровня техники известны системы для наблюдения за параметрами жизнедеятельности живых организмов, включающие в себя бесконтактные датчики движения, дыхания и сердечной активности (WО 2010091168, опубл. 12.08.2010, МПК А61В 5/0205, А61В 5/113; WО 2010036700, опубл. 01.04.2010, МПК G06F 19/00; WО 2008057883, опубл. 15.09.2008, МПК А61В 5/00; WО 2007143529, опубл. 13.12.2007, МПК A41D 27/00 27/02 27/12 27/28 13/00, G21F 3/02). В указанных системах датчик представляет собой классический радар, состоящий из генератора непрерывного или импульсного зондирующего сигнала, передающей антенны, приемной антенны, усилителя, смесителя и частотного фильтра. Упоминаются модификации радара, использующие короткоимпульсные UWB сигналы и эффект Доплера. Все перечисленные радары без применения оригинальных решений имеют ограничения по разрешающей способности, дальности действия устройства, а также по помехоустойчивости.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран импульсный сверхширокополосный датчик (патент РФ №2369323, МПК А61В 5/08 G01S 13/00, опубл. 10.10.2009), предназначенный для измерения частоты дыхания и сердечных сокращений. Датчик может применяться в качестве высокочувствительного средства диагностики сердечно-сосудистой системы и органов дыхания в стационарных и полевых условиях. Датчик содержит блок управления, выполненный с возможностью формирования временной задержки импульса синхронизации, тракт формирования зондирующего сигнала, передающую и приемную антенны, тракт передатчика зондирующего сигнала, выход которого соединен с передающей антенной, тракт приемника отраженного сигнала, вход которого соединен с приемной антенной, и первый электронный переключатель. Вход первого электронного переключателя соединен с выходом тракта формирования зондирующего сигнала, а его выходы - с входом тракта передатчика зондирующего сигнала и с трактом приемника отраженного сигнала. Выходы каналов обработки отраженного сигнала, входящих в состав тракта приемника отраженного сигнала, подключены к тракту вычисления частот дыхания и сердечных сокращений. В состав тракта вычисления частот входят два фильтра частот, два сумматора, два блока вычисления амплитуды сигнала, два блока вычисления энергии сигнала, два интегратора, два компаратора, два блока перемножения сигналов, два блока формирования опорного сигнала, второй и третий электронные переключатели.
Недостатком устройства является то, что длительность опорного импульса всегда равна длительности зондирующего импульса, вследствие чего опорный импульс всегда будет зависим от зондирующего импульса, что ставит в зависимость границы зоны чувствительности устройства по дальности от занимаемой полосы частот и разрешающей способности устройства, что сильно ограничивает функциональные возможности устройства, уменьшая точность, достоверность и дальность измерений. Например, для повышения разрешающей способности, а значит, и точности устройства, зондирующий импульс должен быть очень коротким, следовательно, и опорный импульс будет очень коротким, а это уменьшает дальность действия устройства. Кроме того, схема устройства предполагает наличие как минимум одной длинной СВЧ линии связи (от первого электронного переключателя либо до тракта передатчика зондирующего сигнала, либо до тракта приемника отраженного сигнала), что вследствие быстрого затухания СВЧ сигнала ограничивает максимально допустимое расстояние между передающей и приемной антеннами при необходимости их разнесения, а также накладывает дополнительные требования на материал печатной платы и делает устройство сравнительно дорогим.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка нового высокоэффективного и в то же время сравнительно недорогого устройства дистанционного бесконтактного мониторинга параметров жизнедеятельности живого организма, предназначенного для использования в медицине и/или ветеринарии, в условиях, когда контактная диагностика живого организма затруднительна, опасна или недопустима.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение точности и достоверности измерений при одновременном увеличении дальности действия и уменьшении вероятности обнаружения посторонних ложных объектов.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются тем, что устройство дистанционного бесконтактного мониторинга параметров жизнедеятельности живого организма, содержащее, по меньшей мере, один измерительный блок, по меньшей мере, один блок управления и обработки информации и, по меньшей мере, один блок интерфейса, при этом измерительный блок соединен с блоком управления и обработки информации, а блок управления и обработки информации соединен с блоком интерфейса, причем измерительный блок содержит, по меньшей мере, один радиопередающий модуль, и, по меньшей мере, один радиоприемный модуль, а блок управления и обработки информации выполнен с возможностью формирования управляющих импульсов для каждого из радиопередающего и радиоприемного модулей произвольно задержанных друг относительно друга по времени, согласно изобретению, каждый из радиопередающих модулей и/или каждый из радиоприемных модулей, входящих в состав измерительного блока, выполнен независимым один от другого, а блок управления и обработки информации дополнительно выполнен с возможностью формирования управляющих импульсов для каждого из радиопередающего и радиоприемного модулей, произвольной друг относительно друга длительности.
В дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что каждый из радиоприемных модулей дополнительно содержит СВЧ генератор опорного импульса.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что каждый из радиоприемных модулей содержит последовательно соединенные приемную антенну, малошумящий усилитель, фазовый детектор, полосовой фильтр и усилитель, при этом второй вход фазового детектора соединен с выходом СВЧ генератора.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что радиопередающий модуль содержит последовательно соединенные СВЧ генератор, усилитель и передающую антенну.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что каждый из радиопередающего и радиоприемного модулей пространственно разнесены друг относительно друга на расстояние от 0,0001 м до 20 м.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что блок управления и обработки информации содержит последовательно соединенные между собой аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что блок управления и обработки информации дополнительно содержит формирователь коротких импульсов, вход которого соединен с микроконтроллером.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что выходы формирователя коротких импульсов соединены с входами каждого из СВЧ генераторов радиопередающих и радиоприемных модулей измерительного блока.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что аналого-цифровой преобразователь встроен в микроконтроллер.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что блок управления и обработки информации дополнительно содержит устройство внешней энергонезависимой памяти, соединенное с микроконтроллером.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что измерительный блок дополнительно содержит, по меньшей мере, один датчик и исполнительный модуль.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что датчик представляет собой датчик, выбранный из группы, содержащей датчик движения, датчик звука, датчик видеоизображения, датчик температуры, датчик влажности, датчик давления, датчик магнитного поля, датчик освещенности, тактильный датчик, электрическую кнопку или их комбинацию.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что исполнительный модуль представляет собой устройство, выбранное из группы, содержащей устройство воспроизведения звука, устройство воспроизведения видео, устройство световой индикации, вибромотор, электрический двигатель или их комбинацию.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что блок интерфейса содержит, по меньшей мере, один датчик и исполнительный модуль.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что датчик представляет собой датчик, выбранный из группы, содержащей датчик движения, датчик звука, датчик видеоизображения, датчик температуры, датчик влажности, датчик давления, датчик магнитного поля, датчик освещенности, тактильный датчик, электрическую кнопку или их комбинацию.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что исполнительный модуль представляет собой устройство, выбранное из группы, содержащей устройство воспроизведения звука, устройство воспроизведения видео, устройство световой индикации, вибромотор, электрический двигатель или их комбинацию.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что измерительный блок и блок управления и обработки информации расположены в едином корпусе и соединены друг с другом проводным каналом связи, а блок управления и обработки информации и блок интерфейса соединены беспроводным каналом связи, при этом блок интерфейса расположен в отдельном корпусе.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что измерительный блок расположен в отдельном корпусе и соединен с блоком управления и обработки информации беспроводным каналом связи, а блок управления и обработки информации и блок интерфейса расположены в едином корпусе и соединены проводным каналом связи.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что измерительный блок, блок управления и обработки информации и блок интерфейса расположены в едином корпусе и соединены между собой проводными каналами связи.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что измерительный блок, блок управления и обработки информации и блок интерфейса каждый расположены в отдельном корпусе и соединены между собой беспроводными каналами связи.
Существенным отличием заявленного изобретения является новая конструкция устройства дистанционного бесконтактного мониторинга параметров жизнедеятельности живого организма, в частности, его радиопередающего и радиоприемного модулей, а также блока управления и обработки информации. В новом устройстве каждый из радиопередающих модулей и/или каждый из радиоприемных модулей, входящих в состав измерительного блока, выполнен независимым один от другого, а блок управления и обработки информации дополнительно выполнен с возможностью формирования управляющих импульсов для каждого из радиопередающего и радиоприемного модулей произвольной друг относительно друга длительности, что, в отличие от прототипа, в совокупности обеспечивает возможность независимого задания и регулирования длительностей зондирующих и/или опорных импульсов, позволяет уменьшить длительность зондирующего импульса, что приводит к расширению используемой полосы частот, повышению разрешающей способности по дальности, что, в свою очередь, приводит к более резкой границе между зоной чувствительности и дальней зоной нечувствительности, к снижению вероятности обнаружения движения посторонних объектов и помех, позволяет более точно и достоверно определить положение объекта наблюдения в пространстве относительно его исходного положения, и одновременно регистрировать более мелкие изменения положения объекта наблюдения в пространстве относительно исходного положения. Более того, обеспечиваемая новой конструкцией устройства возможность формирования зондирующего и опорного импульсов произвольной длительности позволяет ограничивать длительность только зондирующего импульса, а опорный импульс делать сколь угодно длинным, тем самым повышая и одновременно регулируя дальность действия устройства. Таким образом, за счет нового конструктивного исполнения указанных модулей и нового конструктивного исполнения блока управления и обработки информации в совокупности обеспечивается повышение точности и достоверности измерений при одновременном увеличении дальности действия устройства и уменьшении вероятности обнаружения посторонних ложных объектов, т.е. достигается заявленный технический результат.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг.1 изображена общая схема основных блоков устройства;
На Фиг.2 изображена общая блок-схема устройства.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство дистанционного мониторинга параметров жизнедеятельности живого организм состоит из измерительного блока 1, блока 2 управления и обработки информации и блока 3 интерфейса (Фиг.1). Указанные блоки расположены в едином корпусе (на чертежах не показано) и соединены между собой последовательно проводными первым и вторым каналами связи соответственно (Фиг.1).
В частном варианте исполнения устройства измерительный блок 1 и блок 2 управления и обработки информации могут быть расположены в едином корпусе (на чертежах не показано) и соединены друг с другом первым проводным каналом связи, а блок 3 интерфейса расположен в отдельном корпусе и соединен с блоком 2 управления и обработки информации вторым беспроводным каналом связи (на чертежах не показано).
В другом частном варианте исполнения устройства измерительный блок 1 может быть расположен в отдельном корпусе и соединен с блоком 2 управления и обработки информации первым беспроводным каналом связи, а блок 2 управления и обработки информации и блок 3 интерфейса могут быть расположены в отдельном едином корпусе и соединены друг с другом вторым проводным каналом связи (на чертежах не показано).
В другом частном варианте исполнения устройства все указанные блоки могут быть расположены в едином корпусе и соединены друг с другом первым и вторым беспроводными каналами связи соответственно (на чертежах не показано).
Измерительный блок 1, блок 2 управления и обработки информации и блок 3 интерфейса может быть несколько (на чертежах не показано) в зависимости от требований, предъявляемых конкретными условиями осуществления измерений.
Измерительный блок 1 состоит из по меньшей мере одного радиопередающего модуля 4, по меньшей мере одного радиоприемного модуля 5 и дополнительно по меньшей мере одного датчика 6 и исполнительного модуля 7 (Фиг.2).
На Фиг.2 видно, что радиоприемный модуль 5 содержит последовательно соединенные приемную антенну 8, малошумящий усилитель 9, фазовый детектор 10, полосовой фильтр 11, усилитель 12 и дополнительно СВЧ генератор 13 опорного импульса, соединенный соответственно с фазовым детектором 10.
Радиопередающий модуль 4 состоит из последовательно соединенных СВЧ генератора 14 зондирующего импульса, усилителя 15 и передающей антенны 16 (Фиг.2).
Наличие СВЧ генератора 14 зондирующих импульсов в радиопередающем модуле 4 и СВЧ генератора 13 опорных импульсов в радиоприемном модуле 5 обеспечивает независимость указанных модулей 4, 5 друг относительно друга, что, в частности, позволяет сформировать короткий зондирующий сигнал с полосой частот шире 500 МГц, соответствующий нормам сверхширокополосных сигналов (UWB), и при этом одновременно сформировать задержанный длинный опорный сигнал для обеспечения требуемой зоны действия устройства по дальности.
Наличие СВЧ генератора 14 зондирующих импульсов в радиопередающем модуле 4 и СВЧ генератора 13 опорных импульсов в радиоприемном модуле 5 позволяет пространственно разнести указанные радиопередающий и радиоприемный модули друг относительно друга на расстояние от 0,0001 м до 20 м за счет отсутствия СВЧ линий связи между ними.
Пространственное разнесение радиопередающего модуля 4 и радиоприемного модуля 5 от 0,0001 м до 20 м позволяет принимать отраженный от объекта наблюдения сигнал на удалении от радиопередающего модуля 4, что снижает уровень прямого сигнала, попадающего на антенну 8 радиоприемного модуля 5, вызванного работой радиопередающего модуля 4, и тем самым повышает точность и достоверность измерений.
Пространственное разнесение нескольких радиоприемных модулей (на чертежах не показано) от 0,0001 м до 20 м, выполненных независимыми один от другого, обеспечивает, во-первых, значительное уменьшение вероятности того, что одновременно во всех радиоприемных модулях фазы отраженного сигнала попадут в область низкой фазовой чувствительности фазовых детекторов; во-вторых, значительное уменьшение вероятности падения одновременно во всех радиоприемных модулях уровня отраженного сигнала из-за интерференции, что также дополнительно повышает точность, достоверность и надежность измерений.
Пространственное разнесение нескольких радиопередающих модулей (на чертежах не показано) от 0,0001 м до 20 м, выполненных независимыми один от другого, обеспечивает возможность получения информации о характере движения объекта наблюдения в трех измерениях, дополнительно повышая тем самым точность, достоверность и надежность измерений.
В частном варианте исполнения устройства радиопередающих модулей 4, равно также как и радиоприемных модулей 5, может быть несколько (на чертежах не показано), при этом каждый из них будет выполнен независимым один от другого. Наличие более одного радиопередающего модуля 4 и более одного радиоприемного модуля 5 позволяет проводить измерения под разными углами и в разных плоскостях, что дополнительно позволяет расширить зону наблюдения, получить информацию о характере движения объекта наблюдения в трехмерном пространстве, а также сопоставить показания нескольких радиопередающих и/или радиоприемных модулей и дополнительно повысить достоверность и надежность измерений за счет резервирования.
В качестве датчика 6 используют датчик движения, датчик звука, датчик видеоизображения, датчик температуры, датчик влажности, датчик давления, датчик магнитного поля, датчик освещенности, тактильный датчик, электрическую кнопку или их комбинацию (на чертежах не показано).
Исполнительный модуль 7 представляет собой устройство, выбранное из группы, содержащей устройство воспроизведения звука, устройство воспроизведения видео, устройство световой индикации, вибромотор, электрический двигатель или их комбинацию (на чертежах не показано).
Блок 2 управления и обработки информации состоит из соединенных между собой аналого-цифрового преобразователя 17 и микроконтроллера 18 (Фиг.2). В частном варианте исполнения устройства аналого-цифровой преобразователь 17 может быть встроен в микроконтроллер 18 (на чертежах не показано). Блок 2 управления и обработки информации дополнительно содержит формирователь коротких импульсов 19 и устройство 20 внешней энергозависимой памяти, входы которых соединены с микроконтроллером 18 (Фиг.2). Вход аналого-цифрового преобразователя 17 соединен с выходом усилителя 12 (первый канал связи). Микроконтроллер 18 соединен с датчиком 6 и исполнительным модулем 7 измерительного блока 1 (первый канал связи). Выходы формирователя коротких импульсов 19 соединены с входами СВЧ генераторов 13, 14 (первый канал связи), при этом модули 4, 5 выполнены независимыми друг от друга. Такая конструкция устройства в процессе измерений позволяет одновременно регулировать занимаемую полосу частот, разрешающую способность по дальности и зону чувствительности устройства (зону наблюдения).
Блок 3 интерфейса содержит, по меньшей мере один датчик 21 и исполнительный модуль 22, соединенные с микроконтроллером 18 (второй канал связи) (Фиг.2). В качестве датчика 21 используют датчик движения, датчик звука, датчик видеоизображения, датчик температуры, датчик влажности, датчик давления, датчик магнитного поля, датчик освещенности, тактильный датчик, электрическую кнопку или их комбинацию (на чертежах не показано).
Исполнительный модуль 22 представляет собой устройство, выбранное из группы, содержащей устройство воспроизведения звука, устройство воспроизведения видео, устройство световой индикации, вибромотор, электрический двигатель или их комбинацию (на чертежах не показано).
Заявленное устройство работает следующим образом.
Микроконтроллер 18 формирует тактовый сигнал, который подается на формирователь коротких импульсов 19. Формирователь коротких импульсов 19 формирует набор импульсов с определенными длительностями и взаимными задержками для СВЧ генераторов 13, 14 модулей 4, 5, что, в отличие от прототипа, позволяет:
- установить задержку между зондирующим сигналом и опорным сигналом, тем самым сформировать зону нечувствительности по дальности, не принимать посторонние сигналы до момента ожидаемого появления отраженного сигнала, уменьшить вероятность приема помех, уменьшить вероятность приема сигналов от посторонних объектов, повысить отношение сигнал/помеха. Повышение отношения сигнал/помеха приводит к повышению вероятности восстановления траектории движения объекта наблюдения, повышению достоверности измерений, увеличению максимальной удаленности объекта наблюдения от устройства;
- уменьшить длительность зондирующих сигналов, что приводит к расширению занимаемой полосы частот, увеличению разрешающей способности по дальности, более резкой границе между зоной чувствительности устройства по дальности и дальней зоной нечувствительности;
- увеличить длительность зондирующих сигналов, что приводит к повышению энергии зондирующего сигнала, увеличивает соотношение сигнал/помеха;
- уменьшить длительность опорных сигналов, что приводит к сужению зоны наблюдения, сокращению времени приема посторонних сигналов, а следовательно к уменьшению вероятности приема помех, уменьшению вероятности приема сигналов от посторонних объектов, повышению отношения сигнал/помеха;
- увеличить длительность опорных сигналов, что приводит к расширению зоны наблюдения и тем самым к повышению вероятности обнаружения объекта наблюдения.
Сигнал с СВЧ генератора 14 радиопередающего модуля 4 подается через усилитель 15 на передающую антенну 16 и излучается в пространство в сторону наблюдаемого объекта (на чертежах не показано). Отраженный от наблюдаемого объекта радиосигнал принимается приемной антенной 8 модуля 5. Затем указанный сигнал усиливается малошумящим усилителем 9 и подается на вход фазового детектора 10. На опорный (второй) вход фазового детектора 10 подается сигнал СВЧ генератора 13. На выходе фазового детектора 10 формируется сигнал, форма которого пропорциональна изменению разности фаз сигналов на обоих входах фазового детектора 10. Нужный спектр этого сигнала выделяется в полосовом фильтре 11, усиливается усилителем 12 и подается на блок 2 управления и обработки информации. В нем сигналы переводятся в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя 17 и передаются для обработки в микроконтроллер 18. В микроконтроллере 18 происходит обработка сигналов с целью выявления состояний наблюдаемого объекта. Результаты обработки могут записываться в устройстве 20 энергозависимой памяти. Помимо обработки указанных радиосигналов микроконтроллер 18 осуществляет обработку данных и событий, поступающих с одного или нескольких датчиков (6, 21), расположенных как в измерительном блоке 1, так и в блоке 3 интерфейса. Так же микроконтроллер 18 осуществляет управление различными исполнительными модулями (7, 22), расположенными как в измерительном блоке 1, так и в блоке 3 интерфейса соответственно.
Заявленное устройство может использоваться, например, для предотвращения плача ребенка в момент его пробуждения. Предотвращение плача ребенка в момент его пробуждения осуществляется путем распознавания состояния ребенка по характеру его движений с помощью заявленного устройства, чувствительного настолько, чтобы регистрировать дыхание ребенка, и передаче информации о двигательной активности ребенка по второму каналу связи на блок 3 интерфейса. Определение состояния "сон" происходит в случае, если наблюдается периодический сигнал движения грудной клетки в частотном диапазоне, характерном для грудных детей (30-60 вдохов в минуту), определение состояния "проснулся" происходит в случае, если в течение времени t (например, 30 сек) наблюдается стохастический сигнал с амплитудой, превышающей амплитуду периодического сигнала дыхания. С учетом того, что ребенок начинает шевелиться раньше, чем открывает глаза, то заблаговременное информирование наблюдателя (мамы) о состоянии "проснулся" позволит ему (ей) подойти к ребенку до того, как ребенок обнаружит себя в одиночестве и заплачет.
Заявленное устройство также может использоваться, например, для информирования родителей о присутствии ребенка в кроватке.
1
Информирование родителей о присутствии ребенка в кроватке заключается в распознавании состояния ребенка по характеру его движений с помощью заявленного устройства, чувствительного настолько, чтобы регистрировать дыхание ребенка, и передаче информации о двигательной активности ребенка по второму каналу связи на блок 3 интерфейса. Определение состояния "сон" происходит в случае, если наблюдается периодический сигнал движения грудной клетки в частотном диапазоне, характерном для грудных детей (30-60 вдохов в минуту), определение состояния "проснулся" происходит в случае, если в течение времени t (например, 30 сек) наблюдается стохастический сигнал с амплитудой, превышающей амплитуду периодического сигнала дыхания. Определение состояния "отсутствует" происходит в случае, если в течение времени t (например 20 сек) наблюдается стохастический сигнал, не превышающий амплитуду периодического сигнала дыхания. Определение данных состояний позволит наблюдателю в любое время дня и ночи получать информацию о том, есть ли ребенок в кроватке, спит ли он или бодрствует, и принимать решение по своему усмотрению (например, можно проснуться ночью в тишине, и вместо того, чтобы идти проверять ребенка, достаточно просто взглянуть на блок 3 интерфейса, и увидеть, что ребенок спит; или по сигналу исполнительного модуля 22 "отсутствует" своевременно среагировать на возникшее состояние апноэ и предотвратить наступление синдрома внезапной детской смерти (СВДС) механическим воздействием на ребенка).
1
Заявленное устройство также может использоваться, например, для информирования наблюдателя о состоянии пациента в кровати. Информирование наблюдателя о состоянии пациента в кровати заключается в распознавании состояния пациента по характеру его движений с помощью заявленного устройства, чувствительного настолько, чтобы регистрировать дыхание пациента, и передаче информации о двигательной активности пациента по второму каналу связи на блок 3 интерфейса. Определение состояния "сон" происходит в случае, если наблюдается периодический сигнал движения грудной клетки в частотном диапазоне, характерном для взрослого человека (4-20 вдохов в минуту), определение состояния "проснулся" происходит в случае, если в течение времени t (например, 30 сек) наблюдается стохастический сигнал с амплитудой, превышающей амплитуду периодического сигнала дыхания. Определение состояния "отсутствует" происходит в случае, если в течение времени t(например 20 сек) наблюдается стохастический сигнал, не превышающий амплитуду периодического сигнала дыхания. Определение данных состояний позволит наблюдателю в любое время дня и ночи получать информацию о том, есть ли пациент в кровати, спит ли он или бодрствует, и принимать решение по своему усмотрению (например, можно не беспокоить пациента, пока он спит; или по сигналу "отсутствует" своевременно среагировать на несанкционированное покидание кровати).
Для осуществления заявленного изобретения - измерительный блок 1, блок 2 управления и обработки информации и блок 3 интерфейса как в общем случае, так и в частных случаях выполнения, в основном, могут быть использованы известные и применяемые в области дистанционного мониторинга параметров жизнедеятельности живых организмов материалы, элементы и блоки.
Устройство может быть выполнено в виде различных модификаций, в том числе включать дополнительные элементы и/или блоки из известного уровня техники, такие как частотные фильтры, усилители, линии задержки и модуляторы в радиопередающем модуле, частотные фильтры, усилители, линии задержки, фазосдвигающие цепочки, смесители, умножители, детекторы и демодуляторы в радиоприемном модуле.
Данное изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления, а наоборот, оно охватывает различные модификации и варианты в рамках сущности и объема предлагаемой формулы изобретения.