УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О ПОКАЗАТЕЛЯХ ЖИЗНЕННО ВАЖНЫХ ФУНКЦИЙ СУБЪЕКТА Российский патент 2018 года по МПК A61B5/205 A61B5/24 A61B5/295 A61B5/08 A61B5/113 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству, способу, устройству обработки, способу обработки и компьютерной программе для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта, в частности, о частоте дыхательных движений и/или частоте сердечных сокращений.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Показатели жизненно важных функций человека, например, информация о частоте сердечных сокращений (ЧСС) или информация о дыхании (параметрах дыхания), такая как частота дыхательных движений (ЧДД), могут служить высокоинформативными предвестниками опасных изменений. По этой причине частоту дыхательных движений и/или частоту сердечных сокращений часто контролируют в режиме онлайн в палатах интенсивной терапии, а также при ежедневных выборочных проверках у всех пациентов в условиях клиники. Помимо частоты сердечных сокращений частота дыхательных движений является одним из наиболее важных показателей жизненно важных функций. ЧДД и ЧСС в настоящее время все еще затруднительно измерить без непосредственного контакта с телом человека. В современных палатах интенсивной терапии методами выбора для измерения ЧДД являются импедансная плетизмография грудной клетки или дыхательная индуктивная плетизмография, в которых обычно используются два диапазона дыхания для различения грудного и брюшного движения человека. ЧСС обычно измеряют с использованием электродов, закрепленных на груди субъекта, при этом электроды подключены к удаленным устройствам кабелями. Однако эти навязчивые методы неудобны и неприятны для пациента, находящегося под наблюдением.

Кроме того, ненавязчивые измерения частоты дыхательных движений могут выполняться оптическими методами при помощи стационарной видеокамеры. Видеокамера фиксирует дыхательные движения груди пациента по потоку изображений. Дыхательные движения приводят к изменению во времени определенных параметров изображений, причем частота этих изменений соответствует частоте дыхательных движений находящегося под наблюдением пациента. Примерами таких параметров изображений являются средняя амплитуда интересующей пространственной области, расположенной вокруг груди пациента, или расположение максимума пространственной кросс-корреляции интересующей области в последовательных изображениях.

Далее одна или более видеокамер используются для ненавязчивого контроля ЧДД, ЧСС или других показателей жизненно важных функций субъекта на основе изображений, получаемых при удаленной фотоплетизмографии. Удаленная фотоплетизмография описана, например, в статье: Wim Verkruysse, Lars O. Svaasand, J. Stuart Nelson «Remote plethysmographic imaging using ambient light» в журнале Optics Express, том 16, № 26, декабрь 2008. Она основана на принципе изменения во времени объема крови в коже, приводящего к изменению поглощения света кожей. Такие изменения могут быть зарегистрированы при помощи видеокамеры, снимающей изображения участка кожи, например, лица, при этом происходит усреднение по пикселям выбранной области (в данной системе обычно часть щеки). Наблюдая за периодическими изменениями этого усредненного сигнала, можно выделить частоту сердечных сокращений и частоту дыхательных движений. Между тем, есть ряд дополнительных публикаций и патентных заявок, описывающих подробности устройств и способов получения показателей жизненно важных функций пациента при помощи удаленной фотоплетизмографии.

Так, пульсации артериальной крови вызывают изменения поглощения света. Эти изменения, наблюдаемые при помощи фотодетектора (или массива фотодетекторов), формируют ФПГ (фотоплетизмографический) сигнал (также называемый волной PLETH). Пульсации крови вызваны сердечными сокращениями, т.е. пики ФПГ-сигнала по своей природе являются сигналом частоты сердечных сокращений. Нормализованная амплитуда этого сигнала различна для разных длин волн, и для некоторых длин волн она является также функцией насыщения крови кислородом или другими веществами, находящимися в крови или ткани.

Более того, известны также системы для ненавязчивого получения информации о показателях жизненно важных функций без использования камер. Эти системы основаны на поверхностной структуре, содержащей сенсорные элементы, находящиеся в ненавязчивом контакте с субъектом для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта. Такие системы обычно реализуются в виде матрасов или тканевых структур, находясь в непосредственной близости к субъекту. Сенсорные элементы обычно содержат датчики давления для измерения либо давления, либо распределения веса, либо изменений этих параметров от времени, и/или индуктивные датчики для измерения информации о показателях жизненно важных функций, в частности, ЭКГ-сигналов, связанных с частотой сердечных сокращений.

На качество и надежность информации о показателях жизненно важных функций, получаемой при помощи системы, основанных на использовании камер, существенно влияет качество входных данных изображений, на которое влияет правильный выбор контраста изображения и области наблюдения.

Кроме того, получаемые данные изображений, такие как поток захваченных изображений, представляющих собой излучение, отраженное или излученное человеком, в общем случае содержат кроме желаемого сигнала, который необходимо выделить, другие компоненты сигнала, вызванные различными возмущениями, такими как шум из-за изменяющихся условий люминесценции или приводящие к возмущениям движения наблюдаемых объектов.

Кроме того, на качество и надежность информации о показателях жизненно важных функций, получаемой при помощи систем без использования камер, также оказывают влияние различные возмущения, такие как движение субъекта и/или проблемы контактирования используемых датчиков.

Что касается систем, основанных на использовании камер, одно лишь наложение сигналов показателей жизненно важных функций, как, например, наложение сигнала частоты сердечных сокращений на сигнал частоты дыхательных движений или наоборот, негативно влияет на определение информации о дыхании.

Такое наложение сигналов показателей жизненно важных функций может быть измерено, например, когда система с камерами производит наблюдение за движением грудной клетки субъекта, причем на движение грудной клетки, вызванное дыханием, накладываются движения, связанные с сигналами частоты сердечных сокращений, так называемыми кардиальными сейсмограммами. Эти наложенные друг на друга сигналы могут иметь сопоставимые величины и даже сопоставимые частоты. Это может приводить к опасным ситуациям, в частности, во время отсутствия дыхания. Из-за наложенного сигнала частоты сердечных сокращений могут возникать ошибки, создающие впечатление того, что определена частота дыхательных движений, в то время как имеет место фаза апноэ.

WO 2012/140531 A1 раскрывает устройство детектирования дыхательных движений для детектирования дыхательных движений человека. Это устройство детектирования детектирует электромагнитное излучение, излученное и/или отраженное человеком, причем электромагнитное излучение содержит непрерывный или дискретный характеристический сигнал движения, связанный с частотой дыхательных движений человека, и другие артефакты движения, связанные с движениями данного человека или связанные с внешними условиями. Это устройство повышает надежность измерения частоты дыхательных движений с учетом средств обработки данных, выполненных с возможностью выделения сигнала частоты дыхательных движений из остальных возмущений, учитывая предварительно заданную полосу частот, общее заданное направление или ожидаемый диапазон амплитуд и/или профиль амплитуд для выделения различных сигналов.

WO 2011/127487 A2 раскрывает способ и систему для измерения физиологических параметров. Способ включает в себя захват последовательности изображений человеческого лица, определение положения лица в видеокадре и установку интересующей области, включающей лицо. Пиксели интересующей области разделены в кадре на по меньшей мере два значения канала, формируя необработанные следы во времени. Необработанные следы раскладываются на по меньшей мере два независимых исходных сигнала. По меньшей мере один из исходных сигналов обрабатывается для получения физиологического параметра.

WO 2009/124297 A1 раскрывает датчик физиологического движения на основе радара. Сигналы со сдвигом Доплера могут быть выделены из сигналов, принимаемых датчиком. Сигналы со сдвигом Доплера могут быть оцифрованы и впоследствии обработаны для выделения информации, связанной с сердечно-легочным движением одного или более субъектов. Информация может включать в себя частоты дыхательных движений, частоты сердечных сокращений, формы сигналов, вызванных легочной или сердечной деятельностью, направление приема, аномальное или парадоксальное дыхание и т.д.

US 5,630,422 раскрывает диагностическую систему для детектирования и индикации движений черепа человека, черепная коробка которого составлена из множества сочлененных костей, определяющих череп. Система включает в себя инфракрасные отражающие элементы, размещаемые на выбранных костях черепа, и инфракрасные видеокамеры, направленные на череп, излучающие инфракрасное излучение во время обследования, отражаемое этими элементами и собираемое для получения в анализаторе изображений, ассоциированного с камерами двух- или трехмерного изображения, обеспечивающего информацию об относительном движении между отражающими элементами. Эта информация поступает на компьютер, запрограммированный с возможностью реконструкции обнаруженного движения в виде диаграммы, иллюстрирующей движения черепа во время обследования. Для уменьшения эффекта движения от других кинетически активных частей тела, например, вследствие изменения движений мышц, дыхания и сердцебиения, в систему включен блок электромиографии (ЭМГ), связанный с отдельными электродными элементами, расположенными на голове и туловище субъекта для измерения и индикации мышечной активности. Также на туловище размещаются электроды для наблюдения электрокардиограммы (ЭКГ) субъекта человека. Показания ЭМГ и ЭКГ вычитаются из считываемых данных таким образом, что перемещение, детектированное при движении костей черепа, характеризует только это движение.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поэтому цель настоящего изобретения - предоставить устройство и способ, а также устройство обработки и способ обработки для надежного получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта.

Дополнительной целью настоящего изобретения является предоставить устройство и способ, а также устройство обработки и способ обработки для надежного получения информации о дыхании субъекта, в частности о частоте дыхательных движений субъекта.

Дополнительной целью настоящего изобретения является предоставить устройство и способ выделения информации о дыхании субъекта из детектированных сигналов движения, позволяющих облегчить дальнейшее уточнение полученных желаемых сигналов при небольших затратах, особенно при сниженных требованиях к вычислительным и компьютерным средствам.

В общем аспекте настоящего изобретения обеспечено устройство для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта, содержащее блок формирования изображений, представляющий собой первый блок детектирования для получения данных изображений, представляющих собой первый набор детектируемых данных, детектируемых с участка кожи субъекта, позволяющих выделить первый сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций, связанный с первым показателем жизненно важных функций субъекта, причем указанный первый показатель жизненно важных функций является информацией о частоте сердечных сокращений или информацией о дыхании, второй блок детектирования для получения второго набора детектируемых данных, детектируемых с части тела субъекта, позволяющих выделить второй сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций, связанной со вторым показателем жизненно важных функций субъекта, причем указанный второй показатель жизненно важных функций является информацией о частоте сердечных сокращений или информацией о дыхании, блок анализа для выделения первого сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций из первого набора детектируемых данных с использованием фотоплетизмографии и для выделения сигнала движения, характеризующего движение указанной части тела, как второго сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций из второго набора детектируемых данных, блок обработки для объединения первого сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций и второго сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций для получения комбинированного сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций, и блок выделения для выделения по меньшей мере одного из первого и второго показателей жизненно важных функций субъекта из комбинированного сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций.

В одном варианте осуществления в соответствии с общим аспектом настоящего изобретения обеспечено устройство обработки для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта, содержащее блок анализа для выделения первого сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций из первого набора детектируемых данных и для выделения второго сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций из второго набора детектируемых данных, блок обработки для объединения первого сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций и второго сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций для получения комбинированного сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций, и блок выделения для выделения по меньшей мере одного из первого и второго показателей жизненно важных функций субъекта из комбинированного сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций.

В другом варианте осуществления общего аспекта настоящего изобретения обеспечена компьютерная программа, которая содержит программное средство для обеспечения выполнения компьютером этапов данного способа и/или способа обработки для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта, когда указанная компьютерная программа выполняется на компьютере.

Устройства детектирования из уровня техники могут быть сгруппированы как ненавязчивые устройства и как навязчивые устройства. Ненавязчивые устройства обычно содержат системы с камерами и/или системы с датчиками, содержащими ненавязчивые датчики, такие как емкостные датчики и/или датчики давления для получения детектируемых данных от наблюдаемого субъекта, из которых выделяется информация о показателях жизненно важных функций, особенно информация о частоте сердечных сокращений и/или частоте дыхательных движений. Изобретатели обнаружили, что известные ненавязчивые устройства отчасти неспособны обеспечить надежные измерения показателей жизненно важных функций. Качество показателей жизненно важных функций, измеренных такими ненавязчивыми устройствами, обычно зависит от сигналов ошибок, связанных с движениями субъекта, плохими условиями внешней среды или проблемами контактирования используемых датчиков, которые могут привести к неправильной интерпретации получаемых сигналов.

По этой причине, блок обработки выполнен с возможностью объединения первого сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций и второго сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций для получения комбинированного сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций таким образом, что комбинированный сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций менее подвержен влиянию сигналов ошибок. На основе данного комбинированного сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций блок выделения осуществляет выделение по меньшей мере одного из первого и второго сигналов с информацией о показателях жизненно важных функций субъекта.

Предпочтительные варианты осуществления данного изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения. Необходимо понимать, что заявленные устройства, способы обработки и компьютерная программа имеют похожие и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления с заявленным устройством и описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Используемый здесь термин «показатель жизненно важных функций» относится к физиологическому параметру субъекта. В частности, термин «показатель жизненно важных функций» включает в себя частоту сердечных сокращений (ЧСС) и частоту дыхательных движений (ЧДД). Используемые здесь термины «показатель» или «информация» относятся к величине соответствующих «показателей жизненно важных функций», выделяемых из измеренных сигналов.

В первом аспекте настоящего изобретения устройство для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта является устройством для получения информации о дыхании субъекта, которое содержит блок формирования изображений для получения первого набора данных изображений, детектируемых с участка кожи субъекта, позволяющих выделить сигнал частоты сердечных сокращений, связанной с частотой сердечных сокращений субъекта, и второго набора данных изображений, детектируемых с участка кожи субъекта, позволяющих выделить сигнал движения, связанный с информацией о дыхании субъекта, блок анализа для выделения сигнала частоты сердечных сокращений из первого набора данных изображений и для выделения сигнала движения из второго набора данных изображений, причем сигнал движения содержит наложение информации о дыхании и информации о частоте сердечных сокращений, блок обработки для, по меньшей мере, частичного удаления информации о частоте сердечных сокращений из сигнала движения путем использования выделенного сигнала частоты сердечных сокращений, и блок выделения для выделения информации о дыхании субъекта из обработанного сигнала движения.

В одном варианте осуществления первого аспекта настоящего изобретения обеспечено устройство обработки для получения информации о дыхании субъекта, содержащее блок анализа для выделения сигнала частоты сердечных сокращений из первого набора данных изображений, детектируемых с участка кожи субъекта, позволяющих выделить сигнал частоты сердечных сокращений, связанный с частотой сердечных сокращений субъекта, и для выделения сигнала движения из второго набора данных изображений, детектируемых с участка кожи субъекта, позволяющих выделить сигнал движения, связанный с информацией о дыхании субъекта, причем сигнал движения содержит наложение информации о дыхании и информации о частоте сердечных сокращений, блок обработки для, по меньшей мере, частичного удаления информации о частоте сердечных сокращений из сигнала движения путем использования выделенного сигнала частоты сердечных сокращений, и блок выделения для выделения информации о дыхании субъекта из обработанного сигнала движения.

В дополнительном варианте осуществления первого аспекта настоящего изобретения обеспечена компьютерная программа, которая содержит программное средство для обеспечения выполнения компьютером этапов данного способа и/или способа обработки для получения информации о дыхании субъекта, когда указанная компьютерная программа выполняется на компьютере.

Устройства детектирования из уровня техники могут быть сгруппированы как ненавязчивые устройства и как навязчивые устройства. Ненавязчивые устройства обычно содержат системы с камерами для получения изображений или потока изображений, из которых выделяется информация о показателях жизненно важных функций, особенно информация о частоте сердечных сокращений и/или частоте дыхательных движений. Навязчивые устройства содержат датчики, находящиеся в непосредственном контакте с телом субъекта, например, пациента.

Изобретатели обнаружили, что ненавязчивые устройства из уровня техники отчасти неспособны обеспечить надежные измерения показателей жизненно важных функций. Качество показателей жизненно важных функций, измеренных такими ненавязчивыми устройствами, обычно зависит от сигналов ошибок, связанных с движениями пациента, которые могут привести к неправильной интерпретации получаемых сигналов. Однако хорошо известно, что такие сигналы ошибок могут быть хорошо отделены или удалены, поскольку сигналы показателей жизненно важных функций и сигналы ошибок обычно имеют разные характеристики. Различные проблемы возникают тогда, когда требуемые показатели жизненно важных функций относятся к сигналу, наложенному на другой сигнал показателей жизненно важных функций, имеющий близкие характеристики, например, похожую амплитуду и/или частоту. Изобретатели обнаружили, что эти виды сигналов могут быть ошибочно интерпретированы как патологическое состояние, либо может быть пропущено критическое состояние наблюдаемого субъекта.

Следовательно, особенно ненавязчивые устройства, основанные на использовании камер, не справляются с выделением частоты дыхательных движений, связанной, по меньшей мере, частично с периодическим сигналом движения, причем на сигнал движения дополнительно наложен периодический сигнал частоты сердечных сокращений.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, данное устройство содержит блок формирования изображений для получения первого набора данных изображений, детектируемых с участка кожи субъекта. Блок формирования изображений представляет собой первый блок детектирования и второй блок детектирования.

Участок кожи обычно является областью тела, имеющей хорошее кровообращение. На основе первого набора данных изображений может быть выделен сигнал частоты сердечных сокращений, связанный с частотой сердечных сокращений наблюдаемого субъекта, в частности с использованием хорошо известного в данной области техники метода удаленной фотоплетизмографии (ФПГ). Эти известные методы могут содержать анализ трудноуловимых изменений цвета участков кожи человека, причем эти трудноуловимые изменения цвета связаны с частотой сердечных сокращений или с другими сигналами, связанными с работой сердца, в частности, с насыщением крови кислородом. Данные методы хорошо известны в данной области техники и широко используются, например, для выделения информации о частоте сердечных сокращений человека из ФПГ-сигналов.

Блок формирования изображений дополнительно настроен на получение второго набора данных изображений, детектируемых с участка тела субъекта, позволяющих выделить сигнал движения, связанный с информацией о частоте дыхательных движений субъекта. В качестве примера, участок тела - это обычно грудь человека или нос, или другие области тела субъекта, где могут быть детектированы дыхательные движения.

Блок анализа в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения выполнен с возможностью выделения сигнала частоты сердечных сокращений из первого набора данных изображений, причем могут быть использованы вышеупомянутые методы анализа. В дополнение, блок анализа также может быть выполнен с возможностью выделения сигнала движения из второго набора данных изображений, причем сигнал движения содержит наложение информации о дыхании и информации о частоте сердечных сокращений. Необходимо понимать, что сигнал движения может дополнительно содержать дополнительные сигналы ошибок, связанные с движением субъекта или с неблагоприятными внешними условиями, причем эти сигналы ошибок могут быть подавлены известными способами, такими как способ, описанный в WO 2012/140531 A1, содержимое которого включено сюда посредством ссылки. Эти способы могут, например, дополнительно содержать Фурье-фильтры, настроенные для отделения, по меньшей мере, частично периодических сигналов, связанных, например, с частотой дыхательных движений и/или с частотой сердечных сокращений, от непериодических сигналов. Непериодические сигналы обычно связаны с сигналами ошибок, вызванными внешними условиями или движениями субъекта. Также могут учитываться окна фильтрации, индивидуально настроенные на предварительно заданную амплитуду, срез по времени и/или частоту среза.

Блок обработки в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения выполнен с возможностью, по меньшей мере, частичного удаления информации о частоте сердечных сокращений из сигнала движения путем использования выделенного сигнала частоты сердечных сокращений. Тот факт, что отдельный сигнал частоты сердечных сокращений выделяется из первого набора данных изображений, является полезным, поскольку этот сигнал может быть использован для инициирования удаления информации о частоте сердечных сокращений, наложенной на сигнал движения. Следовательно, характеристики сигнала частоты сердечных сокращений, выделяемые из первого набора данных изображений, особенно частота, амплитуда и форма сигнала, могут быть использованы для определения информации о частоте сердечных сокращений, которая наложена на сигнал движения, и для последующего удаления информации о частоте сердечных сокращений из сигнала движения.

Удаление наложенной информации о частоте сердечных сокращений из сигнала движения является важным критерием данного изобретения, поскольку во время фаз апноэ, когда отсутствуют движения, связанные с дыханием субъекта, сигнал движения, связанный с частотой сердечных сокращений, может быть ошибочно интерпретирован как дыхательное движение. Это может быть опасным, особенно при мониторинге младенцев, поскольку у младенцев обычно частота дыхательных движений больше и сопоставима с частотами сердечных сокращений. Однако в общем случае необнаруженные фазы апноэ, скрытые за сигналом частоты сердечных сокращений, могут привести к опасным ситуациям.

Блок выделения в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения выполнен с возможностью выделения информации о дыхании субъекта из обработанного сигнала движения. Таким образом, выделение информации о дыхании является заключительным этапом получения информации о дыхании, которая надежно связана с частотой дыхательных движений наблюдаемого субъекта.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения указанный блок формирования изображений содержит одиночную камеру для детектирования электромагнитного излучения, по меньшей мере, в видимом и/или в инфракрасном спектральном диапазоне. В процессе наблюдения за субъектом сигналы показателей жизненно важных функций, особенно сигнал частоты сердечных сокращений и сигнал, связанный с информацией о дыхании, могут быть получены из слабых изменений испускаемого излучения, например, инфракрасного света, и/или отраженного, например, видимого света. Например, использование камеры с максимумом чувствительности в инфракрасном спектральном диапазоне может быть предпочтительным, поскольку области с температурой тела могут быть легко отделены от окружающих объектов. Для повседневных применений полезным будет преимущественное использование видимого света для детектирования и анализа. Для применения во время сна человека, когда внешнее освещение довольно плохое, полезным будет также детектирование инфракрасного света, излученного или отраженного человеком. С этой целью, кроме общепринятых естественного или искусственного источников света не требуется никаких других источников излучения и/или не требуется учитывать их в процессе анализа.

Данный способ осуществления может быть дополнительно усовершенствован так, чтобы камера была настроена для захвата сигнала в пространстве сигналов, выбранном из группы, содержащей RGB, sRGB, Rg цветности, HSV, HSL, CHYK, YPbPr, YCbCr, xvYCC и их комбинации. Само собой разумеется, что для первого и второго наборов данных изображений могут применяться также нормализующие параметры таким образом, чтобы получить сигналы, менее подверженные изменяющимся условиям освещения.

Другими словами, камеры, способные записывать одиночные изображения или серии изображений, особенно видеокамеры, обеспечивающие достаточную глубину цвета (даже так называемые веб-камеры и/или камеры мобильных устройств) могут быть использованы для наблюдения за интересующим субъектом и получения (записи) первого и второго наборов данных изображений для анализа. Кроме того, также могут быть использованы производные типы указанных пространств сигналов, такие как logRGB. В дальнейшем предполагается, по меньшей мере, частично комбинировать различные пространства сигналов, чтобы обеспечить более широкий спектральный базис для требуемых процессов анализа.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, блок формирования изображений выполнен с возможностью одновременного получения первого набора данных изображений и второго набора данных изображений. Одновременный контроль обоих наборов данных изображений, при котором первый набор данных изображений позволяет выделять сигнал частоты сердечных сокращений, а второй набор данных изображений позволяет выделять сигнал движения, связанный с информацией о дыхании субъекта, является выгодным, поскольку при этом требуется только одна камера. Камера имеет поле зрения, покрывающее одновременно участок кожи субъекта и часть тела субъекта. В качестве примера, поле зрения камеры может быть настроено таким образом, чтобы грудь субъекта и лицо субъекта входили в поле зрения камеры. Изображение обычно получается при помощи датчика изображения, содержащего множество пикселей, расположенных в виде двумерной матрицы. Для того чтобы четко отличить участок кожи от части тела, могут быть заданы пространственно разнесенные окна детектирования для четкого разделения обеих частей изображения друг от друга.

В соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения, блок обработки содержит режекторный фильтр, запускаемый сигналом частоты сердечных сокращений и позволяющий, по меньшей мере, частично удалить информацию о частоте сердечных сокращений из сигнала движения. Режекторный фильтр является простым и эффективным элементом для подавления и/или удаления нежелательных сигналов и/или компонентов сигнала из множества наложенных сигналов, причем требуемые сигналы могут быть впоследствии легко выделены.

В соответствии с преимущественным вариантом осуществления, второй набор данных изображений вначале преобразуется из временной области в частотную область, например, с помощью дискретного и/или непрерывного преобразования Фурье, и затем анализируется спектр Фурье. Частота сердечных сокращений, выделенная из первого набора данных изображений, может быть использована для захвата информации о частоте сердечных сокращений, которая является наложенной частью сигнала движения. Обработка сигнала движения в частотной области является предпочтительной, поскольку часть сигнала, связанная с частотой сердечных сокращений, может быть легко удалена с использованием режекторного фильтра, запускаемого сигналом частоты сердечных сокращений. Необходимо понимать, что для захвата могут быть использованы производные параметры сигнала частоты сердечных сокращений, например, амплитуда и/или форма сигнала частоты сердечных сокращений. На следующем этапе очищенный сигнал может быть преобразован обратно из частотной во временную область, пока не останется только сигнал движения, связанный с информацией о дыхании.

В соответствии с другим преимущественным вариантом осуществления, режекторный фильтр выполнен с возможностью удаления частей сигнала движения во временной области, связанных с сигналом частоты сердечных сокращений в первом наборе данных изображений.

В отношении двух последних вариантов осуществления необходимо отметить, что необязательно режекторный фильтр должен запускаться только по частоте сердечных сокращений, полученной из сигнала частоты сердечных сокращений, но также может быть запущен по производным сигнала частоты сердечных сокращений, особенно по амплитуде и/или форме сигнала частоты сердечных сокращений.

В следующем преимущественном варианте осуществления режекторный фильтр содержит окна фильтрации, которые динамически адаптируются под сигнал частоты сердечных сокращений. Важно иметь возможность адаптировать окно фильтрации режекторного фильтра к сигналу частоты сердечных сокращений, поскольку частота и амплитуда сердечных сокращений обычно непостоянны во времени. На сигнал частоты сердечных сокращений может, например, влиять физическая активность человека и/или заболевание. Поэтому размер окна фильтрации и в частотной, и во временной области может быть таким образом хорошо адаптирован к изменяющейся частоте сердечных сокращений.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, сигнал частоты сердечных сокращений содержит наложенную дополнительную информацию о дыхании, причем блок анализа выполнен с возможностью выделения дополнительной информации о дыхании, используя сигнал частоты сердечных сокращений. Сигнал частоты сердечных сокращений, детектированный блоком формирования изображений, является сигналом, в котором повторяющаяся гладкая двугорбая сердечная пульсовая волна находится на большой постоянной компоненте базовой линии, так называемой постоянной составляющей. Эта модуляция называется модуляцией постоянной базовой линии и связана с венозным возвратом, вторичным по отношению к изменению внутригрудного давления в течение дыхательного цикла, который вызывает модуляцию постоянной составляющей сигнала частоты сердечных сокращений. Уменьшение внутригрудного давления во время вдоха приводит к небольшому уменьшению центрального венозного давления, увеличивая венозный возврат. Во время выдоха все происходит наоборот. Поскольку на стороне датчика много крови переходит из венозной системы с низким давлением и циклическое русло циклически заполняется и опустошается, то соответственно происходит модуляция базовой линии. Другим эффектом, который изменяет форму пульсовой волны сигнала частоты сердечных сокращений, является амплитудно-импульсная модуляция (АИМ). Этот эффект основан на уменьшении ударного объема левого желудочка из-за изменения внутригрудного давления во время вдоха, что приводит к уменьшению амплитуды импульсов во время этой фазы дыхания. Еще один эффект, влияющий и на форму, и на частоту сердечных сокращений - синусовая дыхательная аритмия (СДА). Этот эффект связан с изменением частоты сердечных сокращений, происходящей в течение дыхательного цикла. Например, на эффект СДА влияют несколько факторов, включая возраст, состояние заболевания и физическая форма. Следовательно, три этих основных вида дыхательной модуляции, которые наложены на сигнал частоты сердечных сокращений, могут присутствовать в разной степени среди субъектов. Фактически, для некоторых субъектов может отчетливо наблюдаться только один вид модуляции. Таким образом, по меньшей мере один из этих видов модуляции может приниматься во внимание при выделении последующей информации о дыхании из сигнала частоты сердечных сокращений.

В соответствии с преимущественным вариантом осуществления, блок анализа выполнен с возможностью непрерывного осуществления вейвлет-преобразований сигнала частоты сердечных сокращений, позволяя выделять последующую информацию о дыхании из сигнала частоты сердечных сокращений. Общеизвестное вейвлет-преобразование, выполняемое непрерывно, является простым и эффективным способом выделения информации о дыхании, в частности, частоты дыхательных движений, по меньшей мере, из одного из трех видов модуляции - постоянной базовой линии, АИМ и СДА - наложенных на сигнал частоты сердечных сокращений. В качестве альтернативы могут приниматься во внимание другие способы, подходящие для выделения информации о дыхании из модулированных сигналов частоты сердечных сокращений - либо как дополнительные, либо в качестве альтернативы, например, содержащие оконное преобразование Фурье (ОПФ), нейронные сети и/или способы комплексной демодуляции переменной частоты (МКДПЧ).

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, устройство дополнительно содержит блок сравнения для сравнения информации о дыхании, выделенной из сигнала движения, и дополнительной информации о дыхании, выделенной из сигнала частоты сердечных сокращений. При помощи блока сравнения может быть легко выполнена перекрестная проверка на достоверность, если информация о дыхании, выделенная из сигнала движения, приводит к правильным результатам. Необходимо понимать, что информация о дыхании, выделенная из сигнала движения, может быть перекрестно проверена с использованием дополнительной информации о дыхании, выделенной из сигнала частоты сердечных сокращений, и наоборот.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, устройство дополнительно содержит пользовательский интерфейс, позволяющий вводить информацию для выбора и/или предварительного задания участка кожи и/или участка тела. Необходимо понимать, что пользователь может, с одной стороны, вручную задать поле зрения для блока детектирования так, чтобы грудь и лицо человека входили в это поле зрения. Это является грубым приближением, поскольку параметры, относящиеся к субъекту, могут меняться с течением времени, например, когда человек двигается или когда человек, по меньшей мере, частично накрыт тканью или одеялом. С другой стороны, поле зрения камеры может быть автоматически подстроено для получения оптимизированного соотношения между участками наблюдения и фоном. Для этой цели субъект обычно носит один или более маркеров или детектируемых камерой индикаторов положения, позволяющих подстраивать поле зрения оптимальным образом. Например, в клинике маркер или индикатор положения обычно прикреплен к телу, особенно к участку кожи или участку тела пациента, за которым необходимо наблюдать. Поэтому устройство может быть выполнено с возможностью нахождения этих маркеров и адаптации поля зрения таки образом, чтобы и участок кожи, и участок тела правильно располагались в поле зрения. С другой стороны, могут быть детектированы достоверный сигнал движения для выделения частоты дыхательных движений, достоверный сигнал частоты сердечных сокращений для выделения частоты сердечных сокращений субъекта и дополнительная информация о дыхании.

В соответствии с дополнительным преимущественным вариантом осуществления, устройство дополнительно содержит блок инициализации для выбора и/или предварительного задания участка кожи и/или участка тела на основе введенной информации и/или информации о субъекте. Блок инициализации выполнен с возможностью выбора и/или предварительного задания участка кожи и/или участка тела, например, на основе маркеров и/или индикаторов положения, прикрепленных к субъекту. Это является простым способом получения правильных результатов из выделенной информации о дыхании, поскольку блок инициализации обеспечивает обратную связь для устройства, в частности, для камеры, для автоматического сопровождения заданного участка кожи и/или участка тела на основе данной информации. Следовательно, можно избежать перемещения субъекта за пределы поля зрения.

Во втором аспекте настоящего изобретения первый блок детектирования содержит блок формирования изображений для получения первого набора данных изображений, позволяющих выделить первый сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций, связанный с первым показателем жизненно важных функций субъекта, при этом второй блок детектирования содержит блок датчиков для получения второго набора данных от датчиков, детектируемых с участка тела субъекта, представляющих собой второй набор детектируемых данных, связанных с первым показателем жизненно важных функций субъекта, причем первый и второй показатели жизненно важных функций идентичны, при этом блок обработки выполнен с возможностью взвешивания первого сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций с использованием первого показателя качества, взвешивания второго сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций с использованием второго показателя качества и объединения первого взвешенного сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций и второго взвешенного сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций для получения взвешенного сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций.

Как уже известно, устройства детектирования из уровня техники могут быть сгруппированы на навязчивые и ненавязчивые устройства. Как обнаружено изобретателями, ненавязчивые устройства из уровня техники отчасти неспособны обеспечить надежные измерения показателей жизненно важных функций, поскольку качество показателей жизненно важных функций, измеренных такими ненавязчивыми устройствами, обычно зависит от сигналов ошибок, связанных с движениями субъекта или другими сигналами ошибок, зависящими от проблем с контактированием или других недостатков, таких как плохой уровень освещенности.

Эти блоки формирования изображений и/или блоки датчиков содержат датчики и находятся в ненавязчивом контакте с человеком, причем эти блоки формирования изображений и/или блоки датчиков имеют специфичные недостатки и преимущества друг перед другом. С целью выделения одного специфичного показателя жизненно важных функций использование данных, которые полностью независимы друг от друга, является предпочтительным, поскольку в одно и то же время, по меньшей мере, некоторые недостатки одного из этих блоков отсутствуют в другом блоке. Следовательно, первый набор данных, полученный при помощи блока формирования изображений, и второй набор данных, полученный при помощи блока датчиков, взвешиваются с использованием первого и второго показателей качества, причем первый показатель качества и второй показатель качества зависят от надежности полученных наборов данных. Поэтому может быть получен взвешенный сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций, где учтены специфичные недостатки специфичных наборов данных, полученных при помощи блока формирования изображений и блока датчиков.

В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления, блок обработки выполнен с возможностью получения первого показателя качества из набора данных изображений и второго показателя качества из набора данных от датчиков. Учет набора данных изображений и набора данных от датчиков является предпочтительным, поскольку эти данные непосредственно связаны с блоком формирования изображений, с блоком датчиков и их недостатками. Специфичные показатели качества могут быть вычислены непосредственно из этих наборов данных, в которых учтены специфические недостатки блока формирования изображений и блока датчиков.

Необходимо понимать, что специфичные недостатки наборов данных связаны с артефактами измерений, вызванными блоком формирования изображений и/или блоком датчиков и/или артефактами, и/или самим человеком, и/или плохими внешними условиями, такими как недостаточный уровень освещенности.

В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления, блок обработки выполнен с возможностью получения первого показателя качества по одному или более свойствам набора данных изображений и/или данных окружающей среды вблизи субъекта, в частности, по одному или более параметрам освещенности для освещенности субъекта, по амплитуде, форме и/или изменчивости формы первого сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций и артефактам движения, и для получения второго показателя качества из набора данных от датчиков для одного или более свойств данных от датчиков и/или окружающей среды, окружающей субъекта. Учет свойств, выделенных из набора изображений и/или набора данных от датчиков является предпочтительным, поскольку при этом не требуется никаких дополнительных наборов данных для получения показателей качества. В качестве примера, при наличии плохого уровня освещенности сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций, выделенный из набора данных изображений, взвешивается с использованием показателя качества, имеющего малое значение в сравнении с тем же сигналом с информацией о показателях жизненно важных функций, выделенным из набора данных от датчиков, поскольку показатели жизненно важных функций, выделенные из набора данных изображений, как считается, имеют низкое качество, вызванное плохим уровнем освещенности, а измеренный набор данных от датчиков совершенно не подвержен влиянию уровня освещенности.

В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления устройства, блок датчиков содержит один или более емкостных датчиков для съема ЭКГ-информации субъекта и/или датчиков давления для получения информации о весе субъекта. Использование емкостных датчиков и/или датчиков давления является предпочтительным, поскольку эти типы датчиков являются ненавязчивыми в процессе измерений. Эти датчики могут быть включены в состав матрасов или тканевых структур, носимых субъектом.

Показатель качества является коэффициентом в диапазоне от 0 до 1, причем используемое специфичное значение зависит от определенных опорных значений, связанных со взвешиваемыми сигналами с информацией о показателях жизненно важных функций. Опорное значение может также зависеть от уровня фоновой освещенности, особенно для сигналов с информацией о показателях жизненно важных функций, получаемых из изображений. Показатель качества используется как коэффициент, на который умножается специфичный сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций, предназначенный для извлечения показателей жизненно важных функций. Комбинированный сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций на основе конкретных сигналов с информацией о показателях жизненно важных функций, выделенных из изображений и данных от датчиков, может быть получен с использованием различных схем взвешивания или нечеткой логики, используемой для правильного объединения конкретных сигналов с информацией о показателях жизненно важных функций.

В третьем аспекте настоящего изобретения предлагаемое устройство содержит блок формирования изображений, представляющий собой первый блок детектирования и второй блок детектирования, для получения первого набора данных изображений, детектируемых с участка кожи субъекта, позволяющих выделить первый сигнал дыхания, связанный с информацией о дыхании субъекта, и второй набор данных изображений, детектируемый с части тела субъекта, позволяющих выделить второй сигнал дыхания, связанный с информацией о дыхании субъекта. Кроме того, предлагаемое устройство содержит блок обработки, который выполнен с возможностью взвешивания первого сигнала дыхания с использованием первого показателя качества, взвешивания второго сигнала дыхания с использованием второго показателя качества и объединения первого взвешенного сигнала дыхания и взвешенного сигнала движения для получения взвешенного комбинированного сигнала дыхания. Таким образом, может быть получена более точная и надежная информация о дыхании. В вариантах осуществления возможно использование в качестве блоков формирования изображений двух и более камер и/или нескольких или большего числа датчиков для дополнительного получения информации о дыхании, которая также может комбинироваться с сигналами дыхания для получения взвешенного комбинированного сигнала дыхания.

Необходимо отметить, что в общем случае показатель качества может иметь значение от 0 до 1, т.е. некоторый сигнал может быть полностью включен (только он один) или полностью удален из взвешиваемой комбинации сигналов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты данного изобретения будут видны и разъяснены с учетом вариантов осуществления, описанных ниже. На следующих чертежах:

Фиг. 1а показывает пример варианта осуществления осуществления устройства для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта;

Фиг. 1b показывает дополнительный вариант осуществления устройства для получения информации о дыхании субъекта в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2а показывает пример графика сигнала частоты сердечных сокращений, выделенного из первого набора изображений, детектированных с участка кожи;

Фиг. 2b показывает дополнительный пример графика сигнала движения, выделенного из второго набора изображений, детектированных с части тела;

Фиг. 3а показывает еще один пример графика сигнала частоты сердечных сокращений, модулированного дыхательным сигналом;

Фиг. 3b показывает пример очищенного сигнала частоты сердечных сокращений и второго набора очищенных дыхательных сигналов;

Фиг. 4 показывает второй вариант осуществления устройства для получения информации о дыхании субъекта в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 5 показывает дополнительный вариант осуществления устройства для получения информации о дыхании субъекта в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 6 показывает дополнительный вариант осуществления устройства для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 7 показывает технологический процесс для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта; и

Фиг. 8 показывает дополнительный вариант осуществления устройства для получения информации о дыхании субъекта в соответствии с настоящим изобретением.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1а показывает первый пример варианта осуществления устройства 10 для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта 12 в соответствии с настоящим изобретением. Субъект 12 лежит на кровати 14, причем голова человека 12 расположена на подушке 16, и субъект накрыт одеялом 18. Устройство 1 содержит блок 2а детектирования для получения первого набора детектируемых данных 3а, позволяющих выделить первый сигнал 4а с информацией о показателях жизненно важных функций, связанный с первым показателем жизненно важных функций субъекта 12. Устройство 10 дополнительно содержит второй блок 2b детектирования для получения второго набора детектируемых данных 3b, позволяющих выделить второй сигнал 4b с информацией о показателях жизненно важных функций, связанный со вторым показателем жизненно важных функций субъекта 12.

Второй блок 2b детектирования расположен в кровати 14, причем субъект 12 лежит на втором блоке 2b детектирования, и первый блок 2а детектирования находится в удаленном положении относительно субъекта 12. Необходимо понимать, что второй блок 2b детектирования может быть также включен в тканевую структуру, такую как одеяло 18 или подушка 16, или может быть включен в ткани, носимые субъектом 12.

Устройство 1 дополнительно содержит блок 5 анализа для выделения первого сигнала 4а с информацией о показателях жизненно важных функций из первого набора детектируемых данных и для выделения второго сигнала 4b с информацией о показателях жизненно важных функций из второго набора детектируемых данных 3b.

Устройство 10 дополнительно содержит блок 6 обработки для объединения первого сигнала 4а с информацией о показателях жизненно важных функций и второго сигнала 4b с информацией о показателях жизненно важных функций для получения комбинированного сигнала 7 с информацией о показателях жизненно важных функций.

Устройство 10 дополнительно содержит блок 8 выделения для выделения по меньшей мере одного из первого и второго показателей жизненно важных функций субъекта 12 из комбинированного сигнала 7 с информацией о показателях жизненно важных функций.

Блок 5 анализа, блок 6 обработки и блок 8 выделения могут быть реализованы как отдельные элементы (например, как процессоры или программные функциональные модули), но могут быть также представлены и реализованы с использованием обычной вычислительной аппаратуры. Варианты осуществления предложенного устройства будут объяснены подробно далее.

Фиг. 1b показывает дополнительный пример варианта осуществления устройства 10а для получения информации о дыхании субъекта 12 в соответствии с настоящим изобретением. Устройство 10а содержит блок 20 формирования изображений для получения первого набора данных 22 изображений, детектируемых с участка 24 кожи субъекта и для детектирования второго набора данных 26 изображений, детектируемых с части 28 тела субъекта 12. В этом первом варианте осуществления участок 24 кожи является лбом субъекта 12, а часть 28 тела является грудью субъекта 12. Необходимо понимать, что в дополнительных вариантах осуществления участок 24 кожи может также быть рукой или другим детектируемым участком кожи субъекта, а часть тела может также включать в себя рот и/или нос субъекта 12.

Устройство 10а дополнительно содержит блок 30 анализа, выполненный с возможностью выделения сигнала 32 частоты сердечных сокращений (ср. Фиг. 2а), связанного с информацией о частоте сердечных сокращений, из первого набора данных 22 изображений. Блок анализа дополнительно выполнен с возможностью выделения сигнала 34 движения из второго набора данных 26 изображений, причем сигнал 34 движения связан с информацией о дыхании субъекта 12. В этом варианте осуществления и в последующих вариантах осуществления информация о дыхании является частотой дыхательных движений или ее производными, а информация о частоте сердечных сокращений является частотой сердечных сокращений и/или ее производными.

Устройство 10а дополнительно содержит блок 36 обработки, выполненный с возможностью, по меньшей мере, частичного удаления информации о частоте сердечных сокращениях из сигнала 34 движения путем использования выделенного сигнала 32 частоты сердечных сокращений, выделенного из первого набора данных 22 изображений. Устройство 10а дополнительно содержит блок 38 выделения для выделения информации о дыхании субъекта 12 из сигнала 34 движения, обрабатываемого блоком 36 обработки.

Блок 30 анализа, блок 36 обработки и блок 38 выделения могут быть реализованы как отдельные элементы (например, как процессоры или программными функциональные модули), но могут быть также представлены и реализованы с использованием традиционного устройства обработки.

В этой конфигурации блок 20 формирования изображений установлен на удалении, например, на потолке или на стене комнаты, в которой находится кровать 14. Источник 40 света может присутствовать для освещения окружения и для того, чтобы гарантировать достаточный контраст изображений. В одном варианте осуществления блок 20 формирования изображений может быть инфракрасной камерой, а источник 40 света может быть инфракрасным источником света. Необходимо понимать, что в дополнительных вариантах осуществления камера может быть выполнена с возможностью детектирования света в видимом или инфракрасном спектральном диапазоне, и источник света может быть выполнен с возможностью излучения света в инфракрасном и/или видимом спектральном диапазоне. В этом варианте осуществления субъект 12 и блок 20 формирования изображений расположены напротив друг друга. Необходимо понимать, что блок 20 формирования изображений и/или камера в принципе могут быть ориентированы в произвольном направлении по отношению к субъекту 12.

Фиг. 2а показывает направление сечения лба субъекта 12 секущей плоскостью, причем блок 20 формирования изображений детектирует первый набор данных 22 изображений с участка 24 кожи. Выделенный сигнал 32 частоты сердечных сокращений, выделенный при помощи блока 30 анализа, изображен на Фиг. 2а в виде графика. На Фиг. 2b часть 28 тела субъекта 12 изображена в виде разреза. На графиках, показанных на Фиг. 2b, показан сигнал 34 движения, выделенный при помощи блока 30 выделения из второго набора данных 26 изображений.

Сигнал 34 движения разделен на первый участок 42 и второй участок 44. На первом участке 42 приведен типовой сигнал, связанный с дыхательными движениями субъекта 12. В первом временном интервале, который задан первым участком 42, человек дышит равномерно. На втором участке 44 наблюдаемый субъект находится в фазе апноэ. Однако можно наблюдать сигнал движения. Этот сигнал движения связан с частотой сердечных сокращений, или, другими словами, с артефактом 45 частоты сердечных сокращений, с так называемой кардиальной сейсмограммой. Необходимо понимать, что кардиальная сейсмограмма и участок сигнала 34 движения, связанный с дыханием субъекта 12, не должны быть разделяемы чисто по времени. Типичным является то, что оба сигнала наложены друг на друга на определенном временном интервале.

Блок 36 обработки использует сигнал частоты сердечных сокращений, изображенный на Фиг. 2а, для удаления наложенного артефакта 45 частоты сердечных сокращений на втором участке 34 сигнала 34 движения, показанного в верхней части графика на Фиг. 2b. Для получения очищенного сигнала 48 движения блок 36 обработки содержит режекторный фильтр 46, который настроен на сигнал 32 частоты сердечных сокращений и который удаляет участок, связанный с артефактом 45 частоты сердечных сокращений. Очищенный сигнал движения, или, другими словами, очищенный сигнал 48 дыхания, связанный с информацией о дыхании, также показан на Фиг. 2b на нижнем графике. Как может быть ясно видно из второго участка 44 и очищенного сигнала 48 движения, во время фазы апноэ у человека не детектированы движения, связанные с дыханием. Необходимо понимать, что режекторный фильтр 46 может быть использован во временной и/или частотной области для удаления артефакта 45 частоты сердечных сокращений, изображенного на участке 44 сигнала 34 движения в первой строке графика. Несколько параметров, извлеченных из сигнала 32 частоты сердечных сокращений, могут быть использованы для идентификации наложенного артефакта 45 частоты сердечных сокращений, например, могут учитываться частота сердечных сокращений, форма сигнала 32 частоты сердечных сокращений и/или их производные. Например, может учитываться частота сигнала 32 частоты сердечных сокращений или временной интервал между двумя сердечными сокращениями (сравните Фиг. 2а) для идентификации артефакта 45 частоты сердечных сокращений и для его удаления из сигнала 34 движения.

Второй участок 44 может быть далее использован для задания окна 47 фильтрации режекторного фильтра 46, позволяющего отчетливо разделить и/или удалить артефакт 45 частоты сердечных сокращений из сигнала 34 движения, связанного с дыханием субъекта 12. В этом варианте осуществления окно 47 фильтрации может быть подстроено путем выбора правильного временного интервала и/или амплитуды. При использовании режекторного фильтра 46 в частотной области окно 47 фильтрации может быть выбрано таким образом, чтобы оно соответствовало частоте сердечных сокращений, или окно 47 фильтрации может быть установлено внутри предварительно заданного допустимого интервала. В дополнение, окно 47 фильтрации может быть дополнительно адаптировано к амплитуде сигнала 32 частоты сердечных сокращений.

На графиках, показанных на Фиг. 2c, сигнал 34 движения и очищенный сигнал 48 движения, показанные на первом участке 42 Фиг. 2b, показаны более детально. Из увеличенного вида первого участка 42 можно заключить, что артефакт 45 частоты сердечных сокращений также присутствует во время дыхания субъекта 12. Артефакт 45 частоты сердечных сокращений наложен на сигнал 34 движения. После очистки сигнала 34 движения от артефакта 45 частоты сердечных сокращений в соответствии с описанными выше способами остается очищенный сигнал 48 движения.

Фиг. 3 и 4 иллюстрируют дополнительный вариант осуществления устройства 10b для получения информации о дыхании субъекта 12 в соответствии с настоящим изобретением. Вариант осуществления, показанный на Фиг. 4, преимущественно основан на варианте осуществления, показанном на Фиг. 1. Сигнал 32а частоты сердечных сокращений, показанный на Фиг. 3а, кроме того, содержит наложенный дополнительный сигнал 48а дыхания, связанный с частотой дыхательных движений субъекта 12. Этот дополнительный сигнал 48а дыхания изображен на графике пунктирной линией, которая является так называемой базовой линией модуляции постоянной составляющей сигнала. Эта модуляция связана с изменением венозного давления, модулированного дыханием субъекта 12. Сигнал 32а частоты сердечных сокращений может быть разделен на очищенный сигнал 32b частоты сердечных сокращений, показанный в верхней части Фиг. 3b, и на дополнительный сигнал 48a дыхания, показанный в нижней части Фиг. 3b. На графике, показанном в третьей сроке Фиг. 3b, изображен очищенный сигнал 48 дыхания, детектированный с части 28 тела субъекта.

Разделение сигнала 32а частоты сердечных сокращений на очищенный сигнал 32b частоты сердечных сокращений и на дополнительный сигнал 48а дыхания выполняется в блоке 30а анализа в соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения, показанным на Фиг. 4. Следовательно, блок 30а анализа выполнен с возможностью непрерывного осуществления вейвет-преобразования сигнала 32а частоты сердечных сокращений с учетом дополнительного сигнала 48а дыхания в качестве информации о дыхании. Необходимо понимать, что изображенная модуляция базовой линии является только одним из возможных типов информации о дыхании, которая может учитываться как индикатор частоты дыхательных движений. Дополнительная информация о дыхании, такая как импульсная амплитудная модуляция (ИАМ) и/или дыхательная синусовая аритмия (ДСА), также может учитываться для разделения сигнала 32а частоты сердечных сокращений на очищенный сигнал 32b частоты сердечных сокращений и на сигнал 48а дыхания. Для сравнения первого сигнала 48 дыхания, выделенного из второго набора данных 26 изображений, детектированного с части 28 тела, и дополнительного сигнала 48а дыхания, выделенного из набора данных 22 изображений, детектированного с участка 24 кожи субъекта 12, предусмотрен блок 52 сравнения. Блок 52 сравнения сравнивает первый сигнал 48 дыхания и дополнительный сигнал 48а дыхания и выполнен с возможностью выдачи результатов на другое удаленное устройство (не показано). Дополнительно может быть предусмотрен функциональный модуль тревоги для выдачи сигнала тревоги в случае, если первый сигнал 48 дыхания и второй сигнал 48а дыхания значительно отличаются друг от друга, причем значительное отличие получено из предварительно заданного параметра, относящегося, например, к субъекту 12 или к условиям, предварительно заданным пользователем устройства 10b.

Фиг. 5 показывает еще один дополнительный вариант осуществления устройства 10с для получения информации о дыхании субъекта 12 в соответствии с настоящим изобретением. Устройство 10с дополнительно содержит пользовательский интерфейс 54 для ввода информации, позволяющей выбирать и/или предварительно задавать участок 24 кожи и/или часть 28 тела субъекта 12. Блок 20 формирования изображений имеет определенное поле зрения 56, очерченное пунктирными линиями. Поле зрения 56 может быть выбрано пользователем таким образом, чтобы, по меньшей мере, участок 24 кожи и часть 28 тела могли быть детектированы блоком 20 формирования изображений.

В дополнительных вариантах осуществления блок 20 формирования изображений может быть выполнен таким образом, чтобы поле зрения могло быть сконцентрировано на меньшем поле зрения, например, покрывая только области рта и груди субъекта 12, лежащего в кровати 14. Это может быть сделано, например, с использованием приближающего объектива, прикрепленного к блоку 20 формирования изображений. В дополнительных вариантах осуществления блок 20 формирования изображений может также управляться приводом для настройки поля зрения, например, на область груди субъекта 12 или на лоб или руку и/или другие части тела, имеющие потенциальный интерес. Устройство 10с в соответствии с настоящим вариантом осуществления дополнительно содержит блок 58 инициализации для выбора и/или предварительного задания участка 24 кожи и части 28 тела на основе введенной информации и/или информации, относящейся к субъекту 12. Блок 58 инициализации выполнен с возможностью использования информации, введенной через пользовательский интерфейс 54, и/или использования информации, относящейся к самому субъекту 12. Для выбора и/или предварительного задания или даже для определения местонахождения участка 24 кожи и части 28 тела предусмотрены маркеры 60а, 60b, чтобы выбирать определенную область интереса. Эти маркеры могут также обеспечивать указатель для предварительного задания участка 24 кожи и/или части 28 тела.

Фиг. 6 показывает другой вариант осуществления устройства 10d для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта 12 в соответствии с настоящим изобретением. Устройство 10d содержит блок 20d формирования изображений для получения набора данных 22d изображений, детектируемых с участка 24 кожи субъекта 12 и с части 28 тела субъекта 12. В этом варианте осуществления участок 24 кожи - это лоб субъекта 12, а часть 28 тела - это грудь субъекта 12. Необходимо понимать, что в дополнительных вариантах осуществления участок 24 кожи может также быть рукой или другим детектируемыми участками кожи субъекта, и часть тела может также включать в себя рот и/или нос субъекта 12.

Устройство 10d дополнительно содержит второй блок 62 детектирования, содержащий емкостные датчики 64a, 64b, 64c, 64d и датчики 66a, 66b, 66c, 66d давления. Емкостные датчики 64a, 64b, 64c, 64d и датчики 66a, 66b, 66c, 66d давления расположены в кровати 14 и выполнены с возможностью детектирования сигналов, относящихся к информации о показателях жизненно важных функций, особенно частоты сердечных сокращений и/или частоты дыхательных движений субъекта 12. Необходимо понимать, что емкостные датчики 64a, 64b, 64c, 64d и/или датчики 66a, 66b, 66c, 66d давления могут быть включены в тканевую структуру, такую как одеяло 18 или подушка 16, или могут быть включены в ткань, носимую субъектом 12. Частота дыхательных движений или соответствующая информация о показателях жизненно важных функций определяется из абсолютного давления или изменений давления, вызываемых субъектом 12 и детектируемых датчиками 66a, 66b, 66c, 66d давления. Частота сердечных сокращений или соответствующая информация о показателях жизненно важных функций определяется по состоянию локального электрического поля, вызванного сердечной деятельностью субъекта 12, как это известно из емкостных ЭКГ-измерений. Данные 68а от датчиков принимаются от емкостных датчиков 64a, 64b, 64c, 64d, и дополнительные данные 68b от датчиков принимаются от датчиков 66a, 66b, 66c, 66d давления, причем данные 68a, 68b от датчиков передаются на блок 30d анализа. Необходимо понимать, что данные 68а и 68b от датчиков представляют собой второй набор детектируемых данных 3b, как описано на Фиг. 1а.

Блок 30d анализа выполнен с возможностью выделения первого сигнала 4а с информацией о показателях жизненно важных функций из набора данных 22d изображений и для выделения второго сигнала 4b с информацией о показателях жизненно важных функций из данных 68а от датчиков. Первый сигнал 4а с информацией о показателях жизненно важных функций и второй сигнал 4b с информацией о показателях жизненно важных функций являются избыточными и относятся к частоте сердечных сокращений субъекта 12. Необходимо понимать, что и другие сигналы с информацией о показателях жизненно важных функций, относящиеся к другим показателям жизненно важных функций, таким как частота дыхательных движений, могут учитываться при условии, что первый сигнал 4а с информацией о показателях жизненно важных функций и второй сигнал 4b с информацией о показателях жизненно важных функций относятся к одному и тому же показателю жизненно важных функций.

Устройство 10d дополнительно содержит блок 36d обработки для объединения первого сигнала 4а с информацией о показателях жизненно важных функций, полученного из блока 20d формирования изображений, и второго сигнала 4b с информацией о показателях жизненно важных функций, полученного из второго блока 62 детектирования, для получения комбинированного сигнала 7 с информацией о показателях жизненно важных функций (сравните Фиг. 1а). Блок 36d обработки выполнен с возможностью взвешивания первого сигнала 4а с информацией о показателях жизненно важных функций с использованием первого показателя качества для приема взвешенного первого сигнала 70 с информацией о показателях жизненно важных функций и для взвешивания второго сигнала 4b с информацией о показателях жизненно важных функций с использованием второго показателя качества для приема взвешенного второго сигнала 72 с информацией о показателях жизненно важных функций и для объединения взвешенного первого сигнала 70 с информацией о показателях жизненно важных функций и взвешенного второго сигнала 72 с информацией о показателях жизненно важных функций для получения взвешенного сигнала 74 с информацией о показателях жизненно важных функций, представляющего собой комбинированный сигнал 7 с информацией о показателях жизненно важных функций (сравните Фиг. 1а).

Показатели качества, используемые для взвешивания первого сигнала 4а с информацией о показателях жизненно важных функций и второго сигнала 4b с информацией о показателях жизненно важных функций, определяются из набора данных 22d изображений и из второго набора детектируемых данных 3b, полученных от второго блока 62 детектирования. В частности, первый и второй показатели качества определяются из одного или более свойств набора данных изображений или данных окружающей среды для окружения субъекта 12, содержащих один или более параметров освещенности для освещенности субъекта, амплитуду, форму и/или изменчивость формы первого сигнала 4а с информацией о показателях жизненно важных функций и артефактов движения, детектированных блоком 62 детектирования. Более того, дополнительно могут учитываться отношение сигнал-шум, изменчивость или форма специфичных сигналов с информацией о показателях жизненно важных функций. В дополнение, также может учитываться сопротивление электродов.

Устройство 10d дополнительно содержит блок 38d выделения для выделения по меньшей мере одного из первого и второго показателей жизненно важных функций субъекта 12 из взвешенного сигнала 74 с информацией о показателях жизненно важных функций.

Блок 30d анализа, блок 36d обработки и блок 38d выделения могут быть реализованы как отдельные элементы (например, как процессоры или программные функциональные модули), но могут быть также представлены и реализованы с использованием традиционного устройства обработки.

В этой конфигурации блок 20d формирования изображений установлен на удалении, например, на потолке или на стене комнаты, в которой находится кровать 14. Источник 40 света может присутствовать для освещения окружения и для того, чтобы гарантировать достаточный контраст изображений. В одном варианте осуществления блок 20 формирования изображений может быть инфракрасной камерой, а источник 40 света может быть инфракрасным источником света. Необходимо понимать, что в дополнительных вариантах осуществления камера может быть выполнена с возможностью детектирования света в видимом или инфракрасном спектральном диапазоне, а источник света может быть выполнен с возможностью излучения света в инфракрасном и/или видимом спектральном диапазоне. В этом варианте осуществления субъект 12 и блок 20d формирования изображений расположены напротив друг друга. Необходимо понимать, что блок 20d формирования изображений может, в принципе, быть ориентирован в произвольном направлении по отношению к субъекту 12. Взвешенный сигнал 74 с информацией о показателях жизненно важных функций получается путем объединения взвешенного первого сигнала 70 с информацией о показателях жизненно важных функций и взвешенного второго сигнала 72 с информацией о показателях жизненно важных функций, используя схемы взвешивания, например, среднего арифметического или геометрического, либо просто выбирая сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций, имеющий максимальный показатель качества.

Фиг. 7 показывает последовательность этапов получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта. На первом этапе S1 получается первый набор детектируемых данных, позволяющих выделить первый сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций, относящийся к первому показателю жизненно важных функций субъекта. На втором этапе S2 получается второй набор детектируемых данных, позволяющих выделить второй сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций, относящийся ко второму показателю жизненно важных функций субъекта. Первый набор детектируемых данных содержит информацию о показателях жизненно важных функций, из которой на этапе S3 выделяется первый сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций. Второй набор детектируемых данных содержит информацию о показателях жизненно важных функций, из которой на этапе S4 выделяется второй сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций. Первый сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций и второй сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций объединяются на этапе S5 для получения комбинированного сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций. По меньшей мере первый или второй показатель жизненно важных функций выделяется на этапе S6 из комбинированного сигнала с информацией о показателях жизненно важных функций.

Обычный мониторинг дыхания, основанный на использовании камер, реализуется путем измерения трудноуловимых дыхательных движений области груди (или живота) субъекта. Поэтому он критически зависит от детектирования трудноуловимых дыхательных движений на видео. Мониторинг сигнала дыхания на основе движения не всегда надежен из-за трудности детектирования дыхательного движения в определенных случаях. Например, новорожденный в отделении реанимации и интенсивной терапии иногда имеет поверхностное дыхание, при этом детектирование трудноуловимого дыхательного движения является сложной задачей. Если параметры алгоритма настроены так, чтобы он был достаточно чувствительным для трудноуловимых движений при поверхностном дыхании, то возникает другая проблема: алгоритм не может отделить трудноуловимые дыхательные движения от шумов (освещения, камеры и т.д.). Например, при направлении на стену алгоритм из-за шумов может выдать сигнал, похожий на сигнал дыхания.

Другой путь удаленного получения сигнала дыхания - это обработка сигналов фотоплетизмографии (ФПГ), рассчитанных на основании видео. В данной области техники общеизвестно, что сигнал дыхания может быть выделен из ФПГ-сигналов, и что ФПГ-сигналы могут быть получены удаленно путем измерения изменений на участке кожи (называемого также удаленной ФПГ). Недавние эксперименты изобретателей показали, что сигнал дыхания можно выделить из сигнала удаленной ФПГ, полученного из камеры для регистрации показателей жизненно важных функций. Однако мониторинг дыхания, основанный на использовании удаленной ФПГ, имеет ограничения; например, ФПГ-сигнал может быть чувствительным к движениям субъекта, внешнему освещению (изменениям), шумам камеры и т.д.

Фиг. 8 показывает дополнительный вариант осуществления устройства 10е для получения информации о дыхании субъекта в соответствии с настоящим изобретением более точным и надежным способом. Устройство 10е похоже на устройство 10b, показанное на Фиг. 4, и его похожие элементы пронумерованы теми же ссылочными обозначениями.

Устройство 10е, в частности, содержит блок 20 формирования изображений, в частности, камеру, представляющую собой первый блок детектирования и второй блок детектирования, для получения первого набора данных 22 изображений, детектируемых с участка 24 кожи субъекта 12, позволяющих выделить первый сигнал 80 дыхания, относящийся к информации о дыхании субъекта 12, и второго набора данных 26 изображений, детектируемых с части 28 тела субъекта 12, позволяющих выделить второй сигнал 82 дыхания, относящийся к информации 48 о дыхании субъекта 12. Первый и второй сигналы 80, 82 дыхания выделяются с помощью блока 30е анализа. Блок 36е обработки выполнен с возможностью взвешивания первого сигнала 80 дыхания с использованием первого показателя качества, взвешивания второго сигнала 82 дыхания с использованием второго показателя качества и объединения взвешенного сигнала 84 дыхания и взвешенного сигнала 86 движения для получения взвешенного комбинированного сигнала 88 дыхания. При помощи блока 38 выделения получается окончательный сигнал 90 дыхания, например, частота дыхательных движений пациента.

Таким образом, в соответствии с этим вариантом осуществления, обеспечивается надежный мониторинг дыхания, основанный на использовании камер, путем объединения сигнала дыхания, выделенного из дыхательных движений, и сигнала дыхания, выделенного из ФПГ-сигнала. Для мониторинга субъекта используются одна или более камер. Получаемое видео содержит по меньшей мере одну часть тела, показывающую дыхательное движение (например, грудь или живот), и по меньшей мере одну часть кожной поверхности. Полученное видео анализируется для получения сигнала дыхания двумя способами: один основан на детектировании дыхательного движения, в то время как другой на ФПГ-сигнале. В это же самое время может быть вычислен показатель качества для индивидуального сигнала дыхания. Два типа сигналов дыхания объединяются на основе показателей качества или без них для получения выходного сигнала дыхания (и показателя качества). Также возможно дополнительно объединять сигналы дыхания от многих интересующих областей, от различных камер или от других (контактных или бесконтактных) датчиков.

Для мониторинга дыхания с помощью камер измерения, основанные на дыхательном движении, и измерения, основанные на ФПГ, могут дополнять друг друга для повышения надежности и устойчивости, поскольку в определенных случаях они имеют различные достоинства и ограничения. Например, когда новорожденный имеет поверхностное дыхание, измерение на основе движения может быть менее надежным, но измерение на основе удаленной ФПГ является более надежным. С другой стороны, если изменяется внешнее освещение (или поверхностные эффекты), может быть слишком большой шум для выделения сигнала удаленной ФПГ, но измерения на основе движения могут быть более надежными.

Можно проводить мониторинг субъекта с использованием одной камеры (как показано на Фиг. 8). Получаемое видео содержит по меньшей мере одну часть тела, показывающую дыхательное движение (например, грудь или живот), и по меньшей мере одну часть кожной поверхности. На практике могут использоваться много камер, например, одна камера может увеличивать кожную поверхность для выделения ФПГ-сигнала, в то время как другая камера «смотрит» на грудь или живот пациента для измерения дыхательного движения. Получаемое видео анализируется для получения сигнала дыхания, основанного на дыхательном движении, по ФПГ-сигналу. Для каждого сигнала дыхания в одно и то же время может быть вычислен показатель качества. Показатель качества может быть вычислен на основе самого сигнала дыхания или информации, выделенной из видео, или другой контекстной информации, например, отношения сигнал-шум, формы сигнала дыхания в сравнении с ожидаемым физиологическим шаблоном, артефакта движения и т.п.

Два сигнала дыхания объединяются на основе показателя качества или без него для получения выходного сигнала дыхания (и общего показателя качества). Это объединение может быть выполнено различными способами, такими как логический (например, используется тот, у которого наилучший показатель качества) или по схеме взвешивания. Может быть задан порог для показателя качества. Сигнал дыхания с показателем качества ниже этого порога не будет рассматриваться как «приемлемый». В одном варианте осуществления применяется простой способ объединения для выбора сигнала с лучшим показателем качества. Если оба сигнала имеют показатели качества ниже порога, на выходе ничего не будет. В другом варианте осуществления, если оба сигнала имеют показатели качества выше порога, вместо выбора наилучшего сигнала итоговый выходной сигнал будет объединением двух сигналов, например, взвешенной суммой двух сигналов, где взвешивающий коэффициент зависит от показателя качества.

Кроме того, каждая из множества интересующих областей (для измерений на основе движения или ФПГ) в одном видеопотоке или при использовании множества камер может рассматриваться как отдельный входной параметр для объединения сигналов.

Также можно дополнительно объединять сигналы дыхания от других контактных или бесконтактных датчиков, например, при измерениях, основанных на датчиках давления.

Несмотря на то, что изобретение было проиллюстрировано и детально описано на чертежах и в вышеупомянутом описании, такую иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными или приводимыми в качестве примера, но не ограничивающими; изобретение не ограничено приведенными вариантами осуществления. Другие варианты осуществления, кроме приведенных, могут подразумеваться и быть реализованы подготовленными специалистами при реализации данного изобретения на практике, при изучении чертежей, описания и формулы изобретения.

В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а упоминание элементов или этапов в единственном числе не исключает их множества. Один элемент или другой блок могут выполнять функции, указанные в нескольких пунктах формулы изобретения. Простой факт, что некоторые особенности указаны в разных зависимых пунктах, не означает, что комбинация этих особенностей не может быть использована для получения преимуществ.

Компьютерная программа может храниться или передаваться на соответствующем носителе, таком как оптический или твердотельный носитель данных, поставляемый вместе с иным аппаратным обеспечением или как его часть, а также может передаваться другими способами, например, через Интернет или посредством других проводных или беспроводных телекоммуникационных систем.

Любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем изобретения.

Группа изобретений относится к медицине. Способ получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта осуществляют с помощью устройства для получения информации о показателях жизненно важных функций. При этом с помощью первого блока детектирования получают первый набор данных изображений, детектируемых с участка кожи для выделения первого сигнала, связанного с первым показателем жизненно важных функций. Первый блок детектирования размещен в удаленном положении относительно субъекта и сконфигурирован с возможностью концентрации на меньшем поле зрения. С помощью второго блока детектирования получают второй набор данных, детектируемых с части тела, отличающейся от участка кожи, для выделения второго сигнала, связанного со вторым показателем жизненно важных функций. Второй блок детектирования размещен в контакте с субъектом. Первый и второй показатели жизненно важных функций являются информацией о частоте сердечных сокращений или информацией о дыхании. С помощью блока анализа выделяют первый сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций из первого набора детектируемых данных с использованием фотоплетизмографии и выделяют сигнал движения указанной части тела как второй сигнал с информацией о показателях жизненно важных функций из второго набора детектируемых данных. Сигнал движения содержит наложение информации о дыхании и информации о частоте сердечных сокращений. С помощью блока обработки объединяют первый и второй сигналы для получения комбинированного сигнала. С помощью блока обработки удаляют информацию о частоте сердечных сокращений из сигнала движения с использованием выделенного сигнала частоты сердечных сокращений и взвешивают первый и второй сигналы с использованием первого и второго показателей качества соответственно и объединяют взвешенные первый и второй сигналы для получения взвешенного сигнала. С помощью блока выделения выделяют показатели жизненно важных функций из комбинированного сигнала и информацию о дыхании из обработанного сигнала движения. С помощью блока сравнения сравнивают информацию о дыхании из сигнала движения и дополнительную информацию о дыхании из сигнала частоты сердечных сокращений. С помощью блока тревоги выдают сигнал тревоги в случае, если сигнал информации о дыхании и сигнал дополнительной информации о дыхании отличаются друг от друга на величину, превышающую предварительно заданное значение. Вводят информацию с помощью пользовательского интерфейса. Достигается надежное получение информации о частоте дыхательных движений, а также выделение информации о дыхании из сигналов движения, позволяющих облегчить дальнейшее уточнение полученных сигналов при сниженных требованиях к вычислительным и компьютерным средствам. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта (12), содержащее:

- блок (20) формирования изображений, представляющий собой первый блок (2а) детектирования, размещенный в удаленном положении относительно субъекта, для получения данных (22) изображений, представляющих собой первый набор детектируемых данных (3а), детектируемых с участка (24) кожи субъекта (12), позволяющих выделить первый сигнал (4а) с информацией о показателях жизненно важных функций, связанный с первым показателем жизненно важных функций субъекта (12), причем указанный первый показатель жизненно важных функций является информацией о частоте сердечных сокращений или информацией о дыхании,

причем блок (20) формирования изображений сконфигурирован с возможностью концентрации на меньшем поле зрения;

- второй блок (2b) детектирования для получения второго набора детектируемых данных (3b), размещенный в контакте с субъектом, детектируемых с части (28) тела субъекта, отличающейся от участка (24) кожи субъекта (12), позволяющих выделить второй сигнал (4b) с информацией о показателях жизненно важных функций, связанный со вторым показателем жизненно важных функций субъекта (12), причем указанный второй показатель жизненно важных функций является информацией о частоте сердечных сокращений или информацией о дыхании;

- блок (5) анализа для выделения первого сигнала (4а) с информацией о показателях жизненно важных функций из первого набора детектируемых данных (3а) с использованием фотоплетизмографии и для выделения сигнала движения, характеризующего движение указанной части (28) тела субъекта, как второго сигнала (4b) с информацией о показателях жизненно важных функций из второго набора детектируемых данных (3b), причем сигнал движения содержит наложение информации о дыхании и информации о частоте сердечных сокращений;

- блок (6) обработки для объединения первого сигнала (4a) с информацией о показателях жизненно важных функций и второго сигнала (4b) с информацией о показателях жизненно важных функций для получения комбинированного сигнала (7) с информацией о показателях жизненно важных функций, причем блок (36) обработки выполнен с возможностью по меньшей мере частичного удаления информации (45) о частоте сердечных сокращений из сигнала движения с использованием выделенного сигнала частоты сердечных сокращений,

причем блок (36d) обработки выполнен с возможностью взвешивания первого сигнала (4а) с информацией о показателях жизненно важных функций с использованием первого показателя качества, взвешивания второго сигнала (4b) с информацией о показателях жизненно важных функций с использованием второго показателя качества и объединения взвешенного первого сигнала (70) с информацией о показателях жизненно важных функций и взвешенного второго сигнала (72) с информацией о показателях жизненно важных функций для получения взвешенного сигнала (74) с информацией о показателях жизненно важных функций;

- блок (8) выделения для выделения по меньшей мере одного из первого и второго показателей жизненно важных функций субъекта (12) из комбинированного сигнала (7) с информацией о показателях жизненно важных функций, причем блок (38) выделения выполнен с возможностью выделения информации о дыхании субъекта из обработанного сигнала движения;

блок (52) сравнения для сравнения информации (48) о дыхании, выделяемой из сигнала (34) движения, и дополнительной информации (48а) о дыхании, выделяемой из сигнала (32) частоты сердечных сокращений;

блок тревоги, сконфигурированный для выдачи сигнала тревоги в случае, если сигнал информации (48) о дыхании и сигнал дополнительной информации (48a) о дыхании отличаются друг от друга на величину, превышающую предварительно заданное значение;

пользовательский интерфейс (54) для ввода информации.

2. Устройство по п. 1, в котором блок (36) обработки содержит режекторный фильтр (46) с окном (47) фильтрации, динамически адаптируемым к сигналу (32) частоты сердечных сокращений, причем указанный режекторный фильтр запускается сигналом (32) частоты сердечных сокращений и позволяет по меньшей мере частично удалять информацию (45) о частоте сердечных сокращений из сигнала (34) движения.

3. Устройство по п. 1, в котором сигнал (32) частоты сердечных сокращений содержит наложенную дополнительную информации (48а) о дыхании, причем блок (30) анализа выполнен с возможностью выделения дополнительной информации (48а) о дыхании с использованием сигнала (32) частоты сердечных сокращений.

4. Устройство по п. 3, в котором блок (30) анализа выполнен с возможностью непрерывного осуществления вейвлет-преобразования сигнала (32) частоты сердечных сокращений, позволяющего выделить дополнительную информацию (48а) о дыхании из сигнала (32) частоты сердечных сокращений.

5. Устройство по п. 1,

в котором второй блок (2b) детектирования содержит блок (62) датчиков для получения второго набора данных (68) от датчиков, детектируемых с части (28) тела субъекта (12), представляющих собой второй набор детектируемых данных (3b), позволяющих выделить второй сигнал (4b) с информацией о показателях жизненно важных функций, относящийся ко второму показателю жизненно важных функций субъекта (12), причем первый показатель жизненно важных функций и второй показатель жизненно важных функций идентичны.

6. Устройство по п. 5, в котором блок (36с) обработки выполнен с возможностью получения первого показателя качества из набора данных (22с) изображений и второго показателя качества из набора данных (68) от датчиков.

7. Устройство по п. 5, в котором блок (36d) обработки выполнен с возможностью получения первого показателя качества данных (22d) изображений и/или данных освещенности окружающей среды для окружения субъекта (12), амплитуды, формы и/или изменчивости формы первого сигнала (4а) с информацией о показателях жизненно важных функций и артефактов движения, и для получения второго показателя качества из набора данных (68) от датчиков.

8. Устройство по п. 5, в котором блок (62) датчиков содержит один или более емкостных датчиков (64a - 64d) для считывания ЭКГ-информации субъекта (12) и/или датчиков (66a - 66c) давления для получения информации о весе субъекта (12).

9. Устройство по п. 1,

в котором указанный блок (20) формирования изображений представляет собой первый блок (2а) детектирования и второй блок (2b) детектирования и выполнен с возможностью получения первого набора данных (22) изображений, детектируемых с участка (24) кожи субъекта (12), позволяющих выделить первый сигнал (80) дыхания, относящийся к информации о дыхании субъекта (12), и второго набора данных (26) изображений, детектируемых с части (28) тела субъекта (12), позволяющих выделить второй сигнал (82) дыхания, относящийся к информации (48) о дыхании субъекта (12),

при этом блок (36е) обработки выполнен с возможностью взвешивания первого сигнала (80) дыхания с использованием первого показателя качества, взвешивания второго сигнала (82) дыхания с использованием второго показателя качества и объединения взвешенного первого сигнала (84) дыхания и взвешенного второго сигнала (86) дыхания для получения взвешенного комбинированного сигнала (88) дыхания.

10. Способ получения информации о показателях жизненно важных функций субъекта (12), содержащий этапы:

- получения данных (22) изображений, с возможностью концентрации на меньшем поле зрения, представляющих собой первый набор детектируемых данных (3а), детектируемых в удаленном положении относительно субъекта с участка (24) кожи субъекта (12), позволяющих выделить первый сигнал (4а) с информацией о показателях жизненно важных функций, связанный с первым показателем жизненно важных функций субъекта (12), причем указанный первый показатель жизненно важных функций является информацией о частоте сердечных сокращений или информацией о дыхании,

- получения второго набора детектируемых данных (3а), детектируемых с части (28) тела субъекта, отличающейся от участка (24) кожи субъекта (12), в контакте с субъектом, позволяющих выделить второй сигнал (4b) с информацией о показателях жизненно важных функций, связанный со вторым показателем жизненно важных функций субъекта (12), причем указанный второй показатель жизненно важных функций является информацией о частоте сердечных сокращений или информацией о дыхании,

- выделения первого сигнала (4а) с информацией о показателях жизненно важных функций из первого набора детектируемых данных (3а) с использованием фотоплетизмографии и выделения сигнала движения, характеризующего движение указанной части (28) тела субъекта, как второго сигнала (4b) с информацией о показателях жизненно важных функций из второго набора детектируемых данных (3b),

причем сигнал движения содержит наложение информации о дыхании и информации о частоте сердечных сокращений;

- объединения первого сигнала (4а) с информацией о показателях жизненно важных функций и второго сигнала (4b) с информацией о показателях жизненно важных функций для получения комбинированного сигнала (7) с информацией о показателях жизненно важных функций с возможностью по меньшей мере частичного удаления информации (45) о частоте сердечных сокращений из сигнала движения с использованием выделенного сигнала частоты сердечных сокращений; и

- выделения по меньшей мере одного из первого и второго показателей жизненно важных функций субъекта (12) из комбинированного сигнала (7) с информацией о показателях жизненно важных функций с возможностью выделения информации о дыхании субъекта из обработанного сигнала движения;

взвешивания первого сигнала (4а) с информацией о показателях жизненно важных функций с использованием первого показателя качества, взвешивания второго сигнала (4b) с информацией о показателях жизненно важных функций с использованием второго показателя качества и объединения взвешенного первого сигнала (70) с информацией о показателях жизненно важных функций и взвешенного второго сигнала (72) с информацией о показателях жизненно важных функций для получения взвешенного сигнала (74) с информацией о показателях жизненно важных функций;

сравнения информации (48) о дыхании, выделяемой из сигнала (34) движения, и дополнительной информации (48а) о дыхании, выделяемой из сигнала (32) частоты сердечных сокращений;

выдачи сигнала тревоги в случае, если сигнал информации (48) о дыхании и сигнал дополнительной информации (48a) о дыхании отличаются друг от друга на величину, превышающую предварительно заданное значение;

для ввода информации с использованием пользовательского интерфейса.

11. Машиночитаемый носитель, на котором хранится компьютерная программа, содержащая средство программного кода, сконфигурированный для выполнения компьютером этапов способа по п. 10, когда упомянутая компьютерная программа выполняется на компьютере.