Устройство для фиксирования параметров носо-орального дыхания путем регистрации давления и температуры выдыхаемого воздуха пациента и передачи полученных данных на программный интерфейс коммутатора Российский патент 2024 года по МПК A61B5/08 

Изобретение относится к области медицины и физиологии и может быть использовано для регистрации показателей дыхания пациента в функциональной диагностике и в научных исследованиях.

Уровень техники

Разработано много устройств и приборов для регистрации параметров дыхания. При регистрации параметров дыхания пациента могут быть использованы различные датчики, которые регистрируют механические движения грудной клетки либо поток вдыхаемого или выдыхаемого воздуха, а в некоторых случаях еще газовый состав выдыхаемого воздуха.

Так, в устройстве для регистрации параметров дыхания (RU 2190995 C2, 2002.10.20) происходит путем обработки данных системы цилиндров и шаров и фиксирования разницы давлений при вдохе и выдохе. Недостатки данного решения обусловлены сложностью конструкции чувствительной системы регистрации параметров дыхания, а также ее массивностью.

Из RU 2218082 C2, 2003.12.10 известно изобретение датчика дыхания с чувствительным элементом, в основе которого тонкая пластина пьезоэлектрика с нанесенными на ее поверхности металлическими электродами, реагирующего на температуры вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Недостатки данного решения - неравномерная чувствительность за счет площади чувствительного элемента.

Устройство для оценки влияния дыхания на изменение пульса (RU 2266040 C2, 2005.12.20) имеет возможность крепления к оправе очков, чувствительный элемент представляет собой термодатчик. Недостатки данного решения - сложность конструкции и неудобство для обследуемого.

Прототипом заявленного устройства является устройство для оценки влияния дыхания на изменение пульса (RU 2266040 C2, 2005.12.20), включающее в себя датчик дыхания с возможностью крепления к очкам пациента. Положительное в данном устройстве то, что можно регистрировать данные о дыхании пациента в режиме реального времени. Недостаток - сложность конструкции и неудобство для обследуемого за счет наличия проводов.

Целью создаваемого решения является улучшение эргономики при одновременном повышении точности и надежности за счет введения дополнительных элементов, а также за счет передачи данных по беспроводному каналу BLE.

Существующие аналоги датчиков носо-орального дыхания предусматривают проводное подключение датчика (чувствительного элемента) к блоку обработки информации. Далее датчик надевается на пользователя (пациента). Цикл установки и настройки датчика занимает достаточно большое время, которое могло бы быть использовано для проведения сеанса терапии. Также зачастую температурные датчики очень близко располагаются к носу пациенту, а иногда даже устанавливаются в ноздри пациента, что вызывает дискомфорт у пользователей, возникает отталкивающий эффект при прохождении процедуры съема показателей дыхания. Предложенное техническое решение, основанное на передаче данных по беспроводным каналам связи, позволит избежать вышеуказанных трудностей с надеванием устройства на пользователя, а также убрать негативный эффект от размещения чувствительного элемента в ноздрях человека.

Предложенное нами техническое решение, основанное на комбинированном датчике давления и температуры, увеличивает точность показаний, так как оба параметра обрабатываются алгоритмами и коррелируют между собой. При отсутствии значений одного из показателей (отказе) выдается ошибка. При сравнении разрабатываемого технического решения с аналогами, в основе которых лежат датчики только с одним терморезистивным чувствительным элементом, выявлена более низкая надежность работы всей системы приборов, поскольку в таких устройствах не предусмотрено проверки работоспособности по второму каналу.

Осуществление изобретения

Принцип действия датчика дыхания основан на регистрации температуры вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и воздушного потока, создаваемого при дыхании. Датчик, расположенный у носа, изначально нагрет до температуры окружающего воздуха. При вдохе датчик охлаждается потоком воздуха, при выдохе нагревается потоком воздуха из легких. Изменение температуры и давления регистрируются датчиком BMP180. По интерфейсу I2C полученные данные поступают в микроконтроллер, который выполняет первичную обработку данных и передает результаты в коммутатор по каналу BLE.

В компьютере происходит дальнейшая обработка данных. После удаления дрейфа изолинии полученные кривые давления и температура складываются для повышения чувствительности системы. Результат обработки поступает на детектор пиков кривой с адаптивным порогом, который обнаруживает моменты вдоха и выдоха, по которым вычисляются интервалы между вдохом и выдохом.

Предлагаемое изобретение пояснено чертежами, где на фиг. 1 - структурная схема устройства, фиг. 2 - внешний вид устройства, фиг. 3 - электрическая принципиальная схема.

Устройство состоит из приемопередатчика беспроводной связи (1), датчика температуры и давления (2), светодиода для индикации работы и уровня заряда устройства (3), кнопки включения (4), преобразователя напряжения (5), аккумулятора (6) и блока контроля заряда аккумулятора (7), разъема USB (8).

В основе устройства (фиг. 1) лежит модуль приёмопередатчика беспроводного интерфейса (1), координирующий работу устройства. Опрашивая датчик температуры и давления (2), модуль формирует массив информации, отправляемый по беспроводному каналу связи BLE. Индикация (3) формируется модулем и отображает статус беспроводного подключения и уровень заряда аккумулятора. Кнопка включения позволяет (4) включить и выключить устройство, а также запустить отображение информации о уровне заряда на индикации (3). Аккумулятор (6) обеспечивает питание устройства через преобразователь напряжения (5). Заряд аккумулятора осуществляется при подаче питания на разъем USB (8) через блок контроля заряда аккумулятора (7).

Датчик дыхания используется следующим образом. Перед проведением измерения датчик протирают дезинфицирующим средством, включают датчик путем нажатия на кнопку на корпусе и удержания до момента индикации диода синим цветом. Затем надевают на пациента путем крепления датчика дыхания к шлему виртуальной реальности либо другим возможным способом крепления. Обследование пациента проводится сидя или стоя, допустимо в движении, при этом чувствительный элемент датчика должен находиться под носовыми отверстиями. Пациент дышит, и параметры внешнего дыхания поступают с чувствительного элемента в виде датчика давления и дыхания на приемопередатчик BLE, после чего сигнал регистрируется в различной форме: в цифровой или графической на коммутаторе (персональный компьютер), тем самым фиксируя параметры дыхания пациента.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройству для фиксирования параметров носо-орального дыхания путем регистрации давления и температуры выдыхаемого воздуха пациента и передачи полученных данных на программный интерфейс коммутатора. Устройство включает комбинированный датчик температуры и давления BMP180 для регистрации изменения температуры и давления. Устройство имеет микроконтроллер для первичной обработки данных и передачи результатов по каналу BLE для дальнейшей обработки данных в компьютере в виде удаления дрейфа изолинии, сложения полученных кривых давления и температуры и поступления результатов обработки на детектор пиков кривой с адаптивным порогом, выполненный с возможностью обнаружения моментов вдоха и выдоха, для вычисления интервалов между вдохом и выдохом. Устройство содержит светодиод для индикации работы и уровня заряда устройства, кнопку включения, преобразователь напряжения, аккумулятор и блок контроля заряда аккумулятора, разъем USB. Устройство выполнено с возможностью крепления к шлему виртуальной реальности таким образом, чтобы комбинированный датчик температуры и давления BMP180 находился под носовыми отверстиями и с возможностью выдачи ошибки при отсутствии одного из показателей комбинированного датчика температуры и давления BMP180. Техническим результатом является увеличение точности показаний. 3 ил.

Устройство для фиксирования параметров носо-орального дыхания путем регистрации давления и температуры выдыхаемого воздуха пациента и передачи полученных данных на программный интерфейс коммутатора, включающее комбинированный датчик температуры и давления BMP180 для регистрации изменения температуры и давления, микроконтроллер для первичной обработки данных и передачи результатов по каналу BLE для дальнейшей обработки данных в компьютере в виде удаления дрейфа изолинии, сложения полученных кривых давления и температуры и поступления результатов обработки на детектор пиков кривой с адаптивным порогом, выполненный с возможностью обнаружения моментов вдоха и выдоха, для вычисления интервалов между вдохом и выдохом, светодиод для индикации работы и уровня заряда устройства, кнопку включения, преобразователь напряжения, аккумулятор и блок контроля заряда аккумулятора, разъем USB и выполненное с возможностью крепления к шлему виртуальной реальности таким образом, чтобы комбинированный датчик температуры и давления BMP180 находился под носовыми отверстиями и с возможностью выдачи ошибки при отсутствии одного из показателей комбинированного датчика температуры и давления BMP180.