MÉTODO Y SISTEMA PARA LA DETECCIÓN DEL ESTADO RESPIRATORIO DE UNA PERSONA.

Método y sistema para la detección del estado respiratorio de una persona.

La invención proporciona un método y un sistema para la detección de la respiración de una persona basado en el uso de medios ópticos mediante la detección de movimientos respiratorios de la caja torácica de la persona

. El método comprende la detección de movimientos respiratorios de la espalda de una persona correctamente sentada en un asiento o acostada en una cama. La invención también hace referencia a un método para determinar un estado de somnolencia en la persona basándose en el estado respiratorio detectado de la persona.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201231421.

Solicitante: UNIVERSITAT DE BARCELONA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CARRASCO CARRILLO,TOMAS, VILAR GIMÉNEZ,Cristian, GÓMEZ CAMA,José María, CARMONA FLORES,Manuel.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > Medidas encaminadas a establecer un diagnóstico... > A61B5/08 (Dispositivos de medida para la evaluación de los órganos respiratorios (A61B 5/0205 tiene prioridad))
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > Medidas encaminadas a establecer un diagnóstico... > A61B5/113 (que se producen en el curso de la respiración)
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MÉTODO Y SISTEMA PARA LA DETECCIÓN DEL ESTADO RESPIRATORIO DE UNA PERSONA.

Fragmento de la descripción:

Método y sistema para la detección del estado respiratorio de una persona.

La presente invención, en general, hace referencia a un método y un sistema para la detección de la respiración de una persona basados en el uso de medios ópticos mediante la detección de movimientos respiratorios de la caja torácica de la persona, y más concretamente, a un método que comprende la detección de los movimientos respiratorios de la espalda de una persona correctamente sentada en un asiento o acostada sobre una cama. La invención también hace referencia a un método para determinar un estado de somnolencia en la persona basándose en el estado respiratorio detectado en esa persona.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Hay un creciente interés en el desarrollo de métodos y sistemas para la medida de la respiración de una persona, tanto en el campo de la tecnología médica como en la industria automovilística. En este último caso, el principal motivo es prevenir que la persona se duerma al volante, lo cual es una causa frecuente de accidentes mortales. El próximo reto en seguridad automovilística consiste en detectar parámetros mecánicos del automóvil y combinarlos con información biomédica del conductor para minimizar las situaciones de riesgo de colisión.

Hay algunas propuestas en las que la detección de un estado de somnolencia de un conductor se basa en la detección de la inclinación de la cabeza del conductor mediante el uso de sistemas ópticos. Algunas de estas propuestas son descritas en ES2322789A1, donde se emite luz hacia un reflector colocado en el respaldo del asiento del conductor que es incidido por la luz cuando la cabeza del conductor está ladeada; US5353013, donde luz se emite hacia un reflector dispuesto en una gorra colocada sobre la cabeza del conductor; o US6049747A, donde información posicional tridimensional se adquiere a partir de una imagen de la cara del conductor, y se usa para detectar la inclinación de la cabeza del conductor. Esta evaluación de un estado humano es un campo complejo que implica el procesamiento de información subjetiva y requiere detectar parámetros biométricos de forma no invasiva como movimientos oculares y parpadeo, ritmo cardíaco o ritmo respiratorio.

Actualmente se pueden encontrar diversos métodos para medir el ritmo respiratorio. A continuación se citan algunos de ellos.

Los métodos textiles están basados en sensores que poseen una estructura textil, hecha de piezoeléctrico, guía de ondas óptica y materiales electroconductivos. Así, se pueden colocar sensores en una camisa detectora. De todas formas, éstos resultan ser métodos intrusivos no deseables en aplicaciones para la conducción.

Se están usando radares para medidas de tipo no-intrusivo. Estos son capaces de medir el ritmo cardíaco y respiratorio. Pero tienen algunas desventajas que implican un aumento en dificultad: otros componentes como los teléfonos móviles usan tecnologías sin hilos (p.ej. Bluetooth) con frecuencias similares a las de los radares y pueden interferir con ellos; la estructura metálica del coche o del asiento afecta fuertemente al patrón electromagnético del radar; y la radiación puede dañar tejidos humanos y puede producir diversas enfermedades cutáneas. Debido a esto las regulaciones son estrictas y difíciles de cumplir.

Algunos de los muchos documentos de patente existentes que describen propuestas relacionadas con sistemas de medida por radar son: WO2009040711A2, que describe un método y un sistema para monitorizar signos vitales, como el ritmo cardíaco o la respiración, de una persona sentada en un vehículo a motor; WO2009136337A1, donde un radar es usado para la monitorización a distancia de la respiración de un paciente; y US6753780B2, que describe un sistema de detección de movimiento y un método para detectar un ocupante en un vehículo con una sensibilidad mejorada para detectar pequeños movimientos, como el movimiento causado por el latido del corazón y la respiración del ocupante, incluyendo este sistema un detector de movimiento por radar localizado en un compartimento del vehículo.

Además, WO2009142360A1 expone la detección de los latidos del corazón y la respiración del conductor de un vehículo usando un sistema de radar combinado con un sistema óptico. Con el sistema de radar se detectan el movimiento del corazón y de los pulmones del conductor cuando las ondas de radar penetran dentro del cuerpo del conductor, mientras que con el sistema óptico el movimiento del cuerpo del conductor en la misma área es detectado, y las señales de detección obtenidas con este sistema óptico, llamadas señales de ruido, son entonces sustraídas de las obtenidas con el sistema de radar, de forma que los resultados obtenidos no se ven afectados por el movimiento del cuerpo, y solo incluyen los movimientos relacionados con el ritmo cardíaco y el ritmo respiratorio. Así, el sistema óptico se emplea para detectar el anteriormente mencionado movimiento del cuerpo con la finalidad

de “limpiar” los signos del ritmo respiratorio obtenidos mediante el sistema de radar.

EP1350466A1 describe el uso de un sistema óptico para detectar la respiración de una persona dormida. En particular describe un sistema para monitorizar una persona dormida que comprende medios para proyectar un patrón de iluminación especificado dispuesto directamente sobre la cabeza o los pies de la persona, medios para tomar imágenes de forma continua de la luz proyectada, medios para calcular cuánto se ha desplazado el patrón de iluminación entre fotogramas a partir de la imagen de dos fotogramas tomados en diferentes momentos por el medio que toma imágenes, medios para generar datos en forma de onda sobre cuánto se ha desplazado este patrón que comprenden cantidades de desplazamiento entre fotogramas ordenadas en series temporales, y medios para detectar el movimiento y la respiración de la persona dormida a partir de estos datos de desplazamiento en forma de onda.

Sigue habiendo una falta de métodos y sistemas para detectar de forma sencilla y fiable los movimientos respiratorios de una persona con el fin de ser usados particularmente en la prevención de la somnolencia del conductor de un vehículo.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un método para la detección del estado respiratorio de una persona mediante la detección de movimientos de la caja torácica de esta persona, que comprende:

- generar de forma natural o artificial radiación fotónica en el respaldo del asiento en que la persona está sentada o en el colchón de la cama sobre la que la persona está acostada;

- recoger al menos una porción de la radiación fotónica reflejada o transmitida por la espalda de la persona; y

- analizar la radiación fotónica recogida para detectar los movimientos de la caja torácica de la persona a partir de la variación en la radiación fotónica de al menos parte de la radiación fotónica emitida durante un período de tiempo predeterminado;

donde la espalda de la persona está en contacto con el respaldo del asiento o con el colchón de la cama de forma que los movimientos aleatorios de la persona son amortiguados y solo los movimientos de la caja torácica prevalecen; y donde la generación y recogida de la radiación fotónica son llevadas a cabo en el respaldo del asiento en el que la persona está sentada o en el colchón de la cama sobre la que la persona está acostada.

Así, al contrario que en los métodos conocidos en el estado de la técnica, la generación y recogida de la radiación fotónica se hacen en el respaldo del asiento en el que la persona se encuentra sentada o en el colchón de la cama sobre la que la persona se encuentra acostada. El análisis de la luz...

 


Reivindicaciones:

1. Método para la detección del estado respiratorio de una persona mediante la detección de los movimientos de la caja torácica de la persona, que comprende:

- generar de forma natural o artificial radiación fotónica en el respaldo de un asiento en el que la persona está sentada o en el colchón de la cama sobre la que la persona está acostada;

- recoger al menos una parte de la radiación fotónica reflejada o transmitida por la espalda de la persona; y

- analizar la radiación fotónica recogida para detectar los movimientos de la caja torácica de la persona a partir de la variación en la radiación fotónica de al menos parte de la radiación fotónica recogida emitida durante un período de tiempo predeterminado;

donde la espalda de la persona está en contacto con el respaldo o con el colchón de la cama de forma que los movimientos aleatorios del cuerpo de la persona son amortiguados y solo los movimientos de la caja torácica prevalecen; y

donde la generación y la recogida de la radiación fotónica son realizadas en el respaldo del asiento en el que la persona está sentada o en el colchón de la cama sobre el que la persona está acostada.

2. Método según la reivindicación 1, donde la radiación fotónica generada es dirigida hacia medios reflectantes colocados en el respaldo o en el colchón de la cama, de forma que al menos una parte de la radiación lumínica reflejada resulta así recogida.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, donde el análisis de la radiación fotónica recogida es realizado a partir de al menos uno de los siguientes parámetros asociados a la radiación fotónica recogida: intensidad, fase, frecuencia entre variaciones de la radiación fotónica, o una combinación de los mismos, o a partir de las señales eléctricas generadas a partir de dichos parámetros.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde la detección del estado respiratorio de la persona es configurada para determinar un estado de somnolencia en la persona.

5. Método según la reivindicación 4, donde la persona es el conductor de un vehículo, y donde el método comprende además la generación de una señal de alarma o la realización de una acción de alarma en respuesta a la determinación de un estado de somnolencia, con el fin de devolver al conductor a un estado de alerta.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde la detección del estado respiratorio de la persona es configurada para determinar un estado de salud anormal en la persona.

7. Sistema para la detección del estado respiratorio de una persona mediante la detección de movimientos de la caja torácica de la persona (T) , que comprende:

- un generador natural o artificial de radiación fotónica (L) ;

- medios para la recogida (F) para recoger al menos una parte de la radiación fotónica reflejada o transmitida por la espalda de la persona; y

- medios para el análisis conectados a los medios para la recogida (F) , para analizar la radiación fotónica recogida con el fin de detectar los movimientos de la caja torácica de la persona (T) a partir de la variación en la radiación fotónica de al menos parte de la radiación fotónica recogida durante un período de tiempo predeterminado;

donde el generador de radiación fotónica (L) y los medios para la recogida (F) están colocados en el respaldo de un asiento (S) en el que la persona está sentada o en el colchón de la cama sobre el que la persona está acostada.

8. Sistema según la reivindicación 7, que comprende además: medios reflectantes (R) colocados en el respaldo o el colchón de la cama, donde el generador de radiación fotónica (L) está dispuesto para dirigir radiación fotónica hacia los medios reflectantes (R) , de forma que los medios reflectantes (R) reflejan al menos una parte de la radiación fotónica dirigida, y donde los medios para la recogida (F) recogen al menos una parte de la radiación fotónica reflejada por los medios reflectantes (R) .

9. Sistema según la reivindicación 8, donde los medios reflectantes (R) están adheridos a la superficie interna (Sc) de la parte del respaldo o del colchón de la cama que está en contacto con la espalda de la persona, de forma que los medios reflectantes (R) se mueven conjuntamente con la espalda de la persona (T) , y donde el generador de radiación fotónica (L) y los medios para la recogida (F) están al menos parcialmente incrustados en el respaldo o en el colchón de la cama.

10. Sistema según la reivindicación 7, donde el generador de radiación fotónica (L) está adherido a la superficie interna (Sc) de la parte del respaldo o del colchón que está en contacto con la espalda de la persona, de forma que el generador de radiación fotónica (L) se mueve conjuntamente con la espalda de la persona (T) , y donde los medios para la recogida (F) están al menos parcialmente incrustados en el respaldo o en el colchón de la cama.

11. Sistema según la reivindicación 10, donde el generador de radiación fotónica (L) es natural y consiste en el cuerpo de la persona.

12. Sistema según la reivindicación 7, donde los medios para la recogida (F) están adheridos a la superficie interna

(Sc) de la parte del respaldo o del colchón de la cama que está en contacto con la espalda de la persona, de forma que los medios para la recogida se mueven conjuntamente con la espalda de la persona (T) , y el generador de radiación fotónica (L) está al menos parcialmente incrustado en el respaldo o en el colchón de la cama.

13. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 7-12, donde los medios para la recogida (F) comprenden al

menos un fotosensor que transforma la radiación fotónica recogida en señales eléctricas, y donde los medios para el análisis comprenden un sistema electrónico (E) que incluye un convertidor analógico-digital y una unidad de procesamiento para realizar el análisis de la radiación fotónica recogida mediante el procesamiento de señales eléctricas, una vez convertidas digitalmente por el convertidor analógico-digital.

14. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 7-13, donde la radiación fotónica consiste en radiación infrarroja o luz visible.

15. Asiento (S) de un vehículo que comprende el sistema de cualquiera de las reivindicaciones 7-14.