PL229077B1 - Urządzenie do pomiaru obecności i aktywności osoby kąpiącej się w wannie - Google Patents

Abstract

Sposób detekcji obecności i aktywności osoby korzystającej z kąpieli w wannie, która wykonana jest z materiału dielektrycznego charakteryzuje się tym, że wykorzystuje relację składowej urojonej do rzeczywistej w pomiarze impedancji elektrycznej techniką dwu lub czteroelektrodową, przy użyciu wymuszenia prądem przemiennym o częstotliwościach z zakresu do 200kHz, oraz pomiar poziomu kąpieli. W wannie (4) wypełnionej wodą umieszcza się co najmniej dwie zespolone elektrody (11) poniżej poziomu wody. Każda z elektrod wykonana jest w układzie koncentrycznym, przy czym każda jest złożona z elektrody zewnętrznej i elektrody wewnętrznej rozdzielonych warstwą dielektryka, po czym stosuje się różne częstotliwości sygnału pomiarowego, które analizuje się przy pomocy mikrokontrolera lub mikroprocesora, w którym zaimplementowane są w formie programów komputerowych algorytmy detekcji obecności i aktywności osoby w wannie z wodą oraz algorytmy oceny zagrożenia zdrowia lub życia. Układ stanowi realizację sposobu według wynalazku.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru obecności i aktywności osoby kąpiącej się w wannie wypełnionej wodą lub roztworem wodnym, w szczególności przeznaczonego do sprawowania nadzoru nad osobami z dolegliwościami medycznymi, niepełnosprawnymi lub dziećmi.

Z opisu patentowego JP2003308579 znany jest sposób określania aktywności ruchowej osoby w łazience na podstawie pomiaru promieniowania w podczerwieni generowanego przez ciało ludzkie. Zastosowano detektor piroelektryczny do rejestracji tego promieniowania. Urządzenie wywołuje alarm, jeśli następuje przerwa w aktywności monitorowanej osoby dłuższa niż wcześniej ustawiona wartość.

Znany jest również z opisu patentowego JP2000217728 sposób detekcji zagrożenia zanurzenia głowy w wodzie, w czasie kąpieli, poprzez wykorzystanie czujników ultradźwiękowych do pomiaru zmiany poziomu wody.

Znany jest także sposób detekcji obecności osoby w wannie i jej aktywności, w którym wykorzystane są pomiary bioimpedancyjne z zastosowaniem elektrod paskowych, ułożonych na dnie wanny, dla pojedynczej częstotliwości pracy 30 kHz (A. Bujnowski, Ł. Skalski, J. Wtorek, Monitoring of a Bathing Person, Journal of Medical Imaging and Health Informatics Vol. 2, 27-34, 2012).

Z publikacji pt. ‘An inteligent bathroom', A.Bujnowski, A.Paliński, J.Wtorek, Proceeding of the Federated Conference on Computer Science and Information Systems str. 381-386 znany jest układ do detekcji obecności i aktywności osoby korzystającej z kąpieli w wannie, w którym zespolone elektrody połączone są poprzez układ przełączający z mikrokontrolerem lub mikroprocesorem, w którym zaimplementowane są w formie programów komputerowych algorytmy detekcji obecności i aktywności osoby w wannie z wodą oraz algorytmy oceny zagrożenia zdrowia lub życie. Mikrokontroler/mikroprocesor połączony jest z elementami pomiarowymi i wykonawczymi regulacji poziomu wody.

Układ do detekcji obecności i aktywności osoby korzystającej z kąpieli w wannie, która wykonana jest z materiału dielektrycznego, składający się z co najmniej dwóch zespolonych elektrod, które złożone są z elektrody zewnętrznej i elektrody wewnętrznej rozdzielonych warstwą dielektryka, które umieszczone są w dnie wanny, przy czym zespolone elektrody połączone są poprzez układ przełączający z mikrokontrolerem lub mikroprocesorem, w którym zaimplementowane są w formie programów komputerowych algorytmy detekcji obecności i aktywności osoby w wannie z wodą oraz algorytmy oceny zagrożenia zdrowia lub życie, przy czym mikrokontroler lub mikroprocesor połączony jest z elementami pomiarowymi i wykonawczymi regulacji poziomu wody poprzez układ wykonawczy do opróżniania wanny i regulacji dopływu wody, a ponadto wyposażony jest w interfejs transmisji danych charakteryzuje się według wynalazku tym, że posiada funkcję autokalibracji oraz doboru częstotliwości pomiarowej oraz wyposażony jest w moduł pomiaru EKG składający się z elektrod do pomiaru EKG, które poprzez tor pomiarowy przyłączone są do mikrokontrolera lub mikroprocesora.

Dzięki wykorzystaniu wynalazku rozwiązany został ważny problem jakim jest zachowanie prywatności osoby kąpiącej się w wannie przy potrzebie ciągłego nadzorowania jej aktywności. Korzystanie z wynalazku daje osobom nadzorującym poczucie pewności zabezpieczenia przed niespodziewanym zasłabnięciem lub utonięciem osoby kąpiącej się.

Wynalazek objaśniony jest bliżej w przykładzie realizacji i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat wanny z zespolonymi elektrodami, fig. 2 - schemat układu do pomiaru obecności i aktywności osoby kąpiącej się, a fig. 3 - przekrój przez zespoloną elektrodę.

P r z y k ł a d

Na dnie 6 wanny 4, która wykonana jest z materiału dielektrycznego umieszczone są trzy zespolone elektrody 11. Każda zespolona elektroda 11 wykonana jest w układzie koncentrycznym i złożona jest z elektrody zewnętrznej 1 i elektrody wewnętrznej 3 rozdzielonych warstwą dielektryka 2. Zespolone elektrody 11 połączone są poprzez układ przełączający 5 z mikroprocesorem 7, w którym zaimplementowane są w formie programów komputerowych algorytmy detekcji obecności i aktywności osoby w wannie z wodą oraz algorytmy oceny zagrożenia zdrowia lub życie, jak również autokalibracji oraz doboru częstotliwości pomiarowej.

Mikroprocesor 7 połączony jest z elementami pomiarowymi wykonawczymi regulacji poziomu wody 12 poprzez układ wykonawczy do opróżniania wanny i regulacji dopływu wody 10.

Mikroprocesor 7 połączony jest z interfejsem do transmisji danych 9 oraz z wyświetlaczem 8.

Układ wyposażony jest w moduł pomiaru EKG składający się elektrod do pomiaru EKG 14, które poprzez tor pomiarowy 13 przyłączone są do mikroprocesora.

PL 229 077 B1

Do pomiaru obecności i aktywności osoby kąpiącej się wykorzystuje się relację składowej urojonej do rzeczywistej w pomiarze impedancji elektrycznej przy użyciu wymuszenia prądem przemiennym o częstotliwościach z zakresu do 200kHz, oraz pomiar poziomu kąpieli.

Pomiar impedancji odbywa się pomiędzy wybranymi dwoma układami zespolonych elektrod 11 przełączanymi przy pomocy dedykowanego układu przełączającego 5. Wybór pary zespolonych elektrod 11 określa obszar czułości. Poprzez przełączanie przez układ przełączający 5 ustala się kombinację zespolonych elektrod 11 taką, aby obszar zwiększonej czułości wypadał w obszarze, gdzie w danej chwili znajduje się tors osoby kąpiącej się. Wówczas dzięki zastosowaniu algorytmów przetwarzania pomierzonej impedancji uzyskuje się sygnał odpowiadający pracy płuc, co pozwala na nadzorowanie funkcji oddechowej osoby kąpiącej się.

Monitorowanie impedancji umożliwia również wykrycie momentu wchodzenia do wanny lub jej opuszczania.

W układzie pomiarowym wyznacza się wartość relacji składowej urojonej do rzeczywistej mierzonej impedancji i jednocześnie monitoruje wypełnienie wanny płynem. W wannie wypełnionej tylko płynem kąpielowym, w szerokim zakresie częstotliwości, mierzona relacja pozostanie bliska zeru. W momencie wchodzenia do wanny, kiedy to osoba będzie miała część ciała zanurzoną w wodzie, a pewna jej część pozostanie na podłodze w mierzonym sygnale pojawi się składowa urojona, dla częstotliwości z zakresu 5-100 kHz, oraz towarzysząca jej nieznaczna zmiana poziomu kąpieli, a także wzrośnie wariancja serii pomiarów poziomu płynu, która spowodowana będzie zafalowaniami, ale jej wartość średnia nie będzie znacznie odbiegała od poziomu kąpieli. W momencie, kiedy osoba w całości wejdzie do wody stosunek części urojonej do rzeczywistej dla częstotliwości z wspomnianego zakresu wzrośnie jeszcze bardziej, oraz średnia wartość poziomu kąpieli wzrośnie wydatnie. W przypadku opuszczania wanny przez osobę kąpiącą się sekwencja zdarzeń odwzorowana w wartościach mierzonych parametrów będzie odwrotna niż w przypadku wchodzenia do niej, co jest łatwe do wykrycia.

Claims (1)

1. Układ do detekcji obecności i aktywności osoby korzystającej z kąpieli w wannie, która wykonana jest z materiału dielektrycznego, składający się z co najmniej dwóch zespolonych elektrod, które złożone są z elektrody zewnętrznej i elektrody wewnętrznej rozdzielonych warstwą dielektryka, które umieszczone są w dnie wanny, przy czym zespolone elektrody połączone są poprzez układ przełączający z mikrokontrolerem lub mikroprocesorem, w którym zaimplementowane są w formie programów komputerowych algorytmy detekcji obecności i aktywności osoby w wannie z wodą oraz algorytmy oceny zagrożenia zdrowia lub życie, przy czym mikrokontroler lub mikroprocesor połączony jest z elementami pomiarowymi i wykonawczymi regulacji poziomu wody poprzez układ wykonawczy do opróżniania wanny i regulacji dopływu wody, a ponadto wyposażony jest w interfejs transmisji danych (9), znamienny tym, że posiada funkcję autokalibracji oraz doboru częstotliwości pomiarowe oraz wyposażony jest w moduł pomiaru EKG składający się z elektrod do pomiaru EKG (14), które poprzez tor pomiarowy (13) przyłączone są do mikrokontrolera lub mikroprocesora (7).