Modelo de utilidad por "SISTEMA INTEGRAL DE TELE MONITORIZACIÓN SIN CONTACTO DE BEBÉS"

Reivindicaciones:
+ ES-1296514_U1. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, que comprende: - un dispositivo de emisión de luz visible ó infrarroja (3) - un dispositivo de captación de datos (4) compuesto por tres cámaras (5, 6, 7), una central (5) y dos laterales (6, 7) equidistantes a la cámara central, un micrófono (22) y un altavoz (23), - un sistema de cómputo electrónico (8) que procesa digitalmente y analiza las imágenes captadas por las cámaras (5, 6, 7) y que a través de un dispositivo (9) de comunicación inalámbrica bidireccional transmite y recibe ondas electromagnéticas (10) - un dispositivo servidor (11), que transmite de manera inalámbrica los datos recibidos desde el sistema de comunicación inalámbrica bidireccional (9) del sistema de cómputo electrónico (8) a los dispositivos de visualización de datos (15) - al menos un dispositivo de visualización de datos (15), que transmite y recibe ondas electromagnéticas del dispositivo (11), dotado de medios de visualización de datos, medio de captura de sonidos (24) y medios de emisión de sonidos (25), así como de capacidad de cómputo (14) y de comunicación inalámbrica bidireccional (13), el cual incorpora una aplicación software que muestra los datos, con áreas de representación de gráficas de datos (17), botones táctiles (19) y zona de visualización de vídeos (18). - Un habitáculo destinado a colocar al bebé a monitorizar (1), que incorpora una ventana (20), transparente a las ondas infrarrojas, que son medidas con una cámara (21), sensible en el rango infrarrojo para adquirir imágenes térmicas, - Una cámara (39) que captura imágenes y vídeos de la pantalla (a veces llamado monitor) que suele existir en entornos hospitalarios. caracterizado por que, a través de imágenes capturadas por cámaras en diferentes rangos espectrales y sonidos captados por micrófonos, procesados por algoritmos de inteligencia artificial, monitoriza: - su actividad motora, mediante el registro del movimiento de las extremidades (brazos y piernas) elaborando un índice de actividad. - su ritmo respiratorio, mediante detección de la cara por algoritmos de visión artificial y en base a ello seleccionar vanos puntos de referencia en el tórax, detectan las variaciones de volumen de la caja torácica y por tanto el ritmo respiratorio. - su estado emocional, mediante la detección de la cara por algoritmos de visión artificial, y clasificación de imágenes de la misma en categorías (dolor/lloro/calma) a través de un algoritmo de clasificación de imagen. - su temperatura, mediante el uso de una cámara térmica, sensible al espectro infrarrojo y el uso de algoritmos para determinar la región óptima para obtener esta temperatura. - sus parámetros fisiológicos, a partir de las imágenes capturadas por una cámara enfocada a la pantalla de un monitor de ritmo cardiaco, saturación de sangre, electroencefalogramas y respiración, siendo las imágenes procesadas mediante algoritmos de visión por computador para extraer las curvas y valores numéricos visualizados en la pantalla del monitor. 2. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 1, caracterizado por que la monitorización de la actividad motora del bebé se realiza mediante un procedimiento que se basa en medir los cambios de tamaño relativos de la caja obtenida mediante una red CNN entrenada como detector de personas, respecto a la caja obtenida mediante una red CNN entrenada como detector de caras, que contiene la cara del bebé. 3. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 2, caracterizado por que el cálculo de la actividad motora se realiza usando la posición espacial de la caja de la cara como punto de referencia espacial respecto al cual se miden los desplazamientos de manera continua de los laterales de la caja obtenida mediante una red CNN entrenada como detector persona y que contiene el cuerpo del bebé. 4. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 3, caracterizado por que el cálculo de la actividad motora se realiza asociando el desplazamiento en las coordenadas del lateral izquierdo de la caja del cuerpo hacia la izquierda como un movimiento de extensión del brazo o pierna izquierdas del bebé hacia la izquierda; el desplazamiento en las coordenadas del lateral izquierdo de la caja del cuerpo hacia la derecha como un movimiento de recogimiento del brazo o pierna izquierdas del bebé hacia la derecha; el desplazamiento en las coordenadas del lateral derecho de la caja del cuerpo hacia la derecha como un movimiento de extensión del brazo o pierna derechas del bebé hacia la derecha; el desplazamiento en las coordenadas del lateral derecho de la caja del cuerpo hacia la izquierda como un movimiento de recogimiento del brazo o pierna derechas del bebé; el desplazamiento en las coordenadas del lateral superior de la caja hacia arriba como un movimiento de extensión de los brazos del bebé hacia arriba; el desplazamiento en las coordenadas del lateral superior de la caja hacia abajo como un movimiento de recogimiento de los brazos del bebé; el desplazamiento en las coordenadas del lateral inferior de la caja hacia abajo como un movimiento de extensión de las piernas del bebé hacia abajo; el desplazamiento en las coordenadas del lateral inferior de la caja hacia arriba como un movimiento de recogimiento de las piernas del bebé hacia arriba; el desplazamiento de varios laterales puede ser simultáneo para medir desplazamientos diagonales, y continuo para medir desplazamientos intermedios de las extremidades entre la extensión y el recogimiento. 5. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 1, caracterizado por que la monitorización del ritmo respiratorio se realiza extrayendo los movimientos en zonas del cuerpo muy concretas (tórax, vientre ...), calculadas de manera automática a partir de una CNN para detectar la cara a partir de vídeos de bebés capturados con la cámara (5) y dos cámaras (6) y (7) para obtener mapas de profundidad con visión estéreo. 6. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 5, caracterizado por que el mapa de profundidad se obtiene empleando triangulación detectados simultáneamente en las dos cámaras (6) y (7). 7. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 6, caracterizado por que se mide el promedio de las profundidades del mapa de profundidad solamente en una región cuadrada y pequeña localizada a una distancia fija y relativa a la posición de la caja de la cara del bebé, obtenida mediante una red CNN entrenada como detector de caras, que contiene la cara del bebé. 8. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 1, caracterizado por que la monitorización del estado emocional se realiza empleando una zona de la imagen captada, correspondiente a la cara del bebé y detectada según reivindicación, que se emplea como entrada a una red neuronal convolucional CNN entrenada para clasificar imágenes, que se entrena previamente mediante aprendizaje supervisado de imágenes de caras de bebé para determinar si la cara del bebé está en uno de dos o más estados emocionales (lloro/dolor/neutro). 9. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 1, caracterizado por que la monitorización de la temperatura se realiza, empleando la imagen facilitada por una cámara térmica (21), en la que una vez identificada la caja que contiene la cara del bebé o su cuerpo, se pueden localizar otras regiones del cuerpo (9) relativas a la posición de estas zonas (por ejemplo, la frente, el pecho, una pierna ...) para extraer la temperatura corporal del bebé en esa región concreta y de forma automática. 10. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que, en una realización preferida, se incorpora un método de mejora de la privacidad del bebé, enmascarando la información de su identidad facial, cambiando el valor digital de los pixeles que componen su imagen digitalizada. 11. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 1, caracterizado por que, en una realización preferida, se incorpora un método de captura de los parámetros fisiológicos del bebé que han sido medidos con sensores adheridos a su piel y que se representan en un monitor o pantalla de visualización (35) que suele estar presente en entornos hospitalarios. 12. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 11, caracterizado por que, en una realización preferida, se incorpora una cámara (39) que captura continuamente imágenes del monitor o pantalla de visualización (35), desde una posición distinta a la frontal a la pantalla del monitor, para no interferir con su correcta visualización por parte del personal médico. 13. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 12, caracterizado por que las imágenes del monitor o pantalla de visualización (35) capturadas por la cámara (39) son procesadas digitalmente con un sistema de se corresponde con la pantalla, siendo esta transformada matemáticamente para corregir la deformación de perspectiva debido a la colocación no frontal de la cámara. 14. Sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés, según reivindicación 13, caracterizado porque en una realización preferente la imagen con perspectiva corregida es analizada con un sistema de reconocimiento de texto (OCR en inglés) para extraer las medidas fisiológicas mostradas en la imagen y binarizada para extraer las curvas fisiológicas usando un método de umbralización de intensidad y un método de filtrado morfológico. 15. Uso del sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés descrito en reivindicaciones anteriores para elaborar estadísticas agregadas e indicadores que permitan comparar la evolución motora y cognitiva de los bebés con las que corresponden a su edad y estado de desarrollo. 16. Uso del sistema integral de tele monitorización sin contacto de bebés descrito en reivindicaciones anteriores para recibir alertas de periodos continuados de dolor o movimientos anómalos que requieran actuaciones inmediatas.

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+ ES-1296514_U SISTEMA INTEGRAL DE TELE MONITORIZACIÓN SIN CONTACTO DE BEBÉS SECTOR DE LA TÉCNICA La invención pertenece al sector de la salud, concretamente de las aplicaciones biométricas de las tecnologías de la información, haciendo uso de sensores, la ciencia de datos, inteligencia artificial, el internet de las cosas (IoT) , la computación en la nube y la computación móvil. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las incubadoras en las Unidades Neonatales de Cuidados Intensivos, inventadas en el s.XIX, han evolucionado lentamente en su diseño. Pequeñas mejoras han ido aumentando la esperanza de vida o la calidad de vida de los neonatos, mediante un mejor control de la temperatura, la humedad, la luz o el ruido ambiente, así como con mejoras para facilitar la interacción con médicos y familia. En la actualidad para controlar las constantes vitales de neonatos en incubadoras se emplean diferentes sensores que se adhieren físicamente a la piel, y que están conectados a monitores fuera de la incubadora mediante varios cables. Esto implica molestias para el bebé y también para el personal sanitario que los tienen que manipular con frecuencia. Es por ello que existe un interés creciente en sistemas automatizados de monitorización de parámetros fisiológicos e inerciales de los bebés que evitarán la necesidad de sondas adheridas a la piel y de cables. ESTADO DE LA TÉCNICA La monitorización continua y sin contacto de bebés en las incubadoras de Unidades de Cuidados Intensivos Neonatales (UCIN) es un campo muy activo. Cabe distinguir tres componentes principales en estos sistemas: 1. el diseño de un sistema de hardware basado en sensores y actuadores, sistemas de cómputo y de comunicación, 2. el diseño de algoritmos para procesar los datos capturados con los sensores 3. los dispositivos de visualización y análisis de los datos. A continuación, se describe el estado de la técnica en sistemas de monitorización sin contacto de bebés. La visión es el sentido más complejo y desarrollado del ser humano, no en vano la mayoría de las interacciones que realizamos con nuestro entorno se basan en información visual. Por lo tanto, no sorprende que históricamente se hayan invertido grandes esfuerzos en el desarrollo de tecnologías relacionadas con la visión artificial entendida aquí de manera amplia como el campo que estudia la obtención de imágenes digitales capturadas con sensores electrónicos (por ejemplo, matrices de píxeles, fabricados con tecnología CCD o CMOS) y el procesamiento y el análisis de la información contenida en ellas con sistemas de computación y algoritmos. A continuación, se enumera una lista no exhaustiva de literatura científica relacionada con el objeto de esta invención. Las siguientes referencias están brevemente comentadas. BIBLIOGRAFÍA GENERAL [1] Al Zubaidi, AK et al. (2018) . Review of biomedical applications of contactless imaging of neonates using infrared thermography and beyond. Methods and Protocols, 1 (4) (2018) 39. DOI: 10.3390/mps1040039 Este artículo es una revisión de técnicas de análisis de imágenes para monitorización de neonatos. Se revisa el estado-del-arte de las tecnologías que se están evaluando para la medición sin contacto de signos vitales de estos bebés, incluyendo la frecuencia cardiaca, la temperatura corporal, la frecuencia respiratoria y la presión arterial, entre otros. [2] S Cabon et al. (2021) Voxyvi: A system for long-term audio and video acquisitions in neonatal intensive care units. Early Human Development 153, Februar y 2021, 105303. DOI: https://doi.org/10.1016/j.earlhumdev.2020.105303 Este artículo describe un sistema de hardware con varias cámaras para adquirir videos de neonatos y también sonidos. Las cámaras sólo graban imágenes en bruto, no procesan las imágenes. Las cámaras se conectan vía conexiones de cables a un ordenador dónde hay una aplicación que permite ver las grabaciones, pero no muestran resultados de los análisis. Es parte de un proyecto europeo finalizado. https://www. digi-newb. eu/ MEDICIÓN DE LA RESPIRACIÓN [3] Chan P et al. (2020) Estimation of respirator y rate using infrared video in an inpatient population: an observational study Journal of Clinical Monitoring and Computing 34 (2020) 1275-1284. DOI: https://doi.org/10.1007/s10877-019-00437-2 Este artículo explica la detección de los cambios de temperatura en las fosas nasales para medir la respiración de personas a partir de imágenes tomadas con cámaras termográficas. [4] E Paz-Reyes et al. (2019) Computer Vision-Based Estimation of Respiration Signals. VIII Latin American Conference on Biomedical Engineering and XLII National Conference on Biomedical Engineering (pp.252-261) . DOI: 10.1007/978-3-030-30648-9_33 Este artículo explica cómo detectar los movimientos del pecho de un adulto sobre una región de interés delimitada manualmente. El adulto debe mantenerse en una posición fija. Para hacer un seguimiento de los movimientos usa detector de características (tipo SURF) entre imágenes sucesivas. [5] J Brieva et al. (2020) A Contactless Respirator y Rate Estimation Method Using a Hermite Magnification Technique and Convolutional Neural Networks. Appl. Sci. 2020, 10 (2) , 607. DOI: https://doi.org/10.3390/app10020607 En este artículo se presenta un clasificador basado redes neuronales convolucionales para determinar si en la imagen hay un ciclo de espiración o inspiración BIBLIOGRAFÍA SOBRE MEDICIÓN DE LA ACTIVIDAD DE BRAZOS Y PIERNAS [6] N Silva et al. (2021) The future of General Movement Assessment: The role of computer vision and machine learning - A scoping review . Research in Developmental Disabilities 110, March 2021, 103854. DOI: https://doi.org/10.10167j.cmpb.2020.105838 Hay muchos artículos dedicados a la medición de la pose de bebés. Este artículo es una revisión del estado-del-arte en 2021. [7] C Tacchino et al. (2021) Spontaneous movements in the newborns: a tool of quantitative video analysis of preterm babies. Computer Methods and Programs in Biomedicine 199, 2021, 105838. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2020.105838 En este trabajo, los autores usan una cámara con la que capturan un video en color y aplican técnicas de segmentación basadas en umbralización de intensidades, y eliminación de fondo empleando diferencias, para delimitar los brazos y piernas del bebé. Para ser eficiente necesitan colocar al bebé fuera de la incubadora sobre una sábana de color verde. [8] Yue Sun (2019) Automatic and Continuous Discomfort Detection for Premature Infants in a NICU Using Video-Based Motion Analysis .201941st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) . IEEE, 2019. DOI: https://doi.org/10.1109/EMBC.2019.8857597 En este artículo se emplean las técnicas de optical flow, que buscan determinar cómo se mueven los objetos en un vídeo (posición y velocidad) a partir de modelos téoricos de reflexión de la luz. Se calcula a nivel de píxel sin ningún conocimiento de los píxeles que conforman un objeto. [9] McCay, K. D., Ho, E. S., Shum, H. P., Fehringer, G., Marcroft, C., & Embleton, N. D. (2020) . Abnormal infant movements classification with deep learning on pose-based features. IEEE Access, 8, 51582-51592. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2980269 En este trabajo los autores realizan una estimación de los movimientos de los bebés usando redes convolucionales neuronales especialmente entrenadas para estimar la pose de bebés (detectando las articulaciones, ojos y otros puntos del cuerpo) , y emplean otra red CNN entrenada para clasificar si las posturas del bebé son anormales o no. BIBLIOGRAFÍA SOBRE MEDICIÓN DEL ESTADO EMOCIONAL (LLANTO/NO LLANTO) DEL BEBÉ USANDO INTELIGENCIA ARTIFICIAL No hemos encontrado referencias EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN La invención consiste en un sistema de tele monitorización sin contacto de bebés en incubadoras, cunas o camas, a través de imágenes capturadas por cámaras y sonidos captados por micrófonos, procesados por algoritmos de inteligencia artificial para monitorizar dolor, actividad motora o ritmo respiratorio del bebé para que de manera autónoma pueda obtener medidas cuantitativas de biomarcadores del bebé o señales de control del entorno. Se emplean cámaras en diferentes rangos espectrales que nos permiten controlar en condiciones de luz y también de oscuridad la temperatura del niño sin contacto; medir la respiración del bebé sin contacto; medir el nivel de estrés emocional sin contacto; o monitorizar la actividad motora del bebé evaluando los movimientos de brazos y piernas. El sistema plantea además una conectividad integral de la cámara a través de un sistema desplegado en la nube y accesible desde cualquier dispositivo, en cualquier omento y lugar, proporcionando a través de una aplicación móvil información en tiempo real bajo demanda del usuario, estadísticas agregadas y alertas en caso de eventos anómalos. El sistema es aplicable en Unidades de Neonatos en Hospitales para monitorizar recién nacidos, pero también para monitorizar bebés en entornos familiares y en remoto. Los modelos desarrollados en esta invención incluyen: 1. La monitorización del ritmo respiratorio: detección de la cara por algoritmos de visión artificial y en base a ello seleccionar varios puntos de referencia en el tórax. La medición de la profundidad gracias a las varias cámaras permite detectar las variaciones de volumen de la caja torácica y por tanto el ritmo respiratorio. 2. La monitorización del dolor: detección de la cara por algoritmos de visión artificial, y clasificación de dichas imágenes en categorías (dolor/calma) a través de un algoritmo de clasificación de imagen. 3. La monitorización de actividad: detección de pose por algoritmos de visión artificial y registro del movimiento de las extremidades (brazos y piernas) para elaborar un índice de actividad. Todos los datos procesados se almacenan en el sistema diseñado, desarrollado y desplegado en la nube, lo que permite no solo garantizar características relacionadas con el rendimiento (escalabilidad, interoperabilidad, seguridad) , sino además permitir el acceso remoto desde cualquier dispositivo que tenga conexión a Internet en cualquier momento y lugar, independientemente de la tecnología de soporte. Adicionalmente, el diseño del dispositivo incorpora una conectividad dual, permitiendo a éste acceder a Internet a través de redes privadas basadas en tecnología WiFi o redes de telefonía móvil (4G/5G) . Esto garantiza una permanente conectividad del dispositivo, debido a la robusta escalabilidad de las redes móviles soportadas por operadores conocidos (Movistar, Vodafone) , lo que permite que la telemonitorización del bebé sea completa. Aunque la explotación del sistema, por las tecnologías que lo soportan, es amplia, como punto inicial hemos desarrollado una primera versión del software a través de na aplicación móvil. Ésta permite la gestión integral de toda la información generada por los diferentes bebés, con el objetivo de ser usada por personal médico, así como por los familiares del bebé. Los padres o médicos pueden utilizar este sistema para: - recibir alertas de periodos continuados de dolor o movimientos anómalos del bebé, que permitan actuaciones inmediatas. - elaborar estadísticas agregadas e indicadores que permitan comparar la evolución motora y cognitiva de los bebés con las que corresponden a su edad y estado de desarrollo. - monitorizar en tiempo real la situación del bebe (audio y vídeo) BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Figura 1.- Sistema hardware para monitorización sin contacto de bebés, incluyendo sensores de imagen y sonido, sistemas de cómputo, de comunicación y de visualización. Figura 2.- Arquitectura para monitorización sin contacto de bebés, incluyendo redes inalámbricas, servidores y sistemas de cómputo. Figura 3.- Monitorización sin contacto de bebés a partir de imágenes, regiones de interés y clasificaciones obtenidas con inteligencia artificial. Figura 4.- Procedimiento para la monitorización sin contacto de la respiración de bebés a partir de imágenes capturadas con diferentes cámaras y regiones de interés obtenidas con inteligencia artificial. Figura 5.- Procedimiento para la monitorización sin contacto de la temperatura de bebé a partir de imágenes capturadas con diferentes cámaras y regiones de interés obtenidas con inteligencia artificial. Figura 6.- Procedimiento para la captura de parámetros fisiológicos del bebé usando una cámara que captura videos e imágenes de la pantalla del monitor que muestras las señales medidas con sensores en contacto con la piel del bebé. Figura 7.- Algoritmos para le medición sin contacto de la respiración, estado emocional, y actividad motora de los bebés. Figura 8.- Algoritmo para la captura digital sin contacto de parámetros fisiológicos de un bebé, medidos con sensores en contacto con la piel y visualizados en un monitor/pantalla. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN Describimos a continuación la implementación de la invención en dos apartados, uno correspondiente al hardware y otro a los algoritmos para el procesado de datos DISPOSITIVOS HARDWARE PARA LA MONITORIZACIÓN SIN CONTACTO Pasamos a describir el sistema hardware del sistema de monitorización sin contacto para bebés (descrito en la Figura 1) el cual comprende: Una cama, incubadora o cuna (1) en la que yace un bebé (2) . Un dispositivo de emisión de luz visible ó infrarroja (3) que ilumina al bebé (2) . Un dispositivo (4) que contiene tres cámaras (5, 6, 7) , una central (5) y dos laterales (6, 7) equidistantes a la cámara central, un micrófono (22) y un altavoz (23) . Las cámaras (5, 6, 7) capturan secuencias de imágenes que se transmiten a un sistema de cómputo electrónico (8) que procesa digitalmente las imágenes y que se analizan mediante los algoritmos descritos más adelante. Dispositivo (9) de comunicación inalámbrica bidireccional conectado al dispositivo (8) que transmite y recibe ondas electromagnéticas (10) . Dispositivo (13) de comunicación inalámbrica bidireccional que transmite y recibe ondas electromagnéticas (12) del dispositivo (11) . Dispositivo interfaz (15) de visualización de datos, tipo pantalla de móvil, Tablet u ordenador, de captura de sonidos (24) o de emisión de sonidos (25) . Una aplicación software que muestra los datos en el dispositivo (15) , con áreas de representación de gráficas de datos (17) , botones táctiles (19) y zona de visualización de vídeos (18) . Dispositivo (14) compuesto de un sistema de cómputo que se comunica con el dispositivo (13) , y transmite o procesa los datos a visualizar en dispositivo (15) , o bien genera/amplifica los sonidos por medio del altavoz (25) . Dispositivo (14) compuesto de un sistema de cómputo que se comunica con el dispositivo (13) , y transmite los introducidos por la pantalla táctil (15) a través de las pulsaciones de botones (19) , y que también captura/amplifica los sonidos recibidos con el micrófono (24) . Un dispositivo (20) formado por una ventana transparente a las ondas infrarrojas, que son medidas con una cámara sensible en el rango infrarrojo para adquirir imágenes térmicas (21) . El micrófono (22) captura sonidos emitidos por el bebé y el entorno, y se amplifican y procesan en el sistema de cómputo electrónico (8) que procesa digitalmente los sonidos. Estos sonidos o el resultado del proceso son transmitidos a través del sistema de comunicación (9) de manera inalámbrica (10) que son recibidos en el servidor (11) , que a su vez los transmite de manera inalámbrica al dispositivo de comunicación (13) , que procesa la señal en (14) . El altavoz (23) emite sonidos generados externamente, recibidos por el sistema servidor (11) de manera inalámbrica desde el micrófono (24) conectados al sistema interfaz (15) . La comunicación entre los dispositivos de comunicación (9) y (13) se lleva a cabo por medio del servidor (11) que transmite de manera inalámbrica (10) , al dispositivo y que son traducidos a sonidos por el sistema de cómputo (8) , que activa el altavoz (23) . En los hospitales suele existir una pantalla (35 en la Figura 2) (también llamada monitor) colocada junto a cada incubadora, cama o cuna de un bebé yaciente. Ese monitor (35) sirve para visualizar curvas y valores numéricos de varios parámetros fisiológicos del bebé. Estos parámetros fisiológicos son medidos con sensores eléctricos (36, 37, 38) colocados en contacto con la piel del bebé. Los sensores envían señales eléctricas (36, 37, 38) al monitor (35) que miden la respiración y la saturación de oxígeno, el pulso cardíaco, y la actividad cerebral (electroencefalogramas) . En esta invención, se añade una cámara (39) que captura vídeos e imágenes del monitor (35) y las envía al dispositivo (4) , para ser procesados por la plataforma de cómputo (8) mediante algoritmos de procesamiento de imágenes. El resultado del procesamiento son representaciones digitales de las curvas o números que se visualizan en el monitor (35) . Esas representaciones digitales son transmitidas al igual que el resto de datos de manera inalámbrica, y pueden ser visualizadas en la App (16) del dispositivo de visualización (15) . PARTE INVENTIVA Pasamos a describir la parte inventiva que incluye la interconexión inalámbrica de las cámaras y sistema de cómputo, así como los algoritmos de procesamiento de imágenes tal y como se describen esquemáticamente en la Figuras 1-8, y que permiten la tele monitorización de un bebé a partir de las imágenes capturadas con los dispositivos descritos en las Figuras 1, 2 y 6, y con los algoritmos descritos en las Figuras 7 y 8. Invención 1: Medición automática del movimiento de brazos y piernas del bebé mediante inteligencia artificial Para medir los movimientos del bebé proponemos un sistema de procesamiento de imágenes que sea a la vez robusto y rápido con un algoritmo descrito en la Figura 7. Ver Para ello emplearemos imágenes tomadas por una cámara que sea sensible a la luz en el rango visible y/o en el infrarrojo (5) . A partir de las imágenes capturadas (26) emplearemos Inteligencia Artificial para analizar las imágenes, concretamente usaremos dos detectores de objetos basados en redes neuronales convolucionales (CNN en inglés) . Uno detectará en tiempo real la presencia o no de una cara del bebé yacente y otro detectará en tiempo real la presencia o no del cuerpo del bebé yacente. La salida de las dos CNNs serán 4 puntos (P1, P[, P2, P2 en la Figuras 4-6) que definen dos rectángulos en la imagen que contienen total o parcialmente la cara (27) y el cuerpo detectados (28) . A partir de las coordenadas que definen los rectángulos o cajas que contienen la cara y el cuerpo podremos calcular los desplazamientos relativos de los brazos o piernas del bebé. Las coordenadas son las siguientes: la esquina superior izquierda (P1 = (P^x.Pxy) en la Figura 4) y la esquina inferior derecha (P1 = (P1, X, Pl¡y) en la Figura 4) de la caja que contiene la cara del bebé (27) ; y la esquina superior izquierda (P2 en la Figura 4) y la esquina inferior derecha (P2 en la Figura 4) de la caja que contiene el cuerpo del bebé (28) . Con los puntos correspondientes a la cara, se estima el tamaño (ancho y alto) de la cara del bebé. Asumiendo que la cámara se mantiene en una posición fija durante la monitorización, el tamaño de la cara va a ser constante. Por otro lado, el tamaño de la caja que contiene al cuerpo es variable, es decir, conforme el bebé estire o contraiga sus extremidades, la caja cambiará de tamaño. Se estiman las variaciones de tamaño de las cajas (27) y (28) en tiempo real, imagen a imagen. Y usando un conjunto de reglas sencillo, basado en la comparación entre el tamaño de la caja que contiene al cuerpo y la que contiene a la cara, el módulo determina el estado de cada una de las cuatro extremidades del bebé: contraídas o estiradas. Por ejemplo, sabemos que un cuerpo con las piernas estiradas tiene una longitud aproximada de cuatro caras. Podemos determinar que el bebé contrae las piernas si la altura de la caja (28) es menor que esa longitud. Si extiende el brazo izquierdo, el punto P2 se alejará del punto P1, igualmente si el bebé extiende el brazo izquierdo, el punto P2, se alejará del punto P .^ Si el bebé levanta el brazo hacia arriba, la distancia entre las coordenadas P2y y Ply aumentará... Teniendo el estado extendido o contraído de cada extremidad (brazos o piernas) para cada instante de tiempo, se calcula el índice de actividad como el número (normalizado) de cambios de estado que han tenido las extremidades durante los últimos segundos. La interpretación de esta puntuación es directa: cuanto mayor es el índice, más movimiento ha tenido el neonato, y viceversa. Igualmente, teniendo la evolución temporal de los movimientos de las extremidades es posible determinar el tipo de movimientos que realiza el bebé, es decir si son sincronizados, la velocidad, la dirección lo que permite evaluar las habilidades motoras del bebé acorde a su edad. Resumiendo, proponemos un método para medir la actividad motora de bebés yacentes (el movimiento de piernas y brazos) que es rápido y robusto, y que es de interés por ejemplo para evaluar posibles deficiencias del neurodesarrollo del bebé. El método se basa en medir los cambios de tamaño relativos de la caja obtenida mediante una red CNN entrenada como detector de personas, que contiene al bebé. El cambio relativo se mide respecto a la caja obtenida mediante una red CNN entrenada como detector de caras, que contiene la cara del bebé. No hemos encontrado en la literatura un procedimiento similar para medir la actividad motora de bebés yacentes. Invención 2: Medición de la respiración del bebé mediante inteligencia artificial y visión estereoscópica Esta invención propone la detección de la cara del bebé por algoritmos de visión artificial y en base a ello seleccionar varios puntos de referencia en el tórax, con un algoritmo descrito en la Figura 7. La medición de la profundidad gracias a dos cámaras (6) y (7) permite detectar las variaciones de volumen de la caja torácica y el ritmo respiratorio. Para medir la respiración, proponemos el uso de dos cámaras (6) y (7) que permitan mediante técnicas estereoscópicas, extraer un mapa de profundidades del campo visual. En nuestro caso sería un mapa de profundidades del bebé yacente. Para ello se emplea la visión estereoscópica que se basa en medir la disparidad entre dos imágenes tomadas con dos cámaras desplazadas lateralmente que sean sensibles a la luz en el rango visible o en el infrarrojo, para por medio de triangulación poder medir la profundidad de los objetos contenidos en el campo visual común de las cámaras. La disparidad se obtiene midiendo el desplazamiento relativo de un mismo punto de una escena en las dos imágenes (30) y (31) capturadas con las dos cámaras desplazadas (6) y (7) . Sabiendo la distancia entre las dos cámaras y la distancia focal de las cámaras (que viene fijada por la óptica) , la profundidad Z de ese punto se uede obtener como: Siendo x y x ' la posición horizontal del punto en cada cámara, y B la distancia entre las cámaras. Haciendo esos cálculos para distintos puntos comunes a las dos imágenes (30) y (31) es posible extraer un mapa de profundidades, donde a cada punto se le puede asociar una profundidad Z. Conociendo la posición de la cara usando las coordenadas P1 y Pl (ver Figuras 4 y 5) de la caja que contiene la cara del bebé según la invención 1, podemos determinar la posición de una nueva caja (33) dada por las coordenadas P3 = (P3iX, P3¡y) y P3 = (P3x, P3y) como se muestra en la Figura 4 definidas por unas distancias prefijadas Ax y Ay respecto a la caja de la cara, de modo que ^3, x = Pl, X + Ax P 3, y = P1, y + Ay Dado que el cuerpo de un bebé tiene una distribución y proporciones conocidas, esas distancias Ax y Ay se pueden ajustar de modo que la nueva caja esté localizada por ejemplo en la región torácica, o por ejemplo, en la zona del vientre del bebé. El tamaño de la nueva caja (33) tiene un ancho W y un alto H que se pueden ajustar tal que P{x = P3, x + W P', y = P3, y + H Las variaciones de volumen del vientre, el tórax, o la espalda cuando el bebé respira dan lugar a cambios de profundidad cíclicos que pueden ser medidos. Para ello, se calcula la media aritmética de los valores de profundidad extraídos de los píxeles contenidos en la región delimitada por la caja (33) del mapa de profundidad. De este modo se obtiene un valor de profundidad para un instante t. Las medidas de profundidad se miden en una secuencia de N imágenes tomadas en un intervalo temporal At mucho menor de 1 minuto, siendo N un número entero. Se calcula el romedio de los N valores de profundidad, y se repite esta operación un número de veces M de modo que M x At es 1 minuto. De este modo obtenemos la curva de respiración del bebé durante un minuto. Finalmente, la curva obtenida se analiza para encontrar bien los máximos (o mínimos) locales, y la frecuencia respiratoria (ciclos de inspiración/espiración en un minuto) se calcula como el número de máximos (o mínimos) detectados. Resumiendo, medimos la respiración extrayendo los movimientos en zonas del cuerpo muy concretas (tórax, vientre ...) . Se hace de manera automática empleando una CNN para detectar la cara a partir de vídeos de bebés y dos cámaras para obtener mapas de profundidad. No hemos encontrado en la literatura un procedimiento similar en la literatura. Invención 3: Análisis automático del estado emocional/estrés del bebé mediante inteligencia artificial Esta invención propone la detección de la cara del bebé por algoritmos de visión artificial y clasificar su estado emocional (lloro/dolor/neutro) con un algoritmo como el descrito en la Figura 7. Conociendo la posición de la cara usando las coordenadas (?! en la Figura 4) y la esquina inferior derecha (P1 en la Figura 3) de la caja que contiene la cara del bebé según la invención 1, se puede emplear la región de la cara contenida en esa caja (27) como entrada a una red neuronal convolucional CNN entrenada para clasificar imágenes. Concretamente, la red se entrena mediante aprendizaje supervisado para determinar si la cara del bebé está en uno de dos o más estados. Por ejemplo, llorando o sin llorar. No hemos encontrado en la literatura un procedimiento similar en la literatura. Invención 4: Anonimización automática de la cara del bebé mediante IA Es frecuente que se dé la circunstancia de que las secuencias de imágenes de los bebés deban ser protegidas por la ley de protección de datos. En esta invención proponemos el uso del sistema de monitorización añadiendo un método de mejora de la privacidad del bebé de tal manera que es posible anonimizar de manera automática el video o secuencias de imágenes en la propia cámara antes de ser ransmitida o grabada en un soporte cualquiera. El algoritmo está descrito en la Figura 7. Para ello, conociendo la posición de la cara usando las coordenadas (Pt en la Figura 4) y la esquina inferior derecha (P1 en la Figura 4) de la caja que contiene la cara del bebé (27) según la invención 1, se puede modificar en el sistema de cómputo (8) la información de los píxeles contenidos en la caja (27) de manera que se enmascara la información de la identidad facial. Una manera de hacerlo es cambiando el valor digital de los pixeles al valor cero (o negro) como se muestra en la caja anonimizada (29) de la Figura 4. No hemos encontrado explícitamente en la literatura un procedimiento similar en la literatura para su aplicación a bebés yacientes. Invención 5: Captura y generación de audio La invención propone incorporar un dispositivo de captura de sonidos (22) , por ejemplo, un micrófono, y un sistema emisor de sonido (23) , por ejemplo, un altavoz. Tanto (22) y (23) están conectados al sistema de cómputo (8) en el dispositivo de monitorización (4) de la Figura 1. Igualmente se incorpora, un dispositivo de captura de sonidos (24) , por ejemplo, un micrófono, y un sistema emisor de sonido (25) , por ejemplo, un altavoz. Tanto (24) y (25) están conectados al sistema de cómputo (15) mostrado en la Figura 1. La incorporación de circuitos de amplificación de sonidos conectados a los micrófonos y altavoces, permiten la comunicación bidireccional de sonidos y voces a distancia mediante un protocolo 5G entre la zona donde yace el bebé (1) y el dispositivo de visualización (15) No hemos encontrado explícitamente en la literatura un procedimiento similar en la literatura para su aplicación a bebés yacientes, que sea inalámbrico, bidireccional y que emplee 5G. Invención 6: Medición automática de la temperatura del bebé en zonas de interés mediante inteligencia artificial y cámaras térmicas. Se propone el uso de una cámara térmica (21) sensible al espectro infrarrojo incorporada a la cuna, incubadora o cama donde yace el bebé. En el caso de una incubadora cerrada la cámara térmica (21) captura imágenes a través de una ventana transparente en el infrarrojo (20) . Conociendo las coordenadas (Pt en la Figura 6) y la esquina inferior derecha (P ( en la Figura 6) de la caja que contiene la cara del bebé (27) según la invención 1, se puede emplear la región de la cara contenida en esa caja para obtener la temperatura del bebé en la cara (9) . Conociendo las de la caja que contiene la cara del bebé (27) o el cuerpo del bebé (28) como en la invención 1, se pueden localizar otras regiones del cuerpo (9) relativas a la posición de la cara o el cuerpo (por ejemplo, la frente, el pecho, una pierna ...) similar a como se describe en la invención 2, y extraer la temperatura corporal del bebé en esa región concreta y de forma automática. No hemos encontrado explícitamente en la literatura un procedimiento similar en la literatura para su aplicación a bebés yacientes, que determine de forma autónoma las zonas de interés por medio de redes CNN que detectan la cara y el cuerpo. Invención 7: Sistema extensible para la telemonitorización de bebés mediante redes de acceso híbridas y tecnología en la nube La invención propone e implementa una arquitectura software soportado por tres aspectos fundamentales: 1) el uso de redes de acceso híbridas, 3) el uso de tecnología cloud y 3) orientar la solución al concepto de servicio (Figura 3) . La figura muestra el ejemplo de una unidad neonatal de cuidados intensivos (NICU en inglés) . El uso de redes de acceso híbridas permite combinar diferentes tecnologías de manera coordinada para garantizar una permanente conectividad entre el bebe y édicos/familiares (doctor-relatives en la Figura 3) y optimizar el intercambio de datos a través de Internet aprovechando y optimizando el uso del ancho de banda. Por otro lado, la combinación de tecnología en la nube y la orientación al concepto de servicios nos va a permitir desplegar soluciones escalables, extensibles, más robustas, seguras e interoperables. De esta manera, nuestra solución estará compuesta por un conjunto de componentes software independientes que, combinados (composición y/o orquestación) , permitan proporcionar funcionalidades específicas para implementar soluciones particulares. De esta manera, nuestra propuesta permite adoptar diferentes implementaciones, siendo capaz de generar diferentes productos o soluciones independientes adaptándose a necesidades particulares del usuario. No hemos encontrado explícitamente en la literatura una propuesta de arquitectura o sistema adaptables para la telemonitorización de bebés basado en redes de acceso híbrido y con las características que proponemos. Invención 8: Sistema de cámara y procesamiento de imagen para la captura de parámetros fisiológicos medidos con sensores en contacto con la piel Esta invención permite completar la tele monitorización integral del bebé mediante una cámara enfocada a un monitor o pantalla dónde se visualizan mediciones del bebé hechas con sensores conectados a su piel. El algoritmo está descrito en la Figura 8. Los bebés en una incubadora, cama o cuna en un entorno hospitalario están monitorizados mediante sensores en contacto con la piel (del cuerpo o cabeza del bebé) (Figura 2) . Con estos sensores se miden la respiración, el ritmo cardiaco, la saturación de oxígeno en sangre, o electroencefalogramas de la actividad cerebral. Esas medidas fisiológicas se visualizan cómo curvas y valores numéricos en una pantalla (también llamada monitor) que se encuentra junto a la incubadora, cuna o cama. Para hacer un sistema de tele monitorización integral de los parámetros fisiológicos, en esta invención proponemos capturar con una cámara de video (38) enfocada a la pantalla/monitor (35) en el que se visualizan esas medidas tomadas con los sensores en contacto con la piel del bebé. Esas imágenes de video se procesan mediante algoritmos de procesamiento de imagen en la plataforma de cómputo, con lo que puede extraerse de la imagen los valores numéricos y las curvas representados en la pantalla/monitor, de los parámetros fisiológicos. Esos datos en forma digital, pueden transmitirse de forma inalámbrica a la pantalla de visualización de la App. En una realización preferida, la cámara (39) que captura continuamente imágenes del monitor o pantalla de visualización (35) , desde una posición distinta a la frontal a la pantalla del monitor, para no interferir con su correcta visualización por parte del personal médico. Las imágenes del monitor o pantalla de visualización (35) capturadas por la cámara (39) son procesadas digitalmente con un sistema de cómputo, mediante el cual las imágenes son analizadas para determinar la región que se corresponde con la pantalla, siendo esta transformada matemáticamente para corregir la deformación de perspectiva debido a la colocación no frontal de la cámara. La imagen con perspectiva corregida es analizada con un sistema de reconocimiento de texto (OCR en inglés) para extraer las medidas fisiológicas mostradas en la imagen y binarizada para extraer las curvas fisiológicas usando un método de umbralización de intensidad y un método de filtrado morfológico.

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ES1296514 (19/01/2023) - U Solicitud de modelo de utilidad
ES1296514 (11/04/2023) - Y Modelo de utilidad
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En fecha 28/07/2022 se realizó Admisión a Trámite
En fecha 28/07/2022 se realizó 1001U_Comunicación Admisión a Trámite
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En fecha 12/01/2023 se realizó 1110U_Notificación Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud
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