Контрольное устройство для контроля частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений пользователя; наручные часы, содержащие такое контрольное устройство

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к устройствам для контроля частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений пользователя. В одном варианте осуществления контрольное устройство содержит конденсатор и процессор данных. Конденсатор состоит из двух конденсаторных электродов, выполненных с возможностью прилегания к разным частям поверхности тела человека так, чтобы электрическая емкость конденсатора зависела от импульсов артериального давления крови. Процессор данных выполнен с возможностью определения частоты сердечных сокращений и/или ее вариаций по изменениям емкости конденсатора. Устройство также содержит устройство вывода для звукового и/или визуального извещения пользователя об измеренных параметрах. Во втором варианте осуществления устройство выполнено в виде браслета или наручных часов, содержащих вышеуказанное контрольное устройство. В третьем - в виде наручных часов, содержащих вышеуказанное контрольное устройство, в котором устройство вывода содержится в дисплее времени. Для контроля частоты сердечных сокращений и/или ее вариаций два конденсаторных электрода конденсатора располагают с прилеганием к разным частям поверхности тела человека. Частоту сердечных сокращений и/или ее вариацию определяют по изменениям емкости конденсатора. Использование группы изобретений позволит повысить точность измерения частоты сердечных сокращений. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к контрольному устройству для контроля частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений пользователя.

Устройства для контроля частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений пользователя находят широкое применение в медицине, например, для определения проявления сердечной недостаточности и/или возможности проявления сердечной недостаточности.

Кроме того, данные устройства применяются спортсменами, например, в схеме тренировок.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Контрольное устройство известно из описания патента США №3838684. Контрольное устройство содержит датчик давления, который при использовании прилегает к части поверхности кожи для измерения частоты сердечных сокращений. Импульсы давления, снимаемые датчиком, преобразуются в электрические импульсы. Кроме того, обеспечен источник света, который позволяет пользователю считать световые импульсы, представляющие каждое сердечное сокращение, в течение 15-секундного интервала для визуального определения, тем самым частоту сердечных сокращений пользователя в любой данный момент времени. Устройство является компактным и надевается на ремешке на запястье.

Недостатком известного контрольного устройства является его ненадежность, поскольку для выполнения надежных измерений частоты сердечных сокращений требуется, чтобы датчик давления находился точно в положении около кровеносного сосуда, с которого снимают измерения. Поэтому устройство не пригодно для применения спортсменами, которые предпочитают использовать устройство во время бега, прыжков и/или любого другого движения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеописанных недостатков.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается контрольное устройство для контролирования частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений пользователя, при этом устройство содержит конденсатор, содержащий, по меньшей мере, два конденсаторных электрода, причем конденсаторные электроды можно располагать вблизи разных частей поверхности части тела человека, где часть тела является, например, конечностью человека, например рукой, чтобы электрическая емкость конденсатора зависела от импульсов артериального давления крови, протекающей через часть тела, причем устройство дополнительно содержит процессор данных для определения частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений по изменениям емкости конденсатора.

Неожиданно выяснилось, что частоты сердечных сокращений человека можно измерять с использованием конденсатора, содержащего конденсаторные электроды, которые расположены около разных частей поверхности части тела человека. В результате импульсы давления, распространяющиеся по кровеносному сосуду, влияют на емкость. Благодаря изменениям емкости можно определять частоту сердцебиений.

В предпочтительном варианте, для получения точных результатов измерений разные поверхности выбирают на, по существу, противоположных сторонах части тела человека, в частности так, чтобы часть тела проходила между электродами во время применения.

Для облегчения пользователю возможности считывания результатов измерений частоты его сердечных сокращений предпочтительный вариант осуществления устройства содержит устройство вывода для звукового и/или визуального извещения пользователя о частоте сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений, вычисленных процессором данных.

В варианте осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением, устройство содержит генератор для посылки колебательного сигнала через конденсатор, чтобы можно было удовлетворительно определять изменения емкости.

В предпочтительном варианте генератор выполнен с возможностью генерации бинарного сигнала. Преимущество бинарного сигнала состоит в том, что в процессоре данных не требуется дополнительного A/D-преобразователя (аналого-цифрового преобразователя).

Для создания возможности определения изменений частоты процессор данных дополнительного варианта осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением содержит блок генерации одиночных импульсов для формирования последовательности импульсов, при этом последовательность импульсов формируется из импульсов, формируемых блоком генерации одиночных импульсов по нарастающему фронту или спадающему фронту колебательного сигнала. В данном варианте осуществления процессор данных может содержать усредняющий блок для формирования скользящего среднего значения последовательности импульсов, при этом скользящее среднее значение характеризует изменения частоты колебательного сигнала.

В усовершенствованном варианте осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением обеспечен акселерометр для определения ускорения части тела. Если во время контроля частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений известно ускорение части тела, то можно компенсировать любые помехи и/или возмущения, возникающие в результате ускорения.

Чтобы правильно осуществлять компенсацию помех и возмущений, процессор данных может быть выполнен с возможностью определения оценки величины возмущения при измерениях, причем величина возмущения обусловлена ускорением конечности.

Принципиальная идея настоящего изобретения состоит в использовании только одного браслета, в частности наручных часов, содержащего простое средство для контроля сердца пользователя, без применения нагрудной обвязки. В таком случае в предпочтительном варианте единственный браслет, содержащий конденсатор, содержащий, по меньшей мере, два конденсаторных электрода, предпочтительно содержит также процессор данных и, в частности, содержит также устройство вывода.

Вышеописанные и другие аспекты изобретения изложены и поясняются в нижеприведенном описании вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые позиции относятся к соответствующим основным частям.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вид в перспективе первого варианта осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 - вид сверху устройства, показанного на фиг.1;

фиг.3 - схема процессора данных, содержащегося в устройстве, показанном на фиг.1 и 2;

фиг.4 - вид сверху модификации устройства, показанного на фиг.1 и 2; и

фиг.5 - вид сверху второго варианта осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг.1 показана кисть 1 руки и запястье 2 руки 3 человека от плеча до кисти, который использует первый вариант осуществления контрольного устройства 4. Как показано на фиг.2, устройство 4 содержит корпус 6, содержащий дисплей 8 времени с двумя указателями 10 и 12, и браслет, содержащий первый ремешок 14 и второй ремешок 16. Устройство выполнено с возможностью обеспечения электрического конденсатора 22, содержащего электроды 18, 20. Каждый из ремешков 14, 16 снабжен конденсаторным электродом 18, 20 в форме пластинки 18, 20, формирующим, совместно с другим электродом, конденсатор 22 при использовании, когда устройство надето на пользователя. Конденсаторные пластины можно располагать вблизи разных частей поверхности. В показанных вариантах осуществления части поверхности находятся на, по существу, противоположных сторонах руки 3 во время пользования, то есть на сторонах руки 3, которые, по существу, обращены в стороны, противоположные одна другой.

Электроды 18 и 20 электрически связаны с генератором 24, который во время работы посылает периодический электрический сигнал через конденсатор 22. Устройство 4 дополнительно содержит процессор 26 данных для определения частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений по изменениям емкости конденсатора. Кроме того, устройство 4 содержит устройство 28 вывода для звукового и/или визуального извещения пользователя о частоте сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений, вычисленных процессором данных, вычисленных процессором 26 данных. На фиг.2 показано, что устройство 28 вывода образовано визуальным дисплеем 30.

Процессор 26 данных предпочтительно содержит частотный детектор. Для применения в процессоре 26 данных пригодны частотные детекторы многих типов. Однако в настоящем конкретном варианте осуществления (см. фиг.3), частотный детектор процессора 26 данных устройства 4 содержит преобразователь 32 для преобразования периодического сигнала в бинарный сигнал. В настоящем конкретном варианте осуществления преобразователь представляет собой компаратор с выходным сигналом, который является логической единицей, если входной сигнал > 0, и который является логическим нулем, если входной сигнал равен 0. Однако можно применить подходящие преобразователи других типов. Частотный детектор дополнительно содержит блок 34 генерации одиночных импульсов для формирования последовательности B импульсов в качестве выходного сигнала в ответ на изменение значения сигнала в бинарном сигнале и усредняющий блок 36 для формирования скользящего среднего значения <B> последовательности B импульсов, формируемой блоком 34 генерации одиночных импульсов. Для исключения потребности в преобразователе 32 можно обеспечить генератор, выполненный с возможностью формирования бинарного сигнала, например блочного сигнала. Поскольку одиночный импульс, формируемый блоком 34 генерации одиночных импульсов, имеет фиксированную длительность, и импульс формируется только в ответ на изменение значения сигнала в выходном сигнале, то скользящее среднее значение, формируемое усредняющим блоком 36, характеризует частоту бинарного сигнала. По упомянутому сигналу скользящего среднего вычислительный блок 38 может вычислить частоту сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений.

Спортсмен, использующий устройство 4, которое в настоящем варианте осуществления содержится в наручных часах, может, например, во время бега легко контролировать собственную частоту сердечных сокращений и/или ее вариации просто глядя на свои часы. Если частота сердечных сокращений становится слишком высокой, спортсмен может ослабить нагрузку, чтобы выдерживать заданный план тренировки.

В альтернативном варианте, устройство 4 можно использовать во время игры в компьютерные игры. Частоту сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений можно использовать как параметр во время компьютерных игр. На способность пользователя устройства управлять характером компьютерной игры может, например, влиять частота сердечных сокращений пользователя.

Другой областью применения является использование устройства, когда частота сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений служат для определения проявления сердечной недостаточности и/или риска проявления сердечной недостаточности. Устройство может быть выполнено с возможностью формирования, после определения сердечной недостаточности, предупредительного сигнала и его передачи во внешний приемник 40.

На фиг.4 представлена модификация первого варианта осуществления, в которой обеспечено устройство 28 вывода для звукового извещения человека о частоте сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений. Вместо формирования визуального дисплея 30 устройство 28 вывода сформировано в виде гнезда 42 и наушника 44, содержащего провод 46 и штекер 48, который выполнен с возможностью вставки в гнездо 42. В модификации первого варианта осуществления процессор 26 данных выполнен с возможностью периодического уведомления человека о его частоте сердечных сокращений и/или вариациях частоты сердечных сокращений звуком, например человеческим голосом. Однако вместо использования провода 46 и штекера 48 наушник 44 и устройство 28 вывода могут быть также выполнены с возможностью связи беспроводным способом.

На фиг.5 схематично изображен второй усовершенствованный вариант осуществления устройства. Второй вариант осуществления устройства подобен первому варианту осуществления. Однако, как можно видеть из фиг.5, второй вариант осуществления устройства содержит акселерометр 50 для определения ускорения руки 3. Акселерометр 50 определяет величину ускорения руки 3. Процессор 26 данных соответственно выполнен с возможностью определения при измерениях оценки величины возмущения, вызванного ускорением руки, в, по меньшей мере, одном электрическом параметре, чтобы упомянутое возмущение можно было компенсировать. Кроме того, акселерометр 50 может быть выполнен с возможностью распознавания периодического характера ускорения руки для дополнительного повышения возможностей компенсации возмущений.

Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления. Например, кроме процессоров данных, описанных в настоящей заявке, различные другие процессоры данных могут быть пригодны к применению, без выхода за пределы объема настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Например, упомянутый браслет можно выполнить различными способами с содержанием, например, по меньшей мере, одного ремешка и/или можно выполнять другим способом. Упомянутые конденсатор, процессор данных и/или устройство вывода могут соединяться с браслетом также различными способами. Например, конденсатор, процессор данных и/или устройство вывода могут соединяться с браслетом, могут быть неразъемно встроены в браслет, могут разъемно соединяться с ним, могут, по меньшей мере, частично содержаться в корпусе наручных часов и/или соединяться другим способом. Кроме того, частота сердечных сокращений и/или вариация частота сердечных сокращений могут сохраняться в памяти, содержащейся, например, в процессоре данных. Такие варианты осуществления не выходят за пределы объема настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Благодаря изобретению можно легко измерять частоту сердечных сокращений человека с использованием конденсатора нетрадиционным способом.

Следует отметить, что формулировка «содержащий» не исключает наличия других элементов в части устройства или дополнительных этапов в способе. Следует также отметить, что формулировка в единственном числе, обозначенном в оригинале неопределенными артиклями, не исключает множественного числа. Кроме того, условные обозначения в формуле изобретения не подлежат истолкованию как ограничивающие объем настоящего изобретения.

1. Контрольное устройство для контролирования частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений пользователя, при этом устройство (4) содержит: конденсатор (22), содержащий, по меньшей мере, два конденсаторных электрода (18, 20), причем конденсаторные электроды (18, 20) выполнены с возможностью прилегания к разным частям поверхности части тела человека, так чтобы электрическая емкость конденсатора (22) зависела от импульсов артериального давления крови, протекающей через часть тела, причем устройство (4) дополнительно содержит процессор (26) данных для определения частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений по изменениям емкости конденсатора (22).

2. Устройство по п.1, в котором часть тела является конечностью человека.

3. Устройство по п.2, в котором часть тела является рукой.

4. Устройство по п.1, в котором устройство (4) содержит устройство (28) вывода для звукового и/или визуального извещения пользователя о частоте сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений, вычисленных процессором (26) данных.

5. Устройство по п.1, в котором устройство содержит генератор (24) для посылки колебательного сигнала через конденсатор (22).

6. Устройство по п.5, в котором генератор (24) выполнен с возможностью генерации бинарного сигнала.

7. Устройство по любому из пп.1-6, в котором процессор (26) данных содержит частотный детектор, выполненный с возможностью определения изменений частоты.

8. Устройство по п.5, в котором процессор данных содержит блок (34) генерации одиночных импульсов для формирования последовательности импульсов, при этом последовательность (В) импульсов формируется из импульсов, формируемых блоком (34) генерации одиночных импульсов по нарастающему фронту или спадающему фронту колебательного сигнала.

9. Устройство по п.8, в котором процессор данных содержит усредняющий блок (36) для формирования скользящего среднего (<В>) последовательности (В) импульсов, при этом скользящее среднее характеризует изменения частоты колебательного сигнала.

10. Устройство по любому из пп.1-6, в котором устройство содержит акселерометр (50) для определения ускорения части тела.

11. Устройство по п.10, в котором процессор данных выполнен с возможностью определения оценки величины возмущения при измерениях, причем величина возмущения обусловлена ускорением части тела.

12. Устройство по любому из пп.1-6, в котором разные поверхности находятся на, по существу, противоположных сторонах части тела человека.

13. Устройство по любому из пп.1-6, в котором часть тела проходит между электродами во время применения.

14. Устройство по любому из пп.1-6, в котором устройство снабжено браслетом, при этом браслет содержит, по меньшей мере, часть конденсатора (22), причем браслет предпочтительно снабжен корпусом (6) и/или упомянутым процессором (26) данных.

15. Устройство по любому из пп.1-6, в котором устройство выполнено с возможностью ношения на одной части тела пользователя.

16. Устройство по п.15, в котором устройство выполнено с возможностью ношения на конечности пользователя.

17. Устройство по п.16, в котором устройство выполнено с возможностью ношения на руке.

18. Устройство по п.1, в котором частота сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений используются как параметр при компьютерных играх.

19. Устройство по п.1, в котором частота сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений используются как параметр в схеме тренировок.

20. Браслет или наручные часы, содержащий(ие) контрольное устройство по любому из предыдущих пунктов.

21. Наручные часы, содержащие контрольное устройство по п.4, в которых устройство (28) вывода содержится в дисплее времени.

22. Браслет или наручные часы по п.20, в котором частота сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений используются как параметр при компьютерных играх.

23. Браслет или наручные часы по п.20, в котором частота сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений используются как параметр в схеме тренировок.

24. Способ контроля частоты сердечных сокращений и/или вариации частоты сердечных сокращений, в котором, по меньшей мере, два конденсаторных электрода конденсатора располагают с прилеганием к разным частям поверхности части тела человека, причем электрическая емкость конденсатора зависит от импульсов артериального давления крови, протекающей через часть тела, причем частота сердечных сокращений и/или вариация частоты сердечных сокращений определяют по изменениям емкости конденсатора.

25. Способ по п.24, в котором часть тела является конечностью человека.

26. Способ по п.25, в котором часть тела является рукой.

27. Способ по п.25, в котором электроды располагают так, что часть тела, в которой протекает кровь, по меньшей мере, частично находится между электродами.