Система мониторинга частоты сердечных сокращений и способ определения состояния разогрева пользователя

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к системе мониторинга частоты сердечных сокращений и способу определения состояния разогрева пользователя. При этом генерируют свет, направленный на кожу пользователя, с помощью источника света оптического датчика. Обнаруживают с использованием фотодетектора оптического датчика свет, указывающий на абсорбцию в коже или отражение света от источника света от кожи пользователя. Измеряют частоту сердечных сокращений пользователя с помощью оптического датчика частоты сердечных сокращений и выводят выходной сигнал. Выходной сигнал оптического датчика частоты сердечных сокращений соответствует выходному сигналу блока фотодетектора. Анализируют с помощью аналитического блока выходной сигнал от датчика частоты сердечных сокращений и на основании анализа определяют состояние разогрева пользователя. С помощью анализатора сигналов анализируют компонент переменного тока выходного сигнала, компонент постоянного тока выходного сигнала и морфологию пульсации выходного сигнала. С помощью блока детектора разогрева обнаруживают состояние разогрева пользователя на основании измерения перфузии крови, определенной с использованием характеристик компонента переменного тока выходного сигнала, компонента постоянного тока выходного сигнала или морфологии пульсации выходного сигнала. Обеспечивается обнаружение состояния разогрева пользователя на основании анализа характеристик сигнала частоты сердечных сокращений. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к системе мониторинга частоты сердечных сокращений, а также способу определения состояния разогрева пользователя.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Оптические датчики частоты сердечных сокращений хорошо известны для осуществления мониторинга или обнаружения частоты сердечных сокращений пользователя. Такой датчик частоты сердечных сокращений может быть основан на фотоплетизмографическом (PPG) датчике, и его можно использовать для того, чтобы получать волюметрические измерения органа. С помощью пульсовых оксиметров обнаруживают изменения в поглощении света кожей человека, и на основании этих измерений можно определять частоту сердечных сокращений пользователя.

В US 2014/0073486 A1 описана носимая система физиологических измерений, в которой используют PPG сигнал для того, чтобы определять частоту сердечных сокращений пользователя. Частоту сердечных сокращений или вариабельность частоты сердечных сокращений определяют и, на основании этих измерений, определяют, должен ли пользователь разогреваться в течение более длительного периода времени или до сих пор находится на этапе разогрева.

Типично, PPG датчик крови пропускающего или отражающего типа осуществляет мониторинг перфузии крови в дерме и подкожной ткани кожи путем измерения поглощения на конкретной длине волны. PPG сигналы могут содержать небольшой сигнал переменного тока (фактическая фотоплетизмограмма) поверх большого нежелательного сигнала смещения постоянного тока. Сигнал смещения постоянного тока может содержать сигналы, которые исходят из кожи или ткани, а также из существенной части окружающего света.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель изобретения состоит в том, чтобы предоставить систему мониторинга частоты сердечных сокращений, которая способна обнаруживать состояние разогрева пользователя, а также соответствующий способ определения состояния разогрева пользователя.

В одном из аспектов настоящего изобретения предусмотрена система мониторинга частоты сердечных сокращений. Система мониторинга частоты сердечных сокращений содержит оптический датчик частоты сердечных сокращений, выполненный с возможностью измерять или определять частоту сердечных сокращений пользователя и выводить выходной сигнал. Система мониторинга частоты сердечных сокращений кроме того содержит аналитический блок, выполненный с возможностью анализировать выходной сигнал от по меньшей мере одного датчика частоты сердечных сокращений и определять состояние разогрева пользователя на основании анализируемого выходного сигнала от оптического датчика частоты сердечных сокращений. Аналитический блок содержит анализатор сигналов, выполненный с возможностью анализировать по меньшей мере одно из компонента переменного тока выходного сигнала, компонента постоянного тока выходного сигнала и морфологии пульсации выходного сигнала. Аналитический блок, кроме того, содержит блок детектора разогрева, выполненный с возможностью обнаруживать состояние разогрева пользователя на основании перфузии пользователя кровью, как обнаруживают в соответствии с характеристиками сигнала компонента переменного тока, компонента постоянного тока или морфологии пульсации выходного сигнала от оптического датчика частоты сердечных сокращений. Система мониторинга частоты сердечных сокращений, таким образом, способна определять состояние разогрева пользователя на основании измеряемых физиологических сигналов, как определяют с помощью оптического датчика частоты сердечных сокращений, так что обнаружение состояния разогрева осуществляют более точно.

В дополнительном аспекте изобретения оптический датчик частоты сердечных сокращений содержит по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью генерировать свет, который направлен на кожу пользователя. Оптический датчик частоты сердечных сокращений, кроме того, содержит по меньшей мере один блок фотодетектора, выполненный с возможностью обнаруживать свет, который говорит об абсорбции или отражении света от по меньшей мере одного источника света в коже пользователя или от нее. Выходной сигнал оптического датчика частоты сердечных сокращений соответствует выходным сигналам по меньшей мере одного блока фотодетектора. Соответственно, выходной сигнал блок фотодетектора анализируют с помощью аналитического блока и, тем самым, используют для того, чтобы определять состояние разогрева пользователя.

Согласно еще одному дополнительному аспекту изобретения, характеристики сигнала могут включать амплитуду компонента переменного тока, компонент постоянного тока выходного сигнала или историю выходного сигнала (например, увеличение/уменьшение амплитуды) или морфологию пульсации выходного сигнала. Эти характеристики сигнала могут представлять собой моментальные значения или могут быть усреднены по времени.

Согласно еще одному дополнительному аспекту изобретения, блок детектора разогрева выполнен с возможностью сравнивать анализируемую характеристику сигнала и/или ее абсолютные и/или относительные изменения с течением времени с пороговыми значениями для того, чтобы определять состояние разогрева пользователя. Например, когда амплитуда не показывает (значимого) увеличения, достигнута оптимальная перфузия. Согласно еще одному дополнительному аспекту изобретения, система мониторинга частоты сердечных сокращений содержит блок вывода, выполненный с возможностью выводить состояние разогрева пользователя.

Согласно еще одному дополнительному аспекту изобретения, предусмотрен способ определения состояния разогрева пользователя. Частоту сердечных сокращений пользователя измеряют или определяют с помощью оптического датчика частоты сердечных сокращений и выводят выходной сигнал. Анализируют выходной сигнал от по меньшей мере одного оптического датчик частоты сердечных сокращений и определяют состояние разогрева пользователя на основании анализируемого выходного сигнала от оптического датчика частоты сердечных сокращений.

Согласно одному из аспектов изобретения перфузию кровью и, тем самым, состояние разогрева пользователя обнаруживают с использованием оптического датчика частоты сердечных сокращений и посредством анализа выходных сигналов оптического датчика частоты сердечных сокращений. В частности, перфузия кровью имеет влияние на выходной сигнал, например, отношение сигнала к шуму, оптического датчика частоты сердечных сокращений.

Согласно одному из аспектов изобретения, предусмотрен компьютерный программный продукт, который содержит машиночитаемую память, которая хранит средства кода компьютерной программы для управления указанной выше системой мониторинга частоты сердечных сокращений для того, чтобы осуществлять стадии способа определения состояния разогрева пользователя.

Следует понимать, что система мониторинга частоты сердечных сокращений по п. 1, способ определения состояния разогрева пользователя по п. 7 и компьютерный программный продукт по п. 8 имеют схожие и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, в частности, как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения также может представлять собой комбинацию зависимых пунктов формулы изобретения или указанных выше вариантов осуществления или аспектов с соответствующими независимыми пунктами формулы изобретения.

Эти и другие аспекты по изобретению видны из варианта(вариантов) осуществления, описанных далее в настоящем документе, и разъяснены со ссылкой на них.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

На следующих фигурах:

на фиг. 1 представлена базовая блочная диаграмма системы мониторинга частоты сердечных сокращений согласно одному из аспектов изобретения,

на фиг. 2 представлен график, на котором изображен выходной сигнал от датчика частоты сердечных сокращений согласно одному из аспектов изобретения,

на фиг. 3 представлен график, на котором показан выходной сигнал датчика частоты сердечных сокращений без его компонента переменного тока, а также данные о движении пользователя согласно одному из аспектов изобретения,

на фиг. 4 представлен график, показывающий выходной сигнал датчика частоты сердечных сокращений с его компонентом переменного тока, а также данные о движении,

на фиг. 5 представлен график, показывающий компонент переменного тока выходного сигнала датчика частоты сердечных сокращений, а также данные о движении согласно дополнительному аспекту изобретения,

на фиг. 6 представлен график, показывающий выходной сигнал датчика частоты сердечных сокращений, а также модуляция выходного сигнала датчика согласно одному из аспектов изобретения,

на фиг. 7 представлен график, показывающий выходные сигналы датчика частоты сердечных сокращений, а также данные о движении пользователя согласно одному из аспектов изобретения,

на фиг. 8 представлен график, показывающий выходной сигнал датчика частоты сердечных сокращений, а также модуляцию выходного сигнала на протяжении 20 интервалов, измеряемого на запястье пользователя,

На фиг. 9 представлен график, показывающий выходной сигнал датчика частоты сердечных сокращений, а также модуляцию выходных сигналов на протяжении 17 интервалов, измеряемых на голени пользователя, и

на фиг. 10 представлен график, показывающий выходные сигналы оптического датчика частоты сердечных сокращений с использованием красного света и инфракрасного света согласно одному из аспектов изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг. 1 представлена схематическая блочная диаграмма системы мониторинга частоты сердечных сокращений согласно одному из аспектов изобретения. Система 10 мониторинга частоты сердечных сокращений содержит по меньшей мере один датчик 100 частоты сердечных сокращений, аналитический блок 200, необязательно блок 300 вывода и необязательно по меньшей мере один вторичный датчик 400. Датчик 100 частоты сердечных сокращений содержит по меньшей мере один источник 110 света и по меньшей мере один фотодетектор 120. Несколько фотодетекторов можно комбинировать в блок фотодетектора. Блок фотодетектора также может содержать только один фотодетектор. Источник 110 света испускает свет на кожу 1000 пользователя и фотодетектор 120 обнаруживает отражаемый или пропускаемый свет от кожи 1000 пользователя или через нее. Источник 110 света можно реализовать в виде LED или лазера. Датчик 100 частоты сердечных сокращений, таким образом, можно воплощать в виде оптического датчика частоты сердечных сокращений. Датчик 100 частоты сердечных сокращений можно приводить в действие в режиме пропускания (измерение света, пропускаемого через кожу 1000 пользователя) или в режиме отражения (измерение света, отражаемого от кожи 1000 пользователя).

В одном из аспектов изобретения оптический датчик 100 частоты сердечных сокращений воплощают в виде фотоплетизмографического (PPG) датчика.

Фотодетектор 120 обнаруживает свет, отражаемый или пропускаемый кожей 1000 пользователя. Фактически датчик 100 частоты сердечных сокращений оптически измеряет изменение объема крови в ткани человека и, таким образом, может обнаруживать пульсовой сигнал на основании этих измерений. Выходной сигнал по меньшей мере одного фотодетектора 120 может представлять собой выходной сигнал 101 датчика 100 частоты сердечных сокращений. Выходной сигнал датчика 100 частоты сердечных сокращений может иметь компонент постоянного тока и компонент переменного тока. Это описано более подробно со ссылкой на фиг. 2.

Аналитический блок 200 может содержать анализатор 120 сигналов и детектор 220 разогрева. Детектор 220 разогрева необязательно можно соединять с памятью 221, в которой можно хранить пороговые значения. Альтернативно или кроме того, детектор 220 разогрева также может обнаруживать, что разогрев выполнен, посредством вычисления изменений амплитуды с течением времени. Если (значимое) изменение амплитуды более не имеет места, пользователь разогрет и достигнута хорошая перфузия.

Блок 300 вывода необязательно может иметь графический пользовательский интерфейс 310, а также необязательно беспроводной интерфейс 320. Через беспроводной интерфейс 320 система мониторинга частоты сердечных сокращений может осуществлять беспроводную связь, например, со смартфоном, планшетом или переносным компьютером.

Блок 400 вторичного датчика может содержать по меньшей мере один вторичный датчик, такой как датчик 410 ускорения для измерения движения пользователя, температурный датчик 420 и/или датчик 430 влажности. Данные от блока 400 вторичного датчика можно использовать для валидации выходного сигнала детектора 220 разогрева.

Согласно одному из аспектов изобретения, анализатор 210 сигналов анализирует выходной сигнал 101 оптического датчика 100 частоты сердечных сокращений. В частности, анализатор 210 сигналов может анализировать компонент постоянного тока, компонент переменного тока и/или морфологию пульсации выходного сигнала 101. В частности, можно анализировать морфологию импульсов в PPG сигнале. Кроме того, анализатор 210 сигналов также может анализировать изменения в компоненте постоянного тока, компоненте переменного тока и/или морфологии пульсации выходного сигнала 101. Детектор 220 разогрева определяет состояние разогрева пользователя посредством анализа компонента постоянного тока, компонента переменного тока и/или морфологии пульсации выходного сигнала 101 оптического датчика 100 частоты сердечных сокращений. Другими словами, детектор 220 разогрева обнаруживает состояние разогрева пользователя на основании характеристик сигнала выходного сигнала (таких как амплитуда компонента переменного тока и/или история выходного сигнала PPG датчика). Необязательно, детектор 220 разогрева может сравнивать анализируемый выходной сигнал 101 с пороговыми значениями, которые, например, хранят в памяти 121. На основании этих сравнений детектор 220 разогрева может определять состояние разогрева пользователя.

Детектор 220 разогрева также может осуществлять мониторинг изменений амплитуды выходного сигнала от датчика 100. Если не обнаруживают (значимые) изменения, детектор разогрева может определять, что разогрев выполнен.

Разогрев типично осуществляют перед упражнениями, такими как бег, игра в футбол или тому подобное. Разогрев типично выполняют с помощью физической активности более низкой интенсивности. В частности, выполняют сокращения мышц. Задача может состоять в увеличении температуры тела, увеличении активности сердечнососудистой системы, увеличении перфузии. Разогрев можно использовать для снижения риска повреждений. Путем разогрева увеличивают перфузию. Это может вести к увеличенной мышечной активности. Соответственно, мышцы можно снабжать дополнительными потоками крови и, таким образом, кислородом.

На фиг. 2 представлен график, показывающий выходной сигнал датчика частоты сердечных сокращений согласно одному из аспектов изобретения. Датчик частоты сердечных сокращений согласно фиг. 2 может быть основан на датчике частоты сердечных сокращений согласно фиг. 1. В частности, выходной сигнал 101 датчика частоты сердечных сокращений содержит компонент 101a постоянного тока, а также компонент 101b переменного тока. Выходной сигнал 101 также имеет морфологию пульсации. На фиг. 2 изображен типичный сигнал от PPG датчика, носимого на запястье. Компонент 101a постоянного тока выходного сигнала 100 не содержит информации о частоте сердечных сокращений. Однако компонент 101b переменного тока представляет собой сигнал, из которого можно вывести частоту сердечных сокращений. Отношение компонента переменного тока к компоненту постоянного тока представляет собой модуляцию и указание на количество полезных сигналов для отклонения частоты сердечных сокращений. Амплитуда сигнала частоты сердечных сокращений представляет собой высоту компонента переменного тока.

На фиг. 3 представлен график, показывающий выходной сигнал от датчика частоты сердечных сокращений, а также данные о движении. В частности, на фиг. 3 изображен выходной сигнал 101 оптического датчика частоты. Кроме того, также изображены соответствующие данные 401a, 401b, 401c о движении. Как можно видеть по изображенному выходному сигналу датчика частоты сердечных сокращений, присутствует только компонент 101a постоянного тока, но не компонент 101b переменного тока, несмотря на то, что пользователь не двигается, как можно видеть по данным 401a–401c о движении. Соответственно, датчик 100 частоты сердечных сокращений не способен обнаруживать пульсовой сигнал.

На фиг. 4 представлен график, показывающий выходной сигнал датчика частоты сердечных сокращений, а также данные о движении согласно одному из аспектов изобретения. Измерения, как изображено на фиг. 4, выполняют в более поздний момент времени по сравнению с измерениями на фиг. 3. Здесь на приведенном далее графике можно видеть, что пользователь не двигается и что компонент 101b переменного тока поддается обнаружению так, что можно извлекать пульсовой сигнал. Рябь в выходном сигнале соответствует изменениям в отражении, которые обусловлены сокращениями сердца. Амплитуда этой ряби может меняться в соответствии с активностью пользователя. В частности, это может происходить во время первых минут во время периода разогрева.

На фиг. 5 представлен график, показывающий выходной сигнал датчика частоты сердечных сокращений, а также данные о движении. Измерения в соответствии с фиг. 5 измеряли в более поздний момент времени по сравнению с фиг. 4. Амплитуда компонента 101b переменного тока увеличивается от фиг. 3 (где она в основном равна нулю) к фиг. 4 (амплитуда 0,03×104) до амплитуды 0,04×104.

На фиг. 3–5 показано, что когда выполняют небольшую паузу во время бега (что показано гладкой линией в данных датчика ускорения), амплитуда выходного PPG сигнала может увеличиваться из-за более хорошей перфузии (бегун разогрет). Во время этой паузы PPG сигнал не будет искажен артефактами движения.

На фиг. 6 представлен график, показывающий амплитуду S выходного сигнала, а также модуляцию M выходного сигнала. Модуляция M изображена в % и амплитуда S в нА/мА. При t=1, пользователь находится внутри разогревающей среды. При t=2, пользователь пробежал 1 километр и сидит на скамейке и имеет относительно низкую перфузию. При t=3–14, пользователь бежит по лестнице вверх и вниз и затем сидит на скамейке до тех пор, пока частота сердечных сокращений не упадет обратно до 120 уд./мин. Здесь можно видеть, что перфузия начинает увеличиваться. При t=15 пробежали четыре километра, после чего следовало сидение на скамейке до тех пор, пока частота сердечных сокращений не упадет обратно до 120 уд./мин. При t=16 пробежали последние 2 километра и пользователь возвращается домой и сидит на стуле до тех пор, пока частота сердечных сокращений не упадет ниже 90 уд./мин. Как можно видеть на фиг. 6, модуляция M и сигнал S меняются с течением времени, реагируя на различные этапы, которые организм проходит во время упражнения. При t=2 модуляция M и амплитуда S сигнала снижаются, поскольку организм пытается сохранить тепло тела. После этого организм начинает медленно разогреваться, например, при t=10, где амплитуда увеличивается. На фиг. 6 период разогрева увеличен из-за относительно коротких упражнений и длинных этапов бездействия. При t=6 пользователь выполнил две пробежки непосредственно одну за другой и, таким образом, амплитуда выходного сигнала возросла.

На фиг. 7 представлен график, показывающий выходной сигнал датчика частоты сердечных сокращений, а также выходные сигналы датчиков движения, согласно одному из аспектов изобретения. На фиг. 7 упражнение занимает 4000 секунд, и в верхней части изображен выходной сигнал 101 датчика движения, тогда как в нижней части изображены данные о движении от пользователя. В момент времени t=220–3700 с ускорение не меняется очень сильно, за исключением интервалов при t=500 и t=2400, когда пользователь стоит без действия. Как можно видеть на фиг. 7, амплитуда выходного сигнала 101 возрастает с начала (t=295 с) и середины (t=2096 с).

На фиг. 8 представлен график, показывающий сигнал S и модуляцию M выходного сигнала 101 согласно одному из аспектов изобретения, как видно для нескольких интервалов 1–20, где интервалы могут составлять 10 секунд каждый. В частности, оптический датчик 100 частоты сердечных сокращений прикрепляют к запястью пользователя. График на фиг. 8 связан с графиком на фиг. 7.

На фиг. 9 представлен график, показывающий сигнал и модуляцию выходного сигнала 101 датчика частоты сердечных сокращений согласно одному из аспектов изобретения во время того же упражнения, которое показано на фиг. 7, при котором датчик частоты сердечных сокращений прикрепляют к голени пользователя. Посредством сравнения фиг. 8 и 9 можно видеть, что выходной сигнал больше возрастает для датчика частоты сердечных сокращений, прикрепленного к запястью, чем для датчика частоты сердечных сокращений, прикрепленного к голени пользователя, несмотря на то, что руки не вовлечены непосредственно в поступательное движение пользователя.

Следует отметить, что увеличенный компонент постоянного тока, а также увеличенную модуляцию выходного сигнала 101 датчика частоты сердечных сокращений можно объяснить увеличением перфузии кровью во время этапа разогрева.

Во время бега при относительном постоянном движении, амплитуда PPG сигнала может увеличиваться во время отдыха до тех пор, пока артефакты движения относительно постоянны.

Следует отметить, что если пользователь разогревается с использованием упражнений различных типов, таких как приставной шаг, кариока, подъем коленей, выброс голени и т. д., может быть сложно измерять увеличение перфузии, если разогревающее упражнение является относительно коротки, и если между упражнениями имеют место периоды отдыха, может быть лучше использовать их. С другой стороны, если упражнение имеет повторяющийся паттерн, система мониторинга частоты сердечных сокращений может быть способна осуществлять некоторую классификацию активности (например, на основании данных датчика ускорения), чтобы сделать возможным эффективное обнаружение состояния разогрева, даже во время упражнений.

На фиг. 10 представлен график, показывающий выходные сигналы датчика частоты сердечных сокращений в соответствии с изобретением, размещенного на кончике пальца. В верхней части на фиг. 10 изображен выходной сигнал 101d оптического датчика частоты сердечных сокращений, в котором используют красный свет, а в нижней части - выходной сигнал 101e оптического датчика частоты сердечных сокращений, в котором используют инфракрасный свет. Кроме того, на фиг. 10 изображено изменение сосудистого тонуса, которое вызывали при t=376 с посредством погружения руки без датчика в холодную воду. Следует отметить, что вазоконстрикция может иметь место во всем организме, таким образом приводя к вазоконстрикции. Как можно видеть на фиг. 10, меняется модуляция, а также морфология пульсации выходного сигнала.

Соответственно, система мониторинга частоты сердечных сокращений в соответствии с изобретением анализирует выходной сигнал датчика частоты сердечных сокращений, чтобы извлекать состояние разогрева пользователя. Поскольку состояние разогрева пользователя непосредственно связано с перфузией кровью, обнаружение перфузии кровью делает возможным определение состояния разогрева. В системе мониторинга частоты сердечных сокращений в соответствии с изобретением используют зависимость низкого отношения сигнала к шуму (низкая модуляция) выходного сигнала 101 датчика частоты сердечных сокращений для того, чтобы определять перфузию кровью. Другими словами, если отношение сигнала к шуму выходного сигнала датчика 100 частоты сердечных сокращений является хорошим, то также имеет место хорошая перфузия кровью и пользователь разогрет. С другой стороны, если отношение сигнала к шуму является низким, то также имеет место слабая перфузия кровью также и пользователь правильно не разогрет. Если пользователь начинает упражнение в холодной среде, организм человека будет пытаться сохранить тепло тела с помощью сужения капилляров, таким образом инициируя вазоконстрикцию.

Согласно одному из аспектов изобретения, состояние разогрева пользователя можно обнаруживать с помощью фактически измеряемых физиологических сигналов пользователя. Таким образом, можно осуществлять очень эффективное и точное определение состояния разогрева пользователя.

Согласно одному из аспектов изобретения, анализатор 210 сигналов анализирует компонент переменного тока, компонент постоянного тока или их комбинацию, подобно модуляции сигнала. Основываясь на анализаторе 210 сигналов, детектор 220 разогрева может обнаруживать состояние разогрева пользователя. Например, детектор разогрева может использовать увеличение компонента переменного тока, компонента постоянного тока или модуляции выходного сигнала, а также морфологию пульсации выходного сигнала 101 для того, чтобы определять состояние разогрева пользователя. Блок 300 вывода может выводить состояние разогрева пользователя. Это можно осуществлять посредством графического пользовательского интерфейса 310 или посредством беспроводного интерфейса 320. Пользователя и/или его тренера можно информировать об эффективном разогреве с помощью оптических или акустических сигналов. Альтернативно, также блок 300 вывода может выводить вибрационный сигнал.

Согласно одному из аспектов изобретения, детектор 220 разогрева может сравнивать пороговые значения, как сохранено в памяти 221, с фактически анализируемыми выходными сигналами датчика 100 частоты сердечных сокращений. В качестве примера, 5% увеличение компонента постоянного тока можно использовать в качестве порогового значения. В другом аспекте изобретения детектор 220 разогрева может вычислять изменение амплитуды с течением времени (например, если брать усредненную амплитуду за последние 10 секунд и вычитать усредненную амплитуду за 10 секунд до этого) и определять, что разогрев достаточен, когда это значение преодолевает порог, например, в 5%. Вдобавок или альтернативно, пороговые значения также могут зависеть от пользователя или зависеть от обстоятельств упражнения. Многочисленные пороговые значения также могут учитывать внешнюю температуру, местоположение датчика на теле и данные об активности. Пользовательские пороги также могут учитывать возраст пользователя, пол, этническую принадлежность и/или цвет кожи и/или характеристики сигнала, которые измеряли во время предыдущих упражнений пользователя.

Источники 110 света оптического датчика 100 частоты сердечных сокращений могут представлять собой LED или лазеры. Альтернативно, оптический датчик также может быть основан на камере и может работать с использованием окружающего света, без дополнительного источника света.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, система мониторинга частоты сердечных сокращений может быть осуществлена в виде устройства для запястья. Соответственно, устройство для запястья может содержать по меньшей мере один оптический датчик частоты сердечных сокращений и аналитический блок. Необязательно, устройство для запястья также может содержать блок 300 вывода.

Система мониторинга частоты сердечных сокращений может быть осуществлена в виде умных часов, в виде устройства для запястья, в виде умных очков, умных браслетов или других носимых (умных) устройств.

Специалисты в данной области могут понять и реализовать другие изменения раскрытого варианта осуществления при практическом осуществлении описываемого в заявке изобретения, изучив рисунки, раскрытие и приложенную формулу изобретения.

В формуле изобретения слово «содержит» не исключает другие элементы или стадии и форма единственного числа не исключает множества.

Один блок или устройство может выполнять функции нескольких пунктов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт того, что определенные меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована с пользой. Компьютерную программу можно хранить/распространять в подходящей среде, такой как оптическая запоминающая среда или твердотельная среда, поставлять вместе с другим аппаратным обеспечением или в качестве его части, но также может быть распределена в других формах, например, через интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.

Ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не следует толковать в качестве ограничения объема.

1. Система мониторинга частоты сердечных сокращений, содержащая:

- оптический датчик (100) частоты сердечных сокращений, выполненный с возможностью измерять или определять частоту сердечных сокращений пользователя и выводить выходной сигнал (101),

оптический датчик (100) содержит по меньшей мере один источник света (110), выполненный с возможностью генерировать свет, который направлен на кожу (1000) пользователя, и по меньшей мере один блок (120) фотодетектора, выполненный с возможностью обнаруживать свет, который указывает на абсорбцию в коже или отражение света от по меньшей мере одного источника света (100) от кожи (1000) пользователя, и в которой выходной сигнал (101) оптического датчика (100) частоты сердечных сокращений соответствует выходному сигналу по меньшей мере одного блока (120) фотодетектора,

- аналитический блок (200), выполненный с возможностью анализировать выходной сигнал (101) от датчика (100) частоты сердечных сокращений и определять состояние разогрева пользователя на основании анализируемого выходного сигнала (101) от оптического датчика (100) частоты сердечных сокращений,

при этом аналитический блок (200) содержит:

- анализатор (210) сигналов, выполненный с возможностью анализировать по меньшей мере одно из компонента переменного тока выходного сигнала (101), компонента постоянного тока выходного сигнала (101) и морфологии пульсации выходного сигнала (101), и

- блок (220) детектора разогрева, выполненный с возможностью обнаруживать состояние разогрева пользователя на основании измерения перфузии крови, определенной с использованием характеристик компонента переменного тока выходного сигнала, компонента постоянного тока выходного сигнала и морфологии пульсации выходного сигнала.

2. Система мониторинга частоты сердечных сокращений по п. 1, в которой характеристики сигнала выходного сигнала (101) включают моментальное или усредненное по времени значение компонента постоянного тока, моментальную или усредненную по времени амплитуду компонента переменного тока и/или моментальную или усредненную по времени морфологию пульсации.

3. Система мониторинга частоты сердечных сокращений по п. 2, в которой блок (220) детектора разогрева выполнен с возможностью сравнения относительных и/или абсолютных изменений анализируемых характеристик сигнала с течением времени с пороговыми значениями для того, чтобы определять, разогрет ли уже пользователь.

4. Система мониторинга частоты сердечных сокращений по п. 3, которая дополнительно содержит блок (300) вывода, выполненный с возможностью выводить состояние разогрева пользователя.

5. Способ определения состояния разогрева пользователя, включающий стадии:

- генерирования света, который направлен на кожу (1000) пользователя,

- обнаружения света, с использованием фотодетектора, который указывает на абсорбцию в коже или отражение света от по меньшей мере одного источника света (100) от кожи (1000) пользователя,

- измерения частоты сердечных сокращений пользователя с помощью оптического датчика (100) частоты сердечных сокращений и вывод выходного сигнала (101), причем

выходной сигнал (101) оптического датчика (100) частоты сердечных сокращений соответствует выходному сигналу по меньшей мере одного блока (120) фотодетектора,

- анализа выходного сигнала (101) от датчика (100) частоты сердечных сокращений и определения состояния разогрева пользователя на основании анализируемого выходного сигнала (101) от оптического датчика (100) частоты сердечных сокращений,

- в котором стадия анализа дополнительно содержит подстадии:

- анализа, с помощью анализатора (210) сигналов, по меньшей мере одного из компонента переменного тока выходного сигнала (101), компонента постоянного тока выходного сигнала (101) и морфологии пульсации выходного сигнала (101), и

- обнаружения, с помощью блока (220) детектора разогрева, состояния разогрева пользователя на основании измерения перфузии крови, определенной с использованием характеристик компонента переменного тока выходного сигнала, компонента постоянного тока выходного сигнала или морфологии пульсации выходного сигнала.

6. Машиночитаемая память, которая хранит средства кода компьютерной программы для управления системой мониторинга частоты сердечных сокращений по п. 1, чтобы осуществлять стадии способа определения состояния разогрева пользователя по п. 5.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к медицине, а именно к способу и устройству бесконтактной регистрации показателей жизнедеятельности пациента в непрерывном режиме в состоянии лежа.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам оптического анализа. Система оптического анализа для измерения частоты сердечных сокращений и насыщения крови кислородом содержит источник света для освещения анализируемого образца, драйвер для управления источником света, фотодетектор для приема света, отраженного анализируемым образцом или прошедшего через него, и генерирования сигнала датчика, первую схему обработки сигнала для обработки сигнала датчика, содержащую трансимпедансный усилитель, вторую схему обработки сигнала для обработки электрического сигнала, поступающего от драйвера и характеризующего сигнал управления, подаваемый на источник света, причем вторая схема обработки сигнала содержит фильтр с частотной характеристикой фильтра, соответствующей частотной передаточной характеристике трансимпедансного усилителя, и схему компенсации для последующей обработки сигнала датчика для улучшения соотношения сигнал-шум с использованием обработанного электрического сигнала.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам оптического анализа. Система оптического анализа для измерения частоты сердечных сокращений и насыщения крови кислородом содержит источник света для освещения анализируемого образца, драйвер для управления источником света, фотодетектор для приема света, отраженного анализируемым образцом или прошедшего через него, и генерирования сигнала датчика, первую схему обработки сигнала для обработки сигнала датчика, содержащую трансимпедансный усилитель, вторую схему обработки сигнала для обработки электрического сигнала, поступающего от драйвера и характеризующего сигнал управления, подаваемый на источник света, причем вторая схема обработки сигнала содержит фильтр с частотной характеристикой фильтра, соответствующей частотной передаточной характеристике трансимпедансного усилителя, и схему компенсации для последующей обработки сигнала датчика для улучшения соотношения сигнал-шум с использованием обработанного электрического сигнала.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Оптический источник для направления света на целевое место пациента содержит по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью излучения красного и инфракрасного света.

Группа изобретений относится к медицине. Способ контроля состояния сна человека осуществляют с помощью устройства контроля сна.

Изобретение относится к области медицины, а именно к пульмонологии, и может быть использовано для прогнозирования риска развития кардиоваскулярных осложнений в ближайшие 12 месяцев у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких в сочетании с ранними стадиями хронической болезни почек.

Группа изобретений относится к медицине, в частности к удаленной фотоплетизмографии. Способ для определения информации о физиологических показателях субъекта осуществляют с использованием системы для определения информации о физиологических показателях.

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической физиологии и кардиологии, и может быть использовано для определения эффективности функционирования сердечно-сосудистой системы человека при нагрузке.

Группа изобретений относятся к медицинской технике, а именно к средствам для определения физиологического показателя субъекта. Устройство содержит по меньшей мере два источника света для испускания по меньшей мере двух лучей света с разными диапазонами волн в ткань субъекта, датчик света, имеющий двухмерную детектирующую поверхность, для обнаружения света и для генерирования двухмерного изображения, причем двухмерная детектирующая поверхность имеет двухмерную схему размещения детекторных элементов, контроллер для раздельного управления интенсивностями лучей света разных источников света таким образом, чтобы не допускать перегрузки датчика света, и модуль определения физиологического показателя на основе сгенерированного двухмерного изображения, причем модуль определения физиологического показателя выполнен с возможностью его определения посредством линейной комбинации детектирующих сигналов, перед линейной комбинацией детектирующих сигналов, детектирующие сигналы взвешивают, при этом детектирующие сигналы, которые соответствуют областям ткани, в которых перфузия больше, получают больший вес, чем детектирующие сигналы, которые соответствуют областям ткани, в которых перфузия меньше.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к пульсоксиметру, использующему акселерометр для обнаружения пульса субъекта. Пульсометр для обнаружения пульса субъекта в соответствии со способом, содержит: основу, причем основа выполнена с возможностью расположения соответствующих вертикальных осей (ZR) и (ZL) акселерометров (41R) и (41L) перпендикулярно поверхности тела субъекта и расположения соответствующих продольных осей (XR) и (XL) и соответствующих поперечных осей (YR) и (YL) акселерометров (41R) и (41L) параллельно поверхности тела субъекта, многоосевые акселерометры (41R, 41L), прикрепленные к основе для генерирования сигналов (AZR, AZL) отличающихся режимов, отражающих измерение акселерометрами физиологического движения субъекта, создаваемого системой кровообращения, относительно осей (42R, 42L) измерения ускорения для генерирования сигналов (AXR, AXL, AYR, AYL) общего режима, отражающих измерение акселерометрами (41R, 41L) постороннего движения субъекта, характеризующего движение тела или части тела субъекта, возникающее вследствие приложения силы, источник которой является посторонним по отношению к телу, относительно осей (42R, 42L) измерения ускорения, причем основа содержит носовой зажим, выполненный с возможностью установки акселерометров (41R, 41L) на носу субъекта, причем носовой зажим дополнительно включает поворотный носовой зажим, конструктивно выполненный с возможностью прикрепления акселерометров (41R, 41L) к правой и левой сторонам переносицы субъекта, посредством чего расположенная ниже носовая кость жестко поддерживает угловую ориентацию акселерометров (41R, 41L) относительно друг друга и относительно носа; и детектор пульса, функционально соединенный с многоосевыми акселерометрами (41R, 41L) для генерирования сигнала (PS) пульса как функции вертикальной ориентации осей (42R, 42L) измерения ускорения посредством суммирования сигналов (AZR, AZL) отличающихся режимов и удаления сигналов (AXR, AXL, AYR, AYL) общего режима, с возможностью использования векторов ускорения силы тяжести по осям (42R) и (42L) XYZ для определения угла между акселерометрами (41R) и (41L) или относительно отдельных базовых осей.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к системе мониторинга частоты сердечных сокращений и способу определения состояния разогрева пользователя. При этом генерируют свет, направленный на кожу пользователя, с помощью источника света оптического датчика. Обнаруживают с использованием фотодетектора оптического датчика свет, указывающий на абсорбцию в коже или отражение света от источника света от кожи пользователя. Измеряют частоту сердечных сокращений пользователя с помощью оптического датчика частоты сердечных сокращений и выводят выходной сигнал. Выходной сигнал оптического датчика частоты сердечных сокращений соответствует выходному сигналу блока фотодетектора. Анализируют с помощью аналитического блока выходной сигнал от датчика частоты сердечных сокращений и на основании анализа определяют состояние разогрева пользователя. С помощью анализатора сигналов анализируют компонент переменного тока выходного сигнала, компонент постоянного тока выходного сигнала и морфологию пульсации выходного сигнала. С помощью блока детектора разогрева обнаруживают состояние разогрева пользователя на основании измерения перфузии крови, определенной с использованием характеристик компонента переменного тока выходного сигнала, компонента постоянного тока выходного сигнала или морфологии пульсации выходного сигнала. Обеспечивается обнаружение состояния разогрева пользователя на основании анализа характеристик сигнала частоты сердечных сокращений. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Наверх