СИСТЕМА НАБЛЮДЕНИЯ СЕРДЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАТЧИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА Российский патент 2021 года по МПК A61B5/24 A61B5/28 

Область техники

[0001] Это изобретение относится к портативным мониторам сердечной

активности, портативным системам наблюдения сердечного ритма, портативным системам электрокардиографии, и подобным устройствам. В частности, это описание касается аппарата, который объединяет датчик измерения сердечной деятельности, интегрированный с носимыми устройствами и аксессуарами.

Предшествующий уровень техники

[0002] Атлетическая активность является важным фактором для многих людей в поддержании здорового образа жизни. Считается полезным отслеживать и записывать данные сердечной активности, особенно во время физических упражнений. Существует много приборов, предназначенных для измерения активности человеческого сердца. Например, наиболее распространенным устройством является монитор сердечного ритма, включающий грудной ремень с двумя электрическими контактами, которые создают контакты на груди пользователя и включают монитор для измерения сердечного ритма человека. Этот тип монитора частоты сердечных сокращений многими пользователями считается неудобным.

[0003] Другие мониторы частоты сердечных сокращений включают технологию на основе света. Эти мониторы частоты сердцебиения обычно включают источник света и детектор света. Свет, исходящий от источника и направленный через кожу пользователя, отражается назад и воспринимается приемником света. Оптический монитор сердечного ритма измеряет скорость движения крови по венам и вычисляет сердцебиение. Оптические мониторы сердечного ритма, как правило, интегрированы в носимые аксессуары, такие как часы, браслеты и наушники. Одним из хорошо известных недостатков оптических мониторов сердечного ритма является неточность в измерении частоты сердечных сокращений человека, особенно в движении.

[0004] Устройства электрокардиографии более точны, но они, как правило, громоздкие, маломобильные, или требуют использования дополнительного устройства, плотно прикрепляемого к груди пользователя. Кроме того, было установлено, что устройства электрокардиографии, постоянно прикрепленные к груди пользователя, неудобны в использовании. Соответственно, в данной области все еще существует потребность в улучшении мониторов сердечной деятельности, обеспечении их большей надежности, удобной для пользователя и интеграции с существующими носимыми устройствами, модным аксессуаром и одеждой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

[0005] Этот раздел представлен для описания аспектов и вариантов воплощения этого изобретения в упрощенной форме, которые далее описаны в разделе подробного описания примеров воплощения. Это краткое описание не предназначено для определения ключевых признаков или существенных признаков заявленного предмета изобретения и не предназначено для использования в качестве помощи при определении объема заявленного предмета изобретения. Аспекты воплощения настоящего изобретения предназначены для преодоления, по крайней мере, некоторых недостатков, известных в данной области техники.

[0006] В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предлагается устройство для измерения активности сердца. Устройство представляет собой датчик, обычно называемый монитором сердечного ритма или HRM, который интегрирован или прикреплен к существующим носимым аксессуарам, модным аксессуарам и одежде, которые носит человек. Датчик контроля сердца использует метод электрокардиограммы (ЭКГ) с по крайней мере двумя электродами, прикрепляемыми к коже.

[0007] Носимые устройства и аксессуары, которые могут быть интегрированы с датчиком контроля активности сердца используя электрический потенциал или V-потенциал, включают, но не ограничиваются: наушниками с вкладышами, наушниками с передачей звука по кости, прикрепленные за ухом или перед ухом, и наушники-гарнитуру для одного уха, очки, маску, козырек, шлем, кепку, капюшон, подкладку кепки, повязку, бандану или плавательную шапку. Одежда, в которую может быть встроен датчик контроля активности сердца, включает, но не ограниченно: рубашки, трикотажные изделия, шорты, бюстгальтеры, велосипедные или плавательные костюмы, спортивные нагрудники и колготки для тела.

[0008] Сенсорная система контроля сердца состоит по крайней мере из первого датчика с электродом, прикрепляемого к коже в одной части тела человека, и второго датчика с электродом, прикрепляемого к коже в другой части тела человека. Датчики могут быть интегрированы в существующие устройства, аксессуары или одежду, или быть автономным сенсорными устройствами. Каждый датчик измеряет потенциал электрического напряжения кожи в месте контакта. Первый датчик сконфигурирован как датчик-информатор, который передает по беспроводной связи измеренный потенциал напряжения кожи на второй датчик, сконфигурированный как датчик-потребитель. Датчик-потребитель сравнивает потенциал напряжения на коже с данными от датчика-информатора с собственным потенциалом напряжения кожи и вычисляет характеристики активности сердца, такие как сердечный ритм или сердечные сокращения в минуту, частота сердечных сокращений, с использованием метода ЭКГ. Затем датчик-потребитель отображает, сохраняет и передает по беспроводной связи рассчитанные характеристики активности сердца на другое устройство, такое как смарт-телефон или любое другое устройство, приемлемое для измерения сердечной активности.

[0009] Согласно другому варианту воплощения изобретения представлена система измерения сердечной активности. Система может включать в себя по крайней мере один первый датчик, расположенный в пределах одной, первой области тела пользователя. Первый датчик может быть встроен в аксессуар, который носит пользователь. Первый датчик может быть сконфигурирован так, чтобы воспринимать по крайней мере один электрический сигнал от кожи пользователя в пределах одной области тела пользователя. Электрический сигнал может указывать на активность сердца пользователя. Система может дополнительно включать в себя второй датчик, расположенный в другой области тела пользователя. Второй датчик может быть встроен в аксессуар, который носит пользователь. Второй датчик может быть сконфигурирован так, чтобы воспринимать электрический сигнал от кожи пользователя в области тела пользователя. Второй электрический сигнал может указывать на активность сердца пользователя. Второй электрический сигнал может быть обнаружен одновременно с электрическим сигналом, воспринимаемым первым датчиком. Второй датчик может быть дополнительно сконфигурирован для беспроводного приема электрического сигнала от первого датчика. Второй датчик может быть сконфигурирован для проведения сравнительного анализа электрического сигнала от первого датчика и от второго датчика для получения данных об активности сердца.

[0010] Согласно еще одному варианту воплощения изобретения представлен метод измерения сердечной активности. Метод может включать в себя измерение по крайней мере с одного первого датчика, расположенного в одной первой области тела пользователя, по крайней мере одного электрического сигнала от кожи пользователя в пределах первой области тела пользователя. Первый датчик может быть интегрирован с первым аксессуаром, который носит пользователь. Электрический сигнал может указывать на активность сердца пользователя. Метод дополнительно включает в себя измерение вторым датчиком, расположенным во второй области тела пользователя, второго электрического сигнала от кожи пользователя во второй области тела пользователя. Второй датчик может быть интегрирован со вторым аксессуаром, который носит пользователь. Второй электрический сигнал может указывать на сердечную активность пользователя и может восприниматься одновременно с по крайней мере одним электрическим сигналом. Метод может включать в себя беспроводное получение вторым датчиком электрического сигнала от первого датчика. Метод включает в себя выполнение вторым датчиком сравнительного анализа электрического сигнала от первого датчика и электрического сигнала от второго датчика для получения данных об активности сердца. Метод может дополнительно обеспечивать беспроводную передачу вторым датчиком данных о сердечной активности на приемное устройство, выполненное с возможностью беспроводного приема данных активности сердца.

[0011] Детали сенсорной системы измерения сердца будут понятны человеку с навыками в данной области техники из чертежей. Дополнительные объекты, преимущества и новые особенности примеров будут частично изложены в последующем описании и станут очевидными для специалистов в данной области после изучения описания и прилагаемых чертежей или могут быть изучены посредством производства и эксплуатации примеров. Объекты и преимущества концепций могут быть реализованы и достигнуты с помощью методологий, инструментов и комбинаций, особо отмеченных в прилагаемой формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0012] Варианты воплощения проиллюстрированы в качестве примеров и не ограничены только представленными фигурами сопутствующих чертежей, в которых аналогичные ссылки указывают на похожие элементы, и в которых:

[0013] Рис. 1 иллюстрирует блок-схему устройства для контроля активности сердца;

[0014] Рис. 2а иллюстрирует один из вариантов воплощения датчика контроля активности сердца, интегрированного с беспроводной стерео-гарнитурой;

[0015] Рис. 2b иллюстрирует другой вариант воплощения датчика контроля активности сердца, встроенного в беспроводную гарнитуру с одним вкладышем в ухе;

[0016] Рис. 3а показывает один из вариантов воплощения изобретенного датчика контроля активности сердца, встроенного в часы;

[0017] Рис. 3b показывает еще один вариант воплощения изобретенного датчика контроля активности сердца, встроенного в корпус кулона;

[0018] Рис. 3с показывает еще один вариант воплощения изобретенного датчика контроля активности сердца, встроенного в брошь с креплением для одежды;

[0019] Рис. 4а показывает несколько вариантов крепления и использования системы контроля активности сердца;

[0020] Рис. 4b иллюстрирует вариант использования изобретенной системы датчика контроля активности сердца в наушниках;

[0021] Рис. 5а иллюстрирует вариант использования изобретенной системы датчика контроля активности сердца, встроенного в очки;

[0022] Рис. 5b иллюстрирует вариант использования изобретенной системы датчика контроля активности сердца, встроенного в очки для плавания;

[0023] Рис. 6а иллюстрирует несколько вариантов крепления и использования системы контроля активности сердца;

[0024] Рис. 6b иллюстрирует вариант использования изобретенной системы датчика контроля активности сердца, встроенного в кепку;

[0025] Рис. 7а иллюстрирует вариант графика данных, измеренных изобретенной системой датчиков контроля активности сердца, находящихся на руке и ноге пользователя;

[0026] Рис. 7b иллюстрирует вариант графика данных, измеренных изобретенной системой датчиков контроля активности сердца, находящихся на руке и в ухе пользователя;

[0027] Рис. 8 иллюстрирует блок-диаграмму логики датчика-информатора;

[0028] Рис. 9 иллюстрирует блок-диаграмму логики датчика-потребителя;

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Введение

[0029] Следующее подробное описание вариантов изобретения включает ссылки на прилагаемые чертежи, которые являются частью подробного описания. Подходы, описанные в этом разделе, не являются известным уровнем техники по отношению к заявленному в формуле изобретению и не могут быть включены в известный уровень техники путем включения в этот раздел. На чертежах приведены иллюстрации в соответствии с примерами практического воплощения. Эти примеры, которые также именуются в настоящем документе "примерами", описаны достаточно подробно, с тем чтобы позволить специалистам в данной области практиковать данный предмет. Варианты могут быть объединены, другие варианты могут быть использованы, или структурные, логические и оперативные изменения могут быть сделаны без отступления от объема того, что заявлено. Поэтому нижеследующее подробное описание не следует рассматривать в ограничительном смысле, а сфера охвата определяется прилагаемой формулой и ее эквивалентами.

[0030] Примеры практического воплощения будут представлены со ссылкой на гарнитуру или устройство для измерения сердечной активности. Эта гарнитура и устройство может быть реализовано с использованием электронного оборудования, компьютерного программного обеспечения или любой их комбинации. Реализация таких примеров в виде аппаратного или программного обеспечения зависит от конкретного приложения и конструктивных ограничений, накладываемых на общую систему. К примеру, элемент или часть элемента, или любое сочетание элементов могут быть реализованы с помощью "обработчика данных", который включает в себя один или более микропроцессоров, микроконтроллеров, центральных процессоров (ЦП), цифровых сигнальных процессоров (ЦСП), программируемых пользователем вентильных матриц (ППBM), программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), конечных автоматов, закрытых логик, дискретных аппаратных схем и другого подходящего оборудования, настроенного для выполнения различных функций, описанных в этом описании. Обработку данных может выполнять программное обеспечение, встроенное ПО или промежуточное ПО (совместно именуемое "программное обеспечение"). Под термином "программное обеспечение" (ПО) в широком смысле понимаются инструкции, наборы инструкций, код, сегменты кода, программный код, программы, подпрограммы, программные компоненты, приложения, программные приложения, программные пакеты, объекты, исполняемые файлы, потоки выполнения, процедуры, функции, которые могут упоминаться как программное обеспечение, микропрограммное обеспечение, промежуточное программное обеспечение, микрокод, язык описания оборудования или иным образом.

[0031] Соответственно, в одном или нескольких вариантах описанные здесь функции могут быть реализованы в аппаратном, программном обеспечении или любом их сочетании. Если функции реализованы в программном обеспечении, они могут храниться или кодироваться в виде одной или нескольких инструкций или кода на непостоянном читаемом носителе информации. Машиночитаемый носитель информации включает в себя компьютерные носители данных. Носителем данных может быть любой носитель, доступный компьютеру. В качестве примера, а не ограничения, такой машиночитаемый носитель может содержать оперативное запоминающее устройство, запоминающее устройство с произвольной выборкой, электрически стираемую программируемую память только для чтения, магнитный диск для хранения, твердотельную память или любые другие устройства хранения данных, комбинации вышеуказанных типов машиночитаемых носителей или любой другой носитель, который может быть использован для хранения исполняемого кода в виде инструкций или структур данных, которые могут быть доступны с помощью компьютера.

[0032] Для целей настоящего патентного документа термины "или" и "и" означают "и/или", если в контексте их использования не указано иное или явно не предусмотрено иное. Термины " состоит ", "состоящий", "включает" и "включающий" взаимозаменяемы и не предназначены для ограничения. Например, термин "включающий" следует толковать как означающий "включающий, но не ограничиваясь этим".

[0033] Следует также понимать, что термины "первый", "второй", "третий" и т.д. могут быть использованы в настоящем документе для описания различных элементов. Эти термины используются для отличия одного элемента от другого, но не подразумевают требуемую последовательность элементов. Например, первый элемент можно назвать вторым элементом и, аналогично, второй элемент можно назвать первым элементом, не выходя за рамки настоящего изобретения. Кроме того, следует понимать, что, когда элемент упоминается как "связан" или "подключен" или "сопряжен" с другим элементом, он может быть непосредственно сопряжен или подключен или связан с другим элементом, или могут присутствовать промежуточные элементы. В отличие от этого, когда элемент называется "непосредственно на" или "непосредственно связаны" или "непосредственно связан" с другим элементом, нет никаких промежуточных элементов.

[0034] Термин «датчик V-потенциала» должен быть истолкован как датчик напряжения, измеренного на поверхности кожи.

[0035] Термин "приемное устройство" означает любое вычислительное или электронное устройство с возможностями обработки данных и передачи данных, включая, но не ограничиваясь, мобильное устройство, сотовый телефон, мобильный телефон, смартфон, интернет-телефон, пользовательское оборудование, мобильный терминал, планшетный компьютер, портативный компьютер, настольный компьютер, рабочую станцию, тонкий клиент, персональный цифровой помощник, мультимедийный проигрыватель, навигационную систему, игровую приставку, носимый компьютер, умные часы, систему развлечения, информационно-развлекательную приставку, бортовой компьютер, велосипедный компьютер или прибор виртуальной реальности.

[0036] Термин "наушник" должен толковаться как означающий любое устройство, которое может быть помещено в наружное ухо пользователя или рядом с ним в целях вывода звуковых сигналов или снижения уровня шума. Термин "наушник" также означает любое или все из следующих значений или должен толковаться как означающий, что один или несколько из следующих элементов являются элементом "наушника": головные наушники, вставные наушники, навесные наушники, динамик, ушная капсула, ушной вкладыш, слуховой аппарат и акустическое устройство в ухе.

[0037] Термин "гарнитура" следует понимать как устройство, включающее по крайней мере один наушник, или устройство, включающее по крайней мере один наушник и микрофон. Таким образом, гарнитура может быть выполнена как с одним наушником (моно), так и с двойным наушником (моно на оба уха или стерео). Термин "наушники" здесь используется для обозначения пары наушников или громкоговорителей, которые прилагаются близко к ушам пользователя. Примеры наушников могут быть охватывающие, повышающие, ушная капсула, или наушники-вкладыши. Наушники-вкладыши - это небольшие наушники, иногда называемые также наушниками, которые вставляются в ушной канал или устанавливаются в наружное ухо. Хотя варианты этого описания ограничены проводными наушниками, те, кто владеет техническими навыками, оценят, что те же или подобные варианты могут быть реализованы с помощью беспроводных наушников или беспроводной гарнитуры.

[0038] Термин "одежда" должен толковаться как означающий любой предмет одежды, носимый на теле пользователя, и соприкасающийся с верхней частью тела пользователя. Некоторые примеры одежды включают футболку, майку или пуловер.

[0039] Термин "активность сердца" должен толковаться как означающий любую жизненно важную, естественную или биологическую работу человеческого сердца, включая сердцебиение или электрическую активность сердца. Под термином "сигнал сердечной активности" понимается аналоговый сигнал, характеризующий сердечную деятельность пользователя. Под термином "данные о сердечной активности" понимаются любые цифровые данные, характеризующие сердечную деятельность пользователя. Некоторые примеры сигнала сердечной активности включают, но не ограничиваются, сигналом электрокардиограммы (ЭКГ), сигналом волны сердечной активности или импульсным сигналом сердечной активности. Некоторые примеры данных сердечной активности включают, но не ограничиваются, частотой сердечных сокращений, частотой сердечных сокращений в минуту, вариабельностью (переменчивостью) сердечного ритма, сердечным ритмом или любыми другими жизненно важными биометрическими данными, связанными с сердечной деятельностью.

[0040] Как указано выше, аспекты реализации этого изобретения обеспечивают устройство для измерения сердечной активности. Другими словами, варианты этого изобретения относятся к интегрированию датчика измерения сердечной активности в наушники или гарнитуру, шапку или шлем, очки и другие носимые аксессуары или одежду. Датчик измерения активности сердца, как правило, настроен на чувствительность, обнаружение или измерение одной или более сердечных активностей пользователя, создание данных сердечной активности и передачу данных сердечной активности на принимающее устройство, такие как мобильный телефон или сервер для дальнейшей обработки, записи в память или вывода на экран.

[0041] Датчик измерения V-потенциала сердечной деятельности содержит, по крайней мере, один электрод, который выполнен с возможностью непосредственного соединения с кожей пользователя. В одном варианте воплощения первый датчик с электродом размещен внутри ушного канала или установлен снаружи уха пользователя и создает надежный электрический контакт с кожей. Второй датчик с электродом можно поместить на грудь, руку, запястье, шею, плечо, спину или ногу пользователя. В некоторых воплощениях измерительный датчик V-потенциала сердечной деятельности может быть включен в гарнитуру, часы или браслет.

[0042] В другом варианте воплощения первый электрод помещается внутри кепки или шлема и устанавливает надежный электрический контакт с кожей лба. Второй электрод может быть помещен на грудь или под рукой, подмышкой или на шее, плече или спине пользователя.

[0043] Еще в одном варианте воплощения первый датчик V-потенциала активности сердца с электродом помещается внутри очков на носовых прокладках или в дужке и устанавливает надежный электрический контакт с кожей на носу, у виска и за ухом. Второй измерительный датчик V-потенциала сердечной деятельности с электродом может быть помещен на грудь или на руку, запястье или на шею, плечо, спину или ногу пользователя.

[0044] В другом варианте воплощения первый датчик V-потенциала активности сердца с электродом помещается внутри защитных очков с электродом на подушечки для глаз и устанавливает надежный электрический контакт с кожей вокруг глаза и на висках. Второй измерительный датчик V-потенциала сердечной деятельности с электродом может быть помещен на грудь или на руку, запястье или на шею, плечо, спину или ногу пользователя.

[0045] Еще в одном варианте воплощения первый измерительный датчик V-потенциала с электродом помещается внутри кулона, висящего на шее, и устанавливает надежный электрический контакт с кожей на груди. Второй датчик V-потенциала с электродом может быть установлен на плече, запястье, спине или ноге пользователя.

0046] Система измерения активности сердца может дополнительно содержать два или более датчиков, соединенных с электродами и сконфигурированных для измерения электрических сигналов, получаемых электродами и генерируемых сердечными мышцами, фильтрации сигнала ЭКГ, обработки этого сигнала ЭКГ, вычисления различных данных активности сердца из сигнала ЭКГ и передачи данных сердца на приемное устройство.

Аппаратная Архитектура.

[0047] На чертежах описаны примерные варианты исполнения аппаратной

архитектуры. Чертежи являются схематическими иллюстрациями идеализированных примеров воплощения. Таким образом, примеры реализации, обсуждаемые в настоящем документе, не должны толковаться как ограниченные конкретными иллюстрациями, представленными в настоящем документе, а эти примеры реализации могут включать отклонения и отличаться от представленных здесь иллюстраций.

[0048] Рис. 1 показывает блок-схему, представляющую примерное устройство 100 для измерения активности сердца, также называемое системой измерения сердца, подключенной к приемному устройству через беспроводной протокол, такой как Bluetooth, ANT+, ZigBee или другой протокол беспроводной связи с целью измерения и записи характеристик активности сердца человека.

[0049] Как показано на рис. 1, система 100 измерения активности сердца состоит из двух датчиков. Первый датчик, обозначенный датчиком 101, может быть автономным устройством или быть встроенным в носимое устройство и называется датчиком-информатором. Второй датчик, обозначенный прямоугольником 119, может быть встроен в носимое устройство 121, такое как часы и называемое датчиком-потребителем. Датчик-информатор 101 может осуществлять беспроводную связь с датчиком-потребителем 119 посредством передатчиков 105 и 111 с использованием одного или многих беспроводных протоколов 114, таких как Bluetooth, ANT+, ZigBee или другого беспроводного протокола.

[0050] Датчик 101 состоит из следующих логических элементов: электрод 103, подключенный ко входу усилителя 109 напряжения. Выходной сигнал из усилителя 109 представляет собой усиленный потенциал напряжения, измеренный между электродом 103, прикрепленным к коже, и основной или общей точкой 125. Выходной сигнал усилителя 109 подключен к аналоговому входу микроконтроллера 113. Микроконтроллер 113 обрабатывает потенциал напряжения в цифровой формат и сохраняет его в хранилище данных 115, такое как как флэш-память. Через определенные временные интервалы микроконтроллер 113 отправляет данные, сохраненные в хранилище данных 115, на принимающий датчик-потребитель 119 через передатчик 105 и принимается через передатчик 111 в виде массива измеренных данных. Временной интервал передачи устанавливается датчиком-потребителем 119 во время установления беспроводного соединения 114 с датчиком-информатором 101 и может быть изменен в любое время во время соединения.

[0051] Современные интегральные схемы (ИС) могут иметь микроконтроллер 113, усилитель 109, передатчик 105 и хранилище данных 115, объединенные в одну ИС (обычно называемую микрочипом). Аккумулятор 123 обеспечивает питание для датчика 101. Он может быть перезаряжаемой или одноразовой (не перезаряжаемой) батареей. Точка контакта 125 соединена с заземлением или общей отрицательной точкой датчика 101.

[0052] Датчик-потребитель, обозначенный прямоугольником 119, имеет те же логические компоненты, что и описанные для датчика-информатора 101. Он также имеет электрод 107, подобный электроду 103, и заземляющий или общий отрицательный контакт 117, аналогичный контакту 125. Датчик-потребитель 119 имеет беспроводной передатчик 111 с таким же беспроводным протоколом, что и передатчик 105. Оба передатчика 105 и 111 могут осуществлять беспроводную связь одновременно и с другими устройствами, такими как смартфон, посредством беспроводных протоколов, таких как Bluetooth, ANT+, ZigBee, Wi-Fi или другой беспроводной протокол.

[0053] Сенсор, обозначенный прямоугольником 119, может быть встроен в носимое устройство 121, такое как часы, браслет, очки, наушники или любое другое устройство, способное принимать беспроводные сигналы, обрабатывать, отображать, сохранять или ретранслировать на другое устройство. Когда датчик 119 интегрирован с носимым устройством, он может совместно использовать физические компоненты носимого устройства, такие как усилитель, микроконтроллер, хранилище данных, передатчик и аккумулятор.

[0054] Решение о том, какой датчик становится информатором или потребителем, согласовывается во время установления соединения между обоими датчиками 119 и 101. Пользователь может также выбрать, какой датчик будет работать в качестве датчика-потребителя. Датчик, сконфигурированный как датчик-потребитель, назначает другой подключенный датчик в качестве датчика-информатора. Датчик-потребитель может быть подключен к одному или нескольким датчикам-информаторам. Как правило, датчик,. встроенный в носимое устройство, которое имеет возможность взаимодействовать с пользователем с помощью команд касания, голоса или жестов, обычно определяется как датчик - потребитель.

[0055] Другие варианты конструкции с датчиком контроля сердца, прикрепленным или встроенным в носимые аксессуары или устройства с электродами, соединенными с кожей с использованием существующих точек соприкосновения с кожей, могут применяться с использованием этого изобретения. Вышеприведенные примеры, представленные на рис. 2 - рис. 9 не ограничиваются только описанными носимыми устройствами или принадлежностями и вариантами подключения электродов. В духе этого изобретения любое пригодное для ношения устройство или аксессуар может быть усилено с помощью описанного датчика контроля активности сердца, в котором электрод соединен с использованием конкретных особенностей пригодного для использования устройства, оборудования или одежды.

Примеры, показывающие использование гарнитуры.

[0056] Рис. 2а - вид, иллюстрирующий один вариант использования изобретенного датчика V-потенциала, встроенного в беспроводную стерео-гарнитуру 200. Гарнитура состоит из левого блока наушника 204, блока 206 правого наушника и контроллера 223 гарнитуры. Контроллер 223 гарнитуры содержит аккумулятор, цифровой преобразователь для воспроизведения звука, функции беспроводного передатчика и аудио контроля, такие как регуляторы громкости с надписью «+» и «-» и многофункциональная программируемая кнопка посередине. Эти функции распространены в традиционных гарнитурах. Кроме того, контроллер 223 гарнитуры содержит изобретенный датчик V-потенциала, компоненты которого логически проиллюстрированы внутри корпуса 101 датчика, как показано на рис. 1. Некоторые компоненты, такие как аккумулятор, беспроводной передатчик, хранилище данных и микроконтроллер, могут использоваться для нескольких целей: для управления работой гарнитуры и изобретенных операций датчика V-потенциала на поверхности кожи.

[0057] Внутриушной вкладыш 201 выполнен из электропроводящего полимера, такого как латекс, силикон или синтетический каучук с добавками, позволяющими ему проводить электрический ток через материал с низким сопротивлением. Внутриушной вкладыш 201 также может быть изготовлен из мягкого или губчатого материала с электрическими металлическими проводами, вплетенными в материал. Цель электропроводящего вкладыша 201 состоит в том, чтобы он мягко вписался в ухо пользователя и установил надежный электрический контакт с кожей. Вкладыш 201 может быть заменен и установлен на основании 203 корпуса наушников. Корпус 203 основания для вкладыша 201 выполнен из металла или электропроводящего материала и электрически соединен с вкладышем 201.

[0058] Корпус 203 соединен с проводом 207, который затем проходит через корпус наушников 204 и кабель 219. Типичный аудио-кабель содержит провод для аудиосигнала для динамика и заземляющий или общий отрицательный провод. Кроме этого, провод 207 добавлен в кабель 219 для измерения сигнала V-потенциала и подключается к контроллеру гарнитуры 223 в качестве провода электрода. Основной или общий отрицательный провод электрически соединен с проводящем контактом 205, расположенным на внешней поверхности левого блока наушников 204.

[0059] Вкладыш 201 электрически соединен с контроллером 223 гарнитуры и логически представлен в виде электрода 103 на рис. 1. Проводящий контакт 205 соединен с контроллером 223 гарнитуры и логически представлен в виде контакта 125 на рис. 1. Контроллер 223 гарнитуры содержит компоненты датчика V-потенциала, которые логически проиллюстрированы датчиком 101 на рис. 1, и называется первый датчик V-потенциала.

[0060] В другом варианте, в дополнение к корпусу 204 левого наушника, корпус правого наушника 206 может также иметь электропроводящий внутриушной вкладыш 211, который установлен на электропроводящем корпусе 212. Корпус 212 соединен посредством провода 215 с контроллером гарнитуры 223. Корпус правого наушника 206 имеет проводящий контакт 213, соединенный с землей или общим отрицательным проводом. Провод 215 является частью кабеля 217, который также содержит провода для аудиосигнала правого динамика и заземления или общего отрицательного провода. Корпус правого наушника 206 содержит второй датчик V-потенциала. Вкладыш 211 электрически соединен с контроллером 223 гарнитуры и логически представлен в виде электрода 103 на рис. 1. Проводящая площадка 213 подключена к контроллеру 223 гарнитуры и логически представлена в виде контакта 125 на рис. 1. Контроллер 223 гарнитуры содержит компоненты второго датчика V-потенциала, который логически проиллюстрирован как датчик 101 на рис. 1.

[0061] Для специалиста с навыками электротехники очевидно, что первый и второй датчик V-потенциала, встроенные в одну гарнитуру, имеют общую оболочку. В этой конфигурации оба датчика могут также совместно использовать логические компоненты, такие как микроконтроллер 113, передатчик 105, хранилище данных 115 и аккумулятор 123, показанные в датчике 101 на рис. 1.

[0062] В еще одном варианте, показанном на рис. 2b, изобретенный датчик V-потенциала встроен в беспроводную моно-гарнитуру 230. Внутриушной вкладыш 233 выполнен из электропроводящего полимера, такого как латекс, силикон или синтетический каучук с добавками, позволяющими пропускать электрический ток через материал с низким сопротивлением. Вкладыш 233 установлен на металлическом или электрически проводящем основании 235. Основание 235 может быть электрически соединено с дополнительным держателем 237 для уха, который выполнен из электропроводящего полимера или металла. Держатель 237 создает дополнительный электрический контакт с кожей за ухом для более надежного измерения V-потенциала. Контроллер гарнитуры, расположенный внутри корпуса 231, содержит компоненты, логически проиллюстрированные внутри корпуса датчика 101 на рис. 1. Некоторые компоненты, такие как аккумулятор, беспроводной передатчик, хранилище данных и MCU, могут использоваться для двух целей: управлять работой гарнитуры и измерением V-потенциала кожи в ухе пользователя.

[0063] Основание 235 электрически соединено с вкладышем 233 и логически показано как электрод 103 на рис. 1. Провод заземления или общий отрицательный провод электрически соединен с проводящей площадкой 239, расположенной на поверхности корпуса 231 гарнитуры. Проводящая площадка 239 логически показана как контакт 125 на рис. 1. Размер и форма проводящей площадки 239 могут варьироваться в зависимости от формы корпуса 231 гарнитуры. Площадка 239 должна быть легко доступна, когда гарнитура вставляется в ухо, но не мешает обычной работе гарнитуры.

[0064] Обе гарнитуры 200 и 230 могут быть выполнены в разных формах, соединяющихся с одним или двумя ушами. Независимо от формы гарнитуры и количества наушников принцип этого устройства остается неизменным: один или оба вкладыша обеспечивают электрические контакты с кожей уха с целью измерения электрического V-потенциала кожи.

[0065] Характеристика гарнитур фокусируется на датчике V-потенциала кожи и не предусматривает обычные компоненты, присутствующие в большинстве наушников для передачи звуковых сигналов. Традиционный контроллер гарнитуры может иметь аналогичные компоненты, как показано на рис. 1, такие как микроконтроллер 113, усилитель 109, передатчик 105 и хранилище данных 115, которые могут быть интегрированы в одну ИС. Для обоих функций: воспроизведение звука и измерения V-потенциала кожи может использоваться общий набор компонентов. Вся система с аудио и изобретенным датчиком V-потенциала кожи может совместно использовать один аккумулятор и быть интегрированной в один корпус.

Примеры, показывающие использования часов, кулона или броши.

[0066] На рис. 3а показан один вариант осуществления изобретенного датчика V-потенциала, интегрированного с часами 300. Эта реализация логически проиллюстрирована как датчик-потребитель 119 на рис. 1. Задняя панель 303 часов 300 выполнена из электропроводящего материала или имеет электропроводящую прокладку и логически представлена в виде электрода 107 на рис. 1. Ремешок запястья также может иметь электропроводящую проводку 307, выполненную из полимера или металла. Весь ремешок может быть выполнен из металла или проводящего полимера и электрически соединен с прокладкой 303. Ребро часов 305 выполнен из электропроводного материала или имеет электропроводящую прокладку, которая логически представлена как контакт 117 на рис. 1. Альтернативно контакт заземления может быть электрически соединен с проводом, встроенным в ремешок или проводящий провод 306 через электрический соединитель 302. Проводящий провод 306 соединяется с электропроводящей прокладкой 308, используемой для синхронизации заземления или общей отрицательной точки. Ребро 305 и задняя панель часов 303 электрически изолированы друг от друга. Проводники 306 и 307 также электрически изолированные друг от друга, расположены по разные стороны ремешка часов.

[0067] На рис. 3b показан один вариант осуществления изобретенного датчика V-потенциала, встроенного в корпус кулона 310. Датчик V-потенциала встроен в кулон в качестве автономного датчика. Задняя панель кулона 315 и ребро кулона 311 выполнены из электропроводящего материала. Как ребро 311, так и задняя панель 315 электрически соединены или изготовлены из твердого металла или проводящего полимера и логически представлены в виде электрода 103 на рис. 1. Крючок 317 для подвеса кулона на цепь или ожерелье также выполнен из электропроводящего материала и электрически соединен с ребро 311. Лицевая панель 313 кулона выполнена из электропроводящего материала и логически представлена в виде электрода 125 на рис. 1. Лицевая панель 313 кулона электрически изолирована от ребра 311 и задней панели 315. Лицевая панель 313 также может иметь дисплей, напоминающий часы или светодиодные (LED) индикаторы.

[0068] На рис. 3с показан еще один вариант осуществления изобретенного датчика V-потенциала, встроенного в брошь 320. Его можно прикрепить или надеть поверх одежды. Датчик V-потенциала может быть встроен в корпус 321. Задняя панель 325 броши выполнена из электропроводящего материала и логически представлена в виде электрода 103 на рис. 1. Лицевая панель 327 броши выполнена из электропроводящего материала и логически представлена в виде электрода 125 на рис. 1. Корпус 321, лицевая панель 327 и задняя панель 325 броши электрически изолированы друг от друга. Крючок 323 для прикрепления броши к одежде также может быть электрически соединен с лицевой панелью 327, а также играет роль электрода 125, как показано на рис. 1.

[0069] Примеры интеграции датчика V-потенциала, описанные на рис. 2а, 2b, 3а, 3b и 3с будут дополнительно проиллюстрированы как система датчиков V-потенциала, состоящая, по крайней мере, из одного датчика-потребителя и одного или нескольких датчиков-информаторов.

Примеры, показывающие использования датчиков V-потенциала как систему датчиков.

[0070] На рис. 4а показаны различные варианты применения датчиков V-потенциала на теле человека как часть сенсорной системы 400 измерения активности сердца. На рис. 4b показан один вариант осуществления изобретенного датчика V-потенциала, встроенного в беспроводную стерео-гарнитуру 420. Левый наушник устанавливает первый электрический контакт 402. На рис. 4b показан вид сбоку головы человека с датчиком V-потенциала, встроенным в беспроводную стерео-гарнитуру 420. Контроллер 421 гарнитуры подключен к левому наушнику 415 через кабель 419 и к правому наушнику через кабель 423. Левый наушник 415 имеет контакт 417, соединенный с землей или общей отрицательной точкой. Контакт 417 также показан на рис. 2а в качестве площадки 205. Гарнитура объединяет первый датчик V-потенциала.

[0071] Второй датчик V-потенциала встроен в часы 403, как показано на рис. 4а.

Датчик V-потенциала в часах 403 конфигурируется пользователем как датчик- потребитель. Когда датчик-потребитель, встроенный в часы 403, устанавливает беспроводное соединение с первым датчиком, встроенным в гарнитуру 402, он инструктирует первый датчик действовать как датчик-информатор и устанавливает частоту дискретизации и передачи данных (например, частоту дискретизации 20 Гц и частоту передачи данных 2 Гц).

[0072] Датчик-информатор запускает измерение V-потенциала кожи на заданной частоте дискретизации 20 Гц, сохраняет данные измерения в своем хранилище данных, а затем передает собранные партии данных на датчик-потребитель с частотой передачи 2 Гц.

[0073] Датчик-потребитель, встроенный в часы 403, сохраняет полученные партии данных от датчика-информатора 402 в хранилище данных, а затем сравнивает эти данные с собственным измерением V-потенциала кожи. Микроконтроллер датчика-потребителя анализирует оба набора данных, используя метод ЭКГ для обнаружения сердечной активности, и вычисляет характеристики активности сердца, такие как сердечный ритм или сердечные сокращения в минуту, частота сердечных сокращений и сердечный пульс.

[0074] Каждый датчик содержит идентификацию местоположения, такую как местоположение в ухе для датчика, встроенного в гарнитуру 402, и положение на запястье для датчика, встроенного в часы 403. Это определение местоположения помогает точно настроить алгоритм обнаружения активности сердца с использованием метода ЭКГ.

[0075] В рамках работы сенсорной системы измерения сердечной деятельности земля или общая отрицательная точка должна периодически синхронизироваться как для датчиков-потребителей, так и для датчиков-информаторов. Это достигается путем прикосновения контакта заземления на часах 403 к контакту заземления гарнитуры. Пользователь может поднять руку с часами к уху и соединить контакты заземления часов и гарнитуры. Осязаемая или слышимая обратная связь подтверждает, что заземление синхронизировано для обоих датчиков. Контакт заземления часов показан как 308 на рис. 3а. Контакт заземления гарнитуры показан как 205 или 213 на рис. 2а и 417 на рис. 4b. Вначале синхронизация заземления требуется после подключения датчиков по беспроводной связи. Датчик-потребитель предупреждает пользователя о синхронизации заземления тактильной, звуковой, визуальной или речевой обратной связью. Во время работы датчик-потребитель может определить, требуется ли новая синхронизация заземления на основе качества сигнала, полученного от датчика-информатора.

[0076] Калибровка также может быть выполнена для подтверждения того, что изобретенная сенсорная система имеет надежные контакты между электродами и кожей пользователя, на которой они расположены, и может надежно измерять сердечную активность с использованием традиционного метода ЭКГ. Пользователь должен держать оба заземляющих контакта соединенными до тех пор, пока датчик-потребитель не соберет достаточное количество данных от датчика-информатора для расчета характеристик активности сердца. Тактильная, звуковая, визуальная или голосовая обратная связь подтверждает, что калибровка завершена.

[0077] В другом варианте осуществления изобретенной сенсорной системы сердечной активности, как проиллюстрировано на рис. 4а, первый датчик V-потенциала кожи интегрирован с кулоном 407, висящим на цепочке 405. Кулон 407 подробно проиллюстрирован на рис. 3b. Задняя панель кулона 407 устанавливает контакт с кожей на груди. Дополнительный контакт может быть обеспечен через металлическую цепочку или электропроводящее ожерелье (колье), соединенную через крючок 317 кулона. Цепочка или ожерелье контактируют с кожей вокруг шеи пользователя.

[0078] Второй датчик V-потенциала кожи встроен в часы 403. Датчик в часах 403 сконфигурирован как датчик-потребитель. При подключении по беспроводной связи датчик-потребитель в часах 403 инструктирует первый датчик в кулоне 407 работать в качестве датчика-информатора и устанавливает частоту дискретизации и передачи данных. Работа обоих датчиков аналогична работе часов в комбинации с гарнитурой, описанной выше.

[0079] В еще одном варианте осуществления изобретенной сенсорной системы сердечной деятельности, как показано на рис. 4а, первый датчик V-потенциала кожи интегрирован с датчиком в броши, прикрепленным к бюстгальтеру 411. Датчик-брошь подробно показан на рис. 3b. Задняя панель датчика 411 броши устанавливает контакт с кожей под бюстгальтером. Второй датчик V-потенциала кожи встроен в часы 403 (также подробно описанные на рис. 3а). Датчик в часах 403 сконфигурирован как датчик-потребитель. При подключении по беспроводной связи датчик-потребитель инструктирует первый датчик на кнопке действовать как датчик-информатор и устанавливает частоту дискретизации и передачи данных. Работа обоих датчиков аналогична работе часов в комбинации с гарнитурой.

[0080] Синхронизация общего заземления осуществляется путем касания общих заземляющих электродов как датчика-потребителя, так и датчиков-информаторов. Это также может быть выполнено с помощью провода или проводящего шнура в тех случаях, когда один или оба датчика не открыты или не удобно расположены для легкой досягаемости.

[0081] Для специалиста с навыками в электротехнике ясно, что датчик-потребитель и датчик-информатор могут быть интегрированы в разные устройства и прикреплены к различным частям тела человека. В дополнение к описанным вариантам возможны другие комбинации. Например, датчик-информатор может быть кнопкой 409, прикрепленной к лямке бюстгальтера и датчик-потребитель в наушнике 401. В еще одном варианте осуществления датчик-информатор может быть встроен в кнопку 413 и прикреплен к ноге. Датчик-потребитель встроен в часы 403. Другие пригодные для применения устройства могут быть использованы для интеграции датчиков V-потенциала кожи.

Примеры, демонстрирующие использование очков и очков для плавания.

[0082] На рис. 5а показан один вариант осуществления изобретенного датчика V-потенциала, встроенного в очки. В одном варианте изобретения изобретенный датчик V-потенциала встроен в очки 500. Контакт с кожей установлен на носовых прокладках 503. Носовые прокладки 503 выполнены из электропроводящего полимера. Носовые прокладки 503 подключены к сенсорному блоку 507 через электрический провод 505, установленный в оправе стекол, или в оправе очков 501, когда рама выполнена из проводящего материала, такого как металл или проводящий полимер. Провод электрода 511 может быть установлен на дужке 509 очков таким образом, чтобы он устанавливал дополнительный контакт с кожей у виска и за ухом. Альтернативно, вся дужка 509 может быть выполнена из проводящего материала, такого как металл или проводящий полимер. Блок 507 датчика логически представлен как 101 на рис. 1. Электрод 103 комбинируется из носовых прокладок 503 и дужки 511. Общий заземляющий или негативный электрод 125, как показано на рис. 1, может быть расположен на внешней поверхности корпуса 507 блока датчика.

[0083] В одном варианте осуществления датчик 507 V-потенциала может быть сконфигурирован как датчик-информатор при подключении к датчику-потребителю, встроенному в часы. В другом варианте осуществления датчик 507 может быть датчиком-потребителем и соединен с датчиками-информатором, встроенным в другие носимые устройства или прикрепленный к различным частям тела пользователя.

[0084] На рис. 5b показан один вариант осуществления изобретенного V-потенциального датчика, встроенного в очки для плавания 520. Соприкосновение с кожей установлено посредством контактов 523 и 535, соединенных вместе в разветвителе 525. Контакты 523 и 535 выполнены из электропроводящего материала, такого как проводящий полимер и встроены в оправу/ уплотнитель очков. Оправа очков с проводящими электродами 523 и 535 прижимается к коже вокруг глаз и устанавливает надежное электрическое соединение. Разветвитель 525 соединен через электрический провод 527, расположенный внутри ремешка 533, с датчиком 529 V-потенциала. Датчик 529 может быть прикреплен к очкам 520 с помощью электропроводной защелкивающей кнопки 531, которая соединена с проводом 527. Датчик 529 логически представлен на рис. 1 как датчик 101. Электрод 103 прикреплен к очкам через соединитель 531. Общий заземляющий электрод 125 расположен на внешней поверхности датчика 529.

[0085] В одном варианте осуществления датчик 529 V-потенциала может быть сконфигурирован как датчик-информатор при подключении к датчику-потребителю. В другом варианте осуществления датчик 529 может быть датчиком-потребителем и соединен с датчиками-информаторами, встроенными в другие носимые устройства или прикрепленными к различным частям тела пользователя.

[0086] Синхронизация заземления и работа обоих датчиков, встроенных в очки, аналогичны датчикам, встроенным в гарнитуру 402, и часам 403, как описано на рис. 4.

Примеры, показывающие использование кепки.

[0087] На рис. 6а показан еще один вариант осуществления изобретенной сенсорной системы 600 измерения активности сердца. Первый датчик 601 V-потенциала прикреплен к шляпе. Вид сбоку на рис. 6b иллюстрирует, как датчик V-потенциала может быть прикреплен к кепке 620. Датчик 612 V-потенциала закреплен на кепке разъемом 613, который может быть металлической кнопкой или другим соединителем, способным проводить электрический ток. Соединитель 613 прикреплен к электропроводящему проводу 615, который встроен во внутреннюю подкладку кепки и устанавливает контакт с кожей на лбу. Провод 615 выполнен из электропроводящего полимера или металлической нитки, вплетенной в ткань подкладки.

[0088] Соединитель 613 логически представлен как электродный разъем 103 на рис.

1. Контакт 612 на корпусе датчика 611 выполнен из проводящего материала и соединен с землей или общей отрицательной точкой, которая логически представлена в виде контакта 125 на рис. 1.

[0089] Датчик 601 V-потенциала, показанный на рис. 6а, подключен к датчику-потребителю по беспроводной связи, встроенному например в часы 603. Датчик 601 выполнен с возможностью действовать как датчик-информатор после установления соединения с датчиком-потребителем. Синхронизация земли и работа обоих датчиков 601 и 603 аналогичны датчикам, встроенным в гарнитуру 402, и часам 403, как показано на рис. 4а.

[0090] Датчик V-потенциала 601 также может быть прикреплен к другим головным уборам, таким как шлем, повязка, бандана или любое другое пригодное для носки устройство, которое можно носить на голове и которое контактирует с кожей головы. Независимо от типа разъема, принцип изобретенного датчика остается тем же: электрод от датчика прижимается к коже лба или другой части головы с помощью кепки или другого головного убора.

[0091] В еще одном варианте осуществления изобретенной сенсорной системы измерения активности сердца, как показано на рис. 6а, первый датчик V-потенциала интегрирован с брошью/ пуговицей, находящейся на одежде верхней части тела 605, или на одежде нижней части тела 609 (например, на шортах или брюках). Датчик-брошь подробно показан на рис. 3с. Задняя панель датчика-броши устанавливает контакт с кожей на груди 605 или на ноге 609 (также логически показан как электрод 103 на рис. 1). Зажим 323 на рис. 3с датчика-броши обеспечивает заземление или общий отрицательный контакт 125, как показано на рис. 1.

[0092] Второй датчик V-потенциала кожи тела встроен в часы 603 (также подробно показан на рис. 3а). Датчик в часах 603 сконфигурирован как датчик-потребитель. При подключении по беспроводной связи датчик-потребитель, встроенный в часы 603, инструктирует датчик 605 или 609 действовать как датчик-информатор и устанавливает частоту дискретизации и передачи данных. Синхронизация заземления и работа датчиков-информаторов 605 или 609 с датчиком-потребителем, встроенным в часы 603, аналогичны датчикам, встроенным в брошь и часы, показанным на рис. 4.

[0093] Другие варианты конструкции и размещения изобретенных датчиков V-потенциала кожи, прикрепленных или интегрированных в удобные для носки аксессуары или устройства с электродами, контактирующими с кожей с использованием существующих точек соприкосновения с кожей пользователя, могут быть применены с использованием данного раскрытия. Вышеприведенные примеры, представленные на рис. 2 - рис. 6 не ограничиваются только описанными устройствами или принадлежностями и вариантами подключения электродов.

Примеры, демонстрирующие сигнал ЭКГ, измеренный в разных позициях на телепользователя.

[0094] На рис. 7а показан V-потенциал. записанный с помощью первого датчика, прикрепленного к ноге 609, как показано на рис. 6а, и второго датчика, установленного в часах или браслете 603. Пунктирная линия 703 представляет собой напряжение в милливольтах (mV), записанное датчиком V-потенциала, размещенным на руке в виде часов. Пунктирная линия 705 представляет напряжение в милливольтах (mV), записанное датчиком V-потенциала, размещенным на ноге, чуть выше колена на задней стороне ноги. Сплошная линия 701 представляет собой разность V-потенциалов между рукой и ногой.

[0095] На рис. 7b показан V-потенциал, записанный первым датчиком V-потснциала. находящимся в ухе 402, как показано на рис. 4а, и вторым датчиком V-потенциала, прикрепленным на руке в устройстве, такое как часы 403, как показано на рис. 4а. Пунктирная линия 709 представляет собой напряжение в милливольтах (mV). записанное датчиком V-потенциала, размещенным на запястье. Пунктирная линия 711 представляет напряжение в милливольтах (мВ), записанное датчиком V-потенциала, находящимся в ухе 402, как показано на рис. 4а. Сплошная линия 707 представляет собой разность V-потенциалов между рукой и ухом.

[0096] Очевидно, что V-потенциал, измеренный в одном месте 703 или 705, как показано на рис. 7а, и 709 или 711, как показано на рис. 7b, не обеспечивает четкого сигнала ЭКГ для измерения активности сердца. Разность V-потенциалов 701 на рис. 7а и 707 на рис. 7b представляют собой четкую форму сигнала ЭКГ, где 713 представляет собой Р-волну, 715 - сегмент PR, 717 - комплекс QRS. 719 - сегмент ST, 721 - Т-волну, а 723 - волну U. Использование более точных методов усиления и фильтрации сигналов может обеспечить более плавный сигнал ЭКГ 707. Частота сердечных сокращений может быть четко видна как интервал между пиками R-R 725 в QRS сегменте.

[0097] Запись и интерпретация сигнала ЭКГ 701 или 707 может быть проведена на датчике-потребителе, как описано выше, и интерпретирована как частота сердечных сокращений и другая информация, которая считается полезной для измерения активности сердца посредством конкретной реализации устройства со вторым датчиком.

Пример логики метода датчика-информатора.

[0098] Рис. 8 - схема технологического процесса, показывающая метод 800 работы датчика-информатора V-потенциала. Метод 800 может быть представлен алгоритмом обработки данных, который может содержать аппаратное обеспечение (например, логическую схему принятия решения, специализированную логическую схему, программируемую логическую схему, специализированную интегральную схему), программное обеспечение или их комбинацию. В одном примерном варианте осуществления алгоритм обработки данных относится к датчику 101. Нижеприведенные операции метода 800 могут быть реализованы в порядке, отличном от описанного и показанного на диаграмме. Кроме того, метод 800 может иметь дополнительные операции, не показанные здесь, но которые могут быть очевидны для специалистов в данной области из настоящего описания. Метод 800 также может иметь меньше операций, чем указано ниже и показано на рис. 8.

[0099] Метод 800 начинается операцией 805, когда датчик-информатор постоянно измеряет V-потенциал кожи при заданной частоте дискретизации. На этапе 810 микроконтроллер 113 обрабатывает сигнал V-потенциала кожи, измеренный датчиком-информатором, с использованием электрода 103 и преобразует его в цифровой формат. Затем микроконтроллер 113 сохраняет преобразованные данные в хранилище данных 115. На этапе 815 микроконтроллер 113 передает набор данных V-потенциала кожи, накопленных в хранилище данных 115 в виде партии или пакета, на датчик-потребитель через передатчик 105. Данное событие передачи происходит при ранее заданной частоте связи. Затем метод 800 продолжается снова с операции 805.

Пример логики метода датчика-потребителя.

[00100] На рис. 9 показана технологическая схема, показывающая метод 900 работы датчика-потребителя V-потенциала. Метод 900 может быть представлен алгоритмом обработки данных, который может содержать аппаратное обеспечение (например, логическую схему принятия решения, специализированную логическую схему, программируемую логическую схему, специализированную интегральную схему), программное обеспечение или их комбинацию. В одном примерном варианте осуществления алгоритм обработки данных относится к датчику 119, встроенному в носимое устройство 121, такое как часы. Нижеприведенные операции метода 900 могут быть реализованы в порядке, отличном от описанного и показанного на блок-диаграмме. Кроме того, метод 900 может иметь дополнительные операции, не показанные здесь, но которые могут быть очевидны для специалистов в данной области из настоящего описания. Метод 900 также может иметь меньше операций, чем указано ниже и показанных на рис. 9.

[00101] Метод 900 начинается с операции 905, когда датчик-потребитель постоянно измеряет V-потенциал кожи при заданной частоте дискретизации. На этапе 910 микроконтроллер обрабатывает сигнал V-потенциала кожи, измеренный датчиком-потребителем, с использованием электрода 107 и преобразует его в цифровой формат. Затем микроконтроллер записывает преобразованные данные в хранилище данных. На операции 920 датчик-потребитель получает партию данных от датчика-информатора, содержащего набор данных V-потенциала, измеренный датчиком-информатором. Событие передачи пакета данных происходит при ранее заданной частоте связи. На этапе 930 микроконтроллер датчика-потребителя вычисляет дифференциальные данные из своего собственного набора данных V-потенциала и набора данных V-потенциала, полученных от датчика-информатора. Результирующий набор данных содержит дифференциальные данные V-потенциала, проиллюстрированные как 701 и 707. Затем набор данных дифференциального V-потенциала записывается в хранилище данных. На этапе 940 микроконтроллер датчика-потребителя рассчитывает данные о сердечной активности из дифференциального набора данных V-потенциала, отображает и уведомляет пользователя другими средствами. Датчик-потребитель может дополнительно передавать данные о сердечной активности на приемное устройство, такое как смартфон. Затем метод 900 продолжает повторно измерять сигнал V-потенциала, начиная с операции 905.

Примеры, демонстрирующие использование нескольких датчиков-информаторов.

[00102] В некоторых случаях предпочтительно иметь несколько датчиков-информаторов V-потенциала, подключенных к одному датчику-потребителю. Несколько датчиков V-потенциала обеспечивают более точные измерения ЭКГ. Как показано на рис. 4а, пользователь может носить стерео-гарнитуру с наушниками в правом 401 и левом 402 ухе. Как показано на рис. 2а, гарнитура 200 может иметь два независимых датчика V-потенциала, встроенных в каждый из левого и правого наушников. Как показано на рис. 4а, датчик V-потенциала в правом ухе 401 измеряет электрический сигнал на коже в правом ухе, а датчик V-потенциала в левом ухе 402 измеряет электрический сигнал на коже в левом ухе. Оба датчика имеют одинаковое заземление или общую отрицательную точку, поскольку они встроены в одно устройство гарнитуры.

[00103] Датчик V-потенциала в часах 403 сконфигурирован пользователем как датчик-потребитель. Когда датчик-потребитель в часах 403 устанавливает беспроводное соединение с датчиком, встроенным в правый наушник 401, он инструктирует датчик 401 действовать в качестве первого датчика-информатора и устанавливает частоту дискретизации и связи. Когда датчик-потребитель в часах 403 устанавливает беспроводное соединение с датчиком, встроенным в левый наушник 402, он инструктирует датчик 402 действовать как второй датчик-информатор и устанавливает частоту дискретизации и связи.

[00104] Оба датчика-информатора запускают оцифровку V-потенциала кожи на заданной частоте дискретизации, хранят образцы данных в хранилище данных и затем передают собранные партии данных в датчик-потребитель с определенной частотой связи.

[00105] Датчик-потребитель, встроенный в часы 403, сохраняет полученные партии данных от обоих датчиков-информаторов 401 и 402 во внутреннем хранилище данных, а затем сравнивает эти данные с собственным измерением V-потенциала кожи. Микроконтроллер датчика-потребителя анализирует данные со всех трех точек на коже, используя метод ЭКГ для обнаружения сердечной активности, и вычисляет характеристики активности сердца, такие как сердечный ритм или сердечные сокращения в минуту, частота сердечных сокращений и уровень пульса.

[00106] Количество датчиков-информаторов не ограничено одним или двумя, а скорее ограничено практическим использованием и желаемым качеством и надежностью данных ЭКГ. Другие датчики также могут быть подключены к датчику- потребителю 403 в качестве датчиков-информаторов. Все датчики-информаторы могут быть синхронизированы как уже было описано для каждой пары датчиков.

[00107] Другие варианты конструкции с датчиками контроля V-потенциала кожи, прикрепленных к встроенным принадлежностям или устройствам с электродами, соединенными с кожей, с использованием существующих точек соприкосновения с кожей, могут использоваться в рамках данного раскрытия. Вышеприведенные примеры, представленные на рис. 1 - рис. 9 не ограничиваются только описанными носимыми устройствами или принадлежностями и вариантами подключения электродов. В духе данного раскрытия многие пригодные для использования устройства или аксессуары могут быть усилены с помощью раскрытого датчика измерения V-потенциала на поверхности кожи, где первый датчик подключен через электрод к коже с использованием специфических особенностей пригодного для носки устройства, оборудования или одежды для плотного контакта с кожей. Второй датчик подключается через электрод к другой точке кожи с использованием существующих носимых устройств, оборудования или одежды. Первый датчик сконфигурирован как датчик-информатор и передает по беспроводной связи данные V-потенциала во второй датчик, сконфигурированный как датчик-потребитель. Датчик-потребитель использует данные от датчика-информатора вместе с собственным измерением V-потенциала на коже, вычисляет разность V-потенциалов и применяет метод ЭКГ для расчета характеристик активности сердца. Полученные характеристики активности сердца могут быть переданы по беспроводной связи на другое устройство и показаны на дисплее, воспроизведены с помощью голосовых или световых индикаторов, или переданы через тактильные сигналы человеку.

[00108] Таким образом, устройство для измерения активности сердца было описано с различными вариантами монтажа носимых аксессуаров. Хотя варианты осуществления были описаны со ссылкой на конкретные примерные варианты осуществления, будет очевидно, что различные модификации и изменения могут быть внесены в эти примерные варианты осуществления без отхода от более широкого духа и объема настоящей заявки. Соответственно, описание и чертежи должны рассматриваться в иллюстративном, а не ограничительном смысле.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к устройству и способу для измерения активности сердца. Устройство включает первый и второй датчики для измерения электрических сигналов, свидетельствующих об активности сердца пользователя. Первый датчик располагается в первой области тела пользователя, интегрирован с первым аксессуаром и обеспечивает измерение на первом участке кожи пользователя первого электрического сигнала. Второй датчик располагается во второй области тела пользователя, интегрирован со вторым аксессуаром и обеспечивает измерение на втором участке кожи пользователя второго электрического сигнала. Второй датчик обеспечивает прием по беспроводной связи электрического сигнала от первого датчика, выполняет сравнительный анализ первого и второго электрических сигналов для получения данных об активности сердца и обеспечивает беспроводную передачу данных об активности сердца на приёмное устройство. Обеспечивается прием по беспроводной связи сигнала первого датчика (датчика-информатора) вторым датчиком (датчиком-потребителем), что позволяет использовать одинаковый (симметричный) набор компонентов датчиков-электродов и выбирать, какой из датчиков будет выполнять функции информатора, а какой - потребителя в момент установления соединения между обоими датчиками. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство для измерения активности сердца, включающее:

по меньшей мере один первый датчик, располагаемый по меньшей мере в одной первой области тела пользователя и интегрированный с первым аксессуаром пользователя, при этом этот по меньшей мере один первый датчик обеспечивает измерение на коже пользователя на по меньшей мере одном первом участке тела пользователя по меньшей мере одного первого электрического сигнала, свидетельствующего об активности сердца пользователя; и

второй датчик, располагаемый во второй области тела пользователя и интегрированный со вторым аксессуаром пользователя, при этом этот второй датчик обеспечивает:

измерение второго электрического сигнала на коже пользователя на втором участке тела пользователя, где второй электрический сигнал свидетельствует об активности сердца пользователя,

прием вторым датчиком по беспроводной связи по меньшей мере одного электрического сигнала от по меньшей мере одного первого датчика и

выполнение вторым датчиком сравнительного анализа по меньшей мере одного первого электрического сигнала и одного второго электрического сигнала для получения данных об активности сердца.

2. Устройство по п. 1, в котором:

по меньшей мере один первый датчик включает:

первый общий отрицательный контакт,

первый электрод, сконфигурированный для восприятия по меньшей мере одного электрического сигнала,

первый усилитель напряжения, сконфигурированный для усиления напряжения между первым электродом и первым общим отрицательным контактом,

первый микроконтроллер, сконфигурированный для преобразования первого напряжения в первые цифровые данные,

первое хранилище данных, сконфигурированное для хранения цифровых данных, и

первый беспроводной передатчик, сконфигурированный для беспроводной передачи первых цифровых данных;

второй датчик включает:

второй общий отрицательный контакт,

второй электрод, сконфигурированный для восприятия второго электрического сигнала,

второй усилитель напряжения, сконфигурированный для усиления напряжения между вторым электродом и вторым общим отрицательным контактом,

второй микроконтроллер, сконфигурированный для преобразования напряжения во вторые цифровые данные,

второй беспроводной передатчик, сконфигурированный для беспроводного приема первых цифровых данных, и

второе хранилище данных, сконфигурированное для хранения первых цифровых данных и вторых цифровых данных,

в котором:

второй микроконтроллер дополнительно сконфигурирован для расчета, на основе первых цифровых данных и вторых цифровых данных, данных об активности сердца и

второй беспроводной передатчик дополнительно настроен для беспроводной передачи данных об активности сердца.

3. Устройство по п. 2, в котором по меньшей мере один первый датчик и второй датчик периодически синхронизируются путем соединения первого общего отрицательного контакта и второго общего отрицательного контакта.

4. Устройство по п. 1, в котором первый аксессуар и второй аксессуар сконфигурированы так, чтобы иметь прямой контакт с кожей пользователя.

5. Устройство по п. 1, в котором первый аксессуар представляет собой шапку, кепку, шлем, бандану, головной убор, очки, лыжные очки, очки для плавания, защитные очки или наушник, а второй аксессуар представляет собой часы, наручную повязку, браслет, повязку на ноге, пуговицу или брошь; или наоборот, второй аксессуар представляет собой шапку, кепку, шлем, бандану, головной убор, очки, лыжные очки, очки для плавания, защитные очки или наушник, а первый аксессуар представляет собой часы, наручную повязку, браслет, повязку на ногу, пуговицу или брошь.

6. Устройство по п. 2, в котором:

первый аксессуар включает эластичную вставку; и

первый электрод интегрирован с эластичной вставкой.

7. Устройство по п. 2, в котором:

первый аксессуар включает металлическую вставку; и первый электрод интегрирован с металлической вставкой.

8. Устройство по п. 2, в котором:

первый аксессуар представляет собой одно из следующего: шапка, кепка, шлем, бандана, головной убор; и

первый электрод устанавливает непосредственный контакт с кожей на голове пользователя.

9. Устройство по п. 2, в котором:

первый аксессуар представляет собой очки или защитные очки; и первый электрод устанавливает прямой контакт с кожей на переносице пользователя.

10. Устройство по п. 2, в котором:

первый аксессуар включает одно из: очки, лыжные очки, очки для плавания, защитные очки и

первый электрод устанавливает прямой контакт с кожей вокруг глаз пользователя.

11. Устройство по п. 2, в котором:

по меньшей мере один первый датчик встроен в наушник, представляющий собой наушник с эластичной вставкой для уха; и

первый электрод интегрирован с эластичной вставкой для уха.

12. Устройство по п. 11, в котором эластичная вставка для уха включает в себя электропроводящий материал.

13. Устройство по п. 2, в котором первый электрод устанавливает прямой контакт с кожей у виска, в ухе, над ухом или за ухом пользователя.

14. Устройство по п. 1, в котором данные об активности сердца включают в себя по меньшей мере одно из следующего: частоту сердечных сокращений, частоту сердечных сокращений в минуту, вариабельность частоты сердечных сокращений, ритм сердца, электрокардиограмму, представленную в цифровой форме.

15. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее приемное устройство, сконфигурированное для беспроводного приема данных активности сердца; и в котором второй датчик дополнительно сконфигурирован для беспроводной передачи данных об активности сердца на приемное устройство.

16. Способ измерения активности сердца, включающий:

измерение по меньшей мере одним первым датчиком, расположенным по меньшей мере в одной первой области тела пользователя и интегрированным с первым аксессуаром пользователя, по меньшей мере одного электрического сигнала на коже пользователя по меньшей мере в одной первой области тела пользователя, при этом этот по меньшей мере один электрический сигнал свидетельствует об активности сердца пользователя;

измерение вторым датчиком, расположенным во второй области тела пользователя и интегрированным со вторым аксессуаром пользователя, второго электрического сигнала на коже пользователя во второй области тела пользователя, при этом этот второй электрический сигнал свидетельствует об активности сердца пользователя;

беспроводной прием вторым датчиком по меньшей мере одного электрического сигнала от по меньшей мере одного первого датчика;

проведение вторым датчиком сравнительного анализа по меньшей мере одного первого электрического сигнала и второго электрического сигнала для получения данных об активности сердца; и

беспроводную передачу вторым датчиком данных об активности сердца на приемное устройство, сконфигурированное для беспроводного приема данных об активности сердца.

17. Способ по п. 16, в котором:

по меньшей мере один первый датчик включает:

первый общий отрицательный контакт,

первый электрод, сконфигурированный для восприятия по меньшей мере одного электрического сигнала,

первый усилитель напряжения, сконфигурированный для усиления напряжения между первым электродом и первым общим отрицательным контактом,

первый микроконтроллер, сконфигурированный для преобразования напряжения в первые цифровые данные,

первое хранилище данных, сконфигурированное для хранения первых цифровых данных, и

первый беспроводной передатчик, сконфигурированный для беспроводной передачи первых цифровых данных; второй датчик включает:

второй общий отрицательный контакт,

второй электрод, сконфигурированный для восприятия второго электрического сигнала,

второй усилитель напряжения, сконфигурированный для усиления напряжения между вторым электродом и вторым общим отрицательным контактом,

второй микроконтроллер, сконфигурированный для преобразования напряжения во вторые цифровые данные,

второй беспроводной передатчик, сконфигурированный для беспроводного приема первых цифровых данных и

второе хранилище данных, сконфигурированное для хранения первых цифровых данных и вторых цифровых данных; и

в котором:

второй микроконтроллер дополнительно сконфигурирован для расчета, на основе первых цифровых данных и вторых цифровых данных, данных об активности сердца; и

второй беспроводной передатчик дополнительно настроен для беспроводной передачи данных об активности сердца.

18. Способ по п. 17, дополнительно включающий:

обнаружение вторым датчиком такого состояния, когда требуется синхронизация по меньшей мере одного первого датчика и второго датчика; и

в ответ на обнаружение потребности в синхронизации, синхронизацию по меньшей мере одного первого датчика со вторым датчиком путем замыкания общих отрицательных контактов.

19. Способ по п. 17, в котором первый аксессуар представляет собой шапку, кепку, шлем, бандану, головной убор, очки, лыжные очки, очки для плавания, защитные очки или наушник, а второй аксессуар представляет собой часы, наручную повязку, браслет, повязку на ногу, пуговицу или брошь; или наоборот, второй аксессуар представляет собой шапку, кепку, шлем, бандану, головной убор, очки, лыжные очки, очки для плавания, защитные очки или наушник, а первый аксессуар представляет собой часы, наручную повязку, браслет, повязку на ногу, пуговицу или брошь.

20. Способ по п. 17, в котором:

первый аксессуар представляет собой очки или защитные очки; и

первый электрод устанавливает прямой контакт с кожей на переносице пользователя.

21. Способ по п. 17, в котором первый электрод устанавливает прямой контакт с кожей у виска, в ухе, над ухом или за ухом пользователя.