ДАТЧИК СЕРДЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ, ИНТЕГРИРОВАННЫЙ С ПРОВОДНЫМИ НАУШНИКАМИ

Область техники
[0001] Настоящая полезная модель относится к портативным мониторам сердечной активности, портативным системам наблюдения сердечного ритма, портативным системам электрокардиографии, и подобным устройствам. В частности, это описание касается аппарата, который интегрирует устройство измерения сердечной активности с наушниками или гарнитурой.
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 мониторинга активности человеческого сердца. Например, наиболее распространенным устройством является монитор сердечного ритма, включая 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 через вену и вычисляет сердцебиение. Оптические мониторы сердечного ритма, как правило, интегрированы в носимые аксессуары, такие как часы, браслеты и наушники. Одним хорошо известным недостатком 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 дополнительное устройство, плотно прикрепленное к груди пользователя. Кроме того, было установлено, что устройства электрокардиографии, постоянно прикрепленные к груди пользователя неудобны в использовании. Соответственно, еще существует потребность в улучшении мониторов сердечной активности, которые сделают их более надежными и удобными.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[0005] В данном разделе представлены аспекты практического воплощения, которые более подробно описаны ниже в разделах Подробное Описание и Примеры Воплощений. Настоящее краткое описание не предназначено для выявления ключевых и существенных признаков представленной полезной модели и не предназначено для использования в качестве вспомогательного средства при определении сферы охвата представленной полезной модели. Аспекты реализации этой полезной модели призваны преодолеть хотя бы некоторые известные в технике недостатки.
[0006] Одним из аспектов этой полезной модели является аппарат для мониторинга сердечной активности. Устройство содержит по крайней мере один наушник, сконфигурированный для размещения в ухе пользователя и обеспечения аудиовыхода; монитор сердечной активности, настроенный на измерение активности сердца человека; модулятор сигнала активности сердца; передатчик модулированного сигнала активности сердца в приемное устройство, в котором монитор сердечной активности настраивается для соединения между по меньшей мере одним наушником и приемным устройством, отличающимся тем, что измерительный блок активности сердца включает в себя, по меньшей мере, первый электрод и второй электрод, причем первый электрод интегрирован по крайней мере с одним наушником так, что, когда хотя бы один наушник помещается в ухо пользователя, первый электрод в первом положении устанавливает контакт с кожей в ушной раковине, при котором второй электрод установлен для того, чтобы находиться в контакте с кожей пользователя во втором положении, второе положение отличается от первого положения, и второе положение находится вне уха пользователя.
[0007] Одним из аспектов этой полезной модели является гарнитура также известная как наушники. Гарнитура состоит из: по крайней мере одного наушника, настроенного для размещения в ухе пользователя и обеспечивающего аудиовыход; контроллера гарнитуры, соединенного по крайней мере с одним наушником и настроенного на сопряжение с приемным устройством; монитора сердечной активности, встроенного в контроллер гарнитуры, который настроен на обнаружение и измерение активности сердца пользователя, производя аналоговый сигнал сердечной активности, модулируя аналоговый сигнал активности сердца для передачи модулированного сигнала сердечной активности на приемное устройство; и основного кабеля, настроенного для сопряжения приемного устройства с контроллером гарнитуры; при этом для измерения сердечной активности используют по крайней мере первый электрод и второй электрод, где первый электрод интегрируется с по крайней мере одним наушником таким образом, что когда наушник находится в ухе пользователя, первый электрод находится в контакте с кожей пользователя в первом положении в ухе, при этом второй электрод расположен на внешней поверхности основного кабеля, второй электрод настраивается, чтобы быть в контакте с кожей пользователя во втором положении, второе положение отличается от первого положения, и второе положение находится за пределами уха пользователя.
[0008] Дополнительные детали, преимущества и новые особенности примеров воплощения полезной модели будут изложены частично в нижеследующем описании, а частично станут очевидными для специалистов в данной области при рассмотрении этого описания и прилагаемых чертежей или могут быть изучены при производстве или эксплуатации примеров. Цели и преимущества концепций могут быть реализованы и достигнуты с помощью методологий, инструментов и комбинаций, особо отмеченных в прилагаемой формуле полезной модели.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0009] Практические, но не ограничивающие варианты воплощения полезной модели приведены на прилагаемых рисунках, на которых как ссылки показаны похожие элементы и на которых:
[0010] Рис. 1 - вид, иллюстрирующий блок-схему гарнитуры, подключенных к приемнику через кабель;
[0011] Рис. 2А иллюстрирует одно из практических воплощений основного кабеля;
[0012] Рис. 2В иллюстрирует вид поперечного сечения основного кабеля;
[0013] На рис. 3А показана гарнитура для звукового воспроизведения и мониторинга сердечного ритма в соответствии с одним практическим воплощением;
[0014] Рис. 3В показывает гарнитуру для звукового воспроизведения и мониторинга сердечного ритма в соответствии с другим практическим воплощением;
[0015] На рис. 4 показан вид пользователя спереди, иллюстрирующий один пример, как пользователь может использовать гарнитуру;
[0016] На рис. 5А показан вид пользователя спереди, иллюстрирующий другой пример, как пользователь может использовать гарнитуру;
[0017] На рис. 5В показан вид пользователя сзади, иллюстрирующий еще один пример, как пользователь может использовать гарнитуру;
[0018] На рис. 6А показан вид пользователя спереди, иллюстрирующий еще один пример, как пользователь может использовать гарнитуру;
[0019] На рисунке 6В показан вид пользователя сзади, иллюстрирующий еще один пример, как пользователь может использовать гарнитуру;
[0020] На рис. 7А показан вид пользователя спереди, иллюстрирующий еще один пример, как пользователь может использовать гарнитуру;
[0021] На рис. 7 В показан вид пользователя сзади, иллюстрирующий еще один пример, как пользователь может использовать гарнитуру;
[0022] На рис. 8 показан вид пользователя спереди, иллюстрирующий еще один пример, как пользователь может использовать гарнитуру.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Введение
[0023] Следующее подробное описание вариантов полезной модели
включает ссылки на прилагаемые чертежи, которые являются частью подробного описания. Подходы, описанные в этом разделе, не являются известным уровнем техники по отношению к заявленной в формуле полезной модели 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 прилагаемыми претензиями и их эквивалентами.
[0024] Примеры практических воплощений будут представлены со ссылкой на гарнитуру или устройство для мониторинга 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 (ППВМ), программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), конечных автоматов, закрытых логик, дискретных аппаратных схем, и других подходящих оборудований, настроенных 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" 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 и функции программного обеспечения, микропрограммного обеспечения, промежуточного программного обеспечения, микрокода, языка описания оборудования или иным образом.
[0025] 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.
[0026] 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."
[0027] 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 настоящей полезной модели. 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.
[0028] Термин "приемное устройство" означает любое вычислительное или электронное устройство с возможностями обработки данных и передачи данных, включая, но не ограничиваясь, мобильным устройством, сотовым телефоном, мобильным телефоном, смартфоном, интернет-телефоном, пользовательским оборудованием, мобильным терминалом, планшетным компьютером, портативным компьютером, настольным компьютером, рабочей станцией, тонким клиентом, персональным цифровым помощником, мультимедийным проигрывателем, навигационной системой, игровой приставкой, носимым компьютером, умными часами, системой развлечения, информационно-развлекательной приставкой, бортовым компьютером, велосипедным компьютером, или прибором виртуальной реальности.
[0029] 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.
[0030] 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 динамиков 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.
[0031] 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.
[0032] 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 сердечного ритма, сердечным ритмом или любыми другими жизненно важными биометрическими данными, связанными с сердечной деятельностью.
[0033] Как указано выше, аспекты реализации этой полезной модели обеспечивают устройство для мониторинга сердечной активности. Другими словами, варианты этой полезной модели интегрируют блок измерения сердечной активности в наушники или гарнитуру. Деятельность измерительного блока сердца, как правило, настроена 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.
[0034] Блок измерения сердечной активности состоит как минимум из двух электродов, сконфигурированных для непосредственного подключения к телу пользователя. Один электрод помещен внутри канала уха или приспособлен в наружное ухо потребителя, и устанавливает надежный электрический контакт с кожей. Другой электрод можно поместить на груди или под рукой, в зоне подмышки, на шее, плече, или на спине потребителя. Измерительный модуль активности сердца может дополнительно содержать один или более датчиков, соединенных с электродами и настроенных для измерения электрических сигналов, генерируемых сердечной мышцей, преобразования их в аналоговый ток, модулирования сигнала тока, передачи модулированного сигнала в приемное устройство, которое может де-модулировать модулированный сигнал и преобразовать сигнал в цифровые данные сердечной активности пользователя. Блок измерения сердечной активности может быть подключен к приемному устройству по кабелю, прямо или косвенно. В некоторых реализациях блок измерения сердечной активности может быть включен в контроллер гарнитуры.
Аппаратная Архитектура
[0035] На чертежах описаны примерные варианты исполнения аппаратной архитектуры. Чертежи являются схематическими иллюстрациями идеализированных примеров воплощений. 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.
[0036] На рис. 1 показана структурная схема, представляющая собой пример устройства 100 для мониторинга сердечной активности, подключенного к приемному устройству 121, в соответствии с одним из примеров реализации. Аппарат 100 может быть как минимум частью наушников-вкладышей или гарнитуры. Устройство 100 содержит левый наушник (наушники) 104 и правый наушник (наушники) 106. Левый наушник 104 включает или объединяет проводящий электрод 103. Правый наушник 106 включает или интегрирует другой проводной электрод 105. Каждый из электродов 103 и 105 настроен на прямой или косвенный контакт с кожей раковины каждого уха. Каждый из электродов 103 и 105 входит в состав блока измерения частоты сердечных сокращений.
[0037] Каждый из наушников 104 и 106 подключен соответствующими кабелями к контроллеру гарнитуры 101, обведенному в корпусе. Контроллер гарнитуры 101 состоит из модуля наушников 109, установленного для того, чтобы направить первый сигнал звуковой частоты на левый динамик наушников 104 и второй сигнал звуковой частоты на правый динамик наушников 106. Контроллер гарнитуры 101 может также состоять из модуля микрофона 108 с микрофоном 110. Микрофон 110 сконфигурирован для захвата голосового сигнала пользователя. Модуль микрофона 108 настроен на обработку аудио-сигнала или передачи (либо активации передачи) голосового сигнала на приемное устройство 121. В некоторых вариантах контроллер гарнитуры 101 и аппарат 100 являются двумя отдельными устройствами, но в других вариантах контроллер гарнитуры 101 может быть частью аппарата 100. В других реализациях контроллер гарнитуры 101 аналогичен аппарату 100.
[0038] Первый электрод 103 и второй электрод 105 электрически соединены с одним входом компаратора напряжения 111. Компаратор напряжения 111 является частью устройства измерения активности сердца. В некоторых вариантах компаратор напряжения 111 также включает усилитель напряжения.
[0039] Также предусмотрен третий электрод 107, предназначенный для установления прямого контакта с кожей пользователя в позиции, отличной от ушей. Например, третий электрод 107 может контактировать с кожей на грудной клетке, шее, подмышке, плече или спине пользователя. Третий электрод 107 входит в состав блока измерения сердечной активности. Третий электрод 107 подключен к другому входу компаратора напряжения 111. Компаратор напряжения 111 настроен для определения разности напряжений между первым электродом 103 (или вторым электродом 105) и третьим электродом 107. Разница напряжения характеризует или становится, по крайней мере, частью сигнала сердечной активности. Например, разница напряжения связана с сигналом ЭКГ.
[0040] Сигнал, представляющий разницу напряжения с выхода компаратора напряжения 111, передается к модему 113. Модем 113 может быть устройством связи, настроенным для связи одного или несколько сигналов (т.е., для передачи сигналов) на приемное устройство 121 через основной кабель 117. Модем 113 настроен для модуляции сигнала сердечной активности, представляющего разницу напряжения, генерируемого компаратором напряжения 111; а также для генерации сигнала модуляции. Например, модулированный сигнал сердечной активности может быть основой для данных сердечной активности или иметь отношение к сигналу ЭКГ. Модем 113 может быть сконфигурирован для передачи модулированного сигнала сердечной активности через разъем 115 и основной кабель 117 на приемное устройство 121. После получения модулированного сигнала сердечной активности приемное устройство 121 может де-модулировать сигнал сердечной активности для извлечения, создания или обработки де-модулированного сигнала сердечной активности, представляющего данные о сердечной активности (например, сигнал ЭКГ). Приемное устройство 121 может также хранить де-модулированный сигнал сердечной активности, представляющий данные о сердечной активности, обрабатывать их, отображать на экране и обеспечивать другие операции. Приемное устройство 121 может также обработать и отобразить де-модулированный сигнал сердечной активности. Например, приемное устройство 121 может обрабатывать де-модулированный сигнал сердечной активности для получения данных об активности сердца для дальнейшего хранения и отображения на экране.

[0041] Как указывалось выше, некоторые примеры приемного устройства 121 включают в себя смартфон, часы, браслет или музыкальный проигрыватель. Независимо от реализации, приемное устройство 121 включает в себя разъем 119, такой как 3,5 мм телефонный разъем, Телефон Джек, аудио гнездо, универсальную последовательною шину (USB), или Apple's Lightning разъем. Для простоты, блок-схема на рис. 1 не показывает общий, отрицательный или заземляющий провод, подключенный к наушникам 104, 106, микрофону 110, и все другие элементы аппарата 100.
[0042] Главный кабель 117 может состоять из четырех проводов, включая провод левого динамика наушников, провод правого динамика наушников, заземляющий провод (или общий провод), и провод микрофона. Провод, используемый для передачи модулированного сигнала, определяется в соответствии с возможностью приемного устройства 121 для демодуляции сигнала и его обработки.
[0043] Один выход модема 113 подключен к одному из проводов внутри основного кабеля 117 для передачи модулированного сигнала, содержащего данные активности сердца. Поскольку устройство 100 предназначено для передачи звукового сигнала с частотами от 20 Гц до 20 кГц, модем 113 может использовать частотную модуляцию, сдвинутую выше более чем 20 кГц, чтобы избежать помех звуковому сигналу в том же проводе. Однако способ модуляции зависит от возможностей приемного устройства 121 и его способности де-модулировать и анализировать принимаемый сигнал.
[0044] Питание для компаратора напряжения 111 и модема 113 подается от приемного устройства 121 через основной кабель 117. Устройство 100 может обеспечивать входное напряжение для питания микрофона 110. Это напряжение также может использоваться для питания компаратора напряжения 111 и модема 113 напрямую или через регулятор напряжения 114. Для повышения качества или при отсутствии микрофонного провода в устройстве 100 можно добавить дополнительную батарею 123 для питания усилителя напряжения 111 и модема 113, а также и другие элементы устройства 100.
[0045] В одном варианте воплощения каждый разъем 119 приемного устройства 121 и разъем 115 аппарата 100 (гарнитуры) может быть стандартным разъемом 3,5 мм, который включает в себя четыре контакта, сокращенно TRRS (наконечник, кольцо, кольцо и втулка). Эти контакты соединяют четыре провода основного кабеля 117. Например, наконечник контакта для подключения аудиосигнала левого уха, первый кольцевой контакт для подключения аудиосигнала правого уха, второй кольцевой контакт для подключения заземления или отрицательного провода, и контакт рукава для подключения провода микрофона. Некоторые производители смартфонов могут использовать другую последовательность подключения. Музыкальные плееры могут иметь только три контакта TRS (наконечник, кольцо и втулка). Кроме того, некоторые мононаушники могут иметь только два контакта TS (наконечник и втулка). Соответственно, технически образованные люди отметили бы что соединители 115, 119 и главный кабель 117 могут быть приспособлены к любому числу проводов и контактов. Например, разъем 119 может быть сконструирован так, чтобы принимать разъемы с четырьмя (TRRS), тремя (TRS) и двумя (TS) контактами. Основной кабель 117 на одном конце присоединен к разъему 119. На другом конце основной кабель 117 соединен с аппаратом 100 через разъем 115. В альтернативных вариантах, Универсальная последовательная шина (USB) или разъем микро-USB могут быть использованы в разъеме 115 или разъеме 119.
[0046] Рис. 2А иллюстрирует один из вариантов основного кабеля 117. Как показано на рисунке, основной кабель 117 включает в себя четыре электропроводящих провода 221, изолированных друг от друга и покрытых внешним изоляционным шнуром 219. Изоляционный шнур 219 покрыт электропроводящим слоем 217. Электропроводящий слой 217 может включать в себя сетку из нескольких металлических проводов. Проводной слой 217 электрически соединен с регулятором гарнитуры 101. В некоторых вариантах проводящий слой 217 может представлять собой третий электрод 107. В других вариантах к проводящему слою 217 может быть подключен третий электрод 107. Основной кабель 117 может иметь скользящую изоляцию 215 над проводящим слоем 217. Изоляция 215 может быть использована для того, чтобы предотвратить проводной слой 217 от соприкасаний с частями тела пользователя, которые не участвуют в измерении потенциала напряжения тока для цели контроля активности сердца. Изоляция 215 также помогает установить контакт третьего электрода 107 с определенным участком тела пользователя для того, чтобы обнаружить сигнал ЭКГ, описанный в этом разделе. Например, контакт с кожей может быть установлен на груди или под рукой, подмышкой или на шее, на плече или на спине.
[0047] Рис. 2 В иллюстрирует поперечное сечение основного кабеля 117. Как показано на рисунке, основной кабель состоит из четырех проводов 207, 209, 211 и 213, изолированных друг от друга и покрытых внешним изоляционным шнуром 203. Область между проводами может быть заполнена изоляционным материалом 205 или просто не заполнена ничем. Количество проводов может варьироваться в зависимости от назначения гарнитуры 101. Главный кабель 117 имеет электропроводящий слой 201 над слоем 203 изоляции. Электропроводящий слой 201 может представлять собой третий электрод 107 или быть подключен к третьему электроду 107. Электропроводящий слой 201 может находиться на внешней поверхности основного кабеля 117 по всей длине основного кабеля 117. В других вариантах электропроводящий слой 201 может находиться на внешней поверхности основного кабеля 117 на определенной длине, которая меньше всей длины основного кабеля 117.
[0048] В других вариантах исполнения электропроводящий слой 217 может быть выполнен из электропроводящего полимера, электрически подключенного к контроллеру гарнитуры 101. Еще в других вариантах электропроводящий слой 217 может быть простым электрическим проводом, обернутым вокруг изоляции кабеля 219. Независимо от материала и технологии, принцип кабеля по полезной модели остается неизменным: кабель, соединяющий гарнитуру с принимающим устройством, должен иметь электропроводящий наружный слой с целью установления электрического контакта с кожей человека.
[0049] Рис. 3А показывает гарнитуру 300А для звукового воспроизведения и мониторинга сердечного ритма в соответствии с одним из вариантов воплощения. Рис. 3В показывает гарнитуру 300 В для звукового воспроизведения и мониторинга сердечного ритма в соответствии с другим вариантом воплощения.
[0050] Вкладыш 311 для левого уха и вкладыш 321 для правого уха изготовлены из электропроводящего материала, такого как полимер. Этот материал может быть мягким, желеобразным, с низким сопротивлением электропроводности, и может иметь форму для удобной вставки в ухо. Вкладыши 311 и 321 предназначены для непосредственного контакта с кожей пользователя на входе в ушной канал, cavum concha или вокруг ушного канала. Вкладыши 311 и 321 могут быть подключены или использованы в качестве электродов 103 и 105 Рис. 1, прилегающих к коже внутри уха, и могут проводить электрический потенциал или напряжение тока. Вкладыши 311 и 321 могут быть съемными деталями. Вкладыш 311 можно прикрепить к электропроводящему основанию 313 левого наушника. Электропроводное основание 313 соединено проводом 315. Провод 315 установлен внутри левого наушника, а также подключен к первому кабелю для наушников 317. Первый кабель для наушников 317 используется для подключения трех проводов: отрицательного или заземляющего провода, звукового провода и одного провода 315 для измерения напряжения на коже уха. Отрицательный (или заземленный) провод и звуковой провод могут использоваться для передачи первого аудиосигнала на левый наушник.
[0051] Аналогично правое ухо также может быть использовано для измерения сердечной активности. Таким образом, правый наушник может быть спроектирован так же, как и левый наушник, как описано выше. Это создает дополнительную точку измерения, однако аппарат 100 может использовать только два электрода в некоторых воплощениях. В некоторых воплощениях, первый кабель наушника 317 прикреплен к вилке 329. Вилка 329 также соединяет второй кабель наушника 327 с тремя проводами для правого наушника, так же как и первый кабель наушника 317 соединяет левый наушник. Вкладыш правого уха 321 прикреплен к электрически проводящему основанию 323 и подключен к проводу 325. Провод 325 соединен через кабель правого наушника 327 с вилкой 329. Второй кабель наушников 327 используется для подключения трех проводов: отрицательного или заземляющего провода, звукового провода и одного провода 325 для измерения напряжения на коже уха. Отрицательный (или заземляющий) провод и звуковой провод кабеля 327 могут использоваться для передачи второго звукового сигнала на правый наушник. В других воплощениях второй кабель наушников 327 используется для подключения двух проводов: отрицательного (или заземляющего) провода и звукового провода для передачи второго звукового сигнала на правый наушник.
[0052] Вкладыши 311 и 321 представлены на Рис. 1 как электроды 103 и 105 соответственно, которые подключены к одному входу компаратора напряжения 111. Вкладыши 311 и 321 создают надежный контакт с кожей уха в ушном канале и вокруг него.
[0053] Контроллер гарнитуры 331 на Рис. 3А может представлять контроллер гарнитуры 101 на Рис. 1. Контроллер 331 гарнитуры может включать в себя микрофон и кнопки управления как громкости, так и многофункциональные кнопки. Основной кабель 333 может быть экземпляром основного кабеля 217, который описан выше. Основной кабель 333 может соединять контроллер гарнитуры 331 с аудио разъемом 319. Основной кабель 333 имеет четыре провода и покрыт электропроводящим слоем 335. Электропроводящий слой 335 может покрывать всю длину кабеля по полезной модели или его определенную часть. Контроллер гарнитуры 331 содержит все детали, описанные в корпусе 101, показанном на Рис. 1. Проводящий слой основного кабеля 335 электрически соединен с контроллером гарнитуры 331 и изображен как электрод 107 на Рис. 1.
[0054] В другом воплощении, показанном на Рис. 3В, контроллер гарнитуры 341 находится между наушником, соединенным кабелем 347 с тремя проводами внутри, такими же, как в кабеле наушников 327 на Рис. 3А, с одной стороны. С другой стороны, контроллер гарнитуры 341 подключен к вилке 345 через кабель наушников 343. Контроллер гарнитуры 341 на Рис. 3В может быть одним из вариантов контроллера 101 на Рис. 1.
[0055] Кабель 343 имеет по крайней мере четыре провода: заземление (или общий отрицательный) провод, правый провод динамика наушника, дополнительный провод для микрофона и провод, подключенный к проводящему слою 351 через вилку 345. Вилка 345 подключает левый наушник через двухпроводный кабель 349, содержащий заземление или общий отрицательный провод, и правый наушник через кабели 343 и 347. Основной кабель 353, как и основной кабель 333, содержит четыре провода: заземление или общий отрицательный провод, правый и левый провода наушников, и провод для микрофона. Основной кабель 353 соединяет вилку 345 на одном конце с аудио штекером на другой. Вилка 345 также соединяет проводящий слой 351 с контроллером гарнитуры 341 по кабелю 343.
[0056] В других вариантах контроллер гарнитуры 331 может отсутствовать в таком виде, как показано на Рис. 3А или Рис. 3В. Вероятно, контроллер гарнитуры 331 может не иметь микрофона и быть интегрирован вместе с вилкой 329 в один корпус. Независимо от варианта исполнения, принцип работы остается прежним, первый электрод соединяется с одним или обоими наушниками через ушные вкладыши, а другой электрод соединяется с проводящим слоем 335 основного кабеля 333.
[0057] В некоторых вариантах по крайней мере один из проводов основного кабеля 333 или 353 может быть сконфигурирован для передачи данных о сердечной активности от контроллера гарнитуры 331 или 341 к приемному устройству 121. Длина проводящего слоя 335 или 351 определяется параметрами способа ношения гарнитуры. Он может покрывать всю длину основного кабеля 333 и 353 или часть его. Кроме того, поскольку в отрасли разрабатываются новые разъемы, которые можно использовать в приемном устройстве, гарнитуру также можно изменить в соответствии с этими новыми разъемами. Также возможно подключение выхода компаратора напряжения 111, показанного на Рис. 1 непосредственно через специальный провод в кабеле 117. В этом случае нет необходимости использовать модем 113.
[0058] В дополнительных вариантах воплощения полезной модели вкладыши 311 и 321 могут быть подключены через провода 315 и 325 к вилке 329, где они соединяются вместе, а затем подключаются через главный кабель 333 к устройству 121. Проводной слой 335 можно также соединяться сразу с прибором 121 приемника через отдельный провод. В этой конфигурации контроллеру гарнитуры 101 не требуется компаратор напряжения 111 и модем 113. Приемное устройство 121 может интерпретировать сигнал напряжения между электродом 103 (или электродом 105) и электродом 107 и генерировать данные о сердечной активности на основе сигнала напряжения.
[0059] Независимо от вариантов воплощения полезной модели, подключаются ли электроды 103, 105 и 107 к приемному устройству через основной кабель, или используется другое средство передачи измеряемого напряжения между этими электродами на приемное устройство, или модулированный сигнал передается через один из существующих проводов на приемное устройство, принцип работы остается прежним: один электрод соединен с одним или обоими ушами через вкладыши наушников, а другой электрод соединен с проводящим слоем основного кабеля. Результирующее измеренное напряжение между этими точками коррелируется с сигналом ЭКГ и может быть интерпретировано логикой, встроенной в приемное устройство или контроллер гарнитуры в качестве данных сердечной активности. Примеры, иллюстрирующие использование гарнитуры.
[0060] Рис. 4 показывает вид спереди пользователя 500, иллюстрируя один из примеров того, как пользователь может использовать гарнитуру в соответствии с одним вариантом. Ушные вкладыши вставляются в правое ухо 401 и левое ухо 403, а также подключаются к контроллеру гарнитуры 411 через кабели наушников 405 и 407. Контроллер гарнитуры 411 подключен к основному кабелю 417, другой конец которого подключен к приемному устройству, например смартфону или музыкальному плееру, положенному в карман 421. Основной кабель 417 устанавливается под одеждой 409 через ворот одежды и устанавливает непосредственный контакт с кожей на груди 419 и подмышкой 415. Далее основной кабель 417 выходит через рукав и подключается к приемному устройству через штекер 413.
[0061] Плотная одежда удерживает основной кабель 417 с его проводящим слоем, плотно прилегая к телу, устанавливая хороший электрический контакт во многих точках: на груди, подмышкой и на руке. Это добавляет надежность в подключении, особенно когда человек двигается. Воплощенный кабель с проводящим слоем может быть покрыт изоляцией, например, пластиковой трубкой, чтобы уменьшить площадь контакта с кожей, предотвращая измерение потенциала напряжения на слишком большой площади тела. Например, площадь контакта может быть уменьшена до области между точками 419 и 415, или только до области грудной клетки 419 или только под рукой 415. Также возможно приспособить основной кабель 417 к приемному прибору через отверстие в одежде внутри кармана во избежание запутывания основного кабеля 417. Приемное устройство можно также прикрепить на руку специальным обхватом или другим способом на одежду или тело.
[0062] Рис. 5А показывает вид спереди пользователя 500, иллюстрируя другой пример, как пользователь может использовать гарнитуру в соответствии с другим вариантом. Рис. 5В показывает вид сзади пользователя 500, иллюстрируя еще один пример того, как пользователь может использовать гарнитуру в соответствии с другим вариантом. Эти рисунки показывают, что область подмышек может быть использована в качестве одной точки измерения ЭКГ и одно или оба уха - в качестве другой точки измерения ЭКГ. Наушники, такие как наушники-вкладыши, вставляются в правое ухо 501 и левое ухо 503, устанавливая первый контакт ЭКГ. Наушники-вкладыши 501 и 503 подключаются к контроллеру гарнитуры 509 через кабели наушников 505 и 507 соответственно. Основной кабель 513 с проводящим слоем устанавливается под одеждой 506, проходит подмышкой 511 и через плечо 512 возвращается обратно к вороту одежды. Основной кабель можно закрепить на вороте одежды 502 и 506 для того, чтобы основной кабель не провисал под рукой в движении. Основной кабель 513 подключен к приемному устройству 517, находящемуся в кармане 515.
[0063] В примере, показанном на Рис. 5 В, основной кабель 523 можно пропустить из-под руки 511 по лопатке 519, и прикрепить на задней части ворота одежды 521, чтобы предотвратить провисание кабеля. Основной кабель 523 подключен к приемному устройству 527, находящемуся в заднем кармане 525. Приемное устройство 527 также можно прикрепить к поясу с помощью специального зажима, если одежда не имеет карманов.
[0064] В обоих примерах на Рис. 5А и Рис. 5В основной кабель с проводящим слоем устанавливает надежный контакт под рукой 511 с целью измерения сердечной активности. Другой контакт устанавливается как минимум с одним из наушников-вкладышей 501 и 503.
[0065] Рис. 6А показывает вид пользователя спереди 600, иллюстрируя еще один пример того, как пользователь может использовать гарнитуру. Рис. 6В показывает вид пользователя сзади 600, иллюстрируя еще один пример того, как пользователь может носить гарнитуру. Как показано на этих рисунках, на заднем плане пользователя 600, наушники-вкладыши вставляются в левое ухо 601 и правое ухо 603 и подключаются к контроллеру гарнитуры 605, расположенному у шеи или области грудной клетки. Основной кабель 607 проходит под одеждой через ворот и далее под рукой к спине. Основной кабель 607 пропускается через специально сделанное отверстие для кабеля 609 в одежде и подключается к приемному устройству 611, находящемуся в заднем кармане. Основной кабель 607 с проводящим слоем устанавливает надежный электрический контакт с кожей пользователя вокруг груди 607 и подмышкой 608.
[0066] Еще в другом примере, как показано на Рис. 6 В, основной кабель 613 с проводным слоем можно провести от груди потребителя над плечом к спине. Затем основной кабель 613 спускается вниз и вытаскивается из-под одежды 617, где он подключается к приемному устройству 615 в заднем кармане. Основной кабель 613 с проводящим слоем устанавливает хороший электрический контакт с кожей потребителя на груди, через плечо, спине.
[0067] Рис. 7А показывает вид пользователя спереди 700, иллюстрируя еще один пример того, как пользователь может использовать гарнитуру. Рис. 7В показывает вид пользователя сзади 700, иллюстрируя еще один пример того, как пользователь может использовать гарнитуру. Эти рисунки иллюстрируют специальный вариант крепления гарнитуры для женщин. Кабели наушников 701 и 703 подключены к контроллеру гарнитуры 705. Основной кабель 707 протянут через ворот одежды под плечевой ремешок бюстгальтера. Основной кабель 707 далее проходит под рукой 709 и выходит со спины 719 пользователя. Основной кабель проходит под боковой лямкой бюстгальтера 719 и продолжается вниз под руку 708. Бюстгальтер удерживает основной кабель, плотно прилегая к телу, и создает надежный электрический контакт с его проводящим слоем. Основной кабель затем протягивается через специально сделанное отверстие 713, расположенное внутри бокового кармана 717 одежды и подключается к приемному устройству 715.
[0068] Приемное устройство 715 также может быть установлено в различных местах, например, в зажиме, прикрепленном к ремню или телефонной кобуре, прикрепленной к руке 711. Для крепления на кобуру кабель по полезной модели, проходящий под боковыми лямками бюстгальтера 719, выходит через рукав одежды 721 и соединяется с приемником 711. Альтернативно, основной кабель 719 можно провести по спине и вывести наружу через специально сделанное отверстие 714 в одежде и подсоединить к приемному устройству 712 находящемуся в заднем кармане.
[0069] Рис. 8 показывает вид пользователя спереди 800, иллюстрируя еще один пример того, как пользователь может использовать гарнитуру. Как показано на Рис. 8, кабели наушников 801 и 803 подключены к контроллеру гарнитуры 807. Основной кабель 811 соединен с регулятором 807 гарнитуры и протянут через ворот одежды под бюстгальтер 806. Основной кабель с проводящим слоем устанавливает плотный контакт с кожей под бюстгальтером между точками 805 и 809 на груди. Основной кабель 810 проходит назад под бюстгальтером 806 и выходит наружу через ворот одежды 812. Основной кабель затем подключается к приемному устройству 813, находящемуся в кармане 817 через разъем 815.
[0070] Кроме того, основной кабель можно опустить вниз по туловищу из-под бюстгальтера 809 и вытащить наружу из-под одежды 814. Затем он подключается через разъем 815 к приемнику 813, находящемуся в кармане 817.
[0071] Для обычного человека с навыками в технике очевидно, что можно найти и другие варианты ношения, кроме уже описанных. Однако принципы этого воплощения остаются прежними: монитор активности сердца может быть использован с наушниками, когда один электрический контакт установлен в одном или обоих ушах и другой электрический контакт установлен в удобно расположенном месте на теле, где основной кабель с проводящих слоев может прилегать к телу с помощью существующей одежды, бюстгальтера или проходить под рукой.
[0072] Таким образом здесь описаны аппарат и гарнитура для мониторинга сердечной активности. Хотя воплощения были описаны со ссылкой на конкретные примеры воплощения, достаточно очевидно, что различные модификации и изменения могут быть внесены в эти примеры воплощений без существенных отличий от более широкого духа и сферы применения настоящего приложения. Соответственно, спецификация и чертежи должны рассматриваться в качестве наглядного, а не ограничительного смысла.