ДАТЧИК СЕРДЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ, ИНТЕГРИРОВАННЫЙ С НОСИМЫМИ АКСЕССУАРАМИ

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 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 мониторинга 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 этой полезной модели 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 полезной модели и не предназначено для использования в качестве помощи при определении объема заявленного предмета полезной модели. Аспекты воплощения настоящей полезной модели предназначены для преодоления, по меньшей мере, некоторых недостатков, известных в данной области техники.
[0006] В соответствии с одним из аспектов настоящей полезной модели предлагается устройство для мониторинга 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 меньшей мере двумя электродами, прикрепленными к коже.
[0007] Носимые устройства и аксессуары, которые могут быть интегрированы с датчиком контроля активности сердца, включают, но не ограничиваются: наушники с вкладышами, наушники с передачей звука по кости, прикрепленные за ухом или перед ухом, и наушники с одним ухом, очки, маску, козырек, шлем, кепку, капюшон, подкладку кепки, повязку, бандану или плавательную шапку.
[0008] Система контроля активности сердца состоит из по меньшей мере одного датчика и по меньшей мере двух электродов, соединенных с кожей человека. Датчик с электродами может быть встроен в существующее устройство, аксессуар или одежду, или быть автономным сенсорным устройством. Датчик может обнаруживать электрический сигнал, генерируемый сердечными мышцами, вычислять данные о сердечной деятельности, такие как сердечный ритм, вариабельность сердечного ритма и пульс, и передавать их на ведущее устройство, такое как смартфон, часы или другое устройство мониторинга, обычно называемое приемным устройством. Затем приемное устройство обрабатывает сигналы, отображает и сохраняет данные о сердечной активности.
[0009] Дополнительные объекты, преимущества и новые признаки примеров будут частично изложены в последующем описании и частично станут очевидными для специалистов в данной области после изучения следующего описания и прилагаемых чертежей или могут быть изучены при производстве или эксплуатации примеров. Объекты и преимущества концепций могут быть реализованы и достигнуты с помощью методологий, инструментов и комбинаций, особо отмеченных в прилагаемой формуле полезной модели.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0010] Практические, но не ограничивающие варианты воплощения полезной модели приведены на прилагаемых рисунках, на которых как ссылки показаны похожие элементы и на которых:
[0011] Рис. 1 вид, иллюстрирующий блок-схему системы мониторинга активности сердца;
[0012] Рис. 2А иллюстрирует один вариант воплощения датчика контроля активности сердца, интегрированного с беспроводной гарнитурой;
[0013] Рис. 2В иллюстрирует другой вариант воплощения датчика контроля активности сердца, интегрированного с беспроводной гарнитурой;
[0014] Рис. 3А показывает один вариант использования гарнитуры с датчиком контроля активности сердца;
[0015] Рис. 3В показывает еще один вариант использования гарнитуры с датчиком контроля активности сердца;
[0016] Рис. 4А показан вид спереди, иллюстрирующий один пример, как пользователь может применять гарнитуру с датчиком контроля активности сердца;
[0017] Рис. 4В показан вид сзади, иллюстрирующий один пример, как пользователь может применять гарнитуру с датчиком контроля активности сердца;
[0018] Рис. 4С показан вид спереди, иллюстрирующий один пример, как пользователь может применять гарнитуру с датчиком контроля активности сердца;
[0019] Рис. 4D показывает вид сзади пользователя-мужчины, иллюстрирующий один пример, как пользователь может применять гарнитуру с датчиком контроля активности сердца;
[0020] Рис. 5А показывает вид слева пользователя, иллюстрирующий один пример, как пользователь может применять датчик контроля активности сердца, прикрепленный к задней части кепки;
[0021] Рис. 5В показан вид справа пользователя, иллюстрирующий один пример того, как пользователь может применять датчик контроля активности сердца, прикрепленный к задней части кепки;
[0022] Рис. 5С показывает подробный вид одного варианта воплощения датчика контроля активности сердца, прикрепленного к задней части кепки;
[0023] Рис. 5D показывает вид слева пользователя, иллюстрирующий другой пример того, как пользователь может применять датчик контроля активности сердца, прикрепленный к передней части кепки;
[0024] Рис. 5Е показан вид справа пользователя, иллюстрирующий другой пример того, как пользователь может применять датчик контроля активности сердца, прикрепленный к передней части кепки;
[0025] Рис. 6А показан вид спереди пользователя, иллюстрирующий один пример, как пользователь может применять кепку с датчиком контроля активности сердца;
[0026] Рис. 6В показывает вид сзади пользователя, иллюстрирующий один пример, как пользователь может применять кепку с датчиком контроля активности сердца;
[0027] Рис. 7 иллюстрирует датчик контроля активности сердца, встроенный в шлем;
[0028] Рис. 8А иллюстрирует датчик контроля активности сердца, встроенный в очки;
[0029] Рис. 8В показывает вид спереди пользователя, иллюстрирующий один пример, как пользователь может применять очки с датчиком контроля активности сердца;
[0030] Рис. 8С показывает вид сзади пользователя, иллюстрирующий один пример, как пользователь может применять очки с датчиком контроля активности сердца;
[0031] Рис. 9 показывает датчик контроля активности сердца, интегрированный с лыжными очками;
[0032] Рис. 10 показывает датчик контроля активности сердца, интегрированный с водными очками;
[0033] Рис. 11А показывает вид спереди пользователя, иллюстрирующий один пример, как пользователь может применять датчик контроля активности сердца, встроенный в цепочку с кулоном; а также
[0034] Рис. 11В показывает вид сзади пользователя, иллюстрирующий один пример, как пользователь может применять датчик контроля активности сердца, встроенный в цепочку с кулоном.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Введение
[0035] 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.
[0036] Примеры практического воплощения 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 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" 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.
[0037] 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.
[0038] 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."
[0039] 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.
[0040] 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.
[0041] 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.
[0042] 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.
[0043] 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.
[0044] 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.
[0045] Как указано выше, аспекты реализации этой полезной модели обеспечивают устройство для мониторинга сердечной активности. Другими словами, варианты этой полезной модели 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.
[0046] Датчик измерения активности сердца 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. В некоторых вариантах реализации блок измерения сердечной активности может быть включен в контроллер гарнитуры.
[0047] 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 руку, в область подмышки, на шею, плечо или на спину пользователя.
[0048] Однако, в другом варианте воплощения первый электрод помещается внутри очков на носовых держателях и раме виска и устанавливает надежный электрический контакт с кожей на носу, на виске и за ухом. Второй электрод может быть помещен на грудь или под руку, в область подмышки, на шею, плечо или на спину пользователя.
[0049] Еще в другом варианте воплощения первый электрод помещается внутри защитных очков на подушечки для глаз и устанавливает надежный электрический контакт с кожей вокруг глаза и на виске. Второй электрод может быть помещен на грудь или под руку, в область подмышки, на шею, плечо или на спину пользователя.
[0050] И еще в одном варианте воплощения первый электрод помещается внутри кулона, висящего на шее, и устанавливает надежный электрический контакт с кожей на груди. Второй электрод может быть размещен на шее пользователя или вокруг нее.
[0051] Блок измерения сердечной деятельности может дополнительно содержать один или несколько датчиков, соединенных с электродами и сконфигурированных для измерения электрических сигналов, охваченных электродами и генерируемых сердечными мышцами, фильтрации сигнала ЭКГ, обработки этого сигнала ЭКГ, вычисления различных данных сердца на основе ЭКГ и передавать данные сердца на приемное устройство.
Аппаратная Архитектура
[0052] 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.
[0053] На рис. 1 показана блок-схема, представляющая пример устройства 100 для контроля активности сердца, также называемого датчиком контроля активности сердца, подключенного к приемному устройству через беспроводной протокол, такой как Bluetooth, ANT+, ZigBee или другой беспроводной протокол с целью измерения и записи характеристик активности сердца человека.
[0054] Сенсорная система 100 для контроля активности сердца состоит из двух электродов 103 и 105, соединенных с корпусом 101 датчика через электрические провода или электропроводящие полимеры. Оба электрода 103 и 105 соединены с входом усилителя напряжения (AC AMP) 109. Выходной сигнал АС AMP 109 представляет собой усиленное напряжение между двумя электродами 103 и 105. Выход AC AMP 109 подключен к аналоговому входу микроконтроллера (MCU) 113. MCU 113 обрабатывает данные напряжения и вычисляет данные активности сердца. Он сохраняет результирующие данные в хранилище данных 121, таком как флэш-память. MCU 113 соединен с беспроводным передатчиком 107, таким как Bluetooth, ANT+, ZigBee или другой беспроводной передатчик.
[0055] Современные интегральные схемы (ИС) могут иметь MCU 113, АС AMP 109, передатчик 107 и хранилище данных 117, объединенные в один ИС или обычно называемый микрочипом. Аккумулятор 121 обеспечивает питание для датчика 101. Он может быть перезаряжаемым аккумулятором или одноразовой (не перезаряжаемой) батареей.
[0056] Передатчик 107 может быть беспроводным образом соединен с приемником 119 через аналогичный беспроводной передатчик 111, встроенный в приемное устройство. Приемным устройством может быть мобильный телефон, часы, планшет, компьютер или любое другое устройство, способное принимать беспроводные сигналы, обрабатывать, отображать, сохранять или ретранслировать данные на другое устройство. Передатчик 107 может передавать сигналы таким образом, что несколько приемных устройств могут принимать данные одновременно.
[0057] Рис. 2А иллюстрирует один из вариантов воплощения датчика контроля сердца, встроенного в беспроводную гарнитуру 200 в ухе. Гарнитура состоит из левого 205 и правого наушника, и контроллера 223 гарнитуры. Контроллер 223 гарнитуры содержит батарею (аккумулятор), беспроводной передатчик и аудио-управление функциями, такими как регулировка громкости и многофункциональная программируемая кнопка. Эти функции обычно встречаются в традиционных гарнитурах. Кроме того, контроллер 223 гарнитуры содержит компоненты датчика контроля активности сердца, логически проиллюстрированные внутри корпуса 101 датчика на рис. 1. Некоторые компоненты, такие как аккумулятор, беспроводной передатчик, хранилище данных и MCU, могут использоваться для двух целей: управление гарнитурой и мониторинг активности сердца.
[0058] Ушные вкладыши 201 и 211 выполнены из электропроводящего полимера, такого как латекс, силикон или синтетический каучук с добавками, позволяющими пропускать электрический ток через материал с низким сопротивлением. Вкладыш можно также изготовить из мягкого или губчатого материала с элементами электрических проводников в материале. Цель вкладыша - аккуратно вписаться в ушной канал и установить надежный электрический контакт с кожей. Вкладыши 201 и 211 могут быть заменены и установлены на основании 203 и 213 наушников. Основание для вкладыша выполнено из металлического или электропроводного материала и электрически соединено с вкладышем в ухе. Основание для вкладыша левого наушника 203 подключено к проводу 207, который затем проходит через сборку 205 наушников в кабель 219. Кабель 219 содержит провода для аудиосигнала левого наушника и дополнительный провод 207, используемый в качестве электрода для датчика контроля активности сердца.
[0059] Аналогично, правый наушник имеет электропроводящий вкладыш 211, который надет на основание 213 и соединен посредством провода 215 с контроллером 223 гарнитуры. Провод 215 является частью кабеля 217, который также содержит провода для правого звука наушников.
[0060] Контроллер 223 гарнитуры соединен с правым наушником 213 через кабель 217 и с левым наушником 205 - через кабель 219. Оба кабеля 217 и 219 содержат провода 207 и 215, соединяющие вкладыши в ухе. Эти провода соединены в контроллере 223 гарнитуры и показаны в качестве первого электрода 103 на рис. 1 для мониторинга активности сердца.
[0061] Второй электрод, показанный как 105 на рис. 1, соединен с контроллером 223 гарнитуры через кабель 225. Кабель 225 представляет собой изолированный кабель с одним проводом и имеет электрический разъем 227 на конце для соединения со вторым электродом. Соединитель 227 может быть клипом, подобным зажиму типа «крокодил», крючком, защелкой или любым другим типом соединителя, устанавливающим надежное электрическое соединение с электродом. Кабели 225 и 221 могут иметь зажим или завязку 229, чтобы удерживать их вместе, предотвращая чрезмерное болтание.
[0062] В другом варианте воплощения, проиллюстрированном на рис. 2В, беспроводная гарнитура может иметь раму 235 с вкладышами для наушников в ухе для правого уха 231 и для левого уха 233, выполненное из электропроводящего материала, такого как проводящий полимер, латекс или силикон. Вкладыши 231 и 233 в ухе соединены через электрические провода внутри рамки 235 с контроллером 237 гарнитуры. Провода, соединяющие оба вкладыша в ухе, могут быть соединены вместе в контроллере 237 гарнитуры и показаны как первый электрод 103 на рис. 1. Кабель 239 используется для подключения контроллера 237 гарнитуры через соединитель 241 ко второму электроду, который также показан как 105 на рис. 1. Контроллер 237 гарнитуры содержит компоненты датчика контроля сердца, показанные внутри корпуса 101 датчика на рис. 1.
[0063] Однако, в другом варианте воплощения гарнитура может содержать только один наушник 213, показанный на рис. 2А, с первым электродом, встроенным в ушном вкладыше и подключенным к контроллеру 223 гарнитуры через кабель 217. Контроллер 223 гарнитуры соединяется со вторым электродом через соединитель 227 и провод электрода 225.
[0064] Гарнитура может быть выполнена в различной форме и материале, подключаясь к одному или двум наушникам. Форма может быть в виде одной гарнитуры с громкой связью, вставленной в ухо. Независимо от формы гарнитуры и количества наушников принцип полезной модели остается тем же: один или оба наушника обеспечивают электрические контакты с кожей внутри или вокруг уха в качестве первого электрода 103, как показано на рис. 1. Второй электрод прикреплен к коже, отличному от уха, и соединен с соединителем 227 или 241 и показан как электрод 105 на рис. 1.
[0065] Приведенное выше описание мини гарнитуры было сфокусировано на системе мониторинга активности сердца и не включает описания несколько общих компонентов, присутствующих в большинстве наушников для передачи аудиосигналов. Традиционный контроллер гарнитуры может иметь аналогичные компоненты, как показано на рис. 1, такие как MCU 113, AC AMP 109, передатчик 107 и хранилище данных 117, которые могут быть интегрированы в одну ИС. Для обеих функций может использоваться общий набор компонентов: передача звука и мониторинг сердечной деятельности. Вся система со звуком и датчиком контроля активности сердца может совместно использовать одну батарею 121 и может быть интегрирована в один корпус.
Примеры, иллюстрирующие использование гарнитуры
[0066] На рис. 3А показан один вариант использования беспроводной гарнитуры в ухе с датчиком для мониторинга активности сердца 300. Левый наушник 303 с электропроводящим вкладышем 301 устанавливается в ушной канал. Кабель 305 соединяет наушник 303 с контроллером 307 гарнитуры. Кабель 311 соединяет контроллер гарнитуры 307 с наушником правого уха. Кабель 309 соединяет контроллер 307 гарнитуры с проводом электрода 310 посредством съемного соединителя 313. Кабель 309 представляет собой одножильный изолированный провод и имеет электрический соединитель 313. Соединитель 313 может быть зажимом, таким как зажим типа «крокодил», крючком, защелкивающейся кнопкой или другим типом соединителя, устанавливающим надежный электрический контакт с проводом электрода 310.
[0067] Другой вариант монтажа показан на рис. 3В. Контроллер гарнитуры 315 подключается через кабель 319 к проводу электрода 325 через съемный разъем 323. Провод электрода 325 установлен на задней панели пользователя. Кабель 317 соединяет контроллер гарнитуры 315 с наушником правого уха. Скользящий зажим 321 удерживает оба кабеля 317 и 319 вместе, чтобы предотвратить чрезмерное болтание.
[0068] Электроды 310 и 325 могут представлять собой простую металлическую проволоку, металлическую проводящую цепочку, висящую на шее, или электропроводящее ожерелье, полосу ленты или кабель, изготовленный из электропроводящего полимера. Провода электродов 310 и 325 могут иметь электрическое изоляционное покрытие, позволяющее пользователю изолировать определенные части второго электрода от электрического контакта с кожей пользователя. Оба электрода могут быть частично изолированы, подвергая лишь небольшую часть электрическому контакту с кожей пользователя, или вообще могут быть не изолированы.
[0069] Следующие четыре рисунка иллюстрируют, как электроды 310 и 325 устанавливают надежное электрическое соединение с кожей на теле человека. Рис. 4А, рис. 4В, рис. 4С и рис. 4D иллюстрируют варианты того, как можно носить беспроводную гарнитуру в ухе с датчиком контроля активности сердца и электродами, подключенными к различным частям тела для мужчины и женщины. Датчик контроля активности сердца использует одежду и другие предметы, которые носят люди, чтобы плотно соединить второй электрод с кожей. Поскольку у мужчин и женщин разные аксессуары для одежды, электроды используют особенности каждой одежды.
[0070] Как показано на рис. 4А, женщины 400 обычно носят бюстгальтер 407. Бюстгальтеры предназначены для занятий спортом, отдыха и повседневного использования. Все бюстгальтеры имеют общие атрибуты, такие как плотное прилегание к области грудной клетки, под грудью, под мышками и вокруг спины. В одном варианте воплощения контроллер гарнитуры 401 имеет и соединительный провод электрода 403, который далее соединен с проводом электрода 409. Провод 403 может использовать специально разработанный соединитель для размещения согласующих соединителей 313 или 323, как показано на рис. 3. Это может быть клип, такой как зажим типа «крокодил», крючок, защелка или другой тип соединителя, устанавливающий надежный электрический контакт с проводом электрода 409.
[0071] Провод электрода 409 может быть установлен под плечевым ремнем бюстгальтера и продолжен вниз под грудью 411, плотно прижатый к коже ремнем бюстгальтера. Кабель электрода 411 устанавливает надежный электрический контакт под бюстгальтером с кожей. Провод электрода 409 может иметь изоляцию в некоторых частях, что позволяет устанавливать электрический контакт в определенных областях тела. Например, в одном варианте воплощения провод электрода 409 изолирован под плечевым ремнем и создает электрический контакт только под грудью 411.
[0072] В другом варианте воплощения провод электрода 409 изолирован под плечевым ремнем и создает электрический контакт подмышкой. Он не распространяется на грудь 411. Однако в другом варианте провод электрода 409 вообще не изолирован и создает электрический контакт под плечевым ремнем.
[0073] Вид сзади устройства, интегрированного с гарнитурой, показан на рис.4В. Кабель 405 соединяет оба уха со звуковыми и электродными проводами.
[0074] Хотя провод электрода 409 предназначен для отдельного элемента из бюстгальтера 407, его можно вшить, приклеить или вварить внутрь плечевого ремня и под грудью бюстгальтера или интегрировать в ткань бюстгальтера. Независимо от конструкции электродного кабеля принцип полезной модели остается тем же: электрод использует бюстгальтер в качестве инструмента для его плотного прижатия к коже для установления надежного электрического соединения.
[0075] Рис. 4С и рис. 4D иллюстрируют еще одну возможность, как человек может носить устройство. Мужчина 450 обычно носит одежду, такую как рубашка, или обтягивающую одежду, особенно при занятиях спортом. Как показано на рис. 4С, правый наушник 415 и левый наушник 417 подключены к контроллеру 421 гарнитуры через правый 425 и левый 419 кабель. Кабель 423 соединяет контроллер гарнитуры 421 с кабелем 431 электрода через соединитель 427. Разъем 427 может быть клипом, подобным зажиму типа «крокодил» крючком, защелкой или другим типом соединителя, устанавливающим надежный электрический контакт с проводом электрода 431. Соединитель 427 также может быть прикреплен к одежде на воротнике, чтобы предотвратить болтание кабеля электрода, когда пользователь находится в движении.
[0076] Рис. 4D иллюстрирует вид сзади человека 450 с устройством. Провод электрода может быть протянут подмышкой к спине человека 435, а затем закреплен на воротнике одежды 433.
[0077] Провод электрода 431 и 435 обеспечивает надежное электрическое соединение подмышкой. Чтобы кабель электрода не болтался, когда человек находится в движении, провод электрода может быть закреплен на воротнике одежды с помощью зажима 427, а затем сзади зажимом 433. Зажимы обеспечивают достаточное натяжение на кабеле электрода 431, чтобы он был достаточно плотно прижат к коже подмышкой для надежного электрического соединения.
[0078] В другом варианте воплощения провод электрода 431 может устанавливать электрический контакт с кожей на груди или на спине. В этом варианте воплощения провод электрода 431 не может быть закреплен на одежде или закреплен только в одной точке 427 или 433 для предотвращения болтания. Однако в другом варианте провод электрода 431 можно вшить, вклеить, вставить или вваривать в одежду, устанавливая надежный электрический контакт на теле человека: на шее, груди, подмышкой или на спине.
[0079] Существует много других вариантов монтажа для электродного кабеля 409, 411, 431 и 435. Независимо от вариантов монтажа кабеля электрода для мужчины или женщины принцип полезной модели остается тем же: первый электрод устанавливает надежное электрическое соединение с кожей в одном или обоих ушах через ушные вкладыши или наушники, в то время как второй электрод устанавливает надежное электрическое соединение с кожей в других частях тела с целью измерения электрических сигналов, генерируемых сердцем. Первый электрод интегрирован с ушным вкладышем наушников. Второй электрод может быть выполнен в виде электрического провода, электропроводящего полимерного кабеля, полосы или полоски. Второй электрод может быть прикреплен к одежде с целью установления надежного соединения с кожей человека, где электрическое соединение может иметь наилучшее качество, такое как кожа подмышкой, под женской грудью и между женской грудью, шеей, плечом, грудью и спиной пользователя.
Примеры, иллюстрирующие использование кепки
[0080] На рис. 5А и рис. 5В показан датчик контроля сердца, встроенный в кепку 500. В одном варианте воплощения, показанном на рис. 5А, датчик 511 контроля активности сердца прикреплен к задней части кепки 501. Контакт 503 установлен на внутренней подкладке кепки 507. Второй контакт 523 может быть установлен на внутренней подкладке кепки. Оба контакта соединены электрическим проводом 505 и 525, как показано на рис. 5В. Когда кепка 501 носится человеком, подкладка кепки с контактами 503 и 523 прижимается к коже лба. На внутренней подкладке кепки могут быть установлены дополнительные контакты для лучшего контакта с кожей в нескольких точках на лбу. Все контакты подключены через электрический провод 505 и 525. Затем контакт 523 подключается через электрический кабель 521 к датчику 511 контроля активности сердца, установленному на заднем ремешке кепки 527. Кабель 521 можно закрепить между внутренней прокладкой кепки и наружной частью кепки. Кабель 521 соединен с первым контактом электрода датчика 511, который также логически проиллюстрирован как электродный контакт 103 на рис. 1.
[0081] Соединение второго электрода создается контактом 513, соединенным с датчиком 511 через электрический кабель 509, который также показан как второй электрод 105 на рис. 1. Провод электрода 515 соединяется со вторым контактом электрода с металлической защелкой 513 и проходит по плечу и спине человека 519 для соединения с кожей. Чтобы предотвратить болтание во время движения, кабель 515 может быть прикреплен к воротнику 517 через зажим, такой как зажим типа «крокодил», кнопка, крючок или защелка.
[0082] На рис. 5С показан один вариант воплощения датчика 530 контроля активности сердца в качестве съемного датчика 531, прикрепленного к заднему ремешку 533 кепки, также показанной как 527. Датчик 531 прикреплен к заднему ремешку 533 кепки через две металлические кнопки 543 и 545 для фиксации. Защелка 545 соединена с электрическим кабелем 535 или 521 с правой стороны. Защелка 543 соединена со вторым электродом через электрический кабель 537, также показанным как 509 на левой стороне головы, и металлическая защелка 541, также показанная как 513 на левой стороне. Второй провод электрода 515 соединен с защелкой 513.
[0083] На рис. 5D и рис. 5Е показан еще один вариант воплощения датчика контроля сердца, прикрепленного к кепке 550. Датчик 551, показанный с левой стороны, и датчик 567, показанный с правой стороны, могут быть прикреплены к передней части кепки 555 с помощью металлических кнопок 553 и 569. Первый электрод соединен посредством защелкивающей кнопки 569 с электропроводящей полосой 565. Проводящая полоса 565 выполнена из электропроводящего полимера и установлена на внутренней подкладке кепки. Полоса 565 устанавливает электрический контакт с кожей на лбу. Вторая кнопка 553 соединена с электрическим кабелем 557, прикрепленным между внутренней прокладкой кепки и наружной стороной кепки. Кабель 557 соединен с металлической защелкой 561, установленной на внешней стороне кепки. Провод электрода 563 прикреплен к соединителю 561 как металлическая защелка и опускается вниз по плечу под одеждой на спину пользователя.
[0084] Рис. 6А и рис. 6В иллюстрируют один из многих вариантов, как надевать кепку 600 с предлагаемым датчиком контроля активности сердца. Датчик 601 контроля активности сердца, прикрепленный к задней части кепки, соединен с проводом электрода 605 через соединитель 603. Провод электрода 605 проходит вниз к плечу и далее под одеждой вдоль спины пользователя. Провод электрода 605 может быть закреплен на воротнике 607 с помощью защелки или зажима, такого как зажим типа «крокодил», предотвращающий болтание кабеля 609 во время движения. Затем провод электрода 609 может проходить вдоль задней части пользователя подмышкой 611, а затем проходить вдоль груди к воротнику спереди 613. Провод электрода может быть прикреплен к воротнику 613 крючком зажима или защелкивающейся кнопкой, чтобы предотвратить чрезмерное болтание при движении.
[0085] Варианты монтажа второго электродного кабеля для мужчины и женщины также показаны на рис. 4А, рис. 4В, рис. 4С, рис. 4D, рис. 5А, рис. 5В, рис. 6А и рис. 6В. Эти варианты монтажа также применяются для провода электрода, подключенного к датчику контроля сердца на кепке, как показано на всех иллюстрациях рис. 5 и рис. 6.
Примеры, иллюстрирующие использование шлема
[0086] На рис. 7 показано устройство для контроля активности сердца, интегрированное с велосипедным шлемом 700. В одном варианте воплощения датчик интегрирован с велосипедным шлемом 701. Датчик 709 может быть прикреплен к задней части шлема двумя металлическими защелкивающимися кнопками, аналогичными, показанному на рис. 5А и рис. 5В. Первый электрод соединен электрическим кабелем 707 с электропроводящими прокладками 703 с левой и с правой стороны шлема. Электропроводные прокладки с обеих сторон соединены с помощью кабеля 705. Прокладки 703 установлены таким образом, что при надевании шлема они устанавливают плотный контакт с кожей лба. Прокладки 703 могут быть изготовлены из металла или проводящего полимера и прикреплены к внутренней стороне шлема, который надевается на лоб при ношении. Второй электрод соединен посредством кабеля 711 с металлической защелкой 713 на задней части шлема. Второй провод электрода 715 может быть прикреплен посредством металлической защелкивающей кнопки 713 к шлему и опускается вниз к задней части пользователя, который его носит.
Варианты монтажа второго электродного кабеля для мужчины и женщины показаны на рис. 4А, рис. 4В, рис. 4С, рис. 4D, рис. 5А, рис. 5В, рис. 6А и рис. 6В. Эти варианты монтажа могут также применяться для кабеля электрода, подключенного к датчику контроля сердца на шлеме, как показано на рис. 7. Датчик сердечного контроля также может быть интегрирован с другими шлемами для катания на лыжах, сноуборде и других видах деятельности аналогично велосипедному шлему, показанному на рис. 7.
Примеры, иллюстрирующие использование очков
[0087] На рис. 8А показан датчик 800 контроля активности сердца, встроенный в очки 801. Датчик 813 контроля активности сердца может висеть на кабеле 809, прикрепленном к стеклам 801, и также может быть прикреплен к воротнику одежды 821. К электродам могут быть прикреплены два кабеля 813 через соединители 811 и 815. Первый провод электрода 809 прикреплен к датчику 813 с помощью соединителя 811. Провод электрода 809 установлен внутри или рядом с рамой очков 805, затем вдоль верхней рамки стекла 803 и соединяется с носовыми держателями 807. Носовые держатели 807 выполнены из электропроводящего полимера и обеспечивают электрический контакт с кожей под носовыми подушками. Провод электрода 805 может быть установлен на раме очков таким образом, чтобы он устанавливал дополнительный контакт с кожей вокруг висков и за ушами.
[0088] Второй провод электрода 817 соединен с датчиком 813 контроля активности сердца с помощью металлической защелкивающейся кнопки 815. Второй провод электрода 817 может быть установлен под воротником одежды со спины пользователя 819 подмышкой, а затем вдоль груди 825. Второй провод электрода 817 может быть закреплен на одежде на воротнике 821 и спереди на воротнике 823 крючком, зажимом, такой как зажим типа «крокодил», клип или защелка, чтобы предотвратить болтание кабеля 819 при движении.
[0089] На рис. 8С показано, как первый провод электрода может быть
установлен на обеих сторонах рамы очков 830. Левый провод электрода 839 и правый провод электрода 845 установлены через обе дужки очков. Кабели 839 также показаны как 809 на рис. 8А. Оба кабеля электродов 839 и 845 подключаются к датчику 841 контроля активности сердца через соединитель 847. Второй провод электрода соединен с датчиком 841 с разъемом 849. Второй провод электрода создает надежный контакт с кожей подмышкой и на спине 843.
[0090] На рис. 8В показан вид спереди пользователя, который носит очки 830. Второй провод электрода установлен подмышкой и спереди 837 и закреплен на одежде 835. Вид спереди также показывает, где первый электрод устанавливает соединение через носовые держатели 833 и рамкой очков 831.
[0091] Варианты монтажа второго электродного кабеля для мужчины и женщины показаны на рис. 4А, рис. 4В, рис. 4С, рис. 4D, рис. 5А, рис. 5В, рис. 6А и рис. 6В. Эти варианты монтажа также применяются для кабеля электрода, подключенного к датчику контроля сердца, прикрепленному к стеклам, как показано на рис. 8А, рис. 8В и рис. 8С.
Примеры, иллюстрирующие использование очков для спорта
[0092] На рис. 9 показан датчик 900 сердечного контроля, объединенный с лыжными очками 901. Датчик 915 контроля активности сердца может висеть на кабеле 911, прикрепленном к очкам 901, и также может быть прикреплен к воротнику 927 нательной одежды. Два провода электрода прикреплены к датчику 915 через разъемы 913 и 917. Первый провод электрода 911 электрически соединен с датчиком 915 с разъемом 913. Первый провод электрода 911 прикреплен соединителем 907, установленным на ремешке 909 защитных очков. Соединитель 907 электрически соединен с первыми контактными полосками 903 и 931 электродов через электродные кабели 905 и 929. Контактные полосы 903 и 931 выполнены из электропроводящего материала и встроены во внутренние подушечки очков 901. Внутренние подушечки защитных очков с контактными полосами 903 и 931 прижаты ко лбу и скулам лица пользователя и устанавливают надежное электрическое соединение с кожей.
[0093] Второй провод электрода 919 соединен с датчиком 915 с разъемом 917. Второй провод электрода 919 установлен через воротник одежды к спине пользователя 921, затем проходит подмышкой и протянут спереди вдоль груди 923. Второй провод электрода может быть прикреплен к одежде на воротнике 925 и 927 с помощью крючка, зажима, такого как зажим типа «крокодил», застежки или защелки для предотвращения болтания кабеля во время движения. Для человека с техническими знаниями ясно, что другие очки могут быть подключены к датчику контроля сердца аналогичным образом с некоторыми вариантами.
[0094] Варианты монтажа второго электродного кабеля для мужчины и женщины показаны на рис. 4А, рис. 4В, рис. 4С, рис. 4D, рис. 5А, рис. 5В, рис. 6А и рис. 6В. Эти варианты установки также применяются для кабеля электрода, подключенного к датчику контроля активности сердца, прикрепленному к защитным очкам, как показано на рис. 9.
Примеры, иллюстрирующие использование очков для плавания
[0095] На рис. 10 показан датчик 1000 контроля активности сердца, объединенный с очками для плавания 1001. Датчик 1011 для контроля активности сердца может быть прикреплен к задней части ремешка очков для плавания с помощью пары герметичных соединителей 1009 и 1013. Первый провод электрода 1007 электрически соединен с соединителем 1009, который соединен с первым входом электрода 1011 датчика. На другом конце провод электрода 1007 электрически соединен с контактными полосками 1003 и 1027 электродов через разделитель 1005. Контактные полосы 1003 и 1027 выполнены из электропроводящего материала и встроены во внутренние подушки очков для плавания. Прокладки очков с проводящими полосками 1003 и 1027 прижимаются к коже вокруг глаз и устанавливают надежное электрическое соединение с кожей.
[0096] Второй провод электрода 1015 электрически соединен с соединителем 1013, который также электрически соединен со вторым входом электрода датчика 1011. Второй провод электрода 1015 может быть прикреплен к спине пловца специальным присасывающим колпачком 1017 или водостойкой самоклеящейся прокладкой или лентой. Второй электрод устанавливает надежное электрическое соединение с кожей пловца в месте крепления 1017.
[0097] Вариант женщины, одетой в плавательный костюм со встроенным бюстгальтером, похож на вариант устройства с бюстгальтером, как показано на рис. 4А и рис. 4В. 4. Мужчина может также носить полный плавательный костюм с плечевыми ремнями. Следовательно, в другом варианте воплощения, показанном на рис. 10, второй провод электрода 1023 может быть прикреплен под плечевым ремнем 1019 плавательного костюма и устанавливает надежный электрический контакт с кожей на плече, груди и подмышкой. Второй провод электрода 1023 электрически соединен соединителем 1013 сдатчиком 1011.
Примеры, иллюстрирующие использование кулона и цепочки
[0098] На рис. 11А и рис. 11В показан датчик 1100 контроля сердца, объединенный с кулоном 1101 и колье 1111. Датчик контроля сердца может быть встроен в кулон 1101. Первый электрод встроен в кулон 1101 в качестве электропроводящей подушки и соединяется с кожей грудной клетки и шеи. Кулон может установить контакт с кожей на груди своим собственным весом и под одеждой. Женщина может использовать преимущество прикрепления кулона под бюстгальтером, как показано на рис. 11А. Кулон 1101 может быть прикреплен или заправлен под бюстгальтер, чтобы предотвратить выпадение кулона из бюстгальтера, когда пользователь находится в движении. Второй электрод может быть соединен сдатчиком 1101 через изолированные провода 1103 и 1109, также используемые в качестве ожерелья. Контакты 1105 и 1107 устанавливают надежный контакт с кожей и подключаются ко входу второго электрода к датчику 1101 через электропроводные проводные внутренние кабели 1103 и 1109. Кроме того, часть ожерелья 1111 также может использоваться в качестве второго электрода, путем установления электрического контакта с задней стороной шеи. Этот электрод 1111 может быть простым электрическим проводом, металлической электропроводящей цепью или электропроводящим полимером и соединен с контактами 1105 и 1107.
[0099] Другие варианты конструкции с датчиком контроля активности сердца, прикрепленным или встроенным в пригодные для ношения аксессуары или устройства с электродами, соединенными с кожей с использованием существующих точек соприкосновения с кожей, могут использоваться с использованием данной полезной модели. Вышеприведенные примеры, представленные на рис. 2 - рис. 11 не ограничиваются только описанными носимыми устройствами или принадлежностями и вариантами подключения электродов. В соответствии с настоящей полезной моделью любое пригодное для носки устройство или аксессуар может быть усилено с помощью раскрытого в настоящей заявке датчика контроля сердца, в котором первый электрод присоединяется с использованием конкретных особенностей пригодного для ношения устройства, оборудования или одежды. Второй электрод соединен (контактирует) с кожей, отличной от места соединения (контактирования) первого электрода, и использует существующие носимые устройства, оборудование или одежду для плотного контакта с кожей. Оба электрода соединены с датчиком контроля активности сердца с целью измерения активности сердца с использованием электрических сигналов, полученных от двух электродов.
[00100] Таким образом, устройство для мониторинга сердечной деятельности было описано с различными вариантами монтажа для носимых аксессуаров. Хотя варианты воплощения были описаны со ссылкой на конкретные примерные варианты воплощения, очевидно, что различные модификации и изменения могут быть внесены в эти примерные варианты воплощения без отклонения от более широкого духа и объема настоящей заявки. Соответственно, описание и чертежи должны рассматриваться в иллюстративном, а не ограничительном смысле.