Система мониторинга частоты сердечных сокращений
HEART RATE MONITORING SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Изобретение относится к системе мониторинга частоты сердечных сокращений для измерения частоты сердечных сокращений пользователя, а также к способу определения частоты сердечных сокращений пользователя в состоянии покоя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Мониторинг частоты сердечных сокращений пользователя, например, с помощью оптических датчиков, широко известен. В этом случае, оптический датчик излучает свет в кожу пользователя, и излученный свет рассеивается в коже. Отраженный свет покидает кожу и может быть обнаружен соответствующим детектором. На основе сигналов, принятых с датчика, может быть определена частота сердечных сокращений пользователя.
[003] Датчики частоты сердечных сокращений используются, например, областях применения, связанных с выносливостью. В этом случае датчики можно носить в качестве устройства, одеваемого на запястье, или устройства, одеваемого на предплечье, или в качестве устройства, взаимодействующего с кожей в любом другом месте на теле. Таким образом, датчик частоты сердечных сокращений обнаружит частоту сердечных сокращений пользователя и может отобразить обнаруженную частоту сердечных сокращений на устройстве или на подключенной системе, такой как дисплей электронного прибора.
[004] При необходимости оценки обнаруженной частоты сердечных сокращений пользователя частоту сердечных сокращений в состоянии покоя (англ. - «resting heart rate», RHR) рассматривают как физиологически значимый параметр для указания на состояния, такие как кардиореспираторная выносливость или т.п. Иными словами, частота (RHR) сердечных сокращений в состоянии покоя представляет собой очень полезный параметр. Частота RHR сердечных сокращений в состоянии покоя также может использоваться в качестве указателя на физиологическое напряжение. Кроме того, на основе частоты (RHR) сердечных сокращений в состоянии покоя и обнаруженной частоте сердечных сокращений пользователя, может быть определено или спрогнозировано потребление пользователем калорий индивидуальным образом, следовательно, более точно. Частота сердечных сокращений в состоянии покоя также может быть использована в качестве параметра, прогнозирующего эффективность лечения пациентов, перенесших инфаркт миокарда, или пациентов, проходящих программу реабилитации. Частота сердечных сокращений в состоянии покоя также может быть использована для оценки интенсивности различных видов физической активности, таких как ходьба, бег, катание на велосипеде или т.п. В этом случае для определения расхода энергии и кардиореспираторной выносливости используется разница между обнаруженной частотой сердечных сокращений и частотой сердечных сокращений в состоянии покоя.
[005] Существует несколько способов определения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя. Как правило, частота сердечных сокращений в состоянии покоя определяется, когда пользователь лежит или отдыхает, например, в положении сидя или лежа. Как правило, избегают употребления кофеина и пищи, и частота сердечных сокращений в состоянии покоя определяется утром. Данная процедура обременительна и утомительна, поскольку она требует воздержания от приема пищи и питья на достаточно долгий период времени, и пребывания в положении лежа в течение некоторого времени, для определения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя.
[006] В US 2014/0066782 A1 описана система для определения частоты сердечных сокращений пользователя в состоянии покоя. Физические сигналы от пользователя принимаются и подвергаются мониторингу для выявления истинных сердечных сокращений. На основе истинных сердечных сокращений, определяется сигнал частоты сердечных сокращений. Сигнал частоты сердечных сокращений анализируется для выявления исходных значений данных из ряда значений данных. Частота сердечных сокращений в состоянии покоя вычисляется на основе исходных значений данных.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[007] Задачей настоящего изобретения является обеспечение системы мониторинга частоты сердечных сокращений, выполненной с возможностью определения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя эффективным, необременительным и неинвазивным способом.
[008] Согласно одному аспекту настоящего изобретения предусмотрена система мониторинга частоты сердечных сокращений, содержащая блок определения бездействия для определения периодов бездействия пользователя на основе движения или данных о движении, обнаруженном по меньшей мере одним датчиком движения, прикрепленным к пользователю, и блок вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя для вычисления частоты сердечных сокращений пользователя в состоянии покоя на основе данных о частоте сердечных сокращений, измеренной указанным по меньшей мере одним датчиком частоты сердечных сокращений во время периодов бездействия, определенных блоком определения бездействия. Датчик частоты сердечных сокращений может быть прикреплен к пользователю.
[009] Система мониторинга частоты сердечных сокращений содержит по меньшей мере один датчик частоты сердечных сокращений для измерения частоты сердечных сокращений пользователя в динамике по времени и в условиях обычной жизни. Таким образом, датчик частоты сердечных сокращений измеряет данные о частоте сердечных сокращений пользователя в выбранном периоде времени, например, в течение полных суток и в условиях обычной жизни, а именно, неограниченных условиях жизни. Система мониторинга частоты сердечных сокращений содержит блок установления достоверности для установления или определения достоверных данных о частоте сердечных сокращений из данных об обнаруженной частоте сердечных сокращений. После этого блок вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя способен вычислить частоту сердечных сокращений пользователя в состоянии покоя на основе достоверных данных о частоте сердечных сокращений, установленных блоком установления достоверности. Блок установления достоверности выполнен с возможностью игнорирования данных о частоте сердечных сокращений, которая меньше нижнего порогового значения, или данных о частоте сердечных сокращений, которая превышает верхнее пороговое значение.
Система мониторинга частоты сердечных сокращений выполнена в виде выполненного с возможностью ношения устройства, которое может быть прикреплено к или расположено на коже пользователя. Таким образом, блок установления достоверности выполняет предварительный отбор данных о частоте сердечных сокращений.
[0010] Благодаря данной системе мониторинга частоты сердечных сокращений частота сердечных сокращений пользователя в состоянии покоя может быть определена эффективным, неинвазивным и необременительным способом, поскольку при необходимости определения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя пользователю не требуется следовать какому-либо ограничивающему протоколу. Вместо этого система мониторинга частоты сердечных сокращений будет самостоятельно определять, когда данные об обнаруженной частоте сердечных сокращений могут быть эффективно использованы для определения или вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя. Эти данные о частоте сердечных сокращений, определенные во время периодов бездействия пользователя, используются для определения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя.
[0011] С помощью блока установления достоверности, те данные о частоте сердечных сокращений, которые соответствуют ошибкам измерения, или которые соответствуют неправдоподобным данным о частоте сердечных сокращений, могут быть исключены из данных о частоте сердечных сокращений, которые используются для вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя. Таким образом, может быть определена более точная частота сердечных сокращений в состоянии покоя.
[0012] Иными словами, система неинвазивного мониторинга частоты сердечных сокращений включает в себя двухэтапный процесс предварительного отбора данных о частоте сердечных сокращений, которые используются для определения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя.
[0013] Система мониторинга частоты сердечных сокращений может принимать соответствующие данные о движении с датчика движения и соответствующие данные о частоте сердечных сокращений с датчиков частоты сердечных сокращений, которые не обязательно должны являться частью системы мониторинга частоты сердечных сокращений. В соответствии с данным аспектом изобретения, для определения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя системе мониторинга частоты сердечных сокращений необходимы только лишь данные о движении, а также данные о частоте сердечных сокращений.
[0014] В соответствии с еще одним аспектом изобретения, система мониторинга частоты сердечных сокращений содержит по меньшей мере один датчик движения для измерения или определения движения пользователя в динамике по времени и в условиях обычной жизни. Благодаря данной системе мониторинга частоты сердечных сокращений, блок определения бездействия будет определять периоды бездействия, которые представляют собой периоды, в которых пользователь находится в состоянии покоя и не показывает какой-либо существенной физической активности. Во время этих периодов времени могут быть измерены или определены данные о частоте сердечных сокращений, которые могут быть эффективно использованы для определения частоты сердечных сокращений пользователя в состоянии покоя.
[0015] Блок установления достоверности выполнен с возможностью игнорирования данных о частоте сердечных сокращений, которые имеют среднеквадратическое отклонение меньше порогового значения среднеквадратического отклонения, что указывает на плохое качество измеренных данных о частоте сердечных сокращений. Таким образом, достоверность данных о частоте сердечных сокращений может быть дополнительно увеличена.
[0016] В соответствии с еще одним аспектом изобретения нижнее пороговое значение соответствует 30 ударам в минуту, верхнее пороговое значение соответствует 150 ударам в минуту, а пороговое значение среднеквадратического отклонения находится в пределах 0,1 ударов в минуту. Располагая данными значениями, блок установления достоверности может эффективно удалять те данные о частоте сердечных сокращений, которые могут привести к искажению частоты сердечных сокращений в состоянии покоя во время вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя. Данные пороговые значения также могут быть модифицированы в соответствии с ожидаемыми значениями частоты сердечных сокращений для конкретных групп пользователей, таких как люди в хорошей форме или пациенты, принимающие лекарственные препараты.
[0017] В соответствии еще с одним аспектом изобретения для принятия или отклонения данных о частоте сердечных сокращений, которые определяются блоком установления достоверности в качестве достоверных, и в периодах бездействия, установленных блоком определения бездействия, принимается во внимание время суток. Данный аспект изобретения обеспечивает в системе возможность предотвращения вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя из данных о частоте сердечных сокращений, считанных в то время суток, в котором, вероятно, имеют место события пробуждения, согласно привычкам пользователя в субъективном и культурном отношении, таким как прием пищи, кофеина, прием лекарственных или медицинских препаратов, или заранее запланированные действия. Данный аспект изобретения может быть встроен в блок определения бездействия.
[0018] В соответствии с еще одним аспектом изобретения блок определения бездействия может исключать периоды бездействия, которые не находятся между 00:00 (12 a.m.) и 19:00 (7 p.m.). Период с 00:00 (12 a.m.) до 19:00 (7 p.m.) является наилучшим периодом, во время которого могут быть определены периоды бездействия, и данные о частоте сердечных сокращений за который являются наиболее подходящими для вычисления частоты RHR сердечных сокращений в состоянии покоя.
[0019] В соответствии с аспектом изобретения блок вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя выполнен с возможностью вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя на основе данных о частоте сердечных сокращений в течение нескольких суток, а также периодов бездействия в течение нескольких суток.
[0020] В соответствии с еще одним аспектом изобретения блок определения бездействия может исключать те периоды бездействия, которые следуют после физической активности. Во время этих периодов восстановления частота сердечных сокращений пользователя будет медленно уменьшаться, так что эти данные о частоте сердечных сокращений должны быть исключены из данных о частоте сердечных сокращений, которые используются для вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя.
[0021] В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусмотрен способ измерения или определения частоты сердечных сокращений пользователя в состоянии покоя с использованием выполненной с возможность ношения системы мониторинга частоты сердечных сокращений. Выполненный с возможностью ношения датчик частоты сердечных сокращений носят или располагают на коже пользователя. Периоды бездействия пользователя определяются на основе данных о движении, обнаруженном по меньшей мере одним датчиком движения в системе мониторинга частоты сердечных сокращений, прикрепленным к пользователю. Частота сердечных сокращений пользователя в состоянии покоя вычисляется на основе данных о частоте сердечных сокращений, обнаруженной по меньшей мере одним датчиком частоты сердечных сокращений, прикрепленным к пользователю, во время периодов бездействия.
[0022] В соответствии с вариантом реализации изобретения данные об обнаруженной частоте сердечных сокращений, а также данные в отношении движения пользователя, собираются в течение суток или нескольких часов, и после этого анализируются. В частности, измерение выполняется во время нормального режима пользователя. Данные в отношении движения пользователя анализируются для того, чтобы выявить периоды бездействия пользователя. После этого соответствующие данные о частоте сердечных сокращений анализируются для определения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя. Система мониторинга частоты сердечных сокращений, как и способ мониторинга частоты сердечных сокращений в соответствии с вариантом реализации изобретения, обладает преимуществами. Ими обеспечивается необременительный способ определения частоты сердечных сокращений пользователя в состоянии покоя и дальнейший мониторинг частоты сердечных сокращений пользователя. В частности, система мониторинга частоты сердечных сокращений может содержать устройство, одеваемое на запястье, которое используется для обнаружения частоты сердечных сокращений пользователя, а также для обнаружения уровня активности пользователя. За счет системы мониторинга частоты сердечных сокращений в соответствии с изобретением пользователь может одевать систему мониторинга во время своей обычной повседневной деятельности, при этом по-прежнему иметь возможность определения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя, а также фактической частоты сердечных сокращений.
[0023] Следует понимать, что система мониторинга частоты сердечных сокращений по пункту 1 формулы изобретения, способ определения частоты сердечных сокращений пользователя в состоянии покоя и компьютерная программа по пункту 11 формулы изобретения имеют подобные и/или идентичные предпочтительные варианты реализации, в частности, указанные в зависимых пунктах формулы изобретения.
[0024] Следует понимать, что предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения также может представлять собой любую комбинацию зависимых пунктов формулы изобретения или вышеуказанных вариантов реализации с соответствующими независимыми пунктами формулы изобретения.
[0025] Эти и другие аспекты изобретения станут понятными после изучения вариантов реализации, описанных ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0026] На следующих чертежах:
[0027] на фиг. 1 изображен график, отображающий разницу между статистическим представлением обнаруженной частоты сердечных сокращений и частотой сердечных сокращений в состоянии покоя в различное время суток для группы субъектов,
[0028] на фиг. 2 изображена схематическая блок-схема системы мониторинга частоты сердечных сокращений в соответствии с первым вариантом реализации,
[0029] на фиг. 3 изображена диаграмма последовательности определения достоверности данных об обнаруженной частоте сердечных сокращений в соответствии с вариантом реализации изобретения,
[0030] на фиг. 4 изображена диаграмма последовательности определения периодов бездействия системой мониторинга частоты сердечных сокращений в соответствии с вариантом реализации изобретения, и
[0031] на фиг. 5 изображена диаграмма последовательности, указывающая на оценку частоты сердечных сокращений в состоянии покоя системой мониторинга частоты сердечных сокращений в соответствии с вариантом реализации изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0032] В соответствии с аспектом изобретения предусмотрена система мониторинга частоты сердечных сокращений, которая используется для измерения частоты сердечных сокращений пользователя. Система мониторинга частоты сердечных сокращений может быть реализована в устройстве, одеваемом на запястье, (подобном «умным» наручным часам) или других выполненных с возможностью ношения устройствах, т.е. устройствах, которые могут прикрепляться или размещаться на коже пользователя. Система мониторинга частоты сердечных сокращений может содержать датчик частоты сердечных сокращений, который при необходимости может быть выполнен в виде оптического датчика для определения частоты сердечных сокращений пользователя.
[0033] Датчик частоты сердечных сокращений в соответствии с изобретением представляет собой неинвазивный датчик частоты сердечных сокращений, выполненный с возможностью измерения электрической, звуковой или оптической активности сердца или кардиореспираторной системы.
[0034] На фиг. 1 показан график, отображающий разницу между обнаруженной частотой сердечных сокращений и частотой сердечных сокращений в состоянии покоя в различное время суток. На фиг. 1 изображен пример частоты сердечных сокращений в динамике по времени только лишь в целях иллюстрации. На оси x отображены часы суток, а на оси y - частота сердечных сокращений, превышающая частоту сердечных сокращений в состоянии покоя (англ. - «heart rate above resting heart rate», «HRAR»). Определенная лабораторным путем частота RHR сердечных сокращений в состоянии покоя изображена на нуле, т.е. разница между фактической частотой сердечных сокращений и частотой сердечных сокращений в состоянии покоя отсутствует. Средняя частота сердечных сокращений, превышающая частоту сердечных сокращений в состоянии покоя, обозначена линией HRAR1. Срединное значение частоты сердечных сокращений, превышающей частоту сердечных сокращений в состоянии покоя, обозначено линией HRAR2, а 25-й процентиль распределения частоты сердечных сокращений, превышающей частоту сердечных сокращений в состоянии покоя, обозначен линией HRAR3.
[0035] Как видно на фиг. 1, распределение среднего или срединного значения частоты сердечных сокращений по часам суток может привести к переоценке частоты сердечных сокращений в состоянии покоя. В соответствии с изобретением лишь те данные о частоте сердечных сокращений, которые обнаружены во время периодов бездействия в течение суток, являются полезными за счет предотвращения вышеуказанной переоценки и, следовательно, должны быть использованы. В частности, как видно из линии HRAR3 (25-й процентиль распределения частоты сердечных сокращений), изображено хорошее приближение за счет частоты сердечных сокращений в состоянии покоя, даже, например, в течение времени между 11 и 19 часами.
[0036] В следующей таблице 1 представлена статистика ошибок в отношении определения частоты RHR сердечных сокращений в состоянии покоя путем лабораторной оценки, а также какие-либо оценки частоты сердечных сокращений в состоянии покоя на основе значений фактической частоты сердечных сокращений в течение суток.
[0037]
Отклонение(ударов в минуту)
Среднеквадратическая ошибка (ударов в минуту)
95% Доверительный интервал (ударов в минуту)Минимум : Максимум
Статистика ЧСС за сутки
Среднее
12,88
15,92
14,97 : 10,79
Срединное
9,15
12,48
11,04 : 7,256
Минимальное
-18,84
22,43
- 16,12 : - 21,56
25-й процентиль
2,28
7,53
3,89 : 0,68
Статистика ЧСС в минуты бездействия
Среднее
6,13
9,56
7,78 : 4,50
Срединное
4,02
8,08
5,58 : 2,46
Минимальное
-14,22
18,18
- 11,69 : - 16,75
25-й процентиль
- 0,84
6,50
0,60 : - 2,3
Таблица 1
[0038] На фиг. 2 изображена схематическая блок-схема системы мониторинга частоты сердечных сокращений в соответствии с первым вариантом реализации. Система 10 мониторинга частоты сердечных сокращений содержит по меньшей мере один неинвазивный датчик 100 частоты сердечных сокращений, предусмотренный при необходимости по меньшей мере один датчик 200 движения для измерения или определения данных о движении (англ. - «motion data», MD), блок 300 обработки и предусмотренный при необходимости блок 500 отметки времени, а также предусмотренный при необходимости дисплей 400. Блок 300 обработки содержит предусмотренный при необходимости блок 310 установления достоверности, блок 320 определения бездействия и блок 330 вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя. Эти три блока 310, 320, 330 могут быть реализованы в виде специализированного блока, отдельного от блока 300 обработки, или могут быть встроенными в блок 300 обработки, или являться его частями. Дисплей 400 при необходимости содержит графический интерфейс 410 пользователя (англ. - «graphic user interface», GUI). Частота HR сердечных сокращений пользователя обнаруживается по меньшей мере одним неинвазивным датчиком 100 частоты сердечных сокращений. Данные о частоте HR сердечных сокращений по меньшей мере с одного неинвазивного датчика 100 частоты сердечных сокращений могут содержать метки времени (англ. - «time stamps», TS) (или метка времени может быть привязана в данным о частоте сердечных сокращений), которые может генерировать сам датчик 100 частоты сердечных сокращений или которые могут быть сгенерированы блоком 500 отметки времени. Метка TS времени может быть привязана к результатам измерений датчика 100 частоты сердечных сокращений непосредственно в датчике 100 частоты сердечных сокращений или в блоке 300 обработки. Данные MD о движении с датчика 200 движения передаются в блок 300 обработки. Данные MD о движении с датчика 200 движения также могут содержать метку TS времени (или метка времени может быть привязана к данным о частоте сердечных сокращений), которая может быть сгенерирована самим датчиком 200 движения или блоком 500 отметки времени. Метка TS времени может быть включена в данные MD о движении или привязана к ним в датчике 200 движения или в блоке 300 обработки.
[0039] В блоке 310 установления достоверности при необходимости анализируются данные измерений с датчика 100 частоты сердечных сокращений, т.е. обнаруженная частота HR сердечных сокращений, для определения, являются ли данные о частоте сердечных сокращений достоверными данными HRR о частоте сердечных сокращений или являются ли данные о частоте сердечных сокращений недостоверными ввиду того, что их значения слишком малы или слишком велики. Такие недостоверные значения могут относиться к эктопическим сердечным сокращениям или ошибкам измерения. Таким образом, в блоке 310 установления достоверности для получения достоверных данных о частоте сердечных сокращений могут удаляться или игнорироваться те данные с датчика 100 частоты сердечных сокращений, которые рассматриваются в качестве недостоверных. Функционирование блока 310 установления достоверности будет подробно описано далее со ссылкой на фиг. 3.
[0040] В блоке 320 установления достоверности используются нижнее и верхнее пороговые значения для удаления недостоверных данных из набора данных о частоте сердечных сокращений. Верхнее и нижнее пороговые значения могут зависеть от используемого датчика частоты сердечных сокращений и от ошибок измерения. Кроме того, различные пороговые значения могут использоваться для детей, пожилых людей, пациентов с гендерно обусловленными особенностями или пациентов, подвергающихся медицинскому лечению, влияющему на частоту сердечных сокращений и сердечный ритм пользователя.
[0041] В блоке 310 определения бездействия данные MD о движении с датчика 200 движения анализируются для определения периодов (англ. - «inactivity period», IP) бездействия или покоя. К периодам бездействия относятся периоды времени, во время которых пользователь воздерживается от физической активности, т.е. пользователь находится в состоянии покоя. В соответствии с вариантом реализации изобретения предусмотрено, что периоды бездействия или покоя могут дать в результате данные измерения частоты сердечных сокращений, которые могут быть эффективно использованы для определения частоты RHR сердечных сокращений в состоянии покоя. Таким образом, для определения периодов покоя или бездействия в течение суток блок 320 определения бездействия анализирует данные MD о движении по меньшей мере с одного датчика 200 движения, а также метки TS времени, связанные с этими данными MD. Функционирование блока 320 определения бездействия будет подробно описано далее со ссылкой на фиг. 4.
[0042] Блок 330 вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя может использовать выходные данные с блока 310 установления достоверности, а также данные с блока 320 определения бездействия, для выбора данных о частоте сердечных сокращений из тех периодов времени в течение суток, в которых блок 320 определения бездействия определил бездействие IP или состояние покоя пользователя. Иными словами, для определения или вычисления частоты RHR сердечных сокращений в состоянии покоя используются только данные с датчика 100 частоты сердечных сокращений, которые соответствуют периодам времени бездействия. Таким образом, другие данные о частоте сердечных сокращений (т.е. когда пользователь не находится в состоянии покоя) не используются для определения частоты RHR сердечных сокращений в состоянии покоя. Функционирование блока 330 вычисления частоты сердечных сокращений будет подробно описано далее со ссылкой на фиг. 5.
[0043] На фиг. 3 изображена диаграмма последовательности определения достоверности данных об обнаруженной частоте сердечных сокращений, в соответствии с вариантом реализации изобретения. На этапе S311 данные HR о частоте сердечных сокращений с датчика 100 частоты сердечных сокращений принимаются S310 блоком установления достоверности. Данные HR о частоте сердечных сокращений также могут иметь среднеквадратическое отклонение stdHR частоты HR сердечных сокращений. На этапе S312 частота HR сердечных сокращений сравнивается с нижним и верхним пороговыми значениями. Если частота HR сердечных сокращений меньше нижнего порогового значения или выше верхнего порогового значения, то данные о частоте сердечных сокращений отбрасываются и не передаются. Кроме того, на этапе S312, среднеквадратическое отклонение sdtHR данных HR о частоте сердечных сокращений, при необходимости, сравнивается с пороговым значением. Если среднеквадратическое отклонение меньше этого порогового значения, связанные данные о частоте сердечных сокращений отбрасываются или игнорируются. Однако если среднеквадратическое отклонение больше порогового значения, то соответствующие данные о частоте сердечных сокращений передаются на этапе S313 в качестве достоверных данных HRR о частоте сердечных сокращений.
[0044] В соответствии с аспектом изобретения, нижнее пороговое значение частоты сердечных сокращений может составлять 30 ударов в минуту, а верхнее пороговое значение может составлять, например, 150 ударов в минуту. Пороговое значение для среднеквадратического отклонения данных о частоте сердечных сокращений может составлять, например, 0,1 удара в минуту, например, при вычислении во временном интервале, составляющем, например, 5 минут назад.
[0045] В блоке 310 установления достоверности, данные HR о частоте сердечных сокращений с датчика 100 частоты сердечных сокращений анализируются и передаются только те данные, которые рассматриваются в качестве достоверных. Данные, которые не рассматриваются в качестве достоверных, отбрасываются или игнорируются. За счет введения верхнего и нижнего пороговых значений для достоверных данных о частоте сердечных сокращений, слабые или плохо воспроизводимые данные о частоте сердечных сокращений могут быть отброшены или проигнорированы, в противном случае их наличие приведет к неточной частоте RHR сердечных сокращений в состоянии покоя.
[0046] При необходимости, магнитуда данных о частоте сердечных сокращений может быть определена в пределах заранее установленных временных интервалов. Эти временные интервалы могут составлять, например, 5 минут. Однако следует отметить, что также может быть использован любой другой временной период. При необходимости, может быть определено среднеквадратическое отклонение данных о частоте сердечных сокращений в пределах этого временного периода.
[0047] Таким образом, в качестве достоверных данных HRR о частоте сердечных сокращений определяются или рассматриваются только те данные HR о частоте сердечных сокращений, которые больше нижнего порогового значения (например, 30 ударов в минуту) и меньше верхнего порогового значения (например, 150 ударов в минуту) и которые имеют среднеквадратическое отклонение больше 0,1 удара в минуту.
[0048] На фиг. 4 изображена диаграмма последовательности определения периодов бездействия системой мониторинга частоты сердечных сокращений, в соответствии с вариантом реализации изобретения. Блок 320 определения бездействия принимает данные MD о движении по меньшей мере с одного датчика 200 движения (а также соответствующую информацию о метке TS времени). На этапе S321 данные MD о движении анализируются для определения периодов времени, во время которых не происходило никаких действий, т.е. для определения периодов бездействия или покоя. При необходимости блок 320 определения бездействия также может принимать достоверные данные HRR о частоте сердечных сокращений от блока 310 установления достоверности. На этапе S322 передаются только эти достоверные данные HRR о частоте сердечных сокращений во время периодов времени, когда не было какого-либо движения, т.е. во время периодов бездействия. На этапе S323 могут выводиться или передаваться данные о частоте сердечных сокращений из периодов бездействия.
[0049] Период IP бездействия может быть определен различными способами на основе данных MD о движении с датчика 200 движения. Данные MD о движении могут содержать индексы активности, информацию о скорости, информацию о количестве шагов, информацию об уровне движения и т.д. Индексы активности могут быть определены, например, путем анализа выходных данных акселерометров. На основе информации о периодах бездействия или покоя на протяжении суток, может быть определена частота RHR сердечных сокращений в состоянии покоя. Кроме того, следует понимать, что частота RHR сердечных сокращений в состоянии покоя может быть оценена или определена только в тех периодах времени, когда пользователь бездействует или находится в состоянии покоя. Блок 320 определения бездействия может либо передать информацию относительно периодов бездействия в блок 330 вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя, либо он может уже отбросить те данные о частоте сердечных сокращений, которые поступают из периодов времени с увеличенной активностью.
[0050] На фиг. 5 изображена диаграмма последовательности, отображающая оценку частоты сердечных сокращений в состоянии покоя системой мониторинга частоты сердечных сокращений, в соответствии с вариантом реализации изобретения. Блок 330 вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя может принимать информацию о метке TS времени, обнаруженную частоту HR сердечных сокращений с датчика 100 частоты сердечных сокращений, а также информацию относительно периодов IP бездействия и/или достоверные данные HRR о частоте сердечных сокращений. На этапе S331 определяется, поступили ли достоверные данные HRR о частоте сердечных сокращений из периодов бездействия или нет. Если это не так, эти данные отбрасываются или не рассматриваются. На этапе S332, данные HR о частоте сердечных сокращений накапливаются и определяется длина периодов бездействия.
[0051] На этапе S333 определяется, длиннее ли период IP бездействия порогового значения, которое может составлять, например, 5 минут. При необходимости, на этапе S334 определяется, находятся ли периоды бездействия между 00:00 (12 p.m.) и 19:00 (7 p.m.).
[0052] Если это так, то на этапе S335 вычисляется 25-й процентиль накопленных данных о частоте сердечных сокращений, как моментная оценка RHRi частоты сердечных сокращений в состоянии покоя. Из этих данных на этапе S336 определяется оценка RHRd ежедневной частоты сердечных сокращений в состоянии покоя. На этапе S337 определяется общая частота сердечных сокращений в состоянии покоя, как среднее значение, например, за 5 суток подряд.
[0053] Таким образом, в блоке 330 вычисления частоты сердечных сокращений в состоянии покоя рассматриваются только лишь те достоверные данные HRR о частоте сердечных сокращений, которые имеют место в течение периодов IP бездействия длительностью по меньшей мере 5 минут. Все другие данные отбрасываются или не рассматриваются. При необходимости, периоды IP бездействия могут быть дополнительно ограничены, а именно временным периодом между 00:00 (12 a.m.) и 19:00 (7 p.m.). В этом временном периоде (между 00:00 (12 a.m.) и 19:00 (7 p.m.)) содержится частота RHR сердечных сокращений в состоянии покоя с наименьшим отклонением от частот сердечных сокращений в состоянии покоя, определенных лабораторным путем. Моментная оценка RHRi частоты сердечных сокращений в состоянии покоя определяется из статистического распределения данных о частоте сердечных сокращений в выбранных периодах бездействия. На этапе S336 определяется срединное значение моментных оценок частоты сердечных сокращений в состоянии покоя для ежедневной частоты RHR сердечных сокращений в состоянии покоя. С целью дополнительного улучшения достоверности частоты сердечных сокращений в состоянии покоя анализируются данные за несколько суток подряд.
[0054] В соответствии с изобретением система мониторинга частоты сердечных сокращений может быть реализована в устройстве, одеваемом на запястье, подобном «умным» наручным часа, или в устройстве, выполненном с возможностью ношения за ухом пользователя. Таким образом, элементы системы 10 мониторинга частоты сердечных сокращений могут быть размещены в одном корпусе. В качестве альтернативы, датчик 100 частоты сердечных сокращений может быть выполнен в виде внешнего устройства. Это же применимо к датчику 200 движения. Например, датчик 200 движения может быть реализован в смартфоне или мобильном устройстве, которое пользователь может все время носить с собой. Кроме того, датчик 100 частоты сердечных сокращений также может быть реализован, как внешний датчик. Данные с датчика 100 частоты сердечных сокращений и данные с датчика 200 движения могут направляться в блок 300 обработки беспроводным образом или посредством проводов.
[0055] Датчик 100 частоты сердечных сокращений может быть реализован в виде любого неинвазивного датчика, выполненного с возможностью достоверного обнаружения частоты сердечных сокращений пользователя. Таким образом, датчик частоты сердечных сокращений возможно использовать для обнаружения электрической, звуковой или оптической активности сердца или кардиореспираторной системы.
[0056] В соответствии с предпочтительным аспектом изобретения датчик частоты сердечных сокращений возможно выполнить в виде оптического датчика, излучающего свет в кожу пользователя, при этом излученный свет рассеивается в коже. Отраженный свет покидает кожу и может быть обнаружен оптическим датчиком. Таким образом, оптический датчик может быть реализован, как фотоплетизмографический (ФПГ) датчик.
[0057] Датчик 200 движения может представлять собой любой датчик, выполненный с возможностью использования для определения неактивных периодов времени. Таким образом, датчик движения может представлять собой любой датчик, выполненный с возможностью количественного выражения физической активности. Он может включать в себя шагомер, датчик GPS для обнаружения движения и скорости, «непрямой» кардиометр, датчик кожно-гальванического рефлекса или активации мышц. Датчик 200 движения также может быть реализован в виде монитора активности для определения активности пользователя. На основе этих измерений периоды бездействия также могут отбрасываться. Например, датчик движения может использоваться для определения периодичности ускорения тела, магнитуды ускорения, скорости ходьбы, количества шагов в минуту или калорий, сожженных в течение периода времени. На основе данной информации может быть определен период бездействия.
ВОССТАНОВЛЕНИЯ
ВОССТАНОВЛЕНИЯ
[0058] В дополнение к вышеуказанному функционированию блока 320 определения бездействия блок 320 определения бездействия также может отбрасывать данные о частоте сердечных сокращений из периода бездействия, который следует непосредственно за периодом, например, интенсивной активности. Во время этих периодов, следующих за периодом физической активности, частота HR сердечных сокращений по-прежнему будет превышать частоту RHR сердечных сокращений в состоянии покоя, поскольку тело пользователя должно восстановиться. В соответствии с изобретением такой период T времени восстановления соответствует периоду времени, в котором обнаружены недостоверные значения частоты сердечных сокращений, причем данный период времени следует за физической активностью. Период T времени восстановления удовлетворяет следующему уравнению:
ВОССТАНОВЛЕНИЯ
MIN
MAX
ДЕЙСТВИЯ
НИЗКАЯ
MAX
НИЗКАЯ
[0059] T = max(0, T + T x (срединное значение(HR) - HR) / (HR - HR))
MAX
ДЕЙСТВИЯ
НИЗКАЯ
НИЗКАЯ
MIN
MAX
[0060] Здесь, HR соответствует максимальной оцененной частоте сердечных сокращений, в соответствии с возрастом пользователя (например, 217 - 0,85 x возраст). HR соответствует частоте сердечных сокращений, обнаруженной в течение периодов физической активности. HR соответствует частоте сердечных сокращений, определенной во время легкой физической активности (например, HR = например, 80 ударов в минуту). T соответствует минимальному времени восстановления (например, 30 минутам), а T соответствует максимальному времени восстановления (например, 120 минутам).
[0061] В дополнение, следует отметить, что временной период IP бездействия, из которого могут быть извлечены данные о частоте сердечных сокращений для определения хорошего приближения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя, может отличаться для различных людей, для различных стран и т.д. В соответствии с аспектом изобретения блок 300 обработки может быть выполнен с возможностью реализовывать обучающий алгоритм для определения тех периодов времени, в которых может быть определена наиболее точная оценка частоты сердечных сокращений в состоянии покоя. В частности, для оценки частоты сердечных сокращений в состоянии покоя могут быть использованы только данные из этих периодов времени.
[0062] В соответствии с аспектом изобретения вышеописанные элементы и блоки могут быть реализованы в системе мониторинга активности, а не в системе мониторинга частоты сердечных сокращений. Такие системы мониторинга активности используются для предоставления пользователю точной информации в отношении его уровня физической активности, потребления энергии и кардиореспираторной выносливости. Для таких систем мониторинга активности, частота сердечных сокращений в состоянии покоя, определяемая в соответствии с изобретением, является важным параметром.
[0063] В соответствии с изобретением, система мониторинга частоты сердечных сокращений и, в частности, датчик частоты сердечных сокращений могут быть реализованы в виде выполненного с возможностью ношения сенсорного устройства, т.е. неинвазивного сенсорного устройства.
[0064] Частота RHR сердечных сокращений в состоянии покоя, определяемая блоком обработки, может быть выведена на дисплей или может быть выведена на любое другое внешнее устройство, которое может использовать данную информацию для своих целей, таких как точное обнаружение физической активности пользователя, мониторинг стресса, а также для профилактики заболеваний.
[0065] Другие вариации описанных вариантов реализации могут быть понятны и реализованы специалистом в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения на практике после ознакомления с чертежами, описанием и приложенной формулой изобретения.
[0066] В пунктах формулы изобретения слово «содержит» не исключает другие элементы или этапы, а указание на наличие тех или иных элементов не исключает их множественное число.
[0067] Отдельный блок или устройство может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам по себе тот факт, что определенные меры перечислены во взаимозависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация таких мер не может с успехом использоваться.
[0068] Компьютерная программа может храниться и/или распространяться на соответствующем носителе информации, таком как оптическое или твердотельное запоминающее устройство, которые поставляются вместе или как часть других аппаратных средств, но может также распространяться другими способами, например, через сеть Интернет или с помощью других проводных или беспроводных телекоммуникационных систем.
[0069] Все ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие ее объем.