Портативное комплексное измерительное устройство для измерения нескольких видов биометрической информации и способ измерения
PORTABLE COMPLEX MEASURING DEVICE FOR MEASURING SEVERAL TYPES OF BIOMETRIC INFORMATION AND MEASUREMENT METHOD

Область техники
Настоящее изобретение относится к портативному комплексному измерительному устройству для измерения нескольких видов биометрической информации и способу измерения, а более конкретно, к портативному комплексному измерительному устройству карточного типа, которое представляет собой единое комплексное измерительное устройство, обеспечивающее автоматический сбор и измерение различных типов контролируемых показателей, включая электрокардиограмму и уровень глюкозы в крови, и отображение результатов измерений на смартфоне, а также к способу измерения упомянутых показателей путем беспроводного подключения портативного комплексного измерительного устройства к смартфону.
Предпосылки создания изобретения
Переносные медицинские измерительные устройства для измерения одного контролируемого показателя, такого как уровень глюкозы в крови или электрокардиограмма (ЭКГ), являются коммерчески доступными продуктами, однако для измерения нескольких контролируемых показателей, включая уровень глюкозы в крови и электрокардиограмму, пользователю неудобно отдельно носить соответствующие измерительные устройства. Таким образом, существует потребность в комплексных измерительных устройствах, обеспечивающих измерение различных типов контролируемых показателей в одном устройстве. Эти комплексные измерительные устройства должны быть малого размера с малым объемом, а их потребляемая мощность должна быть низкой для длительного использования элемента питания.
В известном уровне техники в публикации корейского патента №10-2014-0065801 описана система ввода данных от датчиков и технология, в которой датчик выбирается в соответствии с сигналом выбора, выбранным с помощью портативного терминала.
Как правило, для единого портативного комплексного измерительного устройства требуется переключатель питания, переключатель выбора для выбора контролируемого показателя и дисплей, сконфигурированный для отображения измеряемых данных. Однако такой механический переключатель питания или механический переключатель выбора и дисплей увеличивают объем или площадь портативного измерительного устройства и вызывают проблемы с потреблением энергии элемента питания и ограничение на миниатюризацию. Кроме того, за исключением случаев, когда схема измерения уровня глюкозы в крови и схема измерения ЭКГ комплексного измерительного устройства сконфигурированы независимо и их источник питания управляется независимо, при включении питания работают все схемы, и, таким образом, увеличивается потребление энергии, и, следовательно, необходимо обеспечить работу только схемы с требуемой функцией.
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеуказанных проблем и потребностей, и целью настоящего изобретения является создание портативного комплексного измерительного устройства, которое выполняет операции путем автоматического выбора только соответствующей измерительной схемы в едином комплексном измерительном устройстве без использования механического переключателя, чем достигается миниатюризация, и отображает результаты измерений на смартфоне.
Техническое решение
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается портативное комплексное измерительное устройство для измерения нескольких видов биометрической информации, содержащее: несколько блоков измерения биометрической информации, выполненных с возможностью измерения нескольких видов биометрической информации; несколько наборов входных контактов, позволяющих каждому из нескольких блоков измерения биометрической информации принимать входной сигнал; несколько датчиков тока, сконфигурированных таким образом, что, когда субъект, имеющий биометрическую информацию, электрически соединен с одним из нескольких наборов входных контактов, ток протекает в этом субъекте, имеющем биометрическую информацию, через электрически присоединенные наборы входных контактов, сконфигурированные для генерации выходного сигнала, когда регистрируется ток, и на которые всегда подается питание; аналого-цифровой преобразователь, подключенный к выходному контакту каждого блока измерения биометрической информации и сконфигурированный для преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал; устройство беспроводной связи, сконфигурированное для передачи данных на смартфон или приема данных с него; и микроконтроллер, сконфигурированный для приема выходного сигнала аналого-цифрового преобразователя, причем микроконтроллер снабжается электроэнергией от элемента питания, встроенного в портативное комплексное измерительное устройство; при этом, когда портативное комплексное измерительное устройство не используется для измерения биометрической информации, микроконтроллер работает в спящем режиме, и упомянутые несколько блоков измерения биометрической информации, аналого-цифровой преобразователь и устройство беспроводной связи выключены; и микроконтроллер работает в активном режиме при приеме выходного сигнала датчика тока и управляет одним из нескольких блоков измерения биометрической информации, соответствующим упомянутому датчику тока, при этом питание аналого-цифрового преобразователя и устройства беспроводной связи включается; портативное комплексное измерительное устройство отображает измеренные данные биометрической информации на экране смартфона; и портативное комплексное измерительное устройство типа тонкой кредитной карты включает в себя несколько электродов для снятия электрокардиограммы и имеет отверстие для вставки тест-полоски для анализа крови в корпусе портативного комплексного измерительного устройства.
Несколько видов биометрической информации включает в себя информацию электрокардиограммы и информацию о крови, а информация о крови включает в себя по меньшей мере либо уровень глюкозы в крови, либо уровень кетонов, либо международное нормализованное отношение (International Normalized Ratio, INR).
Устройство беспроводной связи поддерживает технологию беспроводной связи Bluetooth с низким энергопотреблением (Bluetooth Low Energy, BLE).
Ток, измеряемый датчиком тока, является однонаправленным током.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается способ измерения нескольких видов биометрической информации с использованием портативного комплексного измерительного устройства и смартфона, включающий в себя: отображение нескольких кнопок выбора, используемых для выбора биометрической информации, на дисплее смартфона, когда работает приложение для смартфона; когда одна из нескольких кнопок выбора выбрана путем прикосновения к ней, передачу информации соответствующей кнопки в портативное комплексное измерительное устройство; активацию микроконтроллера портативного комплексного измерительного устройства с использованием одного из нескольких датчиков тока; прием информации соответствующей кнопки через устройство беспроводной связи, причем прием выполняется активированным микроконтроллером; включение питания блока измерения биометрической информации, соответствующего полученной информации о кнопке, и выполнение операции измерения, при этом включение питания и выполнение операции измерения выполняет микроконтроллер; включение питания аналого-цифрового преобразователя, выполнение аналого-цифрового преобразования выходного сигнала блока измерения биометрической информации и передачу выходного сигнала на микроконтроллер, при этом включение питания аналого-цифрового преобразователя выполняется микроконтроллером, а выполнение аналого-цифрового преобразования и передача выходного сигнала выполняются аналого-цифровым преобразователем; передачу измеренной биометрической информации на смартфон через устройство беспроводной связи, причем передача выполняется микроконтроллером; отображение измеренной биометрической информации на экране смартфона; и сохранение измеренной биометрической информации в памяти смартфона.
Полезные эффекты
Портативное комплексное измерительное устройство в соответствии с настоящим изобретением, представляющее собой единое устройство типа кредитной карты, удобно носить с собой и, таким образом, нет ограничений на время и место, устройство может измерять несколько видов медицинской информации и по беспроводной связи взаимодействовать со смартфоном, таким образом, обеспечивается удобство для пользователя.
Кроме того, когда портативное комплексное измерительное устройство в соответствии с настоящим изобретением не используется, все схемы, за исключением датчиков тока, отключены, и только микроконтроллер переходит в спящий режим, тогда как при использовании микроконтроллер переходит в активный режим и питание подается только на целевую схему. Соответственно, энергопотребление от гальванического элемента питания, вставляемого в портативное комплексное измерительное устройство, может быть максимально уменьшено.
Кроме того, портативное комплексное измерительное устройство в соответствии с настоящим изобретением не включает в себя механический переключатель питания или механический переключатель выбора и, таким образом, может быть более миниатюрным и тонким и не вызывать ненужного неудобства для пользователя из-за использования переключателей, возможности неисправности переключателя, ограниченного срока службы и увеличения производственных затрат. Кроме того, когда пользователь использует портативное комплексное измерительное устройство, пользователю не нужно знать, какой переключатель когда и как следует использовать, и, следовательно, его удобно использовать.
Кроме того, портативное комплексное измерительное устройство в соответствии с настоящим изобретением не включает в себя дисплей, такой как жидкокристаллический дисплей или тому подобный, что не создает возможности повреждения дисплея, ухудшения отображения и увеличения производственной стоимости и устройство является небольшим по размеру и, следовательно, удобным для использования.
Описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой изображение портативного комплексного измерительного устройства в перспективе в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 - блок-схема электрических цепей, встроенных в портативное комплексное измерительное устройство, согласно одной из форм осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 - блок-схема электрических цепей, встроенных в портативное комплексное измерительное устройство, согласно другой форме осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 является примером изображения на дисплее смартфона в процессе работы приложения для смартфона в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций комплексного измерительного устройства в соответствии с настоящим изобретением во время измерения электрокардиограммы.
Фиг. 6 - блок-схема последовательности операций комплексного измерительного устройства в соответствии с настоящим изобретением во время измерения уровня глюкозы в крови.
Фиг. 7 - блок-схема приложения для смартфона в соответствии с настоящим изобретением.
Лучшая форма осуществления изобретения
Далее формы осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. В качестве примера будет описан случай, в котором портативное комплексное измерительное устройство включает в себя устройство измерения электрокардиограммы (ЭКГ) и устройство измерения уровня глюкозы в крови в объединенной форме, но настоящее изобретение не ограничивается этим. Измерительное устройство для измерения уровня глюкозы в крови может быть устройством с функцией измерения информации о крови, а не только уровня глюкозы в крови, например, уровня кетонов или международного нормализованного отношения (INR) капли капиллярной крови на тест-полоске для анализа крови.
Измерение электрокардиограммы выполняется путем приведения двух или более электродов в контакт с различными участками человеческого тела и измерения одного или нескольких напряжений, генерируемых сердцем. Когда электрокардиограмма измеряется путем приведения большого числа электродов в контакт с заданными определенными участками человеческого тела, можно получить много информации о деятельности сердца. Таким образом, хотя формы осуществления настоящего изобретения, которые будут описаны ниже, описывают портативное комплексное измерительное устройство, когда оно имеет пару электродов для электрокардиограммы, в других случаях портативное комплексное измерительное устройство в соответствии с настоящим изобретением может включать в себя более двух электродов для электрокардиограммы.
Уровень глюкозы в крови или уровень кетонов можно измерить, используя амперометрический метод. Международное нормализованное отношение INR является показателем тенденции свертываемости крови и может быть измерено с использованием метода электрического импеданса, амперометрического метода, механического метода и т.п.для капиллярной крови. В корпусе портативного комплексного измерительного устройства в соответствии с настоящим изобретением может быть предусмотрено отверстие для вставки тест-полоски крови, что позволяет помещать в него тест-полоску для анализа крови, необходимого для получения характеристик крови.
Портативное комплексное измерительное устройство для измерения ЭКГ и уровня глюкозы в крови было создано для решения следующих проблем и недостатков.
Первая проблема заключается в следующем. Для максимизации удобства пользователю не должно требоваться хранить или внимательно читать руководство. Кроме того, предпочтительно иметь насколько возможно более простое руководство пользователя. А также требуется, чтобы пользователь обращался с устройством, используя как можно меньше правил. Более предпочтительно, чтобы пользователь мог обращаться с устройством вообще без правил использования. В случае, когда пользователь использует систему измерения без правил использования, система измерения должна справляться с произвольным способом, применяемым пользователем. Например, пользователь может сначала запустить приложение для смартфона или может сначала привести в действие датчик тока комплексного измерительного устройства. Таким образом, приложение для смартфона и комплексное измерительное устройство должны предоставлять желаемые результаты независимо от порядка работы пользователя. С учетом вышесказанного, необходимо настроить приложение для смартфона и электронные схемы, а также встроенное программное обеспечение комплексного измерительного устройства, для обеспечения желаемых результатов без ошибок в случаях всех возможных порядков работы. Тем не менее, сложно настроить приложение для смартфона и электронные схемы и встроенное программное обеспечение комплексного измерительного устройства так, чтобы справиться с любым произвольным способом использования, несоответствующим автоматическому порядку операций, и без правил использования.
Вторая проблема заключается в следующем. Когда с использованием комплексного измерительного устройства, способного измерять ЭКГ и уровень глюкозы в крови, измеряется уровень глюкозы в крови, пользователь может случайно коснуться электрода ЭКГ, прикрепленного к комплексному измерительному устройству. В этом случае срабатывает датчик тока, соответствующий измерению ЭКГ, что приводит к тому, что комплексное измерительное устройство начинает измерять нежелательную ЭКГ, а затем результаты нежелательной ЭКГ будут отображаться на экране смартфона. Таким образом, во время измерения уровня глюкозы в крови измерение ЭКГ не должно начинаться, даже если пользователь случайно касается электродов ЭКГ. Однако это не соответствует исходному запланированному способу работы, при котором измерение ЭКГ начинается, когда касаются электродов ЭКГ для измерения ЭКГ.
Третья проблема заключается в следующем. Возможно, пользователь использует способ работы, включающий в себя следующие процессы 1), 2) и 3): 1) для измерения ЭКГ, во-первых, пользователь, который собирается начать работу с комплексным измерительным устройством, касается пары электродов комплексного измерительного устройства. В это время срабатывает датчик тока, и, следовательно, включается комплексное измерительное устройство; 2) затем пользователь запускает приложение для смартфона для измерения ЭКГ и выбирает измерение ЭКГ; и 3) для измерения ЭКГ пользователь начинает измерение ЭКГ повторным касанием пары электродов комплексного измерительного устройства. Однако, способ, включающий описанные выше процессы 1), 2) и 3), имеет следующие недостатки. Как только пара электродов комплексного измерительного устройства впервые придет в соприкосновение, комплексное измерительное устройство немедленно включится, и, таким образом, второе касание станет бессмысленным действием. Для решения этой проблемы возникает трудность в различении первого прикосновения от второго прикосновения, и различные прикосновения следует рассматривать отдельно. Эту проблему можно легко решить, когда есть правила использования, и пользователь использует комплексное измерительное устройство в соответствии с правилами использования. Однако более предпочтительно дать возможность пользователю использовать описанную выше последовательность и принимать решения, способные предоставлять ее.
Четвертая проблема заключается в следующем. В случае измерения ЭКГ требуется, чтобы измерение ЭКГ обычно выполнялось в течение определенного периода времени, например, 30 секунд. Для этого ЭКГ можно измерять в течение 30 секунд с момента касания пары электродов комплексного измерительного устройства и подключения его к смартфону. Однако это может быть возможно только тогда, когда можно определить начальную точку измерения. В последовательности, включающей процессы 1), 2) и 3), описанные в вышеупомянутой третьей проблеме, трудно определить, когда возникает начальная точка измерения.
Пятая проблема заключается в следующем. Когда с помощью комплексного измерительного устройства измеряется уровень глюкозы в крови, требуется существенный период времени, чтобы вставить тест-полоску для анализа крови в отверстие для вставки тест-полоски комплексного измерительного устройства, поместить кровь на полоску и осуществить измерение. В течение этого периода времени необходимо блокировать связь между комплексным измерительным устройством и смартфоном для уменьшения энергопотребления элемента питания. Таким образом, предпочтительно, чтобы комплексное измерительное устройство передавало результаты измерений на смартфон только после того, как измерение уровня глюкозы в крови будет завершено. Кроме того, поскольку очевидно, что пользователь хочет измерить уровень глюкозы в крови, когда тест-полоска для анализа крови вставлена в отверстие для ввода полоски, пользователю не нужно выбирать кнопку измерения уровня глюкозы в крови на экране смартфона и ему необходимо только запустить приложение для смартфона. Однако в других случаях другой пользователь, желающий измерить уровень глюкозы в крови, может сначала попытаться выбрать кнопку измерения уровня глюкозы в крови на экране смартфона. Таким образом, приложение для смартфона должно принимать вышеуказанные два способа использования разными пользователями, желающими измерить уровень глюкозы в крови.
Шестая проблема заключается в следующем. Необходимо включить питание только схемы измерения ЭКГ для измерения ЭКГ, и необходимо включить питание только схемы измерения уровня глюкозы в крови для измерения уровня глюкозы в крови. В противном случае энергия элемента питания будет расходоваться впустую. Однако необходимо решить эту проблему без использования переключателя питания или переключателя выбора для каждой схемы.
Седьмая проблема заключается в следующем. Для измерения ЭКГ аналого-цифровое преобразование должно выполняться на выходе схемы измерения ЭКГ, а для измерения уровня глюкозы в крови, аналого-цифровое преобразование должно выполняться на выходе схемы измерения уровня глюкозы в крови. То есть, когда используется один аналого-цифровой преобразователь, входной сигнал аналого-цифрового преобразователя должен быть выбран на выходе целевой измерительной схемы. Однако эту проблему следует решить без использования переключателя выбора в комплексном измерительном устройстве.
Настоящее изобретение решает вышеописанные проблемы путем систематизированного проектирования схем и программного обеспечения.
Фиг. 1 представляет собой изображение портативного комплексного измерительного устройства в перспективе в соответствии с настоящим изобретением. Портативное комплексное измерительное устройство 170 включает в себя пару электродов 172 и 174, выполненных с возможностью измерения ЭКГ и отстоящих друг от друга на верхней поверхности на заданное расстояние, и отверстие 176 для вставки тест-полоски для анализа крови, расположенное на боковой поверхности и позволяющее помещать в него тест-полоску 178 для анализа крови с целью измерения уровня глюкозы в крови.
Портативное комплексное измерительное устройство в соответствии с настоящим изобретением может быть типа кредитной карты толщиной менее 6 мм для высокой портативности. Источником питания может быть элемент типа CR2032 с учетом желаемого срока эксплуатации около двух лет.
Кроме того, портативное комплексное измерительное устройство не включает в себя механический переключатель питания или механический переключатель выбора для миниатюризации устройства и не использует дисплей для снижения энергопотребления.
Для портативного комплексного измерительного устройства в соответствии с настоящим изобретением вместо использования механического переключателя питания или механического переключателя выбора используются датчики тока. Датчики тока обеспечиваются электропитанием, необходимым для работы в любое время, и находятся в режиме ожидания, чтобы генерировать выходной сигнал, когда происходит событие. Когда субъект, имеющий биометрическую информацию, электрически соединяется с одним из датчиков тока, образуется контур, через который может протекать ток. Таким образом, когда субъект, имеющий биометрическую информацию, электрически соединяется с датчиком тока, датчик тока позволяет слабому току протекать в субъекте, имеющем биометрическую информацию, и датчик тока измеряет этот слабый ток и генерирует выходной сигнал. Когда портативное комплексное измерительное устройство не используется, работают только датчики тока, остальные схемы отключены, в то же время микроконтроллер ожидает в спящем режиме. Когда датчик тока регистрирует ток в результате вставки тест-полоски крови или возникновения события, при котором электродов касаются обеими руками, микроконтроллер активируется и включает соответствующие схемы.
Ток, регистрируемый датчиками тока, подается от элемента питания, входящего в состав портативного комплексного измерительного устройства, и может быть однонаправленным током.
На фиг. 2 и 3 представлены примеры блок-схем, соответственно иллюстрирующие цепи, встроенные в портативное комплексное измерительное устройство в соответствии с настоящим изобретением. Каждый блок, показанный на фиг. 2 и 3, может быть реализован традиционной технологией с использованием коммерческих компонентов.
Фиг. 2 иллюстрирует форму осуществления портативного комплексного измерительного устройства 170, в котором микроконтроллер 280 и несколько датчиков 220 и 250 тока непосредственно подключены к гальваническому элементу или батарее 200, так что на них подается электропитание, а переключатель питания отсутствует в составе устройства. Все стрелки, показанные как входящие в верхнюю часть каждого блока, обозначают линии электропитания. За исключением стрелки, выходящей из микроконтроллера 280 и входящей во входной контакт устройства 290 беспроводной связи, стрелки, показанные как выходящие из гальванического элемента 200 и микроконтроллера 280, обозначают линии электропитания. Электропитание датчика 220 тока уровня глюкозы в крови и датчика 250 тока ЭКГ непосредственно осуществляется от гальванического элемента 200 через линии электропитания, непосредственно соединенные с гальваническим элементом 200. Когда микроконтроллер 280 устанавливает линии питания, выходящие из него, в состояние с высоким уровнем (High), блок 230 измерения уровня глюкозы в крови, блок 260 измерения ЭКГ, аналого-цифровой преобразователь 270 и устройство 290 беспроводной связи могут обеспечиваться электропитанием, а когда микроконтроллер 280 устанавливает линии питания, выходящие из микроконтроллера 280, в состояние с низким уровнем (Low), вышеописанные элементы отключаются. Здесь High и Low обозначают напряжения и, например, High - это 3 В, а Low - это 0.
Фиг. 3 иллюстрирует вторую форму осуществления изобретения, в которой только микроконтроллер 280 непосредственно подключен к гальваническому элементу 200, так что электропитание осуществляется от гальванического элемента 200, а переключатель питания не входит в состав устройства. Когда микроконтроллер 280 устанавливает линии электропитания в состояние с высоким уровнем (High), несколько датчиков 220 и 250 тока, несколько блоков 230 и 260 измерения биометрической информации, аналого-цифровой преобразователь 270 и устройство 290 беспроводной связи могут обеспечиваться электропитанием, а когда микроконтроллер 280 устанавливает линии электропитания в состояние с низким уровнем (Low), вышеописанные компоненты отключаются. Даже когда микроконтроллер 280 находится в спящем режиме, электропитание подается на датчик 220 тока уровня глюкозы в крови и датчик 250 тока ЭКГ через линию электропитания микроконтроллера 280.
Как показано на фиг. 2 и 3, набор 210 входных контактов расположен в отверстии 176 для вставки тест-полоски для анализа крови и указывает несколько электрических контактов, сконфигурированных для электрического соединения тест-полоски 178 для анализа крови с входными контактами блока 230 измерения уровня глюкозы в крови, когда тест-полоска для анализа крови 178 вставляется в отверстие 176 для вставки тест-полоски для анализа крови. Кроме того, на фиг. 2 и 3, набор 240 входных контактов обозначает несколько электрических контактов, сконфигурированных для электрического соединения нескольких электродов для ЭКГ, расположенных в корпусе портативного комплексного измерительного устройства в соответствии с настоящим изобретением, с входными контактами блока 230 измерения ЭКГ.
Хотя фиг. 2 и 3 иллюстрируют, что датчик 250 тока и микроконтроллер 280 обеспечиваются электропитанием от гальванического элемента 200, датчик 250 тока и микроконтроллер 280 могут обеспечиваться электропитанием через преобразователь постоянного тока в постоянный (DC-DC) или регулятор напряжения, питающийся от гальванического элемента 200. Кроме того, хотя фиг. 2 и 3 иллюстрируют, что блоки 230 и 260 измерения биометрической информации, аналого-цифровой преобразователь 270 и устройство 290 беспроводной связи включаются/выключаются микроконтроллером, в некоторых формах осуществления блоки 230 и 260 измерения биометрической информации, аналого-цифровой преобразователь 270, и устройство 290 беспроводной связи могут обеспечиваться электропитанием с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный или регулятора напряжения, а преобразователь постоянного тока в постоянный или регулятор напряжения может включаться/выключаться микроконтроллером 280. Кроме того, стрелки, показанные как выходящие из микроконтроллера 280, могут обозначать линии для управления источником питания соответствующих блоков.
Измерение уровня глюкозы в крови в соответствии с настоящим изобретением выполняется следующим образом. Когда пользователь вставляет тест-полоску 178 для анализа крови в отверстие 176 для вставки тест-полоски для анализа крови, набор 210 входных контактов электрически соединяется с тест-полоской 178 для анализа крови. В это время датчик 220 тока глюкозы в крови измеряет слабый ток, протекающий через тест-полоску 178 для анализа крови, и автоматически генерирует выходной сигнал. Выходной сигнал датчика 220 тока уровня глюкозы в крови активирует микроконтроллер 280, находящийся в спящем режиме. В результате микроконтроллер 280 включает питание блока 230 измерения уровня глюкозы в крови и аналого-цифрового преобразователя 270. Блок 230 измерения уровня глюкозы крови выполняет измерение уровня глюкозы в крови, когда кровь помещается на тест-полоску 178 для анализа крови и генерирует выходной сигнал. Выходной сигнал блока 230 измерения уровня глюкозы в крови преобразуется в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя 270. Цифровой сигнал преобразуется в уровень глюкозы в крови с помощью микроконтроллера 280, и полученный уровень глюкозы в крови передается на смартфон через устройство 290 беспроводной связи и антенну 292. Смартфон отображает уровень глюкозы в крови на своем экране.
Измерение ЭКГ в соответствии с настоящим изобретением выполняется следующим образом. Когда пользователь прикасается к паре электродов 172 и 174 обеими руками, датчик 250 тока ЭКГ позволяет малому току проходить через обе руки и регистрирует слабый ток, протекающий через обе руки. Затем датчик 250 тока переводит микроконтроллер 280 из спящего режима в активный режим. В результате микроконтроллер 280 подает питание на блок 260 измерения ЭКГ и аналого-цифровой преобразователь 270 и передает выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя 270, который принимает выходной сигнал блока 260 измерения ЭКГ, на смартфон через устройство 290 беспроводной связи. Смартфон, принимающий данные, отображает форму сигнала ЭКГ. Когда измерение в течение определенного периода времени завершается, микроконтроллер 280 переходит в спящий режим и ждет следующего касания обеих рук.
Фиг. 4 представляет собой пример экрана, иллюстрирующего случай, при котором выполняется приложение для смартфона в соответствии с настоящим изобретением, и иллюстрирует измерительные кнопки 432, 434, 436, 442, 444, 446 и 450 на дисплее 420 смартфона 410. Для измерения ЭКГ пользователь касается кнопки 432 измерения ЭКГ. Затем, когда пары электродов 172 и 174 комплексного измерительного устройства 170 соответственно касаются обе руки пользователя, как описано выше, ЭКГ измеряется в комплексном измерительном устройстве 170 и измеренная ЭКГ отображается в виде таблицы на дисплее 420, а измеренные данные сохраняются в смартфоне 410. Когда пользователь захочет вновь увидеть ранее сохраненные данные измерения ЭКГ в виде таблицы, пользователь прикасается к кнопке 434 открытия. Для передачи сохраненных данных врачу или в больницу нужно коснуться кнопки 436 отправки.
Для измерения уровня глюкозы в крови пользователь прикасается к кнопке 442 измерения уровня глюкозы в крови. Когда пользователь вставляет тест-полоску 178 для анализа крови в отверстие 176 для вставки тест-полоски для анализа крови и помещает кровь на тест-полоску 178 для анализа крови, как описано выше, в комплексном измерительном устройстве 170 начинает выполняться измерение уровня глюкозы в крови, и результаты измерений отображаются на дисплее 420 смартфона 410. Когда пользователь захочет вновь увидеть ранее сохраненный уровень глюкозы в крови в виде таблицы, ему нужно будет коснуться кнопки 444 открытия. Чтобы передать сохраненные данные врачу или в больницу, нужно коснуться кнопки 446 отправки данных.
Кнопки 432, 434 и 436, относящиеся к ЭКГ, скомпонованы в рамке 430 ЭКГ, а кнопки 442, 444 и 446, относящиеся к глюкозе в крови, скомпонованы в рамке 440 для глюкозы в крови. Нужно коснуться кнопки настройки 450, чтобы записать имя, дату рождения, пол, адрес и т.п.данные пользователя или для установки элементов выбора.
Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций комплексного измерительного устройства 170 в соответствии с настоящим изобретением при измерении ЭКГ. Для измерения ЭКГ пользователь касается пары электродов 172 и 174 комплексного измерительного устройства 170 соответственно обеими руками (операция 510). Затем датчик 250 тока, который измеряет слабый ток, протекающий через тело человека между обеими руками, генерирует выходной сигнал (операция 515). Выходной сигнал вызывает прерывание микроконтроллера 280, чтобы тем самым активировать микроконтроллер 280 (операция 520). Активированный микроконтроллер 280 активирует устройство 290 беспроводной связи. В дальнейшем будет описан случай, при котором устройство 290 беспроводной связи является устройством Bluetooth с низким энергопотреблением. Устройство 290 беспроводной связи комплексного измерительного устройства 170 выполняет операцию объявления в качестве периферийного устройства Bluetooth с низким энергопотреблением (операция 525). В это время смартфон 410, который выполняет сканирование в качестве центрального устройства Bluetooth с низким энергопотреблением, обнаруживает и пытается получить доступ к комплексному измерительному устройству 170. В это время, если комплексное измерительное устройство 170 одобряет доступ, смартфон 410 и комплексное измерительное устройство 170 находятся в состоянии соединения Bluetooth с низким энергопотреблением (операция 530).
При этом при касании кнопки 432 измерения ЭКГ смартфона 410 (операция 535), микроконтроллер 280 подает питание на блок 260 измерения ЭКГ. Как указано в описании второй проблемы, касание пары электродов 172 и 174 комплексного измерительного устройства 170 может быть случайным или сделанным по ошибке, пока пользователь измеряет уровень глюкозы в крови. Таким образом, существует потребность в способе различения того, коснулся ли пользователь пары электродов 172 и 174 намеренно для измерения ЭКГ или касание было ошибочным. Следовательно, в настоящем изобретении процесс подтверждения кнопки измерения ЭКГ (операция 535) на фиг. 5 используется как способ различения причин, по которым было выполнено касание пары электродов 172 и 174.
Микроконтроллер 280, который получил запрос на измерение ЭКГ, выбирает только блок 260 измерения ЭКГ для включения питания (операция 540). Таким образом, в настоящем изобретении блок 260 измерения ЭКГ включается после подтверждения того, что пользователь собирается запросить измерение ЭКГ. Кроме того, как показано на фиг. 2 и 3, эта операция выполняется путем установки на выходном контакте микроконтроллера 280, подключенного к блоку 260 измерения ЭКГ, состояния с высоким уровнем (High). В результате этого процесса решается шестая проблема.
Далее, с помощью датчика 250 тока подтверждается, выполняется ли касание пары электродов 172 и 174 обеими руками (операция 545). Этот процесс определяет, когда микроконтроллер 280 запускает измерение ЭКГ, то есть когда начинается аналого-цифровое преобразование. Таким образом решается четвертая проблема. Когда это условие выполняется, микроконтроллер 280 запускает измерение ЭКГ (аналого-цифровое преобразование) (операция 550). Когда пользователь, желающий измерить ЭКГ, открывает приложение для смартфона, касается кнопки 432 измерения ЭКГ и непрерывно поддерживает состояние, в котором обе руки касаются пары электродов 172 и 174, процесс подтверждения касания электродов (операция 545) автоматически выполняется. Таким образом, операция 545 не ограничивает удобство пользователя и не добавляет ограничение на измерение ЭКГ. Однако, если пользователь еще не коснулся пары электродов 172 и 174 после соприкосновения с парой электродов 172 и 174 (операция 510) и касания кнопки 432 измерения ЭКГ смартфона 410, комплексное измерительное устройство 170 ждет пока пользователь не коснется пары электродов 172 и 174 снова. Следовательно, операция 545 на фиг. 5 является одним из важных процессов настоящего изобретения.
Описанная выше третья проблема решается процедурами от операции 510 до операции 545, и процедуры приложения на фиг. 7 соответствуют этому. То есть причина, по которой касаются электродов 172 и 174 для ЭКГ (операция 510), подтверждается проверкой того, выбрана ли кнопка 432 измерения ЭКГ в смартфоне (операция 535), и подтверждается, находится ли пара электродов 172 и 174 в состоянии прикосновения (операция 545), (двумя вышеуказанными подтверждениями подтверждается, завершена ли подготовка для измерения ЭКГ), и после этого начинается измерение ЭКГ (операция 550). Соответственно, решается третья проблема. Кроме того, эти процессы и процедуры обеспечивают точную начальную точку измерения ЭКГ (аналого-цифровое преобразование), и, соответственно, настоящее изобретение разрешает четвертую проблему.
Между тем, процедуры от операции 510 до операции 545 не создают неудобств для пользователя или не задерживают время измерения. После запуска приложения и затем касания кнопки 432 измерения ЭКГ один раз на экране 420 смартфона 410, пользователь просто касается электродов 172 и 174 для ЭКГ для измерения ЭКГ.
После вышеуказанного процесса микроконтроллер 280 запускает измерение ЭКГ (операция 550). То есть микроконтроллер 280 устанавливает аналого-цифровой преобразователь 270 таким образом, чтобы выбрать входные контакты аналого-цифрового преобразователя 270, соединенные с выходом блока 260 измерения ЭКГ, из входных контактов аналого-цифрового преобразователя 270, соединенных с выходом блока 260 измерения ЭКГ, и входных контактов аналого-цифрового преобразователя 270, соединенных с выходом блока 230 измерения уровня глюкозы в крови. Эта операция выполняется путем установки регистра конфигурации микроконтроллера 280, относящегося к аналого-цифровому преобразованию. Вслед за этим микроконтроллер 280 выполняет аналого-цифровое преобразование в соответствии с заданным периодом аналого-цифрового преобразования и получает результаты аналого-цифрового преобразования. В настоящем изобретении седьмая проблема, соответствующая измерению ЭКГ, решается с помощью этого процесса; встроенное программное обеспечение для выполнения этого процесса и схема показаны на фиг. 2 или фиг. 3.
Измеренные данные ЭКГ передаются на смартфон 410 (операция 555), и когда истекает заданное время измерения, например 30 секунд, микроконтроллер 280 переходит в спящий режим (операция 560).
Фиг. 6 - блок-схема последовательности операций комплексного измерительного устройства 170 в соответствии с настоящим изобретением при измерении уровня глюкозы в крови. Чтобы измерить уровень глюкозы в крови, когда пользователь вставляет тест-полоску 178 для анализа крови в отверстие 176 для вставки тест-полоски крови, датчик 220 тока уровня глюкозы в крови регистрирует слабый ток и генерирует выходной сигнал (операция 615). Выходной сигнал вызывает прерывание микроконтроллера 280, тем самым активируя его (операция 620). В это время микроконтроллер 280 может быть уже активирован случайным или ошибочным прикосновением к паре электродов 172 и 174, что является вышеописанной второй проблемой и, следовательно, может быть в процессе измерения ЭКГ. Однако эта проблема может быть решена путем назначения приоритета прерывания вследствие выходного сигнала датчика 220 тока уровня глюкозы в крови над прерыванием вследствие выходного сигнала датчика 250 тока ЭКГ. Благодаря этому настоящее изобретение решает вторую проблему.
После того, как активированный микроконтроллер 280 получил запрос на измерение уровня глюкозы в крови, он выбирает только блок 230 измерения уровня глюкозы в крови для включения питания (операция 625). То есть в настоящем изобретении блок 230 измерения уровня глюкозы в крови включается после получения запроса на измерение уровня глюкозы в крови. Кроме того, как показано на фиг. 2 или фиг. 3, эта операция выполняется через выходной контакт микроконтроллера 280, подключенный к блоку 230 измерения уровня глюкозы в крови. Соответственно, настоящее изобретение решает вышеупомянутую шестую проблему, соответствующую измерению уровня глюкозы в крови.
Затем микроконтроллер 280 начинает измерение уровня глюкозы в крови (операция 630). Во-первых, между входными контактами аналого-цифрового преобразователя 270, подключенными к выходу блока 260 измерения ЭКГ, и входными контактами аналого-цифрового преобразователя 270, подключенными к выходу блока 230 измерения уровня глюкозы в крови, микроконтроллер 280 заставляет аналого-цифрового преобразователь 270 выбрать последние. Эта операция выполняется путем установки регистра конфигурации микроконтроллера 280, связанного с аналого-цифровым преобразованием. Вслед за этим микроконтроллер 280 выполняет аналого-цифровое преобразование в соответствии с заданным периодом аналого-цифрового преобразования и получает результаты аналого-цифрового преобразования. В настоящем изобретении описанная выше седьмая проблема, соответствующая измерению уровня глюкозы в крови, решается этой операцией, встроенным программным обеспечением для выполнения этой операции и схемой, показанной на фиг. 2 или фиг. 3.
Когда измерение уровня глюкозы в крови завершено, комплексное измерительное устройство 170 объявляет о себе как о периферийном устройстве Bluetooth с низким энергопотреблением (операция 635). Поскольку операция 635 объявления выполняется после завершения измерения уровня глюкозы в крови, энергопотребление элемента 200 питания, встроенного в комплексное измерительное устройство 170, уменьшается. В это время, поскольку смартфон 410 находится в процессе выполнения сканирования в качестве центрального устройства Bluetooth с низким энергопотреблением, смартфон 410 обнаруживает и пытается получить доступ к комплексному измерительному устройству 170. В это время, как только комплексное измерительное устройство 170 одобряет доступ, смартфон 410 и комплексное измерительное устройство 170 находятся в состоянии соединения (операция 640). Когда комплексное измерительное устройство 170 находится в состоянии соединения, данные измерения уровня глюкозы крови передаются на смартфон 410 (операция 645), а микроконтроллер 280 переходит в спящий режим (операция 650).
Хотя было описано, что для измерения уровня глюкозы в крови, когда тест-полоска 178 для анализа крови вставляется в отверстие 176 для вставки тест-полоски для анализа крови, датчик 220 тока генерирует выходной сигнал, настоящее изобретение не ограничивается этим. Возможно, что датчик 220 тока может регистрировать слабый ток и автоматически генерировать выходной сигнал, когда капля крови помещается на тест-полоску 178 для анализа крови.
Все схемы на фиг. 2 и 3 питаются от гальванического элемента 200, встроенного в комплексное измерительное устройство 170. На фиг. 2 и 3, какой-либо механический переключатель питания, какой-либо механический переключатель выбора и какой-либо дисплей не используются. На фиг. 2 и 3, когда комплексное измерительное устройство 170 не используется для измерения, только датчик 220 тока уровня глюкозы в крови, датчик 250 тока ЭКГ и микроконтроллер 280 потребляют приблизительно по 1 мкА, а все остальные блоки полностью отключены. То есть общий потребляемый ток комплексного измерительного устройства 170 в режиме ожидания составляет приблизительно 3 мкА. Емкость обычно используемого элемента CR2032 составляет приблизительно 200 мАч. Таким образом, время эксплуатации портативного комплексного измерительного устройства 170 с использованием элемента CR2032 составляет, например, около 7,6 лет. Большая часть потребляемой энергии во время измерения потребляется для беспроводной связи, а потребляемый ток во время измерения составляет около 10 мА. В случае, когда измерение ЭКГ выполняется в течение 30 секунд один раз в день, а измерение уровня глюкозы в крови выполняется в течение 5 секунд один раз в день на основе времени измерения, включая беспроводную связь, даже включая потребляемую мощность в течение периода ожидания, один элемент CR2032 можно использовать, например, около трех лет.
На фиг. 7 для удобства показана блок-схема приложения, используемого при измерении ЭКГ, и блок-схема приложения, когда измеряется уровень глюкозы в крови. Однако на самом деле в одно и то же время выполняется только одна блок-схема измерения. Когда пользователь запускает приложение в соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг. 4, на экране 420 смартфона 410 (операция 710) отображается несколько измерительных кнопок.
Сначала будет описан случай измерения ЭКГ. Как показано на фиг. 7, последовательность операций для измерения ЭКГ состоит из двух последовательностей: центральной последовательности (операции 722, 724, 726, 728, 730 и 732) и последовательности Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) (операции 752 и 754). Когда приложение запускается, на дисплее 420 смартфона 410 (операция 710) отображается несколько различных кнопок, а затем запускается последовательность BLE (операции 752 и 754) для выполнения связи Bluetooth с низким энергопотреблением. Пользователь, желающий измерить ЭКГ, касается кнопки 432 измерения ЭКГ (операция 722). Логично было бы подумать, что последовательность BLE (операции 752 и 754) должна начинаться с касания (операция 722) кнопки 432 измерения ЭКГ. Причина, по которой последовательность BLE (операции 752 и 754) в настоящем изобретении начинается до касания кнопки 432 измерения ЭКГ (операция 722), заключается в том, что операции 772 и 774 измерения уровня глюкозы в крови могут быть ненужными, поскольку намерение измерить уровень глюкозы в крови может быть явно известно при вставке тест-полоски 178 для анализа крови без касания кнопки 442 измерения уровня глюкозы в крови. То есть выполняется следующее: когда вставлена тест-полоска 178 для измерения уровня глюкозы в крови, измерение уровня глюкозы в крови автоматически выполняется до конца, а затем результаты измерения уровня глюкозы в крови отображаются на дисплее 420 смартфона 410.
Когда пользователь касается кнопки 432 измерения ЭКГ (операция 722), сигнал запроса измерения ЭКГ передается в последовательность BLE (операции 752 и 754) (операция 724). Кроме того, на дисплее 420 смартфона 410 (операция 724) отображается сообщение для запроса у пользователя коснуться пары электродов 172 и 174. В последовательности BLE (операции 752 и 754) сигнал для запроса измерения ЭКГ передается на комплексное измерительное устройство 170.
Комплексное измерительное устройство 170, получившее сигнал для запроса измерения ЭКГ, выполняет операцию измерения ЭКГ, как показано на фиг. 5, и передает измеренные данные ЭКГ в последовательность BLE (операции 752 и 754). Последовательность BLE (операции 752 и 754) доставляет данные ЭКГ, полученные от комплексного измерительного устройства 170, в центральную последовательность (операции 722, 724, 726, 728, 730 и 732). Затем центральная последовательность (операции 722, 724, 726, 728, 730 и 732) принимает данные ЭКГ (операция 726). В центральной последовательности (операции 722, 724, 726, 728, 730 и 732) полученные данные ЭКГ отображаются в виде таблицы на дисплее 420 смартфона 410 (операция 728). Когда все процессы измерения ЭКГ завершены, измеренные данные ЭКГ сохраняются в виде файла в памяти смартфона (операция 730). В состоянии, в котором измеренные данные ЭКГ отображаются в форме таблицы на дисплее 420 смартфона 410, приложение смартфона ожидает, что пользователь нажмет кнопку остановки приложения, чтобы закрыть приложение (операция 732).
Как показано на фиг. 7, последовательность для измерения уровня глюкозы в крови состоит из двух последовательностей: центральной последовательности (операции 772, 774, 776, 778, 780 и 782) и последовательности BLE (операции 752 и 754). Когда приложение запускается, на экране 420 смартфона 410 отображается множество кнопок, а затем запускается последовательность BLE (операции 752 и 754) для выполнения соединения системы Bluetooth с низким энергопотреблением.
Когда пользователь касается кнопки 442 измерения уровня глюкозы в крови (операция 772), на дисплее 420 смартфона 410 (операция 774) отображается сообщение для запроса пользователя на вставку тест-полоски для анализа крови. Однако сигнал запроса измерения уровня глюкозы в крови не отправляется в последовательность BLE (операции 752 и 754). Это отличается от случая, когда для измерения ЭКГ пользователь нажимает кнопку измерения ЭКГ (операция 722) и сигнал для запроса измерения ЭКГ отправляется в последовательность BLE (операции 752 и 754) (операция 724). Это вызвано тем, что пользователю не нужно выполнять операции 772 и 774 для измерения уровня глюкозы в крови. Это связано с тем, что для инициирования измерения уровня глюкозы в крови пользователю нужно только вставить тест-полоску 178 для анализа крови в отверстие 176 для вставки тест-полоски для анализа крови.
Операции 772 и 774 организованы на основе предположения, что для измерения уровня глюкозы в крови пользователь может подумать, что он должен выбрать кнопку измерения уровня глюкозы в крови в приложении и, возможно, захочет это сделать. То есть, если кнопка 442 измерения уровня глюкозы в крови не отображается, когда пользователь, желающий измерить уровень глюкозы в крови, запускает приложение, пользователь чувствует недоумение и думает, что сделал что-то неправильно. Таким образом, как показано на фиг. 7, операция 774 выполняет только отображение сообщения для запроса пользователя вставить тест-полоску для анализа крови на дисплее 420 смартфона 410. Соответственно, решается описанная выше пятая проблема.
Из-за вышеописанной причины последующие операции 776, 778, 780 и 782 выполняются, даже если операции 772 и 774 не выполняются пользователем. Когда тест-полоску 178 для анализа крови вставляют в отверстие 176 для вставки тест-полоски для анализа крови (операция 610), комплексное измерительное устройство 170 выполняет измерение уровня глюкозы в крови, описанное на фиг. 6, и передает измеренные данные о глюкозе в крови в последовательность BLE (операции 752 и 754) (операция 645). Последовательность BLE (операции 752 и 754) доставляет данные о глюкозе в крови, полученные от комплексного измерительного устройства 170, к центральной последовательности. Затем центральная последовательность принимает данные о глюкозе в крови (операция 776). В центральной последовательности принятые данные о глюкозе в крови отображаются на дисплее 420 смартфона 410 (операция 778).
Вышеописанный способ измерения уровня глюкозы в крови, который может быть осуществлен путем вставки полоски 178 для анализа крови в отверстие 176 для ее вставки без выполнения операций 772 и 774, обеспечивает значительное удобство для пользователя, простоту процедур и сокращение времени измерения по сравнению со способом измерения уровня глюкозы в крови, включающим в себя операции 772 и 774. Кроме того, настоящее изобретение, которое обеспечивает возможность операций 772 и 774, обеспечивает значительное удобство пользователя в том, что измерение выполняется пользователем любым способом, и нет необходимости, чтобы пользователь как следует знал правила использования. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает множество различных способов измерения для различных пользователей.
После отображения уровня глюкозы в крови (операция 778) измеренный уровень глюкозы в крови сохраняется в форме файла в запоминающем устройстве смартфона (операция 780). В состоянии, в котором измеренный уровень глюкозы в крови отображается на дисплее 420 смартфона 410, приложение смартфона ожидает, что пользователь нажмет кнопку завершения приложения и завершит измерение уровня глюкозы в крови (операция 782).
Как описано выше, хотя настоящее изобретение было описано для случая, когда два вида биометрической информации, включая ЭКГ и уровень глюкозы в крови, измеряют с использованием одного портативного комплексного измерительного устройства и приложения для смартфонов, настоящее изобретение не ограничено этим и может применяться к различным измеряемым параметрам и различным устройствам, им соответствующим. В соответствии с настоящим изобретением пользователь может получать желаемые результаты без ошибок для ряда случаев всех возможных порядков работы, используя комплексное измерительное устройство, не содержащее механический переключатель или механический переключатель выбора и какой-либо дисплей, а также используя приложение для смартфона с повышенным удобством для пользователя.
Промышленная применимость
Портативное комплексное измерительное устройство в соответствии с настоящим изобретением по беспроводной связи соединяется со смартфоном и удобно для ношения, таким образом, нет ограничений времени и места, и может использоваться в качестве портативного медицинского измерительного аппарата для получения нескольких видов медицинской информации, таких как уровень глюкозы в крови, ЭКГ и тому подобное.