CN101330868B - 用于监测用户心率和/或心率变化的监测设备、包括这种监测设备的手表 - Google Patents

用于监测用户心率和/或心率变化的监测设备、包括这种监测设备的手表 Download PDF

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Abstract

一种用于监测用户心率和/或心率变化的监测设备(4)，所述设备包括：电容器(22)，其可以设置在人的身体部分(例如人的肢体，如手臂(3))上或附近，使得电容器(22)的电容受到流经身体部分的血液的血压脉冲的影响，其中所述设备(4)还包括数据处理器(26)，所述数据处理器用于从电容器(22)的电容变化确定心率和/或心率变化。

Description

用于监测用户心率和/或心率变化的监测设备、包括这种监测设备的手表
技术领域
本发明涉及一种用于监测用户心率和/或心率变化的监测设备。
用于监测用户心率和/或心率变化的设备通常具有医学用途，例如用于确定心力衰竭的发生和/或发生心力衰竭的可能性。
这种设备还被运动员使用，例如在训练方案中使用。
背景技术
从美国专利文件US 3838684中获知一种监测设备。该监测设备包括压敏传感器，在使用期间该压敏传感器贴合皮肤表面的一部分，用于测量心率。传感器获得的压力脉冲被转换成电脉冲。此外，提供光源，该光源允许用户在15秒的时间间隔内对表示每次心跳的光脉冲计数，由此直观地确定在任一给定时刻其心率是多少。该设备紧凑，并且系在手腕上。
该公知监测设备的缺点是其不稳定性，因为为了获得良好的心率测量结果，需要压力传感器精确地位于与将要从其获得测量结果的血管相邻的位置上。因此，该设备不适于喜欢在跑步、跳跃和/或以任何其他方式运动的同时使用设备的运动员使用。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺点。
根据本发明，一种用于监测用户心率和/或心率变化的监测设备，所述设备包括：具有至少两个电容器电极的电容器，其中所述电容器电极可设置成与人的身体部分的不同表面部分相邻，使得所述电容器的电容受到流经所述身体部分的血液的血压脉冲的影响，所述身体部分例如为人的肢体，例如手臂，其中所述设备还包括数据处理器，所述数据处理器用于从所述电容器的电容变化确定所述心率和/或心率变化。
令人惊讶的是，通过利用电容器电极与人的身体部分的不同表面部分相邻的电容器可以测量人的心跳。由于流经血管的压力脉冲，而使电容受到影响。由于电容量的变化，能够确定心跳的发生。
优选地，为了获得精确的测量结果，不同的表面位于人的身体部分的基本相对侧上，尤其使得在使用期间身体部分在电极之间延伸。
为了有助于用户能够读取其自己的心率的测量结果，该设备的优选实施例包括输出装置，该输出装置用于以可听到和/或可看到的方式使用户知道由数据处理器确定的心率和/或心率变化。
在根据本发明的设备的实施例中，该设备包括振荡器，用于通过电容器发送振荡信号，以便能够充分确定电容变化。
优选将振荡器设置成产生二进制信号。二进制信号的优点是在数据处理器中不再需要其他A/D转换器。
为了能够确定频率变化，根据本发明的设备的另一实施例的数据处理器包括用于产生脉冲串的单触发单元(one shot unit)，其中由单触发单元响应于振荡信号中的上升沿或下降沿产生的脉冲形成脉冲串。在这种实施例中，数据处理器可以包括用于产生脉冲串的移动平均的平均单元，所述移动平均表示所述振荡信号的频率变化。
在根据本发明的设备的优选实施例中，提供加速度计来确定身体部分的加速度。如果在监测心率和/或心率变化时知道身体部分的加速度，则可以补偿由于加速度而发生的任何干扰和/或扰动。
为了适当地实现对干扰或扰动的补偿，可以将数据处理器设置成确定测量中干扰值的估算，该值是由肢体的加速度所导致的。
本发明的基本思想是仅使用单个表带，尤其是手表，其具有用于监测用户心脏的简单装置，而无需使用例如胸带。这里优选地，包括具有至少两个电容器电极的电容器的单个表带优选还包括数据处理器，更特别地还包括输出装置。
通过参考附图在下文中描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显见且得到阐明，在附图中相同的参考标记表示相应的参考部分。
附图说明
在附图中，
图1是根据本发明的设备的第一实施例的透视图；
图2是图1所示的设备的顶视图；
图3是图1和2的设备中包括的数据处理器的示意图；
图4是图1和2所示的设备的变型的顶视图；以及
图5是根据本发明的设备的第二实施例的顶视图。
具体实施方式
图1示出了使用监测设备4的第一实施例的人的手臂3的手1和手腕2。参考图2，设备4包括外壳6和表带，所述外壳6具有时间显示器8，该时间显示器8具有两个指针10和12，所述表带具有第一带部分14和第二带部分16。将该设备配置成提供具有电极18、20的电容器22。带部分14、16中的每一个设有采用板18、20形式的电容器电极18、20，在用户佩戴该设备时在使用期间电容器电极18、20共同形成电容器22。可以将电容器极板设置成与不同表面部分相邻。在所示的实施例中，在使用时，表面部分位于手臂3的基本相对侧上，即，位于手臂3的彼此基本背对的侧面上。
电极18和20电耦合到振荡器24，在工作中该振荡器24通过电容器22发送周期性电信号。设备4还包括数据处理器26，其用于从电容器的电容变化来确定心率和/或心率变化。而且，设备4包括输出装置28，其用于以可听到的和/或可看到的方式使用户知道由数据处理器26确定的心率和/或心率变化。在图2中，由视觉显示器30形成输出装置28。
数据处理器26优选包括鉴频器。很多种鉴频器都适于用在数据处理器26中。然而，在该具体实施例中(参见图3)，设备4的数据处理器26的鉴频器包括用于将周期信号转换成二进制信号的转换器32。在该具体实施例中，该转换器是比较器，如果输入＞0，其输出为逻辑1，如果输入＜0，其输出为逻辑0。然而，也可以使用其他种类的适当转换器。该鉴频器还包括单触发单元34和平均单元36，所述单触发单元34用于响应于二进制信号的信号值的变化产生脉冲串B作为输出信号，所述平均单元36用于产生由单触发单元34产生的脉冲串B的移动平均<B>。为了避免必需有转换器32，可以将振荡器设置成产生二进制信号，例如闭塞信号(block signal)。由于由单触发单元34产生的单脉冲具有固定的时间长度且该脉冲仅响应于输出信号的信号值变化而产生，因此由平均单元36产生的移动平均值表示二进制信号的频率。基于该移动平均信号，计算单元38能够计算心率和/或心率变化。
使用在本实施例中结合在手表中的设备4的运动员例如能够在跑步的同时通过查看其手表而容易地检查其心率和/或其中的变化。如果心率变得过高，则运动员可以降低其强度以便维持预定的训练方案。
或者，可以在玩电子游戏的同时使用设备4。可以将心率和/或心率变化用作电子游戏中的参数。例如，可以用用户的心率来影响由该设备的用户控制的电子游戏人物的能力。
另一种应用是使用该设备，其中用心率和/或心率变化来确定心力衰竭的发生和/或心力衰竭发生的可能性。在确定发生心力衰竭时，可以将该设备设置成向外部接收器40产生报警信号。
在图4中示出了第一实施例的变型，其中提供了输出装置28，用于以可听到的方式使人知道心率和/或心率变化。输出装置28不是由视觉显示器30形成，而是由插孔42和耳机44形成，所述耳机44具有线缆46和插头48，将所述插头48设置成插入在插孔42中。在第一实施例的变型中，将数据处理器26设置成通过利用声音，例如人的语音来周期性地通知个人他/她的心率和/或心率变化。然而，除了使用线缆46和插头48之外，还可以将耳机44和输出装置28设置成以无线方式进行通信。
图5示意性地示出了该设备的更优选的第二实施例。该设备的第二实施例类似于第一实施例。然而，在图5中，可以看出该设备的第二实施例还包括用于确定手臂3的加速度的加速度计50。加速度计50确定手臂3的加速度值。适当地设置数据处理器26，用于确定由于手臂加速度所导致的在对至少一个电参数进行的测量中的干扰值的估算，以便能够补偿该干扰。此外，可以设置加速度计50以识别手臂加速度的周期性模式，以便进一步增强补偿干扰的能力。
本领域的技术人员将很清楚，本发明不限于以上所示的实施例。例如，除了本申请公开的数据处理器之外，各种数据处理器都适于应用，而不会脱离由所附权利要求确定的本发明的范围。
例如，可以用各种方式配置上述表带，其可以包括例如一个或多个带和/或以不同的方式设置。而且，上述电容器、数据处理器和/或输出装置可以用各种方式耦合到表带，例如，电容器、数据处理器和/或输出装置可以耦合到表带，可以整体地连接到表带，可以可拆卸地连接到其上，至少部分地包括在表带的外壳中，和/或以不同的方式耦合。而且，可以在包括于例如数据处理器中的存储器中存储心率和/或心率变化。这种实施例处于所附权利要求确定的本发明的范围之内。
由于本发明，能够通过以非常规的方式利用电容器来容易地测量人的心跳。
要指出的是，“包括”一词不排除在设备的一部分中存在其他元件或在方法中存在额外的步骤。还要指出，“一”/“一个”一词不排除复数形式。此外，权利要求中的附图标记不应被视为限制本发明的范围。

Claims (26)

1.一种用于监测用户心率和/或心率变化的监测设备，所述设备(4)包括：具有至少两个电容器电极(18，20)的电容器(22)，其中可将所述电容器电极(18，20)设置成与人的身体部分的不同表面部分相邻，使得所述电容器(22)的电容受到流经所述身体部分的血液的血压脉冲的影响，其中所述设备(4)还包括数据处理器(26)，所述数据处理器用于从所述电容器(22)的电容变化确定所述心率和/或心率变化。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备(4)包括输出装置(28)，所述输出装置用于以可听到的和/或可看到的方式使用户知道由所述数据处理器(26)确定的所述心率和/或心率变化。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述设备包括振荡器(24)，所述振荡器用于通过所述电容器(22)发送振荡信号。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其中将所述振荡器(24)设置成产生二进制信号。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述数据处理器(26)包括被设置来确定频率变化的鉴频器。
6.根据权利要求3所述的设备，其中所述数据处理器包括用于产生脉冲串的单触发单元(34)，其中由所述单触发单元(34)响应于所述振荡信号中的上升沿或下降沿产生的脉冲形成所述脉冲串(B)。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述数据处理器包括用于产生所述脉冲串(B)的移动平均(<B>)的平均单元(36)，所述移动平均表示所述振荡信号的频率变化。
8.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述设备包括用于确定所述身体部分的加速度的加速度计(50)。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述数据处理器被设置来确定测量中的干扰值的估算，所述干扰值是由所述身体部分的加速度造成的。
10.根据权利要求1或2所述的设备，所述不同表面位于所述人的身体部分的基本相对侧，尤其使得在使用期间所述身体部分在所述电极之间延伸。
11.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述设备设置有表带，所述表带包括所述电容器(22)的至少一部分，其中所述表带优选设有外壳(6)和/或所述数据处理器(26)。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述身体部分为人的肢体。
13.根据权利要求1所述的设备，其中所述身体部分为手臂。
14.根据权利要求1或2所述的设备，其中将所述设备构造成由用户的单个身体部分佩戴。
15.根据权利要求14所述的设备，其中将所述设备构造成由人的肢体佩戴。
16.根据权利要求14所述的设备，其中将所述设备构造成由手臂佩戴。
17.一种手表，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的监测设备。
18.一种包括根据权利要求2所述的监测设备的手表，其中所述输出装置(28)包含在时间显示器中。
19.根据权利要求1-16中的任一项所述的设备的使用，其中将所述心率和/或心率变化用作电子游戏中的参数。
20.根据权利要求17或18所述的手表的使用，其中将所述心率和/或心率变化用作电子游戏中的参数。
21.根据权利要求1-16中的任一项所述的设备的使用，其中在训练方案中使用所述心率和/或心率变化。
22.根据权利要求17或18所述的手表的使用，其中在训练方案中使用所述心率和/或心率变化。
23.一种用于监测用户心率和/或心率变化的方法，其中将电容器的至少两个电容器电极设置成与人的身体部分的不同表面部分相邻，其中所述电容器的电容受到流经所述身体部分的血液血压脉冲的影响，其中从所述电容器的电容变化确定所述心率和/或心率变化。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述身体部分为人的肢体。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所述身体部分为手臂。
26.根据权利要求23所述的方法，其中将所述电极设置成使得输送血液的身体部分至少部分地位于所述电极之间。
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