FI115677B - Rannetietokone - Google Patents

Description

115677

Rannetietokone

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 mukainen tiedonsiirtomenetelmä ranne-5 tietokoneita varten.

Keksinnön kohteena on myös laitteisto rannetietokoneita varten.

Tunnetun tekniikan mukaisesti rannetietokoneet käsittävät tyypillisesti ihmisen kehoon 10 joustavalla vyöllä yhdistettävän lähetinvyön, joka tänä päivänä tyypillisesti mittaa pulssia. Tämä elektrodeilla varustettu mittalaite lähettää mittausviestin radioteitse rannekellon kaltaiseen rannetietokoneeseen, jossa ainakin osa vastaanotetusta signaalista käsitellään ja näytetään rannetietokoneen näytöllä.

15 Rannetietokoneilla voidaan mitata pulssin lisäksi verenpainetta, nopeutta, kiihtyvyyttä, matkaaja suuntatietoa.

Kun rannetietokoneita käyttäviä urheilijoita on lähekkäin useita, mikä on tyypillistä ohjatuilla liikuntatunneilla tai urheilijoiden joukkohaqoitustilanteissa, tulee vastaanot-: ·, *, 20 timen tunnistaa oikea lähetin.

t I t .' '. Tunnetun tekniikan mukaisesti on oikean lähettimen tunnistamiseen käytetty kahta vaih- I toehtoista menetelmää. Mm. suomalaisessa patentissa 96380 on kuvattu analoginen rat- ; kaisu, jossa vähintään kahden tunnistepulssin välistä aikaa on käytetty tunnistetietona, : 25 jolla vastaanotin on voinut valita oikean lähetyssignaalin useiden lähetyssignaalien jou kosta. Analogiatekniikalla toteutettuna tässä järjestelmässä on saattanut syntyä virheti-: ; : lanteita, mikäli kahden laitteen tunnistepulssien välimatka on ollut liian lähellä toisiaan.

: : Tällöin esim. interferenssin seurauksena kahden lähettimen signaalit ovat voineet olla . i. ainakin ajoittaisesti sekoitettavissa toisiinsa.

30 . Toisaalta uudemmissa laitteissa on käytetty digitaalista signaalinsiirtoa digitaalisine I * » ,',; tunnistuskoodeineen. Digitaalinen tiedonsiirto on hyvin luotettavaa, mutta toisaalta ku- I i luttaa paljon tehoa lähetinlaitteessa, jotka ovat tyypillisesti paristokäyttöisiä.

2 115677 Tämän keksinnön tarkoituksena on luoda aivan uudentyyppinen ratkaisu, jossa edellä kuvattujen tekniikoiden puutteellisuudet voidaan eliminoida.

5 Keksintö perustuu siihen, että tiedonsiirrossa signaalin tieto-osa (data) lähetetään analogisesti aikatietona, mutta kukin lähetettävä signaalikokonaisuus koodataan digitaalisella koodilla.

Yhden keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti koodiin tarvittava lähetysteho 10 minimoidaan käyttämällä sellaisia tunnistekoodeja, joissa on mahdollisimman vähän 1-bittejä.

Toisen keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan estetään sellaisten koodien käyttö, joissa on yli 50%: a 1-bittejä, joiden lähetys kuluttaa merkittävästi lähetystehoa.

15 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty pa- : ·. ·. 20 tenttivaatimuksen 8 tunnusmerkkiosassa.

• · « · I · « Il .'. *. Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja.

• · MM» j ‘ * ‘; Analogiseen koodaustekniikkaan verrattuna voidaan käyttää huomattavasti suurempaa ; ” ’: 25 lukumäärää toisiaan lähellä olevia lähetin-vastaanotinyhdistelmiä ilman että syntyy epä varmuutta siitä, mille vastaanottimelle kukin signaali on tarkoitettu.

i ·

T » I

>(i! Tarvittava lähetysteho on huomattavasti alhaisempi puhtaaseen digitaaliseen lähetyk- . ί. seen verrattuna, koska itse mittaustieto ei sisällä alku- ja loppupulssin lisäksi energiaa 30 kuluttavia 1-bittejä. Tällä saavutetaan huomattavasti muuta tekniikkaa pitempi lähetin-‘ , laitteen käyttöaikana samaa paristoa käytettäessä.

« | 1 | 3 115677

Keksintöä ryhdytään seuraavassa tarkastelemaan oheisten piirustusten mukaisten suori-tusesimerkkien avulla.

Kuvio 1 esittää lohkokaaviona laiteympäristön, johon keksintö soveltuu.

5

Kuvio 2a esittää ajoituskaaviona yhtä keksinnön mukaista koodausmenetelmää.

Kuvio 2b esittää toista keksinnön mukaista variaatiota keksinnön mukaisesta ajoituksesta.

10

Kuviot 3a-3c esittävät esimerkkejä keksinnön mukaisista koodisanoista.

Kuvion 1 mukaisesti laitteisto käsittää mittalaitteen 1, joka on tyypillisesti joustavalla vyöllä rintakehään kytkettävä pulssin mittauslaite. Kyseinen pulssin mittauslaite sisältää 15 elektrodit, joiden avulla ihmisen syke mitataan. Mittalaite 1 voi luonnollisesti olla muukin mittalaite, kuten esim. paineilmapullon ilmanpaineen mittalaite sukelluslaitteissa tai vaihtoehtoisesti verenpaineen mittalaite. Mittalaite on yhdistetty lähetti-meen/koodaimeen 2, jossa mittasignaali muokataan lähetettävään muotoon ja varustetaan lähettimen 2 yksilöivällä koodilla. Lähettimestä 2 signaali lähetetään langattomasti ; ·, , 20 siirtotietä 3 pitkin vastaanottimeen 4, joka sisältää myös välineet koodin purkamiseksi.

Siirtotie 3 on tyypillisesti ilma rintakehän ympärille sijoitetun mittalaitteen 2 ja rantee-. ·. . seen sijoitetun vastaanottimen 4 välillä tai vaihtoehtoisesti vesi paineilmapulloon kiinni- . | tetyn lähettimen ja rannetietokoneen välillä.

: : 25 Vastaanotin 4 puolestaan on yhdistetty tietojenkäsittely-yksikköön 5, johon tyypillisesti on yhdistetty myös näyttö. Vastaanotin 4 ja tietojenkäsittely-yksikkö 5 on tyypillisesti : : toteutettu rannekelloa muistuttavassa rannetietokoneessa. Tällainen rannetietokone voi ! « · · : sisältää pulssimittausominaisuuksien tai muun mittausominaisuuden lisäksi normaalit * kellotoiminteet, mahdollisesti paikanninlaitteistoja, kuten GPS-piirejä sekä korkeuden 30 mittauslaitteita, jossa anturina on tyypillisesti paineanturi, esimerkiksi kapasitiivinen » · * *.t paineanturi.

• » ! ΜΠΙ i 115677 4

Rannetietokoneessa voi olla myös esim. lämpötilan mittauslaite. Tunnetaan myös ranne-tietokoneita, joissa on liitännät ja tietoliikenneyhteysvälineet rannetietokoneen kytkemiseksi normaaliin mikrotietokoneeseen esim. USB-väylän välityksellä.

5 Kuvion 2a mukaisesti lähetettävä signaali käsittää 2 toistuvaa aikajaksoa, aikajakson tl ja aikajakson t2, joista aikajakso tl sisältää itse mitattavan informaation joko suoraan aikajakson pituutena tai tämän pituuteen verrannollisena. Pulssinmittaussovelluksessa tl on joko suoraan sydänpulssien pulssien välinen aika tai siihen verrannollinen aika. Esimerkiksi paineenmittaussovelluksessa tl voi olla myös paineeseen (happipullon pai-10 ne tai verenpaine) verrannollinen ajanjakso. Ajanjaksoon t2 puolestaan sisältyy signaalin tunnistuskoodi, koodisana 15 ja aloitusbitti 10, joka on keksinnön mukaisesti tehoa sisältävä pulssi, digitaalisesti arvoltaan 1.

Tämän jälkeen seuraa haluttu määrä koodipulsseja (bittejä) koodisanana 15, joista kek-15 sinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaisesti korkeintaan 50 %:a on energiaa sisältäviä, ts. arvoltaan 1. Muut biteistä ovat arvoltaan 0. Kuviossa 2a pulssit 11 ja 12 edustavat näitä energiaa sisältäviä pulsseja 8-bittisessä koodisanassa 15. Pulssi 11 on toinen ja pulssi 12 kahdeksas bitti kyseisessä koodisanassa 15. Koodibittimäärä (= koo-disananpituus) voi luonnollisesti olla suurempi tai pienempi, kuitenkin tyypillisesti bit- ; v. 20 timäärä koodisanassa 15 vaihtelee välillä 4-128. Pulssien 11 ja 12 aikana siis lähettimen lähetysteho on päällä ja näiden 1 -bittien välisenä aikana lähetystehoa ei käytetä.

j Kuvion 2a ratkaisussa siis kahdeksanbittisessä koodisanassa lähetysteho on päällä 25 % ': koodin ajasta. Sama periaate tehonkulutuksen osalta pätee luonnollisesti pulssien 10 ja 25 12 väliselle aikajaksolle tl, joka edustaa analogista dataa. Niinpä lähetystehoa ei kulu lainkaan aikavälillä tl. tl voi siis sisältää analogisena arvona tiedon esimerkiksi pulssis-: | ta, pulssivälistä, happipullon paineesta, polkukadenssista, verenpaineesta tai nopeudes- ta. Vastaanotinpäässä tl siis muutetaan mitattavaa suuretta kuvaavaksi tiedoksi määrit-··· telemällä aikaväli tl analogisena suureena esimerkiksi porttipiirin avulla pulssien 10 ja M i i ; ‘ ’ ‘: 30 12 välisenä aikana.

....; Kuviossa 2a ensimmäisiä ajanjaksoja tl ja t2 seuraavat toiset ajanjaksot tl' ja t2, joista tl’ on pidempi kuin ajanjakso tl.

5 115677

Kuviossa 2b on puolestaan esitetty toinen vaihtoehto keksinnön mukaisesta ratkaisusta. Tässä koodaukseen on ajanjaksossa t2 käytetty kolmea 1-tilassa olevaa bittiä, joita kuvaavat pulssit 11, 12 ja 13. Kuvion 2b ratkaisussa koodisanan 15 aikana on lähetysteho 5 päällä 37,5% koodisanan kestosta.

Keksinnön mukaisesti ajanjakso tl tai tl’ voivat sisältää tiedon mm. paineilmapullon paineesta tai verenpaineesta tai muusta rannetietokoneen käyttämästä tai käsittelemästä informaatiosta.

10

Vaihtoehtoisesti mitattava aikavälitieto voi olla aikavälien tl tai tl’ sijasta aikavälien tl ja t2 summa t3, tai aikavälien t2 ja tl’ summa t3\ jolloin mitattavassa aikavälissä on mukana myös koodisanan 15 ja aloitusbitin lähettämiseen kuluva aika t2.

15 Kuvioissa 3a-3c on esitetty eri vaihtoehtoja 1-bittien käytöstä 16 bittisessä koodisanassa 15. Aikajanalle t on merkitty kunkin bitin järjestysnumero. Esimerkissä 3a bitit 2, 3, 5, 9 ja 16 ovat arvoltaan 1.

Vastaavasti kuviossa 3b bitit 1,3,13,14 ja 16 ovat arvoltaan 1.

20

Samoin kuviossa 3c 1-bittejä ovat bitit 1, 13, 14, 15 ja 16.

• i · > * · .: Joissakin sovelluksissa (paineenmittaus) voidaan mittausjakso aloittaa tunnistekoodin '. 15 sisältävällä jaksolla t2.

25

Keksinnön mukaisesti lähetykseen kuluva teho siis pyritään minimoimaan välttämällä tehoa sisältävien pulssien lähetystä. Niin myös negatiivisessa koodaustavassa (0-bitti : '"i tehoa sisältävä) pyritään välttämään samalla tavalla tehoa sisältäviä bittejä.

30 Digitaalisia koodisanoja 15 voi keksinnön mukaisesti olla peräkkäin useampiakin, yksi | . voi olla sinällään lähettävän laitteen yksilöivä tunnus, toinen voi olla koodi, joka ilmoit- taa mittaussignaalin tyypin (esim. kiihtyvyys, syke jne.), kolmas voi olla esim. virheen- * t korjaus tai virheenhavaitseva tunnus, joka on laskettu tietyllä tavalla muista koodeista.

Claims (9)

115677

1. Menetelmä rannetietokoneen yhteydessä, jossa 5 - mittausyksiköllä (1) mitataan pulssia, - mitattu pulssi varustetaan ainakin yhdellä digitaalisella koodisanalla (15) ja lähetetään siirtokanavaa (3) pitkin langattomasti vastaanottimeen (3), ja 10 - siirtokanavan (3) toisessa päässä lähettimen (2) signaali tunnistetaan digitaalisen koodisanan (15) perusteella, tunnettu siitä, että 15 - digitaalinen koodisana (15) välitetään vastaanottimeen (3) aika väli tietona (tl tai t3) kuvatun mitatun suureen kanssa, ja digitaaliseksi koodisanaksi (15) sallitaan ainoastaan sellainen digitaalinen koodisana (15), josta tehoa sisältäviä bittejä on korkeintaan 50%: a koodisanan bittien kokonaislukumäärästä. 20 * · · * * '.

* 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään koodisa- » · · ’, , nassa (15) korkeintaan kahta tehoa sisältävää bittiä (11, 12). I I « • t · • I I I I · • · ..

, ( 3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käyte- ’..25 tään kahdeksan bitin koodisanaa (15).

• » : , ·, 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käyte- ♦ » * > f * * , · · *, tään useaa koodisanaa (15). m » t » " 30

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koo- ’‘ disana (15) lähetetään mittausjakson (tl) jälkeen.

6. Laitteisto rannetietokoneen yhteydessä, joka laitteisto käsittää 115677 - mittausyksikön (1) pulssin mittaamiseksi, - mittausyksikköön kytketyn lähettimen/koodaimen (2) mitatun pulssin varusta- 5 miseksi digitaalisella koodisanalla (15) ja lähettämiseksi siirtokanavaan (3), - vastaanottimen (4) signaalin vastaanottamiseksi siirtokanavasta (3), - tietojenkäsittely-yksikön (5) vastaanotetun signaalin käsittelemiseksi, 10 tunnettu siitä, että - lähetinlaitteisto (2) käsittää - välineet koodisanan (15) käsittelemiseksi digitaalisessa muodossa ja mit- 15 taussuureen (tl) käsittelemiseksi aikavälitietona (tl tai t3) ja - välineet ainoastaan sellaisen digitaalisen koodisanan (15) sallimiseksi, josta tehoa sisältäviä bittejä on korkeintaan 50%:a koodibittien kokonaislukumäärästä. : V. 20

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistossa käytetään • t korkeintaan kahta tehoa sisältävää bittiä (11, 12) koodisanassa (15). * · f · · Iti • 1

*;" | 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteis- tossa käytetään kahdeksan bitin koodisanaa (15). : 25

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteis-: : tossa käytetään useampaa koodisanaa (15). « * * iti 1 · 1 » 115677