ITBO20110329A1 - Sensore senza contatto per rilevare l'elettrocardiogramma di un utente - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

“SENSORE SENZA CONTATTO PER RILEVARE L’ELETTROCARDIOGRAMMA DI UN UTENTEâ€

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione à ̈ relativa ad un sensore senza contatto per rilevare l’elettrocardiogramma di un utente.

La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione in un veicolo per rilevare l’elettrocardiogramma del guidatore cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere di generalità.

ARTE ANTERIORE

Recentemente à ̈ stato proposto di rilevare alcuni parametri fisiologici del guidatore di un veicolo per valutare lo stato psico-fisico del guidatore e quindi intervenire (ad esempio mediante segnalazioni visive e/o acustiche o addirittura riducendo progressivamente la velocità del veicolo fino all’arresto del veicolo stesso) quando lo stato psico-fisico del guidatore peggiora in modo evidente. Un esempio di un metodo per caratterizzare lo stato psico-fisico del guidatore di un veicolo à ̈ fornito nella domanda di brevetto WO02096694A1.

Uno dei principali parametri fisiologici che vengono considerati per valutare lo stato psico-fisico del guidatore à ̈ la frequenza cardiaca (derivabile direttamente dall’elettrocardiogramma).

Come descritto nella domanda di brevetto JP2011024902A2, per rilevare l’elettrocardiogramma del guidatore di un veicolo à ̈ stato proposto di utilizzare un sensore a contatto comprendente delle superfici elettricamente conduttrici che rivestono parte della corona del volante; tuttavia, questa soluzione tecnica presenta diversi inconvenienti in quanto da un lato funziona solo quando il guidatore impugna con entrambe le mani il volante ed da un altro lato le superfici elettricamente conduttrici che rivestono parte della corona del volante forniscono una sensazione tattile poco confortevole che a lungo andare genera un evidente fastidio nel guidatore.

Come descritto nella domanda di brevetto DE10031822A1, per rilevare l’elettrocardiogramma del guidatore di un veicolo à ̈ stato proposto di utilizzare un sensore fissato alla cintura di sicurezza; tuttavia, questa soluzione tecnica à ̈ poco confortevole a causa dell’ingombro del sensore e presenta un impatto estetico negativo poco apprezzato sia da parte degli utenti finali, sia da parte delle case costruttrici di automobili. Inoltre, questa soluzione tecnica non funziona quando il guidatore non allaccia la cintura di sicurezza e non à ̈ applicabile nei veicoli in cui non sono previste (o comunque non vengono utilizzate con continuità) le cinture di sicurezza (ad esempio treni ed autobus).

Come descritto nella domanda di brevetto US2007255152A1, per rilevare l’elettrocardiogramma del guidatore di un veicolo à ̈ stato proposto di utilizzare un sensore che à ̈ annegato nel sedile e comprende un primo elettrodo inserito all’interno dello schienale ed un secondo elettrodo inserito all’interno della seduta; tuttavia, questa soluzione tecnica presenta diversi inconvenienti in quanto da un lato richiede di inserire all’interno del sedile degli elettrodi rigidi di grande dimensione che determinano una avvertibile riduzione del comfort e dall’altro lato presenta una precisione di misura modesta, in quanto il rilievo dell’elettrocardiogramma à ̈ negativamente influenzato da tensioni di contatto indesiderate e casuali che vengono captate dagli elettrodi sovrapponendosi ai segnali elettrici generati dal muscolo cardiaco durante la pulsazione.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un sensore senza contatto per rilevare l’elettrocardiogramma di un utente, il quale sensore sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e, in particolare, sia di facile ed economica realizzazione.

Secondo la presente invenzione viene fornito un sensore senza contatto per rilevare l’elettrocardiogramma di un utente, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:

ï‚· la figura 1 à ̈ una vista schematica ed in pianta di un veicolo, in cui il sedile del guidatore integra un sensore senza contatto che à ̈ realizzato in accordo con la presente invenzione e rileva l’elettrocardiogramma del guidatore;

ï‚· la figura 2 Ã ̈ una vista laterale e schematica del sedile del guidatore che integra il sensore senza contatto;

ï‚· la figura 3 Ã ̈ una vista prospettica e schematica del sedile del guidatore che integra il sensore senza contatto;

ï‚· la figura 4 Ã ̈ uno schema elettrico di un dispositivo di rilevamento del sensore senza contatto;

ï‚· la figura 5 à ̈ un grafico che illustra l’evoluzione temporale di un segnale elettrico fornito in uscita dal dispositivo di rilevamento della figura 4;

ï‚· la figura 6 Ã ̈ uno schema elettrico di un dispositivo combinatore del sensore senza contatto;

ï‚· la figura 7 Ã ̈ uno schema elettrico di una diversa forma di attuazione del dispositivo combinatore della figura 6; e

ï‚· la figura 8 Ã ̈ uno schema elettrico di un sensore senza contatto privo del dispositivo combinatore delle figure 6 e 7.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 à ̈ indicato nel suo complesso un veicolo provvisto di un abitacolo 2 a due posti che à ̈ provvisto di due sedili 3 per un guidatore (sedile di sinistra) e per un eventuale passeggero (sedile di destra).

Nel sedile 3 del guidatore à ̈ integrato un sensore 4 senza contatto per rilevare l’elettrocardiogramma di un utente 5 (in particolare del guidatore del veicolo 1, schematicamente illustrato nella figura 2).

Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 3, il sensore 4 comprende una pluralità di piastre 6 conduttrici (tipicamente realizzate in materiale metallico), le quali sono annegate all’interno della schienale del sedile 3 in corrispondenza della posizione del cuore dell’utente 5 e costituiscono gli elementi sensibili che captano i segnali elettrici HR (illustrati schematicamente nella figura 4) generati dal muscolo cardiaco durante la pulsazione (in particolare i segnali elettrici HR sono costituiti da una fluttuazione di cariche elettriche sul torace dell’utente 5). Inoltre, il sensore 4 comprende una unità 7 di elaborazione che à ̈ elettricamente collegata alle piastre 6 conduttrici ed elabora i segnali elettrici HR captati dalle piastre 6 conduttrici per determinare l’elettrocardiogramma dell’utente 5.

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 3, sono previste più piastre 6 conduttrici che sono disposte in una area che copre tutte le posizioni in cui si può trovare il cuore dell’utente 5 tenendo conto della variabilità dell’altezza e della corporatura; in questo modo, almeno una piastra 6 conduttrice si troverà sempre nella posizione ottimale (cioà ̈ di massima efficienza) per captare i segnali elettrici HR generati dal muscolo cardiaco durante la pulsazione. Tipicamente sono previste da 2 a 7 piastre 6 conduttrici che sono normalmente disposte secondo uno schema equidistribuito ad esempio esagonale (come illustrato nella figura 3) oppure quadrato. A titolo di esempio, l’insieme delle piastre 6 conduttrici occupa una area complessiva di circa 300 mm x 200 mm, mentre una singola piastra 6 conduttrice presenta una area di circa 1600 mm<2>(cioà ̈, se rotonda, presenta un diametro di circa 20-25 mm).

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 4, 6 e 7, l’unità 7 di elaborazione comprende per ciascuna piastra 6iconduttrice (ovvero per ciascuna piastra iesima) un corrispondente dispositivo Midi rilevamento che à ̈ elettricamente collegato alla piastra 6iconduttrice ed ha la funzione di rilevare ed amplificare i segnali elettrici HR che sono generati dal muscolo cardiaco durante la pulsazione e vengono captati dalla piastra 6iconduttrice.

Secondo quanto illustrato nella figura 4, ciascun dispositivo Midi rilevamento à ̈ collegato ad una corrispondente piastra 6iconduttrice che riceve i segnali elettrici HR dall’utente 5 che à ̈ elettricamente schematizzabile con un impedenza ZA verso terra (GND). Le due impedenze Z1 e Z2 costituiscono un partitore di tensione e quindi la tensione all’ingresso di un blocco amplificatore A à ̈ pari alla somma della tensione provenienti dall’ingresso I e dalla tensione proveniente dall’uscita di un blocco attenuatore G che à ̈ disposto in parallelo ed in opposizione al blocco amplificatore A (ovvero l’uscita del blocco amplificatore A à ̈ collegata all’ingresso del blocco attenuatore G e l’ingresso del blocco amplificatore A à ̈ collegata all’uscita del blocco attenuatore G).

Il blocco amplificatore A à ̈ un amplificatore per strumentazione con bassissimo rumore, determina una amplificazione del segnale (cioà ̈ la tensione Vu di uscita à ̈ maggiore della tensione Vi di ingresso) e presenta una FDT (Funzione Di Trasferimento) rappresentata dall’equazione Vu/Vi=ka dove il guadagno “ka†à ̈ fisso (cioà ̈ sempre costante), à ̈ maggiore di 1, ed à ̈ normalmente compreso tra 1 e 100. Il blocco attenuatore G determina una attenuazione del segnale (cioà ̈ la tensione Vu di uscita à ̈ minore della tensione Vi di ingresso) e presenta una FDT (Funzione Di Trasferimento) rappresentata dall’equazione Vu/Vi=kg*Re dove l’attenuazione “kg*Re†à ̈ complessivamente minore di 1 ed à ̈ variabile; in particolare, “kg†à ̈ una costante minore di 1 mentre “Re†à ̈ un segnale di controllo che determina una variazione dell’attenuazione “kg*Re†del blocco attenuatore G. In altre parole, il blocco attenuatore G presenta una attenuazione che à ̈ inferiore a 1 ed à ̈ variabile in funzione del segnale di controllo Re.

Quando la maglia L costituita dal blocco amplificatore A e dal blocco attenuatore G presenta complessivamente un guadagno unitario (cioà ̈ prossimo all’unità) tenderà ad auto-oscillare, ovvero ad innescare al suo interno delle oscillazioni periodiche (la cui frequenza dipende anche dalle capacità parassite del circuito). Da un lato l’autooscillazione della maglia L à ̈ negativa in quanto introduce nel segnale principale ricevuto dalla piastra 6iconduttrice un segnale oscillante che costituisce un disturbo; tuttavia, da un altro lato l’auto-oscillazione della maglia L à ̈ positiva in quanto conferisce alla maglia L una impedenza di ingresso estremamente alta (matematicamente in tale condizione l’impedenza di ingresso della maglia L diverge all’infinito e praticamente in tale condizione l’impedenza di ingresso della maglia L à ̈ dell’ordine di 10<18>Ohm). Le grandezze del dispositivo Midi rilevamento vengono scelte per fare in modo che la frequenza di auto-oscillazione della maglia L sia significativamente maggiore (al minimo il doppio, ma tipicamente almeno 4-6 volte tanto) rispetto alla massima frequenza di pulsazione cardiaca; in altre parole, le grandezze del dispositivo Midi rilevamento vengono scelte per fare in modo che la frequenza di auto-oscillazione della maglia L sia superiore a 400-600 Hz (eventualmente al dispositivo Midi rilevamento possono venire aggiunti dei condensatori dimensionati in modo sperimentale per aumentare la frequenza di auto-oscillazione della maglia L).

L’auto-oscillazione si verifica quando la seguente equazione à ̈ soddisfatta:

kakg<Re>ïƒ—ï€ ̈Z<1> Za

ï€1⁄21

Z2Z 1Za

dove Za à ̈ l’impedenza di accoppiamento verso l’ambiente della piastra 6iconduttrice; ovviamente l’impedenza Za presenta un valore generalmente molto alto (maggiore di 10<6>Ohm) ma purtroppo incognito e variabile nel tempo. Quindi la condizione di auto-oscillazione non à ̈ nota a priori e non à ̈ nemmeno fissa, ma cambia al cambiare delle condizioni al contorno (posizione dell’utente 5 rispetto alla piastra 6iconduttrice, umidità ambientale, vicinanza ad altri oggetti...). Quindi, per mantenere sempre la maglia L in condizioni di auto-oscillazione il segnale di controllo Re viene costantemente aggiornato (ovvero mantenuto al valore che determina l’autooscillazione della maglia L).

In particolare, il segnale di controllo Re viene generato da un blocco BR di controllo che considera il contenuto oscillatorio ad alta frequenza (ovvero a frequenza molto superiore alla frequenza cardiaca, ad esempio superiore a 500 Hz) del segnale INidi uscita del blocco amplificatore A, in quanto il contenuto oscillatorio ad alta frequenza del segnale INidi uscita à ̈ costituito essenzialmente dalle oscillazioni determinate dall’autooscillazione della maglia L. Il blocco BR regola in retroazione il segnale di controllo Re in modo tale che il contenuto oscillatorio ad alta frequenza del segnale INidi uscita sia costante e pari ad un valore desiderato rappresentato da una tensione VREFdi riferimento. La tensione VREFdi riferimento viene scelta in modo tale che il contenuto oscillatorio ad alta frequenza del segnale INidi uscita (ovvero l’auto-oscillazione della maglia L) sia all’incirca il 5-10% del segnale INidi uscita complessivo; in questo modo, l’auto-oscillazione della maglia L non ha un effetto negativo rilevante sull’acquisizione dei segnali elettrici HR.

Il blocco BR di controllo comprende un blocco raddrizzatore H (in particolare un raddrizzatore a doppia semionda) che riceve in ingresso il segnale INidi uscita del blocco amplificatore A e fornisce in uscita il segnale INidi uscita raddrizzato (ovvero sempre positivo). Inoltre, il blocco BR di controllo comprende un filtro C1 passa-alto (che taglia le frequenza “basse†, cioà ̈ inferiori alla frequenza di auto-oscillazione della maglia L e lascia passare le frequenze “alte†, cioà ̈ dell’ordine della frequenza di auto-oscillazione della maglia L) che filtra il segnale di uscita del blocco raddrizzatore H per determinare il contenuto oscillatorio ad alta frequenza del segnale INidi uscita del blocco amplificatore A. Il contenuto oscillatorio ad alta frequenza del segnale INidi uscita del blocco amplificatore A determinato dal filtro C1 passa-alto viene confrontato in un blocco sottrattore D con la tensione VREFdi riferimento fornita da un blocco di riferimento REF e l’uscita del blocco sottrattore D (ovvero lo scostamento tra il valore desiderato ed il valore effettivo del contenuto oscillatorio ad alta frequenza del segnale INidi uscita) costituisce il segnale di controllo Re. Ovviamente, il blocco sottrattore D può integrare un controllore che elabora ulteriormente la differenza tra la tensione VREFdi riferimento ed il contenuto oscillatorio ad alta frequenza determinato dal filtro C1 passa-alto per determinare il segnale di controllo Re del blocco attenuatore G.

In altre parole, il segnale di controllo Re del blocco attenuatore G viene controllato in retroazione per mantenere il contenuto oscillatorio ad alta frequenza del segnale INidi uscita del blocco amplificatore A pari ad un valore desiderato predefinito. Come detto anche in precedenza, la tensione VREFdi riferimento viene scelta sperimentalmente per portare il livello delle autooscillazioni della maglia L ad avere un ampiezza almeno 10 volte inferiore al segnale INidi uscita complessivo.

La caratteristica principale del dispositivo Midi rilevamento à ̈ l’elevatissima impedenza di ingresso (ovvero l’elevatissima impedenza vista dalla piastra 6iconduttrice) che à ̈ dell’ordine di 10<18>Ohm (praticamente infinita) ed à ̈ ottenuta mantenendo sempre la maglia L in condizioni di auto-oscillazione. Grazie alla elevatissima impedenza di ingresso del dispositivo Midi rilevamento, il dispositivo Midi rilevamento “sente†i segnali elettrici HR generati dal muscolo cardiaco durante la pulsazione senza un significativo passaggio di corrente elettrica (in altre parole, la piastra 6iconduttrice agisce come la piastra di un condensatore che “sente†le fluttuazioni di cariche elettriche senza un significativo passaggio di corrente elettrica). Grazie alla sostanziale assenza di passaggio di corrente elettrica, il dispositivo Midi rilevamento à ̈ completamente immune dall’effetto negativo delle tensioni di contatto casuali che possono insorgere sulla pelle dell’utente 5 e possono venire captate dalla piastra 6iconduttrice.

Secondo una possibile forma di attuazione illustrata con linea tratteggiata, il dispositivo Midi rilevamento potrebbe comprendere anche un ulteriore filtro C2 passabasso (che taglia le frequenza “alte†, cioà ̈ dell’ordine della frequenza di auto-oscillazione della maglia L e lascia passare le frequenze “basse†, cioà ̈ dell’ordine della frequenza cardiaca) che filtra il segnale INidi uscita del blocco amplificatore A prima di fornire il segnale INidi uscita all’esterno del dispositivo Midi rilevamento. La funzione del filtro C2 passa-basso à ̈ di “ripulire†il segnale INidi uscita dalla componente di auto-oscillazione della maglia L. Ovviamente, il filtro C2 passa-basso à ̈ disposto a valle del blocco BR di controllo, in quanto il funzionamento del blocco BR di controllo à ̈ basato sulla presenza nel segnale INidi uscita della componente di auto-oscillazione della maglia L.

Nella figura 5 à ̈ illustrato un esempio del segnale INidi uscita (filtrato mediante il filtro C2 passa-basso) che viene fornito all’uscita del dispositivo Midi rilevamento (ovviamente quando la corrispondente piastra 6iconduttrice si trova in una posizione ottimale). Si noti come il segnale INidi uscita riprende la classica forma di un elettrocardiogramma. La parte principale di una onda dell’elettrocardiogramma à ̈ il QRS che rappresenta la depolarizzazione ventricolare; in particolare, nel tracciato dell'elettrocardiogramma si osserva un'improvvisa onda verso il basso (Q) che costituisce l'inizio del complesso QRS, viene seguita da un'onda positiva (R – à ̈ il punto più dell’elettrocardiogramma e viene utilizzato per calcolare la frequenza cardiaca) e le onde negative che vengono precedute da onde positive vengono chiamate S. A valle del QRS à ̈ presente una onda T che rappresenta la ripolarizzazione ventricolare durante la quale le cellule del muscolo cardiaco ritornano a riposo permettendo una successiva stimolazione.

Secondo quanto illustrato nella figura 6, l’unità 7 di elaborazione del sensore 4 comprende un dispositivo F combinatore che riceve in ingresso tutti i segnali INidi uscita forniti dai dispositivi Midi rilevamento e li combina tra loro secondo modalità descritte in seguito per determinare un segnale V0combinato che rappresenta il miglior segnale possibile per determinare l’elettrocardiogramma dell’utente 5. Il segnale V0combinato viene fornito ad un dispositivo DA di analisi che analizza in modo noto il segnale V0combinato per determinare i parametri cardiaci desiderati (ad esempio la frequenza cardiaca).

Secondo una preferita forma di attuazione, il segnale V0combinato à ̈ una combinazione lineare dei segnali INidi uscita forniti dai dispositivi Midi rilevamento che prevede l’utilizzo di pesi Riche possono assumere tre valori: 1,0,-1. In altre parole, il segnale V0combinato à ̈ fornito dalla seguente equazione:

V0= Σ INi· Ri= IN1· R1+ IN2· R2+ ... INN· RN

in cui i pesi Ripossono assumere tre valori: 1,0,-1.

In altre parole, ciascun blocco Aipresenta la seguente funzione di trasferimento:

Ri=1 → Vu/Vi=1

Ri=0 → Vu/Vi=0

Ri=-1 → Vu/Vi=-1

I valori R1...RNsono ciclicamente determinati dal blocco MX di permutazione come descritto in seguito.

Il segnale V0combinato viene processato da un blocco R riconoscitore di QRS (il “QRS†à ̈ la parte principale di una onda dell’elettrocardiogramma come descritto in precedenza) che restituisce un valore W numerico proporzionale alla corrispondenza (“fitting†) del segnale V0combinato con una onda QRS; in altre parole, il valore W à ̈ un “voto†che à ̈ tanto più alto quanto più il segnale V0combinato “assomiglia†(cioà ̈ presenta la stessa forma) ad una onda QRS. Il blocco R riconoscitore di QRS à ̈ già noto in letteratura e viene generalmente implementato con la misura del massimo assoluto della cross-correlazione tra il segnale V0combinato ed un segnale campione del QRS.

Il blocco MX di permutazione testa ciclicamente tutte le possibili combinazioni dei pesi Ri (ovvero 3<N>combinazioni ove N à ̈ il numero di dispositivi Midi rilevamento, ovvero di piastre 6iconduttrici) per trovare la particolare combinazione dei pesi Riche permette di ottenere il “migliore†segnale V0combinato (ovvero il segnale V0combinato che presenta il maggiore valore W cioà ̈ la massima corrispondenza con una onda QRS). In altre parole, variando i pesi Riviene fatta una ricerca del massimo in cui la grandezza da massimizzare à ̈ il valore W, cioà ̈ si ricerca la combinazione dei pesi Riche permette di massimizzare il valore W. E’ importante osservare che i valori dei pesi Ripossono anche essere negativi perché spesso combinando i segnali INiprovenienti da due dispositivi Midi rilevamento (ovvero da due piastre 6iconduttrici) in opposizione di fase si raggiunge un miglior risultato.

In uso, il blocco MX di permutazione esegue la ricerca della migliore combinazione dei pesi Ricon una frequenza prestabilita (ad esempio ogni 1-3 minuti): al termine della ricerca della migliore combinazione dei pesi Rila combinazione dei pesi Riche à ̈ risultata migliore viene “congelata†ed utilizzata fino alla successiva ricerca. Ovviamente, durante la ricerca della migliore combinazione dei pesi Riil segnale V0combinato non à ̈ utilizzabile (ovvero non può venire fornito al dispositivo DA di analisi) in quanto presenta continue alterazioni dovute alla continua modifica dei pesi Riper la ricerca della combinazione migliore dei pesi Ri.

Nella forma di attuazione illustrata nella figura 7, vengono utilizzati due dispositivi F1 ed F2 combinatori disposti tra loro in parallelo. Il dispositivo F1 combinatore principale à ̈ privo del (o comunque non utilizza il) blocco MX di permutazione (ovvero non esegue alcuna modifica alla combinazione dei pesi Ri) ed utilizza una combinazione dei pesi Rifornita dal dispositivo F2 combinatore per determinare il segnale V0combinato che viene fornito al dispositivo DA di analisi. Invece, il dispositivo F2 combinatore secondario non fornisce il segnale V0combinato al dispositivo DA di analisi ed ha l’unica funzione di determinare la combinazione migliore dei pesi Riche viene poi fornita al dispositivo F1 combinatore principale che utilizza la combinazione migliore dei pesi Riper determinare il segnale V0combinato che viene fornito al dispositivo DA di analisi. In altre parole, vengono divisi i compiti dei due dispositivi F1 ed F2 combinatori: il dispositivo F1 combinatore principale ha l’unica funzione di calcolare il segnale V0combinato che viene fornito al dispositivo DA di analisi, mentre il dispositivo F2 combinatore secondario ha l’unica funzione di determinare la combinazione migliore dei pesi Ri. In questo modo, non si verifica mai una interruzione del segnale V0combinato che viene fornito al dispositivo DA di analisi.

Secondo una preferita forma di attuazione, la combinazione migliore dei pesi Riviene variata solo se garantisce un significativo miglioramento (cioà ̈ solo se l’incremento del valore W à ̈ significativo) e solo se à ̈ passato un sufficiente intervallo di tempo dalla precedente variazione (la durata di tale intervallo di tempo può diminuire al crescere del miglioramento garantito dalla variazione). In questo modo, si evita di variare troppo di frequente la combinazione migliore dei pesi Rigarantendo una maggiore continuità (cioà ̈ evitando troppe discontinuità) alla analisi eseguita dal dispositivo DA di analisi.

In accordo con la forma di attuazione illustrata nella figura 8, il sensore 4 comprende un'unica piastra 6 conduttrice e quindi comprende un unico dispositivo M di rilevamento; in questo caso il dispositivo F combinatore à ̈ ovviamente assente ed il segnale IN proveniente dal dispositivo M di rilevamento viene direttamente fornito al dispositivo DA di analisi. Tale forma di attuazione può venire utilizzata quando si ha la certezza che l'unica piastra 6 conduttrice venga sempre disposta in prossimità del cuore dell’utente 5.

Nella forma di attuazione sopra descritta, il sensore 4 (o almeno le piastre 6 conduttrici del sensore 4) à ̈ integrato nello schienale del sedile 3 del guidatore di un veicolo 1; à ̈ chiaro che il sensore 4 può venire utilizzato anche in altri ambiti: ad esempio una piastra 6 conduttrice del sensore 4 potrebbe essere integrata in un indumento indossato dall’utente 5 oppure potrebbe essere parte di un oggetto portatile che viene avvicinato manualmente al cuore dell’utente 5.

Il sensore 4 senza contatto sopra descritto presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, sensore 4 sopra descritto à ̈ di semplice ed economica realizzazione, in quanto prevede l’utilizzo di componenti che sono facilmente reperibili sul mercato a costi contenuti.

Inoltre, il sensore 4 sopra descritto à ̈ estremamente leggero e di facile ed immediata integrazione in un sedile di un veicolo. In particolare, le piastre 6 conduttrici presentano una dimensione contenuta, quindi la loro presenza all’interno dello schienale del sedile 3 non viene avvertita dall’utente 5 e non determina alcun peggioramento del confort dell’utente 5.

Infine, ma non meno importante, il sensore 4 sopra descritto à ̈ in grado di rilevare in modo molto preciso l’elettrocardiogramma dell’utente 5 anche quando la piastra 6 conduttrice (o le piastre 6 conduttrici) à ̈ (sono) ad una certa distanza dalla epidermide dell’utente 5 stesso (anche fino a 1-3 cm dalla epidermide dell’utente, quindi tranquillamente anche attraverso i vestiti indossati dall’utente 5).

Claims (16)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Sensore (4) senza contatto per rilevare l’elettrocardiogramma di un utente (5); il sensore (4) comprende: almeno una piastra (6) conduttrice atta a venire disposta in prossimità del cuore dell’utente (5); ed un dispositivo (M) di rilevamento che à ̈ elettricamente collegato alla piastra (6) conduttrice ed ha la funzione di rilevare ed amplificare i segnali elettrici (HR) che sono generati dal muscolo cardiaco durante la pulsazione e vengono captati dalla piastra (6) conduttrice; il sensore (4) à ̈ caratterizzato dal fatto che il dispositivo (M) di rilevamento comprende: una maglia (L) che à ̈ elettricamente collegata alla piastra (6) conduttrice ed à ̈ atta ad auto-oscillare; ed un blocco (BR) di controllo che pilota la maglia (L) per mantenere sempre la maglia (L) in una condizione di auto-oscillazione.
2. 2) Sensore (4) secondo la rivendicazione 1, in cui l’auto-oscillazione della maglia (L) presenta una frequenza significativamente maggiore rispetto alla massima frequenza di pulsazione cardiaca.
3. 3) Sensore (4) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l’auto-oscillazione della maglia presenta una ampiezza che à ̈ una frazione, in particolare non superiore al 5-10%, della ampiezza del segnale (IN) di uscita del dispositivo (M) di rilevamento.
4. 4) Sensore (4) secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui il dispositivo (M) di rilevamento comprende: un blocco amplificatore (A) che à ̈ collegato in ingresso alla piastra (6) conduttrice e fornisce in uscita il segnale (IN) di uscita del dispositivo (M) di rilevamento; ed un blocco attenuatore (G) che presenta una attenuazione variabile ed à ̈ disposto in parallelo ed in opposizione al blocco amplificatore (A) per formare con il blocco amplificatore (A) stesso la maglia (L); in cui il blocco (BR) di controllo regola l’attenuazione del blocco attenuatore (G) per mantenere sempre la maglia (L) in una condizione di autooscillazione.
5. 5) Sensore (4) secondo la rivendicazione 4, in cui il blocco (BR) di controllo, per mantenere sempre la maglia (L) in una condizione di auto-oscillazione, esegue un controllo in retroazione che mantiene il contenuto oscillatorio ad alta frequenza nel segnale (IN) di uscita del blocco amplificatore (A) pari ad un valore desiderato.
6. 6) Sensore (4) secondo la rivendicazione 5, in cui il blocco (BR) di controllo comprende: un blocco raddrizzatore (H) che riceve in ingresso il segnale (IN) di uscita del blocco amplificatore (A) e fornisce in uscita il segnale (IN) di uscita raddrizzato; un filtro (C1) passa-alto che taglia le frequenza inferiori alla frequenza di auto-oscillazione della maglia (L) e filtra il segnale di uscita del blocco raddrizzatore (H) per determinare il contenuto oscillatorio ad alta frequenza del segnale (IN) di uscita del blocco amplificatore A; un blocco di riferimento (REF) che genera una tensione (VREF) di riferimento corrispondente al valore desiderato del contenuto oscillatorio ad alta frequenza; ed un blocco sottrattore (D) che genera un segnale di controllo (Re) dell’attenuazione del blocco attenuatore (G) confrontando la tensione (VREF) di riferimento con il contenuto oscillatorio ad alta frequenza determinato dal filtro (C1) passa-alto.
7. 7) Sensore (4) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui il dispositivo (M) di rilevamento comprende una filtro (C2) passa-basso che taglia le frequenze superiori alla massima frequenza di pulsazione cardiaca ed à ̈ disposto a valle della maglia (L) e del blocco (BR) di controllo.
8. 8) Sensore (4) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7 e comprendente un dispositivo (DA) di analisi che à ̈ direttamente collegato all’uscita del dispositivo (M) di rilevamento ed analizza il segnale (IN) di uscita del dispositivo (M) di rilevamento per determinare i parametri cardiaci desiderati.
9. 9) Sensore (4) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7 e comprendente: una pluralità di piastre (6i) conduttrici; una pluralità di dispositivi (Mi) di rilevamento, ciascuno dei quali à ̈ elettricamente collegato ad una corrispondente piastra (6i) conduttrice; ed un dispositivo (F; F1) combinatore che riceve in ingresso tutti i segnali (INi) di uscita forniti dai dispositivi (Mi) di rilevamento e li combina tra loro per determinare un segnale (V0) combinato che rappresenta il miglior segnale possibile per determinare l’elettrocardiogramma dell’utente (5).
10. 10) Sensore (4) secondo la rivendicazione 9, in cui le piastre (6i) conduttrici sono disposte secondo uno schema equidistribuito in una area che copre tutte le posizioni in cui si può trovare il cuore dell’utente (5) tenendo conto della variabilità dell’altezza e della corporatura.
11. 11) Sensore (4) secondo la rivendicazione 9 o 10 e comprendente un dispositivo (DA) di analisi che à ̈ direttamente collegato all’uscita del dispositivo (F; F1, F2) combinatore ed analizza il segnale (V0) combinato per determinare i parametri cardiaci desiderati.
12. 12) Sensore (4) secondo la rivendicazione 9, 10 o 11, in cui segnale (V0) combinato à ̈ una combinazione lineare dei segnali (INi) di uscita forniti dai dispositivi (Mi) di rilevamento seguente la seguente equazione: V0= Σ INi· Ri= IN1· R1+ IN2· R2+ ... INn· Rn V0segnale combinato; INisegnali di uscita forniti dai dispositivi (Mi) di rilevamento; Ripesi che possono assumere tre valori: 1,0,-1.
13. 13) Sensore (4) secondo la rivendicazione 12, in cui il dispositivo (F; F1, F2) combinatore comprende un blocco (MX) di permutazione che testa ciclicamente tutte le possibili combinazioni dei pesi (Ri) per trovare la combinazione ottimale dei pesi (Ri) che permette di ottenere il migliore segnale (V0) combinato.
14. 14) Sensore (4) secondo la rivendicazione 13, in cui il dispositivo (F; F1, F2) combinatore comprende un blocco (R) riconoscitore di QRS che analizza il segnale (V0) combinato e restituisce un valore (W) numerico proporzionale alla corrispondenza del segnale (V0) combinato con una onda QRS; il migliore segnale (V0) combinato à ̈ il segnale (V0) combinato che presenta il maggiore valore (W) numerico restituito dal blocco (R) riconoscitore di QRS.
15. 15) Sensore (4) secondo la rivendicazione 13 o 14 e comprendente: un primo dispositivo (F2) combinatore che determina la combinazione ottimale dei pesi (Ri) che permette di ottenere il migliore segnale (V0) combinato; ed un secondo dispositivo (F1) combinatore che utilizza la combinazione ottimale dei pesi (Ri) determinata dal primo dispositivo (F2) combinatore per determinare il segnale (V0) combinato.
16. 16) Veicolo (1) comprendente un abitacolo (2) provvisto di almeno un sedile (3) in cui à ̈ integrato un sensore (4) senza contatto per rilevare l’elettrocardiogramma di un utente (5); il veicolo (1) à ̈ caratterizzato dal fatto che il sensore (4) à ̈ realizzato secondo una delle rivendicazioni da 1 a 15.