RU2772849C2 - Device for measuring physiological parameter using wearable sensor - Google Patents

Device for measuring physiological parameter using wearable sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2772849C2
RU2772849C2 RU2020107718A RU2020107718A RU2772849C2 RU 2772849 C2 RU2772849 C2 RU 2772849C2 RU 2020107718 A RU2020107718 A RU 2020107718A RU 2020107718 A RU2020107718 A RU 2020107718A RU 2772849 C2 RU2772849 C2 RU 2772849C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
support structure
sensor
motion sensor
contact part
subject
Prior art date
Application number
RU2020107718A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020107718A (en
RU2020107718A3 (en
Inventor
Рональдус Мария АРТС
Лаурентия Йоханна ХЁЙБРЕГТС
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP17182508.6A external-priority patent/EP3430993A1/en
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Publication of RU2020107718A publication Critical patent/RU2020107718A/en
Publication of RU2020107718A3 publication Critical patent/RU2020107718A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2772849C2 publication Critical patent/RU2772849C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to medical equipment, namely to a sensor device for measuring a physiological parameter of a subject, made with the possibility of being worn by a subject. The device contains case (14), support structure (16), motion sensor (22). The support structure is contained in the case, and it contains contact part (18). The contact part is made with the possibility of placement with the case opposite to the subject’s skin, and it is gas-permeable. The support structure and the case define air space (20) between the contact part and the case. The support structure contains conductive support mesh and non-conductive coating. At the same time, electrical connections to the motion sensor are made using conductive support mesh. The motion sensor is designed to percept the movement of the contact part of the support structure. In this case, the motion sensor is made with the possibility of movement relatively to the case.
EFFECT: due to features of the device design, the implementation of the wearable device for measuring a physiological parameter is provided with the possibility of provision of accurate data with less discomfort for a user.
14 cl, 7 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к датчикам для измерения физиологического параметра субъекта, причем датчик может быть носится пользователем. Примеры носимых датчиков включают фотоплетизмографический (ФПГ) датчик, электрокардиографический датчик, ультразвуковой датчик, датчик частоты сердечных сокращений и датчик мониторинга кожи. The present invention relates to sensors for measuring a physiological parameter of a subject, wherein the sensor can be worn by a user. Examples of wearable sensors include a photoplethysmographic (PPG) sensor, an electrocardiographic sensor, an ultrasound sensor, a heart rate sensor, and a skin monitoring sensor.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Мониторинг физиологического параметра субъекта с использованием устройства, в том числе носимого устройства, становится все более популярным. Такие устройства удобны в использовании, поскольку они предлагают повышенную свободу движений пользователя, при этом выполняя мониторинг физиологического параметра. Таким образом, представляется возможным измерение физиологических параметров при широком ряде обстоятельств, например, при различных уровнях физической нагрузки субъекта. Monitoring a physiological parameter of a subject using a device, including a wearable device, is becoming increasingly popular. Such devices are convenient to use as they offer increased freedom of movement for the user while monitoring a physiological parameter. Thus, it is possible to measure physiological parameters under a wide range of circumstances, for example, at different levels of physical activity of the subject.

Датчик физиологического параметра может быть установлен на пользователе различным образом при различных вариантах применения. Положение установленного датчика физиологического параметра относительно субъекта может варьироваться в зависимости от параметра, подлежащего измерению, типа датчика физиологического параметра и/или обстоятельств, при которых происходит физиологическое измерение. The physiological parameter sensor can be installed on the user in various ways for various applications. The position of the installed physiological parameter sensor relative to the subject may vary depending on the parameter to be measured, the type of physiological parameter sensor, and/or the circumstances under which the physiological measurement occurs.

Во многих случаев датчик физиологического параметра должен находиться в контакте с телом пользователя. Одна проблема относительно носимых датчиков заключается в необходимости обеспечения того, чтобы поддерживался контакт между датчиком физиологического параметра и телом пользователя, и чтобы давление контакта поддерживалось на комфортном уровне. In many cases, the physiological parameter sensor must be in contact with the user's body. One problem with wearable sensors is the need to ensure that contact is maintained between the physiological parameter sensor and the wearer's body and that contact pressure is maintained at a comfortable level.

Одним примером датчика, который стал особенно распространенным, является монитор частоты сердечных сокращений, носимый на запястье. Данный тип датчика обеспечивает пользователю возможность отслеживания некоторых его сигналов жизнедеятельности простым необременительным способом. Как правило, в этих датчиках используется оптический ФПГ-датчик, который измеряет объемный пульс крови, или же в них используется датчик биоимпеданса. Для определения частоты сердечных сокращений также были исследованы емкостные способы.One example of a sensor that has become particularly common is a wrist-worn heart rate monitor. This type of sensor provides the user with the ability to monitor some of their vital signs in a simple, non-burdensome manner. Typically, these sensors use an optical PPG sensor that measures the volumetric pulse of the blood, or they use a bioimpedance sensor. Capacitive methods have also been explored to determine heart rate.

Датчики на основе ФПГ обладают недостатком, заключающимся в том, что их энергопотребление достаточно высокое за счет необходимых СИД. Таким образом, недостатком этих датчиков является малый срок службы батареи.PPG-based sensors have the disadvantage that their power consumption is rather high due to the required LEDs. Thus, the disadvantage of these sensors is the low battery life.

Способы, основанные на емкости и биоимпедансе (а также некоторые ФПГ-датчики), требуют надежного контакта датчика с кожей. Это может привести к раздражению кожи и дискомфорту при ношении. Одной конкретной причиной является слой пота, который образуется между датчиком и кожей, поскольку пот не может испаряться. Кроме того, может быть необходимо, чтобы этот слой пота оставался, для обеспечения желаемого гальванического контакта. Некоторые датчики также подвержены артефактам движения, что делает их неточными в случае совершения субъектом сильных или конкретных движений. Capacitance and bioimpedance based methods (as well as some PPG sensors) require reliable sensor contact with the skin. This can lead to skin irritation and wearing discomfort. One particular reason is the layer of sweat that forms between the sensor and the skin because the sweat cannot evaporate. In addition, it may be necessary for this layer of sweat to remain in order to provide the desired galvanic contact. Some sensors are also susceptible to motion artifacts, making them inaccurate if the subject makes strong or specific movements.

Относительно недавно были предложены датчики частоты сердечных сокращений и частоты дыхания, в которых используется акселерометр или гироскоп, целью которого является измерение малозаметных движений, вызываемых расширением артерий и сердцебиением. Они могут быть описаны, как способы, основанные на движении. Данный подход описан, например, в «Биологические часы: Оценка частоты сердцебиения и дыхания из движений запястья», Дж. Хернандес, Д. Мак Дафф, Р.В. Ричард, 9-я Международная Конференция по Технологиям всепроникающей компьютеризации для здравоохранения («PervasiveHealth») 2015, стр. 169-176 («Biowatch: Estimation of heart and breathing rates from wrist motions», J. Hernandez, D. McDuff, R.W. Picard, 9th International Conference on Pervasive Computing Technologies for Healthcare (PervasiveHealth)).More recently, heart rate and respiration rate sensors have been proposed that use an accelerometer or gyroscope to measure subtle movements caused by arterial dilation and heartbeat. They can be described as movement-based methods. This approach is described, for example, in "Biological Clock: Assessing Heart Rate and Respiration Rate from Wrist Movements", J. Hernandez, D. McDuff, R.W. Richard, 9th International Conference on PervasiveHealth Technologies (“PervasiveHealth”) 2015, pp. 169-176 (“Biowatch: Estimation of heart and breathing rates from wrist motions”, J. Hernandez, D. McDuff, R.W. Picard , 9th International Conference on Pervasive Computing Technologies for Healthcare (PervasiveHealth)).

Для повышения точности результатов может быть использована комбинация функционалов датчика, например, с использованием любой комбинации акселерометров, гироскопов и ФПГ-датчиков. Определение отдельных импульсов крови обеспечивает возможность измерений частоты сердечных сокращений, а также вариабельности частоты сердечных сокращений и измерений сердечного ритма.To improve the accuracy of the results, a combination of sensor functionality can be used, for example, using any combination of accelerometers, gyroscopes, and PPG sensors. The determination of individual blood pulses enables heart rate measurements as well as heart rate variability and heart rate measurements.

Определение движений для определения движений артерий (или другого кровеносного сосуда) требует контакта с кожей, что может привести к дискомфорту, при этом чувствительность должна быть высока. Таким образом, существует необходимость в носимом устройстве для измерения физиологического параметра, которое могло бы выдавать точные данные с меньшим дискомфортом для пользователя. Motion Detection To detect the motion of an artery (or other blood vessel) requires contact with the skin, which can lead to discomfort, and the sensitivity must be high. Thus, there is a need for a wearable physiological parameter measurement device that can provide accurate data with less discomfort for the user.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Настоящее изобретение определено в пунктах формулы изобретения.The present invention is defined in the claims.

Согласно примерам в соответствии с аспектом изобретения, представлено сенсорное устройство для измерения физиологического параметра субъекта, выполненное с возможностью ношения субъектом и содержащее:According to examples in accordance with an aspect of the invention, there is provided a sensory device for measuring a physiological parameter of a subject, configured to be worn by a subject and comprising:

корпус;frame;

опорную конструкцию, установленную на корпусе, причем опорная конструкция содержит контактную часть, которая выполнена с возможностью расположения корпусом напротив кожи субъекта, причем по меньшей мере контактная часть опорной конструкции является газопроницаемой, причем опорная конструкция и корпус определяют воздушное пространство между контактной частью и корпусом, иa support structure mounted on the body, the support structure comprising a contact portion which is configured to be positioned by the body against the subject's skin, wherein at least the contact portion of the support structure is gas-permeable, the support structure and the body defining an air space between the contact part and the body, and

датчик движения для восприятия перемещения контактной части опорной конструкции, причем датчик движения выполнен с возможностью перемещения относительно корпуса.a motion sensor for sensing the movement of the contact portion of the support structure, the motion sensor being movable relative to the housing.

Данное исполнение датчика обеспечивает газопроницаемую (и, в частности, проницаемую для водяного пара, вызываемого потом) опорную конструкцию при установленном контакте с субъектом. Данная «дышащая» опорная конструкция снижает дискомфорт. Воздушное пространство между контактной частью и корпусом обеспечивает возможность выхода пара таким образом, что над контактной частью может присутствовать поток воздуха. Происходит определение движения контактной части, при этом оно отделено от движения всего корпуса. Для этого опорная конструкция является гибкой. This design of the sensor provides a gas-permeable (and in particular permeable to sweat-induced water vapor) support structure when in contact with the subject. This breathable support structure reduces discomfort. The air space between the contact part and the housing allows the steam to escape so that an air flow can be present above the contact part. The movement of the contact part is determined, while it is separated from the movement of the entire body. For this, the support structure is flexible.

Таким образом улучшена чувствительность в части того, что определяемое движение (например, артериальный пульс) должен прикладывать только кинетическую энергию к опорной конструкции (при относительно низкой инерции), а не к корпусу. Таким образом, датчик движения не находится в неподвижном положении в корпусе всего устройства. The sensitivity is thus improved in that the detected movement (eg arterial pulse) should only apply kinetic energy to the support structure (with relatively low inertia) and not to the body. Thus, the motion sensor is not in a fixed position in the body of the entire device.

Использование определения движения обеспечивает возможность уменьшения потребления энергии по сравнению с носимой системой, основанной на ФПГ. Изобретение придает системе определения движения повышенную точность, при этом также уменьшая раздражение кожи, а следовательно, повышая комфорт ношения.The use of motion detection makes it possible to reduce power consumption compared to a PPG-based wearable system. The invention provides the motion detection system with increased accuracy, while also reducing skin irritation and hence increasing wearing comfort.

Корпус, например, содержит повязку для ношения вокруг пальца или запястья или накладку для ношения на коже. Повязка для запястья может быть использована для мониторинга значений артериального пульса в запястье. Накладка может быть использована на сердце для мониторинга движения пульса (локальных движений), а также движений грудной клетки (общих движений корпуса).The body, for example, includes a bandage to be worn around a finger or wrist, or a patch to be worn on the skin. A wrist bandage can be used to monitor arterial pulse values at the wrist. The overlay can be used on the heart to monitor the movement of the pulse (local movements) as well as the movements of the chest (general movements of the trunk).

Повязка может содержать различные элементы, такие как жесткую вмещающую часть и гибкую обвязываемую часть. Гибкая обвязываемая часть предпочтительно выполнена регулируемой, так что устройство может подходить разным пользователям.The bandage may include various elements such as a rigid containing part and a flexible bandage part. The flexible strapping portion is preferably adjustable so that the device can be adapted to different users.

Опорная конструкция, например, содержит пластину, которая установлена на противоположных кромочных частях на корпусе, при этом контактная часть смещена в направлении субъекта. Это смещение поддерживает контакт с субъектом, так что движения кожи передаются в движения контактной части, которые затем могут быть определены датчиком движения.The support structure, for example, includes a plate that is mounted on opposite edge portions on the housing, with the contact portion offset in the direction of the subject. This displacement maintains contact with the subject, so that the movements of the skin are translated into movements of the contact portion, which can then be detected by the motion sensor.

Датчик движения, например, прикреплен к опорной конструкции. Он может быть прикреплен к:The motion sensor is, for example, attached to the support structure. It can be attached to:

кромочной части опорной конструкции,edge part of the supporting structure,

контактной части или contact part or

промежуточной части между контактной частью и кромочной частью.intermediate part between the contact part and the edge part.

Будучи установлен на кромочной части, датчик движения может определять поворотное движение, а не линейное движение, таким образом, движение контактной части дает поворотное перемещение на кромочных частях.When mounted on the edge portion, the motion sensor can detect a rotary motion rather than a linear motion, thus the movement of the contact portion results in a rotary motion on the edge portions.

Датчик движения, например, содержит акселерометр и/или гироскоп. Может быть предусмотрен один датчик движения или множество датчиков движения. Использование множества датчиков движения может обеспечить более точные измерения, например, обеспечивая более точную фильтрацию сигнала для отделения локальных движений контактной части.The motion sensor, for example, contains an accelerometer and/or a gyroscope. One motion sensor or a plurality of motion sensors may be provided. The use of a plurality of motion sensors can provide more accurate measurements, for example by providing more accurate signal filtering to separate local movements of the contact portion.

Опорная конструкция может иметь одну из ряда таких конструкций, как:The support structure may have one of a number of structures such as:

непроводящая сетка илиnon-conductive mesh or

опорная сетка и непроводящее покрытие илиsupport mesh and non-conductive coating or

проводящая опорная сетка и непроводящее покрытие, при этом электрические соединения с датчиком движения реализованы с использованием проводящей опорной сетки.a conductive support grid; and a non-conductive coating, wherein electrical connections to the motion sensor are made using a conductive support grid.

Сетка (и покрытие, при наличии) может поддерживаться во внешнем каркасе.The mesh (and cover, if any) may be supported in the outer frame.

В одном примере опорная конструкция содержит перфорированную нейлоновую сетку, поддерживаемую во внешнем каркасе.In one example, the support structure comprises a perforated nylon mesh supported in an outer frame.

Во всех случаях отверстия сетки обеспечивают желаемую проницаемость. Перфорационные отверстия могут быть выполнены крупномасштабными (т.е. в виде отверстий в непроницаемом слое) или мелкомасштабными (т.е. в виде материала, который по своей природе является проницаемым).In all cases, mesh openings provide the desired permeability. The perforations may be large scale (ie as holes in an impermeable layer) or small scale (ie as a material that is inherently permeable).

Опорная конструкция или корпус может содержать один или более дополнительных датчиков. Это делает систему более устойчивой в том смысле, что могут быть использованы датчики различных функционалов.The support structure or housing may contain one or more additional sensors. This makes the system more stable in the sense that sensors of various functionalities can be used.

Один или более дополнительных датчиков, например, содержат один или более из ФПГ-датчика, емкостного датчика или датчика биоимпеданса.The one or more additional sensors, for example, comprise one or more of a PPG sensor, a capacitive sensor, or a bioimpedance sensor.

Предпочтительно, устройство дополнительно содержит контроллер, который выполнен с возможностью активации одного или более из дополнительных датчиков в зависимости от качества сигнала, связанного с датчиком движения.Preferably, the device further comprises a controller that is configured to activate one or more of the additional sensors depending on the quality of the signal associated with the motion sensor.

Таким образом функционал определения движения может быть использован для обеспечения низкого потребления энергии. Если качество сигнала падает ниже порогового значения, то в дополнение или вместо этого могут быть использованы другие функционалы определения для поддержания достоверных показателей датчика несмотря на затраты ввиду временно повышенного энергопотребления.Thus, the motion detection functionality can be used to ensure low power consumption. If the signal quality drops below a threshold value, then other detection functions can be used in addition to or instead of this to maintain reliable sensor performance despite the cost due to temporarily increased power consumption.

Контроллер может быть выполнен с возможностью комбинирования сигналов с множества датчиков с весовыми коэффициентами для получения комбинированного сигнала датчика. Это обеспечивает возможность выдачи достоверного сигнала датчика, что делает использование датчиков с разными функционалами наилучшим вариантом.The controller may be configured to combine signals from multiple sensors with weighting factors to produce a combined sensor signal. This ensures that a reliable sensor signal can be output, which makes using sensors with different functionality the best option.

Контроллер может быть выполнен с возможностью выдачи субъекту предупреждения о том, что контакт с датчиком был утрачен, в зависимости от характеристик сигнала с датчика движения. Это предупреждение может быть использовано, например, для выдачи субъекту рекомендации о необходимости затянуть ремешок корпуса или повторно надеть ремешок корпуса (в зависимости от обстоятельств).The controller may be configured to alert the subject that contact with the sensor has been lost, depending on the characteristics of the signal from the motion sensor. This alert can be used, for example, to advise the subject to tighten the case strap or re-attach the case strap (as applicable).

Устройство предназначено, например, для измерения частоты сердечных сокращений и/или частоты дыхания, и/или вариабельности частоты сердечных сокращений, и/или сердечного ритма.The device is intended, for example, to measure heart rate and/or respiratory rate and/or heart rate variability and/or heart rate.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Примеры настоящего изобретения будут далее подробно описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:Examples of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 изображен носимый на запястье датчик, а также замысел, лежащий в основе изобретения, in fig. 1 depicts a wrist-worn sensor and the concept behind the invention,

на фиг. 2 изображен первый пример носимого датчика,in fig. 2 shows a first example of a wearable sensor,

на фиг. 3 изображен второй пример носимого датчика,in fig. 3 shows a second example of a wearable sensor,

на фиг. 4 изображены различные возможные местоположения датчика движения,in fig. 4 shows different possible motion sensor locations,

на фиг. 5 изображен третий пример носимого датчика,in fig. 5 shows a third example of a wearable sensor,

на фиг. 6 изображен четвертый пример носимого датчика иin fig. 6 shows a fourth example of a wearable sensor and

на фиг. 7 изображена система датчика.in fig. 7 shows the sensor system.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

В изобретении представлен носимый физиологический датчик, который содержит корпус и газопроницаемую опорную конструкцию, установленную на корпусе, которая входит в контакт с кожей субъекта. Между опорной конструкцией и корпусом предусмотрено воздушное пространство. Выполняют определение движения опорной конструкции относительно корпуса. За счет этого обеспечивается датчик, который является удобным для пользователя, а также обеспечивает хорошую чувствительность в том смысле, что определяемое движение (например, артериальный пульс) должно применять лишь кинетическую энергию к опорной конструкции при относительно низкой инерции. The invention provides a wearable physiological sensor that includes a housing and a gas-permeable support structure mounted on the housing that comes into contact with the skin of a subject. An air space is provided between the support structure and the housing. The movement of the support structure relative to the body is determined. This provides a sensor that is user-friendly and also provides good sensitivity in the sense that the detected motion (eg arterial pulse) only has to apply kinetic energy to the support structure with relatively low inertia.

На фиг. 1 изображен установленный на запястье датчик, содержащий сенсорную часть 1 и ремешок 2 на запястье. Сенсорная часть 1 содержит датчик движения, такой как акселерометр, для определения локальных перемещений, вызываемых артерией. В изображенном примере она предусмотрена с нижней стороны запястья. С верхней стороны запястья предусмотрен блок 3 выдачи. В блоке 3 выдачи могут быть объединены все обычные функции наручных часов или «умных» наручных часов вместе с функцией отображения выходных данных датчика.In FIG. 1 shows a wrist-mounted sensor comprising a sensor portion 1 and a wrist strap 2. The sensor part 1 contains a motion sensor such as an accelerometer for detecting local movements caused by the artery. In the illustrated example, it is provided on the underside of the wrist. On the upper side of the wrist, a dispensing block 3 is provided. In the dispensing unit 3, all the usual functions of a watch or a smart watch can be combined together with a sensor output display function.

Сенсорная часть 1 выполнена с возможностью пропускания потока воздуха через сенсорную область, как изображено стрелками 4. Этот поток воздуха повышает комфорт пользователя. Для этой цели, сенсорная часть 1, ремешок 2 также могут быть пористыми, как схематически изображено отверстиями 6. Все устройство образует повязку, которая в данном примере предназначена для ношения вокруг запястья. The touch portion 1 is configured to pass an air flow through the touch area, as shown by arrows 4. This air flow enhances the user's comfort. For this purpose, the sensory part 1, the strap 2 can also be porous, as shown schematically by the holes 6. The whole device forms a bandage, which in this example is intended to be worn around the wrist.

На фигуре 2 сенсорное устройство изображено более подробно. Сенсорное устройство предназначено для измерения физиологического параметра субъекта. В данном примере оно также содержит повязку на запястье, расположенную вокруг запястья 12 субъекта. Для простоты, подробно изображена только сенсорная часть, при этом устройство вывода схематически изображено как 10. В данном примере сенсорная часть предназначена для расположения с верхней стороны запястья. Таким образом, на фиг. 1 и 2 изображено, что в случае устанавливаемого на запястье устройства, сенсорная часть может находиться с верхней или с нижней стороны запястья, а также может быть предусмотрена считывающая часть (наподобие циферблата наручных часов) в том же или другом местоположении, что и сенсорная часть.Figure 2 shows the touch device in more detail. The sensor device is designed to measure a physiological parameter of a subject. In this example, it also contains a wrist band located around the wrist 12 of the subject. For simplicity, only the touch portion is shown in detail, with the output device schematically shown as 10. In this example, the touch portion is intended to be located on the upper side of the wrist. Thus, in FIG. 1 and 2 show that, in the case of a wrist-mounted device, the sensor portion may be on the upper or lower side of the wrist, and a sensing portion (like a watch face) may also be provided in the same or different location as the sensor portion.

Сенсорное устройство содержит корпус 14 и гибкую опорную конструкцию 16, установленную на корпусе. Опорная конструкция содержит контактную часть 18, которая входит в контакт с кожей пользователя. При использовании, контактная часть 18 находится напротив кожи. Это является результатом исполнения опорной конструкции 16 и корпуса 14.The sensor device includes a housing 14 and a flexible support structure 16 mounted on the housing. The support structure includes a contact portion 18 which comes into contact with the user's skin. In use, the contact part 18 is against the skin. This is the result of the execution of the support structure 16 and the housing 14.

Например, опорная конструкция 16 может быть неплоской пластиной, которая имеет смещение в направлении субъекта. Под этим подразумевается, что естественная форма опорной конструкции такова, что контактная часть 18 прижимается к запястью. Как изображено, она может иметь согнутую форму. Когда датчик прикреплен к запястью с подходящей тугостью, контактная часть прижимается к коже. For example, support structure 16 may be a non-planar plate that is offset in the direction of the subject. By this is meant that the natural shape of the support structure is such that the contact portion 18 is pressed against the wrist. As shown, it may have a bent shape. When the sensor is attached to the wrist with a suitable tightness, the contact part is pressed against the skin.

В качестве альтернативы, опорная конструкция может быть плоской, такой как плоская растянутая сетка, которая проходит в плоскости, которая при использовании пересекается с плоскостью кожи субъекта. Цель заключается в поддержании контакта между контактной частью 18 и субъектом, когда сенсорное приспособление надето.Alternatively, the support structure may be flat, such as a flat stretched mesh that extends in a plane that, in use, intersects with the subject's skin plane. The purpose is to maintain contact between the contact part 18 and the subject when the sensor device is worn.

По меньшей мере контактная часть 18 опорной конструкции является газопроницаемой, в частности, для пара. Это может быть достигнуто путем выполнения опорной конструкции 16 в виде открытой сетки или решетчатой конструкции, или в виде сплошного слоя с рядом отверстий. Опорная конструкция 16 может иметь единое исполнение или она может иметь другое исполнение контактной части по сравнению с другими частями опорной конструкции, которыми контактная часть прикреплена к корпусу 14. Она обладает некоторой гибкостью и может быть подпружинена для смещения до конкретной формы.At least the contact part 18 of the support structure is gas-permeable, in particular to steam. This can be achieved by providing the support structure 16 as an open mesh or lattice structure, or as a continuous layer with a series of holes. The support structure 16 may have a single design or it may have a different design of the contact part compared to other parts of the support structure with which the contact part is attached to the body 14. It has some flexibility and can be spring loaded to move to a specific shape.

Между контактной частью 18 и корпусом 14 предусмотрено воздушное пространство 20. Это означает, что пот, образуемый на контактной части 18, может проникать через опорную конструкцию, а затем рассеиваться в окружающую среду.An air space 20 is provided between the contact part 18 and the housing 14. This means that the sweat generated on the contact part 18 can penetrate through the support structure and then be dispersed to the environment.

Для восприятия перемещения контактной части 18 опорной конструкции предусмотрен датчик 22 движения. Датчик движения (в частности, подвижная часть датчика движения) выполнен с возможностью перемещения относительно корпуса 14. Он выполнен внутри корпуса 14 и, следовательно, защищается им. Он содержит акселерометр и/или гироскоп, или комбинацию множества акселерометров и/или множества гироскопов.To sense the movement of the contact part 18 of the support structure, a motion sensor 22 is provided. The motion sensor (in particular the movable part of the motion sensor) is movable relative to the housing 14. It is provided within the housing 14 and is therefore protected by it. It contains an accelerometer and/or a gyroscope, or a combination of a plurality of accelerometers and/or a plurality of gyroscopes.

Датчик 22 движения может быть установлен на самой контактной части 18 таким образом, что происходит прямое определение движения, подлежащего определению (например, артериальных пульсов в месте контактной части). Однако датчик движения может быть удален от контактной части. В данном случае, опорная конструкция действует в качестве механизма передачи движения от контактной части к датчику движения. Движение применяется к опорной конструкции на контактной части, и это движение определяется в другом месте опорной конструкции.The motion sensor 22 can be mounted on the contact part 18 itself in such a way that a direct detection of the movement to be detected (for example, arterial pulses at the contact part) takes place. However, the motion sensor can be removed from the contact part. In this case, the support structure acts as a motion transmission mechanism from the contact part to the motion sensor. Motion is applied to the support structure on the contact part, and this motion is defined elsewhere in the support structure.

Например, на фиг. 2 изображен датчик движения на кромочной части опорной конструкции 16. В этом положении он определяет угловое движение, являющееся результатом изменения положения контактной части, а не прямое поступательное перемещение контактной части 18.For example, in FIG. 2 shows a motion sensor on the edge of the support structure 16. In this position, it detects the angular movement resulting from the change in the position of the contact part, and not the direct translation of the contact part 18.

Для определения углового положения имеется прямая взаимосвязь между линейным переходом на контактной части и углом, образованным между контактной частью и корпусом. Таким образом, определенный угол может быть преобразован в уровень поступательного перемещения.To determine the angular position, there is a direct relationship between the linear transition on the contact part and the angle formed between the contact part and the housing. In this way, a certain angle can be converted into a translation level.

Для прямого определения поступательного движения, зависимость смещения от времени обеспечивает прямую меру давления пульса как функцию от времени.For the direct determination of translational motion, the offset versus time relationship provides a direct measure of pulse pressure as a function of time.

Медленно меняющиеся движения (за пределами интересующего диапазона частот), определяемые датчиком движения, могут быть отфильтрованы от сигналов движения таким образом, что обрабатываются только движения артериального пульса.Slowly varying movements (outside the frequency range of interest) detected by the motion sensor can be filtered from the motion signals so that only arterial pulse movements are processed.

Определенное движение (т.е. артериальные движения) передаются на опорную конструкцию 16, а не на корпус 14. Например, датчик движения может быть прикреплен только к опорной конструкции. Это улучшает точность определения, поскольку уменьшается инерция части, которая механически соединена непосредственно с субъектом.Certain motion (ie, arterial movements) is transmitted to the support structure 16 and not to the housing 14. For example, a motion sensor may be attached to the support structure only. This improves the accuracy of the determination, since the inertia of the part that is mechanically connected directly to the subject is reduced.

Электрическое соединение с датчиком движения может быть реализовано проводами, которые не мешают перемещению. Однако в качестве альтернативного варианта, опорная конструкция 16 содержит проводящие линии, например, образованные в виде проводящей сетки.The electrical connection to the motion sensor can be made with wires that do not interfere with movement. However, as an alternative, the support structure 16 includes conductive lines, for example formed in the form of a conductive grid.

В данном исполнении датчика используется газопроницаемая опорная конструкция для снижения дискомфорта. Воздушное пространство 20 обеспечивает выход пота. Датчик движения имеет низкое потребление энергии по сравнению с носимой системой, основанной на ФПГ.This transducer design uses a gas permeable support structure to reduce discomfort. The air space 20 provides an outlet for sweat. The motion sensor has low power consumption compared to a PPG-based wearable system.

Опорная конструкция может иметь множество частей, таких как сетка и покрытие. Сетка может обеспечивать необходимые механические и/или электрические свойства опорной конструкции, а покрытие может обеспечивать желаемые свойства контакта с кожей. Вместо этого может быть использована однослойная сетка.The support structure may have a plurality of parts such as mesh and cover. The mesh may provide the desired mechanical and/or electrical properties of the support structure, and the cover may provide the desired skin contact properties. Instead, a single layer mesh can be used.

Опорная конструкция 16 выполнена, например, в виде проводящей сетки, например, с биологически совместимым покрытием. Она может иметь общую толщину в диапазоне от 0,5 мм до 2 мм. Сетка обладает достаточной жесткостью для того, чтобы оставаться в контакте с кожей, однако достаточной гибкостью для реагирования на артериальные движения. Жесткость опорной конструкции может быть естественным свойством используемого материала, или же в каркасе, который сохраняет упругость материала, может быть обеспечен менее жесткий материал.The support structure 16 is made, for example, in the form of a conductive mesh, for example with a biocompatible coating. It may have a total thickness in the range of 0.5 mm to 2 mm. The mesh is stiff enough to stay in contact with the skin, yet flexible enough to respond to arterial movements. The rigidity of the support structure may be a natural property of the material used, or a less rigid material may be provided in the framework that retains the resilience of the material.

Часть проводящей сетки может быть использована для передачи электрических сигналов от датчика движения и для подачи питания на датчик движения из встроенной батареи.Part of the conductive mesh can be used to transmit electrical signals from the motion sensor and to power the motion sensor from the built-in battery.

Материал опорной конструкции должен быть достаточно прочным для длительной работы и, следовательно, имеются пределы того, насколько тонким он может быть. Внешний материал будет биологически совместимым. Опорная конструкция может проходить приблизительно по всей ширине повязки (под которой подразумевается направление ширины ремешка, т.е. слева направо на фиг. 1). Высота воздушного пространства 20 находится, например, в диапазоне от 0,5 мм до нескольких мм.The support structure material must be strong enough for long-term operation and therefore there are limits to how thin it can be. The outer material will be biocompatible. The support structure may extend approximately the entire width of the dressing (by which is meant the width direction of the strap, ie from left to right in FIG. 1). The height of the airspace 20 is, for example, in the range of 0.5 mm to several mm.

Опорная конструкция может вступать в контакт с кожей только на локальной контактной части, или же может быть предусмотрена большая площадь контакта. Может быть предусмотрена только одна большая сетка опорной конструкции или множество менее крупных сеток опорной конструкции.The support structure may only come into contact with the skin at a local contact portion, or a large contact area may be provided. There may be only one large grid of the support structure, or a plurality of smaller grids of the support structure.

Опорная конструкция, например, содержит нейлоновую сетку, поддерживаемую в пределах периферийного каркаса. Альтернативой является резиновая сетка или любой другой «дышащий» материал, подвешенный на каркасе. Сетка, поддерживаемая в пределах каркаса, может содержать проводящие линии или проводящую сетку, как разъяснено выше, для обеспечения электрического соединения с датчиком движения.The support structure, for example, comprises a nylon mesh supported within a peripheral frame. An alternative is a rubber mesh or any other "breathable" material suspended from the frame. The mesh supported within the frame may comprise conductive lines or a conductive mesh as explained above to provide an electrical connection to the motion sensor.

Корпус 14 также может быть газопроницаемым там, где он входит в контакт с кожей, например, в участке 23 ремешка. Ремешок на запястье выполнен, например, из поглощающего или пропускающего пот материала, или имеет микроскопические и/или макроскопические отверстия для того, чтобы пот мог выходить.The body 14 may also be gas-permeable where it comes into contact with the skin, such as in the strap portion 23. The wrist strap is made, for example, of an absorbent or permeable material, or has microscopic and/or macroscopic holes to allow sweat to escape.

На фиг. 2 изображено устройство, надетое вокруг запястья. Вместо этого, оно может быть выполнено с возможностью ношения вокруг пальца в виде кольца, или закреплено на фаланге пальца, или закреплено на мочке уха.In FIG. 2 shows the device worn around the wrist. Instead, it may be designed to be worn around the finger in the form of a ring, or attached to the phalanx of the finger, or attached to the earlobe.

На фиг. 3 изображена модификация, в которой в корпусе, установленном на опорной конструкции 16, предусмотрены дополнительные датчики. На фиг. 2 изображен ФПГ-датчик 24, установленный на контактной части 18, содержащий два СИД 24a, 24b и фотодиодный датчик 24c. ФПГ-датчик обеспечивает альтернативный механизм определения пульса.In FIG. 3 shows a modification in which additional sensors are provided in the housing mounted on the support structure 16. In FIG. 2 shows a PPG sensor 24 mounted on the contact part 18, comprising two LEDs 24a, 24b and a photodiode sensor 24c. The PPG sensor provides an alternative mechanism for determining the pulse.

Компоненты ФПГ-датчика могут быть установлены на опорной конструкции, как изображено. СИД и фотодиод, изображенные на фиг. 2, вместо этого могут быть установлены на внутренней части корпуса. Свет СИД может проходить через отверстия опорной конструкции 16 и будет соответствующим образом принят фотодиодом, или же материал опорной конструкции может быть прозрачным для длины волны света СИД. Преимущество этого заключается в том, что конструкция может быть выполнена более надежной, а также в том, что меньше тепла будет рассеиваться кожей за счет фотодиода и СИД.The components of the PPG sensor can be mounted on a support structure as shown. The LED and photodiode shown in Fig. 2 can instead be installed on the inside of the case. The LED light may pass through the holes of the support structure 16 and be appropriately received by the photodiode, or the material of the support structure may be transparent to the wavelength of the LED light. This has the advantage that the design can be made more robust and also that less heat will be dissipated by the skin due to the photodiode and LED.

Для определения пульса могут быть предусмотрены другие датчики, такие как емкостные датчики и/или датчики биоимпеданса. Затем, система может использовать комбинацию показателей датчиков для повышения точности.Other sensors such as capacitive sensors and/or bioimpedance sensors may be provided to detect the pulse. Then, the system can use a combination of sensor readings to improve accuracy.

На фиг. 4 изображено три возможных местоположения датчика 22 движения. Как разъяснено выше, одним вариантом является размещение датчика движения на кромочной части опорной конструкции 16 для определения углового перемещения. Преимущество этого заключается в том, что весь комплект датчика установлен на корпусе 14, что делает всю конструкцию надежной. Оно изображено как местоположение 30. Другим вариантом является размещение на контактной части 18, изображенной как местоположение 32. Другим вариантом является размещение в промежуточном местоположении между центром контактной части опорной конструкции и краем. Таким образом, датчик не блокирует проницаемую опорную конструкцию в контактной части, но по-прежнему может быть использован для определения линейного переходного смещения.In FIG. 4 shows three possible locations for motion sensor 22. As explained above, one option is to place a motion sensor on the edge portion of the support structure 16 to detect angular movement. This has the advantage that the entire sensor assembly is mounted on housing 14, making the whole structure robust. It is shown as location 30. Another option is to place it on the contact part 18, shown as location 32. Another option is to place it at an intermediate location between the center of the contact part of the support structure and the edge. Thus, the sensor does not block the permeable support structure in the contact part, but can still be used to determine the linear transient displacement.

Во всех случаях, датчик сам по себе, или же контактная часть датчика, может двигаться относительно корпуса 14. Датчик может передавать свои сенсорные сигналы по проводам в пределах устройства на блок обработки сигнала в корпусе, или же беспроводным образом на этот блок обработки сигнала или на удаленный блок обработки сигнала. In all cases, the sensor itself, or the contact part of the sensor, can move relative to the housing 14. The sensor can transmit its sensory signals by wire within the device to a signal processing unit in the housing, or wirelessly to this signal processing unit or to remote signal processing unit.

Может быть предусмотрено множество датчиков движения в разных местоположениях. Они могут быть использованы для того, чтобы сделать определение пульса более чувствительным, а датчики движения также могут быть использованы для коррекции по артефактам движения, присутствующим в других дополнительных сигналах датчика, например, в ФПГ-датчике или емкостном датчике и/или датчике биоимпеданса. A plurality of motion sensors may be provided at different locations. They can be used to make the pulse detection more sensitive, and motion sensors can also be used to correct for motion artifacts present in other additional sensor signals, such as a PPG sensor or a capacitive sensor and/or a bioimpedance sensor.

Датчик движения, изображенный на фиг. 1-3, может находиться на верхней стороне запястья (на той стороне, где был находился бы циферблат наручных часов) вместо того, чтобы находиться на нижней стороне запястья, как изображено на фиг. 1.The motion sensor shown in Fig. 1-3 may be on the upper side of the wrist (on the side where the watch face would be) instead of on the lower side of the wrist as shown in FIG. one.

На фиг. 5 изображено, что опорная конструкция 16 может быть в форме плоской растянутой сетки. Поэтому опорная конструкция не должна быть изогнутой конструкцией, а положение, в котором установлена опорная конструкция 16, обеспечивает необходимый контакт, когда устройство надето. Таким образом, стека деформируется для следования форме запястья, когда устройство надето. Сетка обладает некоторым сопротивлением изгибанию, так что контактная часть находится напротив кожи. Однако сетка является достаточно гибкой в том смысле, что она не подавляет движение артерии, и по-прежнему может осуществляться определение движение на контактной части или на удалении от контактной части.In FIG. 5 shows that the support structure 16 may be in the form of a flat tension mesh. Therefore, the support structure does not need to be a curved structure, and the position in which the support structure 16 is installed provides the necessary contact when the device is put on. Thus, the stack deforms to follow the shape of the wrist when the device is worn. The mesh has some bending resistance so that the contact part is against the skin. However, the mesh is quite flexible in the sense that it does not inhibit the movement of the artery, and movement can still be detected at the contact portion or away from the contact portion.

Приведенные выше примеры основаны на устройстве по типу повязки, которую носят, например, вокруг запястья или пальца. The above examples are based on a bandage type device worn around the wrist or finger, for example.

На фиг. 6 изображено исполнение в виде накладки.In FIG. 6 shows the execution in the form of an overlay.

Устройство содержит жесткий корпус 40, на котором установлена опорная конструкция 16 и датчик 22 движения, все из которых функционируют в точности так, как описано выше. Корпус 40 прикреплен к коже посредством клейкой накладки 42. Воздушное пространство 20 открыто в окружающую среду. Это может быть достигнуто рядом различных способов. Одним вариантом является обеспечение накладки 42 только по бокам, оставляя открытым воздушный канал к пространству 20. Другим вариантом является выполнение отверстий 44 в корпусе 40 в комбинации с газопроницаемой накладкой 42. Таким образом, вся конструкция может «дышать», а воздушное пространство 20 затем может быть физически закрыто (на более макроскопическом уровне).The device comprises a rigid housing 40 on which is mounted a support structure 16 and a motion sensor 22, all of which function exactly as described above. The body 40 is attached to the skin by means of an adhesive patch 42. The airspace 20 is open to the environment. This can be achieved in a number of different ways. One option is to provide pad 42 on the sides only, leaving an open air passage to space 20. Another option is to provide holes 44 in housing 40 in combination with gas permeable pad 42. In this way, the entire structure can "breathe" and air space 20 can then be physically closed (on a more macroscopic level).

Конструкция накладки может быть применена к груди над сердцем. Таким образом, на основе датчика движения, измеряющего прямым образом удары сердца, может быть получена сейсмокардиограмма. Чувствительность может быть достаточной для измерения отдельных циклов сердцебиения. Путем дополнительного включения ФПГ-датчик, также может быть определено время распространения пульсовой волны (ВРПВ) из разницы времени между (первым) ударом в сигнале датчика движения и пульсом, измеренным в ФПГ-сигнале. The overlay design can be applied to the chest over the heart. Thus, based on a motion sensor that directly measures the beats of the heart, a seismocardiogram can be obtained. The sensitivity may be sufficient to measure individual heartbeat cycles. By additionally turning on the PPG sensor, the pulse wave propagation time (PWT) can also be determined from the time difference between the (first) beat in the motion sensor signal and the pulse measured in the PPG signal.

Удар сердца определяется на основе определения локального движения. Определение боле глобального движения может быть использовано для определения частоты дыхания, функционируя в качестве пояса с нагрудным датчиком.The heart beat is determined based on local motion detection. More global motion detection can be used to determine respiration rate by functioning as a belt with a chest strap.

Кроме того, устройство может содержать ЭКГ-электроды, и в этом случае может быть получена фаза предизгнания (ФПИ). In addition, the device may contain ECG electrodes, in which case a pre-ejection phase (PEP) may be obtained.

На фиг. 7 изображена вся система, в которой контроллер 60 принимает сигналы 62 датчика от аппаратного обеспечения 64 датчика и генерирует выходной сигнал 66.In FIG. 7 depicts the entire system in which controller 60 receives sensor signals 62 from sensor hardware 64 and generates an output signal 66.

Контроллер 60 может находиться в корпусе устройства, а устройство может содержать устройство вывода, такое как дисплей. Таким образом, система может быть полностью автономной, например, в форме повязки на запястье. Вместо этого, контроллер 60 может быть удаленным и обеспечивать проводную или беспроводную связь от аппаратного обеспечения 64 датчика к контроллеру 60.The controller 60 may reside in a device body and the device may include an output device such as a display. Thus, the system can be completely autonomous, for example in the form of a wrist band. Instead, controller 60 may be remote and provide wired or wireless communication from sensor hardware 64 to controller 60.

Контроллер 60 может выполнять различные функции обработки сигнала для повышения точности измерений и/или для минимизации потребления энергии, и некоторые из этих подходов описаны ниже.Controller 60 may perform various signal processing functions to improve measurement accuracy and/or to minimize power consumption, and some of these approaches are described below.

Первый подход относится к выбору необходимых для использования функционалов датчика в любое заданное время, когда имеется множество типов датчиков. Если соотношение сигнал/шум при определении пульса на основе датчика движения является высоким, например, ввиду наличия слабых артефактов движения, то другие функционалы определения (ФПГ или емкостные, или биоимпеданса) могут быть отключены для экономии энергии. Затем из системы датчика движения получают только выходные данные 66, что представляет собой функционал, для которого потребление энергии является очень низким. Другие функционалы датчика могут быть включены, как только система датчика движения выдает недостоверные сигналы. Таким образом, дополнительные датчики могут быть использованы, когда необходима повышенная точность.The first approach refers to the choice of sensor functionality to be used at any given time when there are multiple types of sensors. If the signal-to-noise ratio in motion-based heart rate detection is high, for example, due to the presence of weak motion artifacts, then other detection functions (PPG or capacitive or bioimpedance) can be disabled to save power. Then, only output data 66 is obtained from the motion sensor system, which is a function for which power consumption is very low. Other sensor functionality can be enabled as soon as the motion sensor system produces invalid signals. Thus, additional sensors can be used when increased accuracy is needed.

Другим показателем низкого качества сигналов может быть то, когда определение пульса одним из функционалов (например, функционалом на основе датчика движения) отличается от такового у другого функционала (например, функционала на основе ФПГ).Another indication of poor signal quality may be when the heart rate detection of one of the functionals (eg, a motion sensor-based functional) differs from that of another functional (eg, a PPG-based functional).

Таким образом, один или более дополнительных датчиков могут быть активированы в зависимости от качества сигнала, связанного с датчиком движения. Вместо этого, датчики движения могут работать периодически для того, чтобы снизить частоту других измерений.Thus, one or more additional sensors may be activated depending on the quality of the signal associated with the motion sensor. Instead, the motion sensors may operate intermittently in order to reduce the frequency of other measurements.

Второй подход относится к использованию определения движения для обеспечения проверки работы других датчиков. Сигналы акселерометра могут быть использованы, например, для проверки того, имеет ли место контакт оптического датчика (например, ФПГ-датчика) с кожей. Если нет, то пользователю может быть выдана рекомендация затянуть повязку или повторно надеть повязку.The second approach refers to the use of motion detection to provide verification of the operation of other sensors. The accelerometer signals can be used, for example, to check if an optical sensor (eg PPG sensor) is in contact with the skin. If not, the user may be prompted to tighten the bandage or re-apply the bandage.

Таким образом, субъекту может быть выдано предупреждение о том, что контакт с датчиком был утрачен, в зависимости от характеристик сигнала с датчика движения. В частности, отсутствие локальных сигналов ускорения (т.е. отсутствие определенного сигнала пульса) может быть показателем того, что контакт датчика был утрачен.Thus, the subject may be warned that contact with the sensor has been lost, depending on the characteristics of the signal from the motion sensor. In particular, the absence of local acceleration signals (ie, the absence of a definite pulse signal) may be an indication that sensor contact has been lost.

Третий подход относится к комбинации множества датчиков движения. Система оптического датчика чувствительна к изменениям объема крови в поверхностных слоях кожи, тогда как система датчика движения чувствительна к изменениям объема крови глубоко в ткани.The third approach refers to the combination of multiple motion sensors. The optical sensor system is sensitive to changes in blood volume in the superficial layers of the skin, while the motion sensor system is sensitive to changes in blood volume deep in the tissue.

Соотношение двух показателей является показательным в отношении структуры и реакции кровеносных сосудов. Кроме того, может быть вычислена средняя частота сердечных сокращений следующим образом:The ratio of the two indicators is indicative of the structure and reaction of blood vessels. In addition, the average heart rate can be calculated as follows:

w*M1+(1-w)*M2. w*M1+(1-w)*M2.

Здесь, w - это весовой коэффициент, который может быть определен на основе достоверности первого функционала M1 (т.е. основанного на движении) и второго функционала M2, например, на основе ФПГ, биоимпеданса или емкости. Достоверность M1 или M2 может быть основана на уровне искажения сигналов для определения весового коэффициента w.Here, w is a weighting factor that can be determined based on the validity of the first functional M1 (ie based on motion) and the second functional M2 based on eg PPG, bioimpedance or capacitance. The reliability of M1 or M2 can be based on the level of signal distortion to determine the weighting factor w.

Когда включено ФПГ-определение, искажение сигнала окружающим светом может быть компенсировано известным технологиями, например, путем использования рабочего цикла, в котором СИД включаются и выключаются, и в котором сигнал в нерабочем состоянии вычитается из сигнала в рабочем состоянии. Кроме того, может быть использована селективная по углу фильтрация перед ФПГ-фотодетектором или селективная по длине волны фильтрация (например, инфракрасный блокирующий фильтр). When PPG detection is enabled, signal distortion by ambient light can be compensated for by known techniques, for example by using a duty cycle in which the LEDs are turned on and off and in which the off state signal is subtracted from the on state signal. In addition, angle-selective filtering before the PPG photodetector or wavelength-selective filtering (eg, infrared blocking filter) can be used.

Изобретение представляет основной интерес для носимого устройства для определения пульса для получения одного или более из частоты сердечных сокращений, вариабельности частоты сердечных сокращений и сердечного ритма (например, определения артериальной фибрилляции). Кроме того, может быть получена частота дыхания. Такое носимое устройство может быть использовано в общей больничной палате или в домашних условиях.The invention is of primary interest for a wearable heart rate device for obtaining one or more of heart rate, heart rate variability, and heart rate (eg, detecting arterial fibrillation). In addition, the respiration rate can be obtained. Such a wearable device can be used in a general hospital room or at home.

Как указано выше, основным исследуемым физиологическим параметром является частота сердечных сокращений или параметры, связанные с частотой сердечных сокращений. Другие возможные измерения включают кислородную сатурацию крови (SpO2) с использованием датчика SpO2, измерения ЭКГ с использованием ЭКГ-электродов в контакте с кожей, а также ультразвуковые измерения с использованием ультразвукового преобразователя. As stated above, the main physiological parameter studied is heart rate or heart rate-related parameters. Other possible measurements include blood oxygen saturation (SpO2) using an SpO2 sensor, ECG measurements using ECG electrodes in contact with the skin, and ultrasound measurements using an ultrasonic transducer.

Как описано выше, в вариантах реализации используется контроллер. Контроллер может быть реализован многочисленными способами, с помощью средств программного и/или аппаратного обеспечения, для выполнения различных необходимых функций. Процессор является одним примером контроллера, который использует один или более микропроцессоров, которые могут быть запрограммированы с использованием программного обеспечения (например, микрокода) на выполнение необходимых функций. Однако контроллер может быть реализован с использованием процессора и без него, а также он может быть реализован в качестве комбинации аппаратного обеспечения специального назначения для выполнения некоторых функций и процессора (например, одного или более запрограммированных микропроцессоров и связанной схемы) для выполнения других функций.As described above, implementations use a controller. The controller may be implemented in numerous ways, in software and/or hardware, to perform various desired functions. A processor is one example of a controller that uses one or more microprocessors that can be programmed using software (eg, microcode) to perform the necessary functions. However, the controller may be implemented with or without a processor, and may be implemented as a combination of special purpose hardware to perform some functions and a processor (eg, one or more programmed microprocessors and associated circuitry) to perform other functions.

Примеры компонентов контроллера, которые могут быть использованы в различных вариантах реализации настоящего изобретения, включают, но без ограничения, традиционные микропроцессоры, интегральные схемы специального назначения (ИССН или ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (ППВМ).Examples of controller components that may be used in various embodiments of the present invention include, but are not limited to, conventional microprocessors, application specific integrated circuits (ASICs or ASICs), and field programmable gate arrays (FPGAs).

В различных вариантах осуществления процессор или контроллер может быть связан с одним или более хранилищем, таким как энергозависимая или энергонезависимая компьютерная память, такая как ОЗУ, ППЗУ, СППЗУ и ЭСППЗУ. Хранилище может быть кодировано одной или более программами, которые выполняют необходимые функции при исполнении на одном или более процессорах и/или контроллерах. Различные хранилища могут находиться в пределах процессора или контроллера, или могут перемещаться, так что одна или более программа, хранящихся на них, могут быть загружены в процессор или контроллер.In various embodiments, the processor or controller may be associated with one or more storage such as volatile or non-volatile computer memory such as RAM, PROM, EPROM, and EEPROM. The store may be encoded by one or more programs that perform the necessary functions when executed on one or more processors and/or controllers. The various stores may reside within the processor or controller, or may be moved so that one or more programs stored therein may be downloaded to the processor or controller.

Другие вариации описанных примеров могут быть поняты и реализованы специалистом в данной области техники при осуществлении настоящего изобретения на практике после ознакомления с чертежами, описанием и прилагаемой формулой изобретения. В пунктах формулы изобретения слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, а грамматические показатели единственного числа не исключают множественного числа. Сам по себе тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть с успехом использована. Все ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие ее объем.Other variations of the described examples can be understood and implemented by a person skilled in the art in the implementation of the present invention in practice after reading the drawings, description and appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude the presence of other elements or steps, and singular grammatical indicators do not exclude the plural. The mere fact that certain measures are listed in mutually distinct dependent clauses does not in itself indicate that a combination of these measures cannot be used successfully. All references in the claims are not to be construed as limiting the scope of the claims.

Claims (20)

1. Сенсорное устройство для измерения физиологического параметра субъекта, выполненное с возможностью ношения субъектом и содержащее:1. A sensory device for measuring a physiological parameter of a subject, configured to be worn by a subject and comprising: корпус (14);body (14); опорную конструкцию (16), содержащуюся в корпусе, причем опорная конструкция содержит контактную часть (18), выполненную с возможностью расположения корпусом напротив кожи субъекта, при этом по меньшей мере контактная часть (18) опорной конструкции является газопроницаемой, а опорная конструкция и корпус определяют воздушное пространство (20) между контактной частью и корпусом, причем опорная конструкция содержит проводящую опорную сетку и непроводящее покрытие, при этом электрические соединения с датчиком движения выполнены с использованием проводящей опорной сетки;a support structure (16) contained in the body, wherein the support structure comprises a contact part (18) configured to be positioned by the body against the subject's skin, wherein at least the contact part (18) of the support structure is gas-permeable, and the support structure and the body define an air space (20) between the contact part and the housing, the support structure comprising a conductive support grid and a non-conductive coating, the electrical connections to the motion sensor being made using a conductive support grid; датчик (22) движения для восприятия перемещения контактной части опорной конструкции, причем датчик движения выполнен с возможностью перемещения относительно корпуса.a motion sensor (22) for sensing the movement of the contact part of the support structure, the motion sensor being movable relative to the housing. 2. Устройство по п. 1, в котором корпус содержит повязку для ношения вокруг пальца или запястья или накладку для ношения на коже.2. The device of claim. 1, in which the body contains a bandage to be worn around the finger or wrist or patch to be worn on the skin. 3. Устройство по п. 1 или 2, в котором опорная конструкция (16) содержит пластину, которая установлена на противоположных кромочных частях на корпусе, при этом контактная часть (18) расположена с возможностью вхождения в контакт с кожей субъекта.3. The device according to claim 1 or 2, in which the support structure (16) comprises a plate that is mounted on opposite edge parts on the housing, while the contact part (18) is located with the possibility of coming into contact with the skin of the subject. 4. Устройство по п. 3, в котором датчик (22) движения прикреплен к опорной конструкции.4. Device according to claim 3, wherein the motion sensor (22) is attached to the support structure. 5. Устройство по п. 4, в котором датчик (22) движения прикреплен к:5. The device according to claim 4, in which the motion sensor (22) is attached to: кромочной части опорной конструкции,edge part of the supporting structure, контактной части (18) илиcontact part (18) or промежуточной части опорной конструкции между контактной частью и кромочной частью.intermediate part of the support structure between the contact part and the edge part. 6. Устройство по п. 1, в котором опорная конструкция (16) содержит сетку, поддерживаемую во внешнем каркасе.6. Device according to claim 1, wherein the support structure (16) comprises a mesh supported in an outer frame. 7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором датчик (22) движения содержит акселерометр и/или гироскоп.7. A device according to any one of the preceding claims, wherein the motion sensor (22) comprises an accelerometer and/or a gyroscope. 8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, которое содержит датчики движения.8. The device according to any of the previous claims, which contains motion sensors. 9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, которое также содержит один или более дополнительных датчиков, установленных на опорной конструкции или корпусе.9. The device according to any of the preceding claims, which also contains one or more additional sensors mounted on the support structure or housing. 10. Устройство по п. 9, в котором один или более дополнительных датчиков содержат один или более из ФПГ-датчика, емкостного датчика или датчика биоимпеданса.10. The device of claim 9, wherein the one or more additional sensors comprise one or more of a PPG sensor, a capacitive sensor, or a bioimpedance sensor. 11. Устройство по п. 9 или 10, которое также содержит контроллер (60), выполненный с возможностью активации одного или более из дополнительных датчиков (24а, 24b, 24с) в зависимости от качества сигнала, связанного с датчиком движения.11. The device according to claim 9 or 10, which also contains a controller (60) configured to activate one or more of the additional sensors (24a, 24b, 24c) depending on the quality of the signal associated with the motion sensor. 12. Устройство по любому из пп. 9-11, которое содержит контроллер (60), выполненный с возможностью комбинирования сигналов с датчиков с весовыми коэффициентами для получения комбинированного сигнала датчика.12. The device according to any one of paragraphs. 9-11, which includes a controller (60) configured to combine sensor signals with weighting factors to obtain a combined sensor signal. 13. Устройство по любому из предыдущих пунктов, содержащее контроллер (60), выполненный с возможностью выдачи субъекту предупреждения о том, что контакт с датчиком был утрачен, в зависимости от характеристик сигнала с датчика движения.13. The device according to any of the preceding claims, comprising a controller (60) configured to issue a warning to the subject that contact with the sensor has been lost, depending on the characteristics of the signal from the motion sensor. 14. Устройство по любому из предыдущих пунктов, которое выполнено с возможностью измерения частоты сердечных сокращений и/или частоты дыхания, и/или вариабельности частоты сердечных сокращений, и/или сердечного ритма.14. An apparatus according to any one of the preceding claims, which is capable of measuring heart rate and/or respiration rate and/or heart rate variability and/or heart rate.
RU2020107718A 2017-07-21 2018-07-23 Device for measuring physiological parameter using wearable sensor RU2772849C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17182508.6 2017-07-21
EP17182508.6A EP3430993A1 (en) 2017-07-21 2017-07-21 An apparatus for measuring a physiological parameter using a wearable sensor
PCT/EP2018/069874 WO2019016404A1 (en) 2017-07-21 2018-07-23 An apparatus for measuring a physiological parameter using a wearable sensor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020107718A RU2020107718A (en) 2021-08-23
RU2020107718A3 RU2020107718A3 (en) 2021-08-23
RU2772849C2 true RU2772849C2 (en) 2022-05-26

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5406952A (en) * 1993-02-11 1995-04-18 Biosyss Corporation Blood pressure monitoring system
RU2013109269A (en) * 2010-08-04 2014-09-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. MONITORING SIGNALS OF THE LIFE OF THE BODY DURING MOVEMENT

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5406952A (en) * 1993-02-11 1995-04-18 Biosyss Corporation Blood pressure monitoring system
RU2013109269A (en) * 2010-08-04 2014-09-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. MONITORING SIGNALS OF THE LIFE OF THE BODY DURING MOVEMENT

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. HERNANDEZ, D. MCDUFF, R.W. PICARD // Biowatch: Estimation of heart and breathing rates from wrist motions, 9th International Conference on Pervasive Computing Technologies for Healthcare (PervasiveHealth), 2015. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230028031A1 (en) Blood Pressure Sensors
US11259709B2 (en) Apparatus for measuring a physiological parameter using a wearable sensor
KR102604233B1 (en) wearable measuring apparatus
KR20150129765A (en) Method for determining a person's sleeping phase which is favourable for waking up
JP2020503938A (en) System and method for providing user feedback on placement and contact quality of a blood pressure sensor
JP6285897B2 (en) Biological information reader
US10448830B2 (en) Wearable blood pressure monitoring system
KR20140069055A (en) Wearable pulse oximetry device
WO2017074713A1 (en) Non-invasive continuous blood pressure monitoring with reduced motion artifacts
WO2015181438A1 (en) Biometric monitor strap
US20200215246A1 (en) Method and system for ventricular assistive device adjustment using a wearable device
JP2019118460A (en) Arterial oxygen saturation measuring apparatus
WO2015189687A1 (en) An integrated device to calcutate heart rate and body activity accurately
WO2017190965A1 (en) A method and apparatus for verifying whether to change a determined wearing status of a device
US20220248967A1 (en) Detecting and Measuring Snoring
RU2772849C2 (en) Device for measuring physiological parameter using wearable sensor
KR101881397B1 (en) Device for integral respiration measurement and method for the same
US20200196878A1 (en) System and method for blood pressure monitoring with subject awareness information
RU200335U1 (en) THE TRACKER FOR DETERMINING HUMAN SLEEP INDICATORS IN A CONTACTLESS METHOD
AU2021107275A4 (en) A patient worn Solar fabric hospital clothing and apparatus capable of identifying the health parameters.
US20230084864A1 (en) Method And Device That Generates A Respiration Signal
TW201724978A (en) Wearing method and apparatus thereof
Parak et al. Modular development telemonitoring system
RU106831U1 (en) DEVICE FOR REMOTE HUMAN RESPIRATORY SYSTEM MONITORING
EP3181039A1 (en) Biological information reading device