Регулируемое сенсорное устройство для считывания физиологических параметров

Изобретение относится к сенсорному устройству. Сенсорное устройство содержит ремешок, включающий в себя по меньшей мере один датчик для измерения физиологического параметра на внутренней стороне запястья тела человека или животного и блок обработки сигналов для обработки выходных данных измерения, полученного от упомянутого по меньшей мере одного датчика. Упомянутый ремешок выполнен с возможностью обеспечения регулируемого прикрепления к упомянутому блоку обработки сигналов на обоих концах упомянутого ремешка. В результате обеспечивается точное расположение датчика на внутренней стороне запястья тела человека или животного. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к сенсорному устройству и способу закрепления и размещения сенсорного устройства на участке тела пациента.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Считывание психофизиологических параметров на запястье для оценки состояния умственного и физического здоровья, как описано, например, в работе Westerink, J. и др. "Emotion measurement platform for daily life situations" (2009), в высшей степени зависит от правильного и стабильного размещения датчика. Внутри человеческой популяции длина окружности и форма запястья варьируются в больших пределах, делая невозможным использование устройств с ремешками датчиков одного размера, пригодного для всех. В качестве примера, ремешки на запястье с датчиками кожной проводимости могут содержать дискретные индикаторы натяжения, браслеты жизнеспособности, Q-датчики и т.п.

Однако, на внутренней стороне запястья кожная проводимость ниже, чем в стандартном положении на ладони руки. Для измерений объемного пульса крови на внутренней стороне запястья оптимальным положением источника света и фотодетектора является положение вблизи артерии. Распределение длин окружности и форм запястья для человеческой популяции колеблется в больших пределах. Следовательно, сенсорное устройство в виде запястного ремешка не может иметь один размер, пригодный для всех, и нуждается вквалифицированном размещении в оптимальных местах и индивидуальной подгонке размера и формы ремешка на запястье. Это слишком дорого и сложно для массового продукта.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в создании сенсорного устройства на основе ремешка, который может легко и эффективно регулироваться по размеру под индивидуальные нужды потребителя.

Эта задача решается сенсорным устройством по п. 1 формулы изобретения и способом крепления по п. 11 формулы изобретения.

Соответственно, единый ремешок с интегрированным датчиком(-ами) может на обоих концах крепиться к блоку обработки сигналов с возможностью регулировки. Это обеспечивает высокую точность положения датчика(-ов) в ремешке для запястья по отношению к положению измерения на теле.

В соответствии с первым вариантом блок обработки сигналов может содержать интерфейс пользователя, так что пользователь или пациент, который носит сенсорные устройства, может отслеживать функции измерения или датчика и/или управлять ими.

В соответствии со вторым вариантом, который может объединяться с первым вариантом, блок обработки сигналов может содержать устройство хранения данных для хранения результатов измерений. Таким образом, результаты измерений могут отслеживаться и сохраняться для последующих вычислений или оценки тенденций измерений.

В соответствии с третьим вариантом, который может объединяться с первым или вторым вариантом, ремешок может содержать по меньшей мере одну метку для размещения по меньшей мере одного датчика в заданном положении измерения на запястье. Это облегчает правильное размещение и затягивание ремешка сенсорного устройства. В соответствии с примером реализации, заданное положение измерения может находиться на стороне большого пальца внутренней стороны запястья.

В соответствии с четвертым вариантом, который может объединяться с любым из первого-третьего вариантов, ремешок может быть выполнен с возможностью затягивания на обеих сторонах запястья с помощью регулируемого крепления. Этот вариант с двухсторонним затягиванием обеспечивает правильное размещение электрода(-ов) и плотную, но комфортную подгонку ремешка.

В соответствии с пятым вариантом, который может объединяться с любым из первого-четвертого вариантов, ремешок может быть выполнен с возможностью вставления в блок обработки сигналов на одном конце ремешка и крепиться с возможностью регулировки на участок ручек на другом конце ремешка. Эти варианты крепления обеспечивают простоту обращения во время размещения и затягивания сенсорного устройства.

В соответствии с шестым вариантом, который может объединяться с любым из первого-пятого вариантов, один конец ремешка может содержать сегментированный участок с заданной структурой сегментирования для удаления или добавления частей ремешка. Сегментированная структура облегчает регулировку длины ремешка, обеспечивая заданные сегменты для отрезания. Сегменты могут быть расположены как отрезная структура, от которой могут отрезаться части ремешка или могут быть уже отделены друг от друга и могут добавляться или удаляться часть за частью.

В соответствии с седьмым вариантом, который может объединяться с любым из первого-шестого вариантов, ремешок может содержать по меньшей мере одно углубление для размещения в нем по меньшей мере одного электрода. Таким образом, замена датчика (например, электрода) может быть облегчена простым вдавливанием его в углубление.

Ниже описываются дополнительные предпочтительные варианты осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее изобретение будет описано с помощью примера, основанного на вариантах осуществления, со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Фиг. 1 - схематически показывает запястье пациента с оптимальными положениями для измерительных электродов;

Фиг. 2 - показывает вид в перспективе сенсорного устройства, соответствующего первому варианту осуществления, с поднятым верхним участком корпуса;

Фиг. 3 - показывает вид снизу блока обработки сигналов и разделенного ремешка с датчиком сенсорного устройства, соответствующего второму варианту осуществления, перед размещением и затягиванием;

Фиг. 4 - показывает вид в перспективе сенсорного устройства с интерфейсом пользователя, соответствующего второму варианту осуществления;

Фиг. 5 - показывает вид в перспективе сенсорного устройства с интерфейсом пользователя, соответствующего второму варианту осуществления, после размещения и затягивания на запястье человека; и

Фиг. 6 - показывает блок-схему последовательности выполнения операций процедуры размещения и затягивания сенсорного устройства, соответствующего второму варианту осуществления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Различные варианты осуществления настоящего изобретения будут теперь описаны на основе устройства отслеживания или сенсорного устройства для измерения кожной проводимости на запястье человека или на животном. Конечно, настоящее изобретение может использоваться для измерения других физиологических или психофизиологических параметров на том же самом или других участках тела.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что сенсорное устройство и, в частности, ремешок могут подгоняться по размеру и форме к другим участкам тела, где может измеряться желаемый параметр.

Сенсорное устройство с его электродами может размещаться и затягиваться на пациенте и отслеживать кожную проводимость пациента. Результаты измерений кожной проводимости могут использоваться, например, для определения, находится ли пациент в состоянии, когда вентиляция может или должна быть изменена, или для определения, было ли изменение вентиляции успешным.

Конечно, возможно также использование для других применений и измерения других параметров.

На фиг. 1 схематично показана рука пациента с предпочтительными местами размещения измерительных электродов. На фиг. 1 показана левая рука, но тот же самый способ размещения применяется к правой руке, также, зеркальным отображением. Качество сигнала кожной проводимости зависит, главным образом, от тех мест, в которых размещены электроды. На внутренней стороне запястья кожная проводимость ниже, чем в стандартном положении на ладони руки.

При исследовании кожной проводимости как функции точного размещения на внутренней стороне запястья, обнаруживаются большие колебания. Оптимальной является область на стороне большого пальца внутренней стороны запястья. Центральная область демонстрирует промежуточные значения кожной проводимости, тогда как сторона мизинца дает наименьшие значения кожной проводимости. Поскольку необходимы два электрода с диаметром приблизительно 1 см и широкий ремешок на запястье нежелателен, оптимальные положения 110, 120 измерения являются такими, как показано на фиг. 1.

Более конкретно, место для получения наилучшего сигнала находится на запястье, где один электрод размещен на линии проходящей по середине внутренней сторонызапястья на расстоянии приблизительно 3-5 см от кисти, а другой электрод размещен рядом с первым электродом, перпендикулярно этой линии на стороне большого пальца. Оптимальное расстояние между электродами составляет 5 мм, с минимальным расстоянием 1 мм и максимальным расстоянием 10 мм. Это расстояние измеряется от внешних краев электродов в положения 110, 112 электродов. Таким образом, в случае, приведенном для примера, электроды могут иметь стандартный диаметр приблизительно 15 мм. Тогда, межэлектродное расстояние между центрами электродов может быть прблизительно 20 мм.

В другом варианте осуществления заземляющий электрод может быть размещен где-то вдоль ремешка и предпочтительно быть гораздо больше, чем активный электрод. Активный электрод предпочтительно является круглым, может иметь диаметр 1 см и может размещаться в 2 см от центра внутренней стороны запястья на стороне большого пальца. Как другой вариант, заземляющий электрод может состоять из проводящей ткани, покрывающей большой участок внутренней части ремешка.

Кожная проводимость может измеряться, измеряя падение напряжения на двух электродах в последовательной схеме, состоящей из стабильного источника опорного напряжения, эталонного резистора, который должен быть устойчив к температурным флюктуациям, и человеческой кожи, контактирующей с электродами, изготовленными из проводящего и совместимого с кожей или не вызывающего раздражений и аллергии материала, способного перекрыть электронную/ионную границу без или с минимальным емкостным или резистивным взаимовлиянием. Электроды могут быть стандартными электродами для измерения кожной проводимости, используемыми специалистами по кожной проводимости.

В качестве другого варианта, измеренная кожная проводимость может объединяться с другими физиологическими параметрами (такими как Sp0₂, P_etC0₂, частота дыхания, изменчивость частоты дыхания, и т.д.) и установками вентилятора, чтобы дать окончательную рекомендацию или индикацию или выходной сигнал управления). Окончательная рекомендация может иметь форму числового значения (например, от 1 (например, расслабленный) до 10 (например, серьезный дискомфорт)), цвета светофора (красный-желтый/оранжевый-зеленый) или выходного командного сообщения, такого как «готов к экстубации», «остановить SBT», «начать STB», «уменьшить вентиляцию» или «увеличить вентиляцию». Конечно, это может быть только одно из возможных применений. В качестве альтернативы, внимание может быть сосредоточено на стрессе при работе и предотвращении длительного стресса, связанного с недомоганиями, такими как истощение, надпочечниковая усталость. Дополнительным применением может быть предотвращение агрессии у психиатрических пациентов, где устройство обеспечивает раннее предупреждение нарастающего раздражения.

На фиг. 2 показана реализация сенсорного устройства на основе ремешка с поднятой верхней частью корпуса или кожуха. Чтобы расположить электроды поверх упомянутых желаемых мест или позиций измерения на запястье, может использоваться ремешок 62, как показано на фиг. 2. Этот ремешок 62 содержит два электрода (не показаны) и имеет длину, которая регулируется в двух различных местах на обоих концах. С одной стороны соответствующее количество сегментов удаляется из сегментированного участка 63 (например, отрезанием), чтобы расположить электроды датчика в положениях электродов кожной проводимости, показанных в положениях на фиг. 1, а с другой стороны ремешка избыточная часть, следующая за оптимальным отверстием, отрезается, чтобы подогнать ремешок к запястью человека, так чтобы электроды для измерения кожной проводимости находились в плотном, но комфортном положении, касаясь кожи на внутренней стороне запястья. Таким образом, может быть обеспечена процедура затягивания и размещения запястного ремешка с датчиком для широкого диапазона размеров и форм запястья, при которой двухстороннее затягивание ремешка гарантирует оптимальное положение электродов или датчика, которое сохраняется во время лабораторного использования. В качестве альтернативного варианта, сегменты сегментированного участка 63 могут быть отделены друг от друга и могут быть добавлены или удалены частями.

Кожная проводимость может измеряться, измеряя падение напряжения на двух электродах в последовательной цепи, содержащей стабильное опорное напряжение, сформированное источником 65 напряжения (например, батарейкой), предпочтительно, 1,2 В (но не более 5 В), эталонное сопротивление, обычно 3,3 МОм или 10 МОм), и человеческую кожу, контактирующую с двумя электродами, изготовленными из проводящего материала, имеющими диаметр 1 см. Электрическая цепь или соединения могут быть выполнены на гибкой проводящей пленке 64 и защищаться покрытием, на котором может быть нанесен интерфейс 61 пользователя. Напряжение усиливается и оцифровывается с помощью аналогово-цифрового преобразователя (не показан), например, с 12-15-разрядным разрешением, используя стабильное опорное напряжение 3,0 В.

На фиг. 3 показан вид снизу второго варианта осуществления с нерегулируемым запястным ремешком 62 с сегментированной структурой 63 на одном конце и одним или двумя рядами крепежных отверстий на другом конце и блоком 71 обработки сигналов, который может содержать интерфейс пользователя и устройство хранения данных или устройство памяти. Дополнительно, в запястном ремешке 62 предусмотрены углубления 69 для размещения считывающих электродов. Запястный ремешок 62 может быть изготовлен из резины с полым каналом для электронной проводки между считывающими электродами и блоком 71 обработки сигналов и его интерфейсом пользователя и устройством хранения данных.

На фиг. 4 показан вид в перспективе сенсорного устройства, соответствующего второму варианту осуществления, где интерфейс 61 пользователя показан с его элементами управления (например, механическими, оптическими и/или аудиоиндикацией и/или элементами управления и т.п.). Кроме того, механизм 68 фиксации на основе защелок устанавливается на блоке 71 обработки сигналов, который может крепиться к одной паре отверстий, предусмотренных на запястном ремешке 62. Дополнительно, запястный ремешок 62 имеет метку 67, которая устанавливается тем, кто носит ремешок, на середине внутренней стороны запястья. Запястье затем можно положить на стол, чтобы закрепить его положение, и ремешок затягивается с обеих сторон запястья двухсторонним механизмом крепления с помощью сегментированной структуры 63 и отверстий запястного ремешка 62. Это гарантирует точность размещения датчиков 66 в запястном ремешке 62 по меньшей мере 5 мм. Улучшение может быть достигнуто при наличии таблицы длин окружности запястья и рекомендованного количества сегментов, которые должны отрезаться или удаляться с ремешка 62. В качестве альтернативы, сегменты сегментированного участка 63 могут быть уже отделены друг от друга и могут добавляться или удаляться часть за частью.

На фиг. 5 показан вид в перспективе сенсорного устройства, соответствующего второму варианту осуществления, после размещения и затягивания ремешка на запястье. Как можно видеть на фиг. 5, один конец запястного ремешка 62 скрепляется с защелками механизма 68 фиксации на основе защелок. Конечно, для крепления запястного ремешка 62 к блоку 71 обработки сигналов может использоваться и другой регулируемый механизм фиксации с зажимом, защелкиваемым запором или другими запирающими механизмами. Дополнительная функция растяжения ремешка 62 может помочь обеспечить хорошую подгонку. Чтобы это получить, в канале ремешка 62 может быть предусмотрена упругая лента, которая может располагаться рядом с электрической проводкой в форме меандра из гибкой пленки 64 электрической схемы.

На фиг. 6 показана блок-схема последовательности выполнения операций процедуры размещения и затягивания сенсорного устройства, соответствующего вариантам осуществления.

На этапе S110 электроды 66 датчика помещаются в оптимальное положение на внутренней стороне запястья, например, как указано позициями 110, 120 измрений на фиг. 1. Затем, на этапе S120 две стороны или два конца запястного ремешка 62 оборачиваются вокруг запястья и блок 71 обработки сигналов сенсорного устройства помещается поверх запястья. На этапе S130 отмечается оптимальный размер запястного ремешка, например, нанося отметку на структуру 63 для обрезания и/или отверстия ремешка 62. С помощью ножа или ножниц на этапе S140 удаляются излишки материала. Как уже упоминалось выше, могут обеспечиваться отдельные сегменты, как в ожерелье. Сегменты могут иметь небольшой зазор на внутренней части для облегчения удаления. Далее этап S140 может изменяться, чтобы удалять избыточные сегменты или добавлять недостающие сегменты, требующиеся для оптимального размера. На этапе S150 запястный ремешок 62 одной стороной вставляется и закрепляется в блоке 71 обработки сигналов запястного ремешка 62, как показано на фиг. 4. Наконец, на этапе S160 другая сторона запястного ремешка 62 закрепляется на одной или двух защелках механизма 68 крепления на основе защелок после помещения устройства на запястье, как показано на фиг. 5. Ремешок может быть изготовлен из резинового материала, который позволяет плотную, но удобную подгонку, и возможность растяжения, так чтобы сенсорное устройство могло быть хорошо подогнана после закрепления.

В итоге, настоящее изобретение относится к сенсорному устройству и способу затягивания и размещения сенсорного устройства с помощью запястного ремешка или ремешка для широкого диапазона размеров и форм запястья или других участков тела, так чтобы во время амбулаторного использования могло быть получено и использоваться оптимальное положение датчика, которое обеспечивает двухстороннее закрепление ремешка. Ремешок имеет метку, которая устанавливается тем, кто носит устройство, в заранее установленное для измерения положение, например, на середине внутренней стороны запястья. Запястье затем помещается на стол, чтобы закрепить его положение, и ремешок затягивается на обеих сторонах запястья. Это обеспечивает точность размещения датчиков в ремешке по меньшей мере 5 мм.

Хотя изобретение было подробно показано и описано на чертежах и в предшествующем описании, такие примеры и описание должны рассматриваться как иллюстративные или как примеры, не создающие ограничений. Изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. После прочтения настоящего раскрытия специалистам в данной области техники могут стать очевидны другие модификации. Такие модификации могут содержать другие признаки, которые уже известны в технике и которые могут использоваться вместо или в дополнение к уже описанным здесь признакам. В частности, другие механизмы переменной фиксации могут обеспечиваться на обеих сторонах или концах ремешка 62. Считывающее устройство с двухсторонней фиксацией ремешка с датчиком может быть выполнено с возможностью измерения кожной проводимости или других параметров на других участках тела, например на лодыжке(-ах).

После изучения чертежей, описания и приложенной формулы изобретения специалистам в данной области техники могут быть понятны и могут быть реализованы изменения в раскрытых вариантах осуществления. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, и единственное число не исключает множественное число применительно к элементам или этапам. Сам по себе тот факт, что определенные средства повторяются во различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что объединение этих средств не может использоваться для достижения преимущества.

Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничение ее объема.

1. Сенсорное устройство, содержащее:

ремешок (62), включающий в себя по меньшей мере один датчик (66) для измерения физиологического параметра на внутренней стороне запястья тела человека или животного; и

блок (71) обработки сигналов для обработки выходных данных измерения, полученного от упомянутого по меньшей мере одного датчика (66);

причем упомянутый ремешок (62) выполнен с возможностью обеспечения регулируемого прикрепления к упомянутому блоку (71) обработки сигналов на обоих концах упомянутого ремешка (62).

2. Устройство по п. 1, в котором упомянутый блок (71) обработки сигналов содержит интерфейс (61) пользователя.

3. Устройство по п. 1, в котором упомянутый ремешок (62) содержит полый канал для размещения проводки между упомянутым по меньшей мере одним датчиком (66) и упомянутым блоком (71) обработки сигналов.

4. Устройство по п. 1, в котором упомянутый блок (71) обработки сигналов содержит устройство хранения данных для хранения результатов измерений.

5. Устройство по п. 1, в котором упомянутый ремешок (62) содержит по меньшей мере одну метку (67) для размещения упомянутого по меньшей мере одного датчика (66) в заданном положении измерения запястья упомянутого тела.

6. Устройство по п. 5, в котором заданное положение измерения находится на стороне большого пальца внутренней стороны запястья упомянутого тела.

7. Устройство по п. 1, в котором упомянутый ремешок (62) выполнен с возможностью затягивания на обеих сторонах запястья упомянутого тела посредством по меньшей мере одного из упомянутого регулируемого крепления и возможности растягивания упомянутого ремешка (62).

8. Устройство по п. 1, в котором упомянутый ремешок (62) выполнен с возможностью вставки в блок (71) обработки сигналов на одном конце ремешка (62) и фиксированного закрепления с возможностью регулировки на участке (68) защелки на другом конце ремешка (62).

9. Устройство по п. 8, в котором один конец упомянутого ремешка (62) содержит сегментированный участок (63) с заданной сегментированной структурой для удаления или добавления частей ремешка.

10. Устройство по п. 1, в котором упомянутый ремешок (62) содержит по меньшей мере одно углубление (69) для размещения упомянутого по меньшей мере одного датчика (66).

11. Способ размещения и затягивания сенсорного устройства на внутренней стороне запястья тела человека или животного, причем упомянутый способ содержит этапы, на которых:

помещают датчик (66), расположенный на ремешке (62) упомянутого сенсорного устройства в заданное положение упомянутого тела;

помещают блок (71) обработки сигналов упомянутого сенсорного устройства поверх участка упомянутого тела и оборачивают ремешок вокруг упомянутого участка тела; отмечают оптимальный размер ремешка;

удаляют излишние части или добавляют отсутствующие части к сегментированной структуре (63) на одном конце ремешка (62);

вставляют упомянутый один конец в упомянутый блок (71) обработки сигналов и закрепляют его; и

прикрепляют другой конец упомянутого ремешка (62) к упомянутому блоку (71) обработки сигналов посредством разъемного механизма (68) крепления с переменной длиной.