JP2009519739A - ユーザの心拍及び／又は心拍変動を監視する監視装置、及びかかる監視装置を有する腕時計 - Google Patents

Abstract

本発明は、ユーザの心拍及び／又は心拍変動を監視する監視装置（４）に係る。当該装置は、キャパシタ（２２）を有する。該キャパシタは、少なくとも２つのキャパシタ電極を有し、該キャパシタ電極は、例えばヒトの腕（３）等である四肢部であるヒトの身体部位の異なる表面部位に近接して位置付けられ得、キャパシタ（２２）の静電容量が身体部位を通って流れる血液の血圧パルスに影響を及されるようにする。当該装置（４）は、更に、キャパシタ（２２）の容量における変化から心拍及び／又は心拍変動を割り出すデータプロセッサ（２６）を有する。

Description

本発明は、ユーザの心拍及び／又は心拍変動を監視する監視装置に係る。

ユーザの心拍及び／又は心拍変動を監視する装置は一般的に、心不全の発現及び／又は心不全の発現の可能性を判断する等である医療上の用途を有する。

また、かかる装置は、運動選手によってトレーニング計画等において使用される。

監視装置は、米国特許第３ ８３８ ６８４号明細書（特許文献１）から既知である。監視装置は、心拍を測定するよう使用中に皮膚表面の一部に隣接する感圧センサを有する。センサによって得られる脈圧は、電気パルスに変換される。更には、光源が与えられ、ユーザは、１５秒間隔の間に各心拍を示す光パルスをカウントし得、それによって自分の心拍をいつでも視覚的に知る。装置は、小型であり、手首の周囲に巻かれる。

既知の監視装置の不利点は、信頼性の低さである。それは、優れた心拍測定を得るよう、測定が得られるべき血管に近接する位置において圧力センサを正確に位置決めすることが求められるためである。したがって、装置は、走っている間、飛んでいる間、及び／又は他のなんらかの動きの間に装置を使用することを望む運動選手による使用に対しては、適切ではない。
米国特許第３ ８３８ ６８４号明細書

本発明は、前述された不利点に取り組む、ことを目的とする。

本発明によれば、ユーザの心拍及び／又は心拍変動を監視する監視装置は、少なくとも２つのキャパシタ電極を有するキャパシタを有する。キャパシタ電極は、例えばヒトの腕等である四肢部であるヒトの身体部位の異なる表面部位に近接して位置付けられ得、キャパシタの静電容量が身体部位を通って流れる血液の血圧パルスに影響を及されるようにする。当該装置は更に、キャパシタの容量における変化から心拍及び／又は心拍変動を割り出すデータプロセッサを有する。

驚くべきことに、ヒトの身体部位の異なる表面部に近接して位置決めされるキャパシタ電極を有するキャパシタを使用することによって、ヒトの心拍を測定することは可能である。血管を通って流れる脈圧の結果、容量は影響を与えられる。容量の変化により、心拍の発生を判断することは可能である。

望ましくは、正確な測定を得るよう、異なる表面はヒトの身体部位の実質的に対向する側部において位置決めされ、特には、身体部位は使用中に電極間に延在するようにされる。

ユーザが自身の測定結果を読み得る可能性を促進するよう、装置の望ましい一実施例は、出力装置を有し、ユーザがデータプロセッサによって割り出された心拍及び／又は心拍変動を聴覚的及び／又は視覚的に知ることができるようにする。

本発明に従った装置の一実施例では、当該装置は、容量の変化を適切に割り出すことができるよう、キャパシタを介して振動信号を送信する発振器を有する。

望ましくは、発振器は、バイナリ信号を生成するよう配置される。バイナリ信号の利点は、データプロセッサにおいて更なるＡ／Ｄコンバータが必要とされない、ことである。

周波数の変化を割り出すことができるよう、本発明に従った装置の更なる一実施例のデータプロセッサは、連続パルス（パルストレイン）を生成するようワンショットユニット（ｏｎｅ ｓｈｏｔ ｕｎｉｔ）を有する。連続パルスは、振動信号における上方フランク（ｕｐ ｇｏｉｎｇ ｆｌａｎｋ）又は下方フランク（ｄｏｗｎ ｇｏｉｎｇ ｆｌａｎｋ）に応じて、該ワンショットユニットによって生成されるパルスによって形成される。かかる一実施例では、データプロセッサは、連続パルスの移動平均を生成する平均化ユニットを有する。移動平均は、振動信号の周波数の変化を示す。

本発明に従った装置の１つの更なる実施例では、加速度計は、身体部位の加速（ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｄｙ ｐａｒｔ）を割り出すよう与えられる。心拍及び／又は心拍変動を監視する際に身体部位の加速が既知である場合、加速の結果として発現する干渉及び／又は妨害を補正することは、可能である。

干渉又は妨害に対する補正を適切に行なうよう、データプロセッサは、四肢部の加速によって引き起こされている妨害値の予測（ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｖａｌｕｅ）を割り出すよう配置され得る。

本発明の基本的な考えは、特には腕時計である単一のリストバンドのみを使用し、例えば胸部バンドを使用することなく、ユーザの心臓を監視するよう単純な手段を有する、ことである。本願では、少なくとも２つのキャパシタ電極を有するキャパシタを有する単一のリストバンドは、望ましくはデータプロセッサも有し、より望ましくは出力装置も有する。

本発明のこれらの及び他の態様は、添付の図面を参照して以下に記載される実施例を参照して明らかに説明される。同一の参照符号は、対応する部品を参照する。

図１は、監視装置３の第１の実施例を使用するヒトの手１、及び腕３の手首２を示す。図２を参照すると、装置４は、２本の針（ポインタ）を有する時間ディスプレイを有する筐体６、並びに、第１のストラップ部１４及び第２のストラップ部１６を有するリストバンドを有する。当該装置は、電極１８，２０を有する電気キャパシタ２２を与えるよう構成される。ストラップ部１４，１６の各々は、装置がユーザによって携行される使用中に共にキャパシタ２２を形成するプレート１８，２０の形状におけるキャパシタ電極を備えられる。キャパシタプレートは、異なる表面部位に対して近接して位置付けられ得る。図示される実施例では、表面部位は、使用の際、腕３の実質的に対応する側部上に、即ち互いからみて実質的に外方に向く腕３の側部上に、位置決めされる。

電極１８及び２０は、発振器２４に対して電気的に結合される。該発振器は、作動時に、キャパシタ２２を介して周期的な電気信号を送信する。装置４は更に、キャパシタの容量における変化から心拍及び／又は心拍変動を割り出すようデータプロセッサ２６を更に有する。また、装置４は、出力装置２８を有し、データプロセッサ２６によって割り出される心拍及び／又は心拍振動をユーザが聴覚的及び／又は視覚的に知ることができるようにする。図２では、出力装置２８は、視覚ディスプレイ３０によって形成される。

データプロセッサ２６は、望ましくは、周波数検出器を有する。多くの種類の周波数検出器は、データプロセッサ２６における使用に対して適切である。しかしながら、この特別な実施例では（図３参照）装置４のデータプロセッサ２６の周波数検出器は、定期信号をバイナリ信号に変換するコンバータ３２を有する。この特別な実施例では、コンバータは、入力が＞０である場合には論理１であり、入力が＜０である場合には論理０である出力を有するコンパレータである。しかしながら、他の種類の適切なコンバータは、用いられ得る。周波数検出器は更に、ワンショットユニット３４及び平均化ユニット３６を有する。ワンショットユニット３４は、バイナリ信号の信号値における変化に応じて出口信号（ｅｘｉｔ ｓｉｇｎａｌ）として連続パルスＢを生成し、平均化ユニット３６は、ワンショットユニット３４によって生成される連続パルスＢの移動平均＜Ｂ＞を生成する。コンバータ３２が必要となることを避けるよう、発振器は、ブロック信号等であるバイナリ信号を生成するよう配置されて与えられ得る。ワンショットユニット３４によって生成される単一パルスが固定時間長を有し、パルスが出口信号の信号値における変化に応じてのみ生成されるため、平均化ユニット３６によって生成される移動平均値は、バイナリ信号の周波数を示す。この移動平均信号に基づいて、計算ユニット３８は、心拍及び／又は心拍振動を計算し得る。

この実施例において、腕時計に組み込まれる装置４を使用する運動選手は、例えば走っている間に、自分の時計を見ることによってそこで自分の心拍及び／又は心拍変動を容易に確認し得る。心拍が高すぎる場合、運動選手は、所定のトレーニング計画を保持するよう、ペースを落とすことができる。

あるいは、装置４は、コンピュータゲームをしている間に使用され得る。心拍及び／又は心拍変動は、コンピュータゲームにおいてパラメータとして使用され得る。装置のユーザによって制御されるコンピュータゲームのキャラクタの性能は、例えば、ユーザの心拍によって影響され得る。

他の用途は、装置の使用である。心拍及び／又は心拍変動は、心不全の発現及び／又は心不全の発現の可能性を判断するよう使用される。心不全の判断時に、装置は、外部レシーバ４０に対して警告信号を生成するよう配置され得る。

第１の実施例の修正は、図３中に示され、出力装置２８は、心拍及び／又は心拍変動をヒトが視覚的に知ることができるよう与えられる。視覚的ディスプレイ３０によって形成される代わりに、出力装置３９は、ソケット４２，並びにソケット４２において挿入されるよう配置される、ワイヤリング４６及びプラグ４８を有するイヤピース４４によって形成される。第１の実施例の修正において、データプロセッサ２６は、ヒトの声等である音声を使用することによってヒトに自分の心拍及び／又は心拍変動を周期的に知らせるよう配置される。しかしながら、ワイヤリング４６及びプラグ４８を使用する代わりに、イヤピース４４及び出力装置２８はまた、ワイヤレスに通信するようも配置され得る。

図５は、当該装置の第２のより進んだ実施例を概略的に示す。装置の第２の実施例は、第１の実施例に類似する。しかしながら、図５中、装置の第２の実施例は、腕３の加速を割り出す加速度計５０も有する。加速度計５０は、腕３の加速値を割り出す。データプロセッサ２６は、妨害を補正することができるよう、腕の加速によってもたらされる少なくとも１つの電気的パラメータにおいて測定における妨害値の予測を割り出すよう適切に配置される。更には、加速度計５０は、妨害を補正する性能を更に高めるよう、腕の加速における周期的パターンを認識するよう配置され得る。

当業者には、本発明が上述された実施例に制限されないことは明らかである。例えば、ここで開示されるデータプロセッサに加えて多種のデータプロセッサは、添付の請求項によって定められる本発明の範囲から逸脱しない用途に対して適切であり得る。

例えば、前述されたリストバンドは、多種の構成であり得、例えば１つ又はそれより多くのストラップ、及び／又は他の配置を有し得る。また、前述されたキャパシタ、データプロセッサ、及び／又は出力装置は、多種の方途においてリストバンドに対して結合され得る。例えば、キャパシタ、データプロセッサ、及び／又は出力装置は、リストバンドに対して結合され得、リストバンドに対して一体的に接続され得、取外し可能に接続可能であり得、リストバンドの筐体において少なくとも部分的に有され得、並びに／若しくは、異なる方途であり得る。また、心拍及び／又は心拍変動は、例えばデータプロセッサにおいて有されるメモリにおいて格納され得る。かかる実施例は、添付の請求項によって定義付けられる本発明の範囲内である。

本発明により、斬新にキャパシタを使用することによってヒトの心拍を容易に想定することは可能である。

「有する」という後は、装置の一部における他の要素又は方法における追加的な段階の存在を除外するものではない、ことが留意される。単数形を示す語は、その複数の存在を除外するものではない、ことも留意される。更には、請求項中の参照符号は、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。

本発明に従った装置の第１の実施例の斜視図である。 図１中の装置の上面図である。 図１及び２中の装置に有される、データプロセッサの概略図である。 図１及び２中の装置の第２の実施例の斜視図である。 本発明に従った装置の第２の実施例の上面図である。

Claims (21)

1. ユーザの心拍及び／又は心拍変動を監視する監視装置であって：
   少なくとも２つのキャパシタ電極を有するキャパシタを有し、該キャパシタ電極は、例えばヒトの腕等である四肢部であるヒトの身体部位の異なる表面部位に近接して位置付けられ得、前記キャパシタの静電容量は、前記身体部位を通って流れる血液の血圧パルスに影響を及され、
   更には、前記キャパシタの前記容量における変化から前記心拍及び／又は心拍変動を割り出すデータプロセッサを有する、
   装置。
2. ユーザが前記データプロセッサによって割り出された前記心拍及び／又は心拍変動を聴覚的及び／又は視覚的に知ることができるよう、出力装置を有する、
   請求項１記載の装置。
3. 前記キャパシタを介して振動信号を送信する発振器を有する、
   請求項１又は２記載の装置。
4. 前記発振器は、バイナリ信号を生成するよう配置される、
   請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の装置。
5. 前記データプロセッサは、周波数の変化を割り出すよう配置される周波数検出器を有する、
   請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の装置。
6. 前記データプロセッサは、連続パルスを生成するようワンショットユニットを有し、
   該連続パルスは、前記振動信号における上方フランク又は下方フランクに応じて、該ワンショットユニットによって生成されるパルスによって形成される、
   請求項３乃至５のうちいずれか一項記載の装置。
7. 前記データプロセッサは、前記連続パルスの移動平均を生成する平均化ユニットを有し、該移動平均は、前記振動信号の周波数の変化を示す、
   請求項６記載の装置。
8. 前記身体部位の加速を割り出す加速度計を有する、
   請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の装置。
9. 前記データプロセッサは、測定における妨害値の予測を割り出すよう配置され、該妨害値は、前記身体部位の前記加速によってもたらされる、
   請求項８記載の装置。
10. 前記異なる表面は、前記ヒトの身体部位の実質的に対向する側部において位置決めされ、特には前記身体部位が使用中に前記電極間において延在するようにする、
    請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の装置。
11. 前記キャパシタの少なくとも一部分を有するリストバンドを備えられ、
    該リストバンドは、望ましくは、筐体及び／又は前記データプロセッサを備えられる、
    請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の装置。
12. 例えば腕等であるヒトの四肢部であるユーザの単一の身体部位によって携行されるよう構成される、
    請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の装置。
13. リストバンド又は腕時計であって、
    請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の監視装置を有する、
    リストバンド又は腕時計。
14. 請求項２記載の監視装置を有する腕時計であって、
    出力装置は、時間ディスプレイにおいて有される、
    腕時計。
15. 請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の装置、あるいは請求項１３又は１４記載のリストバンド又は腕時計の使用であって、
    心拍及び／又は心拍変動は、コンピュータゲームにおいてパラメータとして使用される、
    使用。
16. 請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の装置、あるいは請求項１３又は１４記載のリストバンド又は腕時計の使用であって、
    心拍及び／又は心拍変動は、トレーニング計画において使用される、
    使用。
17. 請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の装置、あるいは請求項１３又は１４記載のリストバンド又は腕時計の使用であって、
    心拍数及び／又は心拍変動は、心不全の発現及び／又は心不全の発現の可能性を判断するよう使用される、
    使用。
18. 請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の装置、あるいは請求項１２又は３記載のリストバンド又は腕時計を使用して患者の心臓を監視する方法であって、
    心拍及び／又は心拍変動は、心不全の発現を判断するよう使用され、
    前記装置は、心不全の該判断時に警告信号を生成する、
    方法。
19. 前記警告信号は、外部レシーバに対して送信される、
    請求項１８記載の方法。
20. ユーザの心拍及び／又は心拍変動を監視する方法であって、
    キャパシタの少なくとも２つのキャパシタ電極は、例えばヒトの腕等である四肢部であるヒトの身体部位の異なる表面部位に近接して位置付けられ、
    前記キャパシタの静電容量は、前記身体部位を通って流れる血液の血圧パルスによって影響を及され、
    前記心拍及び／又は心拍変動は、前記キャパシタの前記静電容量における変化から割り出される、
    方法。
21. 前記電極は、血液搬送身体部位が少なくとも部分的に前記電極間に位置決めされるよう、位置付けられる、
    請求項２０記載の方法。

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