Устройство и способ для оценки частоты сердечных сокращений во время движения

Устройство и способ для оценки частоты сердечных сокращений во время движения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к переносному устройству для определения частоты сердечных сокращений человека. Настоящее изобретение также относится к соответствующим способу и системе. Кроме того, настоящее изобретение относится к компьютерной программе для управления упомянутым устройством так, чтобы выполнить этапы упомянутого способа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из-за растущего числа людей, которые живут неактивной жизнью, за последние десятилетия было разработано много продуктов и услуг продвижения физической активности, как для исследовательских, так и для коммерческих целей. Упомянутые продукты продвижения физической активности в большинстве случаев пытаются вычислить или оценить частоту сердечных сокращений для того, чтобы отобразить пульс человека во время физической активности. В настоящее время самые успешные устройства, которые измеряют частоту сердечных сокращений для атлетов, используют пояс с нагрудным датчиком. Эти устройства измеряют электрический сигнал сердца (ECG) во время физической активности атлета. Однако эти нагрудные ремни неудобно носить, что фактически ограничивает их использование серьезными атлетами.

Поскольку все больше людей знает о важности контроля частоты сердечных сокращений для их здоровья, и большинство людей пытается избежать носить такой вид нагрудных ремней из-за их неудобства, парадигма измерения частоты сердечных сокращений медленно изменяется от высокого разрешения и низкого комфорта к среднему разрешению, но с более высоким комфортом при носке.

Это достигается, например, посредством оптических мониторов частоты сердечных сокращений, которые могут быть прикреплены к различным частям тела, например, также к запястью атлета. Устройство этого вида, которое известно из уровня техники, коммерчески распространяется под названием ePulse2™. Этот монитор частоты сердечных сокращений включает в себя оптический датчик, который аналогичен пульсоксиметрам, доступным на рынке. Он реализован как наручная лента, которую можно удобно носить на запястье.

Оптические датчики, используемые для измерения частоты сердечных сокращений, однако, страдают от артефактов больших движения, особенно в случае больших и быстрых перемещений, которые происходят во время физической активности, такой как бег, езда на велосипеде или гребля. Это происходит потому, что оптический датчик на самом деле оптически измеряет кровоток в кровеносном сосуде, а на кровоток, конечно, также влияют движения тела, так что в пределах кровеносного сосуда происходят прерывистые, грубые перемещения. Это приводит к артефактам больших движений, которые усложняют измерение частоты сердечных сокращений.

По этой причине некоторые оптические датчики, известные из уровня техники, используют дополнительный датчик движения для того, чтобы измерить происходящее движение части тела и компенсировать получающиеся вследствие этого артефакты движения. Однако существует некоторый предел. Когда перемещение части тела, к которой прикреплен датчик, становится очень большим, оптический датчик больше не обеспечивает надежных измерений, даже когда измеренный сигнал компенсируется и соответственно адаптируется с помощью сигнала движения, обеспечиваемого датчиком движения.

В этом случае, монитор частоты сердечных сокращений либо отображает неправильное значение частоты сердечных сокращений, либо вообще не показывает никакого значения частоты сердечных сокращений. Это рассматривается как главный недостаток, так как измерение дает неточное значение частоты сердечных сокращений или не дает вообще никакого значения частоты сердечных сокращений.

Многолетний опыт с большой группой пользователей показал, что участники придают большое значение надежности и комфорту таких измерений частоты сердечных сокращений. В частности, когда атлеты или спортсмены подвергаются серьезным нагрузкам или выполняют тяжелые упражнения, необходимо иметь надежную оперативную информацию о текущей частоте сердечных сокращений в любой момент времени. Если монитор частоты сердечных сокращений зарегистрировал неправильную частоту сердечных сокращений или даже не показал значение частоты сердечных сокращений, это может быть воспринято как демотивация и оказывает негативное воздействие на общее восприятие устройства.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство, способ, систему и соответствующее программное обеспечение того вида, который был упомянут первоначально, которые обеспечивают улучшенное измерение частоты сердечных сокращений, в которых частота сердечных сокращений измеряется удобным для пользователя способом, и при этом измерение дает надежные результаты даже тогда, когда в измеряемой части тела пользователя происходят резкие движения. В частности, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы с максимально высокой степенью точности вычислить или оценить частоту сердечных сокращений и преодолеть проблему артефактов больших движений в сигнале частоты сердечных сокращений, которые могут привести к невозможности измерения частоты сердечных сокращений.

В первом аспекте эта задача в соответствии с настоящим изобретением решается переносным устройством для определения частоты сердечных сокращений человека, содержащим:

- блок измерения частоты сердечных сокращений для измерения частоты сердечных сокращений человека в течение времени с тем, чтобы генерировать сигнал частоты сердечных сокращений,

- блок измерения движений для измерения движений части тела человека в течение времени с тем, чтобы генерировать сигнал движения, и

- обрабатывающий блок, который выполнен с возможностью измерения качества сигнала частоты сердечных сокращений, вычисления частоты сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений, если упомянутое качество сигнала выше предопределенного порога, и оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения, если упомянутое качество сигнала ниже упомянутого порога.

Во втором аспекте настоящего изобретения представлен соответствующий способ, который включает в себя этапы:

- измерения частоты сердечных сокращений человека в течение времени с тем, чтобы генерировать сигнал частоты сердечных сокращений,

- измерения движений части тела человека в течение времени с тем, чтобы генерировать сигнал движения,

- измерения качества сигнала частоты сердечных сокращений, и

- вычисления частоты сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений, если упомянутое качество сигнала выше предопределенного порога, и оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения, если упомянутое качество сигнала ниже упомянутого порога.

В третьем аспекте настоящего изобретения представлена система для определения частоты сердечных сокращений человека, содержащая:

- переносное устройство измерения частоты сердечных сокращений для измерения частоты сердечных сокращений человека в течение времени для генерации сигнала частоты сердечных сокращений,

- переносное устройство измерения движений для измерения движений части тела человека в течение времени для генерации сигнала движения, и

- обрабатывающее устройство, которое включает в себя коммуникационный интерфейс для получения упомянутого сигнала частоты сердечных сокращений и упомянутого сигнала движения, и обрабатывающее средство, которое выполнено с возможностью измерения качества сигнала частоты сердечных сокращений для вычисления частоты сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений, если упомянутое качество сигнала выше предопределенного порога, и оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения, если упомянутое качество сигнала ниже упомянутого порога.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения представлен компьютерный программный продукт, содержащий средства программного кода, побуждающие компьютер управлять упомянутым переносным устройством так, чтобы выполнять этапы упомянутого способа, когда упомянутая компьютерная программа выполняется на компьютере.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определяются в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленный способ и заявленная система имеют подобные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления в качестве заявленного переносного устройства, как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретателями было установлено, что частота сердечных сокращений может быть оценена надежным образом даже тогда, когда сигнал частоты сердечных сокращений, который генерируется блоком измерения частоты сердечных сокращений, становится ненадежным из-за артефактов движения. В соответствии с настоящим изобретением частота сердечных сокращений в таких случаях оценивается на основе сигнала движения, который обеспечивается блоком измерения движений. Оценка частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения означает, что частота сердечных сокращений оценивается на основе, по меньшей мере, сигнала движения, что в свою очередь означает, что другие параметры и сигналы также могут быть включены в эту оценку. Для того чтобы реализовать этот вид измерения частоты сердечных сокращений, обрабатывающий блок выполнен с возможностью измерять качество сигнала частоты сердечных сокращений. В том случае, когда сигнал частоты сердечных сокращений выше предопределенного порогового значения, частота сердечных сокращений может быть измерена на основе сигнала частоты сердечных сокращений. Это может быть сделано путем оценки частоты измеренного сигнала частоты сердечных сокращений, что приводит к определению пульса человека.

С другой стороны, если обнаружено, что качество сигнала частоты сердечных сокращений ниже упомянутого предопределенного порога, частота сердечных сокращений может быть оценена на основе сигнала движения. Для этой цели обрабатывающий блок выполнен с возможностью переключаться из первого режима, в котором частота сердечных сокращений вычисляется из измеренного сигнала частоты сердечных сокращений, во второй режим, в котором частота сердечных сокращений оценивается на основе измеренного сигнала движения. Переключение между этими двумя режимами зависит от порогового значения.

Упомянутое пороговое значение указывает уровень шума в сигнале частоты сердечных сокращений, при котором сигнал частоты сердечных сокращений, измеренный блоком измерения частоты сердечных сокращений, становится ненадежным при превышении некоторого уровня шума, и соответственно когда сигнал достигает порог. Другими словами, упомянутое пороговое значение указывает минимальное качество сигнала частоты сердечных сокращений, которое необходимо для того, чтобы достоверно вычислить частоту сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений. Пороговое значение может быть определено из экспериментов, которые оценивают, при каком уровне движения устройства артефакты движения, появляющиеся в сигнале частоты сердечных сокращений, становятся настолько большими или сильными, что надежное измерение частоты сердечных сокращений больше просто не может быть извлечено из сигнала частоты сердечных сокращений. Этот порог или пороговое значение шума не обязательно должен быть точным значением. Это может быть также диапазон значений, где качество сигнала частоты сердечных сокращений переходит от хорошего или достаточного качества измерения к низкому, недостаточному качеству измерения. Другими словами, пороговое значение указывает самый низкий уровень качества сигнала частоты сердечных сокращений, ниже которого вычисление частоты сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений привело бы к отказу, и соответственно к неправильному значению частоты сердечных сокращений, которое находится вне допустимого диапазона ошибки.

Используя сигнал движения, можно достоверно оценить частоту сердечных сокращений и в тех случаях, в которых сигнал частоты сердечных сокращений непригоден из-за артефактов больших движений. Это является главным преимуществом по сравнению с устройствами уровня техники, упомянутыми выше, так как пользователь получает надежную информацию о частоте его сердечных сокращений/пульсе даже в тех случаях, когда устройство подвергается высоким ускорениям или сильной вибрации.

В отличие от устройств уровня техники представленное переносное устройство таким образом позволяет непрерывно обеспечить пользователю частоту сердечных сокращений, даже в те моменты времени, когда блок измерения частоты сердечных сокращений перестает работать.

Оценка частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения не обязательно означает, что только сигнал движения принимается во внимание для того, чтобы оценить частоту сердечных сокращений. Даже в вышеупомянутых случаях, в которых качество сигнала частоты сердечных сокращений ниже предопределенного порога, сигнал частоты сердечных сокращений все еще может быть принят во внимание. В таком варианте осуществления обрабатывающий блок выполнен с возможностью корректировать и соответственно адаптировать сигнал частоты сердечных сокращений на основе информации, взятой из сигнала движения. Другими словами, сигнал частоты сердечных сокращений в этом случае корректируется корректирующими значениями, которые могут быть определены из сигнала движения, например, фильтруя шум, который встречается в сигнале частоты сердечных сокращений, путем сравнения/вычитания частей сигнала, вызванных движением, из сигнала частоты сердечных сокращений.

Даже при том, что частота сердечных сокращений может быть непосредственно вычислена из сигнала частоты сердечных сокращений, если качество сигнала частоты сердечных сокращений выше упомянутого предопределенного порога, обрабатывающий блок в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может быть выполнен с возможностью вычислять частоту сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений и адаптировать расчетную частоту сердечных сокращений на основе сигнала движения. Однако это не обязательно является необходимым, когда частота сердечных сокращений может быть измерена достоверным образом. Тем не менее, эта мера может быть реализована в качестве дополнительного улучшения измерения частоты сердечных сокращений.

В соответствии с настоящим изобретением блок измерения частоты сердечных сокращений может быть реализован посредством датчика любого вида, который позволяет непрерывно измерять частоту сердечных сокращений человека в течение времени. Датчик может также включать в себя электрод ECG. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения блок измерения частоты сердечных сокращений включает в себя оптический датчик, в частности фотоплетизмографический (PPG) датчик для непрерывного измерения пульсовой волны крови человека в течение времени с тем, чтобы генерировать сигнал частоты сердечных сокращений. Датчик PPG включает в себя фотодетектор, который обычно измеряет спектральную поглощательную способность крови при различных длинах волн, позволяя определять поглощение света из-за пульсирующей артериальной крови.

Такой вид датчика PPG позволяет измерять пульс человека удобным способом. Переносное устройство может, например, быть присоединено к запястью человека. В отличие от известных датчиков PPG, которые обычно присоединяются к кончику пальца или к мочке уха человека, присоединение к запястью человека позволяет применять переносное устройство для различных видов спортивной активности, в которых устройство можно удобно носить. Даже при том, что присоединение к запястью является предпочтительным, переносное устройство также может быть присоединено к любой другой части тела человека, например, к грудной клетке, к ноге или вокруг шеи.

Вышеупомянутый блок измерения движений предпочтительно содержит инерционный датчик для измерения ускорения части тела, к которой он прикреплен в по меньшей мере одном пространственном измерении. Этот инерционный датчик предпочтительно выполнен с возможностью осуществления трехосевой акселерометрии. Для этой цели он предпочтительно снабжается тремя акселерометрами и/или тремя гироскопами. Акселерометры размещаются так, что их измерительные оси перпендикулярны друг другу, для того, чтобы можно было измерить инерционные силы во всех трех пространственных измерениях. Три гироскопа размещаются аналогичным перпендикулярным образом, что позволяет измерить вращательное положение устройства относительно произвольно выбранной системы координат. Следует понимать, что гироскопы не обязательно являются необходимыми, так как акселерометров, измеряющих ускорение в различных пространственных направлениях, достаточно для большинства устройств. Кроме того, следует отметить, что единственного акселерометра также достаточно для генерации желаемого сигнала движения/ускорения.

Переносное устройство предпочтительно разрабатывается в форме, которая подобна часам. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения переносное устройство включает в себя дисплей для отображения вычисленной частоты сердечных сокращений. Этот дисплей позволяет обеспечить пользователя измеренной частотой сердечных сокращений/пульсом в режиме реального времени. Этот дисплей может быть реализован различными способами, например, как матрица LED.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обрабатывающий блок выполнен с возможностью определять качество сигнала частоты сердечных сокращений в частотной области путем анализа спектральных пиков сигнала частоты сердечных сокращений на частоте сердечных сокращений и/или на частотах ее гармоник.

В этом анализе исследуется высота, и соответственно величина этих пиков. Это дает определение силы сигнала частоты сердечных сокращений. В общем, можно утверждать, что чем более высокими и более четкими являются пики в частотной области, тем лучше качество сигнала частоты сердечных сокращений. Это главным образом основывается на том факте, что пульсовая волна крови в идеале производит периодический сигнал, который в частотной области дает четкие пики на или около частоты сердечных сокращений и/или на частотах ее гармоник.

Четкий пик на частоте сердечных сокращений и/или на частотах ее гармоник таким образом является индикатором периодического сигнала, который в свою очередь является индикатором хорошего качества сигнала частоты сердечных сокращений. Если, с другой стороны, сигнал частоты сердечных сокращений поврежден происходящим движением и включает в себя артефакты движения, то это будет приводить к различным шумовым пикам в спектре мощности. Вообще говоря, качество сигнала таким образом может быть определено на основе спектральных пиков сигнала частоты сердечных сокращений.

Если четкие пики наблюдаются на или вокруг частоты сердечных сокращений и/или на частотах ее гармоник, качество сигнала является достаточно надежным для того, чтобы вычислить частоту сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений (первый режим). Если, с другой стороны, спектральный анализ сигнала частоты сердечных сокращений показывает шумный спектр, обрабатывающий блок переключается во второй режим, в котором частота сердечных сокращений оценивается на основе сигнала движения.

В одном варианте осуществления переносное устройство дополнительно включает в себя фильтр частоты для отфильтровывания тех компонентов частоты в сигнале частоты сердечных сокращений, которые образуются из-за движения устройства, в котором обрабатывающий блок выполнен с возможностью определения качества отфильтрованного сигнала частоты сердечных сокращений. Этот фильтр обеспечивает более легкое обнаружение частоты сердечных сокращений в сигнале частоты сердечных сокращений. Однако эта функция не является необходимой, так как на практике компоненты частоты, которые образуются из-за движения, образуются на частотах, отличающихся от тех компонентов частоты, которые образуются из-за сердечных сокращений. Таким образом, на практике в большинстве случаев возможно четко различить различные виды компонентов частоты, особенно при анализе сигнала частоты сердечных сокращений в частотной области.

Вместо анализа сигнала частоты сердечных сокращений в частотной области обрабатывающий блок также может быть выполнен с возможностью определять качество сигнала частоты сердечных сокращений во временной области путем анализа высоты пиков в функции автокорреляции с периодом сердечных сокращений и кратными ему периодами. В случае анализа сигнала частоты сердечных сокращений во временной области обрабатывающий блок измеряет уровень качества сигнала, зависящий от периодических компонентов в сигнале, которые в свою очередь являются индикатором надежности сигнала частоты сердечных сокращений. Это может быть сделано, например, путем подсчета количества пересечений нулевой линии и/или сигнальных пиков, либо путем анализа плотности сигнальных пиков. Аналогично тому, как было упомянуто выше, обрабатывающий блок затем в зависимости от анализа сигнала решает, вычислять ли частоту сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений (первый режим), либо оценивать частоту сердечных сокращений на основе сигнала движения (второй режим).

Оценка частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения во втором рабочем режиме обрабатывающего блока предпочтительно выполняется следующим образом:

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обрабатывающий блок выполнен с возможностью оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения путем оценки константы частоты сердечных сокращений (HR_constant) и определения экспоненциального изменения частоты сердечных сокращений во времени, причем экспоненциальное изменение частоты сердечных сокращений начинается с последней достоверно измеренной частоты сердечных сокращений и заканчивается на оценочном значении HR_constant. Значение HR_constant представляет собой оценочную частоту сердечных сокращений человека, которая зависит от частоты сигнала движения, а последняя достоверно измеренная частота сердечных сокращений представляет собой последнюю частоту сердечных сокращений, измеренную блоком измерения частоты сердечных сокращений в момент времени перед тем, как упомянутый уровень качества сигнала достигнет порогового значения.

Обрабатывающий блок таким образом оценивает частоту сердечных сокращений в два этапа. На первом этапе оценивается значение HR_constant. Оценка значения HR_constant требует оценки существующего движения и, соответственно, оценки частоты движения устройства (частоты движения измеряемой части тела). Эта частота может быть получена из измеренного сигнала движения.

Значение HR_constant указывает уровень пульса человека, до которого пульс человека увеличился бы или уменьшился бы, если количество и интенсивность движения сохранялись бы постоянными в течение времени. Другими словами, оценка основывается на предположении, что движение человека сохраняется постоянным во время так называемого переходного периода, в котором устройство переключается на второй режим, в котором частота сердечных сокращений оценивается на основе сигнале движения. Так как переходный период на практике является очень коротким, не больше нескольких секунд, это допущение показывает в результате хорошее приближение.

Как только значение HR_constant определено, обрабатывающий блок определяет экспоненциальное изменение частоты сердечных сокращений во времени с начальным значением, равным последней достоверно измеренной частоте сердечных сокращений, которая была измерена на основе сигнала частоты сердечных сокращений, и с конечным значением, равным значению HR_constant. Было показано, что экспоненциальное изменение отражает естественное поведение человеческого сердца хорошим и точным образом.

Это экспоненциальное поведение представляет собой кривую аппроксимации для увеличения/уменьшения пульса человека. Это увеличение/уменьшение также зависит от физической подготовки человека. Таким образом, экспоненциальная аппроксимирующая кривая предпочтительно имеет временную константу a, причем а представляет собой константу, относящуюся к физической подготовке человека, которая уменьшается с ростом физической подготовки.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обрабатывающий блок выполнен с возможностью вычисления значения HR_constant по формуле HR_constant=2,1*f-a, где f представляет собой частоту сигнала движения, и а представляет собой константу, указывающую на физическую подготовку человека по формуле а=75-HR_rest, где HR_rest представляет собой частоту сердечных сокращений человека в состоянии покоя.

Следует отметить, что вышеприведенное соотношение между HR_constant и интенсивностью физической активности человека, которая выражается частотой движения измеряемой части тела, является линейным соотношением. Это соотношение было найдено на основе экспериментов, которые были выполнены заявителем. Эти эксперименты показали, что значение HR_constant сохраняется на уровне, который приблизительно в два раза больше частоты движения. В качестве хорошего приближения для параметра физической подготовки а было найдено соотношение а=75-HR_rest.

Значение частоты сердечных сокращений в состоянии покоя HR_rest может, например, быть измерено напрямую с использованием представленного переносного устройства для измерения частоты сердечных сокращений, когда пользователь отдыхает, то есть когда пользователь не двигается. Кроме того, значение HR_rest также может быть оценено из сигнала частоты сердечных сокращений во время регулярного измерения частоты сердечных сокращений (в первом рабочем режиме обрабатывающего блока). Однако следует отметить, что другие значения для параметров a, HR_rest и HR_constant также могут быть выбраны без выхода из области, охватываемой настоящим изобретением.

Вместо измерения или оценки HR_rest, возможно также, чтобы переносное устройство включало в себя интерфейс ввода, который может быть реализован, например, как маленькая клавиатура или тачпад, который позволяет пользователю вручную ввести его/ее значение HR_rest. Аналогичным образом, возможно также, чтобы пользователь непосредственно определял его/ее персональный параметр физической подготовки a.

Вместо того, чтобы вручную определять параметр физической подготовки a и измерять частоту движения f, гораздо более лучшим способом определения значения HR_constant является использование предыдущих сеансов измерения для того же самого пользователя.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения переносное устройство дополнительно включает в себя запоминающий блок, который выполнен с возможностью хранения контрольных измерений частоты сердечных сокращений для известных уровней интенсивности физической активности человека, причем обрабатывающий блок выполнен с возможностью определения уровня интенсивности физической активности человека на основе сгенерированного сигнала движения, и с возможностью определения постоянной частоты сердечных сокращений (HR_constant) путем сравнения определенного уровня интенсивности с контрольными измерениями, сохраненными в упомянутом запоминающем блоке, если качество сигнала частоты сердечных сокращений ниже порогового качества сигнала.

Упомянутыми контрольные измерениями могут быть измерениями частоты сердечных сокращений, которые были записаны во время предыдущих сеансов измерения того же самого пользователя. Если пользователь выполнял физическую активность, такую как, например, бег, накануне использования того же самого переносного устройства, то измеренные сигналы могут быть сохранены в запоминающем блоке. Путем записи сигнала частоты сердечных сокращений вместе с соответствующим сигналом движения расчетные частоты сердечных сокращений могут быть отображены/связаны с соответствующими уровнями движения, которые получаются из сигнала движения.

Таким образом, используя предыдущие измерения, возможно также определять различные константы частоты сердечных сокращений, которые соответствуют разным уровням интенсивности физической активности человека. Например, возможно, что определенное количество уровней интенсивности отображается в запоминающем блоке на соответствующие значения константы частоты сердечных сокращений. В этом случае не обязательно, чтобы все предыдущие измерительные данные хранились в запоминающем блоке.

Уровень интенсивности физической активности человека может, например, быть определен на основе частоты по меньшей мере одного пикового значения сгенерированного сигнала движения и/или на основе среднего уровня или амплитуды сгенерированного сигнала движения на временном интервале. Уровень интенсивности таким образом указывает уровень движения, который является мерой физической нагрузки, которой подвергается человек во время его/ее физической активности.

Запоминающий блок может быть реализован, например, небольшим микрочипом. Запись контрольных частот сердечных сокращений или контрольных констант частоты сердечных сокращений может выполняться автоматически. Для этой цели обрабатывающий блок переключается в режим записи, в котором обработанные частоты сердечных сокращений и соответствующие уровни интенсивности движения одновременно сохраняются в запоминающем блоке во время измерения. Определение константы частоты сердечных сокращений на основе сохраненных контрольных измерений, как это было объяснено выше, приводит к повышению эффективности измерений. Пользователь больше не должен вручную вводить параметры, которые используются для того, чтобы вычислить HR_constant (параметры a, f).

Персонализированное значение HR_constant может быть определено эффективным образом путем анализа предыдущих записанных данных. Полученные параметры являются таким образом персонализированными, так что их использование улучшает будущие оценки частоты сердечных сокращений в переходные периоды, когда обрабатывающий блок переключается во второй рабочий режим.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения переносное устройство дополнительно содержит первый интерфейс ввода для получения информации о типе физической активности человека, причем обрабатывающий блок выполнен с возможностью оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения и типа физической активности, если качество сигнала частоты сердечных сокращений ниже упомянутого уровня качества сигнала.

Этот первый интерфейс ввода может, например, быть реализован как маленькая клавиатура, которая интегрируется в переносное устройство. Таким образом, пользователь может вручную выбрать тип физической активности, которую он хочет выполнить. Пользователю можно, например, показать список выбора различных физических активностей, таких как, например, бег, езда на велосипеде, гребля, тяжелая атлетика и т.д.

Если тип физической активности известен заранее, это упрощает определение частоты движения, так как каждый тип физической активности на практике генерирует свой характерный вид структуры обнаруженного сигнала движения с различной ожидаемой средней частотой движения. Наличие по меньшей мере грубой информации об ожидаемой частоте движения позволяет сэкономить время обработки во втором режиме обрабатывающего блока, в котором частота сердечных сокращений оценивается на основе сигнале движения.

Информация о типе физической активности также может позволить адаптировать вышеупомянутую экспоненциальную аппроксимирующую кривую в пределах переходного периода. Это соответствует тому факту, что частота сердечных сокращений может по-разному изменяться во времени для различных видов физической активности, например, частота сердечных сокращений может быстрее увеличиваться/уменьшаться при езде на велосипеде по сравнению с поднятием тяжестей.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения переносное устройство содержит второй интерфейс ввода для того, чтобы получить персональные данные человека, в частности возраст, пол, вес, рост и/или частоту сердечных сокращений в состоянии покоя, причем обрабатывающий блок выполнен с возможностью оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения и полученных персональных данных, если качество сигнала частоты сердечных сокращений ниже вышеупомянутого порогового качества сигнала.

Вместо того чтобы определять персонализированные параметры из предыдущих измерений, как это было объяснено выше, возможно также, чтобы пользователь вручную вводил его/ее персональные данные, которые физиологически влияют на частоту сердечных сокращений и ее изменение во времени. Упомянутый второй интерфейс ввода может быть либо дополнительной клавиатурой, либо может быть реализован той же самой клавиатурой, которая используется в качестве первого интерфейса ввода.

Персональные физиологические пользовательские данные могут использоваться либо для того, чтобы адаптировать вышеупомянутые параметры для вычисления HR_constant, либо для того, чтобы применить дополнительную физиологическую модель, которая может затем использоваться для того, чтобы адаптировать вышеупомянутую модель изменения частоты сердечных сокращений во время переходного периода. Примеры такого рода физиологических моделей известны из предшествующего уровня техники. Некоторые примерные модели, например, известны из научной публикации “Reliability and Validity of the Combined Heart Rate and Movement Sensor Actiheart”, European Journal of Clinical Nutrition (2005) 59, 561-570.

В сущности, представленное переносное устройство и соответствующий способ позволяют обнаруживать частоту сердечных сокращений атлета или спортсмена во многих различных ситуациях, даже в тех ситуациях, где происходят большие перемещения, и известные в предшествующем уровне техники оптические датчики частоты сердечных сокращений не в состоянии достоверно определить частоту сердечных сокращений. Как объяснено выше, обрабатывающий блок выполнен с возможностью переключаться между двумя режимами. В первом режиме частота сердечных сокращений вычисляется на основе сигнала частоты сердечных сокращений, если качество сигнала выше предопределенного порога. С другой стороны, если обрабатывающий блок не в состоянии достоверно вычислить частоту сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений, обрабатывающий блок переключается во второй режим, в котором частота сердечных сокращений оценивается из движения, путем использования модели, в которой данные сравниваются с набором значений, определенных из предыдущих измерений или введенных пользователем. Представленный способ, таким образом, использует одну из следующих особенностей или любую их комбинацию:

1) история хороших измерений вплоть до точки отказа (ненадежного измерения);

2) индикация качества сделанных измерений, которая говорит о том, что последнее измерение является ненадежным;

3) профиль пользователя, который может быть либо предварительно записанным, либо определенным из надежных измерений; и/или

4) физиологическая модель, которая использует параметры, определенные из предыдущих измерений для того же самого пользователя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут понятны из и будут объяснены со ссылками на варианты осуществления, описанные далее.

Фиг.1 показывает схематично применение переносного устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 показывает блок-схему, иллю