专利名称：监测装置和监测衣物的制作方法
技术领域：
本发明涉及设置用于监测个体的生理参数的装置，所述装置包括-传感器，当所述传感器与个体的皮肤接触时用于测量与所述参数相关的信号；-可调节载体，设置用于支撑所述传感器并弹性地符合个体的身体部分，以便接触压力施加到所述传感器。
本发明还涉及设置用于包括支撑传感器的弹性材料块的监测衣物，该传感器设计为当与个体的皮肤接触时用于执行个体生理参数的测量，所述材料块设置用于符合个体的身体部分以便向所述传感器施加接触压力。
背景技术：
在开篇段落中提到的装置的实施例从US 5,353,793中已知。该已知的装置包括设置有其上可安装一组电极的多个条带的可拉伸装具。该已知的装置适用于监测能走动的或睡眠病人的生理参数。为了减少运动假象，该已知的装置使用可拉伸的条带，其在张力下放置在个体的身体上，并且设计为当病人行动时用于缓冲电极。该可拉伸条带借助维可牢(Velcor)机制来固定。
该已知装置的缺点在于，可拉伸条带在拉紧时由个体在恒定压力下穿着，而与个体的活动级别无关。如果将监测装置设计为用于当个体运动或主动移动时监测他或她的生理参数，由于由产生不精确测量的运动导致的信号假象而可能使信号质量显著变差。可选的，为了连续监测的目的，在个体睡眠阶段期间，传感器的接触压力可以被减小从而改善个体的舒适度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有改善的测量信号的信号质量以及改善的穿着舒适度的监测装置。
为此，根据本发明监测装置包括-激励器，设置用于与可调节载体相互作用以便更改接触压力；-控制装置，设置用于根据施加给激励器的控制信号来控制接触压力。
根据本发明的技术手段，该监测装置提供有控制装置，其自动适应于接触压力并因此适合于舒适度需要或信号质量要求。本发明的技术手段基于这一启示，即在作用于传感器的力和由该力产生的皮肤电位之间存在高度相关性。信号质量和相应的监测系统的正常运行时间强烈依赖于最优接触压力。本发明借助传感器接触压力的自动调节改进了活动个体的电生理信号的测量状况，产生最优信号质量和穿着舒适度。因此，相同的可调节载体可用于个体的所有活动级别。优选地，接触压力最初在中间级别上选择，其然后根据实时需要通过控制装置进行更改。必须注意的是，本领域中本身公知的多种传感器适合用在根据本发明的装置中。例如，该传感器可包括ECG传感器、呼吸率传感器、EEG传感器、血压传感器、运动传感器、活动监测器等等。
在根据本发明的监测装置的实施例中，控制装置包括设置用于评估接触压力的客观值并基于所述评估确定控制信号值的逻辑单元。优选地，不同的对象属性，例如腰围尺寸、呼吸范围、腰部形状和/或这些属性中动力学特性可以被考虑用于评估接触压力的客观值。例如，通过假设圆柱形状的人体躯干，接触压力的最优值可以借助适当的几何模型很容易地计算出。优选地，可调节载体包括位于个体的身体部分周围的弹性材料块，以便可以根据下式基于线性弹性原理来评估接触压力p=2πEl0(l-l0u);]]>其中p是接触压力；E是该弹性材料块的弹性模量；l0是该材料块在无应变下的长度；u是是该材料块在具有应变下的长度；优选地，逻辑单元包括计算装置，其设置用于执行确定客观的接触压力和将要施加给激励器的控制信号的相应值。在非常简单的实施例中，计算装置设置用于针对接触压力的增大或减小定性地确定控制信号的值。接触压力的最优值借助多次迭代而获得。
在根据本发明的另一实施例中，接触压力的客观值通过另外的传感器的读数而确定。优选地，该另外的传感器是位于该传感器上的压力传感器。根据这一技术手段，可以获得接触压力的运行值(runningvalue)。该接触压力的运行值然后由逻辑单元的计算装置使用以便确定该弹性材料块的所需长度的绝对值。所需控制信号和所产生的接触压力之间的关系可以预先存储在可通过计算装置寻址的查找表中。此外，其他传感器可用于确定接触压力的客观值。例如，可以使传感器的读数对于控制装置可用，以用于适当的信号评估的目的。适当的信号评估的例子是确定信号/噪声比率。基于信号/噪声比率可以确定接触压力的客观值。对于差的信号/噪声比率，必须增大接触压力。对于激励器的相应控制信号的值可以预先确定，并可以预先存储在可通过计算装置寻址的的另外的查找表中。此外，接触压力的客观值可以由活动监测器来确定，对于主动运动，接触压力的客观值通常更高以便减小运动假象。控制信号的相应值可以被预先校准并预先存储在又一查找表中。
在根据本发明的装置的又一实施例中，可调节载体包括弹性材料块，该激励器设置用于在接收到控制信号时改变所述块的长度，由此改变接触压力。优选地，将激励器结合在该弹性材料块中。设计了适当激励器的不同实施例，即聚合物块、金属或机械装置。这种激励器的工作原理是基于弹性模型。当激励器的长度改变时，该弹性材料块的长度也相应改变。例如，当激励器通过施加适当的控制信号而缩短时，该弹性材料块被延长并且增大了接触压力。结合在该弹性带中的记忆金属可以改变由电流诱发的加热所初始化的形状，并因此可以改变该弹性带的长度。镍钛合金是该记忆金属的合适的例子。再者可选的，机械装置可用作适当的激励器。在该情况下，机械装置设置用于通过使其变紧或变松来改变该弹性材料块的张力。该弹性带优选地重绕在由马达驱动的适当心轴上。
在根据本发明的监测装置的又一实施例中，激励器包括可膨胀的袋，所述袋在空间上设置在可调节载体和传感器之间，所述袋中流体的体积通过控制信号来控制。根据该实施例，获得了接触压力的局部化改变。对于要求高接触压力的情况，该实施例是有利的，由于在可调节载体的其他部分上的压力不改变，因此进一步改善了穿着舒适度。此外，如果传感器包括多个传感装置，则可以对于不同的传感装置不同地改变接触压力。该技术手段可以实现智能的通用监测装置。
根据本发明的监测衣物包括设置用与于该材料块相互作用以便自动改变接触压力的激励器。根据本发明的监测衣物适用于多用途目的，范围从用于医疗目的的持久监测与健康相关的参数，以监测在训练期间的运动员的生命特征。优选地，根据本发明的衣物包括缝制为产生一件正常衣物的常规织物，例如T恤衫、胸罩或拳击短裤，其中结合了弹性材料块。优选地，该弹性材料块位于腰部区域、胸部周围，或身体末端周围。
在根据本发明的监测衣物的实施例中，激励器设置用于在接收到控制信号时改变所述弹性材料的长度。该控制信号优选通过适当的控制装置来提供，其优选设置用于分析接触压力的当前值或任何其他适当的信号，包括来自于传感器的信号，并用于基于所述分析和激励器与弹性材料的性质来确定控制信号的值。
在根据本发明的监测衣物的另一实施例中，激励器包括可膨胀的袋，所述袋设计位于该弹性材料块和传感器之间，并设计为在接收到控制信号时改变其容积。该控制信号优选通过适当的控制装置来提供，其优选设置用于分析接触压力的当前值或任何其他适当的信号，包括来自于传感器的信号，并用于基于所述分析来确定控制信号的值。
参考附图，将进一步详细讨论本发明的这些和其他方面。
图1表示根据本发明的监测装置的实施例的大致示意性视图。
图2a表示监测装置的电路框图的第一实施例的示意性视图。
图2b表示监测装置的电路框图的第二实施例的示意性视图。
图3a表示激励器的第一实施例的示意性视图。
图3b表示激励器的第二实施例的示意性视图。
具体实施例方式
图1表示根据本发明的监测装置的实施例的大致示意性视图。个体2提供有根据本发明的监测装置1。监测装置1包括用于容纳传感器8的可调节载体6。为了改善穿着舒适度，可调节载体6结合在包括附着了多个电极的弹性织物带6的衣物4中。必须注意的是，尽管在当前示例中描述了拳击短裤作为适当的可调节载体，但可以使用任何其他的适当更改的衣物，例如T恤衫、胸罩、袜子或手套、帽子、或任何其他适当设置的载体。传感器8设置用于测量表示个体的生理状况的信号，例如心电图、温度、呼吸率、血压或任何其他的与健康相关的参数。此外，传感器可以设置用于确定非健康相关的参数，例如身体活动的级别，正如健身领域所公知的。为此，传感器与个体的皮肤接触。由于带6的弹性，传感器8经受了接触压力，该压力使其在个体2的运动期间基本上保持在原位。所测量的信号被转发到控制单元12用于信号分析和其他数据处理。弹性织物带6进一步提供有激励器10，该激励器设置用于在个体2的活动级别改变时改变传感器的接触压力。为此，将控制单元12设置用于提供控制信号(CS)给激励器10。控制单元和激励器工作的例子参考图2a和2b进行详细讨论。可调节载体/激励器配置的适当实施例将参考图3a和3b进行讨论。
图2a表示监测装置20的电路框图的第一实施例的示意性视图。适合于实时控制传感器22的接触压力的控制装置24的工作优选由所测量的信号S1启动，例如ECG脉冲。控制装置24设置用于执行适当的信号分析，以便确定接触压力当前值的改变是否是必要的，并且确定将要施加给激励器26的控制信号的值。为此，控制装置24包括逻辑单元24a，其设置用于为了信号分析的目的而激励计算装置24b。计算装置24b例如被设置用于确定输入信号S1的信号与噪声比率，并且用于将该结果报告回逻辑单元24a。如果信号与噪声比率的运行值在预定阈值之下，则逻辑单元24a寻址查找表24c以便确定将要通过控制信号传递装置24d施加给激励器的控制信号的值。当确定了控制信号的值时，逻辑单元24a释放触发信号到控制信号传递装置24d。一旦由激励器26接收到控制信号(未示出)，控制压力P就相应地改变。
图2b表示监测装置21的电路框图的第二实施例的示意性视图。控制装置25设置用于从传感器22接收信号S1，连同从另外的传感器23接收另外的信号S3。适当的另外的传感器的例子是活动传感器、压力传感器、应变传感器、定时器、温度传感器等等。在判定电路中包括另外的传感器是有利的，由于它提供了另外的信息，例如用户活动的级别(活动传感器)、弹性材料的紧密度(结合到弹性材料中的应变传感器)、当前环境时间(定时器)等等。优选地，该另外的信号S3连同所测量的信号S1通过逻辑单元25a进行分析，并且基于该分析进行对接触压力改变的判定。优选地，由这些信号之间的函数依赖关系还确定控制信号的值，所述依赖关系通过计算装置25b进行分析。任选地，该控制信号的值存储在查找表25c中。一旦由控制信号传递装置25d从控制单元25a接收到适当的触发信号，则将控制信号CS施加到激励器27。激励器与可调节载体相互作用，并且因此改变接触压力P。优选地，可调节载体提供有设置在传感器上或其直接附近中的压力传感器29。压力传感器29将参考信号S5’提供给控制装置用于验证的目的。监测装置21的电路的当前实施例设置有控制回路，其能够实现压力控制系统的可靠工作，所述系统可适合于个体的不同活动级别。
图3a表示激励器的第一实施例的示意性视图。监测装置30由个体穿着，以便相关的横截面33由弹性材料31环绕。弹性材料的长度选择为以便传感器32当与个体的皮肤接触时经受接触压力。为了确定接触压力的绝对值，将适当的压力传感器34设置在传感器32的顶部。将激励器36贴附于弹性材料以用于接触压力控制。优选地，激励器包括有弹性的材料块，例如聚合物，或者响应于控制信号(未示出)而改变其长度38的机械装置。
图3b表示激励器的第二实施例的示意性视图。监测装置40包括可调节载体42、传感器46和可膨胀的袋44。可膨胀的袋44可以借助导管45由相应的泵49通过液体或空气膨胀。可调节载体以这样的方式进行选择，即传感器46当与个体的皮肤50接触时经受接触压力。由传感器46测量的信号借助适当的布线47对控制单元(未示出)可用。如果确定了信号质量变差，则控制装置传递控制信号CS到泵49，以便可膨胀的袋的容积V改变以产生所需的接触压力。此外，压力传感器48可以设置在导管45中以便产生对诱发的接触压力的直接测量。
尽管已经参考其优选实施例描述了本发明，但是应当理解，这些并非是限制性示例。因此，各种修改对于本领域技术人员来说都是显而易见的，而不偏离由权利要求所定义的本发明的范围。本发明可以借助硬件和软件来实现，并且一些“装置”可以由硬件中的相同项来表示。任何附图标记都不会限制权利要求的范围。
权利要求
1.设置用于监测个体(2)的生理参数的装置(1)，所述装置包括-传感器(8)，设置为当所述传感器与个体的皮肤(50)接触时测量与所述参数相关的信号(S1)；-可调节载体(6)，设置用于支撑所述传感器并弹性地符合个体的身体部分，以便接触压力施加到所述传感器(8)；-激励器(10)，设置用于与可调节载体(6)相互作用以便更改接触压力；-控制装置(12)，设置用于根据施加给激励器(10)的控制信号来控制接触压力。
2.根据权利要求1的装置，其中控制装置(24，25)包括逻辑单元(24a，25a)，其设置用于评估接触压力(P)的客观值并基于所述评估确定控制信号(CS)的值。
3.根据权利要求2的装置，其中接触压力(P)的客观值是由另外的传感器(23)的读数来确定的。
4.根据权利要求2或3的装置，其中可调节载体(31)包括弹性材料块，该激励器(36)被设置用于在接收到控制信号(CS)时改变所述块的长度，由此改变接触压力。
5.根据权利要求2或3的装置，其中该激励器包括可膨胀的袋(46)，所述袋在空间上设置在可调节载体(42)和传感器(46)之间，所述袋中流体的体积由控制信号(CS)来控制。
6.一种监测衣物(4)，包括-设置用于支撑传感器(8)的弹性材料块(6)，该传感器被设计用于当与个体的皮肤接触时进行生理参数(S1)的测量，所述材料块设置用于符合个体的身体部分，以便接触压力(P)施加到传感器(8)，所述监测衣物进一步包括-激励器(10)，设置用于与该材料块(6)相互作用以便自动地更改接触压力(P)。
7.根据权利要求6的衣物，其中激励器(36)设置用于在接收到控制信号(CS)时改变所述弹性材料(31)的长度。
8.根据权利要求6的衣物，其中激励器包括可膨胀的袋(46)，所述袋被设计位于该弹性材料块(42)和传感器(46)之间，并且在接收到控制信号(CS)时改变其容积。
全文摘要
一种监测装置(21)，设置用于借助适当设置的传感器(22)来测量表示个体的生理状况的信号(S1)，并且自动更改所述传感器的接触压力(P)以满足实时需要。为此，该传感器(22)由弹性材料块支撑，该监测装置进一步包括激励器(27)，其设置用于分析来自传感器(22)的信号(S1)并对接触压力(P)的改变作出判定。为此，控制装置(25)包括逻辑单元(25a)，其被设置用于进行适当的信号分析。优选地，监测装置(21)设置有另外的传感器(23)，其信号(S3)也被提供给控制单元(25)用于分析。
文档编号A61B5/00GK1886090SQ200480035109
公开日2006年12月27日 申请日期2004年11月24日 优先权日2003年11月28日
发明者J·米尔斯特夫, H·赖特, A·蒙特维, J·劳特, O·祖赫, R·施密德特, M·佩尔库恩, F·科勒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司