專利名稱：患者的非接觸呼吸監(jiān)測和用于光電容積描記術(shù)測量的光學(xué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及患者的非接觸呼吸監(jiān)測的領(lǐng)域以及用于光電容積描記術(shù)測量的光學(xué) 傳感器，并且具體涉及用于同時監(jiān)測呼吸活動、血壓和心率的手持設(shè)備，該手持設(shè)備優(yōu) 選能夠用于抽檢醫(yī)院中患者的體征參數(shù)。
背景技術(shù)：
通過光學(xué)測量的方法可以在患者的手指中探測脈搏波的到達(dá)通常，紅外LED 向手指內(nèi)照射光，并且到達(dá)光敏二極管的光量引起流經(jīng)該二極管的光電流。在存在脈搏 波時，光的大部分被血液吸收，即相應(yīng)地調(diào)制通過光敏二極管的電流。這種技術(shù)稱為光 電容積描記術(shù)(PPG)。如果LED和光敏二極管安裝在手指的對側(cè)，使得LED光實(shí)際照射通過手指，其 稱為“透射式” PPG。此類設(shè)置常常具體化為手指夾。另一選擇是使LED和光敏二極 管兩者均安裝在手指的同側(cè)。這稱為“反射式” PPG，并且可用于手指夾不可接受的情 況。在反射模式中，LED和光敏二極管接近彼此放置，這樣患者僅需將其手指靠放在這 兩個部件上，以便例如對于心率測量或脈搏到達(dá)時間(PAT)測量而探測其脈搏波。反射式PPG設(shè)置可用于許多情況。其僅要求患者將其手指輕放在LED/光敏二 極管組合體上，以便探測其脈搏波。例如，這能夠用于心率測量。PPG的另一應(yīng)用是脈 搏波傳導(dǎo)時間(PTT)或脈搏波到達(dá)時間(PAT)的測量。PTT測量的原理是當(dāng)脈搏波在 身體的一點(diǎn)開始時，及時獲取這一時刻，并測量其在身體的另一點(diǎn)的到達(dá)時間。PPT作 為這兩點(diǎn)間的時間差來計算，并與脈搏波速度負(fù)相關(guān)。PAT被限定為ECG的R波峰與 PPG脈搏到達(dá)某些外圍位點(diǎn)之間的時間延遲。PPG測量常常在患者耳垂或手指上完成。PTT和PAT兩者均是感興趣的測量，因?yàn)樵谄渌麉?shù)中，如身體上兩個測量位 置間的距離以及血管的彈性，它們提供了關(guān)于患者血壓的信息。所以，如果已知或可以 估計出其他參數(shù)，血壓就能夠從PTT或PAT測量中推斷得出。實(shí)際上，ECG信號中的R波峰與主動脈中壓力脈搏傳播的開始并不一致。這是 因?yàn)镋CG的R波峰是心肌的電興奮。肌肉對這一興奮作出反應(yīng)之前需要一定時間，并且 隨后在肌肉已經(jīng)在心臟中積聚足夠的壓力，從而使主動脈瓣打開并使脈搏波真正開始行 經(jīng)動脈之前甚至需要更長的時間。然而，R波峰和主動脈瓣打開之間的時間延遲還傳達(dá) 了關(guān)于動脈血壓的重要信息。因此，在許多應(yīng)用中，將R波峰作為推導(dǎo)脈搏波在外圍的 到達(dá)時間的開始點(diǎn)是可接受的。為了提供不需要袖帶的血壓測量，在過去已經(jīng)利用這一原理作出了許多嘗試。 典型的PAT測量設(shè)置包括ECG測量和PPG測量。獲取PPG脈搏的特征點(diǎn)作為脈搏波到 達(dá)手指或耳朵的時刻。計算ECG的R波峰和PPG特征點(diǎn)的發(fā)生時間之間的差，將其轉(zhuǎn) 換為血壓值。具體會在反射式PPG設(shè)置中遇到的問題是皮膚按壓在LED/光敏二極管組合體上的壓力可能如此之高，導(dǎo)致實(shí)際上阻斷了血管，從而使得脈搏波無法到達(dá)測量位置 并因此無法被探測到。此外，抽檢醫(yī)院病床上患者的體征參數(shù)是護(hù)士日常工作的一部分。心率、呼吸 頻率、血壓和體溫是應(yīng)當(dāng)對每位患者都進(jìn)行檢查的最重要的參數(shù)。適當(dāng)?shù)販y量所有這些 參數(shù)將要求在測量設(shè)備和時間方面付出大量的努力。然而，醫(yī)院的實(shí)際境況迫使護(hù)士 必須盡可能快地進(jìn)行抽檢測量，因?yàn)樗麄冇性S多其他比日常抽檢要求更為專注的工作要 做。具體而言，呼吸活動還不能夠利用常規(guī)的抽檢設(shè)置測量。因此，將需要呼吸傳 感器。一般而言，此類呼吸傳感器必須附接到患者的胸部。然而，將傳感器附接到患者 的胸部并不方便而且耗時。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供用于可靠的和故障安全的光電容積描記術(shù)測量的可 能。該目標(biāo)通過用于光電容積描記術(shù)測量的光學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)，其包括光單元，其具有用于向患者的組織中發(fā)射光的光發(fā)射器和/或用于探測與組織 相互作用后的所發(fā)射的光的一部分的光探測器，其中該光單元嵌入到彈性材料中。因此，本發(fā)明的第一方面的基本思想是提供一種彈性材料，當(dāng)患者指尖按壓時 該彈性材料時，其是有彈力的，并由此避免了患者組織中的毛細(xì)血管的阻斷。這包括若 干優(yōu)點(diǎn)，如反射式手指PPG設(shè)置的直觀使用以及無需向患者解釋必須如何應(yīng)用手指。此 外，本發(fā)明允許反射式PPG設(shè)置在不考慮施加在按壓光單元的皮膚上的壓力的情況下的 有效測量。因此，該解決方案簡單、易行、廉價。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，彈性材料適于與患者的皮膚、優(yōu)選與患者的指尖接 觸。此外，優(yōu)選地，彈性材料的彈性處在人手指組織的典型彈性的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，將 硅膠用于該彈性材料。一般而言，本發(fā)明能夠應(yīng)用于不同類型的光電容積描記術(shù)測量。然而，根據(jù)本 發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，光單元適用于反射式光電容積描記術(shù)測量。關(guān)于這一點(diǎn)，根據(jù)本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例，光單元包括LED和光敏二極管。此外，優(yōu)選地，彈性材料對光發(fā)射器 所發(fā)射的光不透明。這是有利的，因?yàn)檫@樣避免了從光發(fā)射器到光接收器的直接光路。 優(yōu)選地，通過向彈性材料中加入著色劑來實(shí)現(xiàn)彈性材料對光發(fā)射器所發(fā)射的光不透明的 特征。本發(fā)明的第二目的是提供患者的呼吸活動的方便且易于使用的抽檢的可能。該目標(biāo)通過用于患者的非接觸呼吸監(jiān)測的設(shè)備實(shí)現(xiàn)，其包括距離傳感器，其用于連續(xù)探測相對于患者胸部的時間距離變化；以及計算單元，其用于基于探測到的時間距離變化來確定呼吸活動。根據(jù)本發(fā)明的這一第二方面，描述了用于在無身體接觸的情況下測量患者的呼 吸活動的解決方案。該解決方案特別適于集成到手持設(shè)備中。關(guān)于這一點(diǎn)，優(yōu)選地，該 手持設(shè)備包括適于在患者胸部前方、優(yōu)選由患者自己把持該設(shè)備的把持裝置。此外，優(yōu)選地，計算得到的呼吸活動優(yōu)選包括患者的呼吸率。本發(fā)明的這一第二方面提供若干優(yōu)點(diǎn)呼吸活動的非接觸測量能夠集成到手持 設(shè)備中。此外，能夠提供如下文更詳細(xì)闡述的用于進(jìn)行心率、血壓和呼吸頻率的抽檢的 易于使用的手持解決方案。此外，能夠提供如下文進(jìn)一步詳細(xì)闡述的用于進(jìn)行例如包括 呼吸指導(dǎo)的放松訓(xùn)練的易于使用的手持解決方案。一般而言，可以使用如超聲傳感器和/或激光傳感器的不同類型的距離傳感 器。借助超聲可以測量距離。向目標(biāo)發(fā)送短超聲脈沖，該短超聲脈沖在目標(biāo)處被反射， 并測量直到經(jīng)反射的脈沖到達(dá)的時間。在測量的較短時間期間，因?yàn)閭鞑ニ俣仁浅Ａ浚?故飛行時間與距離直接成正比。此外，借助激光干涉測量法，可以非常精確地測量相對 運(yùn)動。發(fā)射激光束和反射激光束之間的相位差取決于與反射目標(biāo)的距離，因此如果引入 反射光束以干涉處于發(fā)射光束相位中的光束，干涉結(jié)果的強(qiáng)度周期性變化。然而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，距離傳感器基于發(fā)射和接收電磁波。此外， 優(yōu)選地，距離傳感器包括多普勒雷達(dá)傳感器，優(yōu)選為雙通道多普勒雷達(dá)傳感器。2.4GHz 或24GHz的雷達(dá)頻率顯示出能產(chǎn)生較好的效果。電磁波的使用具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即它們不在衣物上反射，而是在皮膚表面上反 射。從根本上說，電磁波的反射發(fā)生在具有不同電導(dǎo)率的區(qū)域間的邊界層。因?yàn)榭諝馐?電絕緣體，而衣物常常也是絕緣體，事實(shí)上是在皮膚的表面存在反射。這是使用電磁波 的巨大優(yōu)點(diǎn)。如果反射目標(biāo)(在這種情況下應(yīng)當(dāng)是患者的胸部)由于呼吸活動而運(yùn)動，經(jīng)反射 的電磁波相對于所發(fā)射的波在頻率上發(fā)生偏移(多普勒頻移)。能夠探測到這一頻率差并 將其用作對患者胸部運(yùn)動的測量。例如，這種測量的原理是從交通速度管制中獲知的。 雷達(dá)收發(fā)器的天線能夠容易地以某種方式集成到手持設(shè)備中，從而使電磁波被定向于其 手中把持有設(shè)備的患者的胸部。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)利用患者的雙手握住把持裝置時，把持裝置適于 自動將距離傳感器定向于患者的胸部。這樣，自動對準(zhǔn)了手持設(shè)備而無需另外的調(diào)整。此外，優(yōu)選地，把持裝置包括用于利用患者的雙手抓握設(shè)備的兩個把手。一般 而言，這些把手可能僅適于把持設(shè)備。然而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該把手包括用 于ECG測量的電極。關(guān)于這一點(diǎn)，該把手優(yōu)選由金屬制成。此外，優(yōu)選地，在該設(shè)備 中提供ECG測量單元。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，附加地或備選地，在該設(shè)備上提供用于光電容 積描記術(shù)測量的光學(xué)傳感器，優(yōu)選為如上所述的傳感器。關(guān)于這一點(diǎn)，具體優(yōu)選提供反 射模式的傳感器。此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，光學(xué)傳感器以這樣一種方式定位在 設(shè)備上當(dāng)把持該設(shè)備時，患者的手指，優(yōu)選為患者的拇指，自動地靠放在傳感器上。 這使得該設(shè)備還相對于光電容積描記術(shù)測量更加可靠。此外，同樣優(yōu)選地，在該設(shè)備中 提供適于確定患者血壓的光電容積描記測量單元。上文所述的設(shè)備可以用于不同的應(yīng)用，優(yōu)選用于醫(yī)院中的抽檢應(yīng)用。然而，根 據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在該設(shè)備中提供輸出單元，該輸出單元適于基于經(jīng)確定的心率 和經(jīng)確定的呼吸活動之間的相關(guān)度來輸出緊張狀態(tài)指示信號。根據(jù)下文所述的方法將使 這一思想將更加顯然。
本發(fā)明的重要方面是優(yōu)選在上文所述設(shè)備的輔助下提供為患者提供緊張狀態(tài)指 示信號的方法，其包括以下步驟探測患者的心率；同時探測患者的呼吸活動；計算心率和呼吸活動之間的相關(guān)度；以及基于計算得到的相關(guān)度輸出緊張狀態(tài)指示信號。在靜息條件下，健康患者的心率表現(xiàn)出周期性變化。這種隨著呼吸階段而波 動的節(jié)律現(xiàn)象被稱為呼吸性竇性心律不齊(RSA)心率在吸氣期間升高而在呼氣期間降 低。這樣，在特定條件下，心率趨向同步于患者的呼吸活動。如果患者處于積極或放松 情緒時心率和呼吸同步(“高相關(guān)度”)，相比而言，如果患者處于消極或緊張情緒時則 發(fā)現(xiàn)去同步(“低相關(guān)度”)。在積極情緒時，心率的變化通常以正弦波的方式出現(xiàn)。 這允許同時控制心率變異性和呼吸活動的測量，所以可以計算出這兩者之間的相關(guān)度并 將其用作指示患者放松水平的量度。關(guān)于這種方法，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，輸出指示患者應(yīng)當(dāng)如何呼吸的指導(dǎo) 信號。此外，優(yōu)選地，該指導(dǎo)信號根據(jù)經(jīng)確定的患者的緊張狀態(tài)自動進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用如下本發(fā)明允許利用手持設(shè)備對呼吸非接觸測量。用于同 時抽檢患者的心率、血壓和呼吸頻率的手持設(shè)備具有具體的價值。此外，其可以用于創(chuàng) 建非常有吸引力的手持解決方案，用于給出經(jīng)指導(dǎo)的呼吸鍛煉，作為從緊張狀態(tài)下有效 放松的技術(shù)。


本發(fā)明的這些方面和其他方面將從下文描述的實(shí)施例中變得顯然，并且將參考 這些實(shí)施例加以闡述。在附圖中圖Ia和Ib示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的反射式PPG設(shè)置；圖2a、2b和2c示出了由患者把持的根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的手持設(shè)備；圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)的方框圖；圖4示出了如果患者處于積極或放松情緒時心率和呼吸如何同步，相比而言， 如果患者處于消極或緊張情緒時發(fā)現(xiàn)去同步；圖5說明了根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例的相關(guān)度的計算；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，提出了將具有用于反射式光電容積描記術(shù)測量 的光學(xué)傳感器的光單元1連同其光發(fā)射器2和其光探測器3、即連同其LED/光敏二極管 組合體嵌入到例如將屈服于手指壓力的硅膠的彈性材料4中?？梢詮膱D1中見到相應(yīng)的 反射式PPG設(shè)置。這里，圖1示出了患者的手指5按壓在彈性材料4上，在彈性材料4 中提供了具有光發(fā)射器2和光探測器3的光單元1。在其邊界區(qū)域，彈性材料4由剛性載 體6包圍。這樣，在較寬的手指壓力范圍內(nèi)避免了手指毛細(xì)血管的阻斷。
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正如可以從圖1中所見到的，彈性材料4取決于施加的手指壓力的大小而變形， 并且因?yàn)檫@一形變，避免了毛細(xì)血管7的阻斷，從而允許在較寬的手指壓力范圍內(nèi)在這 一反射式PPG設(shè)置中有效的PPG測量。為了實(shí)現(xiàn)較寬的耐受手指壓力范圍，優(yōu)選選擇其 中嵌入了 LED/光敏二極管組合體的彈性材料4的彈性，使得其彈性等于或近似于手指組 織的彈性。彈性材料4優(yōu)選對于LED所發(fā)射的光不透明，以便避免從LED到光敏二極 管的直接光路。如果需要，優(yōu)選借助硅膠中的著色劑來實(shí)現(xiàn)。從圖2a、2b、2c中可以見到根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的手持設(shè)備9。這種 手持設(shè)備9的總體思想是基于這樣的認(rèn)識如果患者8利用其雙手10把持手持設(shè)備，在 手持設(shè)備9和患者胸部12之間存在自由視線11，如圖2a所示，并且在圖2b和2c中示出 更多細(xì)節(jié)。此外，人體手臂和手腕的解剖結(jié)構(gòu)使得如果該設(shè)備在側(cè)面具有患者用其手10 抓握的兩個把手13，手持設(shè)備9的蓋子14將自動調(diào)整為指向患者的胸部12。圖2b和2c 圖示說明了這種情況。因?yàn)榛颊叩男夭?2的壁由于呼吸活動而前后運(yùn)動，距離傳感器被集成到手持設(shè) 備9的蓋子14中，其測量蓋子14和胸部12之間的距離。不同的傳感器模塊可用于此目 的，正如上文進(jìn)一步的描述。根據(jù)此處所描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在手持設(shè)備9中提供了作為距離傳感 器的電磁波收發(fā)器。實(shí)驗(yàn)表明，雷達(dá)頻率給出了可接受的結(jié)果，優(yōu)選頻率為2.4GHz或 24GHz。雷達(dá)收發(fā)器的天線能夠容易地以某種方式被集成到手持設(shè)備9中，從而使電磁 波被定向于其手10中把持手持設(shè)備9的患者8的胸部12。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)的方框圖。手持設(shè)備9提供三 種不同的測量心率、血壓和呼吸活動。因此，根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的手持設(shè) 備設(shè)計如下對于心率的測量，手持設(shè)備9包括由金屬把手13構(gòu)成的兩個電極，把手13還用 于把持該手持設(shè)備。將把手13連接到包括ECG放大器15和波峰探測器16的ECG測量 單元。隨后，在心率計算器17中計算心率。對于血壓測量，手持設(shè)備9還包括用于光電容積描記術(shù)測量的光學(xué)傳感器18， 其可以如上所述進(jìn)行設(shè)計。將這種光學(xué)傳感器18連接到包括光放大器19和脈搏探測器 20的光電容積描記術(shù)測量單元。隨后，將脈搏探測器20所確定的信號輸出到PAT(脈搏 到達(dá)時間)計算器21，計算器21還接收ECG測量單元的波峰探測器16所輸出的信號。 在PAT計算器21中，從PAT值和ECG信號中推導(dǎo)出血壓。對于呼吸活動的測量，為手持設(shè)備9提供包括天線22的多普勒雷達(dá)單元，天線 22向患者的胸部12發(fā)射電磁波并接收從患者的胸部12反射的電磁波。天線22接收到的 信號給送到與運(yùn)動傳感器24相連的RF前端23。隨后將運(yùn)動傳感器24輸出的信號給送 到用于計算患者8的呼吸率的呼吸率計算器25。這樣，創(chuàng)建了用于進(jìn)行心率、血壓和呼吸頻率的抽檢的易于使用的手持解決方 案。該解決方案在醫(yī)院應(yīng)用中，特別是對于當(dāng)護(hù)士在逐個患者病床間走動從而想要盡可 能快地確定如心率、血壓和呼吸率的可能體征參數(shù)的所謂“抽檢”時非常有用。目前，護(hù)士通過將其手放置在患者的胸部并查看其腕表以了解呼吸循環(huán)持續(xù)了 多少秒從而確定患者的呼吸率。這種方法相當(dāng)不精確并且讓護(hù)士感到困擾，所以某些時候她僅寫下臆斷的數(shù)字。借助本發(fā)明的這一優(yōu)選實(shí)施例克服這些問題。護(hù)士僅將手持設(shè) 備遞給患者?；颊甙殉衷撛O(shè)備若干秒的時間，在此期間借助把手13中的電極、用于拇指 的光學(xué)傳感器18和多普勒雷達(dá)分別測量其ECG、其手指中的脈搏到達(dá)時間和其胸部的運(yùn)動。從ECG中很容易提取心率。將借助光學(xué)傳感器獲得的脈搏到達(dá)時間轉(zhuǎn)換為血 壓讀數(shù)，并且多普勒雷達(dá)測量能夠用于確定呼吸率。這樣，借助單個易于使用的手持設(shè) 備獲取了所有的相關(guān)參數(shù)。該數(shù)據(jù)可以直接存儲在手持設(shè)備9中或通過無線鏈接進(jìn)行發(fā) 送，圖3中未示出無線鏈接。根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例，將心率、血壓和呼吸率的測量用于向患者8給 出關(guān)于其緊張狀態(tài)的反饋。如果組合有呼吸指令，就創(chuàng)建了用于進(jìn)行指導(dǎo)的呼吸訓(xùn)練的 手持設(shè)備9。在靜息條件時，健康人的心率表現(xiàn)出周期性的變化。這種隨著呼吸階段而波動 的節(jié)律現(xiàn)象稱為呼吸性竇性心律失常(RSA)在吸氣期間心率升高而在呼氣期間心率降 低。因此，在特定條件下，心率趨向同步于患者的呼吸活動。圖4示出了如果患者處于積極或放松情緒時心率和呼吸如何同步(“高相關(guān) 度”)，相比而言，如果患者處于消極或緊張情緒時則發(fā)現(xiàn)去同步(“低相關(guān)度”)。在 積極情緒時，心率的變化以正弦波的方式出現(xiàn)。本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例允許同時控制 心率變異性的測量和呼吸活動的測量，所有可以計算出這兩者之間的相關(guān)度并將其用作 指示患者放松水平的量度。這可以按如下方式實(shí)現(xiàn)如圖5所示，在步驟1中，從原始信號中截取呼吸率信號和心率信號中的段，兩 者分別包括N個采樣。隨后，在步驟2中，去除這兩段中的DC分量，并對其幅度進(jìn)行 歸一化。最后，在步驟3中，計算作為這兩段之間的互相關(guān)性的相關(guān)度
相關(guān)度=I;1呼吸(ο·心率ω 如果呼吸信號的最大值對應(yīng)于心率信號的最大值，如圖5所示，計算出的相關(guān) 度就高，因?yàn)楹粑沃械恼蹬c心率段中的正值相乘，并且呼吸段中的負(fù)值與心率信號 中的負(fù)值相乘。因此在這種情況下，所有的要素對加和計算的貢獻(xiàn)為正。容易想象，如 果一段中的最大值對應(yīng)于另一段中的最小值，在這種情況下加和結(jié)果較小，因?yàn)槟菢右?段中的正值與另一段中的負(fù)值相乘，對加和計算的貢獻(xiàn)為負(fù)。優(yōu)選地，將指示患者應(yīng)當(dāng) 如何呼吸的指導(dǎo)信號添加到系統(tǒng)中。該指導(dǎo)信號能夠根據(jù)患者的放松狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。圖6描繪了示出本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)的方框圖根據(jù)本發(fā)明的這一 優(yōu)選實(shí)施例，附加地為圖3中所示的設(shè)備提供相關(guān)度計算器26，將心率計算器17和呼吸 計算器25的輸出給送到相關(guān)度計算器26。隨后將相關(guān)度計算器26的輸出給送到放松評 估單元27，放松評估單元27還接收來自PAT計算器21的輸出信號。最終，提供用于向 患者給出呼吸指令和/或用于指示緊張狀態(tài)的如顯示器、揚(yáng)聲器、照明燈等的輸出設(shè)備 28。圖6中由虛線封閉的區(qū)域29示出了優(yōu)選在微處理器上實(shí)施的數(shù)字信號處理框 圖。正如在圖6所見到的，不僅考慮了心率變異性和呼吸之間的相關(guān)度以獲取患者的放松水平，而且提出還將借助在手指中脈搏波的脈搏到達(dá)時間確定的血壓值用于這一目 的。盡管已經(jīng)在附圖和先前的描述中圖示說明并詳細(xì)描述了本發(fā)明，此類圖示說明 和描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說明性的和示例性的而非限制性的；本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施 例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在根據(jù)對附圖、說明書和權(quán)利要求書的研究來實(shí)踐所要求的發(fā) 明時能夠想到并實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求書中，詞語“包括”并不 排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”并不排除多個。單一處理器可以 實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求書中記載的若干項(xiàng)的功能。起碼的事實(shí)是，在相互不同的權(quán)利要求中記載 的特定手段并不代表使用這些手段的組合不能帶來益處。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不 能解釋為是對范圍的限制。此外，患者應(yīng)當(dāng)理解為不一定有病或患有疾病的人或動物。
權(quán)利要求
1.一種用于光電容積描記術(shù)測量的光學(xué)傳感器，包括光單元(1)，其具有用于向患者(8)的組織中發(fā)射光的光發(fā)射器(2)和/或用于探測 與所述組織相互作用后的所發(fā)射的光的一部分的光探測器(3)，其中所述光單元(1)嵌入到彈性材料(4)中。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其中，所述彈性材料(4)適于與所述患者的皮 膚、優(yōu)選與患者的手指(5)接觸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)傳感器，其中，所述彈性材料(4)的所述彈性處于人 手指的所述組織的典型彈性的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器，其中，所述光單元(1)包括LED 和光敏二極管。
5.如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器，其中，所述彈性材料(4)對于由所 述光發(fā)射器(2)發(fā)射的所述光不透明。
6.—種用于患者的非接觸呼吸監(jiān)測的設(shè)備，包括距離傳感器，其用于連續(xù)探測相對于所述患者的胸部(12)的時間距離變化；以及計算單元，其用于基于所述經(jīng)探測到的時間距離變化來確定所述呼吸活動。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是手持設(shè)備(9)，所述手持設(shè)備(9)包 括適于在所述患者的胸部(12)的前方、優(yōu)選由患者自己把持所述設(shè)備的把持裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，當(dāng)利用所述患者(8)的雙手(10)把持所述把持 裝置時，所述把持裝置適于自動將所述距離傳感器定向于所述患者的胸部(12)。
9.如權(quán)利要求6或8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述距離傳感器基于發(fā)射和接收電 磁波，并且優(yōu)選包括多普勒雷達(dá)傳感器，優(yōu)選包括雙通道多普勒雷達(dá)傳感器。
10.如權(quán)利要求6到9中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，在所述設(shè)備中提供ECG測量單元。
11.如權(quán)利要求6到10中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，在所述設(shè)備上提供用于光電容 積描記術(shù)測量的光學(xué)傳感器(18)，優(yōu)選為如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器 (18)。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，在所述設(shè)備中提供了光電容積描記術(shù)測量單 元，所述光電容積描記術(shù)測量單元適于確定所述患者(8)的血壓。
13.如權(quán)利要求6到12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，在所述設(shè)備中提供輸出單元 (28)，所述輸出單元(28)適于基于經(jīng)確定的心率和經(jīng)確定的呼吸活動之間的相關(guān)度來輸 出緊張狀態(tài)指示信號。
14.一種優(yōu)選在如權(quán)利要求6到13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備的輔助下為患者提供緊張狀態(tài) 指示信號的方法，包括以下步驟探測所述患者的心率；同時探測所述患者的呼吸活動；計算所述心率和所述呼吸活動之間的相關(guān)度；以及基于所述經(jīng)計算出的相關(guān)度輸出緊張狀態(tài)指示信號。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，輸出用于指示所述患者應(yīng)當(dāng)如何呼吸的指導(dǎo)信 號，其中，優(yōu)選地，所述指導(dǎo)信號根據(jù)所述經(jīng)確定的所述患者的緊張狀態(tài)自動進(jìn)行調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于光電容積描記術(shù)測量的光傳感器，其包括具有用于向患者8的組織中發(fā)射光的光發(fā)射器2和/或用于探測與所述組織相互作用之后的所發(fā)射的光的探測器3的光單元1，其中，所述光單元被嵌入到彈性材料4中。本發(fā)明還涉及一種用于患者8的非接觸呼吸監(jiān)測的設(shè)備，其包括距離傳感器，其用于優(yōu)選基于電磁波連續(xù)探測相對于患者的胸部12的時間距離變化；以及計算單元，其用于基于經(jīng)探測到的時間距離變化確定呼吸活動。本發(fā)明具體用于提供一種手持設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)可靠的和易于是用的用于同時監(jiān)測呼吸運(yùn)動、血壓和心率的可能，所述手持設(shè)備可以用于抽檢醫(yī)院中患者的體征參數(shù)。
文檔編號A61B5/0205GK102014737SQ200980116411
公開日2011年4月13日 申請日期2009年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者D·于, G·J·米施, G·斯佩克維爾斯, J·米爾史蒂夫, R·平特, S·M·L·德沃特, X·L·M·A·奧貝特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司