專利名稱：用于測量胸部參數(shù)尤其在cpr期間測量胸部參數(shù)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方法涉及ー種當(dāng)置于人體上尤其是作為CPR測量一部分的用于監(jiān)測測量單元位置的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
定義為胸部按壓和空氣流通的心肺復(fù)蘇(CPR)的質(zhì)量對(duì)于心臟停搏的結(jié)果非常重要。Gallagher, Van Hoeyweghen 和 Wik(Gallagher 等人；1995 年 12 月 27 日 JAMA ； 274(24) :1922-5。Van Hoeyweghen 等人；1"3 年 8 月 Resuscitation (復(fù)蘇)ク6(1) 47-52。Wik L 等人 1994 年 Resuscitation (復(fù)蘇)；28 :195-203)分別指出，在救護(hù)人員到來之前由他人執(zhí)行高質(zhì)量的CPR，能夠提高3-4倍的生存機(jī)會(huì)。但不幸的是，根據(jù)發(fā)表在JAMA的ー篇最近的研究報(bào)告(Wik等人2005年1月19日在Jama 2005-Vol 293, No 3 發(fā)表的 Quality of Cardiopulmonary Resuscitation During 0ut-of-Hospital CardiacArrest (醫(yī)院外心臟停搏時(shí)心肺復(fù)蘇的質(zhì)量))，即使是醫(yī)護(hù)人員，大多數(shù)情況下提供的CPR也低于最佳質(zhì)量。最普遍的失敗原因?yàn)闆]有提供胸部按壓、沒有空氣流通、胸部按壓深度太淺、胸部按壓率太高或太低、空氣流通率太高或太低或胸部膨脹時(shí)間太快。發(fā)表在2005年卷67的Resuscitation (復(fù)蘇)上的2005年國際科學(xué)共識(shí)會(huì)議， 詳細(xì)陳述了 CPR應(yīng)如何有效提供，以及CPR與心臟除顫應(yīng)怎樣一起使用。對(duì)于所有的成年人和年長兒童的患者來說，胸部按壓準(zhǔn)則都是一祥的深度應(yīng)至少4-5cm，頻率應(yīng)至少100/ 分鐘，以及救助者在兩次按壓之間應(yīng)完全釋放壓力。然而在實(shí)際中，必要的按壓深度和力度會(huì)存在很大的個(gè)體差異，而這些按壓深度和力度取決于諸如患者體形大小等因素。因此，這些準(zhǔn)則在某些情形下造成了不理想的治療。在EP1057451中，Myklebust闡述了一種測量胸部按壓的傳感器。這種傳感器安裝了加速度計(jì)和カ度激活開關(guān)。該系統(tǒng)中的一部分也是根據(jù)加速度和來自力度激活開關(guān)的信號(hào)來估計(jì)胸部按壓移動(dòng)量的裝置。這種傳感器的ー個(gè)局限性在于不能提供可靠檢測各胸部按壓被完全釋放的裝置(受到力度開關(guān)敏感度的限制)。這項(xiàng)技術(shù)的另ー個(gè)局限性在于該系統(tǒng)的精確度依賴于患者躺在什么樣的表面。例如，當(dāng)病人躺在床墊上吋，在胸部上的傳感器將測量床墊上的患者和胸部按壓兩者的移動(dòng)量。在US2004/0210172和W02006/006871 中類似地論述了使用加速度計(jì)來監(jiān)測床的移動(dòng)量。直到現(xiàn)在，這個(gè)問題通常是通過在患者下方増加ー個(gè)硬平板來解決，但即使是這樣，仍然有證據(jù)表明一些向下的力度導(dǎo)致對(duì)床墊以及胸部的按壓，這就意味著，單個(gè)置于胸部上的加速度計(jì)將會(huì)高估胸部按壓深度，因?yàn)橥瑫r(shí)測量了床墊和胸部的按壓。US2004/^67325中提供的這個(gè)問題的解決方案是利用兩個(gè)線圈來測量他們間的相對(duì)距離，第一個(gè)線圈發(fā)射變化的磁場，由在患者的相對(duì)一面上的第二個(gè)線圈接收。關(guān)于這個(gè)解決方案的問題是發(fā)射的磁場將由于周圍的金屬物體而變動(dòng)范圍很大。US2004/^67325中建議進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波，但這不能在所有情形下提供足夠的信號(hào)能量， 因此降低了測量的精確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種用于監(jiān)測相對(duì)患者背部的患者胸部按壓的精確方法， 尤其是在CPR期間，以便提供兩次按壓之間按壓深度和胸部空間(dimension)信息，S卩，胸部至背部空間，檢測兩次按壓之間施加于胸部的按壓是否完全釋放也是可能的。利用上述描述和所附權(quán)利要求中所述的特征可以實(shí)現(xiàn)該目的。本發(fā)明是基于最好放置于患者背部的驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生的振蕩磁場強(qiáng)度的檢測，其中測量單元放置于胸部。這樣使得測量對(duì)于驅(qū)動(dòng)單元的移動(dòng)不太關(guān)注，因此，即使是床墊在 CPR中被按壓也不會(huì)影響測量。磁場的檢測是眾所周知的并且是相當(dāng)簡單的技木，所以測量設(shè)備可以非常簡單，例如，與以上提到的發(fā)表的文章所描述的包括力度傳感器和/或加速度計(jì)的放置于患者胸部上的相應(yīng)設(shè)備大小一祥。由于測量的特征是放置于胸部上的測量單元與患者背部處的底板兩者之間的距離，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)還提供了一種用于在非按壓期間測量胸部空間的裝置，該系統(tǒng)還提供了關(guān)于胸部“成型”的信息，胸部“成型”的意思是由于胸部萎陷所引起的胸背空間的永久性改變，例如由于來自CPR的機(jī)械應(yīng)カ。


下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，并通過ー些具體實(shí)施方式
來闡述本發(fā)明。圖Ia顯示了本發(fā)明提供的互相以一定距離放置的驅(qū)動(dòng)單元和測量單元。圖Ib顯示了測量單元獲得的測量。圖加-d顯示了磁場生成的可選實(shí)施方式。圖3顯示了系統(tǒng)的ー種可選實(shí)施實(shí)施方式。圖4顯示了測量單元。
具體實(shí)施例方式在圖Ia所示的本發(fā)明的實(shí)施方式中，測量單元1放置于驅(qū)動(dòng)単元2上方一定距離處。該驅(qū)動(dòng)単元包括耦合至電源(未示出)的第一驅(qū)動(dòng)線圈3，以產(chǎn)生具有以已知幅度隨預(yù)定頻率或在預(yù)定頻率范圍內(nèi)變化的已知磁場強(qiáng)度6的磁場。得到的磁場強(qiáng)度6將由與驅(qū)動(dòng)単元2的距離和相對(duì)于磁場軸線7的位置來確定。只要測量單元1靠近場軸線7，磁場強(qiáng)度 6就以可預(yù)測的方式由取決于離驅(qū)動(dòng)單元的距離，線圈3產(chǎn)生磁場的特性是眾所周知的。由于該系統(tǒng)用于患者，所以可變磁場的頻率范圍最好應(yīng)在一定范圍內(nèi)以使患者體內(nèi)的水不會(huì)顯著影響測量值，并應(yīng)因此在50-100kHz范圍內(nèi)。其他范圍也是可以的，但將需要根據(jù)能夠影響磁場強(qiáng)度的物質(zhì)的作用來進(jìn)行校準(zhǔn)。在圖Ia中的驅(qū)動(dòng)單元2還包括如線圈5所示的輔助磁場傳感器，用于檢測驅(qū)動(dòng)單元中的磁場強(qiáng)度。這能夠使操作者補(bǔ)償對(duì)于因如金屬床架之類的靠近該系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)所引起的磁場強(qiáng)度減少量。操作者可以一直増加磁場強(qiáng)度直到輔助驅(qū)動(dòng)線圈檢測到預(yù)定的磁場強(qiáng)度，或者該處理過程可以由對(duì)傳感器線圈5處所測量到的場特性與選定值進(jìn)行比較的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行，例如，將磁場強(qiáng)度維持在選定頻率范圍，對(duì)應(yīng)于在測量單元1處的選定頻率范圍，大于足夠在測量単元1提供精確測量值的預(yù)定閾值。從圖Ia可以看出，為了選擇大規(guī)格的驅(qū)動(dòng)線圈3，在所示實(shí)例中和驅(qū)動(dòng)單元2與測量単元1間的距離相當(dāng)。確切的尺寸隨應(yīng)用不同而變化，但若其大得足以使在超過測量單元的可能操作位置可形成基本均勻的磁場則是有利的。這樣來自磁場軸線7的測量單元1 的替換將對(duì)測量磁場強(qiáng)度的有很小的影響。這根據(jù)磁場強(qiáng)度6是很顯眼的，磁場強(qiáng)度6顯示了弧線與驅(qū)動(dòng)線圈3以及底板、床墊或支持患者的床基本上是平行的。眾所周知，測量到的磁場強(qiáng)度將取決于驅(qū)動(dòng)線圈2與測量單元1之間的距離，如圖 Ib所示得測量值顯示了來自傳感器的典型波形，且假設(shè)初期沒有向傳感器施加外力。初始 AP(IAP)表示按壓之前胸部的空間。初始AP波形的反饋指示如7所示，指出了相對(duì)于測量儀器1的初始位置的深度。當(dāng)引入所謂的“倚靠(lean)深度”8時(shí)測量儀器1位于兩次按壓之間所處的深度，例如，因?yàn)閳?zhí)行按壓的人沒有從患者身上完全釋放按壓力。相對(duì)深度8是忽略了倚靠深度的深度，因此指示了施于患者上的最大深度與最小深度之間的按壓深度。在測量單元1的工作區(qū)域中獲得均勻場的其他方式如圖加和2b所示。在圖加中，多個(gè)線圈3a_;3h分布在底板區(qū)域上，并可同步獲得基本均勻的場。正如在前面實(shí)施方式中可在底板中使用輔助線圈5來測量底板中局部的場，例如，用于調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度，或者由 3a-;3h線圈中的ー個(gè)(如中間的線圈3h)組成，或者作為如圖2b中分開的和不同的線圈fe 被提供。在圖2b中，在印制的電路板上提供了為了制成平板結(jié)構(gòu)而形成螺旋形的線圈。螺旋形狀是可選的，且對(duì)于制成不能完全達(dá)到螺旋中心的線圈可能是有利的。在圖2b中提供對(duì)應(yīng)于圖1中的輔助線圈的探測器線圈是為了在遇到如金屬結(jié)構(gòu)時(shí)校準(zhǔn)磁場。圖加和圖2b所示的實(shí)例中，可以略微不同的頻率來驅(qū)動(dòng)每個(gè)單獨(dú)的線圈。若測量単元1能夠區(qū)別頻率間的不同并測量在每個(gè)頻率的信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度，那么計(jì)算在測量區(qū)域中測量單元的位置將是可能的，正如最近的線圈具有最強(qiáng)的場等。例如，這對(duì)于為用戶提供關(guān)于測量単元的位置和CPR在患者的哪個(gè)部位實(shí)施的反饋是有利的。在圖2c中顯示了一種與圖加所示底板相對(duì)應(yīng)的基于平板螺旋線圈的解決方案。 根據(jù)可選的實(shí)施方式，線圈可被調(diào)整以適應(yīng)在略微不同的頻率下振蕩的磁場。那么測量單元1可以在每個(gè)頻率通過檢測具有最大幅值或磁場強(qiáng)度的頻率測量磁場強(qiáng)度或者幅值，該頻率指示了哪個(gè)線圈最接近測量單元，同時(shí)也給出測量單元相對(duì)于底板位置的指示。圖2d 顯示了在中間線圈池發(fā)射最強(qiáng)頻率fl的情況下的幅值和頻率的分布以及測量単元與其他線圈之間的距離是相等的，因此指示了測量單元位于底板中間上方的最佳位置。在以上討論的圖中，產(chǎn)生的磁場具有基本上與底板2垂直的方向7和處于從底板指向測量單元的工作區(qū)域的方向。圖3中的可選實(shí)施方式顯示了由線圈3a磁化成的鐵素體棒北的位置產(chǎn)生與底板水平的磁場并平行于床和患者10。測量單元1中所提供的類似設(shè)置包括用于感測磁場的ー個(gè)鐵素體棒4b和兩個(gè)線圈如。圖3中顯示了場矢量21。在這種情況下，測量單元也必須適于在平行于鐵素體棒方向來測量場。磁場強(qiáng)度的形狀與圖 1所示的基本類似，在附近如果沒有床或其他導(dǎo)電材料的干擾，那么在圖1所示的方向上具有沿病人長度方向上的圓橫截面。雖然沒有示出，但為了調(diào)整發(fā)射的磁場強(qiáng)度，仍使用了合適方向的輔助場傳感器5。如圖4所示的測量單元包括對(duì)在選取的頻率范圍內(nèi)變化的磁場反應(yīng)敏感的拾波線圈4。該線圈與放大器単元11和傳感器板15連接，在所示的實(shí)施方式中放大器単元11 包括放大器12、帶通濾波器13和全波整流器14，它們的功能對(duì)于技術(shù)人員來說是顯而易見的，在所示的實(shí)例中傳感器板15包括AD轉(zhuǎn)換器17和用于發(fā)射測量信號(hào)至監(jiān)測裝置21的微控器19，其中，檢測裝置21通過導(dǎo)線控制系統(tǒng)。數(shù)字信號(hào)處理單元可考慮作為替代方案。 導(dǎo)線可以是串行連接并也可用于從外部裝置21接收信號(hào)和/或功率。圖4中測量單元的實(shí)施方式還包括可測量裝置方向的加速度計(jì)16。所測量的磁場的幅值將取決于相對(duì)于磁場的拾波線圈的方位是有利的，因?yàn)槠錅y量通過線圈的磁通量?？商峁└鶕?jù)線圈的方向或反饋信號(hào)來校準(zhǔn)測量信號(hào)的方式以使用戶能夠矯正測量単元的位置和方向?？煽紤]用于測量在測量單元1和驅(qū)動(dòng)單元2的輔助場傳感器5中的磁場的其他方式，例如，霍耳效應(yīng)傳感器，作為傳輸測量信號(hào)的導(dǎo)體的替代，還可使用如光纖或無線電信號(hào)的其他通信方式。對(duì)于無繩通信系統(tǒng)來說，可以提供與電池充電器耦合的充電電池或使用充電單元從磁場提取能量的測量單元。通過產(chǎn)生的磁場發(fā)射信號(hào)至測量單元也是可能的，例如，通過在測量単元中調(diào)制頻率和過濾接收到的信號(hào)?？偟膩碚f，本發(fā)明涉及ー種使用AC磁場測量從背部(平板)到胸部(傳感器)的距離的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠同時(shí)利用目前不被水吸收的頻率測量靜態(tài)距離(AP)和調(diào)制(深度)。根據(jù)本發(fā)明，上述系統(tǒng)使用了如第二線圈的輔助場傳感器來減小金屬的影響，并通過測量場來穩(wěn)定磁場強(qiáng)度。輔助傳感器與驅(qū)動(dòng)線圈處于相同的位置，例如，在底板上，并耦合至用于調(diào)整產(chǎn)生的場的裝置以使這個(gè)位置的磁場強(qiáng)度在合適的水平上。除了以上討論的內(nèi)容，本發(fā)明還提供了一種在維持足夠的強(qiáng)度來提供足夠的精確度的同時(shí)維持磁場強(qiáng)度在最小值以減少任何涉及到高磁場強(qiáng)度危險(xiǎn)的可能性。在IOOkHz頻率范圍內(nèi)，低于1. 63A/ m認(rèn)為是ー個(gè)安全的頻率量級(jí)。也可在底板驅(qū)動(dòng)線圈下提供金屬平板是以最小化金屬的影響?？稍跍y量單元(和/或底板)中使用ー個(gè)或多個(gè)加速度計(jì)以便在ー個(gè)或多個(gè)方向補(bǔ)償“傾斜(tilt)”。本系統(tǒng)可通過場的調(diào)制使用AC磁場以用于在平板和傳感器之間通信，或者是用于在平板和傳感器之間的如平板傾斜、存在金屬、平板操作狀態(tài)等各種信息的通信的無線電通信。為了最小化系統(tǒng)的能量消耗，驅(qū)動(dòng)線圈是驅(qū)動(dòng)線圈的共振驅(qū)動(dòng)?？蛇x擇各種線圈解決方案和方法，除了 AC電磁場的使用，加速度計(jì)傳感器也可用于測量測量單元的移動(dòng)量，即按壓深度。在這種情形下，還可以在底板中提供加速度計(jì)單元以檢測其移動(dòng)量。本系統(tǒng)包括監(jiān)測設(shè)備以及用于獲得關(guān)于所測人或物信息以及分析該信息的軟件。 如上所述，當(dāng)在人體上使用吋，可以得到胸部空間和在CPR期間的按壓深度。這種分析也適用于檢測按壓前后胸部空間的變化，以用于檢測實(shí)施按壓的人是否已經(jīng)完全釋放壓力或者按壓是否已經(jīng)造成胸部更多的永久性變化，例如胸部的萎陷。本系統(tǒng)在上述提到的分析基礎(chǔ)上也可適用于向用戶提供視覺或聲覺的反饋，例如，通過測量単元上的指示、聲效或預(yù)先錄制的聲音信息。測量單元可以通過磁場或者無線電進(jìn)行無繩通信，并在不使用時(shí)在原位置借由磁場或充電接收器進(jìn)行充電。
權(quán)利要求
1.一種用于當(dāng)測量單元置于人體上尤其是人體胸部上時(shí)監(jiān)測該測量單元位置的系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括適于放置在人體的諸如胸部至背部空間的相對(duì)面以預(yù)定頻率振動(dòng)產(chǎn)生磁場的驅(qū)動(dòng)單元，和適于測量磁場強(qiáng)度的所述測量單元，該系統(tǒng)包括用于計(jì)算所述測量單元與所述驅(qū)動(dòng)單元間的距離的計(jì)算裝置，以及其中所述驅(qū)動(dòng)單元包括測量所產(chǎn)生的場強(qiáng)度的輔助磁場傳感器， 所述系統(tǒng)還包括調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)解裝置調(diào)節(jié)到所述驅(qū)動(dòng)單元的輸入直到所產(chǎn)生的場在輔助場傳感器處獲得預(yù)定的強(qiáng)度，從而減少周圍的金屬物體的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)單元是在CPR期間放置于病人下方的底板，且所述系統(tǒng)適于基于一系列所述位置測量來監(jiān)測CPR按壓深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算裝置適于將所監(jiān)測的按壓深度與已知推薦的按壓深度相比較并產(chǎn)生指示按壓質(zhì)量的響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還適于測量按壓之間的靜態(tài)距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)單元包括耦合至交流電源的線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述磁場在50-100kHz頻率范圍內(nèi)變化，因此避免了所述測量單元與驅(qū)動(dòng)單元之間的水的吸收。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)頻率是所述驅(qū)動(dòng)單元的諧振頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述輔助磁場傳感器是線圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述測量單元包括測量相對(duì)于所述磁場的傾斜的方位測量設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述方位測量設(shè)備是加速度計(jì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括用于改變由所述驅(qū)動(dòng)單元發(fā)射的變化磁場的幅值的通信單元，所述測量單元適于通過檢測變化的幅值來接收通信的信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述測量單元包括用于從所述變化的磁場中提取能量并將能量存儲(chǔ)于所述單元中的能量存儲(chǔ)裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述測量單元包括能量存儲(chǔ)裝置和用于耦合至充電器的耦合裝置，該耦合裝置適于當(dāng)耦合至相應(yīng)的充電器時(shí)為所述能量存儲(chǔ)裝置充電。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算裝置包括分析裝置，該分析裝置用于比較所述胸部按壓前后所述距離的信息，以便檢測胸部的萎陷或成型。
15.采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，以用于通過測量所述測量單元與所述驅(qū)動(dòng)單元之間的距離來測量所述胸部的深度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于當(dāng)測量單元置于人體上尤其是人體胸部上時(shí)監(jiān)測該測量單元位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括適于放置在人體的諸如胸部至背部空間的相對(duì)面以預(yù)定頻率振動(dòng)產(chǎn)生磁場的驅(qū)動(dòng)單元，和適于測量磁場強(qiáng)度的測量單元，該系統(tǒng)包括用于計(jì)算測量單元與驅(qū)動(dòng)單元之間的距離的計(jì)算裝置。
文檔編號(hào)A61H31/00GK102548519SQ201080044565
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者H·福桑 申請(qǐng)人:挪度醫(yī)療器械有限公司