用于呼吸率測(cè)量的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于對(duì)人類對(duì)象的呼吸率的測(cè)量與監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 許多生理參數(shù)被測(cè)量用以評(píng)估人的健康狀態(tài)。在患者在醫(yī)院并且尤其是在重癥監(jiān) 護(hù)單元（ICU)的情況中，生理參數(shù)是在連續(xù)的基礎(chǔ)上測(cè)量的，以監(jiān)測(cè)患者的健康狀態(tài)的變 化。這么做是為了確保在健康狀態(tài)惡化的情況下（尤其是當(dāng)惡化可能危及生命時(shí)）及時(shí)的 醫(yī)學(xué)干預(yù)。
[0003] 所測(cè)量的重要參數(shù)之一是呼吸率，也稱呼吸率。在低敏銳度設(shè)置中最常用的方法 是觀察患者的胸部在呼吸期間的起落，并且對(duì)吸入和呼出循環(huán)（用時(shí)鐘計(jì)時(shí)）的次數(shù)進(jìn)行 計(jì)數(shù)。這在患者因呼吸窘迫而具有不規(guī)律的或淺慢的呼吸時(shí)是有問(wèn)題的。
[0004] 自動(dòng)測(cè)量呼吸率的設(shè)備和方法是本領(lǐng)域已知的，使用不同類型的換能器。那些方 法中的一些是阻抗容積描記術(shù)、二氧化碳圖（主要用在I⑶中）和在睡眠研宄（多導(dǎo)睡眠 圖）中的感應(yīng)式胸容積描記術(shù)（RespibancO。所有這些方法都需要由受訓(xùn)人員將傳感器 定位患者的身體上或其他地方。
[0005] 公開(kāi)的專利申請(qǐng)US20100222687(其被受讓給與本申請(qǐng)相同的受讓人）公開(kāi)了一 種使用多個(gè)多普勒雷達(dá)的方法，多普勒雷達(dá)被設(shè)置在座椅安全帶上或被集成到座席安全帶 中，用于監(jiān)測(cè)坐在機(jī)動(dòng)車輛的座椅上的人的生命體征。所公開(kāi)的方法以不引人注目的方式 監(jiān)測(cè)坐在機(jī)動(dòng)車輛里的人的生命體征，例如心率和呼吸率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 存在著對(duì)于測(cè)量患者的呼吸率的設(shè)備和方法的需要，用于克服或緩解現(xiàn)有技術(shù)的 問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)。該需要利用權(quán)利要求1中限定的用于測(cè)量對(duì)象的呼吸率的設(shè)備來(lái)解 決。
[0007] 這樣的設(shè)備可以具有以下優(yōu)點(diǎn)，即其可以不需要技術(shù)人員手動(dòng)測(cè)量呼吸率。另外， 其可以不需要技術(shù)人員將傳感器定位到患者附近。由于所述設(shè)備測(cè)量呼吸率，因此數(shù)據(jù)可 以被存儲(chǔ)、或被傳輸?shù)较到y(tǒng)用于進(jìn)一步處理或者與其他測(cè)量的參數(shù)一起被用于做出決策或 用于發(fā)出警報(bào)。
[0008] 另外，通過(guò)如權(quán)利要求14中限定的方法，解決了對(duì)測(cè)量對(duì)象的呼吸率的這樣的方 法的需要。
[0009] 一般，I⑶中使用的患者監(jiān)測(cè)器使用血壓計(jì)袖帶（除其他以外）來(lái)測(cè)量對(duì)象的BP。 因此所公開(kāi)的方法可以提供以下優(yōu)點(diǎn)，即其使得方便地將換能器設(shè)置在袖帶中，并且在袖 帶被對(duì)象佩戴后，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)對(duì)象的呼吸率的測(cè)量，而無(wú)需對(duì)單獨(dú)的換能器的任意額外定 位。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 參考以下附圖詳細(xì)描述了所公開(kāi)的設(shè)備和所公開(kāi)的方法的這些及其他方面，其 中：
[0011] 圖1是所公開(kāi)的設(shè)備的示意圖；
[0012] 圖2是所公開(kāi)的方法的圖示；以及
[0013] 圖3是所公開(kāi)的設(shè)備在使用中的表示。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 圖1是所公開(kāi)的設(shè)備100的示意圖。換能器107向?qū)ο蟮男夭枯椛淠芰?。換能器 107也接收被對(duì)象的胸部反射的能量。由于對(duì)象的胸部因?qū)ο蟮暮粑苿?dòng)，因此所反射的 能量的頻率經(jīng)歷多普勒位移。分析器105接收信號(hào)106 (后文中被稱作換能器信號(hào)），其對(duì) 應(yīng)于被換能器107接收的所反射的能量。分析器105分析換能器信號(hào)106,并確定對(duì)象的呼 吸率。
[0015] 為了更好地描繪該設(shè)備及其過(guò)程，振蕩器103產(chǎn)生在預(yù)定頻率的能量，并驅(qū)動(dòng)換 能器107。所述換能器優(yōu)選為將高頻能量轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的電磁輻射或者反之的天線，或者將電 能轉(zhuǎn)化成預(yù)定頻率的超聲能量或相反的超聲換能器。在后文的描述中，為了容易描述，將僅 涉及它們中的一種，即電磁波。要理解，加上必要的變更，所述描述也適用于超聲波。然而， 如果有例外，將在合適的地方陳述關(guān)于兩種形式的能量的差異。
[0016] 利用固定的換能器，如果能量被固定的目標(biāo)反射，則其中沒(méi)有要被解調(diào)的信息。然 而，在本發(fā)明的情況中，反射表面是對(duì)象的胸部的表面一一其與對(duì)象的呼吸同步移動(dòng)，所述 移動(dòng)的至少部分將在與輻射的方向平行的方向。因此，所反射的能量的頻率經(jīng)歷多普勒位 移。分析器105可以解調(diào)換能器信號(hào)106。換能器信號(hào)106或解調(diào)信號(hào)106a呈現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)速 度、運(yùn)動(dòng)幅度以及胸部與傳感器之間的距離的復(fù)雜相關(guān)性。通過(guò)使用合適的現(xiàn)有技術(shù)信號(hào) 處理，能夠從換能器信號(hào)106或解調(diào)信號(hào)106a獲得對(duì)象的呼吸率。
[0017] 分析器105分析所述信號(hào)，以在解調(diào)信號(hào)106a中確定對(duì)應(yīng)于完整呼吸循環(huán)的模 式。其識(shí)別至少每個(gè)完整循環(huán)一一包括一次吸入和一次呼出一一的開(kāi)始和結(jié)束。
[0018] 分析器105確定針對(duì)每個(gè)循環(huán)的時(shí)間段或每個(gè)循環(huán)內(nèi)的模式的時(shí)間段和幅度，或 者對(duì)在給定時(shí)間段內(nèi)的完整循環(huán)的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。循環(huán)內(nèi)的模式可以對(duì)應(yīng)于吸入相位、呼 出相位以及它們之間的暫停（如果有的話）。眾所周知，為了測(cè)量低頻率，計(jì)算每個(gè)循環(huán)的 時(shí)間段的方法更準(zhǔn)確。時(shí)間段的倒數(shù)乘以六十得到對(duì)象的呼吸率，單位是每分鐘呼吸次數(shù)， 這是針對(duì)呼吸率的最常用單位。適當(dāng)?shù)剌敵?08由分析器105確定的呼吸率和其他值。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，分析器105通過(guò)對(duì)換能器信號(hào)106或解調(diào)的換能器信號(hào)106a進(jìn) 行傅立葉分析，來(lái)計(jì)算呼吸率。由于能夠消除或抑制噪聲的影響，因此這對(duì)于準(zhǔn)確測(cè)量可以 是有利的，消除了對(duì)確定循環(huán)的開(kāi)始或結(jié)束點(diǎn)的需要，并籍此減少或甚至消除了其中的模 糊性。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備可以以適合被顯示在監(jiān)視器109上的方式輸出解調(diào)信 號(hào)106a。在另一優(yōu)選的實(shí)施例中，可以通過(guò)合適的用戶接口 111，將針對(duì)各個(gè)測(cè)量值的極 限值（例如呼吸率，或針對(duì)一次呼吸的時(shí)間（完整循環(huán)）、針對(duì)每次吸入和每次呼出的時(shí)間 等等）輸入到所述設(shè)備，并且每當(dāng)個(gè)體值越過(guò)極限值，即可以由所述設(shè)備發(fā)出指示或警報(bào) 110。要理解，所述指示可以是聲音的或視覺(jué)的或視聽(tīng)的警報(bào)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以以有 線或無(wú)線方式將一個(gè)或多個(gè)輸出（例如呼吸率、呼吸的相位的持續(xù)時(shí)間和幅度等）輸出到 中央監(jiān)視單元或床邊單元或中央資料庫(kù)，用于存儲(chǔ)對(duì)所監(jiān)測(cè)的值或在發(fā)出警報(bào)時(shí)的事件的 記錄。
[0021] 由于呼吸是個(gè)自然生理現(xiàn)象，因而在循環(huán)之間的每個(gè)循環(huán)的時(shí)間上可能存在大的 變化。因此，如果顯示如上所述計(jì)算的呼吸率，則監(jiān)視器109上的顯示可以相當(dāng)迅速地改 變，并因此可能混淆或難以閱讀。因此，輸出108可以是預(yù)定數(shù)目的呼吸循環(huán)的移動(dòng)平均， 用于顯示單元來(lái)顯示。備選地，可以顯示逐個(gè)循環(huán)的呼吸率和移動(dòng)平均兩者。有時(shí)，對(duì)象自 愿或非自愿地做了個(gè)比正常情況更長(zhǎng)的呼吸。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)這樣的事件發(fā)生時(shí)，可以 將這樣的非常長(zhǎng)的循環(huán)從對(duì)平均的計(jì)算中去除掉。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施例中，換能器107被設(shè)置在血壓計(jì)袖帶101上，如圖1中所示。換能器 可以可釋放地可耦合到袖帶，例如使用鉤環(huán)緊固件。盡管袖帶被示為在距對(duì)象的圖解表示 的上臂一距離處，但要理解，袖帶101按規(guī)定被纏繞或適當(dāng)?shù)胤胖迷趯?duì)象的上臂上。換能器 107被設(shè)置在袖帶上，從而在使用中，當(dāng)袖帶被對(duì)象按規(guī)定佩戴時(shí)，能量的輻射的方向基本 上朝著對(duì)象的胸部。當(dāng)所輻射的能量遇到對(duì)象的胸部時(shí)，能量中的至少部分被胸部反射，并 且所反射的能量中的至少部分被換能器107感測(cè)到。
[0023] 圖3示出袖帶101、被設(shè)置在袖帶101上的換能器107,袖帶101被對(duì)象按規(guī)定佩 戴。在該實(shí)施例中，呼吸率測(cè)量設(shè)備和基