用于呼吸率測量的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于對人類對象的呼吸率的測量與監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 許多生理參數(shù)被測量用以評估人的健康狀態(tài)。在患者在醫(yī)院并且尤其是在重癥監(jiān) 護單元（ICU)的情況中，生理參數(shù)是在連續(xù)的基礎(chǔ)上測量的，以監(jiān)測患者的健康狀態(tài)的變 化。這么做是為了確保在健康狀態(tài)惡化的情況下（尤其是當惡化可能危及生命時）及時的 醫(yī)學干預(yù)。
[0003] 所測量的重要參數(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，并且對吸入和呼出循環(huán)（用時鐘計時）的次數(shù)進行 計數(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是有問題的。
[0004] 自動測量呼吸率的設(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人員將傳感器 定位患者的身體上或其他地方。
[0005] 公開的專利申請US20100222687(其被受讓給與本申請相同的受讓人）公開了一 種使用多個多普勒雷達的方法，多普勒雷達被設(shè)置在座椅安全帶上或被集成到座席安全帶 中，用于監(jiān)測坐在機動車輛的座椅上的人的生命體征。所公開的方法以不引人注目的方式 監(jiān)測坐在機動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] 存在著對于測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 問題中的一個或多個。該需要利用權(quán)利要求1中限定的用于測量對象的呼吸率的設(shè)備來解 決。
[0007] 這樣的設(shè)備可以具有以下優(yōu)點，即其可以不需要技術(shù)人員手動測量呼吸率。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)備測量呼吸率，因此數(shù)據(jù)可 以被存儲、或被傳輸?shù)较到y(tǒng)用于進一步處理或者與其他測量的參數(shù)一起被用于做出決策或 用于發(fā)出警報。
[0008] 另外，通過如權(quán)利要求14中限定的方法，解決了對測量對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)測器使用血壓計袖帶（除其他以外）來測量對象的BP。 因此所公開的方法可以提供以下優(yōu)點，即其使得方便地將換能器設(shè)置在袖帶中，并且在袖 帶被對象佩戴后，即實現(xiàn)了對對象的呼吸率的測量，而無需對單獨的換能器的任意額外定 位。
【附圖說明】
[0010] 參考以下附圖詳細描述了所公開的設(shè)備和所公開的方法的這些及其他方面，其 中：
[0011] 圖1是所公開的設(shè)備的示意圖；
[0012] 圖2是所公開的方法的圖示；以及
[0013] 圖3是所公開的設(shè)備在使用中的表示。
【具體實施方式】
[0014] 圖1是所公開的設(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也接收被對象的胸部反射的能量。由于對象的胸部因?qū)ο蟮暮粑苿?，因此所反射?能量的頻率經(jīng)歷多普勒位移。分析器105接收信號106 (后文中被稱作換能器信號），其對 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106,并確定對象的呼 吸率。
[0015] 為了更好地描繪該設(shè)備及其過程，振蕩器103產(chǎn)生在預(yù)定頻率的能量，并驅(qū)動換 能器107。所述換能器優(yōu)選為將高頻能量轉(zhuǎn)化成對應(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反射，則其中沒有要被解調(diào)的信息。然 而，在本發(fā)明的情況中，反射表面是對象的胸部的表面一一其與對象的呼吸同步移動，所述 移動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106。換能器信號106或解調(diào)信號106a呈現(xiàn)對運動速 度、運動幅度以及胸部與傳感器之間的距離的復雜相關(guān)性。通過使用合適的現(xiàn)有技術(shù)信號 處理，能夠從換能器信號106或解調(diào)信號106a獲得對象的呼吸率。
[0017] 分析器105分析所述信號，以在解調(diào)信號106a中確定對應(yīng)于完整呼吸循環(huán)的模 式。其識別至少每個完整循環(huán)一一包括一次吸入和一次呼出一一的開始和結(jié)束。
[0018] 分析器105確定針對每個循環(huán)的時間段或每個循環(huán)內(nèi)的模式的時間段和幅度，或 者對在給定時間段內(nèi)的完整循環(huán)的次數(shù)進行計數(shù)。循環(huán)內(nèi)的模式可以對應(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，為了測量低頻率，計算每個循環(huán)的 時間段的方法更準確。時間段的倒數(shù)乘以六十得到對象的呼吸率，單位是每分鐘呼吸次數(shù)， 這是針對呼吸率的最常用單位。適當?shù)剌敵?08由分析器105確定的呼吸率和其他值。
[0019] 在一個實施例中，分析器105通過對換能器信號106或解調(diào)的換能器信號106a進 行傅立葉分析，來計算呼吸率。由于能夠消除或抑制噪聲的影響，因此這對于準確測量可以 是有利的，消除了對確定循環(huán)的開始或結(jié)束點的需要，并籍此減少或甚至消除了其中的模 糊性。
[0020] 在一個實施例中，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106a。在另一優(yōu)選的實施例中，可以通過合適的用戶接口 111，將針對各個測量值的極 限值（例如呼吸率，或針對一次呼吸的時間（完整循環(huán)）、針對每次吸入和每次呼出的時間 等等）輸入到所述設(shè)備，并且每當個體值越過極限值，即可以由所述設(shè)備發(fā)出指示或警報 110。要理解，所述指示可以是聲音的或視覺的或視聽的警報。在一個實施例中，可以以有 線或無線方式將一個或多個輸出（例如呼吸率、呼吸的相位的持續(xù)時間和幅度等）輸出到 中央監(jiān)視單元或床邊單元或中央資料庫，用于存儲對所監(jiān)測的值或在發(fā)出警報時的事件的 記錄。
[0021] 由于呼吸是個自然生理現(xiàn)象，因而在循環(huán)之間的每個循環(huán)的時間上可能存在大的 變化。因此，如果顯示如上所述計算的呼吸率，則監(jiān)視器109上的顯示可以相當迅速地改 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)的移動平均， 用于顯示單元來顯示。備選地，可以顯示逐個循環(huán)的呼吸率和移動平均兩者。有時，對象自 愿或非自愿地做了個比正常情況更長的呼吸。在一個實施例中，當這樣的事件發(fā)生時，可以 將這樣的非常長的循環(huán)從對平均的計算中去除掉。
[0022] 在一個實施例中，換能器107被設(shè)置在血壓計袖帶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?shù)胤胖迷趯ο蟮纳媳凵稀Q能器 107被設(shè)置在袖帶上，從而在使用中，當袖帶被對象按規(guī)定佩戴時，能量的輻射的方向基本 上朝著對象的胸部。當所輻射的能量遇到對象的胸部時，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被對象按規(guī)定佩 戴。在該實施例中，呼吸率測量設(shè)備和基