低功率監(jiān)視系統(tǒng)及方法
【專利說明】低功率監(jiān)視系統(tǒng)及方法
【背景技術(shù)】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及醫(yī)療傳感器，且更特定來說，涉及低功率醫(yī)療傳感器。
[0002] 此章節(jié)意在向讀者介紹可能與下文所描述及/或主張的本發(fā)明的各種方面相關(guān) 的技術(shù)的各種方面。認(rèn)為此論述幫助向讀者提供背景信息以促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的各種方面的更 好理解。因此，應(yīng)理解，這些陳述應(yīng)在此背景下閱讀且不作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0003] 在醫(yī)療領(lǐng)域中，醫(yī)生常常希望監(jiān)視及感測(cè)其患者的某些生理特性。因此，已經(jīng)開發(fā) 出用于監(jiān)視及感測(cè)許多此類生理特性的各種裝置。舉例來說，監(jiān)視及感測(cè)裝置的一個(gè)類別 包含分光光度監(jiān)視器及傳感器。此類別的裝置研宄電磁光譜（例如，光的波長）且可監(jiān)視 一系列生理參數(shù)。此類裝置向醫(yī)生及其它醫(yī)護(hù)人員提供其需要用來為其患者提供質(zhì)量醫(yī)護(hù) 的信息。因此，此類監(jiān)視及感測(cè)裝置已成為現(xiàn)代醫(yī)療的不可缺少的部分。
[0004] 常規(guī)分光光度傳感器通常經(jīng)由電纜連接到監(jiān)視器。電纜向傳感器提供功率且用作 用于在傳感器與監(jiān)視器之間發(fā)射信號(hào)的導(dǎo)管。然而，電纜還用于將患者系鏈到監(jiān)視器，從而 妨礙患者沒有阻礙地運(yùn)動(dòng)。因此，此類基于電纜的系統(tǒng)可能不適于非臥床患者或需要非臨 床環(huán)境中的遠(yuǎn)程監(jiān)視的應(yīng)用。因此，已提出包含借助無線鏈路連接到本地監(jiān)視器的患者感 測(cè)裝置的各種系統(tǒng)。遺憾的是，并入有無線鏈路的傳感器可能限于提供在傳感器自身上的 功率，所述功率可被非常迅速地耗盡。
【附圖說明】
[0005] 在閱讀以下詳細(xì)描述且參考附圖后可明白所揭示的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：
[0006] 圖1說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的無線醫(yī)療傳感器系統(tǒng)的組件；
[0007] 圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖1的系統(tǒng)的示意圖；
[0008] 圖3描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖1的系統(tǒng)的示意圖；
[0009] 圖4描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于從患者獲得生理參數(shù)的方法的流程圖； [0010] 圖5描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于調(diào)整平均取樣間隔的方法的流程圖；
[0011] 圖6描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于重構(gòu)感測(cè)的系統(tǒng)；
[0012] 圖7描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于從圖1的無線醫(yī)療系統(tǒng)獲得估計(jì)生理參數(shù)的 方法的流程圖；
[0013] 圖8描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于從圖1的無線醫(yī)療系統(tǒng)獲得估計(jì)生理參數(shù)的 方法的流程圖；及
[0014] 圖9描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于更新生理參數(shù)的計(jì)算的方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下文將描述本發(fā)明的一或多個(gè)特定實(shí)施例。在試圖提供對(duì)這些實(shí)施例的簡明描述 時(shí)，未在本說明書中描述實(shí)際實(shí)施方案的所有特征。應(yīng)了解，在任何此類實(shí)際實(shí)施方案的開 發(fā)中（如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中），可做出許多實(shí)施方案特定決策以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定 目標(biāo)，例如遵循系統(tǒng)相關(guān)及商業(yè)相關(guān)約束（其可因?qū)嵤┓桨付儯４送?，?yīng)了解，此類開 發(fā)努力可能是復(fù)雜且費(fèi)時(shí)的，但對(duì)于受益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員來說仍然將為例行的設(shè) 計(jì)、制作及制造任務(wù)。
[0016] 本實(shí)施例涉及用于改善無線醫(yī)療傳感器的功率消耗及壽命的系統(tǒng)、方法及裝置。 本實(shí)施例可適用于各種無線醫(yī)療傳感器，包含用于測(cè)量光體積描記圖（PPG)、患者體溫、經(jīng) 血管流體交換體積、組織水合作用、血液流動(dòng)、血液微循環(huán)、呼吸作用、血壓、ECG(心電圖）、 脈搏傳導(dǎo)時(shí)間及其它的傳感器。舉例來說，在一個(gè)實(shí)施例中，醫(yī)療傳感器系統(tǒng)可包含經(jīng)由 無線發(fā)射電路彼此通信的醫(yī)療傳感器及患者監(jiān)視器。所述傳感器響應(yīng)于光驅(qū)動(dòng)信號(hào)零星 地（例如，隨機(jī)地、偽隨機(jī)地或按預(yù)定不規(guī)則間隔）將光脈沖發(fā)射到患者的組織中。檢測(cè)器 (其也可定位在所述傳感器上）檢測(cè)由患者的組織衰減的光，且收集對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)的零星 光脈沖的數(shù)據(jù)樣本。所述傳感器或監(jiān)視器可處理所述數(shù)據(jù)樣本以估計(jì)生理參數(shù)及/或產(chǎn)生 PPG。本發(fā)明提供用于通過配置所述傳感器以發(fā)射零星光脈沖而非規(guī)則、頻繁光發(fā)射來降低 收集此數(shù)據(jù)及測(cè)量中使用的功率量。這可減少傳感器裝置在感測(cè)患者中花費(fèi)的時(shí)間量。所 述傳感器裝置可消耗較少的功率且因此可具有較長的電池壽命及總壽命。
[0017] 考慮到上文，圖1描繪無線醫(yī)療傳感器系統(tǒng)10的實(shí)施例，無線醫(yī)療傳感器系統(tǒng)10 可使用零星光脈沖有效地感測(cè)患者的生理特性，從而節(jié)約功率。雖然圖1中說明的系統(tǒng)10 的實(shí)施例涉及無線光體積描記圖，但系統(tǒng)10可經(jīng)配置以使用合適醫(yī)療傳感器獲得各種醫(yī) 療測(cè)量。舉例來說，系統(tǒng)10可額外地或替代地經(jīng)配置以測(cè)量患者體溫、經(jīng)血管流體交換體 積、組織水合作用、血液流動(dòng)、血液微循環(huán)、呼吸作用、ECG、非侵入性血壓（NIBP)、血液脈沖 傳導(dǎo)時(shí)間及/或其它。在所說明的實(shí)施例中，系統(tǒng)10包含患者監(jiān)視器12,患者監(jiān)視器12與 傳感器14無線地通信。在某些實(shí)施例中，患者監(jiān)視器12及傳感器14可經(jīng)由有線連接（例 如，通過將傳感器14連接到監(jiān)視器12的電纜）而通信。應(yīng)用本文中的實(shí)施例來降低傳感 器的功率消耗可用于有線系統(tǒng)及無線系統(tǒng)兩者。
[0018] 患者監(jiān)視器12可包含顯示器16、用于發(fā)射及接收無線數(shù)據(jù)的無線模塊18、存儲(chǔ) 器、處理器，及各種監(jiān)視及控制特征?；趶臒o線傳感器14接收的數(shù)據(jù)，患者監(jiān)視器12可 顯示患者測(cè)量且執(zhí)行各種測(cè)量或處理算法。舉例來說，當(dāng)系統(tǒng)10經(jīng)配置用于脈搏血氧測(cè)定 時(shí)，患者監(jiān)視器12可基于從無線傳感器14接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行血氧飽和度計(jì)算、脈搏測(cè)量及其 它測(cè)量。此外，為了提供額外功能，患者監(jiān)視器12可（例如）經(jīng)由無線通信及/或經(jīng)由連 接到傳感器輸入端口的電纜22或經(jīng)由連接到數(shù)字通信端口的電纜24耦合到多參數(shù)患者監(jiān) 視器20。除了來自監(jiān)視器12及傳感器14的數(shù)據(jù)之外，多參數(shù)患者模塊20還可處理及/或 顯示來自其它傳感器的生理參數(shù)。
[0019] 如同患者監(jiān)視器12,傳感器14可包含無線模塊26。無線傳感器14的無線模塊26 可使用任何合適協(xié)議與患者監(jiān)視器12的無線模塊18建立無線通信28。作為實(shí)例，無線模 塊26可能夠使用IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)而通信，且可使用（例如）ZigBee、無線HART或MiWi 協(xié)議而通信。額外地或替代地，無線模塊26可能夠使用藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)或IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)中 的一或多者而通信。在實(shí)施例中，無線模塊26包含用于發(fā)射無線數(shù)據(jù)的發(fā)射器（例如，天 線），且無線模塊18包含用于接收無線數(shù)據(jù)的接收器（例如，天線）。在實(shí)施例中，無線模 塊26還包含用于接收指令（例如，用于切換模式的指令）的接收器，且無線模塊18還包含 用于將指令發(fā)送到傳感器的發(fā)射器。
[0020] 圖2為可經(jīng)配置以實(shí)施本文中描述的技術(shù)的無線醫(yī)療傳感器系統(tǒng)10的實(shí)施例的 框圖。作為實(shí)例，系統(tǒng)10的實(shí)施例可使用任何合適醫(yī)療傳感器及患者監(jiān)視器（例如，可從 柯惠醫(yī)療LP(Covidien LP)(博爾德，哥倫比亞（Boulder，CO))購得的醫(yī)療傳感器及患者監(jiān) 視器）予以實(shí)施。系統(tǒng)10可包含患者監(jiān)視器12及傳感器14,其可經(jīng)配置以在某些波長下 從患者組織獲得（例如）體積描記信號(hào)。傳感器14可經(jīng)由無線通信28以通信方式連接到 患者12。當(dāng)系統(tǒng)10操作時(shí)，來自發(fā)射器32的光L1 (例如，某些波長下的光）可進(jìn)入患者 34,其中所述光的部分可被不同地散射、吸收及/或透射。從患者組織發(fā)出的光L2可由檢 測(cè)器36檢測(cè)。舉例來說，系統(tǒng)10可將光L1從兩個(gè)或兩個(gè)以上LED或其它合適光源發(fā)射到 脈動(dòng)組織中。在光已穿過脈動(dòng)組織或已被所述脈動(dòng)組織反射之后，可使用檢測(cè)器36 (例如， 光電二極管或光檢測(cè)器）檢測(cè)經(jīng)反射或衰減光L2。在某些實(shí)施例中，發(fā)射器32可經(jīng)配置以 按隨機(jī)、偽隨機(jī)或預(yù)設(shè)不規(guī)則間隔發(fā)射光脈沖。
[0021] 傳感器14可包含連接到內(nèi)部總線40的微處理器38。同樣連接到總線40的可為 RAM存儲(chǔ)器42及ROM存儲(chǔ)器44。時(shí)間處理單元（TPU) 46可向光驅(qū)動(dòng)電路48提供時(shí)序控制 信號(hào)，所述時(shí)序控制信號(hào)可控制何時(shí)照明發(fā)射器32,且在發(fā)射多個(gè)波長的情況下控制不同 波長的多路復(fù)用時(shí)序。TPU 46還可控制信號(hào)從檢測(cè)器36通過放大器50及開關(guān)電路52的 門輸入（gate-in)?？稍谶m當(dāng)時(shí)間取樣這些信號(hào)，這取決于在使用多個(gè)波長的情況下發(fā)射多 個(gè)光波長中的哪一個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，從檢測(cè)器36接收的信號(hào)可穿過放大器54、低通濾 波器56及/或模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器58。
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