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用于非接觸地監測患者生命體征的設備.pdf

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用于 接觸 監測 患者 生命 體征 設備
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摘要
申請專利號:

CN201480055478.2

申請日:

20141008

公開號:

CN105813551A

公開日:

20160727

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A61B5/0205,A61B5/024,A61B5/08,A61B5/113 主分類號: A61B5/0205,A61B5/024,A61B5/08,A61B5/113
申請人: 林內特斯波爾有限公司
發明人: V·科拉日,L·塞德爾
地址: 捷克斯蘭尼
優先權: PV2013-781
專利代理機構: 上海專利商標事務所有限公司 代理人: 蔡悅
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480055478.2

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

以測量墊(1)的形式用于非接觸地監測患者生命體征的設備,包括至少一個測量元件(2)。測量元件(2)包括壓電傳感器(7),其具有第一和第二傳導電極(9)、(10)以及壓電元件。靠近壓電傳感器(7)的是第三傳導電極(13)。在測量元件(2)的罩(4)上施加機械力引起壓電傳感器(7)的至少一個電極(9、10)和第三傳導電極(13)之間的距離變化。該距離變化表達為對應患者生命體征的變化的所檢測參數的差異。

權利要求書

1.一種用于非接觸地監測患者生命體征的設備,其包括測量構件(2)、處理單元(17),所述測量構件(2)包括壓電傳感器(7),所述壓電傳感器(7)具有第一和第二傳導電極(9)、(10)以及壓電元件,其特征在于,所述測量構件(2)包含靠近所述壓電傳感器(7)的第三傳導電極(13),其中至少一個電極(9、10)和壓電傳感器(7)之間的距離基于所述測量構件(2)上的垂直力而變化。2.根據權利要求1所述的非接觸地監測用于非接觸地監測患者生命體征的設備,其特征在于,壓電傳感器(7)的至少一個電極(9、10)和第三電極(13)之間的距離變化與至少一個電極(9、10)和第三電極(13)之間所測量的電容成比例,電容由處理單元(17)測量。3.根據權利要求2所述的非接觸地監測用于非接觸地監測患者生命體征的設備,其特征在于,所述電容的重復變化對應于患者呼吸頻率的變化。4.根據權利要求2所述的非接觸地監測用于非接觸地監測患者生命體征的設備,其特征在于,所述傳感器(8)的電容的顯著變化對應于患者的存在或位置。5.根據權利要求1所述的非接觸地監測用于非接觸地監測患者生命體征的設備,其特征在于,由壓電傳感器生成的電壓的重復變化對應于患者脈沖率。6.根據權利要求1所述的非接觸地監測用于非接觸地監測患者生命體征的設備,其特征在于,用于將作用在罩(4)上的垂直力傳輸至測量元件(2)的機構包括金屬條(6)。7.根據權利要求6所述的非接觸地監測用于非接觸地監測患者生命體征的設備,其特征在于,所述壓電傳感器(7)根據第三電極(13)的位置與作用在金屬條(6)上的力成比例。8.根據權利要求1所述的非接觸地監測用于非接觸地監測患者生命體征的設備,其特征在于,罩(4)、金屬條(6)和支撐體(5)的布置基于垂直于測量元件(2)的縱向方向的至少一個平面是基本對稱的。9.根據權利要求1所述的非接觸地監測用于非接觸地監測患者生命體征的設備,其特征在于,所述設備包含至少兩個測量元件(2)。10.根據權利要求1所述的非接觸地監測用于非接觸地監測患者生命體征的設備,其特征在于,所述壓電傳感器(7)通過彈性構件(20)壓在金屬條(6)上。11.根據權利要求1所述的非接觸地監測用于非接觸地監測患者生命體征的設備,其特征在于所述壓電傳感器(7)牢固地固定至金屬條(6)。12.(新權利要求)一種使用連接至處理單元(17)的測量元件(2)進行非接觸地監測患者生命體征的方法,其特征在于,力的施加導致壓電傳感器(7)的至少一個電極(9、10)和靠近壓電傳感器(7)的第三傳導電極(13)之間的距離變化,該距離變化與通過處理單元(17)在至少一個電極(9、10)和第三電極(13)之間所測量的電容成比例。

說明書

技術領域

本發明是一種用于監測患者生命體征的設備。使用具有一個或多個內嵌測量構件的測量墊來測量患者的呼吸和脈搏率。這些測量構件中的每一個由獨特的傳感器組成,該傳感器感測由患者的呼吸和脈搏在墊子上產生的力的機械作用。

背景技術

現有技術提供了許多種用于監視患者生命體征的設備。這些監視器通常用于許多醫院中,主要用于重病監護室中。由于現代科技,患者無需通過任何電纜來連接至設備,以及也不再需要患者和醫務人員協作以進行患者生命體征的成功監測。這些非接觸的監測系統也能夠用于康復科或療養院。

這些現代化但不再非常獨特的設備大多數基于簡單的原理。測量設備的主要部件是具有一個或多個集成傳感器的墊子。這些傳感器可具有不同類型。一種類型是感測作用在墊子上的力的變化的傳感器。另一種方法使用測量床墊平臺振動的加速度計來測量生命體征。還能夠例如使用壓電傳感器以及另外的電容傳感器。墊子置于患者所躺的位置下方,通常在床墊下。

墊子的許多實施方式是公知的,例如在專利公開WO2010080794中,墊子填充有液體以及壓力傳感器感測由患者的呼吸和脈搏率引起的壓力變化。該方案的問題是制造填充有液體的特殊的墊子的復雜性。

一種感興趣的方案是基于視頻信號的分析來評估生命體征。基于從患者皮膚反射的兩個不同波長的光強度的比來計算一些生命體征。該方案例如在專利公開WO2013027027中描述。但該方法不是非常精確以及也難以在差的照明條件下使用該方法做出測量。

還有一些公知方案,其中測量構件集成在床墊內。我們能夠例如在專利US7652581中看到這樣的方案。一個缺點可能是適于該目的的床墊的成本。

應變儀,其主要作用是評估患者的體重,也可以用于實現測量設備。在它們被準確地調整時,它們也能夠記錄由呼吸和心跳引起的振動。但是高度靈敏的應變儀是該測量方法所必需的,而且它們容易干擾且通常會對不是感興趣對象的周圍環境力起反應。我們能夠在專利號US7699784中發現該方案。

由于壓電傳感器購買價格的降低,它們應用于醫療設備的許多分支中,用于軍隊、或用于建筑安全。壓電傳感器用于醫療設備中,例如用于體積描記術、血壓測量、測量震顫、患者的運動、或測量脈搏率。壓電傳感器以它們通過生成可測量電壓來對變形做出反應的原理工作。它們能夠用于測量力、彎曲、延伸和其他數值。問題是壓電傳感器對諸如呼吸頻率的低頻變化反應非常差。我們能夠例如在專利US6984207中找到這些壓電傳感器用于非接觸地監測生命體征的應用。

電容傳感器通常是醫療設備的一部分,并且它們的優點是對比于壓電傳感器,它們對由所施加的力引起的低頻機械變化也是敏感的。出于該原因,它們在測量液體水平、測量位置或測量力具有廣泛用途,其能夠例如用于測量患者呼吸。這些電容的應用在例如專利申請WO2006131855中描述。

可以基于評估患者的生理表達,使用測量患者的生物阻抗的電感傳感器來非接觸地測量患者生命體征。該實施方式例如在專利申請WO2006129212中給出。

醫學中的現代趨勢是對患者日常活動的更低干擾,因此非接觸地測量患者生命體征更具吸引力。當前測量生命體征的最通常的實施方式是由一種或多種類型傳感器組成的墊子。這些傳感器例如是壓電、壓力或電容傳感器。這些傳感器在它們對由患者生命體征導致的機械變化的反應方面不同。例如壓電傳感器是以它們對例如能夠由患者脈搏引起的動態變化的良好反應的事實而突出。電容傳感器對諸如患者呼吸的緩慢變化反應良好。制造用于測量患者生命體征測的非接觸設備的問題在于:傳感器需要對主要由患者呼吸和脈搏引起的甚至輕微變化敏感,且它們不會被周圍環境力所干擾。這能夠通過不同類型的傳感器組合來實現,但這導致了非常昂貴的測量設備。

發明內容

所提到的問題通過用于非接觸地監測患者生命體征的設備來解決,其包括測量墊子,該墊子包括一個或多個測量構件。測量構件的一個部分是壓電傳感器,其包括第一和第二傳導電極和壓電元件。這是獨特的方案,由于它包含靠近壓電傳感器的第三傳導電極。在機械力施加在測量構件的罩上時,壓電傳感器的至少一個電極和第三傳導電極之間的距離變化。該方案是有利的,因為僅以該方式修改的僅一種類型的測量元件用于非接觸地監測患者生命體征。

由患者生命體征使機械力施加在罩上導致金屬條的偏轉。金屬條、罩和支撐體的布置是大約對稱的,這意味著相同的垂直力能夠施加在在罩的整個表面上的任意位置處,并且它表現為金屬條的相同偏轉。在有利的實施方式中,測量構件包括柔性構件,其通過針對金屬條的方向上在壓電傳感器上施加機械力。可替代實施方式包含機械地固定至金屬條的壓電傳感器。

在有利的實施方式中,用于非接觸地監測患者生命體征的設備能夠測量患者位置或存在的改變。

附圖說明

圖1中示出了測量墊。圖2示出了在測量構件的布置方面的另一優選實施方式的測量墊。圖3示出了測量構件,其包括罩。圖4包括了電路板的特寫,電路板包括壓電傳感器。圖5中示出了在沒有力作用在測量元件上的位置處穿過測量元件的橫截面,而圖6中示出了在垂直力作用在罩上的位置處測量元件的橫截面。圖7示出了在壓電傳感器的位置處測量元件的橫截面的特寫。圖8示出了在垂直力作用時在壓電傳感器的位置處測量元件的橫截面的特寫。

具體實施方式

圖1和2示出了用于非接觸地測量患者生命體征的兩個不同實施方式的測量墊1。使用該測量墊1,能夠執行非接觸地測量患者生命體征。墊1能夠插入在床的患者支撐和床墊之間、扶手椅中、椅子中、或在任意靠背和患者身體之間。測量墊1可通過改變它的尺寸和測量構件2的布局兩種方式來調整。測量墊1的一個部件是用于供電和信號傳輸的電纜3。電纜3還能夠適用于數據傳輸,以及測量墊1還可以擴展以包括用于Wi-Fi、或用于數據傳輸的其他無線傳輸手段的模塊。為了簡單操作和清潔,測量墊1的罩由柔性防水材料制成,諸如織物、塑料薄膜、或其他輕的防水材料。

圖3示出了測量構件2,其包括罩4、支撐體5和金屬條6,壓電傳感器7從下面壓在金屬條6上。金屬條6在垂直力施加于罩4上時彎曲。支撐體5成形為使得金屬條6精確地擬合在支撐體5內以及使得具有針對包括測量構件2的主要部件的防護,測量構件2的主要部件包括用于監測緩慢變化的傳感器,例如電容傳感器8,以及用于監測快速變化的傳感器,例如壓電傳感器7。罩4在多個位置壓在金屬條6上并且通過該方式將從周圍施加至金屬條6的力傳輸至金屬條6。測量構件2的一個部件為電纜3,其例如用于供電和信號傳輸。

圖4示出了壓電傳感器7,其包括第一傳導電極9和第二傳導電極10。壓電元件(圖中無)置于這些傳導電極9、10之間。該壓電傳感器7的構造通常是已知的,一個示例可以是由MeasurementSpecialties公司制造的DT系列的壓電傳感器7。壓電傳感器7附接至電路板,例如印刷電路板12。印刷電路板12的一個部件是壓電傳感器7附近的第三傳導電極13。第三傳導電極13連同壓電傳感器7的傳導電極9、10中的一個形成電容,其參數基于壓電傳感器7的所述至少一個傳導電極9、10和第三傳導電極13之間的距離而變化。第一導體14、第二導體15和第三導體16用于將電極9、10、13與處理單元17連接。

圖5至8示出了根據本發明的原理的詳細描述。圖5示出了在第一位置的測量構件2的橫截面,其中沒有外力施加在罩4上。其示出了罩4、測量元件的支撐體5、金屬條6、第一導軌18和第二導軌19,其上放置金屬條6。壓電傳感器7大約壓在金屬條6的中心上并在另一端連接至電路板12。如圖5中所示,測量構件2的一部分可以是柔性構件20,其通過在針對金屬條6的方向上的力與壓電傳感器7交互。該柔性構件20可以是彈簧。在可替代實施方式中,壓電傳感器固定至金屬條6以及無需彈簧作為測量構件2的部件。

圖6示出了在罩4上承受垂直力的測量構件2的橫截面。獨立于施加位置的垂直力的傳輸通過罩4和金屬條6之間的兩個接觸點發生。從而罩4上的垂直力施加通過壓電傳感器7附近位置處的金屬條6從其原始位置的偏轉來表達。金屬條6、罩4、和支撐體5的技術裝備是基本對稱的工具的事實在于相同的垂直力能夠在罩4的整個表面上的任意位置處作用,并且它表達為金屬條6的相同偏轉。

圖7和8示出了垂直力作用如何表達在壓電傳感器7自身上。圖7示出了測量構件2的中間部的剖面。在圖6中,測量構件2示出為具有電路板12并具有處于沒有外力施加在罩上的第一位置中的壓電傳感器7。圖8示出了測量構件2的該部件,其具有施加在罩4上垂直力。在垂直力作用在罩4上時,金屬條從其第一位置在遠離支撐體5的方向上偏轉。由于壓電傳感器7由彈性構件20壓在金屬條6上,在金屬條6偏轉期間,壓電傳感器7隨其運動。壓電傳感器7的至少一個傳導電極9、10和第三傳導電極13之間的距離增加,這導致所測量電容的降低。本領域普通技術人員能夠設計可替代方案,其中垂直力在罩4上的施加引起金屬條6在測量構件2的支撐體5的方向上偏轉。由于壓電傳感器7的至少一個傳導電極9、10和第三傳導電極13之間的距離將減少,而這增加了所測量的電容。

罩4上的垂直力施加引起壓電傳感器7的變形,這生成第一導體14和第二導體15之間的電壓。該測量方法響應快速引起的變化,例如由患者脈沖引起的變化。壓電傳感器7的偏轉引起壓電傳感器7的至少一個傳導電極9、10和第三傳導電極13之間的距離從距離a至距離b變化。它導致所形成的電容器在壓電傳感器上一個傳導電極9、10和第三傳導電極13之間測量的電容的變化。第二種測量方法以更高精度感測由患者身體的機械表達引起的小變化。電容中的低頻變化例如對應于呼吸頻率,其中電容的突然和顯著增加或減少可以估計為患者存在的變化,即患者是否處于床上。用于評估呼吸頻率或體重增加的感興趣區域是低于1Hz的頻譜變化。具有0.2Hz頻率的信號可評估為呼吸頻率。相反,用于評估脈沖率的感興趣區域是在1Hz或更高的頻譜變化,可檢測到高達10Hz的脈沖率。

基于墊子1中測量構件2的合適布局,處理單元17能夠給出關于患者位置的信息,以及在具有患者將跌下床的危險時,它能夠通過發出關于患者離開床或患者從床上跌落的信號來通知人員。該發出信號可以是視覺的、聽覺的或以一些其他形式。發出信號還能夠具有局部或系統范圍,其中風險信息通過處理單元17發送至服務器,從這里信息分布至遠程設備,諸如護士站的監視器或護士所裝配的移動設備。測量終止是評估離開床的風險的另一原因。

基于電容中緩慢變化的測量,在有利實施方式中,處理單元17能夠配置為使得它測量患者的體重并能夠在長期監視情形中給出關于患者體重的減少或增加的信息。

附圖標記

1墊

2測量構件

3電纜

4罩

5支撐體

6金屬條

7壓電傳感器

8電容傳感器

9第一傳導電極

10第二傳導電極

11電路板

12第三傳導電極

13第一導體

14第二導體

15第三導體

16處理單元

17第一導軌

18第二導軌

19彈性構件

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