病人監控儀的製作方法
2023-10-25 04:12:27 1
專利名稱：病人監控儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1前序部分所述的測量和/或監控醫學數據特別是心臟循環狀態和血液特徵方面的數據的儀器、用於測量和/或監控心臟循環狀態特別是有心臟循環紊亂症狀的人的方法以及該裝置和方法的應用。
通過對健康狀況進行持續監控可以及早發現異常的健康狀況並及早引起第三方的重視。
及時採取必要措施對付突發的急性心臟循環問題，對於心臟循環紊亂的病人尤其重要，否則可能在較短的時間內就會出現不可彌補的損害甚至導致該病人的死亡。
如果可能的話，對其它方面健康問題也同樣需要進行不斷地監控，如糖尿病患者的血糖含量。血糖含量低於給定值也好高於給定值也好，只要可能對生命構成威脅，有必要對這些數據進行長期監控。
在對急救室中的病人(如該病人出現了心臟血管梗塞、患有嚴重心臟病或剛剛做完心臟手術)進行監控時，要隨時確保出現問題時能夠及時採取救治措施。
在將病人從急救室遷往病房的過程中對其進行持續監控是一件相當不易的事或者必須受到極大限制。其實，可以由病人自己在出現問題時發出警報或者通過一個與病人連在一起的監控儀在出現異常狀況時產生相應的信號。新近在各大醫院普遍使用的病人監控系統，可以在出現問題時自動向看護人員或護士發出警報信號。但是，只有當病人處於被監控區內時，該監控器才能正常發揮作用。也就是說，這種監控器無法對病人進行準確定位，因為該公知系統不能隨身攜帶。
對重要參數進行監控其實就是通過脈搏測氧法對健康狀況進行檢測。正如WO01/41634中所述，這種脈搏測氧法可以通過確定光源和光電檢測器之間的血液顏色來對動脈的氧飽和度進行測試。此時一般會用到波長分別為660nm和940nm的光。這種方法的作用原理是通過透射組織中的光吸收，其中光透射與血紅蛋白的濃度成反比。光吸收率隨著每個心率周期而發生周期性地變化在心臟舒張期通過靜脈血、組織、骨頭和色素吸收；在心臟收縮期則通過動脈血、毛細血、靜脈血、骨頭和色素吸收。
在手指、腳趾、耳垂和其它可以用肉眼看到光吸收的類似身體部位處尤其適合進行脈搏測氧。
脈搏測氧可體現健康狀況的重大變化。通過體積變化曲線可直接求出心率、呼吸頻率以及氧飽和度。
脈搏測氧尤其適用於對心臟循環狀況的監控，這種監控既可針對健康的人也可以針對心臟循環紊亂的病人。
在醫院中脈搏測氧裝置主要用於對病人進行各方面的監控。文獻US 4 685464，WO00/78209、WO 01/13790和WO 01/41634中所述的夾狀裝置主要被安裝於手指處，以便通過光源和相應的傳感器進行脈搏測氧。
文獻US 3 815 583中建議，將原來安裝在手指處的傳感器置於病人耳部。通過這一傳感器可以對病人的心率進行測量並在出現異常情況或心跳終止的情況時發出相應的警報。文獻US 5 910 109也同樣地建議使用一個葡萄糖測量儀來確定血液中的血糖含量。該測量也是通過一個可安裝在手指或耳部等身體部位的光源來進行的，這樣就不必再使用迄今仍被普遍使用的通過注射針頭檢測血糖含量的檢測方式了。不過，文獻US 5 910 109中建議，這種裝置只限於固定不動的使用狀態。
所有上述這些裝置，在傳感器和數據分析儀之間供電和進行數據交換時都要有纜線來連接，並且這些數據分析儀的體積相對較大，幾乎只適用於固定狀態下使用而不適合移動使用。所以如果用這些裝置對一個處於活動狀態下的人進行持續的、不受地點限制的監控是非常困難的。
但是，對那些出了院的病人、患有心臟循環紊亂但沒有住院治療的病人、有過心臟循環家族既往病史的人或者有其他危險症狀的人甚至包括一個希望對自己健康狀況進行改善的健康人或是那些要對自己的健康狀況和/或身體機能進行監控的大運動量的運動員進行不受其身體活動、所處位置的持續性監控，也是十分重要的。
特別是對於出院病人或是屬於危險人群的病人的監控問題尤其值得注意。在實際操作中，只能在出現問題時由本人發出警報，比如通過操作一個裝在其身上的按鈕來進行電話報警。但多數情況下該病人沒有能力發出警報或者收到警報的第三方並不知道病人所處的確切位置。特別是在病人自己無法說話的情況下，這種情形尤其突出。
因此本發明的目的在於提供一種在不依賴於監控對象身體活動和/或其所處位置的情況下對其健康狀況進行持續監控的監控裝置。
本發明的另一目的是通過本發明的裝置對某個人，特別是有心臟循環問題或是血糖含量問題的人，隨時進行監控和定位。
本文中所述的特別是權利要求1所述的裝置即是本發明所要設計的裝置。
本發明所設計的監控裝置至少要包括下列幾個部件-至少在人體中有一個用於測量相關醫學數據特別是描述心臟循環功能和/或關於血液特徵或血液成分情況等數據的測量傳感器，該傳感器至少要有一個光源，該光源可以至少使用兩個頻率向外發出光輻射，同時該傳感器還至少要有一個光接收器，用來檢測穿透組織光或是接收所吸收或反射的光，-必要時還要為傳感器安裝一個邏輯控制器，以便確定測量值是否在規定的範圍之內，-語音和/或數據發送和接收裝置，以便在有些情況下選擇一個第三方或對其進行數據傳輸，必要時要依具體情況而定-對監控對象所處準確位置的定位系統，如GPS(全球定位系統)模塊，通過該系統將監控對象所處的位置傳送給第三方。
對人體健康狀況進行監控的一個或多個測量傳感器，幾乎可以檢測到一切相關的醫學數據，包括心率、呼吸頻率、氧飽和度、一分鐘心博量、心電圖數據、血壓、血糖和其它數據如體溫等。這個或這些傳感器或附著在身體表面或置於身體內部，確保了人體活動時的最大自由性和對正常生活造成的最小影響。還有一個優點就是，所有的傳感器都是安裝在一個傳感器單元中的，比如裝在錶帶中，裝在指夾中，裝在耳旁或是皮下處。當然這個傳感器單元也可以安裝在其它任何一個身體部位。
這個或這些傳感器由一個邏輯控制器來控制，該控制器的作用在於對測量值是否超出了由監控對象或病人的醫生所規定的正常範圍進行監控。一旦測量值超出了正常範圍，傳感器單元就會通過有線方式或者最好是通過無線方式(比如一個無線電收發器)向一個語音和/或數據的發送和接受裝置發出一個命令，使其自動與其中至少一個接收方(如事先存好的電話號碼或網際網路址)相連接。
這個發送和接受裝置可以是一個移動電信裝置，如一部GSM電話(全球移動通訊系統)，一部UMTS裝置(全球移動電信系統)等，所有這些裝置一般都是作為無線通訊手段或者代替固定電話而使用的。不管是通過電信網還是通過網際網路，一般來講任何一部移動電信裝置都可以進行無線數據和/或語音信息傳輸。有些情況下還要給行動電話機安裝一個附加部件，該部件包括一個用於與傳感器單元進行無線通訊的裝置和一個可以自動選擇接收方的電子控制器。為了在傳感器單元和傳輸裝置(如前面提到的GSM電話)之間進行無線通訊採用射頻範圍的數據通訊，例如新近用於局域語音和數據通訊的「藍牙」技術，該技術以最簡單的形式並使用最小的模塊在多個裝置之間進行無線信息交流。這種藍牙技術最近也被用於上面提到的GSM電話機中，在這種情況下就不必安裝上面所說的附加部件了。
「藍牙」的工作頻率是2.4吉赫，因此要使用比較複雜的通訊協議。這就要求有一個相對較高的電流供應。鑑於在應用本發明過程中要考慮到節約電能的問題，因此如果使用一個較低的頻率和一個相對較簡單的專用協議會比較經濟。
接收方(專業醫護人員或值班醫生)除了知道監控對象出現了嚴重的健康問題之外，還要弄清楚其所處位置，為此本發明建議使用GPS技術的定位系統。最近可在市場上買到一種使用GPS(全球定位系統)導航系統的行動電話。這樣就可以將監控對象的位置坐標與體現心臟循環狀況的數據一起發送給接收方，以便接收方迅速弄清監控對象所在的方位。該接收方可以親自尋找監控對象也可以求助於位於監控對象附近的急救中心或急救醫生。
使用行動電話在病人和接收方之間進行數據傳輸的另外一個優點是，可以同時向兩個方向傳輸語音信息和數據信息。特別是通過最新發明的技術如UMTS，GPRS(通用分組無線業務General Packet Radio Service)，可以從一部行動電話同時與外部進行語音和數據通訊。如果病人頭腦清醒並且能夠講話，接收方(如病人的家庭醫生或專業醫護人員)可嘗試與其進行交流。也就是說，使用行動電話機，可以使接收方在傳輸醫學數據的過程中與監控對象進行直接聯繫。當這些數據超出或未達到給定的警戒值時，數據交流是通過相應的連接方式直接、自動進行的。
此外，在朝兩個方向進行通訊和數據交換時，接收方也可以從傳感器單元得到相關的其它數據，比如為了在一定時期內對心率進行跟蹤調查。這些數據可以顯示在一個顯示器中，以便更清楚地反映病人的健康狀況。
在優選的實施例變型中，建議將可以使接收方或專業醫護人員對監控對象的個人病史進行進一步了解的數據存儲在行動電話中已有的單個運行的晶片(如SIM-用戶識別模塊Subscriber Identity Module)中。比如可以將病人的病史用X射線圖象和/或X射線膠片和/或用藥情況列表的形式儲存在這個SIM卡中，以便在緊急情況下可以將這些數據傳送給接收方，使其能夠通過採取專業醫療措施迅速作出準確的反應。通過這種方法可大大降低發病率和死亡率。
上面提到的這種SIM卡一般有32K字節的存儲空間。其中與行動電話相關的數據塊只需要大約10-15K字節的存儲空間。其餘的存儲空間可用於其它方面。將來隨著技術的進步，可以擴大SIM卡的存儲空間，並根據不同的顧客設計不同的使用方法和其它用途。前不久帶64K字節存儲空間的第一批SIM卡剛剛上市，而128K字節的SIM卡將最晚於2002年上市。這種技術上的發展會一直持續下去。和當前所使用的SIM卡一樣，在未來其它的標準化工藝技術也將進一步得到發展，以便能夠在行動電話或移動通訊設備中根據顧客需要提供各種數據。
在此基礎上通過X射線圖象和/或X射線膠片和/或用藥情況列表或者有時由於存儲空間有限只將上述數據的概括將監控對象的病史進行存儲。持有移動通訊裝置的SIM卡的監控對象可以根據具體情況決定時其病史具有存取訪問權的第三方。可能的話要對這些數據通過密碼進行保護。也可以由監控對象本人向第三方發送數據。這樣第三方可在需要時從接收器中讀取這些數據。或者一旦傳感器單元發出警報信號，這些數據可以自動發送給第三方，比如與系統相連接的急救中心。
第三方在了解了監控對象的病史後可以在其出現緊急情況時迅速弄清其當前的症狀和用藥情況，以便立即採取正確的醫療措施。
在SIM卡上或其它類似的數據存儲器中可存儲下列信息-監控對象或病人的姓名、住址-主治醫生-需要通知的病人家屬-監控對象的個人病史或部分病史-監控對象的醫療保險的有關情況所存儲的這些數據以及病史一般由病人保存，只有在緊急情況下才將其提供給急救中心等第三方。
通過了解病人的準確方位，接收方可根據接收到的數據和病人的健康狀況採取最恰當的急救措施。
眾所周知，全世界現在有越來越多的人遭受心臟循環紊亂的折磨。這些病人擔心這種心臟循環紊亂會在短期內沒有預先示警的前提下威脅他們的生命。本發明的儀器打消了這些病人的這種憂慮，使他們一旦出現了威脅生命或健康的狀況時能夠將其自動通知給第三方。本發明所設計的系統在提高病人安全感的基礎上還改善了其生活質量。它縮短了從出現健康問題到採取醫療措施之間的時間-急救人員可更快地到達病人處，-通過由通訊系統傳輸的數據對病人健康狀況做出診斷此外，在系統進行了緊急診斷和明確病人的位置之後，可迅速組織人力物力進行搶救。
本發明所設計的系統或裝置可以降低倖存者的機能故障，有時甚至可以挽救人的生命。
本發明所設計的裝置適合對患有心臟循環紊亂的病人或糖尿病患者進行監控，一旦由傳感器單元測得的數據偏離了規定範圍或一旦未達到或超出了警戒值，該裝置可以向急救中心發出警報。本發明也可用於那些希望提高自己日常生活安全性的健康人。
此外本發明還可與醫學分析儀器一起用於心臟循環監控和血糖含量監控。通常需要對病人健康狀況進行定期檢查時，醫生要為病人安裝一個心臟循環監控器，也就是說，病人在某段時間內必須攜帶一個心電圖檢測儀。本發明所設計的耳部傳感器完全可以取代這種傳統儀器，它不但攜帶起來方便舒適，而且可以測量各種反映人體健康狀況的各種參數，而且記錄方法也相當簡便。關於這種優選的耳部傳感器後面會有詳細說明。醫生也可以使用本發明所設計的裝置為病人定期檢查血糖含量，比起使用注射針頭的傳統方法要簡便得多。
本發明還可用於對嬰兒的監控。出現危險時，傳感器會向嬰兒的父母或育嬰員發出警報，這樣就可以避免嬰兒的突然死亡了。
另外本發明所設計的裝置還可對測量和分析運動員身體狀況的各種參數進行傳輸從而檢驗其訓練效果。當然，也可以對運動員進行上面所說的心臟循環系統的監控。
當然，上面所說的監控完全可以由運動員或者糖尿病患者自己來完成——或者通過定期進行「自我」測量，或者通過識別測量值與規定值偏差太大時而發出的警告信號。
本發明儀器的另外一個用途是在牙科手術時對牙科病人進行監控。
上面所列舉的只是一部分實例，本發明的廣泛用途遠不止這些。
其優選實施例涉及測量傳感器的構造和組合-該傳感器是一個置於耳部的裝置，並且至少各有一部分在耳垂的兩側和/或外耳處，-傳感器的一部分是光發射部件，-另一部分是對穿過耳垂和/或外耳的光進行探測的光傳感器，以及-一發送器，將傳感器所測得和由此分析出的數據向發送和接收裝置(如移動電信設備)進行無線傳輸。
目前比較常見的測量裝置一般是放在監控對象或者病人的手指處。將測量裝置置於這一位置的缺陷在於，監控對象的手所放的位置不同，如自然下垂或是舉過頭頂，所得到的測量值，如血壓，也是不一樣的。這些幹擾因素可能導致錯誤的測量值或造成對測量值的錯誤分析。因此，將測量裝置置於耳垂處或是外耳部是有利的，即使頭部位置或動作有所不同，所產生的幹擾因素對測量值的影響也要小得多了。但是鑑於此本發明還建議通過無線數據傳輸的方式將耳垂處或外耳部的電子測量儀測得的數據傳輸給接收方，以免測試結果受到監控對象的身體動作或所處位置的影響。在測量醫學數據時最好使用脈搏測氧法，或者是Live-Check的測量方法，特別是在測血糖含量時。
既然要將這種發送裝置置於耳部的耳垂處或是外耳部，那麼這種裝置被設計得十分小巧。因此建議在傳輸傳感器測得的數據或分析裝置的分析結果時使用射頻技術。
本發明的優點還在於它帶有一個耳部加固裝置，比如弓形鉤、夾子、可以穿透耳朵的連接部件或是粘合部件。最重要的是將測量傳感器穩穩地固定在耳垂或外耳處，以便測量值保持不變以及將幹擾因素的影響降到最低。另外本發明的裝置還包括耳垂或外耳處的測量傳感器，以及開始提到的用於信號處理和信號分析的電子測量儀。最後本發明所設計的裝置還包括了電池，有時還帶有可以供電的太陽電池，用來供應射頻區的發送裝置，有時還要供應與外部設備進行數據傳輸的接收裝置。這個外部設備可能本身就是一個用於監控人體健康狀況的接收設備，也可能是上面提到的用於與外部接收中心(如警報中心)進行聯繫的語音和/或數據的發送和接收裝置。
在本發明所設計的傳感器單元的基礎上還可進行改進，以便連續測量和計算更多的參數值，如二氧化碳的分壓力(血液中二氧化碳的飽和度，動脈血中二氧化碳的壓力)、血壓、血糖含量、血壓濃度、血細胞比容以及血紅蛋白等。
對傳感器信號的分析以及由此所得出的曲線和這些分析結果的繼續發送均是通過信號處理及分析裝置以及一個發送裝置來完成的，這個發送裝置可以通過弓形鉤置於外耳處。
進行無線數據傳輸時最好使用前面提到的射頻區的數據通訊，這種數據傳輸方式能夠以最簡便的方式和最小的模塊在多個設備之間進行無線信息交換。進行語音和數據通訊時可以使用「藍牙」技術或者任何一個其它的射頻和傳輸協議。
由於位於耳垂處的測量裝置受身體動作等幹擾因素影響的程度很小，因此除了比較小的標準誤差(心臟與耳垂之間的距離)，測量結果還是相當準確的。
下面將藉助附圖來進一步闡釋本發明。其中
圖1示出了本發明原理和作用方式的示意圖；圖2示出了本發明的各組成部分及其作用方式示意圖3a-3h示出了本發明可能的實施例變型的視圖；圖4示意示出了發明所安裝的用於脈搏測氧的設備(置於人耳中)；圖5示出了置於耳部設備的透視5a是圖5的部分透視圖；圖6示出了利用本發明所規定的裝置對一個運動員的健康狀態進行監控的示意圖，以及圖7示意示出了人體的自行監督和控制圖1示意示出了本發明的作用方式。
圖中的病人1是一個心臟循環紊亂的病人。這個病人可能正在接受醫生的治療，也可能不久前剛剛出院(比如由於心血管梗塞而入院)，或者剛剛在醫院做過心臟手術。總之，醫生有理由懷疑這個病人1可能在短期內出現會對其健康造成嚴重威脅的心臟問題，因此必須對其健康狀況進行長期監控。
這一監控是通過一傳感器單元3或3`來進行的，其傳感器單元可能只有一個傳感器，也可能包括多個傳感器。這組傳感器的作用在於，對心率、呼吸頻率、氧飽和度、血壓、一分鐘心博量、體溫以及其它一些與健康有關的因素，如血糖含量等進行監控。如圖1中的用標記3所示的傳感器單元可以設計成套在手腕上或是夾在手指上的形式，而用標記3`所示的傳感器單元置於耳邊。在傳感器單元3中還安裝了一個邏輯控制器，其作用是持續監測傳感器的檢測值是否處於醫生對該病人所規定的範圍之內。如果測量值超出了醫生所規定的範圍，傳感器單元就會通過有線通信或是無線通信(最好是一個無線收發兩用機)向行動電話5提交一個命令信號，該行動電話也安放在病人身上。假設這部行動電話是一個GSM電話(global system for mobile communication，全球移動通訊系統)，它會根據這個命令信號設定一個選擇脈衝，然後再通過這個選擇脈衝來選擇一個或多個接收方。這個接收方可能是圖中9所示的一家由專門醫護人員看管的急救中心9。在與專門醫護人員聯繫時，通過從行動電話5到急救中心9的連接，如通過電話基站或網際網路連接埠，將傳感器單元測出的數據提供給該醫護人員，以便其根據這些通過行動電話5所傳送的數據和病人情況，對其健康狀況進行迅速診斷並採取相應措施。
還有比較重要的一點就是，醫護人員必須對病人1的定位坐標非常熟悉，以便該醫護人員了解該病人所在的位置。這一點可以通過眾所周知的GPS系統(全球定位系統)來確定如圖所示，通過定位衛星6藉助於GPS系統從行動電話5不僅傳輸數據而且還傳送定位座標。當然也可以使用其它的定位系統，如GSM網絡導航系統(如由瑞士Swisscom電信公司提供的定位服務系統LSB)。
接下來急救中心就可以馬上決定，是否需要成立醫療小組或是臨時外部機構來對該病人進行必需的救助。
圖2進一步闡釋了本發明及其作用原理。
前面已經提到，如果由傳感器單元3或3`所測得的數據偏離了預先規定的範圍值，可將其傳輸給行動電話裝置5(例如通過無線通信)。為了在傳感器3或3`與行動電話5之間進行數據傳輸，既可以使用有線通信，也可以使用無線通信，如通過在傳感器單元或行動電話上設置一個用於數據傳送的紅外接口利用紅外線傳輸；當然，更恰當的方法是在射頻使用「藍牙」技術進行數據傳輸。這種技術可確保在不使用任何纜線的情況下在儀器之間進行信息交換。最近這種「藍牙」技術被用於筆記本電腦或膝上電腦中，其方法是將這些移動電腦在某個特定的區域內與中央處理單元進行無線通信，從而使其可以隨時進行無限數據通訊。同時，在行動電話區也建議使用這種「藍牙」技術。前面已經提到，「藍牙」的工作頻率是2.4吉赫，因此要採用費用高的通訊協議。這會導致功率消耗較高。鑑於在應用本發明過程中要考慮到節約電能的問題，因此如果使用一個較高的頻率和一個相對較簡單的專用協議會比較適合。最後必須根據傳感器單元3和/或3`與行動電話5之間數據通訊的具體情況，在電話5上安裝或在其內部裝入一個附加部件7，這個部件7包括一個用於與傳感器單元進行無線通訊的裝置和一個電子控制器。
如果在行動電話內也使用了「藍牙」技術，就不必安裝上面所說的附加部件7了。
如果前面提到的測量值超出了預先給定的範圍，行動電話5會自動選擇一個接收器，比如一個與數據檢測和評估裝置相連接的電信儀器19。顯示器11和/或12通過這個數據檢測和評估裝置顯示出由傳感器3或3`測得的數據，從而使守在接收器19旁邊的值班醫護人員能夠對病人的健康狀況進行迅速診斷。此外，值班醫護人員還可通過顯示器11觀察到由通訊衛星6的全球定位系統所傳送的關於病人位置以及行動電話5位置的定位坐標，從而可以迅速確定病人所處的位置。這樣，一旦病人出現不良反應，值班醫護人員就可以一刻也不耽擱地採取必要描施來幫助病人了。此外，由於行動電話部件5的使用可以同時進行語音交流和數據通訊，因此還可以通過電話14與病人進行通話聯繫。如果病人可以講話，醫護人員就可以直接詢問他所在的位置或者他對自己狀況的評價了。
醫護人員還可以通過安裝在移動通訊設備(如行動電話5)內部或外部的存儲介質，在接收由傳感器測得的數據的同時自動接收其它數據，如該病人的病史，或者也可以直接詢問病人本人其病史。眾所周知，每個移動通訊設備都是通過一個識別晶片(如SIMSubscriber Identity Module卡)固定地被某個人或某個群體使用的。在這張晶片中既可存儲所監控病人的病史，也可以存儲對該醫護人員來說比較重要的一些其它數據，如病人的姓名住址、主治醫生、需要通知的病人家屬、用藥情況、已採取的醫療措施等等。這些信息可能時所要採取的必要措施產生決定性影響。
還可以在急救中心安裝另外一個行動電話13，例如由該病人的主治醫生掌控。在這個行動電話13的顯示器15上面同樣可以讀出由傳感器3和3`所測得的數據或者這些數據的概覽，而這些數據是通過急救中心再傳送到行動電話13上。這樣持有電話13的主治醫生就可以和病人進行通話了。當然，這些數據也可以由病人處直接傳輸給主治醫生的電話機13，必要時，主治醫生也可以通過衛星6`的GPS系統弄清病人所處的方位。但是一般來講，與急救中心取得聯繫和進行數據傳輸是必須的，而通知主治醫生與否則依照具體情況而定。
使用本發明設計的監控系統和裝置還可以由家庭醫生通過數據通訊鏈從傳感器3或3`處調用數據，以便其對病人的健康狀況有一個明確的了解。
此外，本發明所設計的監控裝置還可用於運動醫學數據的檢測和隨時調用以便進行自我監控。以眾所周知的置於胸部的測量儀為例該儀器通過胸帶置於胸部，主要功能是對心率、血壓及其它數據如運動時的跑步距離、時間長短等等進行測量和顯示。
當然，圖1和圖2所給出的圖例只是為了進一步闡釋本發明而舉的例子。圖中所用的部件和數據傳輸技術均是當前比較常見的技術或是技術許可範圍以內的。特別是帶有集成GPS系統的行動電話機是前不久剛剛上市的因此只有為數不多的幾家廠家能夠提供這種電話機，例如芬蘭的Benefon OY公司。當然，不久以後會有更多的其它廠家可以供應這種電話機。關於「藍牙」技術，也需要補充說明，就是這種技術目前僅被應用於少數儀器和系統中。同樣，在未來這種技術以及其它同類技術將會在數據處理和數據通訊領域產生重大影響，在與本發明相結合的基礎上實現其真正的使用價值。對於測量傳感器以及邏輯控制器，也可以用各種方式實現。例如可以將測量傳感器裝進戒指中，而將電子數據分析儀和邏輯控制器裝進腕錶中，這樣可以通過紅外線接口或無線電波來進行數據傳輸。或者，也可將傳感器、電子數據分析儀和邏輯控制器一起裝在腕錶中或是錶帶中。總之，這三種儀器可以裝在任何適當的身體部位處，前提是找到一個合適的載體。
圖3a到3h用圖表的形式列出了在使用監控裝置時各裝置的各種組合方式。
圖3a給出了帶有傳感器單元3(3`)、行動電話機5和監控裝置9及19的對病人進行醫學監控的監控儀器的一種安裝方式。傳感器單元3或3`包括下列部件傳感器、信號處理裝置、檢測所測得的測量數據是否超出或低於編程的閾值的閾值的邏輯數據分析儀以及用於射頻區數據通訊的一個通訊裝置。
移動數據通訊單元5中也有一個用於射頻區數據交換的裝置，此外還包括一個用於選擇外部第三方的邏輯選擇器和一個通訊部件。
3a中的最後一個圖例是監控器單元9或者說19的示意圖，該裝置包括一個通訊部件和一個顯示器，用來顯示由傳感器單元所測得、有時還需對其進行分析的數據。
當然，完全可以按照圖3b所示，將傳感器單元3(3`)和移動數據通訊單元5組合成一個部件。
在圖3c所示的監控儀的安裝方式中，邏輯控制器沒有被安裝在傳感器單元3(3`)中，而是安裝在了移動數據通訊組5中。
圖3d中的監控儀專門用於對嬰兒進行觀察和監控。傳感器單元3(3`)的組合方式與圖3a一致。與圖3a所不同的是，圖中所示的監控部件5中裝有一個顯示器，以顯示由傳感器單元3(3`)所測得的數據。如果這些數據的值大於或小於閾值，監控單元進行報警。
總之，完全可以在監控部件5中也安裝一個通訊部件，以將數據繼續傳輸給外部監控單元9、19或觸發外部報警裝置。
圖3e是嬰兒監控儀的另外一種變型方式。在該監控儀中，邏輯控制器沒有被裝在傳感器單元3(3`)中，而是與監控部件5中的傳感器單元合在一起。
圖3f所示的監控儀是一種運動監控儀。該儀器的傳感器單元23(23`)中只有一個或多個傳感器和一個信號處理裝置，數據從該裝置處通過射頻傳輸給一個數據傳輸單元，如行動電話機45。然後這些數據再從行動電話機45處通過一個通訊部件傳輸給監控或分析裝置55。
圖3g示出的是一個設計簡單的運動監控儀，在該儀器的傳感器單元23中，已測得和經過分析的數據通過射頻傳輸給分析裝置55(如裝在腕錶中數據分析儀)。在這個分析裝置55中還需要安裝一個顯示器，可以以不同的方式來顯示數據及對其所進行的分析，例如當這些數據未達到或超過了已編程的閾值時，會有警報顯示。糖尿病患者也可以用同樣的方式來控制他們的血糖值。
最後一個圖例3h示出的是運動監控儀或糖尿病監控儀的另外一種安裝方式。在該種方式安裝的監控儀中，邏輯控制器並沒有被安裝在傳感器單元23中，而是被裝在了分析裝置55中。
圖4是根據本發明而設計的傳感器單元的簡化示意圖，該傳感器單元裝在監控對象的耳朵周圍，通過脈搏測氧法來測量醫學數據。
傳感器單元23本身包括一個測量傳感器25，該傳感器由光源29和光電檢測器27組成，它們分別被置於耳垂兩端，彼此之間可通過鉤狀的連接裝置31來連接。為了將部件27和29固定於耳垂處，最好是用一個杆狀的連接裝置33穿過耳垂將傳感器牢牢固定住。當然，也可以用夾子來固定或將部件27和29粘在耳垂處。
弓形夾34至少要有一部分延伸至外耳周圍，並在其上面安裝發送器/接收器36和電池35。而在發送/接收裝置36中還可再安裝一個數據處理裝置，來對由測量傳感器27所測得的數據進行後處理或分析。還可以在這個數據處理裝置中輸入要測量的各個參數(如呼吸頻率、氧飽和度、心率等)的規定值和範圍，一旦這些參數超過或未達到所規定的範圍，則會產生相應的警報信號。所謂的發送/接收裝置是一個在射頻區工作的裝置，也就是說，數據傳輸過程是在射頻區內進行的。
圖5是按照圖4的原理畫出的一個安裝在病人耳旁的監控儀的透視圖。其中裝置23也包括一個帶光源29(無法在圖中看到)和測量傳感器27的測量傳感器單元25。固定和連接部件27和29所使用的仍是定位裝置31，如弓形夾。在耳夾34上面安裝的還有電池組35和射頻發送/接收裝置和數據處理器36。測量傳感器的作用原理是通過在耳垂中的透射組織的光吸收，其光傳輸時與血紅蛋白的濃度成反比。光吸收率隨著每個心率周期而周期性地發生改變。鑑於測量時的吸收時間短以及可靠性考慮，耳垂處最適合脈搏測氧。對動脈氧飽和度的測量則可通過光源和光電檢測器27之間的血液顏色來確定。
圖5a是圖5的一部分，該圖中未畫出測量傳感器27，目的是為了能看到圖4中未看到的光源29。
圖6描述了由測量裝置23所測得和分析的數據傳輸給接收器並時其進行分析的另外一種用途。
圖6中的監控儀用於對自行車運動員30的健康狀況進行監控或是檢測其相關的醫學數據，其目的可能是為了了解該自行車運動員的能力，也可能是為了對其訓練方法進行改善，或者是為了找到對其最適合的騎姿，或是為了檢測人處於運動狀態時的醫學數據等等。
同樣，根據本發明所設計的測量裝置23也是被安裝在處於行駛中的自行車運動員30的耳部。由測量傳感器所測得或收集的數據也是傳輸給一個無線發送裝置45，這個由測量傳感器到數據傳輸裝置45的數據傳輸過程同樣在射頻區進行，比如可以通過「藍牙」技術。這些數據再經由發送裝置45通過無線傳輸發送到陪同車51上的接收天線53中，由專門負責的人員55對這些數據進行不斷監控。這個負責監控的人可以是專業醫護人員，也可以是教練，甚至也可以是自行車運動員30的朋友。當然，不一定非要在陪同車51中安排一個監控人，這些通過無線傳輸的數據完全可以自動記錄或儲存，以便事後對其進行分析。
只要自行車運動員處於陪同車的視線範圍之內，車內的醫護人員或教練就可以直接確定其方位。但是在比賽當中常常會出現陪同車與自行車運動員相距較遠的情況，因此在與自行車運動員有關的重要數據中尤其要使陪同車中的負責人員隨時掌握其方位。所以，為了傳輸自行車運動員的方位，最好將有關其方位的數據與其它數據一塊發送到陪同車中，比如可以通過在闡釋圖1和圖2時提到過的GPS裝置。
當然，這個接收器不一定要裝在陪同車中，完全可以將它靜置於一個訓練中心裡來對測量裝置23所測得的自行車運動員的數據進行不斷監控。通過GPS裝置將自行車運動員的位置坐標隨其它數據一起傳輸，就可以隨時掌握自行車運動員所處的方位了，這樣就與自行車運動員之間建立了聯繫，陪同車中的醫護人員或教練可以隨時採取必要的措施。他們可以通過掌握自行車運動員的位置隨時召集位於附近的陪練者或陪同人員，或者指示應對自行車運動員所採取的措施。
最後的圖7是將本發明的裝置用作運動員或糖尿病患者自我監控儀的示例。通過耳部的傳感器23可以持續對心臟循環狀態或脈搏、血壓及其它對該運動員非常重要的數據進行測量。然後這些數據由傳感器23無線傳輸給數據分析及顯示裝置55，運動員可以通過該裝置不斷或周期性地讀取這些數據。同樣，糖尿病患者也可以通過顯示器55定期讀取其血糖含量，或者當安裝在病人耳部的傳感器23測出的血糖量超過或未達到規定值時，顯示器55會出現相應的顯示。
當然，也可以在顯示器55處額外安裝一個數據傳輸部件45，以便將由傳感器23測得的數據繼續向外部發送。這種自我監控對於糖尿病患者大有裨益這種自我監控提醒他們自行服藥，如攝取胰島素。從傳感器23到顯示器55的數據傳輸同樣是無線數據傳輸。
圖1、2、3、6和7中所涉及的只是各種使用本發明的不同情況的示例，以便對本發明進行進一步的闡釋。按照本發明所設計的裝置可用於任何需要對某個人的健康狀況或檢測某個人的醫學數據的情況。如前所述，將測量傳感器置於耳部有其一定的優勢可以將傳感器安裝在日常用的裝飾物內部，如裝在助聽器中或是耳飾中。
所以，本發明並不僅僅局限於圖1到7所列舉的使用途徑、測量傳感器、通訊裝置、技術和各模塊的安裝方式，它還考慮到(特別是在技術方面)了目前正處於研發階段、還未上市的裝置。還需要特別指出的是，本發明不僅僅局限於上面所提到的應用範圍。針對經常出現的「兒童突然死亡」現象，還可將其用於嬰兒監控儀。
參考文獻1.B.Schller，MCC GmbH undK.Forstner，Forschungsinstitut für klinische Medizin-technik(Asperg)-Pulsoximetrie-Fibel，Theorie zurPulsoximetrie，Kalibrierung und Messstabilitt vonPulscximetern，2.Auflage Juni 20002.J.A.PologePulse OximetryTechnical Aspects of Machine Design；Internat.Anesthesia Clin.，1987，25(3)，S.137-1533.K.ForstnerPulsoximetrie；Stand und Entwicklung der Technik；Bio-medizinische rechnik，Band 33 Ergnzungsband 3；Tuto-rial Pulsoximetrie Stuttgart，19884.K.Forstner，U.FaustPulsoximetrie；Biomedical Engineering，Band 35 Ergn-zungsband 1；Symposiumberwachung der respiratori-schen Funktion，Stuttgart，19905.HrsgR.Zander，F.O.MertzlufftDer Sauerstoff-Status des arteriellen Blutes；KargerVerlag，19886.Forschungsinstitut für klin.Medizintechnik(FIMT)，MCC GmbHTechnische und klinische Validierung desPulsoximeters OXYCOUNT mini。
權利要求
1.一種用於測量和/或監控醫學數據，特別是心臟循環狀況、血液特徵等的裝置，其特徵為，-至少有一個用於測量監控對象(1)如心臟循環狀況等醫學數據的測量傳感器(3，3`，23)，這個傳感器至少有一個至少能夠以兩種頻率發射光線的光源和一個用於檢測穿過監控對象身體組織的光線的光接收器，-必要時還要配有一個邏輯控制器，以檢查測量傳感器所測得的數據是否正常，和-一個語音和/或數據的發送和接收裝置(5，25，35，45)，因為必要時至少要選出一個第三方(9，13，19)並向其傳輸數據。
2.如權利要求1的裝置，其特徵為，具有一個定位系統模塊，將監控對象所在的位置通知給第三方。
3.如權利要求1或2的裝置，其特徵為，具有一個或多個用於測量相關醫學數據如心率、呼吸頻率、血壓的氧飽和度、一分鐘心博量、心電圖數據、血糖含量和/或體溫等的測量傳感器。
4.如權利要求要求1或3的裝置，其特徵為，有一個電信設備如行動電話作為發送和接收裝置(5)，該設備是一個可自動啟動的選擇裝置，即收到邏輯控制器的信號後可自動啟動，該裝置包括作為附加模塊或者集成組件。
5.如權利要求1到4之一的裝置，其特徵為，在發送和接收裝置(5)上安裝或集成有一個電子通訊和控制器，它與上面提到的選擇裝置彼此相連共同發揮作用來選擇一個或多個系統預編程的電話號碼和/或網址，並從發送裝置處得到測量數據以及定位坐標如GPS坐標向第三方傳送。
6.如權利要求1到5之一的裝置，其特徵為，在從測量傳感器(3，3`，23)或邏輯控制器向傳輸裝置(5)傳輸數據時，使用的是射頻的數據通訊，如「藍牙」設備或具有其它傳輸頻率和/或協議的設備。
7.如權利要求1到6之一的裝置，其特徵為，在第三方處安裝一個可以顯示並可視化測量傳感器所測得的數據以及監控對象所處位置的裝置(11，12，15)。
8.如權利要求1到7之一的裝置，其特徵為，發送和接收裝置以及安裝在第三方處的裝置應該能夠同時在監控對象和接收方之間進行兩個方向的數據和語音通訊，包括在進行數據傳輸時。
9.如權利要求1到8之一的裝置，其特徵為，在發送和接收裝置處安裝有一個存儲模塊，用來存儲監控對象的相關數據，這些數據例如選自以下列表-監控對象的至少部分病史，有時還要有X射線圖象和/或軟片以及用藥情況-監控對象的姓名和住址-主治醫生或有關專業醫護人員的資料-需要通知的病人家屬-病人的醫療保險情況
10.如權利要求9的裝置，其特徵為，上面所說的存儲模塊是一張SIM卡(用戶識別卡)，該卡安裝在發送和接收裝置中，專屬於監控對象一個人。
11.如權利要求1到10之一的裝置，其特徵為，該測量傳感器-有一個裝在耳部的裝置(23)，這個裝置至少要在耳垂和/或外耳部各有一部分，同時，-一部分具有用於光的發射的部件(29)，-另一部分是一個光傳感器及光接收器(27)，以檢測通過耳垂或外耳的光線，同時，-還設有一個用於無線數據傳輸的發送器(36)，它可以將傳感器(27)測得的數據及由此導出的數據分析結果向發送和接收裝置(25)傳送。
12.如權利要求11的裝置，其特徵為，該裝置有一個電子部件(36)和/或用於分析傳感器(27)所測得數據的信號處理及分析部件。
13.如權利要求11或12的裝置，其特徵為，該裝置有一個電池(35)，必要時該電池還帶有用以供電的太陽能電池。
14.如權利要求11到13之一的裝置，其特徵為，該裝置中裝有一個用於分析所測得數據的電子線路，一般是一個邏輯控制器，其功能是檢查測量傳感器(27)所測得的數據中是否存在異常現象。
15.如權利要求1到14之一的裝置，其特徵為，所述測量傳感器安裝在助聽器中。
16.如權利要求1到14之一的裝置，其特徵為，所述測量傳感器安裝在耳飾或耳環中或是一部行動電話免提裝置(無線免提裝置)中。
17.一種方法，用於利用如權利要求1到16之一裝置測量和/或監控監控對象的有關醫學數據，特別是心臟循環狀況和/或血糖含量，其特徵為，-通過監控對象(1)身上的至少一個測量傳感器(3)對健康狀況特別是心臟循環狀況進行監控，-必要時要通過一個邏輯控制器來確認所測得的數據是否異常，-至少在出現異常的情況下利用一個語音和/或數據發送和接收裝置來選擇一個第三方並傳輸數據，以及-通過一個定位或導航系統，如GPS(全球定位系統)，將監控對象所在的位置傳送給第三方。
18.方法，尤其是如權利要求17的方法，其特徵為，通過例如在「藍牙」頻率範圍或是其它頻率的無線電波或其它協說從測量傳感器向發送和接收裝置傳輸數據。
19.方法，尤其是如權利要求17或18的方法，其特徵為，採用GSM(全球移動通信)設備、GPRS(通用分組無線業務)設備、UMTS(通用移動電信系統)設備等作為發送和接收裝置(5)，所有這些設備都可以通過一個信號由邏輯控制器自動選擇一個第三方並向其傳輸數據。
20.方法，尤其是如權利要求17到19之一的方法，其特徵為，發送和接收裝置(5)與第三方之間的數據和語音通訊可以沿兩個方向同時進行，以便第三方或者與監控對象之間進行通話，或者從監控對象身上的測量傳感器讀取數據或是操控測量傳感器或監控對象身上的其它裝置。
21.方法，尤其是如權利要求17到20要求之一的方法，其特徵為，第三方通過發送和接收裝置(5)的存儲器模塊，有時需要密碼，至少可以部分地讀取監控對象的病史，有時還包括其它信息，如醫療保險情況、主治醫生、要通知的病人家屬等。
22.如權利要求17到21之一的方法，其特徵為，在測量健康狀況或醫學數據時使用的是脈搏測氧法，而不使用傳統的可導致癌症擴散的測量氧飽和度的光學方法，而且最好在耳垂或外耳部進行，具體來說，是從一個光發射裝置(29)以至少兩個不同波長透過耳垂或外耳向外面進行光的發射，其光線由光電檢測器(27)通過對穿透耳垂組織光線的檢測而測得，將由光電檢測器(27)所測得的數據向傳感器或是同樣位於耳部的電子分析儀(36)傳輸數據，以及從發送器(16)在射頻區向發送和接收裝置進行無線傳輸。
23.如權利要求1到16之一的裝置的應用，用於對有心臟循環紊亂的人進行監控。
24.如權利要求1到16之一的裝置的應用，用於測量運動數據，必要時還可以由運動員自己來進行。
25.如權利要求1到16之一的裝置的應用，用於對有心臟循環疾病的病人的健康狀況的監控。
26.如權利要求1到16之一的裝置的應用，用於對糖尿病患者血糖含量的監控，有時還可以由病人自己進行監控。
27.如權利要求1到16之一的裝置的應用，用於對嬰兒的監控。
28.如權利要求1到16之一的裝置的應用，用於對牙科病人的監控，特別是對醫科病人進行手術時。
全文摘要
本發明涉及一種用於測量和監控醫學數據，特別是心臟循環狀況、血液特徵等的裝置，至少有一個用於測量監控對象(1)如心臟循環狀況等醫學數據的測量傳感器(3，3』，23)，這個傳感器至少有一個至少能夠用兩種頻率發射光線的光源和一個用於檢測穿過監控對象身體組織的光線的光接收器，為了檢查測量傳感器所測得的數據是否正常，必要時還要配有一個邏輯控制器，和一個語音和/或數據的發送和接收裝置(5，25，35，45)，因為必要時至少要選出一個第三方(9，13，19)並向其傳輸數據。
文檔編號A61N1/372GK1518427SQ02809445
公開日2004年8月4日 申請日期2002年5月7日 優先權日2001年5月7日
發明者S·－E·卡爾森, G·奇恩德, S -E 卡爾森, 韉 申請人:心臟安全國際股份公司