用於測量胸部參數尤其在cpr期間測量胸部參數的方法和系統的製作方法

2023-04-24 12:14:21

專利名稱：用於測量胸部參數尤其在cpr期間測量胸部參數的方法和系統的製作方法
技術領域：
本方法涉及ー種當置於人體上尤其是作為CPR測量一部分的用於監測測量單元位置的方法和系統。
背景技術：
定義為胸部按壓和空氣流通的心肺復甦(CPR)的質量對於心臟停搏的結果非常重要。Gallagher, Van Hoeyweghen 和 Wik(Gallagher 等人；1995 年 12 月 27 日 JAMA ； 274(24) :1922-5。Van Hoeyweghen 等人；1"3 年 8 月 Resuscitation (復甦)ク6(1) 47-52。Wik L 等人 1994 年 Resuscitation (復甦)；28 :195-203)分別指出，在救護人員到來之前由他人執行高質量的CPR，能夠提高3-4倍的生存機會。但不幸的是，根據發表在JAMA的ー篇最近的研究報告(Wik等人2005年1月19日在Jama 2005-Vol 293, No 3 發表的 Quality of Cardiopulmonary Resuscitation During 0ut-of-Hospital CardiacArrest (醫院外心臟停搏時心肺復甦的質量))，即使是醫護人員，大多數情況下提供的CPR也低於最佳質量。最普遍的失敗原因為沒有提供胸部按壓、沒有空氣流通、胸部按壓深度太淺、胸部按壓率太高或太低、空氣流通率太高或太低或胸部膨脹時間太快。發表在2005年卷67的Resuscitation (復甦)上的2005年國際科學共識會議， 詳細陳述了 CPR應如何有效提供，以及CPR與心臟除顫應怎樣一起使用。對於所有的成年人和年長兒童的患者來說，胸部按壓準則都是一祥的深度應至少4-5cm，頻率應至少100/ 分鐘，以及救助者在兩次按壓之間應完全釋放壓力。然而在實際中，必要的按壓深度和力度會存在很大的個體差異，而這些按壓深度和力度取決於諸如患者體形大小等因素。因此，這些準則在某些情形下造成了不理想的治療。在EP1057451中，Myklebust闡述了一種測量胸部按壓的傳感器。這種傳感器安裝了加速度計和カ度激活開關。該系統中的一部分也是根據加速度和來自力度激活開關的信號來估計胸部按壓移動量的裝置。這種傳感器的ー個局限性在於不能提供可靠檢測各胸部按壓被完全釋放的裝置(受到力度開關敏感度的限制)。這項技術的另ー個局限性在於該系統的精確度依賴於患者躺在什麼樣的表面。例如，當病人躺在床墊上吋，在胸部上的傳感器將測量床墊上的患者和胸部按壓兩者的移動量。在US2004/0210172和W02006/006871 中類似地論述了使用加速度計來監測床的移動量。直到現在，這個問題通常是通過在患者下方増加ー個硬平板來解決，但即使是這樣，仍然有證據表明一些向下的力度導致對床墊以及胸部的按壓，這就意味著，單個置於胸部上的加速度計將會高估胸部按壓深度，因為同時測量了床墊和胸部的按壓。US2004/^67325中提供的這個問題的解決方案是利用兩個線圈來測量他們間的相對距離，第一個線圈發射變化的磁場，由在患者的相對一面上的第二個線圈接收。關於這個解決方案的問題是發射的磁場將由於周圍的金屬物體而變動範圍很大。US2004/^67325中建議進行適當的濾波，但這不能在所有情形下提供足夠的信號能量， 因此降低了測量的精確度。

發明內容
本發明的目的在於提供ー種用於監測相對患者背部的患者胸部按壓的精確方法， 尤其是在CPR期間，以便提供兩次按壓之間按壓深度和胸部空間(dimension)信息，S卩，胸部至背部空間，檢測兩次按壓之間施加於胸部的按壓是否完全釋放也是可能的。利用上述描述和所附權利要求中所述的特徵可以實現該目的。本發明是基於最好放置於患者背部的驅動單元產生的振蕩磁場強度的檢測，其中測量單元放置於胸部。這樣使得測量對於驅動單元的移動不太關注，因此，即使是床墊在 CPR中被按壓也不會影響測量。磁場的檢測是眾所周知的並且是相當簡單的技木，所以測量設備可以非常簡單，例如，與以上提到的發表的文章所描述的包括力度傳感器和/或加速度計的放置於患者胸部上的相應設備大小一祥。由於測量的特徵是放置於胸部上的測量單元與患者背部處的底板兩者之間的距離，根據本發明的系統還提供了一種用於在非按壓期間測量胸部空間的裝置，該系統還提供了關於胸部「成型」的信息，胸部「成型」的意思是由於胸部萎陷所引起的胸背空間的永久性改變，例如由於來自CPR的機械應カ。


下面將結合附圖對本發明進行詳細描述，並通過ー些具體實施方式
來闡述本發明。圖Ia顯示了本發明提供的互相以一定距離放置的驅動單元和測量單元。圖Ib顯示了測量單元獲得的測量。圖加-d顯示了磁場生成的可選實施方式。圖3顯示了系統的ー種可選實施實施方式。圖4顯示了測量單元。
具體實施例方式在圖Ia所示的本發明的實施方式中，測量單元1放置於驅動単元2上方一定距離處。該驅動単元包括耦合至電源(未示出)的第一驅動線圈3，以產生具有以已知幅度隨預定頻率或在預定頻率範圍內變化的已知磁場強度6的磁場。得到的磁場強度6將由與驅動単元2的距離和相對於磁場軸線7的位置來確定。只要測量單元1靠近場軸線7，磁場強度 6就以可預測的方式由取決於離驅動單元的距離，線圈3產生磁場的特性是眾所周知的。由於該系統用於患者，所以可變磁場的頻率範圍最好應在一定範圍內以使患者體內的水不會顯著影響測量值，並應因此在50-100kHz範圍內。其他範圍也是可以的，但將需要根據能夠影響磁場強度的物質的作用來進行校準。在圖Ia中的驅動單元2還包括如線圈5所示的輔助磁場傳感器，用於檢測驅動單元中的磁場強度。這能夠使操作者補償對於因如金屬床架之類的靠近該系統的金屬結構所引起的磁場強度減少量。操作者可以一直増加磁場強度直到輔助驅動線圈檢測到預定的磁場強度，或者該處理過程可以由對傳感器線圈5處所測量到的場特性與選定值進行比較的驅動控制系統自動執行，例如，將磁場強度維持在選定頻率範圍，對應於在測量單元1處的選定頻率範圍，大於足夠在測量単元1提供精確測量值的預定閾值。從圖Ia可以看出，為了選擇大規格的驅動線圈3，在所示實例中和驅動單元2與測量単元1間的距離相當。確切的尺寸隨應用不同而變化，但若其大得足以使在超過測量單元的可能操作位置可形成基本均勻的磁場則是有利的。這樣來自磁場軸線7的測量單元1 的替換將對測量磁場強度的有很小的影響。這根據磁場強度6是很顯眼的，磁場強度6顯示了弧線與驅動線圈3以及底板、床墊或支持患者的床基本上是平行的。眾所周知，測量到的磁場強度將取決於驅動線圈2與測量單元1之間的距離，如圖 Ib所示得測量值顯示了來自傳感器的典型波形，且假設初期沒有向傳感器施加外力。初始 AP(IAP)表示按壓之前胸部的空間。初始AP波形的反饋指示如7所示，指出了相對於測量儀器1的初始位置的深度。當引入所謂的「倚靠(lean)深度」8時測量儀器1位於兩次按壓之間所處的深度，例如，因為執行按壓的人沒有從患者身上完全釋放按壓力。相對深度8是忽略了倚靠深度的深度，因此指示了施於患者上的最大深度與最小深度之間的按壓深度。在測量單元1的工作區域中獲得均勻場的其他方式如圖加和2b所示。在圖加中，多個線圈3a_;3h分布在底板區域上，並可同步獲得基本均勻的場。正如在前面實施方式中可在底板中使用輔助線圈5來測量底板中局部的場，例如，用於調節磁場強度，或者由 3a-;3h線圈中的ー個(如中間的線圈3h)組成，或者作為如圖2b中分開的和不同的線圈fe 被提供。在圖2b中，在印製的電路板上提供了為了製成平板結構而形成螺旋形的線圈。螺旋形狀是可選的，且對於製成不能完全達到螺旋中心的線圈可能是有利的。在圖2b中提供對應於圖1中的輔助線圈的探測器線圈是為了在遇到如金屬結構時校準磁場。圖加和圖2b所示的實例中，可以略微不同的頻率來驅動每個單獨的線圈。若測量単元1能夠區別頻率間的不同並測量在每個頻率的信號的相對強度，那麼計算在測量區域中測量單元的位置將是可能的，正如最近的線圈具有最強的場等。例如，這對於為用戶提供關於測量単元的位置和CPR在患者的哪個部位實施的反饋是有利的。在圖2c中顯示了一種與圖加所示底板相對應的基於平板螺旋線圈的解決方案。 根據可選的實施方式，線圈可被調整以適應在略微不同的頻率下振蕩的磁場。那麼測量單元1可以在每個頻率通過檢測具有最大幅值或磁場強度的頻率測量磁場強度或者幅值，該頻率指示了哪個線圈最接近測量單元，同時也給出測量單元相對於底板位置的指示。圖2d 顯示了在中間線圈池發射最強頻率fl的情況下的幅值和頻率的分布以及測量単元與其他線圈之間的距離是相等的，因此指示了測量單元位於底板中間上方的最佳位置。在以上討論的圖中，產生的磁場具有基本上與底板2垂直的方向7和處於從底板指向測量單元的工作區域的方向。圖3中的可選實施方式顯示了由線圈3a磁化成的鐵素體棒北的位置產生與底板水平的磁場並平行於床和患者10。測量單元1中所提供的類似設置包括用於感測磁場的ー個鐵素體棒4b和兩個線圈如。圖3中顯示了場矢量21。在這種情況下，測量單元也必須適於在平行於鐵素體棒方向來測量場。磁場強度的形狀與圖 1所示的基本類似，在附近如果沒有床或其他導電材料的幹擾，那麼在圖1所示的方向上具有沿病人長度方向上的圓橫截面。雖然沒有示出，但為了調整發射的磁場強度，仍使用了合適方向的輔助場傳感器5。如圖4所示的測量單元包括對在選取的頻率範圍內變化的磁場反應敏感的拾波線圈4。該線圈與放大器単元11和傳感器板15連接，在所示的實施方式中放大器単元11 包括放大器12、帶通濾波器13和全波整流器14，它們的功能對於技術人員來說是顯而易見的，在所示的實例中傳感器板15包括AD轉換器17和用於發射測量信號至監測裝置21的微控器19，其中，檢測裝置21通過導線控制系統。數位訊號處理單元可考慮作為替代方案。 導線可以是串行連接並也可用於從外部裝置21接收信號和/或功率。圖4中測量單元的實施方式還包括可測量裝置方向的加速度計16。所測量的磁場的幅值將取決於相對於磁場的拾波線圈的方位是有利的，因為其測量通過線圈的磁通量。可提供根據線圈的方向或反饋信號來校準測量信號的方式以使用戶能夠矯正測量単元的位置和方向。可考慮用於測量在測量單元1和驅動單元2的輔助場傳感器5中的磁場的其他方式，例如，霍耳效應傳感器，作為傳輸測量信號的導體的替代，還可使用如光纖或無線電信號的其他通信方式。對於無繩通信系統來說，可以提供與電池充電器耦合的充電電池或使用充電單元從磁場提取能量的測量單元。通過產生的磁場發射信號至測量單元也是可能的，例如，通過在測量単元中調製頻率和過濾接收到的信號。總的來說，本發明涉及ー種使用AC磁場測量從背部(平板)到胸部(傳感器)的距離的系統。該系統能夠同時利用目前不被水吸收的頻率測量靜態距離(AP)和調製(深度)。根據本發明，上述系統使用了如第二線圈的輔助場傳感器來減小金屬的影響，並通過測量場來穩定磁場強度。輔助傳感器與驅動線圈處於相同的位置，例如，在底板上，並耦合至用於調整產生的場的裝置以使這個位置的磁場強度在合適的水平上。除了以上討論的內容，本發明還提供了一種在維持足夠的強度來提供足夠的精確度的同時維持磁場強度在最小值以減少任何涉及到高磁場強度危險的可能性。在IOOkHz頻率範圍內，低於1. 63A/ m認為是ー個安全的頻率量級。也可在底板驅動線圈下提供金屬平板是以最小化金屬的影響。可在測量單元(和/或底板)中使用ー個或多個加速度計以便在ー個或多個方向補償「傾斜(tilt)」。本系統可通過場的調製使用AC磁場以用於在平板和傳感器之間通信，或者是用於在平板和傳感器之間的如平板傾斜、存在金屬、平板操作狀態等各種信息的通信的無線電通信。為了最小化系統的能量消耗，驅動線圈是驅動線圈的共振驅動。可選擇各種線圈解決方案和方法，除了 AC電磁場的使用，加速度計傳感器也可用於測量測量單元的移動量，即按壓深度。在這種情形下，還可以在底板中提供加速度計單元以檢測其移動量。本系統包括監測設備以及用於獲得關於所測人或物信息以及分析該信息的軟體。 如上所述，當在人體上使用吋，可以得到胸部空間和在CPR期間的按壓深度。這種分析也適用於檢測按壓前後胸部空間的變化，以用於檢測實施按壓的人是否已經完全釋放壓力或者按壓是否已經造成胸部更多的永久性變化，例如胸部的萎陷。本系統在上述提到的分析基礎上也可適用於向用戶提供視覺或聲覺的反饋，例如，通過測量単元上的指示、聲效或預先錄製的聲音信息。測量單元可以通過磁場或者無線電進行無繩通信，並在不使用時在原位置藉由磁場或充電接收器進行充電。
權利要求
1.一種用於當測量單元置於人體上尤其是人體胸部上時監測該測量單元位置的系統， 該系統包括適於放置在人體的諸如胸部至背部空間的相對面以預定頻率振動產生磁場的驅動單元，和適於測量磁場強度的所述測量單元，該系統包括用於計算所述測量單元與所述驅動單元間的距離的計算裝置，以及其中所述驅動單元包括測量所產生的場強度的輔助磁場傳感器， 所述系統還包括調節裝置，該調解裝置調節到所述驅動單元的輸入直到所產生的場在輔助場傳感器處獲得預定的強度，從而減少周圍的金屬物體的影響。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述驅動單元是在CPR期間放置於病人下方的底板，且所述系統適於基於一系列所述位置測量來監測CPR按壓深度。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述計算裝置適於將所監測的按壓深度與已知推薦的按壓深度相比較並產生指示按壓質量的響應。
4.根據權利要求2所述的系統，該系統還適於測量按壓之間的靜態距離。
5.根據權利要求1所述的系統，其中所述驅動單元包括耦合至交流電源的線圈。
6.根據權利要求1所述的系統，其中所述磁場在50-100kHz頻率範圍內變化，因此避免了所述測量單元與驅動單元之間的水的吸收。
7.根據權利要求6所述的系統，其中驅動頻率是所述驅動單元的諧振頻率。
8.根據權利要求1所述的系統，其中所述輔助磁場傳感器是線圈。
9.根據權利要求1所述的系統，其中所述測量單元包括測量相對於所述磁場的傾斜的方位測量設備。
10.根據權利要求9所述的系統，其中所述方位測量設備是加速度計。
11.根據權利要求1所述的系統，該系統還包括用於改變由所述驅動單元發射的變化磁場的幅值的通信單元，所述測量單元適於通過檢測變化的幅值來接收通信的信號。
12.根據權利要求1所述的系統，其中所述測量單元包括用於從所述變化的磁場中提取能量並將能量存儲於所述單元中的能量存儲裝置。
13.根據權利要求1所述的系統，其中所述測量單元包括能量存儲裝置和用於耦合至充電器的耦合裝置，該耦合裝置適於當耦合至相應的充電器時為所述能量存儲裝置充電。
14.根據權利要求1所述的系統，其中所述計算裝置包括分析裝置，該分析裝置用於比較所述胸部按壓前後所述距離的信息，以便檢測胸部的萎陷或成型。
15.採用根據權利要求1所述的系統，以用於通過測量所述測量單元與所述驅動單元之間的距離來測量所述胸部的深度。
全文摘要
本發明涉及一種用於當測量單元置於人體上尤其是人體胸部上時監測該測量單元位置的系統，該系統包括適於放置在人體的諸如胸部至背部空間的相對面以預定頻率振動產生磁場的驅動單元，和適於測量磁場強度的測量單元，該系統包括用於計算測量單元與驅動單元之間的距離的計算裝置。
文檔編號A61H31/00GK102548519SQ201080044565
公開日2012年7月4日 申請日期2010年11月9日 優先權日2009年11月11日
發明者H·福桑 申請人:挪度醫療器械有限公司