患者監護系統的製作方法

2023-07-15 16:32:21 4

專利名稱：患者監護系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種患者監護系統、 一種患者監護方法以及一種計算 機程序。技術背景在各種情況下，大部分情況下在醫院設施中，對睡眠期間的患者 進行監護是標準工具。根據診斷來監護的不同參數。通常需要的參數 是體重、心率、呼吸速率和呼吸異常、以及睡眠期間特定運動模式。 通常需要大量的技術努力和多種技術手段來測量這些量。通過在床柱下或者床柱中引入刻度來測量患者的體重是公知的。 進一步公知的是藉助於例如床中的壓敏薄片來收集關於心肺機能的信息。例如，國際專利申請WO 2004/045407 Al描述了一種用於對諸 如身體運動、身體位置、呼吸頻率和/或心率的參數進行患者監護的 裝置和方法，其利用的傳感器裝置具有至少兩個在諸如床的表面上提 供的壓電傳感器，以便通過簡單地讓患者躺在表面上就可以使患者耦 合到該裝置上。發明內容本發明的目的是改善對患者的監護，特別是用於進行心臟監護和 體重監護。該目的是根據本發明通過患者監護系統來實現的，該系統包括多 個與患者床相關聯的力傳感器，該力傳感器適於產生相應於第一力分 量的第一信號和相應於第二力分量的第二信號，該第二力分量並不與 該第一力分量平行，該系統進一步包括分析模塊，其適於從所述信號 中得出指示患者情況的數據。
本發明的目的還通過一種患者監護方法來實現，該方法包括下列 步驟將多個力傳感器關聯到患者的床，該力傳感器適於產生相應於 第一力分量的第一信號和相應於第二力分量的第二信號，該第二力分 量並不與該第一力分量平行；以及從所述信號中得出指示患者情況的 數據。本發明的目的還通過一種電腦程式來實現，其包括用於當在計 算機上執行該電腦程式時，從多個信號中得出數據的計算機指令， 所述數據與患者的情況相應，所述信號相應於第一力分量和第二力分 量，該第二力分量並不與該第一力分量平行，所述力分量由與患者的 床相關聯的多個力傳感器產生。因而，根據本發明需要的技術效果能 夠在與根據發明的電腦程式指令的基礎上得以實現。這種計^t幾程序可以存儲在諸如O>R0M的載體上，或者其可以通過網際網路或其它計算 豐幾網絡得到。計算機禾辨在被執行之前，要先載入計^f幾，艮P，例如藉助 於CI>ROM播放器從載體中棘從網際網路讀出，並且在計穀幾的存儲器中 存儲。計Ml尤其包括中央處理單元(CPU)、總線系統、如RAM或ROM的存儲器設備、如M:或M:單元的存儲設備以及輸A^i出單元。本發明的基本思路是提供一種用於對患者的體重和心肺機能進 行組合測量的非常簡單和便宜的解決方案。為了實現該目的，建議使 用適於測量患者對床所施加的力的力傳感器。換言之，本發明使用多個力傳感器(例如， 一個、兩個、三個或 四個力傳感器)來測量和表徵患者的運動和體重。藉助於分析模塊， 從這些量中提取特定模式，例如心率、呼吸速率和諸如不寧腿症候群 發作中的特定運動。另外，可以推導出患者是否出現在床上。為了分 離這些不同的力信號，必須獲得力矢量的幅度和方向信息。本發明能夠使用各種類型的力傳感器，例如應變計、壓電裝置、 電容式力傳感器等。由於僅僅必須使用單一類型的傳感器，因此與在 先技術中已知的方案相比能夠實現非常簡單的系統設計。根據本發明的床定義為表面或任何其他用於休息或者就座的裝 置，如常規床、醫院用床、躺椅、常規椅、牙科椅、輪椅、(手術) 臺等。
本發明的這些以及其它方面將在下面的叢屬權利要求中所限定 的實施例的基礎上進一步詳細說明。根據本發明的優選實施例，力傳感器適於產生相應於垂直力分量 的第一信號，並且進一步適於產生相應於水平力分量的第二信號。換 言之，患者監護系統適於將測量的力分解為水平分量和垂直分量。結 果，能夠確定患者的體重(主要通過利用垂直力分量)。此外，通過 分離水平和垂直力分量，能夠確定患者的運動(主要通過利用水平力分量)。就心衝擊描記術測量而言，當患者處於側臥位(recumbent positon)時，心臟朝向大動脈的運動的各向異性特徵將釋放出有意義 的水平力分量。不寧腿症候群運動發典型地也將提供有意義的水平力優選地，分析模塊不僅僅適於從所述信號得到患者的體重。此外， 能夠確定睡眠期間的心率和/或呼吸速率、和/或呼吸異常、和/或特定 運動模式。多個傳感器優選地與多個床柱相關聯。在這種實施例中，不需要 附加的配線和電纜，特別是如果將分析模塊也集成到該床中，或者如 果以無線的方式提供在傳感器和分析模塊之間和/或在分析模塊和顯 示單元之間等等的數據通信更是如此。或者，可以在技術上的等效位 置，如在床墊和床框架之間安置成組力傳感器。在本發明的另一個實施例中，布置力傳感器，使得力的施加平面 彼此不相平行，以便分解出有效力。在基本的布置中，以稍微傾斜的 布置方式，將力傳感器簡單地集成到床柱中。然而，己經發現的是， 如果布置力傳感器使得力的施加平面彼此正交，則更容易分析力分量 的方向。在各種情況下，當藉助於分析模塊得出有關患者情況的數據 時，必須考慮傳感器布置的性質。換言之，分析模塊(優選地包括計 算機或者如微處理器的等效設備)必須相應地被編程。在本發明的另一個實施例中，多個力傳感器適於測量和/或剪切 力。在該實施例中，能夠特別精確地確定患者的運動。為此，將壓電 裝置優選地用作力傳感器。


本發明的這些以及其它方面將在下文中參考下面的實施例和附 圖用舉例的方式進行詳細地描述；其中圖1是示出了根據本發明的患者監護系統的示意圖；圖2是布置在在先技術所公知的床柱中的力傳感器的示意性截 面圖，其中力傳感器先空載，然後負載；圖3是根據本發明布置在不同床柱中的兩個力傳感器的示意性 截面圖，其中力傳感器先空載，然後負載；圖4是根據本發明布置在床柱中的力傳感器的示意性截面圖，其 中力傳感器先空載，然後負載；圖5是根據本發明布置在床柱中的另一個力傳感器的示意性截 面圖，其中力傳感器先空載，然後負載；圖6是根據本發明布置在床柱中的力傳感器模塊的示意性截面 圖，其中力傳感器模塊包括三個力傳感器，其先空載，然後負載；以 及圖7是圖6中所示力傳感器模塊的示意性頂視圖。附圖標記 1患者監護系統 2力傳感器 3床4分析模塊 5接收器 6監視器7力傳感器(在先技術)8床柱9作用力10第一力傳感器11第二力傳感器12第一床柱
13第二床柱 14壓電層 15第一壓電元件 16第二壓電元件 17床柱上部 18床柱下部 19未用(free) 20壓電層 21第一壓電元件 22第二壓電元件 23力傳感器 24力傳感器 25力傳感器 26壓電層 27壓電層 28力分量 29壓電元件 30壓電元件具體實施方式
患者監護系統1包括三個集成到醫院用床3的床柱中的力傳感器 2，圖1中示出了這種床3沒有床墊的框架。三個壓電傳感器用作力 傳感器2。使用三個力傳感器2，藉助於監護系統1能夠重建全三維 力模型。力傳感器2用於對施加到床3上的力進行測量。為此，安置 力傳感器2，使得力的施加平面彼此正交。換言之，確定力的水平和 垂直分量。每個力傳感器2產生取決於有效力的信號。由於使用了壓 電式力傳感器2，所產生的信號是相應於壓電層形變的電壓信號。如 果檢測到垂直力分量就產生第一信號，如果檢測到水平力分量就產生 第二信號。所產生的信號相應於相關力分量的幅度和方向。患者監護系統1還包括分析模塊4。將分析模塊4安裝在床3的
框架上。將來自力傳感器2的信號通過無線通信路徑(例如，基於藍 牙無線技術)傳輸到分析模塊4。分析模塊4適於接收測量得到的信 號，並且適於從這些信號中得出相應於患者情況的數據。將得到的數 據傳輸到與用於進行數據顯示的監視器6相連接的外部接收器5。替 換顯示方法是可能的。測量得到的信號和/或數據可以存儲在分析單 元4和/或外部接收單元5和/或連接到患者監護系統1的一些其它單 元中。為了得到患者相關數據，分析單元4包括適於執行電腦程式 的計算機，所述電腦程式用於從大量測量得到的信號中得到這些數 據。計算機包括用於數據傳輸的輸入和輸出接口。分析單元4將電腦程式應用於相應於垂直力分量的信號，以確 定患者的體重。此外，分析單元4使用相應於水平和垂直力分量這兩 者的信號，來確定患者心肺機能，特別是確定心率、呼吸速率，以及 確認患者是否真的存在於床3中。圖2中示出了力傳感器7，其水平安裝在在先技術所公知的床柱 8中(左圖)。在這種情況下，僅能夠確定作用在床柱8上的力9的 垂直部分(右圖)。力9對傳感器7的作用示意性地用傳感器厚度的 減少來示出。圖3中示出了根據本發明第一實施例的兩個力傳感器10、 11。 以傾斜方式，將第一力傳感器10安置在第一床柱12中，並且以同樣 的方式，將第二力傳感器11安置在第二床柱13中，即，布置力傳感 器10、 11，使得力的施加平面彼此不相平行，而是正交。如果不施 加力，那麼力傳感器IO、 ll是空載的(左圖)。如果患者在床3中， 力9施加在床框架和所有四個床柱上。在這種情況下，患者的運動將 導致朝向第二床柱13的力分量，然而並不存在朝向第一床柱12的力 分量(右圖)。結果是第二床柱13中的力傳感器11確定力分量並產 生相關信號。該信號包括力分量的幅度。傳感器11將該信號連同傳 感器ID (標識符) 一起傳輸到分析單元4。分析單元4知道所有力傳 感器的幾何布置。因而，分析單元4從傳感器ID中確定出所接收的 信號一定與第二床柱13的傳感器11相關聯，並且所接收的幅度一定 與相應於該床柱的力的有效平面(effective plane)相關聯。在分析單元4的計算機中執行的電腦程式處理所施加力的完整三維模型。從對 這些數據進行的處理中獲得患者相關數據(體重、心率等)。圖4示出了本發明的第二實施例。該實施例基於扭矩測量。壓電 層14具有兩個壓電元件(傳感器)15、 16。壓電層14位於床柱的上 部17和下部18之間。布置壓電元件15、 16，使得床柱的上部17僅 與第二壓電元件16耦合，而第一壓電元件15保持不耦合(左圖)。 患者的運動引起施加於床柱的扭矩，其導致壓電層14的不對稱形變。 結果，所述扭矩導致第二壓電元件16所產生的信號，而第一壓電元 件不產生信號(右圖)。由於所述扭矩也依賴於所施加力的水平分量， 因此分析模塊4從所產生的信號中不僅能夠確定垂直力分量，而且能 夠確定水平力分量。圖5示出本發明的第三實施例。該實施例基於對剪切力的測量。 同樣，壓電層20具有兩個壓電元件(傳感器)21、 22，並且壓電層 20位於床柱的上部17和下部18之間。第一壓電元件21位於壓電層 20的頂部，與床柱的上部17相耦合，而第二壓電元件22關於壓電 層20橫向定位。換言之，第一壓電元件21僅適於測量垂直力分量， 而第二壓電元件22僅適於測量水平力分量(左圖)。如果患者運動導 致純垂直力，那麼僅有第一壓電元件21將產生相關信號(右圖)，而 如果患者運動導致純水平力，那麼僅有第二壓電元件22將產生相關 信號。然而，如果同時存在水平力分量以及垂直力分量，那麼壓電元 件21、 22都將產生信號，以而允許分析模塊4來分解有效力。圖6示出了本發明的第四實施例。在單床柱內實現用於力測量的 不同平面。為此，提供安置在床3的單一床柱中的單一傳感器模塊。 對照圖1所示的布置，另外三個床柱都不包括任何力傳感器。傳感器模塊包括三個力傳感器23、 24、 25 (見圖7)。床柱的上 部17和下部18是圓錐形狀以彼此適合。在這兩者之間，以如圖3所 示的方法，以提供沿正交平面測量的方式，布置三個力傳感器23、 24、 25。三個壓電層26、 27位於床柱的上部17和下部18之間，並 且為每個有效平面提供多個壓電元件(傳感器)。如果沒有發生運動， 那麼就沒有信號產生(左圖)。如果，例如將水平力分量28施加到床
柱的上部17，將上部17向右推，那麼一個壓電層27就會受到擠壓， 並由相應層27的壓電元件29產生相關信號。同時，另一個壓電層 26被擴張，從而導致該層26的壓電元件30產生相關信號。分析模 塊4從這兩個信號得到所需的數據。圖7是該布置的平面視圖。所描述的幾何結構僅作為示例。其它 的幾何布置也是可能的。當然，本發明不僅可以用於患者，也可以用於健康的人或者動物。 對於本領域的技術人員很明顯的是，本發明並不限於先前說明性 的實施例的細節，並且在不違反本發明的精神和本質屬性的情況下， 本發明可以用其它特定形式來實現。因此，這些實施例在所有方面都 被認為是說明性的而不是限制性的，本發明的範圍是由隨附權利要求 而不是由先前描述所指示的，並且，在權利要求的等價的意義和範圍 內的所有改變都旨在包含在其中。此外，明顯的是詞語"包含"不排 除其它元件或步驟，詞語"一"或者"一個"並不排除多個，並且諸 如一個計算機系統或另一個單元的單一元件可以實現權利要求中列 舉的幾個設備的功能。權利要求中的任何參考符號並不視為限制有關 的權利要求。
權利要求
1、一種患者監護系統(1)，所述系統包括多個與患者的床(3)相關聯的力傳感器(2)，所述力傳感器(2)適於產生相應於第一力分量的第一信號和相應於第二力分量的第二信號，所述第二力分量不與所述第一力分量平行，該系統還包括分析模塊(4)，其適於從所述信號中得出指示所述患者情況的數據。
2、 如權利要求1所述的患者監護系統(l)，其中，所述力傳感器 (2)適於產生相應於垂直力分量的第一信號和相應於水平力分量的第 二信號。
3、 如權利要求1所述的患者監護系統(l)，其中，所述分析模塊 (4)適於得出所述患者的體重。
4、 如權利要求1所述的患者監護系統(l)，其中，所述分析模塊 (4)適於得出所述患者的運動。
5、 如權利要求1所述的患者監護系統(l)，其中，所述分析模塊 (4)適於從所述信號中得出所述患者的心率、和/或呼吸速率、和/或呼 吸異常、和/或特定運動模式。
6、 如權利要求1所述的患者監護系統(l)，其中，所述多個力傳 感器(2)與多個床柱相關聯。
7、 如權利要求1所述的患者監護系統(l)，其中，布置所述力傳 感器(2)，使得所述力的施加平面彼此不平行。
8、 如權利要求1所述的患者監護系統(l)，其中，所述多個力傳 感器(2)適於對扭矩和/或剪切力進行測量。
9、 如權利要求1所述的患者監護系統(l)，其中，布置至少兩個 力傳感器(23， 24, 25)，使其形成組合傳感器模塊以安置在單個床柱 中。
10、 一種患者監護方法，所述方法包括下列步驟 -將多個力傳感器(2)分配到患者床(3)中，所述力傳感器(2)適於產生相應於第一力分量的第一信號和相應於第二力分量的第二信號，所 述第二力分量不與所述第一力分量平行；以及-從所述信號中得出指示所述患者情況的數據。
11、 一種電腦程式，其包括當在計算機(4)上執行所述計算機程 序時，用於從多個信號中得出數據的計算機指令，所述數據相應於患 者的情況，所述信號相應於第一力分量和第二力分量，所述第二力分 量不與所述第一力分量平行，所述力分量由與所述患者的床(3)相關聯 的多個力傳感器(2)產生。
全文摘要
本發明涉及患者監護系統，患者監護方法和電腦程式。為了改善對患者的監護，特別是對於心臟的監護和體重的監護，提供一種患者監護系統(1)，其包括多個與患者床(3)相關聯的力傳感器(2)，該力傳感器(2)適於產生相應於第一力分量的第一信號和相應於第二力分量的第二信號，該第二力分量與該第一力分量不相平行，該系統還包括分析模塊(4)，其適於從所述信號得出指示患者情況的數據。
文檔編號A61B5/11GK101163444SQ200680012982
公開日2008年4月16日 申請日期2006年4月12日 優先權日2005年4月20日
發明者A·布勞爾斯, E·瓦芬施米特, J·勞特爾, J·特·弗魯格特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司