专利名称：患者监护系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种患者监护系统、 一种患者监护方法以及一种计算 机程序。技术背景在各种情况下，大部分情况下在医院设施中，对睡眠期间的患者 进行监护是标准工具。根据诊断来监护的不同参数。通常需要的参数 是体重、心率、呼吸速率和呼吸异常、以及睡眠期间特定运动模式。 通常需要大量的技术努力和多种技术手段来测量这些量。通过在床柱下或者床柱中引入刻度来测量患者的体重是公知的。 进一步公知的是借助于例如床中的压敏薄片来收集关于心肺机能的信息。例如，国际专利申请WO 2004/045407 Al描述了一种用于对诸 如身体运动、身体位置、呼吸频率和/或心率的参数进行患者监护的 装置和方法，其利用的传感器装置具有至少两个在诸如床的表面上提 供的压电传感器，以便通过简单地让患者躺在表面上就可以使患者耦 合到该装置上。发明内容本发明的目的是改善对患者的监护，特别是用于进行心脏监护和 体重监护。该目的是根据本发明通过患者监护系统来实现的，该系统包括多 个与患者床相关联的力传感器，该力传感器适于产生相应于第一力分 量的第一信号和相应于第二力分量的第二信号，该第二力分量并不与 该第一力分量平行，该系统进一步包括分析模块，其适于从所述信号 中得出指示患者情况的数据。
本发明的目的还通过一种患者监护方法来实现，该方法包括下列 步骤将多个力传感器关联到患者的床，该力传感器适于产生相应于 第一力分量的第一信号和相应于第二力分量的第二信号，该第二力分 量并不与该第一力分量平行；以及从所述信号中得出指示患者情况的 数据。本发明的目的还通过一种计算机程序来实现，其包括用于当在计 算机上执行该计算机程序时，从多个信号中得出数据的计算机指令， 所述数据与患者的情况相应，所述信号相应于第一力分量和第二力分 量，该第二力分量并不与该第一力分量平行，所述力分量由与患者的 床相关联的多个力传感器产生。因而，根据本发明需要的技术效果能 够在与根据发明的计算机程序指令的基础上得以实现。这种计^t几程序可以存储在诸如O>R0M的载体上，或者其可以通过因特网或其它计算 丰几网络得到。计算机禾辨在被执行之前，要先载入计^f几，艮P，例如借助 于CI>ROM播放器从载体中棘从因特网读出，并且在计穀几的存储器中 存储。计Ml尤其包括中央处理单元(CPU)、总线系统、如RAM或ROM的存储器设备、如M:或M:单元的存储设备以及输A^i出单元。本发明的基本思路是提供一种用于对患者的体重和心肺机能进 行组合测量的非常简单和便宜的解决方案。为了实现该目的，建议使 用适于测量患者对床所施加的力的力传感器。换言之，本发明使用多个力传感器(例如， 一个、两个、三个或 四个力传感器)来测量和表征患者的运动和体重。借助于分析模块， 从这些量中提取特定模式，例如心率、呼吸速率和诸如不宁腿综合征 发作中的特定运动。另外，可以推导出患者是否出现在床上。为了分 离这些不同的力信号，必须获得力矢量的幅度和方向信息。本发明能够使用各种类型的力传感器，例如应变计、压电装置、 电容式力传感器等。由于仅仅必须使用单一类型的传感器，因此与在 先技术中已知的方案相比能够实现非常简单的系统设计。根据本发明的床定义为表面或任何其他用于休息或者就座的装 置，如常规床、医院用床、躺椅、常规椅、牙科椅、轮椅、(手术) 台等。
本发明的这些以及其它方面将在下面的丛属权利要求中所限定 的实施例的基础上进一步详细说明。根据本发明的优选实施例，力传感器适于产生相应于垂直力分量 的第一信号，并且进一步适于产生相应于水平力分量的第二信号。换 言之，患者监护系统适于将测量的力分解为水平分量和垂直分量。结 果，能够确定患者的体重(主要通过利用垂直力分量)。此外，通过 分离水平和垂直力分量，能够确定患者的运动(主要通过利用水平力分量)。就心冲击描记术测量而言，当患者处于侧卧位(recumbent positon)时，心脏朝向大动脉的运动的各向异性特征将释放出有意义 的水平力分量。不宁腿综合征运动发典型地也将提供有意义的水平力优选地，分析模块不仅仅适于从所述信号得到患者的体重。此外， 能够确定睡眠期间的心率和/或呼吸速率、和/或呼吸异常、和/或特定 运动模式。多个传感器优选地与多个床柱相关联。在这种实施例中，不需要 附加的配线和电缆，特别是如果将分析模块也集成到该床中，或者如 果以无线的方式提供在传感器和分析模块之间和/或在分析模块和显 示单元之间等等的数据通信更是如此。或者，可以在技术上的等效位 置，如在床垫和床框架之间安置成组力传感器。在本发明的另一个实施例中，布置力传感器，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，以稍微倾斜的 布置方式，将力传感器简单地集成到床柱中。然而，己经发现的是， 如果布置力传感器使得力的施加平面彼此正交，则更容易分析力分量 的方向。在各种情况下，当借助于分析模块得出有关患者情况的数据 时，必须考虑传感器布置的性质。换言之，分析模块(优选地包括计 算机或者如微处理器的等效设备)必须相应地被编程。在本发明的另一个实施例中，多个力传感器适于测量和/或剪切 力。在该实施例中，能够特别精确地确定患者的运动。为此，将压电 装置优选地用作力传感器。
本发明的这些以及其它方面将在下文中参考下面的实施例和附 图用举例的方式进行详细地描述；其中图1是示出了根据本发明的患者监护系统的示意图；图2是布置在在先技术所公知的床柱中的力传感器的示意性截 面图，其中力传感器先空载，然后负载；图3是根据本发明布置在不同床柱中的两个力传感器的示意性 截面图，其中力传感器先空载，然后负载；图4是根据本发明布置在床柱中的力传感器的示意性截面图，其 中力传感器先空载，然后负载；图5是根据本发明布置在床柱中的另一个力传感器的示意性截 面图，其中力传感器先空载，然后负载；图6是根据本发明布置在床柱中的力传感器模块的示意性截面 图，其中力传感器模块包括三个力传感器，其先空载，然后负载；以 及图7是图6中所示力传感器模块的示意性顶视图。附图标记 1患者监护系统 2力传感器 3床4分析模块 5接收器 6监视器7力传感器(在先技术)8床柱9作用力10第一力传感器11第二力传感器12第一床柱
13第二床柱 14压电层 15第一压电元件 16第二压电元件 17床柱上部 18床柱下部 19未用(free) 20压电层 21第一压电元件 22第二压电元件 23力传感器 24力传感器 25力传感器 26压电层 27压电层 28力分量 29压电元件 30压电元件具体实施方式
患者监护系统1包括三个集成到医院用床3的床柱中的力传感器 2，图1中示出了这种床3没有床垫的框架。三个压电传感器用作力 传感器2。使用三个力传感器2，借助于监护系统1能够重建全三维 力模型。力传感器2用于对施加到床3上的力进行测量。为此，安置 力传感器2，使得力的施加平面彼此正交。换言之，确定力的水平和 垂直分量。每个力传感器2产生取决于有效力的信号。由于使用了压 电式力传感器2，所产生的信号是相应于压电层形变的电压信号。如 果检测到垂直力分量就产生第一信号，如果检测到水平力分量就产生 第二信号。所产生的信号相应于相关力分量的幅度和方向。患者监护系统1还包括分析模块4。将分析模块4安装在床3的
框架上。将来自力传感器2的信号通过无线通信路径(例如，基于蓝 牙无线技术)传输到分析模块4。分析模块4适于接收测量得到的信 号，并且适于从这些信号中得出相应于患者情况的数据。将得到的数 据传输到与用于进行数据显示的监视器6相连接的外部接收器5。替 换显示方法是可能的。测量得到的信号和/或数据可以存储在分析单 元4和/或外部接收单元5和/或连接到患者监护系统1的一些其它单 元中。为了得到患者相关数据，分析单元4包括适于执行计算机程序 的计算机，所述计算机程序用于从大量测量得到的信号中得到这些数 据。计算机包括用于数据传输的输入和输出接口。分析单元4将计算机程序应用于相应于垂直力分量的信号，以确 定患者的体重。此外，分析单元4使用相应于水平和垂直力分量这两 者的信号，来确定患者心肺机能，特别是确定心率、呼吸速率，以及 确认患者是否真的存在于床3中。图2中示出了力传感器7，其水平安装在在先技术所公知的床柱 8中(左图)。在这种情况下，仅能够确定作用在床柱8上的力9的 垂直部分(右图)。力9对传感器7的作用示意性地用传感器厚度的 减少来示出。图3中示出了根据本发明第一实施例的两个力传感器10、 11。 以倾斜方式，将第一力传感器10安置在第一床柱12中，并且以同样 的方式，将第二力传感器11安置在第二床柱13中，即，布置力传感 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，那么力传感器IO、 ll是空载的(左图)。如果患者在床3中， 力9施加在床框架和所有四个床柱上。在这种情况下，患者的运动将 导致朝向第二床柱13的力分量，然而并不存在朝向第一床柱12的力 分量(右图)。结果是第二床柱13中的力传感器11确定力分量并产 生相关信号。该信号包括力分量的幅度。传感器11将该信号连同传 感器ID (标识符) 一起传输到分析单元4。分析单元4知道所有力传 感器的几何布置。因而，分析单元4从传感器ID中确定出所接收的 信号一定与第二床柱13的传感器11相关联，并且所接收的幅度一定 与相应于该床柱的力的有效平面(effective plane)相关联。在分析单元4的计算机中执行的计算机程序处理所施加力的完整三维模型。从对 这些数据进行的处理中获得患者相关数据(体重、心率等)。图4示出了本发明的第二实施例。该实施例基于扭矩测量。压电 层14具有两个压电元件(传感器)15、 16。压电层14位于床柱的上 部17和下部18之间。布置压电元件15、 16，使得床柱的上部17仅 与第二压电元件16耦合，而第一压电元件15保持不耦合(左图)。 患者的运动引起施加于床柱的扭矩，其导致压电层14的不对称形变。 结果，所述扭矩导致第二压电元件16所产生的信号，而第一压电元 件不产生信号(右图)。由于所述扭矩也依赖于所施加力的水平分量， 因此分析模块4从所产生的信号中不仅能够确定垂直力分量，而且能 够确定水平力分量。图5示出本发明的第三实施例。该实施例基于对剪切力的测量。 同样，压电层20具有两个压电元件(传感器)21、 22，并且压电层 20位于床柱的上部17和下部18之间。第一压电元件21位于压电层 20的顶部，与床柱的上部17相耦合，而第二压电元件22关于压电 层20横向定位。换言之，第一压电元件21仅适于测量垂直力分量， 而第二压电元件22仅适于测量水平力分量(左图)。如果患者运动导 致纯垂直力，那么仅有第一压电元件21将产生相关信号(右图)，而 如果患者运动导致纯水平力，那么仅有第二压电元件22将产生相关 信号。然而，如果同时存在水平力分量以及垂直力分量，那么压电元 件21、 22都将产生信号，以而允许分析模块4来分解有效力。图6示出了本发明的第四实施例。在单床柱内实现用于力测量的 不同平面。为此，提供安置在床3的单一床柱中的单一传感器模块。 对照图1所示的布置，另外三个床柱都不包括任何力传感器。传感器模块包括三个力传感器23、 24、 25 (见图7)。床柱的上 部17和下部18是圆锥形状以彼此适合。在这两者之间，以如图3所 示的方法，以提供沿正交平面测量的方式，布置三个力传感器23、 24、 25。三个压电层26、 27位于床柱的上部17和下部18之间，并 且为每个有效平面提供多个压电元件(传感器)。如果没有发生运动， 那么就没有信号产生(左图)。如果，例如将水平力分量28施加到床
柱的上部17，将上部17向右推，那么一个压电层27就会受到挤压， 并由相应层27的压电元件29产生相关信号。同时，另一个压电层 26被扩张，从而导致该层26的压电元件30产生相关信号。分析模 块4从这两个信号得到所需的数据。图7是该布置的平面视图。所描述的几何结构仅作为示例。其它 的几何布置也是可能的。当然，本发明不仅可以用于患者，也可以用于健康的人或者动物。 对于本领域的技术人员很明显的是，本发明并不限于先前说明性 的实施例的细节，并且在不违反本发明的精神和本质属性的情况下， 本发明可以用其它特定形式来实现。因此，这些实施例在所有方面都 被认为是说明性的而不是限制性的，本发明的范围是由随附权利要求 而不是由先前描述所指示的，并且，在权利要求的等价的意义和范围 内的所有改变都旨在包含在其中。此外，明显的是词语"包含"不排 除其它元件或步骤，词语"一"或者"一个"并不排除多个，并且诸 如一个计算机系统或另一个单元的单一元件可以实现权利要求中列 举的几个设备的功能。权利要求中的任何参考符号并不视为限制有关 的权利要求。
权利要求
1、一种患者监护系统(1)，所述系统包括多个与患者的床(3)相关联的力传感器(2)，所述力传感器(2)适于产生相应于第一力分量的第一信号和相应于第二力分量的第二信号，所述第二力分量不与所述第一力分量平行，该系统还包括分析模块(4)，其适于从所述信号中得出指示所述患者情况的数据。
2、 如权利要求1所述的患者监护系统(l)，其中，所述力传感器 (2)适于产生相应于垂直力分量的第一信号和相应于水平力分量的第 二信号。
3、 如权利要求1所述的患者监护系统(l)，其中，所述分析模块 (4)适于得出所述患者的体重。
4、 如权利要求1所述的患者监护系统(l)，其中，所述分析模块 (4)适于得出所述患者的运动。
5、 如权利要求1所述的患者监护系统(l)，其中，所述分析模块 (4)适于从所述信号中得出所述患者的心率、和/或呼吸速率、和/或呼 吸异常、和/或特定运动模式。
6、 如权利要求1所述的患者监护系统(l)，其中，所述多个力传 感器(2)与多个床柱相关联。
7、 如权利要求1所述的患者监护系统(l)，其中，布置所述力传 感器(2)，使得所述力的施加平面彼此不平行。
8、 如权利要求1所述的患者监护系统(l)，其中，所述多个力传 感器(2)适于对扭矩和/或剪切力进行测量。
9、 如权利要求1所述的患者监护系统(l)，其中，布置至少两个 力传感器(23， 24, 25)，使其形成组合传感器模块以安置在单个床柱 中。
10、 一种患者监护方法，所述方法包括下列步骤 -将多个力传感器(2)分配到患者床(3)中，所述力传感器(2)适于产生相应于第一力分量的第一信号和相应于第二力分量的第二信号，所 述第二力分量不与所述第一力分量平行；以及-从所述信号中得出指示所述患者情况的数据。
11、 一种计算机程序，其包括当在计算机(4)上执行所述计算机程 序时，用于从多个信号中得出数据的计算机指令，所述数据相应于患 者的情况，所述信号相应于第一力分量和第二力分量，所述第二力分 量不与所述第一力分量平行，所述力分量由与所述患者的床(3)相关联 的多个力传感器(2)产生。
全文摘要
本发明涉及患者监护系统，患者监护方法和计算机程序。为了改善对患者的监护，特别是对于心脏的监护和体重的监护，提供一种患者监护系统(1)，其包括多个与患者床(3)相关联的力传感器(2)，该力传感器(2)适于产生相应于第一力分量的第一信号和相应于第二力分量的第二信号，该第二力分量与该第一力分量不相平行，该系统还包括分析模块(4)，其适于从所述信号得出指示患者情况的数据。
文档编号A61B5/11GK101163444SQ200680012982
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月12日 优先权日2005年4月20日
发明者A·布劳尔斯, E·瓦芬施米特, J·劳特尔, J·特·弗鲁格特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司