專利名稱：用于在手腕處測量生理參數(shù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法和裝置，用于在手腕處測量對象的至少一個生理參數(shù)，優(yōu)選地用于提取其臨床上有用的信息。更具體而言，本發(fā)明涉及一種裝置，其可借助一個套(strap)或其它緊固物(fastening article)而佩戴于對象的手腕處，并且其然后可被用于通過測量生理參數(shù)而監(jiān)視對象。
背景技術(shù)：
目前，許多不同類型的裝置可用于以非侵入的方式來監(jiān)視人類對象。例如，可通過使用電極而在用戶中監(jiān)視心臟功能，該電極必須被附著于用戶的皮膚。盡管是非侵入的，這種設(shè)備對于被附著了接線的傳感器和線纜網(wǎng)絡(luò)的用戶仍然是不舒服的。另外，這種設(shè)備是很昂貴的，這限制了其用于醫(yī)院和其它醫(yī)療實施，在其中成本和病人的不適兩者均可被判斷(justify)。此外，當被醫(yī)療人員檢查時，病人可能變得焦慮，由此明顯改變用于這些病人的正常讀數(shù)。應指出，術(shù)語“對象”、“病人”和“用戶”在此可被互換使用。
然而，存在需要對人類對象的非侵入監(jiān)視的許多不同情況。例如，作為對人類對象的總體健康維護的一部分，這樣的監(jiān)視可能是很有用的，并且可被用于在對象健康的伴隨惡化變得值得注意之前檢測對象生理狀況的惡化?？山柚ㄆ诜乔秩氡O(jiān)視來檢測的不利生理狀況的實例包括但不局限于過度的體重增長或減少；心律失常和其它心臟狀況；不適當?shù)钠咸烟谴x形式的初始糖尿?。灰约胺文芰适Щ蛴嘘P(guān)呼吸的其它問題。
心率和血壓是在響應于身體或情緒壓力而確定人的健康狀態(tài)和人體的身體狀況的過程中的重要因素。對這些身體參數(shù)的周期性監(jiān)視對于具有心臟病和/或降低的心臟機能或高血壓的個體是特別重要的。然而，身體健康的個體亦可能希望在有壓力的情況下，例如當從事劇烈運動時，周期性地監(jiān)視其心率和血壓。
為了支持在其正常環(huán)境中，如例如在家中和在辦公室處，對人類對象的定期監(jiān)視，所述設(shè)備必須是非侵入的且易于使用的。該設(shè)備然后將能監(jiān)視用戶的至少一個生理參數(shù)而無需用戶進行任何復雜的動作和/或操作復雜的裝置。事實上，對設(shè)備來說高度優(yōu)選的是被結(jié)合成對象的定期日常生活常規(guī)的一部分，這是因為對人類對象的部分的任何附加或?qū)ｉT動作的需要有可能導致降低一致性。另外，該設(shè)備應當是堅固而不貴的。
這種裝置的一個實例結(jié)合了腕帶以將生理傳感器附著于對象的手腕。目前，許多不同類型的這種腕帶裝置是可用的，其大多數(shù)旨在被用作獨立的裝置以提供有關(guān)對象自己身體狀況的信息，主要是用于心率和血壓。大多數(shù)這些裝置通過使用充氣的護腕(cuff)來獲得這樣的測量，這種護腕對于對象來說是龐大且笨拙的。
腕裝式(wrist-mounted)心率監(jiān)視器對本領(lǐng)域是已知的并且已被公開于例如授予Orr等的專利，即U.S.專利No.3,807,388中，其中心跳的持續(xù)時間是通過對以已知頻率而反復(recur)的電脈沖計數(shù)來測量的。心跳的持續(xù)時間然后被相關(guān)于特定平均心跳速率。然而，所公開的測量系統(tǒng)不直接測量心率，并因此經(jīng)歷由于短時間間隔內(nèi)心跳的不穩(wěn)定性而導致的測量的不精確。
血壓測量裝置被公開于授予Petzke等的專利，即U.S.專利No.3,926,179中，其中探頭被應用于手腕的橈動脈附近。探頭上的壓力敏感變換器產(chǎn)生對應于橈動脈血壓脈沖的電信號。所述電脈沖被施加給模擬電路，其產(chǎn)生對應于電脈沖信號的峰值處的積分電壓的心臟收縮信號和對應于脈沖信號低點處的電壓的心臟舒張信號。Petzke等的模擬裝置需要相當?shù)墓β柿縼聿僮鞑⒁虼瞬贿m合于被用在用于被佩戴在手腕上的小且緊湊的獨立裝置中。
血壓和心率測量手表亦被公開于授予Broadwater的專利，即U.S.專利No.4,331,154中，其中數(shù)字表被用于測量心臟收縮和心臟舒張血壓以及心率。當表帶上的開關(guān)被激勵時，該表帶支持被保持與橈動脈相鄰而與手腕接觸的壓電變換器。該方法用來評估血壓所需的絕對值使所述裝置經(jīng)歷不精確的讀數(shù)，這是因為可預期手和手腕的組織根據(jù)諸如一天的時間的因素以及諸如大氣壓的外部環(huán)境狀況而擴張和收縮。這樣的擴張或收縮可導致腕裝式裝置上的不同程度的張力，因此該裝置不適合于沒有日常校準而使用。
其它腕裝式裝置用于無線恐慌(panic)警報系統(tǒng)，主要用于單獨生活的老年人。這些裝置通常被成形為腕帶或懸飾。無論何時當用戶變得有危險(distressed)時，用戶按壓位于裝置上的恐慌鈕。該裝置然后通過使用單向無線數(shù)據(jù)通信鏈路將經(jīng)數(shù)字編碼的無線消息發(fā)送給位于附近，通常在相同房間中的網(wǎng)關(guān)裝置。網(wǎng)關(guān)裝置然后例如借助基于陸地的或蜂窩電話連接來聯(lián)系手動操作的聯(lián)系中心。用于用戶的特定標識符通常首先被發(fā)送，之后人工操作者被允許通過揚聲器與用戶交談并通過位于網(wǎng)關(guān)內(nèi)的敏感話筒來收聽。然而，以上系統(tǒng)的任何一個都不包含內(nèi)部的任何生理測量裝置以獲悉用戶的當前生理狀態(tài)。
在如以上所述的情況下，呼叫中心處的操作者僅通過與用戶講話來獲悉用戶的狀況。然而，這僅當用戶實際上能講話時是可能的。高水平的背景噪聲亦可阻止網(wǎng)關(guān)裝置的話筒聽到用戶。

發(fā)明內(nèi)容
背景技術(shù)：
并未講授或建議這樣一種裝置，其可方便地、非侵入地并且自主地測量一個或多個生理參數(shù)以提取醫(yī)療信息，如心率、呼吸速率和血壓，并且其可被佩戴在用戶的手腕上。
背景技術(shù)：
亦未講授或建議這樣的腕裝式裝置，其可測量這種參數(shù)然后將信息發(fā)送給聯(lián)系中心或包含醫(yī)療人員的其它位置。
背景技術(shù)：
亦未講授或建議這樣的腕裝式裝置，其是緊湊的、非侵入的，并且是輕的。
本發(fā)明通過提供用于測量用戶的至少一個生理參數(shù)的腕裝式裝置而克服了背景技術(shù)的這些缺陷。本發(fā)明使這樣的測量能優(yōu)選地被變換成有關(guān)用戶的醫(yī)療信息，并且/或者將結(jié)果顯示在LCD顯示器上。如在此所使用的，術(shù)語“生理參數(shù)”指的是從傳感器接收的信號，而術(shù)語“醫(yī)療信息”指的是可通過分析該信號和/或信號的組合而提取或相反獲得的信息。這樣的信息然后可任選地通過網(wǎng)關(guān)裝置發(fā)送給醫(yī)療人員(例如位于聯(lián)系監(jiān)視中心處)和/或遠程服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)中心優(yōu)選地通過無線通信通道與本發(fā)明的腕裝式裝置通信。
本發(fā)明具有將醫(yī)療信息在本地LCD顯示器上顯示給用戶的選項，從而使用戶任選地并且優(yōu)選地能在本地讀取結(jié)果?？蓮乃鶞y量的生理參數(shù)或多個參數(shù)提取的醫(yī)療信息的實例包括但不局限于心率；心率的規(guī)律性；呼吸速率；心臟的心律失常(如果有)，以及心臟的一般節(jié)律和機能；血壓；諸如例如痙攣的異常體運動的存在；體位置；一般體運動；體溫；汗的存在和水平；血液中的氧飽和度；以及血液中的葡萄糖水平。
除了所述生理參數(shù)以外，本發(fā)明亦可測量可影響對象身體狀況的其它參數(shù)，包括但不局限于環(huán)境溫度和濕度、光照狀況、空氣中的煙或其它材料、與家的距離等。
任選地且更優(yōu)選地，本發(fā)明亦以用于通過網(wǎng)關(guān)裝置而發(fā)送的警報信號為特征以指示用于用戶的緊急或相反危險的情況。警報信號可任選地依照用戶的手動動作來發(fā)送，如例如按壓“恐慌鈕”。
一旦收到手動激勵的警報信號，網(wǎng)關(guān)將優(yōu)選地立即啟動對人工操作的呼叫中心的呼叫。然后所述裝置將優(yōu)選地自動收集用戶的生理參數(shù)的一個或多個當前測量。這些測量可被直接發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，或者可替換地，可在將結(jié)果發(fā)送給網(wǎng)關(guān)之前被分析以計算用戶的醫(yī)療信息。人工操作者然后將優(yōu)選地能從所接收的信息來訪問用戶的醫(yī)療狀況。
更優(yōu)選地，警報信號基于用戶的一個或多個生理參數(shù)的測量而被自動發(fā)送，即使用戶不能按壓恐慌鈕。任選地，警報信號可另外或可替換地例如通過更優(yōu)選地從腕裝式裝置本身發(fā)出可聽見的警報而給予用戶。
本發(fā)明的裝置亦至少周期性地或連續(xù)地監(jiān)視用戶的一個或多個生理參數(shù)。如果一個或多個生理參數(shù)被確定處于預定準則以外，則連續(xù)監(jiān)視將更容易使裝置能發(fā)送警報信號，所述準則可將這樣的醫(yī)療信息表示為不穩(wěn)定或過度的心率，或者很高或很低的血壓。
依照本發(fā)明的示例實施例，腕裝式裝置以被附著于腕帶或其它緊固物的一個或多個傳感器為特征。任選地，傳感器可任選地通過接線，但可替換地通過無線連接而連接于微處理器。任選地，微處理器亦可位于腕帶內(nèi)，或相反被附著于腕帶。傳感器可任選地支持所述至少一個生理參數(shù)的測量的自動收集，而微處理器能執(zhí)行用于從這種測量提取有關(guān)用戶的醫(yī)療信息的一個或多個指令。
微處理器更優(yōu)選地操作軟件程序以處理和分析所收集的數(shù)據(jù)，從而計算醫(yī)療信息。所提取的信息，任選地還有原始數(shù)據(jù)，然后優(yōu)選地被傳遞給先前描述的網(wǎng)關(guān)裝置。網(wǎng)關(guān)裝置可任選地將這樣的信息傳遞給遠程服務(wù)器，其更優(yōu)選地能將這種信息提供給例如作為聯(lián)系中心的一部分的醫(yī)療人員。因此，可任選地并且更優(yōu)選地進行對用戶的醫(yī)療信息和/或生理參數(shù)的連續(xù)監(jiān)視，從而使能對用戶的更好的醫(yī)療護理。依照本發(fā)明，提供了一種用于測量對象的至少一個生理參數(shù)的裝置，包括(a)緊固物，用于被緊固于用戶的手腕；(b)至少一個傳感器，用于測量用戶的至少一個生理功能，該傳感器可與手腕的至少一部分接觸，并且該傳感器被附著于所述緊固物；以及(c)處理器，用于從傳感器接收信號并且用于轉(zhuǎn)換至少一個測量以形成所述至少一個生理參數(shù)。任選地，數(shù)據(jù)可被存儲在非易失性存儲器上以便于由用戶或由操作者在以后下載。
依照本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種用于測量對象的至少一個生理參數(shù)的系統(tǒng)，包括(a)用于測量所述至少一個生理參數(shù)的裝置，包括(i)緊固物，用于被緊固于用戶的手腕；(ii)至少一個傳感器，用于測量用戶的至少一個生理參數(shù)，該傳感器可與手腕的至少一部分接觸，并且該傳感器被附著于所述緊固物；(iii)通信單元，用于至少發(fā)送數(shù)據(jù)；以及(b)網(wǎng)關(guān)裝置，用于接收所發(fā)送的數(shù)據(jù)以便于被監(jiān)視。
依照本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種用于監(jiān)視用戶生理參數(shù)的方法，包括提供用于監(jiān)視所述生理參數(shù)的裝置，該裝置在用戶的脈沖點處被附著于用戶的至少一部分；通過脈沖點來監(jiān)視生理參數(shù)；以及如果用戶的生理參數(shù)的水平處于所期望的范圍之外，則發(fā)送警報。
依照本發(fā)明的又一個實施例，提供了一種用于測量對象的至少一個生理參數(shù)的裝置，包括(a)緊固物，用于被緊固于用戶的手腕；(b)壓電陶瓷傳感器，用于在手腕的脈沖點處測量用戶的至少一個生理參數(shù)，并且該傳感器被附著于所述緊固物；以及(c)處理器，用于從傳感器接收信號并且用于轉(zhuǎn)換至少一個測量以形成醫(yī)療信息。
在以下，術(shù)語“微處理器”包括但不局限于通用微處理器、DSP、微控制器或為該目的而設(shè)計的專門ASIC。
本發(fā)明的方法亦可被描述為用于由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行的過程，并且同樣可任選地被實施為軟件、硬件或固件，或者其組合。對于本發(fā)明，可用可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易選擇的基本上任何適合的編程語言來編寫軟件應用。所選擇的編程語言應與計算裝置(計算機硬件和操作系統(tǒng))兼容，軟件應用依照該計算裝置而被執(zhí)行。適合的編程語言的實例包括但不局限于Visual Basic、Assembler、Visual C、標準的C、C++和Java。


在此僅為了舉例而參照附圖描述了本發(fā)明，在附圖中圖1是依照本發(fā)明示例實施例的系統(tǒng)的示意方塊圖；圖2示出了示例裝置的分解圖；圖3描述一般狀態(tài)流程圖；圖4描述裝置和網(wǎng)關(guān)之間的雙向消息格式；圖5示出具有ECG選項的示例裝置的分解圖；并且圖6是示例裝置的分解圖，其說明了SpO2傳感器的安裝。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種用于測量用戶的至少一個生理參數(shù)的腕裝式裝置。本發(fā)明使這樣的測量能優(yōu)選地被變換成有關(guān)用戶的醫(yī)療信息。這樣的信息然后可任選地通過網(wǎng)關(guān)裝置而發(fā)送給醫(yī)療人員(例如位于聯(lián)系監(jiān)視中心處)和/或遠程服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)裝置優(yōu)選地通過無線通信通道與本發(fā)明的腕裝式裝置通信。
可從所測量的生理參數(shù)或多個參數(shù)提取的醫(yī)療信息的實例包括但不局限于心率；心率的規(guī)律性；呼吸速率；心臟的心律失常(如果有)，以及心臟的一般節(jié)律和機能；血壓；諸如例如痙攣的異常體運動的存在；體位置；一般體運動；體溫；汗的存在和水平；血液中的氧飽和度；以及血液中的葡萄糖水平。
任選地且更優(yōu)選地，本發(fā)明亦以用于通過網(wǎng)關(guān)裝置而發(fā)送的警報信號為特征以指示用于用戶的緊急或相反危險的情況。警報信號可任選地依照用戶的手動動作來發(fā)送，如例如按壓“恐慌鈕”。
更優(yōu)選地，警報信號基于用戶的一個或多個生理參數(shù)的測量而被自動發(fā)送，即使用戶不能按壓恐慌鈕。任選地，警報信號可另外或可替換地例如通過更優(yōu)選地從腕裝式裝置本身發(fā)出可聽見的警報而給予用戶。
本發(fā)明的示例實施例亦可測量可影響對象身體狀況的參數(shù)，包括但不局限于環(huán)境溫度和濕度、光照狀況、空氣中的煙或其它材料、與家的距離等。
一旦收到手動/自動激勵的警報信號，網(wǎng)關(guān)將優(yōu)選地立即啟動對人工操作的呼叫中心的呼叫。然后所述裝置將優(yōu)選地自動收集用戶的一個或多個當前生理測量。這些測量可被直接發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，或者可替換地，可在將結(jié)果發(fā)送給網(wǎng)關(guān)之前被分析以計算用戶的醫(yī)療參數(shù)。例如當測量被直接傳遞給網(wǎng)關(guān)時，網(wǎng)關(guān)亦可分析該測量。醫(yī)療中心處的人工操作者然后將優(yōu)選地能從所接收的信息來訪問用戶的醫(yī)療狀況。應指出，術(shù)語“醫(yī)療中心”和“呼叫中心”在此可被互換使用。
本發(fā)明的裝置亦可至少周期性地但更優(yōu)選地連續(xù)監(jiān)視用戶的一個或多個生理參數(shù)的值或狀況。如果一個或多個生理參數(shù)的測量由微處理器收集并分析以形成然后可被確定處于預定準則以上的醫(yī)療信息，如例如不穩(wěn)定或過度的心率，或者很高或很低的血壓，則連續(xù)監(jiān)視將更容易使裝置能發(fā)送警報信號。
依照本發(fā)明的非限制性示例實施例，腕裝式裝置以被附著于腕帶或其它緊固物的一個或多個傳感器為特征。任選地，傳感器可任選地通過接線，但可替換地通過無線連接而連接于微處理器。微處理器可任選地亦位于腕帶內(nèi)，或相反被附著于腕帶。傳感器可任選地支持所述至少一個生理參數(shù)的測量的自動收集；更優(yōu)選地，微處理器能執(zhí)行用于從這種測量提取有關(guān)用戶的臨床上有用的信息的一個或多個指令。
微處理器更優(yōu)選地操作軟件程序以處理和分析所收集的數(shù)據(jù)，從而計算醫(yī)療信息。所提取的信息，任選地還有原始數(shù)據(jù)，然后優(yōu)選地被傳遞給先前描述的網(wǎng)關(guān)裝置。網(wǎng)關(guān)裝置可任選地將這樣的信息傳遞給遠程服務(wù)器，其更優(yōu)選地能將這種信息提供給例如作為聯(lián)系中心的一部分的醫(yī)療人員。因此，可任選地并且更優(yōu)選地進行對用戶生理參數(shù)的連續(xù)監(jiān)視，從而使能對用戶的更好的醫(yī)療護理。
用于測量正佩戴依照本發(fā)明的裝置的對象的心率和/或其它心臟相關(guān)的生理參數(shù)的適當方法的一般、非限制性實例可被發(fā)現(xiàn)于Boo-Ho、Yizhang和H.Harry Asada的文章“Cuff-less Continuous Monitoring ofBeat-To-Beat Blood Pressure Using Sensor Fusion”-IEEE(亦可通過自2001年9月9日起的http//web.mit.edu./zyi/www/pdf/IEEEtrans2000.pdf獲得)，其在此引入作為參考，如在此完全提出的那樣，其中心臟收縮和心臟舒張血壓是通過使用每個心跳的脈沖壓力形狀來計算的。該公開內(nèi)容并未描述具有依照本發(fā)明的功能性的裝置，但所公開的方法對于從來自經(jīng)過對象皮膚的脈沖的壓力的外部測量來確定血壓通常是有用的。
可參照附圖和所附的描述而較好地理解依照本發(fā)明的裝置和方法的原理和操作。
現(xiàn)在參考附圖，圖1是依照本發(fā)明的系統(tǒng)的示意方塊圖。如所示，系統(tǒng)100以優(yōu)選地作為腕裝式裝置的可佩戴裝置101為特征，其例如要通過用腕帶或其它緊固物附著于用戶手腕而由用戶佩戴。裝置101以用于測量用戶的至少一個生理參數(shù)的至少一個生理傳感器102為特征。示例傳感器102的功能在以下被較詳細地描述。
裝置101可任選地以振動傳感器123為特征，該傳感器優(yōu)選為壓電陶瓷傳感器，其不與用戶的皮膚直接接觸。傳感器123測量手腕的運動。傳感器123的輸出可被處理單元103用來捕獲手腕的運動并恢復傳感器123所接收的某種噪聲，其由這樣的運動而導致。
裝置101可包括附加的環(huán)境傳感器130或附加的測量例行程序，用于測量其它參數(shù)。例如，裝置101可任選地具有用于測量環(huán)境濕度的濕度傳感器。示例的濕度傳感器可以是由Honeywell制造的濕度計。
為了支持對所測生理參數(shù)或多個參數(shù)的處理，處理單元103可任選地包括內(nèi)部RAM和非易失性程序存儲器(未示出)。還有，處理單元103可任選地包括經(jīng)擴展的數(shù)據(jù)存儲器105，其位于處理單元103的外部。處理單元103優(yōu)選地執(zhí)行用于處理傳感器102所獲得的數(shù)據(jù)的至少一個指令。
這種處理單元103的實例包括但不局限于Microchip Technology Inc.的PIC18LC452，其包含10位A/D轉(zhuǎn)換器的10個通道、1.5K字節(jié)的內(nèi)部RAM和32K字節(jié)的非易失性程序存儲器。
經(jīng)擴展的存儲器部件105優(yōu)選地是電可擦除非易失性外部存儲器部件。這種存儲器部件的實例包括但不局限于FM24CL64-S(Ramtron，USA)，其具有64Kbit的快速存取讀/寫串行存儲器，用于存儲涉及所采樣的生理參數(shù)的臨時數(shù)據(jù)。
裝置101可任選地以實時時鐘117為特征以提供用于每個測量的精確時間和日期，這是因為在將這樣的數(shù)據(jù)和/或信息發(fā)送給網(wǎng)關(guān)裝置110之前，裝置101可任選地存儲幾個測量，如在以下更詳細描述的。所存的數(shù)據(jù)和/或信息亦可任選地被用于這樣的應用，如提醒對象服藥，進行預定測量等。如果傳感器102是模擬傳感器，則具有多重輸入的A/D轉(zhuǎn)換器109亦任選地且優(yōu)選地存在以將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
裝置101優(yōu)選地以內(nèi)部通信單元104為特征，其用于與網(wǎng)關(guān)裝置110進行至少單向但更優(yōu)選為雙向的通信。網(wǎng)關(guān)裝置110可以以通信單元107為特征。通信單元104可任選地通過接線或可替換地通過無線通信鏈路121與通信單元107通信。依照本發(fā)明的非限制性示例實施例，通過被置于用戶的房屋(premises)處，網(wǎng)關(guān)裝置110被放置得相對接近用戶并因此接近裝置101。作為非限制性實例，網(wǎng)關(guān)裝置110可任選地被安裝在用戶的家中。
網(wǎng)關(guān)裝置110亦任選地并且優(yōu)選地以控制器108為特征，其控制網(wǎng)關(guān)裝置110的功能，如例如與裝置101的通信。
網(wǎng)關(guān)裝置110優(yōu)選地通過數(shù)據(jù)鏈路120與遠程服務(wù)器114通信，該數(shù)據(jù)鏈路可任選地是例如使用到ISP的常規(guī)LAN或撥號調(diào)制解調(diào)器連接的利用DTMF編碼或TCP/IP的直接撥號調(diào)制解調(diào)器連接。在任何情況下，數(shù)據(jù)鏈路120可任選地是例如通過蜂窩電話和/或基于陸地的電話系統(tǒng)或者其組合的有線或無線鏈路。
遠程服務(wù)器114可由系統(tǒng)管理員112來控制，其可以是人(用于手動操作)或軟件程序(用于自動操作)或者其組合。遠程服務(wù)器114亦優(yōu)選地以用于存儲從網(wǎng)關(guān)裝置110接收的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫113為特征。
裝置101亦可以以例如如果用戶有危險而待由用戶手動激勵的手動操作的恐慌警報鈕116為特征。裝置101亦可任選地以LED顯示器118為特征以例如指示報警激勵或低電池水平。
生理傳感器102優(yōu)選為傳感器組件的一部分。在不想以任何方式限制的情況下，以下討論集中在這樣的生理傳感器102上，其包含用于產(chǎn)生電信號的壓電陶瓷變換器，所述電信號具有對應于所施加壓力的大小的振幅。因此，如果變換器的至少一部分位于可檢測到血壓脈沖的手腕區(qū)域的附近并與之在物理上接觸，則變換器產(chǎn)生對應于所檢測的血壓脈沖的電壓力脈沖。每個電壓力脈沖優(yōu)選地限定心臟收縮間隔內(nèi)的最大電壓和心臟舒張間隔內(nèi)的最小電壓。
盡管壓電陶瓷傳感器被用作依照本發(fā)明優(yōu)選實施例的壓力變換器，應理解可在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)采用對本領(lǐng)域已知的其它變換器。這種傳感器的實例包括但不局限于壓電變換器、電阻性應變計和通過光纖技術(shù)制成的壓力傳感器。
壓電陶瓷變換器對本發(fā)明是理想的，這是因為該變換器測量在橈動脈內(nèi)施加的壓力的直接效應，而其它變換器，例如電阻性應變計，測量二次效應，如用于橈動脈擴張而導致的被施加于皮膚表面的應變力。壓電陶瓷變換器亦比壓電變換器便宜但仍產(chǎn)生高質(zhì)量的信號。
如針對圖1所示，傳感器102的模擬輸出首先優(yōu)選地由模擬前端119處理，其更優(yōu)選地包含模擬選擇器以選擇模擬濾波器(未示出)所跟著的適當傳感器。作為非限制性實例，該模擬濾波器優(yōu)選地具有大約20Hz的截止、線性相位響應、高達10Hz的平振幅響應和大約3的振幅放大率，用于采集典型血壓脈沖的全譜。經(jīng)濾波的信號然后進入A/D轉(zhuǎn)換器109。
處理單元103優(yōu)選地控制A/D轉(zhuǎn)換器109的工作。當生理測量被啟動時，A/D轉(zhuǎn)換器109開始優(yōu)選地以由處理單元103控制的速率從模擬前端119采樣傳感器112的經(jīng)濾波的模擬信號。該速率任選地且更優(yōu)選地是每秒80個采樣以對數(shù)據(jù)過度采樣4倍，從而維持高質(zhì)量的經(jīng)采樣的信號。優(yōu)選地，A/D轉(zhuǎn)換器109任選地以例如每個采樣10位的分辨率將模擬數(shù)據(jù)傳遞成數(shù)字編碼字。
示例的測量周期可以是大約30秒，在此期間數(shù)據(jù)被收集于處理單元103。處理單元103優(yōu)選地操作用于檢查所采樣的數(shù)據(jù)的有效性的軟件程序以確定數(shù)據(jù)是否包含(如動脈血壓脈沖的)合理生理數(shù)據(jù)的一些指示，或者可替換的是，數(shù)據(jù)是否僅包含噪聲或差的讀數(shù)。在第二種情況下，A/D轉(zhuǎn)換器109優(yōu)選地再次開始采樣信號以獲得用于測量的數(shù)據(jù)。該過程優(yōu)選地持續(xù)到所述軟件確定足夠的有效數(shù)據(jù)已被收集或者到幾次連續(xù)拒絕之后(通常3次之后)。
然后，軟件程序優(yōu)選地執(zhí)行用于從所采樣的數(shù)據(jù)來計算一些醫(yī)療參數(shù)的算法，如使用如在US專利No.4,418,700中公開的方法來計算心臟收縮和心臟舒張血壓，該專利在此引入作為參考，如在此完全提出的那樣。
所計算的參數(shù)然后優(yōu)選地被存儲在存儲器105中。存儲在存儲器105中的數(shù)據(jù)優(yōu)選地在恐慌鈕116的手動操作之后另外或可替換地，或者周期性地發(fā)送給網(wǎng)關(guān)裝置110。
所計算的參數(shù)亦任選地且優(yōu)選地被顯示在本地LCD顯示器124上，因此用戶可在本地察看最后的醫(yī)療結(jié)果。
更優(yōu)選地，用于被發(fā)送給遠程服務(wù)器114的所有醫(yī)療參數(shù)的數(shù)據(jù)是依照用于維護用戶隱私的安全協(xié)議來發(fā)送的。
此外，如果醫(yī)療參數(shù)具有正常期望值以上或相反以外的值，則軟件程序優(yōu)選地執(zhí)行用于產(chǎn)生警告的另一種算法。
盡管從裝置101到網(wǎng)關(guān)裝置110的單路鏈路可被使用，裝置101優(yōu)選地以如針對鏈路121而示出的雙路通信鏈路為特征，用于建立與網(wǎng)關(guān)裝置110的較為可靠的通信。通信單元104、107的實例包括但不局限于RF401UHF收發(fā)器，其工作于通用ISM帶(433.92Mhz)中；紅外線收發(fā)器；以及在2.4GHz帶中雙向工作的“藍牙”協(xié)議使能的收發(fā)器。
裝置101優(yōu)選地具有其本身的唯一標識符，該標識符被存儲在非易失性數(shù)據(jù)存儲中，更優(yōu)選地存儲在存儲器105中。每次當裝置101發(fā)送無線消息給網(wǎng)關(guān)裝置110時，裝置101亦優(yōu)選地發(fā)送唯一的標識符給網(wǎng)關(guān)裝置110，盡管任選地，標識符可僅被周期性地發(fā)送，例如每天一次。網(wǎng)關(guān)裝置110亦優(yōu)選地通過在消息中包括裝置標識符而發(fā)送消息給特定裝置101，由此指定哪個這樣的裝置應接收該消息。
如先前所描述的，裝置101優(yōu)選地具有其本身的實時時鐘117。為了周期性地監(jiān)視用戶，實時時鐘117優(yōu)選地被用于提供時間標記給每組結(jié)果。該時間標記對于長時間段連續(xù)監(jiān)視用戶是很重要的。通過檢查長時間段針對用戶而記錄的數(shù)據(jù)，用戶健康狀況的變化或改變可被檢測。實時時鐘117可任選地由分離的硬件來實施，如例如RTC8564(EPSON，US)，或者可替換地由用于處理單元103運行的軟件程序來實施。
在裝置101的一些實施例中，實時時鐘117的輸出可被顯示在顯示器118或124之一上以便于顯示日期和時間。
裝置101亦可任選地以看門狗(watchdog)115為特征，其監(jiān)視裝置101的功能。如果到達看門狗時間段的結(jié)尾，裝置101被假定具有其工作中的錯誤，并且主復位優(yōu)選地被自動啟動。
裝置101亦優(yōu)選地以諸如電池106的電源為特征，其向裝置101供電。適當電池的實例包括但不局限于氧化銀硬幣電池模型386(Panasonic，Japan)，其具有150mAh的容量，具有用于短時間段的75mA的脈沖串(每個脈沖大約5秒)。電池106任選地且優(yōu)選地包含足夠的能量以向所述裝置供電以便于多于一年的工作而無需更換。
圖2示出依照圖1的示例裝置的分解圖。如所示，所示裝置以傳感器102為特征，其以如先前所述的壓電陶瓷傳感器的優(yōu)選但示例的實施而被示出。所述裝置任選地且優(yōu)選地以電池106和按鈕316(用于對圖1裝置的恐慌鈕的任選實施)為特征。電池106可任選地被替換成多個較小的電池(未示出)。所述裝置優(yōu)選地以處理器314(其可任選地類似于或等同于圖1的裝置的處理單元)為特征。所述裝置的部件優(yōu)選地由箱體306來容納。
為了該示例實施，傳感器102通過凸起302與砧300在物理上接觸。凸起302任選地由激光在一側(cè)上焊接于砧300的中心而在另一側(cè)上焊接于傳感器102的中心。砧300被對著對象的手腕皮膚(未示出)而按壓，更優(yōu)選地在脈沖點處被按壓。砧300可任選地是剛性盤，其例如由聚合物或任選的金屬，如例如鍍金銅或不銹鋼制成。當然，任何其它類型的適當材料或材料組合亦可任選地被使用。砧300因此從砧300以下的區(qū)域收集并綜合壓力波，該壓力波與對象的血液的每個脈沖關(guān)聯(lián)。該壓力優(yōu)選地通過凸起302從砧300的中心傳遞給傳感器102的中心。傳感器102然后優(yōu)選地依照線性輸出來發(fā)出電壓以形成信號。通過使用該體系結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可測量血壓脈沖而無需阻塞動脈中的血流。
該信號然后由處理器314接收，該處理器優(yōu)選地從生理參數(shù)的測量提取醫(yī)療信息。處理器314任選地且優(yōu)選地以晶體振蕩器312為特征，其用于穩(wěn)定處理器314的內(nèi)部時鐘。處理器314可與所述裝置的實時時鐘(未示出)通信。亦未示出的是所述裝置的經(jīng)擴展的存儲器、收發(fā)器(通信單元)、A/D轉(zhuǎn)換器和模擬前端。
處理器314、振蕩器312和按鈕316優(yōu)選地全部被安裝在PCB板308上。PCB板308然后優(yōu)選地被夾在電池106和裝置罩304之間。裝置罩304優(yōu)選地以軟部分為特征，其可例如是橡膠，用于使用戶能通過按壓鈕316來定位并壓下恐慌按鈕。
o形圈310優(yōu)選地被用于裝置的罩304和箱體306之間的防水密封。砧300然后被保持在例如傳感器102和用戶皮膚(未示出)之間。
依照圖1和2的裝置的可替換實施，傳感器102和砧300可任選地位于腕帶中以便于將所述裝置附著于用戶的手腕(未示出)。
圖3是所述裝置的工作狀態(tài)流程圖。在裝置軟件第一次開始工作時，該軟件優(yōu)選地使用缺省值來進行一些初始化。一旦裝置已被初始化，所述軟件優(yōu)選地觸發(fā)被示出為“Watchdog”過程的看門狗功能，然后進入被示出為“Sleep”過程的睡眠模式以便于節(jié)約電池壽命。
如果到達看門狗時間段的結(jié)尾，則所述裝置被假定具有其工作中的錯誤，并且主復位優(yōu)選地被自動啟動。
所述裝置優(yōu)選地依照三個觸發(fā)之一被“喚醒”。首先，優(yōu)選地當用戶手動按壓恐慌鈕時，裝置被喚醒。該過程由“Alarm”狀態(tài)示出。所述裝置然后優(yōu)選地立即開始對網(wǎng)關(guān)裝置的傳輸，包括危險指示和裝置標識符。然后所述裝置進入接收模式幾秒鐘以等待來自網(wǎng)關(guān)裝置的確認(ACK)。該過程被示出為“TX/RX”狀態(tài)。
如果在該時間段內(nèi)未收到確認消息，則重復消息被啟動。如果有必要，附加的傳輸被啟動。然而，如果在預先限定的數(shù)量的重復次數(shù)之后未收到確認消息，則錯誤消息被存儲在日志內(nèi)并且不進行更多的嘗試。更優(yōu)選地，指示LED開始閃爍幾秒鐘，同時任選地有可聽見的警報。然后過程返回“Sleep”狀態(tài)。
在收到確認之后，過程轉(zhuǎn)到“Supervise”狀態(tài)，在這里所述裝置從其傳感器收集數(shù)據(jù)，優(yōu)選地計算涉及用戶當前生理狀況的一些醫(yī)療信息。然后，所述裝置轉(zhuǎn)到“Tx/Rx”狀態(tài)，在這里裝置發(fā)送包含標識符的信息和所計算的醫(yī)療參數(shù)。并且如果所接收的ACK沒有包含命令，則裝置返回到“Sleep”狀態(tài)，否則裝置執(zhí)行命令并發(fā)送ACK到網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)返回具有另一個命令的ACK以繼續(xù)，或者返回沒有命令的ACK以終止該過程。在執(zhí)行最后的命令之后，裝置返回到“Sleep”狀態(tài)。
在所述裝置退出其“Sleep”狀態(tài)的接下來的情況下，外部實時時鐘向裝置發(fā)信號以執(zhí)行自動檢驗。然后，所述過程進入如在以上段落中討論的“Supervise”狀態(tài)，僅在此時為了節(jié)約電池壽命，對于幾個相繼的次數(shù)，所述裝置啟動“Tx/Rx”過程僅一次，從而在一個傳輸中發(fā)送所有積累的數(shù)據(jù)。然后，裝置優(yōu)選地進入“Sleep”狀態(tài)，除非所測參數(shù)超過預先限定的閾至少一次，但優(yōu)選地是對于幾個相繼的測量。在此情況下，如先前所述，如果所述裝置啟動自動警報從而進入“Alarm”狀態(tài)，如果裝置具有這樣做的許可。
當用于監(jiān)督過程的計時器已在運行時，或者在警報之后，所述裝置優(yōu)選地實施如以上所述的自動檢驗，之后啟動對網(wǎng)關(guān)裝置的傳輸，包括最后傳輸之后所收集的所有數(shù)據(jù)。然后，裝置優(yōu)選地等待確認，如果沒有收到這樣的確認消息，則優(yōu)選地再次重復所述傳輸。在確認消息中，用于所述裝置的命令可被存儲。在此情況下，所述裝置執(zhí)行該命令然后該裝置發(fā)送確認消息給網(wǎng)關(guān)裝置。該過程可任選地持續(xù)到?jīng)]有命令的確認消息被接收，之后所述裝置優(yōu)選地返回到睡眠模式。
在第三種情況下，如果由于技術(shù)原因，技師想要改變操作軟件，則所述裝置退出“Sleep”模式，裝置進入“Boot Loader”狀態(tài)，在這里新軟件被“忙碌地”加載而無需斷開電池。
其它示例實施例可使用附加的例行程序和模式，如例如驗證用戶是否處于用戶的房屋中的模式。該模式任選地每幾分鐘啟動一次并且發(fā)送確認給網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)等待這些信號并且如果在某個時間窗，例如30分鐘內(nèi)，尚未收到確認，則網(wǎng)關(guān)呼叫醫(yī)療中心并報告用戶丟失。
圖4描述了用于在所述裝置和網(wǎng)關(guān)裝置之間交換消息的示例消息格式。每個消息優(yōu)選地開始于前同步STX字節(jié)(十六進制的7E)，之后是包含當前消息中的字節(jié)數(shù)的字節(jié)，以及地址的三個字節(jié)，之后是命令字節(jié)及其對應的數(shù)據(jù)字節(jié)。其后是CRC的兩個字節(jié)和ETX字節(jié)(十六進制的7B)。
同樣，所述消息是具有用于增強通信可靠性的強誤差檢測和校正方法的可變長度消息。如果有必要，每個消息任選地且優(yōu)選地包含低電池指示。
在所述裝置和網(wǎng)關(guān)之間的單向通信鏈路的情況下，被重復的消息優(yōu)選地被發(fā)送預先限定的次數(shù)，如例如20次，之后如果沒有收到回答，則所述裝置優(yōu)選地進入睡眠模式。
在雙向鏈路的情況下，對于被發(fā)送給網(wǎng)關(guān)裝置的每個消息，確認消息優(yōu)選地由網(wǎng)關(guān)裝置來返回并且反之亦然。該消息亦可包含在消息內(nèi)以CMD字節(jié)來編碼的用于裝置的命令。命令可任選地包括但不局限于以下的一個或多個1)獲取/設(shè)置服務(wù)類型2)獲取/設(shè)置裝置ID3)裝置相繼醫(yī)療檢驗之間的間隔4)設(shè)置相繼監(jiān)督傳輸之間的間隔5)設(shè)置時間和日期
6)設(shè)置用于自動警告的閾7)設(shè)置裝置校準每次當所述裝置發(fā)送消息給網(wǎng)關(guān)時，該裝置可任選地包含用于電池情況的Battery OK/Battery Low指示。該信號優(yōu)選地出現(xiàn)在電池結(jié)束之前的三個月，這是請求用戶更換電池的足夠時間。
每次當所述裝置發(fā)送監(jiān)督型消息給網(wǎng)關(guān)時，該裝置優(yōu)選地亦發(fā)送在其存儲器中存儲的所有醫(yī)療數(shù)據(jù)與該消息。
每次當網(wǎng)關(guān)裝置將命令發(fā)送回所述裝置時，所述裝置優(yōu)選地將具有3位消息序列號的確認消息返回到網(wǎng)關(guān)裝置以完成兩者之間的完全握手。如果網(wǎng)關(guān)裝置在幾秒鐘內(nèi)未從所述裝置收到確認，則網(wǎng)關(guān)裝置優(yōu)選地以相同的序列號再次發(fā)送其傳輸消息。該消息甚至可被重復幾次，每次都等待確認。如果未收到確認，則用錯誤消息來更新日志書，并且更優(yōu)選地，指示LED被打開以便于進行錯誤指示。
圖5示出了依照本發(fā)明示例實施例的裝置500的分解圖。除了測量血壓以外或者取代測量血壓，裝置500亦可任選地測量身體的其它活動，包括但不局限于例如ECG、肌肉緊張活動、溫度和用戶血液中的SpO2(血液中的氧飽和度)。
圖5中的裝置500可在形狀上類似于放大的手表，其中底部砧510是相對于手腕而平放的部分。這形成了裝置500的底座，其中心是下部箱體550。所有其它部件被構(gòu)建到下部箱體550上，在具有面板557的頂部到達頂點，在該面板上安裝了許多附加部件，包括傳感器。
傳感器540任選地且優(yōu)選地通過兩個弧530和531而附著于裝置500的下部箱體550。每個弧530和531優(yōu)選地具有垂直部分和水平部分。水平部分優(yōu)選地被置于傳感器540和砧510之間，并且被對著下部箱體550而按壓以將傳感器540保持于適當?shù)奈恢?。?30和531的垂直部分優(yōu)選地被附著到裝置500的下部箱體550中的適當縫隙中。
下部箱體550可任選地具有一個或多個電板554和556，其包括具有電池553的裝置的電路，該電路被聯(lián)合公開于圖1和或圖5中。振動傳感器(加速度計)可任選地被連接于板554或556之一。
裝置500優(yōu)選地由頂部罩557覆蓋，其任選地且優(yōu)選地具有兩個電極560和561，SpO2傳感器566和任選的單個恐慌按鈕558，一旦開始測量周期，或者如果佩戴者按壓恐慌鈕558，所述鈕優(yōu)選地由用戶來按壓。
按壓頂部罩557內(nèi)的撓性部分563使恐慌鈕558被推動，并且優(yōu)選地啟動裝置550內(nèi)的自動過程。裝置500優(yōu)選地與網(wǎng)關(guān)110(見圖1)協(xié)商用戶是否已處于與呼叫中心的會談中。如果發(fā)現(xiàn)裝置500處于與呼叫中心的會談中，則裝置500可任選地開始測量線程。如果用戶未處于與呼叫中心的會談中，則裝置500優(yōu)選地啟動恐慌線程?？只啪€程開始于通過網(wǎng)關(guān)110(圖1)建立與呼叫中心的連接。在并行情況下，裝置500優(yōu)選地啟動測量線程并發(fā)送一組結(jié)果給網(wǎng)關(guān)110。網(wǎng)關(guān)110任選地且優(yōu)選地存儲這些結(jié)果，并且一旦建立了與呼叫中心的連接，網(wǎng)關(guān)110就發(fā)送該結(jié)果給呼叫中心。
在其它實施例中，一旦按壓激勵按鈕558一個長時間段(例如幾秒以上，5、6等)，則開始恐慌線程，由此啟動對醫(yī)療中心的呼叫。相反，按壓激勵按鈕558一個短時間段，例如短于一秒，開始自動測量線程。應指出，術(shù)語“激勵按鈕”、“恐慌按鈕”、“恐慌鈕”或“按鈕”在此可被互換使用。
測量線程任選地且優(yōu)選地通過掃描可用的傳感器102而開始，該傳感器用于產(chǎn)生有效信號的第一傳感器102(見圖1)。有效信號被定義為符合預先限定的要求的信號，所述要求包括但不局限于處于某個范圍內(nèi)的一個或多個信號振幅，處于某個范圍內(nèi)的頻率等。有效信號由適當?shù)哪M前端119和處理單元103(見圖1)來處理。醫(yī)療信息優(yōu)選地被傳遞給網(wǎng)關(guān)110，之后裝置500進入到睡眠模式中。
一旦從實時時鐘內(nèi)的計時器收到叫醒信號，裝置500可向用戶通知測量過程被啟動。一旦終止所述測量，則結(jié)果通過網(wǎng)關(guān)110發(fā)送給遠程服務(wù)器114(圖1)。
兩個帶574和576任選地被連接于下部箱體550并且優(yōu)選地被用于將裝置緊固于用戶的手腕。長帶576可任選地具有撓性導線(未示出)，其用作天線并且其被連接于裝置500內(nèi)的通信單元104的發(fā)射器，而長帶576的遠端可包括溫度傳感器580，其由接線對(未示出)連接于內(nèi)部電路，這兩者均在以下被較詳細地描述。
裝置500可任選地被用于使用壓電陶瓷變換器540來測量血壓脈沖以產(chǎn)生電信號。來自壓電陶瓷變換器540的電信號的振幅對應于被施加于其的壓力的大小。壓電陶瓷變換器540可以是由PZT材料制成的公用壓電陶瓷蜂鳴器，其可任選地且另外被用作公用蜂鳴器，其從處理單元103(見圖1)接收警報信號并產(chǎn)生警報聲音。警報聲音通過將電壓強加于壓電陶瓷變換器540上而產(chǎn)生，該變換器然后在警報信號的持續(xù)時間內(nèi)蜂鳴。
用于感測血壓脈沖的示例傳感器優(yōu)選地包括三個元件砧510、凸起520和壓電陶瓷變換器540。優(yōu)選地，凸起520任選地由激光在一側(cè)上焊接于砧510的中心而在另一側(cè)上焊接于傳感器壓電陶瓷變換器540的中心。砧510被對著對象的手腕皮膚(未示出)而按壓，更優(yōu)選地在脈沖點處被按壓。砧510可任選地是剛性盤或其它結(jié)構(gòu)，其例如由聚合物或任選的金屬，如例如鍍金銅或不銹鋼制成。當然，任何其它類型的適當材料或材料組合亦可任選地被使用。
砧510因此從砧510以下的區(qū)域收集并綜合壓力波，該壓力波與對象的血液的每個脈沖關(guān)聯(lián)。該壓力優(yōu)選地通過凸起520從砧510的中心傳遞給壓電陶瓷變換器540的中心。電陶瓷變換器540然后優(yōu)選地依照線性輸出來發(fā)出電壓以形成信號。凸起520優(yōu)選地能聚焦輸入壓力，因此增加電陶瓷變換器540的輸出信號。
因此，如果砧510的一部分被置于可檢測到血液脈沖的手腕區(qū)域附近并與其在物理上接觸，則變換器540產(chǎn)生對應于所檢測的血壓脈沖的電脈沖。每個電壓力脈沖優(yōu)選地限定心臟收縮間隔內(nèi)的最大電壓和心臟舒張間隔內(nèi)的最小電壓。來自變換器540的電信號優(yōu)選地由模擬前端119放大并通過A/D轉(zhuǎn)換器109傳遞給處理單元103(見圖1)。處理單元103處理數(shù)字信號并可基于血壓脈沖的測量而遞送多個醫(yī)療信息，在其中包括但不局限于心率、心率的規(guī)律性、呼吸速率、心臟的心律失常(如果有)、心臟的一般節(jié)律和機能以及血壓。
裝置500任選地且優(yōu)選地以位于頂部的兩個傳導區(qū)域560和561為特征。在裝置500的底部中，砧510優(yōu)選地具有傳導區(qū)域515，其優(yōu)選地位于用戶皮膚的附近。在一些示例實施例中，傳導區(qū)域515可覆蓋整個砧510，其非限制性實例是金屬的構(gòu)造(constructing)砧515。每個傳導區(qū)域560、561和515優(yōu)選地作為傳感器102之一被電連接于模擬前端119(圖1)。
傳導區(qū)域560、561和515可任選地且優(yōu)選地由金屬、被涂有傳導層的聚合物或者包括但不局限于鍍金銅的任何其它傳導材料制成。傳導區(qū)域560、561和515形成三個電極，其可被用于測量用戶身體的電化學活動(例如ECG或肌肉緊張活動)。該活動度量有關(guān)身體中的化學和生物活動的電的效應，并且在以下被稱為電化學活動。
為了任選地測量ECG，用戶必須用用戶的第二手，例如用兩個手指同時觸摸兩個傳導區(qū)域560和561以在與傳導區(qū)域515相鄰的第一手上形成包括皮膚部分的三個測量點。來自傳導區(qū)域560、561和515的三個電子信號被傳遞給模擬前端119(圖1)。通過使用一個電極的信號作為基準并將其它兩個電極之間的差電壓放大，模擬前端119從三個信號中提取ECG模擬信號。ECG模擬信號然后被傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器109并且數(shù)字ECG信號從中被傳遞給處理單元103(圖1)。分析模擬信號以提取ECG信號可由本領(lǐng)域中已知的電電路來進行。
可從ECG信號來確定附加的醫(yī)療信息。例如，有關(guān)呼吸速率的信息可基于在現(xiàn)有技術(shù)中描述的方法來處理。示例的方法被公開于以下文章中George B.Moody、Roger G.Mark、Andrea Zoccola和Sara Mantero的“Deviation of Respiration Signals from Multi lead ECGs”。該文章最初出現(xiàn)在Computers in Cardiology 1985，vol.12 pp.113-116(Washington，DCIEEE Computer Society Press)中，其在此引入作為參考，如在此全部提出的那樣。
可由處理單元103(圖1)產(chǎn)生的其它醫(yī)療信息是脈沖波過渡時間(PWTT)，其可通過測量從ECG信號測量的心臟的電脈沖和血壓脈沖的時間之間的時間延遲來確定。
在另一個示例實施例中，A/D轉(zhuǎn)換器109(見圖1)可被集成到處理單元103中。處理單元103處理ECG信號并產(chǎn)生醫(yī)療信息，如但不局限于例如心率、心率的規(guī)律性、呼吸速率、心臟的心律失常(如果有)、以及心臟的一般節(jié)律和機能。該醫(yī)療信息然后通過網(wǎng)關(guān)110(圖1)傳遞給呼叫中心。
裝置500可任選地被用于通過使用SpO2傳感器566來測量血液中的氧飽和度(SpO2)。傳感器566任選地且優(yōu)選地具有兩個光源，其任選地由例如兩個LED(發(fā)光二極管)組成；以及一個光電檢測器。LED之一在紅外帶中發(fā)射而另一個在紅帶中發(fā)射。
圖6是將SpO2傳感器566放置在(裝置600的)面板557中的示例方法的系統(tǒng)圖。SpO2傳感器566的兩個LED和光電檢測器(未在此示出)任選地被安裝在由撓性支持630支持的平臺上。支持630可任選地是可吸收并施加壓力的任何材料，包括但不局限于彈簧、橡膠件、海綿、撓性翼等。支持630被鎖定于面板557中的凹穴615中。凹穴615的邊緣任選地且優(yōu)選地由材料620包圍，該材料更優(yōu)選地是撓性且不透明的。材料620可任選地是任何撓性不透明物質(zhì)，包括但不局限于橡膠、海綿、撓性翼等。
為進行SpO2測量，用戶對著傳感器566而按壓手指，由此在面板557的方向上對著撓性支持630而推動傳感器566和平臺568。撓性支持630通過以下來吸收一部分力在凹穴615內(nèi)移動并以預先確定的力對該壓力做出反應，這是撓性支持630的機械特性的結(jié)果。所述力被預先確定以避免干擾組織中的血流。包圍傳感器566的手指的皮膚(未示出)因此被對著撓性不透明材料620而按壓，由此阻塞了光，從而生成了測量區(qū)域周圍的暗空間，其防止周圍的光干擾測量過程。一旦壓下傳感器566，處理單元103(圖1)啟動SpO2測量線程。處理單元103指令與傳感器566關(guān)聯(lián)的模擬前端119(圖1)中的電流驅(qū)動器以迫使電流在傳感器566中交替經(jīng)過LED。來自手指的反射光由光電檢測器接收，其將光子轉(zhuǎn)換成電信號。作為傳感器102之一，電信號被饋送給模擬前端119。模擬前端119處理該模擬信號并將經(jīng)處理的模擬信號傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器109(圖1)，其處理數(shù)字信號并產(chǎn)生SpO2圖形(figure)。該信息然后通過網(wǎng)關(guān)110(圖1)傳遞給呼叫中心。
從SpO2傳感器收集的信號亦可任選地被用于產(chǎn)生其它心臟相關(guān)的信息。例如，處理反映所反射的IR光的強度的信號可產(chǎn)生諸如心率、PWTT、心率的不規(guī)律性等的信息。
其它示例實施例可具有取代血壓脈沖傳感器(砧510、凸起520和壓電陶瓷變換器540)而被安裝的SpO2傳感器。在該實施例中，反射光是從手腕而不是手指被接收的。
返回到圖5，裝置500可任選地具有溫度傳感器580，其被安裝于長帶576的遠端。溫度傳感器580優(yōu)選地包括位于金屬杯中的熱敏電阻并通過沿所述帶分布的兩個撓性導線(未示出)而連接到裝置500的下部箱體中。兩個接線作為傳感器102(圖1)之一而被連接于模擬前端119。模擬前端119將熱敏電阻的電阻變化轉(zhuǎn)換成電信號，其具有與用戶的溫度成比例的大小。模擬信號由A/D轉(zhuǎn)換器109轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞給處理單元103。處理單元103將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成溫度信息并通過網(wǎng)關(guān)110將該溫度信息發(fā)送給呼叫中心。
溫度傳感器580優(yōu)選地被安裝于受保護的堅固外殼中。該堅固外殼可任選地由聚合物、金屬、膠或能提供必要特性的任何材料制成。
為開始測量用戶的溫度，裝置500任選地從用戶的手被去除并且傳感器580優(yōu)選地被對著用戶的腋窩(未示出)而按壓。
在本申請的說明書和權(quán)利要求中，動詞“包括”、“包含”和“具有”的每個及其連詞被用于指示該動詞的賓語或多個賓語不必是動詞的主語或多個主語的組成、部件、元件或部分的完整清單。
將理解以上描述僅旨在用作實例，并且處于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的許多其它實施例是可能的。
權(quán)利要求
1.一種用于測量對象的至少一個生理參數(shù)的裝置，包括(a)緊固物，用于被緊固于對象的手腕；(b)至少一個傳感器，用于測量對象的至少一個生理參數(shù)；(c)處理器，用于從所述傳感器接收信號并且用于轉(zhuǎn)換所述至少一個測量以形成醫(yī)療信息；以及(d)通信單元，用于至少從所述處理器接收所述醫(yī)療信息并用于至少發(fā)送所述醫(yī)療信息。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中所述傳感器是模擬傳感器，該裝置進一步包括A/D(模擬到數(shù)字)轉(zhuǎn)換器，用于從所述傳感器接收模擬信號并用于將所述模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，所述數(shù)字信號被發(fā)送給所述處理器。
3.權(quán)利要求2的裝置，其中所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器被集成為所述處理器的一部分。
4.權(quán)利要求2或3的裝置，其中所述A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率由所述處理器來確定。
5.權(quán)利要求4的裝置，其中所述采樣速率至少部分地根據(jù)正被測量的生理參數(shù)的類型來確定。
6.權(quán)利要求1的裝置，其中緊固物被緊固于對象的手腕，并且所述傳感器與所述手腕的至少一部分接觸且所述傳感器被附著于所述緊固物。
7.權(quán)利要求6的裝置，其中所述生理參數(shù)是心臟相關(guān)的。
8.權(quán)利要求7的裝置，其中所述生理參數(shù)包括心率和血壓的至少一個，并且其中所述測量被進行而基本上無需阻塞動脈中的血流。
9.權(quán)利要求8的裝置，其中所述傳感器是從由壓電陶瓷變換器、壓電變換器和電阻性應變計組成的組中選擇的。
10.權(quán)利要求7的裝置，其中所述傳感器包括砧、凸起和壓電陶瓷變換器的組合。
11.權(quán)利要求10的裝置，其中所述變換器產(chǎn)生對應于所檢測的血壓脈沖的可測電脈沖。
12.權(quán)利要求7的裝置，其中所述生理參數(shù)包括心律的不規(guī)律性。
13.權(quán)利要求7的裝置，其中所述生理參數(shù)包括呼吸速率。
14.權(quán)利要求7的裝置，其中所述生理參數(shù)包括心律失常和總體心臟節(jié)律的至少一個。
15.權(quán)利要求6的裝置，其中所述生理參數(shù)是電化學相關(guān)的。
16.權(quán)利要求15的裝置，其中所述至少一個傳感器包括多個傳感器。
17.權(quán)利要求16的裝置，其中所述多個傳感器包括所述裝置的表面上的三個分離的傳導區(qū)域，其能測量所述對象的電活動。
18.權(quán)利要求17的裝置，其中至少一個傳導區(qū)域包括砧。
19.權(quán)利要求15、16和17的裝置，其中所述生理參數(shù)是心電圖(ECG)。
20.權(quán)利要求19的裝置，其中所述ECG信息是通過以下從所述三個傳導區(qū)域提取的使用一個電極的信號作為基準并且放大其它兩個電極之間的差電壓。
21.權(quán)利要求17的裝置，其中所述生理參數(shù)是肌肉緊張活動。
22.權(quán)利要求17的裝置，其中所述至少一個生理參數(shù)是從一個組中選擇的，該組由心率；心率的規(guī)律性；呼吸速率；心臟的心律失常和心臟的總體節(jié)律組成。
23.權(quán)利要求17的裝置，其中所述處理器根據(jù)血壓脈沖信號從ECG信號中提取脈沖波過渡時間信息。
24.權(quán)利要求1的裝置，其中所述生理參數(shù)是血液中的氧飽和度(SpO2)。
25.權(quán)利要求24的裝置，其中所述至少一個傳感器包括SpO2傳感器。
26.權(quán)利要求25的裝置，其中所述SpO2傳感器包括兩個光源和一個光電檢測器。
27.權(quán)利要求26的裝置，其中所述光源是LED(發(fā)光二極管)。
28.權(quán)利要求27的裝置，其中所述光源之一發(fā)射紅外帶光而另一個發(fā)射紅帶光。
29.權(quán)利要求26的裝置，其中來自所述光源的光從對象被反射到所述光電檢測器上，其中所述光電檢測器將所述光轉(zhuǎn)換成由所述處理器處理的電子信號。
30.權(quán)利要求25的裝置，進一步包括用于支持所述SpO2傳感器的撓性支持。
31.權(quán)利要求25的裝置，進一步包括用于包圍所述SpO2傳感器的撓性、不透明材料。
32.權(quán)利要求31的裝置，其中所述信息包括心臟相關(guān)的信息。
33.權(quán)利要求1的裝置，其中所述生理參數(shù)包括體運動。
34.權(quán)利要求33的裝置，其中所述體運動包括異常體運動的存在。
35.權(quán)利要求33的裝置，其中所述至少一個傳感器包括加速度計。
36.權(quán)利要求1的裝置，其中所述生理參數(shù)包括體溫。
37.權(quán)利要求36的裝置，其中所述至少一個傳感器包括溫度傳感器。
38.權(quán)利要求37的裝置，其中所述溫度傳感器被安裝于所述緊固物的末端。
39.權(quán)利要求38的裝置，其中所述溫度傳感器被插到所述對象的腋窩中以便于進行所述溫度測量。
40.權(quán)利要求1的裝置，進一步包括(d)非易失性存儲器，用于存儲由所述處理器執(zhí)行的至少一個指令。
41.權(quán)利要求1的裝置，其中所述通信單元亦發(fā)送用于唯一識別所述裝置的裝置標識符。
42.權(quán)利要求41的裝置，其中所述通信單元亦接收數(shù)據(jù)。
43.權(quán)利要求42的裝置，其中所述緊固物是腕帶。
44.權(quán)利要求43的裝置，進一步包括位于所述腕帶處的接線，其中所述接線被連接于所述通信單元作為天線。
45.一種用于測量對象的至少一個生理參數(shù)的系統(tǒng)，包括(a)用于測量所述至少一個生理參數(shù)的裝置，包括(i)緊固物，用于被緊固于對象的手腕；(ii)傳感器，用于測量對象的至少一個生理參數(shù)，所述傳感器與所述手腕的至少一部分接觸，并且所述傳感器被附著于所述緊固物；(iii)通信單元，用于至少發(fā)送數(shù)據(jù)；以及(b)網(wǎng)關(guān)裝置，用于接收所發(fā)送的數(shù)據(jù)以便于被測量。
46.權(quán)利要求45的系統(tǒng)，進一步包括(c)與所述網(wǎng)關(guān)裝置通信的遠程服務(wù)器。
47.權(quán)利要求46的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)關(guān)裝置和所述遠程服務(wù)器之間的至少一個通信鏈路包括電話線。
48.權(quán)利要求45的系統(tǒng)，其中所述所發(fā)送的數(shù)據(jù)至少部分自動地由所述網(wǎng)關(guān)裝置來分析。
49.權(quán)利要求45的系統(tǒng)，其中所述裝置和所述網(wǎng)關(guān)裝置雙向通信，從而使從所述裝置發(fā)送的消息由所述網(wǎng)關(guān)裝置來確認，并且如果所述網(wǎng)關(guān)裝置沒有確認所述消息的正確接收，則所述裝置再次發(fā)送所述消息。
50.權(quán)利要求45的系統(tǒng)，其中用于測量所述至少一個生理參數(shù)的所述裝置進一步包括(iv)處理器，用于從所述傳感器接收信號并用于轉(zhuǎn)換至少一個測量以形成醫(yī)療信息。
51.權(quán)利要求45的系統(tǒng)，其中所述裝置和所述網(wǎng)關(guān)裝置之間的至少一個通信鏈路是無線鏈路。
52.權(quán)利要求45的系統(tǒng)，其中所述裝置和所述網(wǎng)關(guān)裝置之間的至少一個通信鏈路是有線鏈路。
53.權(quán)利要求45的系統(tǒng)，其中所述裝置基于對象對裝置的手動激勵而自動進行對生理參數(shù)的測量。
54.權(quán)利要求53的系統(tǒng)，其中基于所述手動激勵，所述數(shù)據(jù)被自動發(fā)送給所述網(wǎng)關(guān)裝置。
55.權(quán)利要求45的系統(tǒng)，其中所述裝置自動且周期性地進行對生理參數(shù)的測量。
56.權(quán)利要求55的系統(tǒng)，其中如果所述測量處于可接受的范圍之外，則所述數(shù)據(jù)被自動發(fā)送給所述網(wǎng)關(guān)裝置。
57.權(quán)利要求56的系統(tǒng)，其中所述測量被與至少一個其它參數(shù)的另一個測量組合以確定所述測量是否處于所述可接受的范圍之外。
58.一種用于監(jiān)視對象的生理參數(shù)的方法，包括提供用于監(jiān)視所述生理參數(shù)的裝置，所述裝置在對象的脈沖點處被附著于對象的至少一部分；通過所述脈沖點來監(jiān)視所述生理參數(shù)；并且如果對象的生理參數(shù)的水平處于期望范圍之外，則發(fā)送警報。
59.一種用于測量對象的至少一個生理參數(shù)的裝置，包括(a)緊固物，用于被緊固于對象的手腕；(b)壓電陶瓷傳感器，用于在所述手腕的脈沖點處測量對象的至少一個生理參數(shù)，并且所述傳感器被附著于所述緊固物；以及(c)處理器，用于從所述傳感器接收信號并且用于轉(zhuǎn)換所述至少一個測量以形成醫(yī)療信息。
60.一種用于測量對象的至少一個生理參數(shù)的裝置，包括(a)砧，用于對著對象的皮膚而被按壓；(b)凸起，其被連接于所述砧，其中至少一個振動由所述凸起從所述砧收集；(c)壓電陶瓷變換器，用于從所述凸起接收所述至少一個振動；以及(d)處理器，用于根據(jù)所述至少一個振動從所述壓電陶瓷變換器接收信號并用于轉(zhuǎn)換所述信號以形成醫(yī)療信息。
61.權(quán)利要求60的裝置，其中所述砧對著對象的脈沖點而被按壓，并且其中所述信號度量脈沖速率。
62.權(quán)利要求60的裝置，進一步包括(e)非易失性存儲器，用于存儲由所述處理器執(zhí)行的至少一個指令。
63.權(quán)利要求60的裝置，進一步包括(f)通信單元，用于至少發(fā)送數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種用于測量對象的至少一個生理參數(shù)的腕裝式裝置。本發(fā)明使這樣的測量能優(yōu)選地被變換成有關(guān)對象的臨床上有用的信息。這樣的信息然后可通過網(wǎng)關(guān)裝置任選地發(fā)送給例如位于聯(lián)系和/或監(jiān)視中心的醫(yī)療人員。網(wǎng)關(guān)裝置優(yōu)選地通過無線通信通道與本發(fā)明的腕裝式裝置通信。
文檔編號A61B5/0452GK1623175SQ02828002
公開日2005年6月1日 申請日期2002年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月10日
發(fā)明者R·戈德雷奇 申請人:梅迪克4奧爾股份公司