專利名稱：心率測(cè)量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及心率測(cè)量領(lǐng)域，并且特別涉及以無(wú)強(qiáng)迫性的方式測(cè)量心率和/或心率可變性。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)US 2008/0077020 Al描述了一種利用沖擊描記圖(hilistograph)監(jiān)測(cè)例如心肺活動(dòng)的生命體征的方法和裝置。該方法和裝置被用于監(jiān)測(cè)睡在嬰兒床中的嬰兒、醫(yī)院里的患者、在家或在專業(yè)護(hù)理中心的患有慢性病的人或者老年護(hù)理設(shè)施里的人。心臟活動(dòng)是人類或動(dòng)物的最重要生命體征之一。在下文中，受試者包括例如幼兒或新生兒的人類以及動(dòng)物。在該說明書中，主要關(guān)注于新生兒。然而，本發(fā)明的構(gòu)思適用于所有人類或動(dòng)物。心率(簡(jiǎn)稱HR)以及心率變化或心率可變性(簡(jiǎn)稱HRV)已經(jīng)變成生理學(xué)和心理學(xué)的感興趣話題。這兩個(gè)值對(duì)于監(jiān)測(cè)生命體征具有特殊意義。HRV歸因于分別減少和增加HR的副交感神經(jīng)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱PNS)與交感神經(jīng)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱SNS)之間的平衡。沖擊描記方法的原理是基于運(yùn)動(dòng)傳感器的，該運(yùn)動(dòng)傳感器被放置或定位在躺著的人的床墊下方以便監(jiān)測(cè)那人的運(yùn)動(dòng)，特別是在相對(duì)于固定地面的垂直方向上的運(yùn)動(dòng)。然而，使用沖擊描記方法是有問題的，因?yàn)榇祟惙椒ㄖ饕獪y(cè)量在相對(duì)地面的垂直方向上取向的作用力。但是由受試者的身體(優(yōu)選人類的身體)中的主動(dòng)脈弓脈沖引起的作用力主要在相對(duì)地面的水平方向上取向。除了沖擊描記方法，使用電極也是已知的。用電極測(cè)量心臟活動(dòng)的這一替代方案是有強(qiáng)迫性的，特別是對(duì)于新生兒、幼兒或小孩來說，因?yàn)楸仨毷剐『⒁子诔蚱涓改敢愿纳朴H子接觸或者必須使例如在醫(yī)院工作的醫(yī)生或護(hù)士的護(hù)理者易于接近小孩。毫無(wú)疑問， 小孩的皮膚是非常薄和脆弱的，并且可能被移除電極所傷害。另一方面，此類系統(tǒng)是穩(wěn)健的且能夠在干擾性運(yùn)動(dòng)偽影之中檢測(cè)HR，并且該系統(tǒng)在衛(wèi)生方面易于維護(hù)。然而，仍存在克服現(xiàn)有技術(shù)的問題的需求，特別是當(dāng)測(cè)量新生兒的HR或HRV時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種以可靠且無(wú)強(qiáng)迫性的方式測(cè)量心率和/或心率變化并且同時(shí)保持低的實(shí)施成本的可能性。這一目標(biāo)通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題來實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中限定優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這一目標(biāo)通過一種心率測(cè)量裝置來實(shí)現(xiàn)，該心率測(cè)量裝置適于測(cè)量受試者的心率和/或心率變化，其包括適于承載躺在或靠在其上的受試者的身體部分的一部分的支架，以及可操作地連接到支架的運(yùn)動(dòng)傳感器，其中該支架適于在相對(duì)于地面的水平方向上至少部分可移動(dòng)，并且該運(yùn)動(dòng)傳感器適于測(cè)量由受試者至少部分在水平方向上的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)。本發(fā)明的構(gòu)思是利用運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)或測(cè)量主動(dòng)脈弓脈沖在相對(duì)于地面或相對(duì)于受試者的縱向方向的水平方向上而不是在垂直方向上的作用力。因此，以適于獲得可靠信號(hào)的新的方式應(yīng)用沖擊描記圖，可從該可靠信號(hào)提取關(guān)于心臟活動(dòng)的信息，諸如HR和/ 或 HRV。應(yīng)注意，術(shù)語(yǔ)“身體部分”指的是受試者的主體的一部分，例如受試者的完整身體、 上半部分身體和/或四肢。該受試者可以是人類，諸如新生兒，或動(dòng)物。術(shù)語(yǔ)“受試者的運(yùn)動(dòng)”指的是該身體部分的運(yùn)動(dòng)，諸如完整身體、胸部和/或四肢的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)傳感器適于測(cè)量由受試者至少部分在水平方向上的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)的特征意味著該運(yùn)動(dòng)至少是在平行于放置支架的地面的方向上測(cè)量的，其中除了其在水平方向的分量外，該運(yùn)動(dòng)還可以包括在相對(duì)于地面的垂直方向上的分量。因此，組合的水平和垂直運(yùn)動(dòng)也可以被測(cè)量并且從屬于本發(fā)明。測(cè)量由具有水平分量的受試者運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)是有利的，因?yàn)閷?duì)于躺著的人，由主動(dòng)脈弓脈沖引起的作用力通常朝向分別相對(duì)于地面和相對(duì)于支架的縱軸的水平方向。優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)傳感器對(duì)應(yīng)于例如加速度計(jì)的電學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器、機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳感器和光學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器之一。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該心率測(cè)量裝置還包括可操作地連接到運(yùn)動(dòng)傳感器的監(jiān)測(cè)單元，其中該監(jiān)測(cè)單元適于接收來自運(yùn)動(dòng)傳感器的信號(hào)并且適于從該信號(hào)產(chǎn)生關(guān)于受試者的心率和/心率變化的信息。優(yōu)選地，該監(jiān)測(cè)單元適于將關(guān)于受試者的心率和/心率變化的信息傳遞給用戶。該監(jiān)測(cè)單元優(yōu)選包括適于顯示關(guān)于HR和/或HRV的信息的顯示單元。值得注意的是，術(shù)語(yǔ)“將關(guān)于受試者的心率和/心率變化的信息傳遞給用戶”意味著例如受試者自身或例如醫(yī)生或護(hù)士的不同于受試者的人員的用戶通過觀察監(jiān)測(cè)單元所包括的顯示單元來獲知HR和/或HRV的狀態(tài)，該顯示單元適于顯示該信息。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該運(yùn)動(dòng)傳感器對(duì)應(yīng)于電學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器，其包括具有形成在第一電極與第二電極之間的電容的電容器，該第一電極相對(duì)于地面固定并且該第二電極相對(duì)于支架固定。優(yōu)選通過第一電極與第二電極之間的相對(duì)位置來確定電容的變化，該變化與等于 HR和/或HRV的速率成比例。優(yōu)選地，心率測(cè)量裝置的輸出信號(hào)包括具有與HR和/或HRV 成比例的頻率的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，該電容器被振蕩器電路所包括，該振蕩器電路的輸出是經(jīng)心率調(diào)制的頻率信號(hào)。優(yōu)選地，振動(dòng)器的輸出是二進(jìn)制信號(hào)。以此方式，該輸出直接處于數(shù)字域且不需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。沖擊描記信號(hào)是通過檢測(cè)頻率調(diào)制而獲得的，并且通過確定其頻率來獲得心率。如果輸出不是二進(jìn)制信號(hào)，則心率測(cè)量裝置優(yōu)選包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其適于將模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)，優(yōu)選轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制輸出信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的再一優(yōu)選實(shí)施例，該心率測(cè)量裝置還包括適于確定受試者在至少部分垂直于地面的方向上的作用力和/或重量的量器(scale)。根據(jù)又一優(yōu)選實(shí)施例，提供懸掛單元，其適于允許支架至少部分在水平方向上的運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，該支架包括床、床墊、襯墊、嬰兒床和/或保育箱，并且該懸掛單元優(yōu)選包括彈簧。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，這一目標(biāo)通過如本發(fā)明第一方面所述的心率測(cè)量裝置的用途來實(shí)現(xiàn)，其中優(yōu)選針對(duì)監(jiān)測(cè)應(yīng)用來測(cè)量HR和/或HRV，并且/或者HR和/或HRV被用于確定心力衰竭的發(fā)生，其中優(yōu)選地，當(dāng)確定心力衰竭后，心率測(cè)量裝置產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，這一目標(biāo)通過一種適于測(cè)量受試者的心率和/或心率變化的方法來實(shí)現(xiàn)，該方法包括測(cè)量由受試者至少部分在相對(duì)于地面的水平方向上的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)的步驟。優(yōu)選地，由于其可靠性以及低實(shí)施成本而使用電容性測(cè)量系統(tǒng)。優(yōu)選地，該電容性測(cè)量系統(tǒng)意在測(cè)量人類心臟活動(dòng)，特別是躺在保育箱中的新生兒的心臟活動(dòng)。該電容性測(cè)量系統(tǒng)易于與適于確定幼兒或新生兒的重量的量器相結(jié)合。本發(fā)明的心率測(cè)量裝置能夠容易地構(gòu)建到或嵌入到保育箱中，諸如新生兒重癥監(jiān)護(hù)保育箱中。優(yōu)選不使用附著到受試者身體或靠近受試者身體定位的傳感器來測(cè)量HR。毫無(wú)疑問，這是較無(wú)強(qiáng)迫性的，特別是對(duì)于躺在新生兒重癥監(jiān)護(hù)保育箱中的新生兒來說。例如，該方法可以被用于在受試者睡眠期間或睡眠開始期間確定HR或HRV，或者用于檢測(cè)睡眠病理，例如不寧腿綜合征，或者用于檢測(cè)躺在床上睡覺或清醒時(shí)的癲癇發(fā)作， 所有這些都將導(dǎo)致床的運(yùn)動(dòng)。


本發(fā)明的這些和其他方面將通過參考以下描述的實(shí)施例而變得明顯且得以闡明。在附圖中圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例躺在支架上的嬰兒以及附接到支架的測(cè)量系統(tǒng)；以及圖2示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括適于確定振蕩器的振蕩頻率的電容的電容器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的總體構(gòu)思是使用運(yùn)動(dòng)傳感器，其適于測(cè)量在相對(duì)于地面的水平方向上而非垂直方向上的運(yùn)動(dòng)。這使得不需要修改支架，并且由主動(dòng)脈弓脈沖引起的作用力主要朝向水平方向，而在垂直于水平方向的方向上，即相對(duì)于地面的垂直方向上，作用力要小得
^^ ο圖1示意性示出躺在可操作地連接到運(yùn)動(dòng)傳感器4的支架2上的幼兒或新生兒6， 其中地面7是“固定世界(fixed world)”，也被稱為固定地面。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例， 心率測(cè)量裝置1包括對(duì)應(yīng)于電學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器的運(yùn)動(dòng)傳感器4。該運(yùn)動(dòng)傳感器4包括根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所應(yīng)用的電容性測(cè)量系統(tǒng)。支架2適于承載躺在支架2上的新生兒6的身體，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例該支架對(duì)應(yīng)于保育箱。支架2適于在相對(duì)于地面7的水平方向上至少部分可移動(dòng)，并且運(yùn)動(dòng)傳感器4適于測(cè)量由新生兒6至少部分在水平方向上的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，用于支架2的懸掛單元3的構(gòu)造被配置為使得它能夠容易地在相對(duì)于地面7的水平方向上移動(dòng)一定量，例如幾毫米。此外，使用放大器5，其適于放大由運(yùn)動(dòng)傳感器4感測(cè)的信號(hào)。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)量系統(tǒng)的布置。在圖2中指示為Pl和P2 的板或電極8和9形成電容器，其適于確定在圖2中指示為OSC的振蕩器10的振蕩頻率， 該振蕩器傳送經(jīng)HR調(diào)制的具有在圖2中指示為T的平均周期時(shí)間的信號(hào)。第一電極8附接到固定地面并且第二電極9附接到如圖1所示的新生兒6?？康闹Ъ?。振蕩器10包括具有取決于例如兩個(gè)電極8、9之間的距離的預(yù)定義參數(shù)的電容的電容器。值得注意的是，由于流過新生兒6的主動(dòng)脈弓的血液導(dǎo)致的脈沖，第一電極8的位置相對(duì)于第二電極9變化，并且因此電容值以與HR相等或成比例的速率或與平均周期時(shí)間 T成反比的速率變化。由于由兩個(gè)電極8和9形成的電容器構(gòu)成振蕩器10的一部分，振蕩器10的輸出信號(hào)包括一信號(hào)，其中該信號(hào)的頻率被HR調(diào)制。假設(shè)振蕩器的輸出信號(hào)包括二進(jìn)制輸出信號(hào)，則輸出信號(hào)直接處于數(shù)字域并且因此不必被轉(zhuǎn)換。然而，如果輸出信號(hào)處于模擬域，則可應(yīng)用ADC。通過檢測(cè)所測(cè)量的信號(hào)的頻率調(diào)制，所獲得或提取的沖擊描記信號(hào)被用于確定 HR 或 HRV。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的構(gòu)思與一量器相結(jié)合，該量器適于測(cè)量在相對(duì)于地面的垂直方向上的作用力。因此，它變得不僅能夠測(cè)量在相對(duì)于地面或相對(duì)于新生兒6的縱向的水平方向的運(yùn)動(dòng)，而且也能夠測(cè)量新生兒6的重量。雖然在附圖和之前的說明書中已經(jīng)詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，此類圖示和描述應(yīng)被視為是說明性的或示例性的而不是限制性的；本發(fā)明并不局限于所公開的實(shí)施例。通過研究附圖、公開內(nèi)容及隨附的權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)能夠理解和想到所公開的實(shí)施例的其他變體。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括/包含”并不排除其他元件或步驟，且不定冠詞“一”或“一個(gè)”并不排除多個(gè)。在彼此不同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的事實(shí)并不表示這些措施的組合不能被有利地使用。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解讀為限制其范圍。
權(quán)利要求
1.一種心率測(cè)量裝置(1)，其適于測(cè)量受試者(6)的心率和/或心率變化，其包括支架O)，其適于承載躺在或靠在該支架( 上的所述受試者(6)的身體部分的至少一部分，以及運(yùn)動(dòng)傳感器G)，其可操作地連接到所述支架0)，其中，所述支架(2)適于在相對(duì)于地面(7)的水平方向上至少部分可移動(dòng)，并且所述運(yùn)動(dòng)傳感器(4)適于測(cè)量由所述受試者(6)至少部分在所述水平方向上的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的心率測(cè)量裝置，其中，所述運(yùn)動(dòng)傳感器(4)對(duì)應(yīng)于電學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器、機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳感器和光學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器之一。
3.如前述權(quán)利要求之一所述的心率測(cè)量裝置，其還包括可操作地連接到所述運(yùn)動(dòng)傳感器(4)的監(jiān)測(cè)單元，其中，所述監(jiān)測(cè)單元適于接收來自所述運(yùn)動(dòng)傳感器(4)的信號(hào)并且適于從該信號(hào)產(chǎn)生關(guān)于所述受試者(6)的心率和/或心率變化的信息。
4.如權(quán)利要求3所述的心率測(cè)量裝置，其中，所述監(jiān)測(cè)單元適于將關(guān)于所述受試者(6) 的心率和/或心率變化的所述信息傳遞給用戶。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的心率測(cè)量裝置，其中，所述運(yùn)動(dòng)傳感器(4)對(duì)應(yīng)于電學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器，其包括具有形成在第一電極(8)與第二電極(9)之間的電容的電容器，所述第一電極(8)相對(duì)于地面(7)固定，并且所述第二電極(9)相對(duì)于所述支架O)固定。
6.如權(quán)利要求5所述的心率測(cè)量裝置，其中，所述電容器被振蕩器電路所包括，該振蕩器電路的輸出是經(jīng)心率調(diào)制的頻率信號(hào)。
7.如前述權(quán)利要求之一所述的心率測(cè)量裝置，其還包括適于確定所述受試者(6)在至少部分垂直于地面(7)的方向上的作用力和/或重量的量器。
8.如前述權(quán)利要求之一所述的心率測(cè)量裝置，其中，所述支架( 包括懸掛單元(3)， 其適于允許所述支架( 至少部分在所述水平方向上的運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的心率測(cè)量裝置，其中，所述支架( 包括床、床墊、襯墊、嬰兒床和/或保育箱。
10.如權(quán)利要求8或9所述的心率測(cè)量裝置，其中，所述懸掛單元C3)包括彈簧。
11.如前述權(quán)利要求之一所述的心率測(cè)量裝置的用途，其中，心率和/或心率變化被測(cè)量以用于監(jiān)測(cè)應(yīng)用，并且/或者心率和/或心率變化優(yōu)選被用于確定心力衰竭的發(fā)生，其中，優(yōu)選地，在確定心力衰竭后，所述心率測(cè)量裝置(1)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
12.一種適于測(cè)量受試者(6)的心率和/或心率變化的方法，其包括測(cè)量由所述受試者 (6)至少部分在相對(duì)于地面的水平方向上的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)的步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，由所述受試者(6)至少部分在相對(duì)于地面的水平方向上的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的所述信號(hào)是通過電容測(cè)量的。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述電容是振蕩器電路的一部分，該振蕩器電路的輸出是經(jīng)心率調(diào)制的頻率信號(hào)。
15.如權(quán)利要求12-14中的一項(xiàng)所述的方法，其中，所述受試者的身體部分的至少一部分被以懸掛方式支撐以便允許所述水平運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種心率測(cè)量裝置和方法，其適于測(cè)量受試者(6)的心率和/或心率變化。心率測(cè)量裝置(1)包括適于承載躺在或靠在其上的受試者(6)的身體部分的一部分的支架(2)，以及可操作地連接到支架(2)的運(yùn)動(dòng)傳感器(4)，其中該支架(2)適于在相對(duì)于地面(7)的水平方向上至少部分可移動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)傳感器(4)適于測(cè)量由受試者(6)至少部分在水平方向上的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)。以此方式，獲得適于測(cè)量受試者的心率和/或心率變化的可靠信號(hào)，且同時(shí)保持實(shí)施成本低。
文檔編號(hào)A61B5/11GK102427764SQ201080021695
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者R·M·阿爾特斯, S·班邦厄特奧莫 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司