CN101163444B - 患者监护系统 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

患者监护系统
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WO2004/045407A1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，该多个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，其适于从所述第一和第二信号中得出指示患者的体重和所述患者的运动，其中，所述患者的床包括第一床柱和第二床柱，第一力传感器位于所述第一床柱中，第二力传感器位于所述第二床柱中，所述第一和第二力传感器的每个具有相对于由所述患者的床定义的平面倾斜的力的施加平面，所述第一和第二力传感器的力的施加平面彼此正交。
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：将多个力传感器分配到患者的床中，该多个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，其中，所述患者的床包括第一床柱和第二床柱，第一力传感器位于所述第一床柱中，第二力传感器位于所述第二床柱中，所述第一和第二力传感器的每个具有相对于由所述患者的床定义的平面倾斜的力的施加平面，所述第一和第二力传感器的力的施加平面彼此正交；以及从所述第一和第二信号中得出患者的体重和患者的运动。
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。这种计算机程序可以存储在诸如CD-ROM的载体上，或者其可以通过因特网或其它计算机网络得到。计算机程序在被执行之前，要先载入计算机，即，例如借助于CD-ROM播放器从载体中或者从因特网读出，并且在计算机的存储器中存储。计算机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、如软盘或硬盘单元的存储设备以及输入/输出单元。
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分量。
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，已经发现的是，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。
附图说明
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10、11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。

Claims (4)

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)和分析模块(4)，所述多个力传感器(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，所述分析模块(4)适于从所述第一和第二信号中得出所述患者的体重和所述患者的运动，其中，所述患者的床包括第一床柱(12)和第二床柱(13)，第一力传感器(10)位于所述第一床柱(12)中，第二力传感器(11)位于所述第二床柱(13)中，所述第一和第二力传感器的每个具有相对于由所述患者的床定义的平面倾斜的力的施加平面，所述第一和第二力传感器的力的施加平面彼此正交。
2.如权利要求1所述的患者监护系统(1)，其中，所述分析模块(4)适于从所述第一和第二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。
3.如权利要求1所述的患者监护系统(1)，其中，所述多个力传感器(2)与多个床柱相关联。
4.一种患者监护的方法，所述方法包括下列步骤：
-将多个力传感器(2)分配到患者的床(3)中，所述多个力传感器(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，其中，所述患者的床包括第一床柱(12)和第二床柱(13)，第一力传感器(10)位于所述第一床柱(12)中，第二力传感器(11)位于所述第二床柱(13)中，所述第一和第二力传感器的每个具有相对于由所述患者的床定义的平面倾斜的力的施加平面，所述第一和第二力传感器的力的施加平面彼此正交；以及
-从所述第一和第二信号中得出所述患者的体重和所述患者的运动。
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