CN101188969A - 患者监护系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于借助于电容性测量来监护心肺功能等的患者监护系统。此外，本发明涉及用于借助于电容性测量来监护心肺功能等的方法。为了提供用于监护心肺功能等的可靠的技术，该技术特别适于家庭使用，建议了借助于电容性测量来监护心肺功能等的患者监护系统(1)，所述系统(1)包括以矩阵(3)形式布置的许多电极(2)，所述电极(2)适于与床(4)等集成在一起，每个电极(2)是个别可选的；用于根据患者在床(4)等上的位置测定许多电极(2)的装置(5)，所述装置(5)适于通过测定许多电极(2)的电容来测定电极(2)的数量；以及用于选择许多所述所测定的电极(2)以执行电容性测量的装置(5)。

Description

患者监护系统和方法
技术领域
本发明涉及用于借助于电容性测量来监护心肺功能等的患者监护系统。此外，本发明涉及用于借助于电容性测量来监护心肺功能等的方法。
背景技术
具有心脏病的患者的参数的床旁监护在医院环境中是很普通的。在家庭环境中也具有用于测量心脏数据或肺数据的首选方法。为了使这种家庭监护系统最不引人注目，不依赖于直接皮肤接触的传感器最吸引人。因此，电容性感侧方法最适于与这种系统一起使用。
生物信号的电容性感测本质上依赖于将“身体电极”电容性耦合到感测电容上。这种耦合可以随着患者的运动、患者皮肤上的汗和接触的亲密性或身体到感测电极的距离而变化。另外，非接触感测易受不是来自患者身体的寄生信号的影响。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于监护心肺功能等的可靠技术，其特别适于家庭使用。
根据本发明，通过用于借助于电容性测量来监护心肺功能等的患者监护系统来实现该目的，所述系统包括布置为矩阵形式的许多电极，所述电极适于与床等集成在一起，每个电极是个别可选的；用于根据患者在床等上的位置来测定许多电极的装置，所述装置适于通过测定所述许多电极的电容来测定所述许多电极；和用于选择许多所测定的电极以便执行电容性测量的装置。
本发明的目的也通过用于借助于电容性测量来监护心肺功能等的方法而实现，该方法包括如下步骤：将许多电极布置为矩阵形式，所述电极适于与床等集成在一起，每个电极是个别可选的；根据患者在床等上的位置来测定许多电极，该电极测定的步骤通过测定许多电极的电容来执行，以及选择许多所测定的电极以执行电容性测量。
本发明的基本思想是利用使用不但三或四个分开的电极而且包括大量彼此邻近布置的电极的电极矩阵的电容性感测概念。这些电极适于与床和类似物(例如，织物床单或床褥或床垫)集成在一起。换句话说，将患者精确地定位在特定“测量位置”不是必需的。相反，患者可以以任意方式定位他/她自己。
由于在大部分情况下，患者覆盖在电极矩阵中的若干电极，现在找到并选择许多测量电极(即，最适合最终执行电容性测量的电极)是必需的。为了选择那些电极，本发明建议在这些测量开始之前，关于将要进行的测量测试电极和合适性。
根据本发明的床定义为表面或者任何其它在其上休息或可坐在其上的设备，例如常规床、病床、睡椅、常规椅、牙科座椅、轮椅、(手术)台等。
所建议的系统和方法被用于ECG/心率信号检测、EEG、EMG、生物阻抗测量(例如，生物阻抗断层摄影)、以及相似测量。
本发明的这些及其他方面将根据在所附权利要求中定义的以下实施例进一步阐述。
根据本发明的优选实施例，该系统包括电介质，所述电介质是弹性构造的。可以使用任何合适类型的材料用作电介质，例如织物床单等。该系统还包括许多电极对，其中每个电极对由在面向患者的电介质的一侧上定位的反电极和在电介质的另一侧上定位的感测电极形成；和用于测定许多电极对的电容的装置。如果该电介质布置为如果患者位于床等上由患者对其加压，可以测定取决于患者的位置的电极对的电容变化。如果患者将电极对中上部的电极向下推，电介质将被压缩，并且在上部和下部电极之间的距离将减小。因此，电容将增加。通过例如简单的桥接电路可以容易地检测到电容的增加。
如上所述，在本发明的另一优选实施例中，患者的身体用作“反电极”，而不是使用反电极。
根据该实施例，该系统包括邻近许多电极定位的电介质，其以如下方式定位，即如果患者位于床等上，其面向患者。现在患者将电介质直接向下压，导致电容的增加，这又可以通过例如简单的桥接电路来容易地检测。
在这两种情况下，具有高电容的电极将最适于执行真实的测量，并且将因此被(预先)选择。
在本发明的另一实施例中，通过将电压信号供应给许多第一电极并且测定在许多第二电极处的感应电荷，电极被有源地探测。优选地，邻近的电极被用作第一和第二电极。由于电容取决于在电极和患者身体之间的距离，具有高信号耦合的电极将最适于执行真实的测量，并且将被(预先)选择。
在本发明的又一实施例中，该系统包括在患者和许多电极或患者和电介质之间的屏蔽。通过该屏蔽，可以确信仅仅属于所述电极的直接环境的信号被检测。
如果(预先)选择了合适的电极，即显示高电容和/或高信号耦合的电极，使用所述电极执行例如测量心率信号的真实测量。选择合适的电极的过程可以包括预先选择(根据上述的参数)以及最终选择，优选地将测量的类型考虑在内。例如，如果将执行ECG测量，最终选择的电极需要具有特定的相互距离。
为了预先选择和/或最终选择电极，优选地使用分析单元，该分析单元包括适于执行计算机程序的计算机，该计算机程序包括用于分析输入值(例如电容值和/或信号耦合值)且用于找到对于患者在床等上的特定位置的特定类型的测量最合适的电极的计算机指令。另外，可以评估测量值的有效性。因此，本发明的目的通过计算机程序来实现，当该计算机程序在计算机中执行时实现。因此，可以基于根据本发明的计算机程序的指令来实现根据本发明所需的技术效果。这种计算机程序可以存储在诸如CD-ROM的载体上，或者其可以在因特网上或者另一计算机网络上提供。在执行之前，通过借助于例如CD-ROM播放器从载体读取计算机程序或者从因特网读取计算机程序，并且将其存储在计算机的内存中，计算机程序被载入到计算机中。计算机包括中央处理器单元(CPU)，总线系统，内存装置(例如RAM或ROM)，存储装置(例如，软盘或硬盘单元和输入/输出单元)及其他。
附图说明
参考以下实施例和所附附图，以示例的方式，在下文中将更加详细地描述本发明的这些和其他方面，其中：
图1是示出根据本发明的患者监护系统的示意性顶视图；
图2示出了使用具有反电极的电容性测量的位置感测；
图3示出了使用没有反电极的电容性电极的测量原则；
图4示出了使用没有反电极和具有有源电路的电容性电极的测量原则；以及
图5示出了具有屏蔽的电容性结构。
参考标号列表
1系统
2电极
3矩阵
4床
5控制单元
6反电极
7感测电极
8电介质
9患者的身体
10电极
11电极
12屏蔽
13开口
具体实施方式
根据本发明的患者监护系统1适于借助于电容性测量的ECG测量。如在图1中所示，系统1包括布置为矩阵3形式的许多电容性的非接触电极2。电极2适于与床4等集成在一起。为此，电极2优选制造为在与床4集成在一起的挠性衬底上的电极结构(例如，通过使用挠性箔片蒸发电极结构)，或者电极2甚至可以被织入床单等中，以便形成矩阵3。每个电极2是个别可选的，从而借助于控制单元5执行电容性测量。控制单元5经由许多连接线(未示出)被连接到所有电极2。
如果患者(未示出)位于床3上，系统1适于找到用于执行想要的电容性测量的最合适的电极2。
根据本发明的第一实施例，如在图2中示意性所示的，测定患者的位置。根据患者的位置，面向患者的许多电极被患者加压。为了说明的目的，在图2中示出了四个相邻的电极对，每个电极对包括面向患者的电极(反电极)6和感测电极7。矩阵3中的一对电极中面对患者的电极6’被例如患者的腿加压(由指向电极6’的许多箭头示出)。位于面向患者的电极6’和有关的感测电极7’之间的电介质8被压缩，并且该电极对的电容发生变化。该电容的变化由分析单元的桥接电路来检测。该分析单元被提供为控制单元5的一个组成部分。
根据本发明的第二实施例，如在图3中所示，患者的身体9用作“反电极”，并且现在患者直接将电介质8向下推。电容的变化又由分析单元的桥接电路来检测，分析单元又为控制单元5的一部分。
根据本发明的第三实施例，修改了如在图3中所示的布置。为此，将电压信号供应给电极10，并且在邻近电极11处测定感应电荷。该实施例在图4中示出。由控制单元5通过连接线将电压信号供应给电极10，并且感应电荷的测定优选使用电荷放大器(未示出)来执行。这些部件中的一些，例如电路，可以被放置在电极10，11附近，或者甚至与电极集成在一起。换句话说，部件可以与矩阵3集成在一起，即包括在床单或床2中。控制单元5适于分别寻址每个电极10，11。
从所测量的电荷，借助于分析单元测量在两个电极10，11之间的电容。该电容也取决于患者的位置，其可以定位在到感测电极11的特定距离处。因此，即使患者不与电极直接接触，患者的位置也可以影响测量结果。由于已知所传送的电压信号的所有参数，感测电极11的灵敏度可以被“校准”，以便在随后的真实ECG测量期间滤出寄生信号。优选地，在执行真实测量之前，以这种方式测试大量或者甚至所有电极。因此，测定例如在信号耦合方面示出最好性能的电极。
由于在随后测量期间患者的心跳，该测量布置也可以用于测定电感应的电荷。由于存在患者的(导电的)身体，可以与电容变化的有源测量交替地或者同时地执行以这种方式测量患者的心率。电极结构和电子器件优选地提供高输入阻抗，典型地在1HZ处1013欧姆，以便允许电位和远程感测，并且测量无接触ECG信号。换句话说，通过本发明提供了一种测量过程，在该过程期间，使用电容的变化可以校准电极灵敏度，这是由于存在导电的人体。另外，测量过程允许对身体阻抗的定量评估。利用同样的校准方法，可以评估ECG信号的有效性。
根据本发明的第四实施例，系统1包括导电路径的屏蔽12。该屏蔽结构以如下方式来改装，在电极2上的有源测量区中提供开口13，而屏蔽材料用于围绕开口13。如图5所示，万一使用没有反电极6的测量布置，屏蔽12优选地被提供为位于面向患者的电介质8的一侧上的屏蔽层。
优选地，对于在矩阵3中布置的所有电极2执行如上所述的电极测试过程。从每个电极2的电容值，借助于分析单元测定患者的确切位置。如果已经测定了且(预先)选择了合适的电极2，则执行真实电容ECG测量。优选地考虑测量的类型，选择合适的电极2的过程可以包括预先选择(根据上述的参数似及最终的选择。例如，如果执行ECG测量，最终选择的电极2需要具有特定的相互距离。从位置数据，甚至可能测定患者手足的位置。因此，优选地，可以根据相对患者身体的合适测量点(例如，胳膊的下端或胸的中间)的它们的位置选择电极2。
如上所述的具有传感器的系统1也可以用于生物阻抗测量。在这种情况下，必须测定四个合适的电极。两个电极用于感应在待探测的身体中的电流。另外两个电极根据所探测的身体的阻抗示出电位差。电容性电阻网络允许导出组织成分。在胸区中，这有助于识别在患者肺中的水。对身体脂肪的分析也是可行的。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明不限于前述示例性的实施例的细节，并且本发明可以以不脱离其精神或实质属性的其他具体形式来具体化。因此，本实施例整体为示例性的，而不是限制性的，本发明的范围由所附加权利要求而不是由前述说明书指示，并且因此，在权利要求的等同的意义和范围内的所有变化想要被包含在其中。此外，显而易见的是，词语“包括”不排除其他元件或步骤，词语“一”或“一个”不排除复数，诸如计算机系统或其他单元的单一元件可以实现在权利要求中所述的几个装置的功能。在权利要求中的任何参考标记将不构成对有关权利要求的限制。

Claims (6)

1.一种用于借助于电容性测量监护心肺功能等的患者监护系统(1)，所述系统(1)包括：
布置为矩阵(3)形式的许多电极(2)，所述电极(2)适于与床(4)等集成在一起，每个电极(2)是个别可选的，
用于根据所述患者在所述床(4)等上的位置来测定许多电极(2)的装置(5)，所述装置(5)适于通过测定所述许多电极(2)的电容来测定所述许多电极，以及
用于选择所述所测定的许多电极(2)，以执行电容性测量的装置(5)。
2.如权利要求1所述的患者监护系统(1)，包括：
电介质(8)，所述电介质(8)是弹性构造的，
许多电极对(6，7)，其中，每个电极对由在电介质(8)的面向所述患者的一侧上定位的反电极(6)和在所述电介质(8)的相反一侧上定位的感测电极(7)形成，并且，所述电介质(8)以如果所述患者位于所述床(4)等上则由所述患者对其加压的方式来布置，以及
用于测定所述许多电极对(6，7)的电容的装置(5)。
3.如权利要求1所述的患者监护系统(1)，包括
邻近所述许多电极(2)以如下方式定位的电介质(8)，即，如果所述患者位于所述床(4)等上，所述电介质(8)面向所述患者，其中，所述电介质(8)是弹性构造的，所述电介质(8)以如果所述患者位于所述床(4)等上则由所述患者对其加压的方式来布置，以及
用于测定所述许多电极(2)的所述电容的装置(5)。
4.如权利要求1所述的患者监护系统(1)，包括
用于将电压信号供应给许多第一电极(10)的装置(5)，以及用于测定在许多第二电极(11)处的感应电荷的装置(5)。
5.如权利要求1所述的患者监护系统(1)，包括在所述患者和所述许多电极(2)之间或者在所述患者和所述电介质(8)之间的屏蔽(12)。
6.一种用于借助于电容性测量监护心肺功能等的方法，所述方法包括如下步骤：
以矩阵(3)形式布置许多电极(2)，所述电极(2)适于与床(4)等集成在一起，每个电极(2)是个别可选的，
根据患者在所述床(4)等上的位置来测定许多电极(2)，测定电极(2)的步骤通过测定所述许多电极(2)的电容来执行，以及
选择所述所测定的许多电极(2)来执行电容性测量。
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