CN101896120B - 睡眠体位的检测 - Google Patents

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Abstract

一种使用在固定位置、没有固定到患者身上的ECG传感器确定身体体位的方法。利用ECG电势在所述身体表面上的变化，使用从所述传感器记录的所述ECG信号检测身体体位。所述结果可以通过测量与在所述传感器和心脏之间的角度相关的伪差，具体而言为所述QRS复合波的极性，而被处理。所述传感器可以被固定在床的上部表面上，并且被用于测量睡眠体位。

Description

睡眠体位的检测
技术领域
本发明涉及用于测量身体体位的方法和装置。 
背景技术
出于多种原因，对于多种生命体征的监测越来越受到人们的关注。 
出于多种原因，对于人体体位的监测引起了人们的兴趣。 
一个具体的问题是睡眠障碍。睡眠障碍是很普遍的现象。大约40％的美国成年人受到某种类型的睡眠障碍的困扰，同时大约70百万的美国人长期睡眠不足(源自：www.snorenet.com/education_statistics.htm)。因此，需要对睡眠质量和睡眠失调进行测量。如同诸如心率、呼吸率和体温的生命参数一样，在此类测量中身体体位也是重要参数。 
在出于医学原因需要检测身体体位的变化时，身体体位的测量对于检测身体体位的变化也是重要的，例如对处在发展为褥疮或溃疡危险中的人而言。 
如果对身体体位的测量是无干扰的将更为有利。具体而言，对于用户来说，传感器应当是无干扰、无约束以及舒适的。 
在US 5,865,760中描述了一种使用心电图(ECG)检测身体姿势变化的具体系统。对ECG进行分析以便检测由身体姿势变化所引起的伪影。 
发明内容
根据本发明，提供了如权利要求1所述的睡眠体位检测装置。 
本发明人已经发现，通过使用在不是相对于身体而是相对于支撑物固定的位置处布置的多个传感器测量ECG迹线，这些传感器能够利用由心脏的电活动在身体上的不同位置处所引起的身体表面电势变化来测量身体体位。相对而言，现有技术中，附接到身体上的传感器在身体上固定的位置处测量身体表面电势。整个身体上的ECG信号变化意味着随着身体的移动， 使用相对于支撑物固定的传感器将比使用附接到身体上的传感器导致更显著的ECG迹线差异。 
优选地，所述传感器是不需要直接与皮肤直接接触的电容传感器。这使得(患者)可以穿常规的睡衣。 
所述传感器可以沿身体支撑物以阵列的形式进行布置。这使得可以在所述阵列中的不同传感器上对处于不同体位的身体进行测量。 
另一方面，根据权利要求9，提供了用于测量身体体位的方法。 
附图说明
为了更好地理解本发明，下面将仅以实例的方式，并参考相应的附图对实施例进行描述，其中： 
图1示出了本发明的第一实施例； 
图2示出了多个身体体位； 
图3示出了多个身体体位测量的结果；以及 
图4示出了本发明的备选实施例。 
这些图是示例性的并且未按比例画出。 
具体实施方式
参考图1，根据本发明的实施例的装置包括具有作为身体支撑物12的床垫的床10，所述身体支撑物12具有上部睡眠表面14，其用作身体支撑物。 
多个传感器18在上部睡眠表面14上被布置为阵列16。所述传感器被连接到处理器30上，所述处理器30又被连接到包括用于执行以下所阐明的方法的代码34的存储器32。 
传感器18是在WO 2007/060609(Philips)中所描述的类型的电容传感器。此类传感器能够在与患者没有身体接触的情况下检测心电信号，这导致了患者可以在床上穿着普通衣服、睡衣的明显优点。 
需要注意的是，可以使用电容性耦合返回路径，例如，在床脚处的电容板19。这被用于抑制共模干扰，尤其是在主电频率(mains electricityfrequency)处(50Hz/60Hz)。 
图2图示说明了躺在四个传感器18上的患者的四个睡眠体位。在图2中，这些传感器被标记为T1、T2、B1和B2。将理解的是，这些表示在上部表面上患者所躺的四个传感器。所述四个体位是俯卧(躺在前面)、仰卧(躺在后面)、右侧卧(面向右侧躺着)以及左侧卧(面向左侧躺着)。需要注意的是，在后两个体位中，鉴于在这些体位中与上部睡眠表面的接触面积较小，患者仅躺在两个传感器T1和B1上。 
不同的身体体位将导致明显不同的波形，如图3所示。对于仅T1和B1传感器被患者覆盖的两个体位，仅记录处在这两个传感器之间的ECG测量值；对于另两种体位，记录四个的测量值。 
心脏电活动的身体表面电势图是整个身体上的电势图。固定在已知位置的传感器用于测量这些电势，并且由此给出对身体取向的测量。相对而言，附接到患者身上的传感器常常从身体上的同一点获取身体表面的电势。这将给出不同身体体位的更小的变化。 
特别地，需要注意的是，QRS复合波的极性给出了重要的数据。在该极性为正的(见在传感器T1和B1之间所测量到的右侧卧数据)情况下，这说明心脏的电轴平行于传感器T1到B1的线。反之，如果所述极性为负(见在传感器T1和B1之间测量到的左侧卧数据)，这说明心脏的电轴反向平行于传感器T1到B1的线。 
如果极性为零，或者如果QRS复合波的正向分支大体上等于QRS复合波负向分支的大小(例如，见俯卧B1-T2的测量值)，那么，心脏的电轴大体上垂直于传感器(这里是B1到T2)的线。 
为了自动地确定所述体位，必须考虑到个体差异或人的健康状态变化对所测量到的波形变化的影响。 
在所述实施例中，采用两种不同的方法确定身体体位。这两者一前一后被用于确定所述体位。 
首先，可以通过校准过程获得校准测量值，所述校准过程可以以固定的间隔或依据用户需求进行。在此类校准过程期间，用户被要求以所述四种不同的体位躺下，并记录对于每个体位所测量到的信号作为校准信号。 
随后，在使用中，分析所测量到的信号与校准信号间的相似度，并且最接近的匹配被用于确定身体体位。 
备选方法是使用对源自至少一个和优选的多个传感器对的QRS复合波极性的识别。那么，这可以依靠所述极性用于确定心脏电轴的角度，并且由此获得对用户体位的测量。 
在所描述的实施例中，这两种方法都被处理器用于获得对睡眠体位的估计。然而，在备选实施例中，可能仅有使用其中一种方法。 
所述睡眠体位可以在不需要附加电子装置、机械装置以及诸如此类装置的情况下进行确定，因为它可以从ECG信号中提取出来。因此，患者的舒适度没有受到附加的附接到患者身上的电极的损害。 
需要注意的是，多于两个的传感器的使用使得即使身体没有位于特定的传感器对上方时所述装置也可以测量身体体位。在实施例中，关于哪个传感器能够检测ECG测量值的信息可以与取向信息进行组合以便确定身体体位。 
在备选实施例中，所使用的传感器是整合到床单中作为导电织物电极阵列40的导电电极(图4)。在这种情况下，导电织物的下部区域(foot region)42作为接地板，意在降低共模干扰。备选地，导电枕44，或传统的腿电极可以被用作电流的返回路径。 
在这种情况下，所述导电电极需要在测量期间与患者电接触，这样患者应该裸体睡觉，并且不能穿睡衣。 
此外，所述传感器不必需被布置在床上，而是布置在另外一种身体支撑物上，例如诸如椅子上。备选地，所述身体支撑物可以简单的是房间的地板或被固定到房间的地板上，并且所述传感器固定在所述房间内。 
所述传感器不必需固定到所述身体支撑物上，而是在关于所述支撑物的位置处简单地固定，例如，通过被固定到床架或被褥上。 
尽管以上描述与人体相关，相似的方法也可以用于测量动物、特别是哺乳动物的身体体位。 

Claims (14)

1.一种用于测量身体体位的装置，其包括
身体支撑物(12)；
至少两个生物特征传感器(18)，其被布置在相对于所述身体支撑物(12)的固定位置处，用于从身体测量至少两个心电信号，其中，由于心电电势在所述身体表面上变化，所述至少两个心电信号随着身体体位而变化；以及
处理器件(30)，其被布置为从所述传感器(18)捕获至少两个心电信号，并且根据所捕获的至少两个心电信号，使用心电电势在所述身体表面上的变化，确定所述身体体位。
2.如权利要求1所述的装置，其中，多个所述生物特征传感器(18)被布置为在所述身体支撑物(12)上分布的阵列(16)。
3.如权利要求1或2所述的装置，其包括：
床(10)，其中，所述床(10)包括所述身体支撑物(12)，并且在所述床(10)上固定布置所述生物特征传感器(18)。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述生物特征传感器(18)被布置在所述床(10)的上部睡眠表面(14)上。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述处理器件(30)被布置为捕获从多个相应的所述生物特征传感器测量的多个心电信号，并且根据所述多个心电信号确定所述身体体位。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述处理器件(30)适于确定所述至少两个心电信号的QRS复合波的极性，以便确定心脏关于相应生物特征传感器的取向。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述处理器件(30)适于将所述至少两个心电信号的QRS复合波与在各个身体体位下预先记录的多个心电信号进行比较，并且识别最接近的匹配。
8.如权利要求1所述的装置，其中，所述传感器(18)是电容电极。
9.如权利要求1-2和4-7中的任意一项所述的装置，其中，心电传感器是接触电极(40)，所述装置还包括导电下部接触(42)和/或在所述床的上部表面(14)上的作为电流返回路径的导电枕(44)。
10.一种测量身体体位的方法，包括：
在身体支撑物(12)上支撑所述身体，在所述身体支撑物(12)上具有关于所述身体支撑物固定的心电传感器(18)；
从相应心电传感器(18)捕获至少一个心电信号，由于心电电势在所述身体表面上变化，所述至少一个心电信号随着身体体位而变化；以及
根据所述至少一个心电信号，使用心电电势在所述身体表面上的变化，确定所述身体体位。
11.如权利要求10所述的方法，其中，根据所述至少一个心电信号确定所述身体体位的步骤包括确定所述至少一个心电信号的QRS复合波的极性。
12.如权利要求11所述的方法，其中，根据所述至少一个心电信号确定所述身体体位的步骤包括根据所述QRS复合波的极性确定在心脏的电轴和相应心电传感器(18)的取向之间的角度。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中，根据所述至少一个心电信号确定所述身体体位的步骤包括比较每个心电信号的所述QRS复合波与在各个身体体位下预先记录的多个心电信号，并且识别最接近的匹配。
14.如权利要求10到12中的任意一项所述的方法，其中，所述传感器在床的表面上布置为阵列，并且测量身体体位的步骤包括确定所述阵列中的哪些传感器能够检测心电信号并根据来自所确定的传感器的所述心电信号测量所述身体体位。
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