CN103997960A - 用于生理参数感测的可定制的传感器设备 - Google Patents

Abstract

一种传感器设备和方法，该方法用于利用腕套或带（62）针对一定范围的手腕尺寸和形状或者其他身体部分拉紧和定位传感器设备，从而在非固定使用期间获得并维持最佳的传感器位置，其提供了带（62）的双侧紧固。带（62）具有由配戴者定位在预定测量位置，例如手腕掌侧中间的标记（67）。然后，将手腕置于桌子上以便固定其位置，并且在手腕两侧拉紧带（62）。这确保了传感器（66）在带中的位置的至少5mm的精度。

Description

用于生理参数感测的可定制的传感器设备

技术领域

本发明涉及一种传感器设备以及用于将传感器设备拉紧（tighten）和定位到患者身体部分的方法。

背景技术

如例如Westerink, J. et al.: “Emotion measurement platform for daily life situations” (2009)中描述的手腕处用于精神和身体健康状态评估的心理生理参数感测高度依赖于传感器的正确且稳定的定位。在人类群体内，手腕周长和形状大幅度不同，使得放之四海而皆准的传感器带设备（例如传感器腕套）不可能制造。举例而言，皮肤电导传感器腕套可以包括离散张力指示器、活力手镯、Q传感器等等。

然而，在手腕的掌侧，皮肤电导比手掌上的标准位置处更低。对于手腕掌侧的血容量脉冲测量而言，光源和光电检测器的最佳位置是在动脉附近。 人类群体的手腕周长和形状分布跨越大的范围。因此，腕套传感器设备不可能放之四海而皆准，而是需要专家定位在最佳地点并且定制腕套的尺寸和形状。这对于主流产品而言太昂贵且复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以容易且有效地针对患者的个人需要定制的基于带的传感器设备。

这个目的通过如权利要求1所述的传感器设备以及通过如权利要求11所述的紧固（fasten）方法而实现。

相应地，具有集成的传感器的单根带可以在两端可调节地固定到信号处理单元。这确保了腕套中的传感器位置相对于身体处的测量位置的高精度。

依照第一方面，所述信号处理单元可以包括用户接口，使得配戴传感器设备的用户或者患者可以监视和/或控制测量或者传感器功能。

依照可以与第一方面组合的第二方面，所述信号处理单元可以包括用于存储测量结果的数据存储装置。由此，测量结果可以被监视和存储以供以后评价或评估测量趋势。

依照可以与第一或第二方面组合的第三方面，所述带可以包括用于将所述至少一个传感器定位在身体的手腕的预定测量位置处的至少一个标记。这促进了传感器设备的带的正确定位和拉紧。依照一个示例性实现方式，预定测量位置可以位于手腕的掌侧的拇指侧。

依照可以与第一至第三方面中的任何一方面组合的第四方面，所述带可以适于通过可调节的紧固而在身体手腕的两侧被拉紧。这种双侧拉紧选项确保了电极的正确放置以及带的紧而舒适的配合。

依照可以与第一至第四方面中的任何一方面组合的第五方面，所述带可以适于在带的一端插入信号处理单元中并且在带的另一端可调节地固定到旋钮部分。这些固定选项在传感器设备的定位和拉紧期间提供了容易的操纵。

依照可以与第一至第五方面中的任何一方面组合的第六方面，所述带的一端可以包括具有预定分段模式的用于移除或者添加带件（piece）的分段部分。分段模式通过提供预定的切割分段而促进了带的长度调节。这些分段可以被布置成可以从其切割掉带件的切割模式，或者可以已经彼此分离并且可以逐件地添加或移除。

依照可以与第一至第六方面中的任何一方面组合的第七方面，所述带可以包括用于容纳所述至少一个电极的至少一个凹口。由此，可以通过简单地将传感器压进凹口中而促进传感器（例如电极）的更换。

下文中限定了另外的有利实施例。

附图说明

现在，将基于参照附图的实施例通过举例的方式描述本发明，在附图中：

图1示出了具有用于测量电极的最佳位置的患者的示意手腕；

图2示出了依照第一实施例的具有提升的上壳部分的传感器设备的透视图；

图3示出了在定位和拉紧之前的依照第二实施例的传感器设备的信号处理单元和分离的传感器带的底视图；

图4示出了依照第二实施例的具有用户接口的传感器设备的透视图；

图5示出了在人类手腕处定位和拉紧之后的依照第二实施例的具有用户接口的传感器设备的透视图；以及

图6示出了用于定位和拉紧依照第二实施例的传感器设备的过程的流程图。

具体实施方式

现在，基于用于测量人类或动物患者的手腕处的皮肤电导的监视或传感器设备描述本发明的各个不同的实施例。当然，本发明可以用于测量身体的相同或其他部分处的其他生理或心理生理参数。技术人员应当清楚的是，所述传感器设备以及尤其是所述带可以适于可以测量希望的参数的其他身体部分的尺寸和形状。

具有其电极的传感器设备可以被定位和拉紧到患者并且监视患者的皮肤电导。皮肤电导测量可以例如用于确定患者是否处于其中可以或者应当改变通风的条件下，或者用于确定通风的改变是否成功。当然，用于其他应用和其他测量参数也是可能的。

图1示出了具有测量电极的优选地点的患者的示意手。在图1中，示出了左手，但是相同的定位方法也以镜像的方式适用于右手。皮肤电导信号的质量主要取决于放置电极的地点。在手腕的掌侧，皮肤电导比手掌上的标准位置处更低。当研究作为手腕掌侧的确切地点的函数的皮肤电导时，发现了大的变化。最佳的是手腕掌侧的拇指侧的区域。中心区域表现出皮肤电导的中间值，而小指侧给出最低的皮肤电导值。由于需要具有大约1cm的直径的两个电极，并且不希望宽的腕套，图1中示出了最佳的测量位置110、120。

更特别地，获得最佳信号的地点在手腕上，一个电极在手腕掌侧中间的线上，距离手大约3-5cm，并且另一个电极紧挨第一电极垂直于该线定位在拇指侧。电极之间的最佳距离为5mm，最小值为1mm且最大值为10mm。该距离在测量位置110、112处从电极的外边缘测量。因此，在一个示例性情况下，电极可以具有大约15mm的标准直径。于是，电极中心之间的间距或距离可以为大约20mm。

在另一个实施例中，接地电极可以位于沿着带的任何地方，并且优选地比活性电极大得多。活性电极优选地为圆形的，并且可以具有1cm的直径且可以离手腕掌侧中心2cm放置在拇指侧。作为另一个选项，接地电极可以由覆盖带的内侧的大部分的导电布组成。

皮肤电导可以通过在串联电路中测量跨两个电极的电压降而测量，所述串联电路包含稳定参考电压源、应当对于热波动稳定的参考电阻以及由能够桥接电子/离子接口而没有或者具有很小的电容性或者电阻性干扰的导电且皮肤兼容或者非刺激性或者非过敏性材料制成的电极所接触的人类皮肤。电极可以是由皮肤电导专家所使用的标准皮肤电导电极。

作为另一个选项，测量的皮肤电导可以与其他生理参数（例如SpO₂、P_etCO₂、呼吸率、呼吸率变异性等等）和/或呼吸机设置组合以便给出最终的建议或指示或者控制输出。最终的建议可以是数值（例如1（例如放松）至10（例如严重不适））、交通灯颜色（红-黄/橙-绿）或者像“准备拔管”、“停止SBT”、“开始STB”、“减少通风”或者“增加通风”那样的输出指令消息的形式。当然，这很可能仅仅是可能的用法之一。一个可替换的焦点可能放在工作的压力以及防止长期的压力相关疾病（例如倦怠、肾上腺疲劳）上。另一个用法可能是对于精神病患者防止攻击性，其中所述设备提供怒火上升的早期警告。

图2示出了具有提升的上壳或覆盖物的传感器设备的基于带的实现方式。为了将电极定位在手腕的上面提到的希望的地方或者测量位置，可以使用如图2中所绘出的带62。该带62包含所述两个电极（未示出）并且具有可在两个不同的地方在两端调节的长度。适当数量的分段从一侧（例如通过切除）从分段部分63移除以便将皮肤电导传感器电极定位在图1的位置处，并且紧挨最佳的孔的多余部分从带的另一侧切除以便使带适合人的手腕，使得皮肤电导电极处于牢固但舒适的位置，完全接触手腕掌侧的皮肤。因此，可以提供一种用于针对一定范围的手腕尺寸和形状拉紧和定位传感器腕套的过程，其中带的双侧紧固确保了在非固定使用期间维持的最佳电极或传感器位置。作为一个可替换的选项，分段部分63的分段。

皮肤电导可以通过在串联电路中测量跨所述两个电极的电压而测量，所述串联电路包含从优选地为1.2V（但是不超过5V）的电压源65（例如电池）生成的稳定参考电压、典型地为3.3M?或10M?的参考电阻以及由具有1cm直径的导电材料制成的所述两个电极所接触的人类皮肤。电路或者电气连接可以在柔性电路箔64上提供，并且可以受可以在其上布置用户接口61的覆盖物保护。电压由具有例如12-16比特精度的使用3.0V稳定参考电压的模数转换器（未示出）放大和数字化。

图3示出了具有非调节的腕带62和信号处理单元71的第二实施例的底视图，所述腕带在一端具有分段模式63并且在另一端具有一个或两个固定孔系列，所述信号处理单元可以包括用户接口和数据存储装置或存储器。此外，在腕带62中提供凹口69以便容纳感测电极。腕带62可以由具有中空通道（tunnel）的橡胶制成，所述中空通道用于感测电极与具有其用户接口和数据存储装置的信号处理单元71之间的电子布线。

图4示出了依照第二实施例的传感器设备的透视图，其中示出了具有其控制元件（例如机械、光学和/或音频指示和/或控制元件等等）的用户接口61。此外，将基于旋钮的固定机构68安装到信号处理单元71，该固定机构可以被固定到腕带62中提供的一对孔。另外，腕带62具有由配戴者定位在手腕掌侧中间的标记67。然后，可以将手腕置于桌子上以固定其位置，并且所述带在手腕的两侧通过双侧固定机构利用腕带62的分段模式63和孔拉紧。这确保了传感器66在腕带62中的位置的至少5mm的精度。改进可以通过提供手腕周长的桌子以及推荐数量的分段从带62切割或移除而实现。作为一个可替换的选项，分段部分63的分段可能已经彼此分离并且可以逐件地添加或移除。

图5示出了在手腕处定位和拉紧之后的依照第二实施例的传感器设备的透视图。如可以从图5得知的，腕带62的一端利用基于旋钮的固定机构68的旋钮固定。当然，具有夹紧、翻转锁定或者其他锁定机制的其他自适应固定机构可以用于将腕带62固定到信号处理单元71。带62的附加的拉伸功能可以帮助提供良好的配合。为了实现这点，可以在带62的通道中提供橡皮筋，其可以在那里紧挨着柔性电路箔64的蜿蜒的电气布线。

图6示出了用于定位和拉紧依照所述实施例的传感器设备的过程的流程图。

在步骤S110中，将传感器电极66置于例如如图1的测量位置110、120所指示的手腕掌侧的最佳位置处。接着，在步骤S120中，腕带62的两侧或两端缠绕手腕，并且传感器设备的信号处理单元71置于手腕之上。在步骤S130中，用于这个人的腕带的最佳尺寸例如通过向带62的切割模式63和/或孔添加标记而进行标记。在步骤S140中，利用刀或剪刀移除多余的材料。如上面已经提到的，可以像在项链中那样提供单独的分段。分段可以在内侧具有小的间隙以便允许容易移除。于是，步骤S140被修改成移除多余的分段或者添加最佳尺寸所需的缺失的分段。在步骤S150中，如图4中所示，在一侧将腕带62插入且固定在腕带62的信号处理单元71中。最后，在步骤S160中，如图5中所示，在将设备置于手腕上之后，将腕带62的另一侧固定到基于旋钮的固定机构68的一个或两个旋钮上。该带可以由橡胶材料制成，所述橡胶材料可以提供紧而舒适的配合和拉伸能力，使得传感器设备可以在紧固之后很好地适合。

总的说来，本发明涉及一种传感器设备和方法，该方法用于利用腕套或带针对一定范围的手腕尺寸和形状或者其他身体部分拉紧和定位传感器设备，从而在非固定使用期间获得并且维持最佳的传感器位置，其提供了带的双侧紧固。带具有由配戴者定位在预定测量位置，例如手腕掌侧中间的标记。然后，将手腕置于桌子上以便固定其位置，并且在手腕两侧拉紧带。这确保了传感器在带中的位置的至少5mm的精度。

尽管在所述附图和前面的描述中已经详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。通过阅读本公开内容，其他修改对于本领域技术人员将是清楚明白的。这样的修改可能涉及本领域中已知且可能代替或者附加于本文已经描述的特征而使用的其他特征。特别地，可以在带62两侧或者两端提供其他可变固定机构。具有传感器带的双侧固定的感测设备可以适于测量其他身体部分（例如脚踝）处的皮肤电导或其他参数。

本领域技术人员根据对于所述附图、本公开内容以及所附权利要求书的研究，应当能够理解并实施所公开实施例的若干变型。在权利要求书中，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”并没有排除多个元件或步骤。在相互不同的从属权利要求中记载特定措施这一事实并不意味着这些措施的组合不可以加以利用。

权利要求书中的任何附图标记都不应当被视为对其范围的限制。

Claims (11)

1.一种传感器设备，包括：

- 带（62），其包括用于测量人类或动物身体的生理参数的至少一个传感器（66）；以及

- 信号处理单元（71），其用于处理从所述至少一个传感器（66）获得的测量输出；

其中所述带（62）适于在所述带（62）两端向所述信号处理单元（71）提供可调节的紧固。

2.依照权利要求1的设备，其中所述信号处理单元（71）包括用户接口（61）。

3.依照权利要求1的设备，其中所述带（62）包括用于容纳所述至少一个传感器（66）与所述信号处理单元（71）之间的布线的中空通道。

4.依照权利要求1的设备，其中所述信号处理单元（71）包括用于存储测量结果的数据存储装置。

5.依照权利要求1的设备，其中所述带（62）包括用于将所述至少一个传感器（66）定位在所述身体的手腕的预定测量位置处的至少一个标记（67）。

6.依照权利要求5的设备，其中所述预定测量位置在所述身体的手腕掌侧的拇指侧。

7.依照权利要求1的设备，其中所述带（62）适于通过所述带（62）的所述可调节的紧固和拉伸能力在所述身体的手腕两侧被拉紧。

8.依照权利要求1的设备，其中所述带（62）适于在带（62）的一端插入信号处理单元（71）中并且在带（62）的另一端可调节地固定到旋钮部分（68）。

9.依照权利要求8的设备，其中所述带（62）的所述一端包括具有预定分段模式的用于移除或者添加带件的分段部分（63）。

10.依照权利要求1的设备，其中所述带（62）包括用于容纳所述至少一个电极（66）的至少一个凹口（69）。

11.一种用于将传感器设备拉紧和定位到人类或动物身体的方法，所述方法包括：

- 将布置在所述传感器设备的带（62）上的传感器（66）置于所述身体的预定位置处；

- 将所述传感器设备的信号处理单元（71）置于所述身体的部分之上并且使带缠绕所述身体部分；

- 标记带的最佳尺寸；

- 从带（62）的一端的分段模式（63）中移除多余的件或者向该分段模式添加缺失的件；

- 将所述一端插入到所述信号处理单元（71）中并且固定它；以及

- 通过具有可变长度的可拆卸固定机构（68）将所述带（62）的另一端固定到所述信号处理单元（71）。