CN107635459A - 用于测量生命体征的口腔插入式探针和方法 - Google Patents

用于测量生命体征的口腔插入式探针和方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于测量哺乳动物对象的生命体征的口腔插入式探针和方法。呼吸传感器和脉搏血氧传感器可以测量呼吸频率、心率和血氧饱和度。保持在口部中的嘴件和本文所述的探针的其他特征将传感器保持在适当的位置。嘴件还可以容纳体温传感器。甚至未经训练的护理者容易使用所述探针。一种用于测量哺乳动物对象的鼻子或鼻孔附近的物理变化的频率的方法可以用于测量呼吸频率。还公开了一种与外部设备共享生命体征测量数据以及由医务人员和护理者使用该数据的方法。

Description

用于测量生命体征的口腔插入式探针和方法
技术领域
本发明一般地涉及用于测量生命体征的口腔插入式探针和方法。
背景技术
测量和监测生命体征(例如，呼吸频率、心率、血氧饱和度、体温等)是许多传染病的诊断和治疗中的关键因素。
在治疗诸如肺炎的呼吸系统疾病时，监测呼吸频率尤其重要，其中，肺功能降低使得哺乳动物对象为了增加体内氧合作用而更加快速呼吸。在许多情况中，测定快速呼吸频率可能是这种疾病的唯一指标。
由于哺乳动物对象用它们的鼻子或嘴呼吸，或交替用鼻子和嘴呼吸，因此测量呼吸频率常常是复杂的。呼吸频率通常由医务人员(例如，受过训练的医生或护士)使用听诊器和表来读取。该方法需要在家庭环境或流动环境中通常缺乏的技能水平。
众所周知的是，肺炎等多种医学状况的特征在于低血氧饱和度。此外，许多医学状况伴随着过快的心率(心动过速)或过慢的心率(心动过缓)。因此，由脉搏血氧仪定期读取血氧饱和度和心率也提供了用于筛查疾病的有用的工具。
众所周知的是，许多医学状况与体温升高有关。对于诸如肺炎的传染病来说尤其如此。因此，定期体温测量对于这些疾病也是一种有用的筛查工具。
因此，长期以来需要一种在医务人员不在场的情况下(例如，在家庭护理和移动护理中)，由非专业人员用来测量诸如呼吸频率、体温、血氧饱和度和心率的生命体征的装置。发展中国家也存在这种需求，因为发展中国家的医务人员通常比发达国家的同行接受更少的培训。
发明内容
综上所述，本发明的一个目的是使得未经训练的护理者能够简便地测定生命体征。
本发明的另一个目的是提供一种小型且易于使用的装置，以实现所述目的。
本发明的另一个目的是保证所述装置符合人体工程学、与解剖学结构适配，并且使用安全，即使对幼年哺乳动物对象也是如此。
本发明的另一个目的是同时测量至少两个生命体征，例如，温度和哺乳动物对象的呼吸频率，或者温度和能够由脉搏血氧仪测量的生命体征(即，心率和血氧饱和度)。
本发明的另一个目的是能够对所测得的生命体征数据进行数据储存。
本发明的另一个目的是将所测得的生命体征数据传送至附近的和/或远处的一个或多个设备。
本发明的另一个目的是提供一种配置为用于测量哺乳动物对象的生命体征的探针100，所述生命体征包括哺乳动物对象的呼吸频率、心率和血氧饱和度中的至少一个，所述探针包括：
a.嘴件10，所述嘴件配置为插入所述哺乳动物对象的口部；以及
b.一个或多个传感器，所述传感器配置为测量生命体征，
其中，当所述嘴件插入所述哺乳动物对象的口部时，所述一个或多个传感器均设置在适于测量的位置。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，其中，
a.所述生命体征包括呼吸频率，所述一个或多个传感器包括一个或多个呼吸传感器；
b.所述适于测量的位置靠近所述哺乳动物对象的鼻子，从而当所述嘴件在所述哺乳动物对象的口部中时，所述一个或多个呼吸传感器靠近所述哺乳动物对象的鼻子设置，
其中，所述哺乳动物对象的呼吸频率能够通过可由所述至少一个呼吸传感器测量的物理变化的波形来确定。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，其中，
a.所述生命体征包括心率和/或血氧饱和度，所述一个或多个传感器包括反射式脉搏血氧传感器；
b.适于测量的位置邻近且面向所述哺乳动物对象的唇部，从而当所述嘴件在所述哺乳动物对象的口部中时，所述反射式脉搏血氧传感器邻近并且面向所述哺乳动物对象的唇部设置。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，其中，
a.所述生命体征还包括体温；，
b.嘴件10还包括体温传感器24，体温传感器24设置在嘴件10中并且配置为用于测量体温。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量呼吸频率的探针100，其中
a.所述至少一个呼吸传感器包括两个呼吸传感器；
b.所述两个呼吸传感器靠近所述哺乳动物对象的两个鼻孔，一个传感器靠近一个鼻孔。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量呼吸频率的探针100，其中，至少一个呼吸传感器16包括一个或多个温度传感器。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的探针100，探针100配置为用于测量呼吸频率并且包括一个或多个温度传感器，其中所述一个或多个温度传感器选自由热电偶、热电堆和热敏电阻组成的组。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量呼吸频率的探针100，还包括处理器36，处理器36配置为分析由所述至少一个呼吸传感器16生成的波形(图4)，处理器36配置为确定所述呼吸频率。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的探针100，探针100配置为用于测量呼吸频率并且包括处理器，其中处理器36还配置为使用傅里叶(Fourier)变换分析所述波形。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，其中，嘴件10的至少一部分的横截面是水平伸长的。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，其中，嘴件10的形状类似于数字温度计。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，其中，嘴件10的形状类似于奶嘴。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，在嘴件10的前面还包括凸起16，其中，当嘴件10插入口部时，
a.凸起16被配置为设置在口部的外面并且与所述哺乳动物对象的上唇部接触；
b.凸起16容纳所述一个或多个传感器，将所述一个或多个传感器设置在适于测量的位置。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，在嘴件10的前面还包括裙部16’，其中当嘴件10插入口部时，
a.裙部16’配置为设置在口部的外面、与所述哺乳动物对象的唇部接触并且实质上覆盖口部的开口；
b.裙部16’容纳所述一个或多个传感器，将所述一个或多个传感器设置在适于测量的位置。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，还包括至少一个显示器18，显示器18配置为显示任何所述生命体征测量的结果。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，其中当显示所述结果时，所述探针发出可听信号。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，所述颜色根据由所述生命体征的测量结果确定的哺乳动物对象的状况选定。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量生命体征的探针100，还包括通信部37，通信部37配置为将无线数据传送至外部设备，其中所述无线数据包括任何所述生命体征测量的一个或多个结果。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置为用于测量呼吸频率的探针100，还包括通信部37，通信部37配置为将无线数据传送至外部设备，所述无线数据包括物理变化的波形(图6)。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的探针100，探针100配置为用于测量生命体征并且包括通信部，探针100还配置为通过因特网与外部设备通信。
本发明的另一个目的是提供一种用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法，包括：
a.将至少一个传感器放置在所述哺乳动物对象的鼻子附近；
b.通过所述传感器测量物理变化；
c.分析所述物理变化的波形以得到所述物理变化的频率；
d.基于所述波形和频率确定呼吸频率。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法，其中，将至少一个传感器放置在所述哺乳动物对象的鼻子附近通过将探针的嘴件插入所述哺乳动物对象的口部实现。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法，其中，确定呼吸频率通过将呼吸频率等同于频率进行。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法，其中，所述测量物理变化是测量温度。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法，其中，分析通过使用Fourier变换进行。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法，还包括测量体温。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法，还包括当已经确定呼吸频率时，发出可听信号。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法，还包括将测量值传送至外部设备，所述数据包括呼吸频率。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法，还包括将数据传送至外部设备，所述数据包括物理变化。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的方法，所述方法用于测量哺乳动物对象的呼吸频率并且包括将数据传送至外部设备，其中，利用无线连接将所述数据传输至所述外部设备。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的方法，所述方法用于测量哺乳动物对象的呼吸频率并且包括将数据传送至外部设备，其中，所述外部设备是智能手机。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的方法，所述方法用于测量哺乳动物对象的呼吸频率并且包括将数据传送至外部设备，其中，利用因特网连接将所述数据传送至所述外部设备。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的方法，所述方法用于测量哺乳动物对象的呼吸频率并且包括利用无线连接将数据传送至外部设备，其中，所述无线连接通过蜂窝连接实现。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的方法，所述方法用于测量哺乳动物对象的呼吸频率并且包括利用无线连接将数据传送至外部设备，其中，所述无线连接通过使用由NFC、Wi-Fi、蓝牙和无线USB的组成的组中的任何协议实现。
本发明的另一个目的是提供一种用于测量哺乳动物对象的生命体征的方法，包括以下步骤：
a.提供探针100，探针100配置为用于测量哺乳动物对象的所述生命体征，所述生命体征包括哺乳动物对象的呼吸频率、心率和血氧饱和度中的至少一个，探针100包括：
嘴件10，嘴件10配置为插入所述哺乳动物对象的口部；以及
一个或多个传感器，所述传感器配置为测量生命体征，
其中当所述嘴件插入所述哺乳动物对象的口部时，所述一个或多个传感器均设置在适于测量的位置；和
b.操作所述探针。
附图说明
图1是根据本发明的一些实施例的探针的外部视图；
图2是根据本发明的一些实施例的探针的机械简图，示出了所述探针内的特征；
图3A是根据本发明的一些实施例的探针的正视图(即，从面向哺乳动物对象的探针的一侧观察)，图3B是探针由哺乳动物对象使用时的侧视图；
图4A是根据本发明的一些可替代实施例的探针的正视图，图4B是探针由哺乳动物对象使用时的侧视图；
图5示出了根据本发明的一些实施例的用于测量哺乳动物对象的生命体征的方法；
图6示出了根据本发明的一些实施例的用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法；
图7示出了根据本发明的一些实施例的在测量哺乳动物对象的呼吸频率的过程中收集和分析的呼吸传感器读取的测量值的波形；
图8示出了根据本发明的一些实施例的用于与其他共享生命体征数据和利用所述生命体征数据的方法；
图9A是根据本发明的一些实施例的探针的传感器和电子部件的框图，图9B是分解图，示出了探针的PCB。
具体实施方式
概述
本发明提供了一种用于测量哺乳动物对象的一个或多个生命体征的探针和方法。哺乳动物对象可以是人，尤其包括婴儿或幼儿。
用于测量口腔温度的装置和方法是已知的，但使用类似于常见的口腔温度计的具有嘴件的探针测量哺乳动物对象的额外生命体征是新颖的构思。根据本发明的一个或多个实施例的探针中的关键部件如下：
1.将口腔外传感器结合到探针中，当装置的嘴件(类似于温度计)插入哺乳动物对象的口部时，传感器设置在哺乳动物对象的鼻子附近和唇部的区域。嘴件被插入口部并保持在适当的位置，挡块或凸起有助于将口腔外传感器保持正确定位。本设计方法使得探针能够测量附加生命体征，同时，类似于常规口腔温度计，使用嘴件中的温度传感器测量哺乳动物对象的体温。
2.探针的一种口腔外传感器靠近鼻孔设置，检测随着吸入空气/呼出空气的吸气/呼气周期变化的物理特性，使得能够测量哺乳动物对象的呼吸频率。
3.用于测量心率和血氧饱和度的反射式脉搏血氧传感器是可用的，在前额上使用这种传感器是众所周知的；令人惊讶的是，本文示出还可以在唇部使用这种传感器。本发明的特征是提供新颖实施例，其中将反射式脉搏血氧传感器置于探针中以读取脉搏血氧饱和度。
本发明的探针能够同时测量多达4个的生命体征：体温、呼吸频率、心率和血氧饱和度，从而得到一种还提供多种生命体征测量的新形式的“温度计”。呼吸传感器和脉搏血氧传感器可以由探针的一部分保持在适当的位置，包括但不限于：1)安装在从装置延伸的凸起上并且附接至探针，当嘴件被插入时，抵靠在哺乳动物对象的外唇部；2)结合到嘴件的裙部中，抵靠在哺乳动物对象的外唇部并且实质上覆盖所述哺乳动物对象的口部的开口；3)安装在滑动部上，当嘴件插入哺乳动物对象的口部时，滑动部被推向唇部；或者4)结合到柔性臂中，柔性臂将探针压向唇部，探针的所述部分和嘴件进一步提高口腔外传感器的位置稳定性。
在本发明的一个示例性实施例中，用于测量哺乳动物对象的生命体征的探针包括至少一个生命体征传感器。生命体征传感器可以是用于测量呼吸频率的呼吸传感器和用于测量心率和血氧饱和度的脉搏血氧传感器中的一个或多个。生命体征传感器与探针的嘴件机械连接。嘴件可以类似于常见的易于使用的数字口腔温度计。当嘴件插入口部时，生命体征传感器设置在适于测量的位置，如本文详细所述。在一些实施例中，探针还包括可以设置在嘴件中的一个或多个其他生命体征传感器，例如，体温传感器。因此，可以使用该新型、易于使用的探针测量多达4个的生命体征—呼吸频率、心率、血氧饱和度和体温。
在一些示例性实施例中，探针包括与嘴件机械组装的至少一个呼吸传感器。当嘴件插入口部时，呼吸传感器设置在哺乳动物对象的鼻子附近的区域。如本文所述，嘴件可以设计成用于实现探针的位置稳定性。具有固定至稳定地保持在口部中的嘴件的呼吸传感器的探针可以提供的优点是当嘴件插入口部时，呼吸传感器保持正确地设置，有利于呼吸频率的测量。探针可以提供的附加优点是当嘴件在口部中时，哺乳动物对象被迫使通过鼻子而不是嘴呼吸，有利于呼吸频率的测量。当哺乳动物对象是婴儿或幼儿时，这两个优点是特别有利的。
探针的呼吸传感器测量鼻子附近的伴随哺乳动物对象的吸气和呼气的物理变化。一些实施例包括两个呼吸传感器，一个呼吸传感器邻近哺乳动物对象的两个鼻孔中的一个鼻孔设置。具有设置在每个鼻孔处的呼吸传感器的探针可以得到更可靠的结果。例如，当一个鼻孔部分堵塞时，邻近另一个鼻孔的呼吸传感器会得到更好的读数。探针的呼吸传感器可以是温度传感器，例如，热电偶、热电堆或热电阻。可替代地，呼吸传感器可以是吸收式气体传感器或气流传感器。
在本发明的一个示例性实施例中，探针包括与嘴件机械连接的脉搏血氧传感器，例如，反射式脉搏血氧传感器。当嘴件插入口部时，脉搏血氧传感器设置在哺乳动物对象的唇部附近的区域。设置在唇部附近的、与嘴件机械组装的脉搏血氧传感器可以提供的优点是当嘴件在口部中时，脉搏血氧传感器保持正确设置，当哺乳动物对象是婴儿或幼儿时，这是特别有利的。
在本发明的一些实施例中，嘴件被设计成用于当放置在哺乳动物对象的口部中时实现探针的位置稳定性。例如，嘴件的横截面形状可以为沿一些长度是水平伸长的。伸长的形状可以防止嘴件旋转，并且防止所附接的呼吸传感器和/或脉搏血氧传感器移出位置，从而潜在地提高测量精确度。在一些实施例中，嘴件的形状类似数字口腔温度计，这可以提供的附加优点是测量哺乳动物对象的呼吸频率和/或心率和血氧饱和度和使用常规数字口腔温度计测量体温一样简单。
在一些实施例中，嘴件的形状类似于奶嘴，潜在地提高测量的便利性和幼年哺乳动物对象的舒适性。
在本发明的一些实施例中，探针包括凸起。凸起设置在探针上在嘴件的前面(即，当嘴件插入口部时，凸起位于口部的外面)。凸起可以防止在嘴件的前面的探针部分进入口部，有利地最小化窒息危害，尤其当哺乳动物对象是婴儿或幼儿时。凸起可以与哺乳动物对象的唇部接触，可以提供探针的附加稳定性。凸起可以被成形为与唇部适配或可以是柔性的，潜在地提高探针的解剖学结构适配性和机械稳定性并且有利于哺乳动物对象的舒适性。
在一些实施例中，凸起容纳呼吸传感器。凸起的形状和尺寸被设计成将呼吸传感器设置在鼻子附近。
在一些实施例中，凸起容纳脉搏血氧传感器。凸起包括开口，脉搏血氧传感器通过该开口可以与哺乳动物对象的唇部接触或紧邻。
凸起与嘴件相配合可以提高探针的稳定性，从而有利于可靠地测量呼吸频率、心率和血氧饱和度。
在本发明的一些实施例中，探针的嘴件还包括体温传感器。体温传感器可以位于探针的远端处(即，嘴件的尖端)。体温传感器可以插入口部，可以在舌部下方，从而测量哺乳动物对象的体温。具有体温传感器的探针可以进一步帮助诊断或监测哺乳动物对象的医学状况。
在本发明的一个示例性实施例中，所述方法包括测量哺乳动物对象的生命体征。例如，所述方法可以使用本发明的实施例的探针来实现。
在一些实施例中，所述方法包括分析哺乳动物对象的鼻子附近的物理变化的波形以确定物理变化的频率，和计算哺乳动物对象的呼吸频率，例如，通过将呼吸频率等同于频率。
在本发明的一些实施例中，探针还包括一个或多个显示器(例如，LCD)，显示器配置为显示所测得的一些或所有生命体征。
在一些实施例中，探针配置为当已经确定了一个或多个指标时，发出可听音。
在一些实施例中，探针还包括配置为操作探针的电子电路，电子电路如下：模拟前端(AFE)部，模拟前端部配置为对探针的传感器进行读取并且提供数字输出；处理器，处理器配置为读取数字输出，进行本文所述的分析，并且控制本文所述的显示器和通信部；和通信部，通信部配置为与一个或多个外部设备通信，从而能够将测量数据传送至外部设备、将警报和数据报告传送至外部设备的用户，并且能够远程操作探针。通信部可以配置为与附近的设备和/或远程设备通信。外部设备的一个示例是智能手机。
实施例的详细描述
现在详细地描述本发明的非限制性实施例。
探针
现在参考图1，图1是根据本发明的一些实施例的口腔插入式探针100的外部视图。此外，参考图2，图2是根据本发明的一些实施例的探针100的示意图，示出了探针100的内部元件。
在本发明的一个示例性实施例中，用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的探针100包括一个或多个呼吸传感器22和嘴件10，呼吸传感器22可以容纳在探针100的凸起16中。呼吸传感器22连接至嘴件10，直接连接至嘴件10或借助于探针100中的相互组装连接至嘴件10，使得当嘴件10插入哺乳动物对象的口部时，呼吸传感器22靠近鼻子。探针100可以包括两个呼吸传感器，一个呼吸传感器设置在哺乳动物对象的两个鼻孔中的一个鼻孔的附近。使用设置在哺乳动物对象的每个鼻孔附近的两个呼吸传感器可以得到更精确的测量结果。例如，在本文所述的呼吸频率测量的过程中，当使用一个呼吸传感器22时(例如，哺乳动物对象的一个鼻孔部分堵塞)，可以提供更好的S/N比。
在本发明的一些实施例中，呼吸传感器22是温度传感器。温度传感器的质量可以较小，允许温度传感器的温度变化在哺乳动物对象的呼吸之间的短时间内发生。温度传感器可以包括热电偶、热电堆或热敏电阻中的一个或多个，例如，Murata的NCP15WB473J03RC。
在本发明的一些实施例中，探针100的呼吸传感器22可以连接至探针100的外壳13，呼吸传感器22被设置成当嘴件10插入口部26时，它们可以定位在面向鼻孔的区域28中。外壳13可以包括探针100的本文所述的其他特征。在其他实施例中，呼吸传感器可以直接连接至嘴件10。例如，探针100的形状类似于奶嘴，使得装置更小并且潜在地提高测量的便利性和幼年哺乳动物对象的舒适性。
现在参考图3A和图3B，图3A是根据本发明的一些实施例的探针100的正视图，图3B示出了测量中的探针100。
在本发明的一些实施例中，呼吸传感器22容纳在探针100的凸起16中。凸起16位于探针100的某一位置处，被成形为当嘴件10插入口部26时，将呼吸传感器22设置在哺乳动物对象的鼻孔附近的区域28中。凸起16可以与哺乳动物对象的唇部接触，这可以提高呼吸传感器22的位置稳定性。当嘴件10插入口部时，探针100的凸起16可以朝向哺乳动物对象倾斜。凸起16可以是柔性的。凸起16的倾斜和/或柔性可以提供与哺乳动物对象的上唇部的解剖学结构适配性，在使用探针100时，潜在地向哺乳动物对象提供身体舒适性，还提高呼吸传感器22的位置稳定性。凸起16可以提供探针100的超出嘴件10的部分插入口部时的阻碍，降低窒息危害，尤其对于婴幼儿哺乳动物对象。
在本发明的一个示例性实施例中，用于测量哺乳动物对象的心率和血氧饱和度(SpO2)的探针100包括脉搏血氧传感器33和嘴件10。在一些实施例中，脉搏血氧传感器33是优化的用于监测心率和SpO2的光电反射式脉搏血氧传感器，例如，新日本无线公司(日本)的NJL5501R光电反射器。
在一些实施例中，脉搏血氧传感器33容纳在探针100的凸起16中。凸起16位于探针100的某一位置处，被成形为当嘴件10在口部26中时，将脉搏血氧传感器33面向并靠近哺乳动物对象的上唇部或下唇部设置。传统上，将脉搏血氧传感器放置在哺乳动物对象的手指或前额处来进行脉搏血氧测量。然而，令人惊奇地发现，使用放置在哺乳动物对象的唇部附近的标准反射式脉搏血氧传感器进行SpO2和心率测量是同样精确的。在一些实施例中，脉搏血氧传感器33容纳在探针100的凸起16中。当嘴件10插入口部时，探针100的凸起16可以朝向哺乳动物对象倾斜。凸起16可以是柔性的。凸起16的倾斜和/或柔性可以提供与哺乳动物对象的上唇部的解剖学结构适配性，当使用探针100时，潜在地向哺乳动物对象提供身体舒适性，还提高脉搏血氧传感器33的位置稳定性。凸起16可以提供探针100的超出嘴件10的部分插入口部时的障碍，降低窒息危害，尤其对于婴幼儿哺乳动物对象。
在本发明的一些实施例中，探针包括呼吸传感器22和脉搏血氧传感器33。脉搏血氧传感器和呼吸传感器均可以容纳在探针100的单个凸起16中。凸起16可以提供本文所述的优点。
在本发明的一些实施例中，探针100的嘴件10被成形为保持探针100的位置稳定性。例如，在横截面形状中，嘴件10在一些长度上可以是水平(即，沿唇部的最长尺寸的方向)伸长的。作为附加示例，嘴件10的形状可以类似于数字口腔温度计。
在本发明的一些实施例中，探针100的嘴件10还容纳体温传感器12。体温传感器12可以提供哺乳动物对象的体温的定期测量，提供一种筛选与体温升高相关的疾病(尤其诸如肺炎的传染病)的有用工具。
在本发明的一些实施例中，探针100容纳电子部件。电子部件可以包括模拟前端部35、处理器36、通信部37和电源31。本文将进一步详细描述电子部件。
在本发明的一些实施例中，探针100包括外部温度传感器39。外部温度传感器39可以辅助进行探针100的内部设备校准和诊断。
在一些实施例中，探针100包括一个或多个显示器18，以显示包括呼吸频率、体温、血氧饱和度和心率中的一个或多个的测量结果的数值。显示器18可以是LCD型显示器。显示器18不需要探针100和外部设备间的通信就可以向治疗的哺乳动物对象提供即时结果。显示器可以包括一定形式的彩色编码，例如，红色用于表示呼吸急促，可能指示肺炎。
在一些实施例中，当完成测量时，探针100发出可听信号。可听信号可以通知护理者显示器18正显示出一个或多个生命体征的测量值。可听信号对于不同的被测生命体征可以不同。
在一些实施例中，探针100包括开关19。
结合到设备100中的附加传感器可以包括一个或多个pH传感器和/或酶传感器。
现在还参考图3A和图3B，图3A是根据本发明的一些实施例的探针100的正视图(从包括嘴件10的端部观察)，图3B示出使用中的探针100。
现在还参考图4A和图4B，图4A是根据本发明的一些实施例的探针100的端视图(从包括嘴件10的端部观察)，图4B示出使用中的探针100。
在本发明的一些实施例中，探针100具有凸起16，如本文所述，当嘴件10插入口部时，凸起16可以朝向哺乳动物对象倾斜。
在本发明的一些可替代实施例中，探针100具有沿嘴件10的周边延伸的裙部16’，当嘴件10插入哺乳动物对象的口部时，裙部16’实质上围绕口部26的开口。裙部16’突起提供与哺乳动物对象围绕哺乳动物对象的唇部接触时的较大的表面，这可以提高探针100的呼吸传感器22和/或脉搏血氧传感器的位置稳定性。在一些实施例中，裙部16’由诸如有机硅、凝胶或橡胶胶乳的软材料制得，可以提高解剖学结构适配性，提供更好的位置稳定性，向哺乳动物对象提供舒适性。
裙部16’提供的其他潜在的优点是防止探针的超出嘴件的部分进入口部(例如，将窒息危害最小化)，围绕唇部覆盖口部，以使哺乳动物对象被迫使仅通过鼻子呼吸，从而有利于呼吸传感器测量。
在一些其他可替代实施例中，图3至图4中的凸起或裙部由滑动部替代，当嘴件插入哺乳动物对象的口部时，滑动部被推向唇部；或者被结合到将探针压向唇部的柔性臂中。
测量方法
现在参考图5，图5示出了根据本发明的一些实施例的用于测量哺乳动物对象的生命体征的方法500。
在一个示例性实施例中，方法500包括将口腔插入式生命体征探针(例如，本文所述的本发明的一个实施例的探针)的嘴件放置在哺乳动物对象的口部中50。探针的结构使得放置探针实现将生命体征传感器放置在适于测量的位置51。
例如，放置生命体征传感器51包括将至少一个呼吸传感器放置在哺乳动物对象的鼻子附近。嘴件和呼吸传感器相附接，使得放置嘴件50实现将呼吸传感器放置在哺乳动物对象的鼻子附近。可以使用两个呼吸传感器，一个呼吸传感器位于一个鼻孔附近。呼吸传感器可以是温度传感器。使用靠近哺乳动物对象的每个鼻孔的两个呼吸传感器可以提高波形的振幅，如本文所述，从而提高测量精度。
可替代地或附加地，例如，放置生命体征传感器51包括将脉搏血氧传感器紧邻哺乳动物对象的上唇部或下唇部设置。嘴件和脉搏血氧传感器相附接，使得放置嘴件50实现将脉搏血氧传感器放置在哺乳动物对象的上唇部或下唇部附近。
在一个示例性实施例中，用于测量生命体征的方法500包括测量哺乳动物对象的呼吸频率600，如本文所述。
在一个示例性实施例中，方法500包括测量哺乳动物对象的心率和/或血氧饱和度52。例如，使用作为本发明的实施例的探针的一部分的脉搏血氧传感器，如本文所述。
在一些实施例中，方法500包括测量哺乳动物对象的体温54。例如，使用设置在探针的嘴件中的温度传感器，如本文所述。
在一些实施例中，方法500包括测量哺乳动物对象的pH和/或酶活性56。
在一些实施例中，方法500包括显示测量结果中的一个或多个57。可以在本发明的实施例的探针的一个或多个显示器，如本文所述的，上进行显示57。
在一些实施例中，方法500包括将一个或多个生命体征测量结果的数据存储在存储器中59。存储器可以是本发明的实施例的探针的存储器，如本文所述。存储数据的可能的优点是能够更好地将数据传送至外部设备，如本文所述。如果数据是呼吸传感器读数，将数据存储在存储器中可以提供的优点是使得本发明的实施例的探针的传感器能够分析呼吸传感器读数的波形和确定呼吸频率，如本文所述。
现在参考图6，图6示出了根据本发明的一些实施例的用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法600。
在本发明的一个示例性实施例中，方法600包括测量由放置在哺乳动物对象的鼻子附近的呼吸传感器检测到的物理变化62。物理变化可以由哺乳动物对象的呼气和吸气引起。所测量的物理量可以是温度，或者可替代地或附加地，可以包括红外吸收或空气流率等其他量中的一个或多个。可以通过比较呼吸传感器的输出，选择具有最强信号强度的输出进行测量。与使用单个传感器的输出相比，从若干个传感器中选择最强输出可以得到更精确的呼吸频率的测量结果。比较两个传感器的输出，每个传感器在哺乳动物对象的两个鼻孔中的不同鼻孔附近测量，是尤其有利的，因为总有一个鼻孔发出较强的信号，它们往往每隔数小时交替。
方法600还包括分析由传感器检测到的物理变化的波形，例如，图7中所示出的波形，以得到物理变化的频率64。分析64可以由本发明的实施例的探针的处理器实现，如本文所述。可替代地，分析64可以由外部设备实现，如本文所述。分析64可以包括使用任何适当方法，例如，计算波形的Fourier变换或波形的间隔。
方法600还包括基于波形和所得到的频率确定呼吸频率66。例如，呼吸频率被设定等于所得到的频率。
数据共享和使用
现在参考图8，图8示出了根据本发明的一些实施例的用于与外部设备共享生命体征数据和使用数据的方法800，所述外部设备例如PC、平板电脑、可穿戴设备或智能手机。
方法800包括执行方法500，测量哺乳动物对象的生命体征，如本文所述。方法800还包括将呼吸频率数据传送至外部设备82。传送82可以由本发明的实施例的处理器发起，如本文所述。传送82可以由用于无线RF通信的协议实现。协议可以是NFC、Wi-Fi、蓝牙、无线USB或本领域已知的其他协议。可替代地或附加地，协议可以是蜂窝技术，例如，GSM、3G、4G或本领域已知的其他协议，其可以使得当附近设备不可用时能够进行传送82。传送数据82可以全部或部分通过诸如LAN、WAN、因特网或VPN的网络来实现。外部设备可以是智能手机、手提电脑、路由器、网络服务器或任何具有有线或无线通信能力的设备。外部设备可以位于哺乳动物对象附近或远处。例如，外部设备可以由哺乳动物对象、附近的护理者或远处的医生或其他医务人员持有。当靠近时，可以自动实现探针和外部设备之间的数据传送。所传送的数据还可以再传送至第三设备，例如，网络服务器。
步骤82中所传送的数据可以包括呼吸频率测量结果。可替代地，数据可以是波形的原始数据点。传送原始数据可以使得能够在外部设备或接收原始数据的任何其他设备上进行分析波形的步骤64，减轻本文所述的探针的处理器的该功能。由外部设备而不是由探针进行分析除了具有其他优点外，还可以降低探针的功率消耗。所传送的数据还可以包括体温、血氧饱和度和脉搏频率的测量结果。在一些实施例中，外部设备或接收被传送数据的任何其他设备上的应用显示所述测量结果中的一个或多个，可以使得医务人员能够实时监测测量结果。
在一些实施例中，方法800还包括存储数据84。存储84可以在外部设备或接收数据的任何其他设备上进行，例如，包括哺乳动物对象医疗记录的数据库的服务器。例如，存储数据84允许将测量结果归档，用于后期查看哺乳动物对象的疾病的历史和历史趋势，如本文所述。
在一些实施例中，外部设备可以发出开始一个或多个生命体征测量结果的新读取的指令84。外部设备发出开始读取指令的能力使得软件开发者在编写实现用于共享和使用生命体征测量结果的方法的应用方面具有更大的自由度，所述方法是本文所述的方法的实施例。
在一些实施例中，方法800还包括呈现数据86。呈现数据86的形式可以是通过外部设备或访问数据的任何其他设备向人告警。例如，哺乳动物对象的智能手机上的应用可以向哺乳动物对象告警呼吸频率中的潜在的重大变化。再例如，体温或呼吸频率的突然变化可以引起在医务人员的智能手机或电脑上发出警告，潜在地实现对疾病立即关注和做出响应。
例如，呈现数据86可能需要应用访问所归档的数据、呈现哺乳动物对象的呼吸频率的历史。例如，医师可以比较哺乳动物对象的不同治疗期间的历史和趋势。
电子部件
现在参考图9A，图9A是根据本发明的一些实施例的探针100的框图，示出了探针的电子特征以及它们与探针的其他特征间的互操作性。
在一些实施例中，探针100包括电源31。电源31可以是一个或多个一次性电池，例如，AA、AAA、硬币型电池或钮扣电池。可替代地，电源可以是可充电电池，例如，锂电池。
在一些实施例中，探针100包括AFE部35，AFE部35接收生命体征传感器(例如，呼吸传感器、脉搏血氧传感器和体温传感器)的模拟输出。AFE部35包括用于读取每个传感器输出和将每个传感器输出数字化的电路。电路可以包括前置放大器、信号调节电路和A/D变换器。AFE部提供数字化的传感器读数，用于输入处理器。
在一些实施例中，探针100包括处理器36。处理器36接收来自AFE部35的数字输出。处理器36配置为控制探针100的工作。在一些实施例中，处理器36配置为执行运算，例如，分析呼吸传感器读数波形所需的那些运算，所述分析方法如本文所述，是本发明的一个实施例。处理器可以使用CPU、FPGA或本领域已知的任何其他信息处理部件来实现。在一些实施例中，处理器36包括存储器，数字化的传感器读数和/或运算结果可以存储在存储器中。存储器可以是RAM、闪存存储器或本领域已知的任何其他存储部件。可以有多于一种的存储器，例如，用于不同目的，例如，包含程序指令、短期数据存储和长期数据存储。例如，在呼吸传感器读数从探针100传送至外部设备的过程中，存储器用于传输批量数据，例如数据包，如本文的实施例所述。
在一些实施例中，探针100包括通信部37。通信部37用于实现将数据从探针100传输至外部设备。数据传输是用于共享和使用生命体征数据的方法的一个特征，所述方法如本文所述，是本发明的一个实施例。通信部包括无线通信所需的电路和部件，配置为根据诸如NFC、Wi-Fi、蓝牙或无线USB的一个或多个协议运行。
通信部37的一些功能可以由处理器36控制，通信部的其他功能由内部执行和控制。
现在参考图9B，图9B示出了电路板37，电路板37可以包括电子部件(电源31、AFE部35、处理器36和通信部32)中的一个或多个。电路板37可以是单面或双面的，可以包括多层。电路板37实际上可能包括多个更小的电路板，这可以便于电子部件的加工和测试。
将理解，上述电子部件仅是概念性的。这些部件中的一个或多个的一些所述功能可以全部或部分由常用部件实现。

Claims (35)

1.一种探针(100)，其配置为用于哺乳动物对象的生命体征的测量，所述生命体征包括哺乳动物对象的呼吸频率、心率和血氧饱和度中的至少一项，所述探针(100)包括：
a.嘴件(10)，所述嘴件(10)配置为插入所述哺乳动物对象的口部中；以及
b.一个或多个传感器，所述一个或多个传感器配置为执行所述生命体征的测量，
其中，当所述嘴件(10)插入所述哺乳动物对象的所述口部中时，所述一个或多个传感器均设置在适于测量的位置。
2.根据权利要求1所述的探针(100)，其中，
a.所述生命体征包括呼吸频率，所述一个或多个传感器包括一个或多个呼吸传感器；
b.所述适于测量的位置靠近所述哺乳动物对象的鼻子，从而当所述嘴件(10)在所述哺乳动物对象的口部中时，所述一个或多个呼吸传感器靠近所述哺乳动物对象的鼻子设置，
其中所述哺乳动物对象的呼吸频率能够通过可由所述至少一个呼吸传感器测量的物理变化的波形来确定。
3.根据权利要求1所述的探针(100)，其中，
a.所述生命体征包括心率和血氧饱和度中的至少一个，所述一个或多个传感器包括反射式脉搏血氧传感器；
b.所述适于测量的位置邻近并且面向所述哺乳动物对象的唇部，从而当所述嘴件(10)在所述哺乳动物对象的口部中时，所述反射式脉搏血氧传感器邻近并且面向所述哺乳动物对象的唇部设置。
4.根据权利要求1所述的探针(100)，其中，
a.所述生命体征还包括体温；
b.所述嘴件(10)还包括体温传感器(24)，所述体温传感器(24)设置在所述嘴件(10)中并且配置为用于测量体温。
5.根据权利要求2所述的探针(100)，其中，
a.所述至少一个呼吸传感器包括两个呼吸传感器；
b.所述两个呼吸传感器靠近所述哺乳动物对象的两个鼻孔，一个传感器靠近一个鼻孔。
6.根据权利要求2或5所述的探针(100)，其中所述至少一个呼吸传感器(16)包括一个或多个温度传感器。
7.根据权利要求5所述的探针(100)，其中所述一个或多个温度传感器选自下组，该组包括：热电偶、热电堆和热敏电阻。
8.根据权利要求2或5-7中任一项所述的探针(100)，还包括处理器(36)，所述处理器(36)配置为执行对所述至少一个呼吸传感器(16)生成的波形(图4)的分析，所述处理器(36)还配置为确定所述呼吸频率。
9.根据权利要求8所述的探针(100)，其中，所述处理器(36)还配置为使用傅里叶变换分析所述波形。
10.根据权利要求2-4中任一项所述的探针(100)，其中，所述嘴件(10)的至少一部分的横截面是水平伸长的。
11.根据权利要求2-4中任一项所述的探针(100)，其中，所述嘴件(10)的形状类似于数字温度计。
12.根据权利要求2-4中任一项所述的探针(100)，其中所述嘴件(10)的形状类似于奶嘴头。
13.根据权利要求2或3所述的探针(100)，在嘴件(10)的前面还包括凸起(16)，其中，当所述嘴件(10)插入口部时，
a.所述凸起(16)配置为设置在所述口部的外面并且与所述哺乳动物对象的上唇部接触；
b.所述凸起(16)容纳所述一个或多个传感器，将所述一个或多个传感器设置在所述适于测量的位置。
14.根据权利要求2或3所述的探针(100)，在所述嘴件(10)的前面还包括裙部(16’)，其中，当所述嘴件(10)插入口部时，
a.所述裙部(16’)配置为设置在口部的外面，与所述哺乳动物对象的唇部接触并且实质上覆盖口部的开口；
b.所述裙部(16’)容纳所述一个或多个传感器，将所述一个或多个传感器设置在所述适于测量的位置。
15.根据权利要求2-4中任一项所述的探针(100)，还包括至少一个显示器(18)，所述显示器(18)配置为显示所述生命体征中的任意一项的测量的结果。
16.根据权利要求15所述的探针(100)，其中，在显示所述结果之后，所述探针(100)发出可听信号。
17.根据权利要求2-4或2-15中任一项所述的探针(100)，还包括彩色显示器，所述彩色显示器配置为显示颜色，所述颜色根据由所述生命体征的测量的结果确定的哺乳动物对象的状况选定。
18.根据权利要求2-4、2-8或2-9中任一项所述的探针(100)，还包括通信部(37)，所述通信部(37)配置为将无线数据传送至外部设备，其中所述无线数据包括所述生命体征测量中的任意一项的测量的一个或多个结果。
19.根据权利要求2所述的探针(100)，还包括通信部(37)，所述通信部(37)配置为将无线数据传送至外部设备，所述无线数据包括物理变化的所述波形(图6)。
20.根据权利要求18或19所述的探针(100)，还配置为通过因特网与外部设备通信。
21.一种用于测量哺乳动物对象的呼吸频率的方法，包括：
a.将至少一个传感器放置在所述哺乳动物对象的鼻子附近；
b.通过所述传感器测量物理变化；
c.分析所述物理变化的波形以得到所述物理变化的频率；以及
d.基于所述波形和频率确定呼吸频率。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述将至少一个传感器放置在所述哺乳动物对象的鼻子附近通过将探针的嘴件插入所述哺乳动物对象的口部实现。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述确定通过将呼吸频率等同于所述频率进行。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述测量物理变化是对温度进行测量。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，所述分析通过使用傅里叶变换进行。
26.根据权利要求21所述的方法，还包括测量体温。
27.根据权利要求21所述的方法，还包括当已经确定呼吸频率时，发出可听信号。
28.根据权利要求21所述的方法，还包括将数据传送至外部设备，所述数据包括呼吸频率。
29.根据权利要求21所述的方法，还包括将数据传送至外部设备，所述数据包括所述物理变化。
30.根据权利要求28或29所述的方法，其中，利用无线连接将所述数据传送至所述外部设备。
31.根据权利要求28-30中任一项所述的方法，其中，所述外部设备是智能手机。
32.根据权利要求28-30中任一项所述的方法，其中，利用因特网连接将所述数据传输至所述外部设备。
33.根据权利要求30所述的方法，其中，所述无线连接通过蜂窝连接实现。
34.根据权利要求30所述的方法，所述无线连接通过使用由NFC、Wi-Fi、蓝牙和无线USB组成的组中的任何协议实现。
35.一种用于测量哺乳动物对象的生命体征的方法，包括以下步骤：
a.提供探针(100)，所述探针(100)配置为用于测量哺乳动物对象的所述生命体征，所述生命体征包括哺乳动物对象的呼吸频率、心率和血氧饱和度中的至少一项，所述探针(100)包括：
嘴件(10)，所述嘴件(10)配置为插入所述哺乳动物对象的口部中；以及
一个或多个传感器，所述传感器配置为测量所述生命体征，
其中当所述嘴件(10)插入所述哺乳动物对象的口部时，所述一个或多个传感器均设置在适于测量的位置；以及
b.操作所述探针。
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