CN111279405A - 用于呼吸监测的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于模拟生物(30)的呼吸运动(B，C)的系统(1)，该系统(1)包括代表生物(30)并具有胸部区域(2.2)和腹部区域(2.3)的人体模型(2)。为了提供用于可靠和逼真地验证呼吸监测装置的功能的装置，该系统还包括：配置成在胸部区域(2.2)中产生胸部运动(B)并且在腹部区域(2.3)中产生腹部运动(C)的致动器系统(3)；以及配置成独立地控制胸部运动(B)和腹部运动(C)以代表呼吸运动的控制单元(10)。

Description

用于呼吸监测的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于模拟生物的呼吸运动的系统。本发明还涉及用于对这种系统进行编程的方法以及用于测试用于监测生物的呼吸运动的监测装置的方法。

背景技术

用于监测人的呼吸的各种方法在本领域中是已知的。可以执行这样的监测以便评估运动员的健康状况，评估驾驶员或飞行员的疲劳，监测睡眠行为或识别呼吸异常。这些方法中的一些方法是接触方法，其例如要求人穿戴上口罩和/或拉伸阻力带。除此之外，还有非接触方法。后一种方法主要基于雷达，并使用一个或数个雷达收发器。除此之外，还有一些方法，其依赖于呼吸运动的光学识别。这些方法例如被用于汽车应用中，用于监测驾驶员的健康状况或疲劳。

为了检测某些呼吸障碍，监测作为时间的函数的胸部移位就足够了-以识别呼吸频率或振幅的任何变化或呼吸突然停止(呼吸暂停)。但是，在某些情况下，有必要同时监测胸部和腹部的移位，因为腹部和肺部运动之间的高度的不同步可指示某些疾病，例如：支气管肺的发育不良、阻塞性睡眠呼吸暂停、上呼吸道或下呼吸道阻塞、早产儿的慢性的肺部疾病、某些神经肌肉疾病以及胸腹运动中的一般异常，这些仅靠查看胸部移位信号无法诊断。胸部移位和腹部移位可以分别进行监测，例如通过两个独立的拉伸阻力带或通过照射人的胸部和腹部两者的基于雷达的系统来监测。

不管采用何种测量方法(接触或非接触)，都需要例如在开发新装置期间或进行校准或测试期间验证监测装置的正常功能。一种选择是监测测试人员的呼吸运动。但是，这样的过程对于测试人员而言可能是乏味的，尤其是在需要测试大量的装置的情况下。同样，监测装置的任何测量都需要通过已知功能正常的附加检测系统或者通过医师或其它合格人员对测试人员的审查来验证。此外，如果要检测呼吸障碍，则难以对患有这种障碍的患者测试或校准每个监测装置。总之，对于测试或校准过程而言，期望可以可再现且鲁棒的方式向监测装置呈现某一呼吸运动。但是，这对于测试人员几乎是不可能的。

发明内容

本发明的目的

本发明的目的是提供用于可靠且逼真地验证呼吸监测装置的功能的装置。该目的通过根据权利要求1的系统、根据权利要求14的方法和根据权利要求15的方法来实现。

本发明的概述

本发明提供一种用于模拟生物的呼吸运动的系统。可以理解，如果考虑所有方面和每个运动的身体部位，那么生物的呼吸是一个相当复杂的过程。在这方面，术语“模拟”不应以模仿呼吸过程的每个细节的限制方式来理解。而是，如以下将变得显而易见的那样，模拟在对于所考虑的应用是必要的某种程度上是逼真的。

该系统包括人体模型，该人体模型具有生物的总体的外观和触觉特性，并具有胸部区域和腹部区域。人体模型，也可以称为假人或木偶，其类似于生物或生物的至少一部分。人体模型及其部分的大小和形状类似于生物的大小和形状。一定程度的抽象性是通常存在的并且取决于所考虑的应用。人体模型不需要代表生物的完整的身体，但是可以例如限于躯干或类似于和/或具有与躯干相同的性质的形状。优选地，人体模型包括附加部分，例如头部，臂部和/或腿部。它具有胸部区域和腹部区域，它们当然对应于生物的身体内的相应的区域。换句话说，胸部区域在躯干上布置腹部区域的上方。

该系统还包括致动器系统，该致动器系统被配置为在胸部区域中产生胸部运动并且在腹部区域中产生腹部运动。致动器系统包括至少一个致动器，通常为至少两个致动器，并且被配置为产生胸部运动和腹部运动。每个运动与布置在相应区域中的(胸部/腹部)可移动元件相关联。更具体地，致动器系统被配置为单独地或彼此独立地产生胸部运动和腹部运动，使得至少胸部运动的参数可以不同于腹部运动。如将在下面进一步解释的，致动器系统可以设置在人体模型内或至少部分地位于人体模型外。选择哪种配置可以取决于相应的应用和致动器的类型。

该系统还包括控制单元，该控制单元被配置为独立地控制胸部运动和腹部运动以代表呼吸运动。控制单元通过有线和/或无线方式连接至致动器系统并控制致动器系统。应该理解的是，控制单元可以包括单一单元或几个单独的单元，例如每个致动器附近都有一个单元。此外，控制单元可以至少部分地由软件实现。控制单元可以设置在人体模型内或至少部分地位于人体模型的外部。它可以包括或连接到用于由用户手动输入的终端以及用于连接到另一设备的接口，用于输入和/或输出数据和/或命令。而且，它可以包括或连接到用户的显示器。控制单元的至少一部分可以由常规的个人计算机实现。

控制单元独立地控制胸部运动和腹部运动，其中“独立地”应被理解为“单独地”或“分别地”，这意味着控制单元可以独立于腹部运动调节胸部运动的至少一个参数。换句话说，控制单元可以影响胸部运动而不会同时影响腹部运动(反之亦然)。控制胸部和腹部运动以代表呼吸运动，这意味着它们被控制为至少类似于生物的胸部区域和腹部区域的真实运动。这可能分别涉及胸部运动和腹部运动的各种参数，包括振幅、频率、相位以及波形和/或方向。胸部运动和腹部运动之一是正常的振荡和/或在一定的时间间隔内是周期性地的，这些运动中的至少一种可能是暂时非周期性的和/或不振荡的。

本发明的系统提供了呼吸行为的逼真模拟，因为通常生物的腹部运动和胸部运动至少在某种程度上彼此不同。例如，这两个运动彼此很少完全同相(尽管相位滞后可能是小的)。特别地，差异可以取决于生物的健康状况。由于这两个运动是独立被控制的，因此与生物的实际呼吸运动相比，它们至少看起来和/或感觉是逼真的。例如，这对于将人体模型用作儿童的玩具的情况下的简单应用可能是有益的，在这种情况下，人体模型可能类似于宠物或婴儿。当然，对于这些应用，人体模型应具有高度逼真的外观，包括头部和四肢以及类似于生物的触觉特性的表面材料。

更重要的是，人体模型可用于测试和/或校准用于监测生物的呼吸行为的监测装置。这可包括在航空航天或机动车辆应用中使用的用于监测飞行员或驾驶员的疲劳和/或健康的装置。其它应用是用于医疗或体育应用中的监测装置。对于这些监测装置中的任何一个，本发明的系统可以用于提供逼真的、可再现的和鲁棒的(robust)输入。对于这些应用，人体模型的外观不必高度地逼真，但通常应该至少类似于生物的大小和形状。

控制单元通常连接到存储单元或包括存储单元，该存储单元可以是任何类型的易失性或非易失性存储器。该存储单元可以用来存储代表一种或几种呼吸运动的数据，并且可以基于对生物的真实测量或者可以是合成的。

在一些应用中，生物可以是动物，例如当人体模型被用作玩具、演示对象或类似物，或用于兽医应用时。根据另一个实施例，生物是人。换句话说，人体模型类似于人体或其至少一部分。人体模型可以代表成人、儿童或婴儿，这在测试监测系统对不同大小和年龄的人的适用性时可能有用。

优选地，控制单元被配置为控制胸部运动和腹部运动之间的相位滞后。通常，生物的胸部运动和腹部运动以相同的频率发生，但不一定以相同的相位发生。即，特别是根据生物的健康，胸部运动和腹部运动之间的相位滞后(或相位差)可以不同。由于该相位滞后可用于诊断某些呼吸障碍，因此监测装置应能够确定该相位滞后并可选地指示与之相关的可能的呼吸障碍。因此，如果人体模型用于测试或校准监测装置，则非常希望能够控制胸部运动和腹部运动之间的相位滞后。通常，这意味着控制单元被配置为将相位滞后调节为不同的值。

还优选地，控制单元被配置为控制胸部运动和/或腹部运动的振幅。特别地，可以彼此独立地控制振幅。各个运动的振幅还可以指示疲劳水平、身体压力水平和/或呼吸障碍。因此，控制振幅的能力对于测试监测装置尤为重要。但是，这对于作为玩具等的应用也是有利的。

根据另一优选实施例，控制单元被配置为控制胸部运动和/或腹部运动的频率。可以想到的是，各个频率可以彼此独立地控制，但是对于生物而言，它们通常是相同的。该频率还可以用于确定生物的疲劳或身体压力的水平，因此对于系统而言，将不同的频率模拟为监测装置的实际输入是有利的。

在一个实施例中，胸部运动和腹部运动中的每一个都可以被描述为可移动元件沿着固定路径的(例如一维的或多维的)振荡。根据一个更复杂的实施例，控制单元可以被配置为控制胸部运动和/或腹部运动的方向。在这样的实施例中，致动器系统被配置为沿着至少两个不同的方向(例如，与人体模型的外表面垂直和相切)独立地移动在胸部区域或腹部区域中的至少一个可移动元件。

尽管以上段落分别提及了“一”相位滞后，振幅，频率或方向，但这不应以使得各个运动需要为正弦曲线的方式来解释。实际上，胸部运动和腹部运动两者都可以具有更复杂的波形，这些波形可以(至少在某些时间间隔内)被视为基本振荡和高次谐波的叠加。该运动甚至可能与纯正弦曲线振荡大不相同。在这种情况下，控制单元可以被配置为单独地控制这些振荡中的每一个的振幅，频率，方向和相位滞后各者，从而能够提供不同的波形。而且，控制单元通常被配置为改变作为时间的函数的至少一个参数，例如：相位滞后，振幅，频率或方向。

根据一个优选实施例，胸部运动和腹部运动中的至少一个是人体模型的外表面的运动。通常，测试监测装置采用非接触的光学方法或接触的(例如，基于扩张带的)方法是理想的。如果腹部/胸部运动是外表面的运动，则该运动可以被光学地识别(例如，通过裸眼)，并且它还可以被用于模拟胸部/腹部的扩张。通常，运动的至少一个分量垂直于外表面。除此之外，外表面的运动可以被用来产生例如玩具的真实的视觉/触觉外观。

由于许多现代监测装置是基于光学的或基于雷达的，因此优选地，本发明的系统允许对胸部和/或腹部运动中的每一个进行基于光学和/或雷达的检测。因此，优选的是，胸部运动和腹部运动中的至少一者是光学可检测和/或雷达反射的表面的运动。换句话说，致动器系统被配置为移动可移动元件，该可移动元件包括光学可检测的和/或雷达反射的表面。在这种情况下，雷达反射的表面可以是人体模型外表面下方的元件的表面。优选地，光学可检测的和/或雷达反射的表面是人体模型的外表面或被固定地连接到该外表面(例如，具有用于光学外观或触觉特性的覆盖层)。为了有效地使雷达反射，相应表面的雷达横截面(radar cross-section)应分别至少对应于生物的胸部或腹部的雷达横截面。为了获得这样的横截面，可以使用具有与生物的组织相似的雷达反射率的材料。然而，可以考虑从该概念转移，例如通过增大雷达横截面(例如，通过在可移动元件中使用金属箔)，以在测试条件下更容易进行监测，或通过减小雷达横截面，以模拟用于监测装置的检测的“下限”。当然，反射率在某种程度上取决于监测装置的雷达频率，因此根据该频率，可以使用不同材料或不同厚度的表面层。应该就监测装置的检测方法方面来理解在本文中的术语“光学可检测的”。通常，光学可检测的表面是反射光的，从而允许进行主动或被动光学检测，但是，该表面的至少一部分可能具有最小的光反射率并有效地吸收光，在这种情况下，表面和相应的运动仍然可以是(例如相对于较浅的背景)光学可检测的。通常，光学可检测的表面是人体模型的外表面。

致动器系统可以以几种不同的方式实现。特别地，它可以包括至少一个机械致动器、液压致动器、气动致动器和/或电动致动器。机械和电动致动器特别适合于放置在人体模型本身中。这些类型的致动器可以优选地直接作用在用于检测相应的运动的可移动元件，例如人体模型的外表面上，以及光学可检测的表面和/或雷达反射的表面上。一个例子是伺服马达，其可选地通过简单的传动装置联接到相应的表面。另一个例子是压电致动器。气动和液压致动器可以包括泵，该泵通过管路连接至可充气的波纹管或者类似物。在这种情况下，人体模型的外表面的一部分可以连接至波纹管，从而使其根据波纹管是充气还是放气而运动。在也可以称为间接地作用在可移动元件上的这些致动器的情况下，致动器的至少一部分(例如，泵)可以设置在人体模型的外部，用于工作流体的管路从泵延伸到人体模型的设置有波纹管或者类似物位置的内部。应当理解，致动器系统通常包括至少两个致动器，并且不同类型的致动器可以组合在单个本发明的系统中。

为了测试监测装置的功能，例如关于呼吸异常，原则上提供腹部运动和胸部运动就足够了。然而，对于某些应用，如果致动器系统被配置为在人体模型的不同于腹部区域和胸部区域的第三区域中产生至少一个运动，则可能是有用的。例如，这可能有助于在更逼真的状态下测试监测装置，因为在检查生物时，胸部和腹部通常不是唯一的运动的身体部位。尤其对于非接触监测装置，例如基于雷达的监测装置而言，如果其它身体区域也受到照射，那么这些区域的运动可能是错误的可能来源。因此，产生这样的第三区域的运动有助于测试监测装置的功能是否受损。除此之外，可能还有其它原因提供第三区域的这种运动，例如，例如如果人体模型用作玩具，则使人体模型对人眼看起来更逼真。

特别地，至少一个第三区域可以是肢体区域或头部区域。肢体区域是人体模型的属于人体模型的腿部或臂部的区域。例如是肩膀，上臂，下臂，以及大腿或小腿，手或脚。致动器系统可以例如被配置为使相应的元件绕着关节运动，例如，绕肩膀关节移动臂部。头部区域属于与头部相关联并且可以指整个头部，颈部或头部的例如对应于生物的嘴的一部分。致动器系统可以被配置为使头部绕着颈部中的关节或铰链运动。尽管可以模拟与呼吸运动无关的运动，但肢体区域和/或头部区域的运动也可以与呼吸运动相关联，从而模拟头部和/或肢体也可以随着呼吸发生经历一定量的移位或运动。

除了产生人体模型的某些部分相对于彼此的运动之外，致动器系统还可以构造成产生人体模型的至少主要部分相对于静止参考系的运动。这也可以称为整个人体模型或人体模型的至少主要部分相对于参考系的集体运动。参考系可以例如是用固定地板(可以在其上放置监测装置)表示。人体模型可以放置在通过一个或多个致动器相对于固定参考系可移动的座椅或平台上。然后，座椅或平台的运动将导致整个人体模型(或其至少主要部分)的运动。可替代地，人体模型本身可以包括至少一个致动器，该致动器被配置为产生人体模型的集体运动。例如，可将致动器设置在躯干(或人体模型的另一部分)内部，以产生振荡运动，例如，振动。相对于参考系的运动可用于模拟当车辆运动时人体在车辆(汽车，飞机或者类似物)内的类似运动。这种运动可能是由由于车辆的引擎引起的振动、由加速过程或者类似原因引起的。同样，类似的运动可能发生在甚至建筑物内，例如由于经过的火车或类似物引起的振动而发生。任何此类运动都可能潜在地会损害监测系统的功能，因此在测试监测系统时模拟此类运动是合理的。

本发明的系统可能不限于模拟呼吸行为。例如，它也可以用于模拟生物的心跳或脉搏。根据这样的实施例，控制单元被配置为控制至少一个运动以代表生物的脉搏。在这种情况下，基本上有两个选择，它们可以同时使用或替代使用。一种选择是例如在如上所述的第三区域中使用专用致动器来模拟脉搏。例如，这可以是设置在人体模型的颈部或臂部中的致动器。还可以在胸部区域和/或腹部区域中布置用于模拟脉搏的专用致动器。另一种选择是，当使用致动器同时模拟呼吸运动和脉搏时，例如身体表面的地震运动(seismographic movement)。换句话说，总的胸部/腹部运动可以是呼吸和脉搏的叠加，其中它们可以通过其频率、振幅和相对相位来区分。如果使用专用的致动器，则可以采用适合于模拟呼吸运动的任何类型的致动器。通常，代表脉搏的运动是由人体模型的外表面执行的。控制单元通常还被配置为控制脉搏的频率和/或振幅。

根据另一实施例，控制单元被配置为控制至少一个运动以表示生物的瞬时运动。该瞬时运动尤其可以是非周期性的和/或非振荡的。它尤其可以表示点头，咳嗽，打哈欠，打嗝，打喷嚏，反胃，说话，肌肉抽搐或肢体或其一部分的任何运动。这些瞬时运动中的任何一个都可以叠加在以胸部运动和/或腹部运动为代表的呼吸运动上，或者该呼吸运动可以被该瞬时运动暂时中断。例如，当一个人在讲话时，正常的呼吸模式被打断。但是，呼吸监测装置例如当识别呼吸障碍时应能够识别此中断并忽略它。因此，对监测装置的逼真测试应包括这种瞬时运动的模拟。当然，这些瞬时运动不限于胸部区域和腹部区域，而是可以附加地或排他地位于其它区域，例如，头部区域或肢体区域。这些瞬时运动可能是复杂的，例如，它们可能包括在人体模型的不同区域或单个区域中的不同身体部位(例如上臂，下臂和手)的同时运动。任何这种复杂的运动都可以提供对生物的更逼真的模拟以及对监测装置的更逼真的测试。

本发明还提供了一种用于对如上所述的系统进行编程的方法。该方法至少包括以下步骤：在第一步骤中，监测装置监测生物的呼吸运动。监测装置可以应用任何种类的接触或非接触测量方法来监测呼吸运动。例如这可以基于扩张带、光学(图像识别)方法或基于雷达的方法。该测量至少应能够区分生物的胸部运动和腹部运动。在第二步骤中，其可以至少部分地与第一步骤同时地执行，将代表呼吸运动的数据存储在控制单元可访问的存储单元中。在将数据存储在该存储单元中之前，可以执行一些中间存储和/或数据转换。例如，监测装置可能不适于提供适合作为用于控制单元的控制数据的数据格式。存储单元可以通过有线连接永久地连接到控制单元，或者它可以通过无线或有线连接来连接，即，存储单元和控制单元可以包括实现这种连接的接口。取决于实施例，存储单元可以永久地集成在监测装置中。在这种情况下，系统甚至可能根本没有用于控制数据的专用存储单元，并且可能完全依赖于监测装置中的外部存储单元。

应当理解，该方法的优选实施例对应于上述系统的实施例。例如，监测装置可以适于检测与生物的脉搏相对应的运动、瞬时运动和/或生物相对于固定参考系的集体运动。在这种情况下，存储单元中记录的数据也将代表脉搏、瞬时运动和/或集体运动。

本发明进一步提供了一种用于测试用于监测生物的呼吸运动的监测装置的方法。在该方法的第一步骤中，提供了如上所述的本发明的系统。在第二步骤中，将监测装置设置在相对于人体模型的预定检测位置。当然，检测位置对应于适合于监测人体模型代表的生物的呼吸运动的检测位置。在接触监测方法的情况下，布置系统还包括例如将至少一条扩张带应用到人体模型。通常，将一条扩张带施加于胸部区域，并且将另一条扩张带施加于腹部区域。在基于雷达的监测装置的情况下，一个雷达收发器可以指向胸部区域，而另一个雷达收发器可以指向腹部区域。在另一步骤中，致动器系统产生胸部运动和腹部运动，并且控制单元独立地控制胸部运动和腹部运动，以代表呼吸运动。换句话说，该系统模拟了呼吸运动。在通常同时执行的另一步骤中，监测装置检测胸部运动和腹部运动。当然，可以执行其它步骤，例如评估胸部运动和腹部运动、可能表明呼吸障碍、或者存储代表呼吸运动的数据。

该方法的优选实施例对应于上述系统的实施例。例如，致动器系统和/或控制单元可适于模拟生物的脉搏、瞬时运动和/或集体运动，在这种情况下，监控装置可检测与脉搏、瞬时运动和/或集体运动相对应的运动。

附图说明

通过以下参考附图的非限制性实施例的详细描述，本发明的进一步的细节和优点将变得显而易见，其中：

图1示出了本发明的用于模拟呼吸运动的系统的示意图；

图2是示出了用于对图1的系统进行编程的方法的示意图；和

图3是示出了用于测试用于呼吸监测的监测装置的方法的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了本发明的系统1，该系统1用于模拟人(例如婴儿或成人)的呼吸运动(以及其它运动)。系统1包括人体模型2，该人体模型的大小和形状类似于人。如图1所示，人体模型2包括头部区域2.1，胸部区域2.2，腹部区域2.3，两个臂部区域2.4和两个腿部区域2.5。系统1还包括致动器系统3，其在该实施例中完全设置在人体模型2的内部。致动器系统3包括头部致动器4，胸部致动器5，腹部致动器6，两个臂部致动器7和两个腿部致动器8。应理解，致动器4-8被示意性地示出，并且它们的尺寸、形状和位置可能与实际不同。虽然头部致动器4、臂部致动器7和腿部致动器8例如可以为电动致动器，但是胸部致动器5和腹部致动器6可以是包括泵和可膨胀波纹管的气动致动器。当胸部致动器5被操作以使其波纹管充气或放气时，这引起人体模型2的外表面2.6在胸部区域2.2中的胸部运动B(也参见图3)。同样地，当操作腹部致动器6以使其波纹管充气或放气时，这引起在腹部区域2.3中的外表面2.6的腹部运动C。

当操作头部致动器4时，这会在头部区域2.1中引起头部运动A，这可以例如对应于头部的倾斜。当操作臂部致动器7时，这导致在相应的臂部区域2.4中臂部运动D，这可以对应于臂部绕肩关节的枢转。当腿部致动器8被操作时，这在相应的腿部区域2.5中引起腿部运动E，这可能对应于腿绕骨盆关节的枢转。

此外，人体模型2放置在板14上，板14可以通过板致动器9(也可以是电动致动器)相对于固定的参考系15(例如地板)移动。当板致动器9被操作时，板14和整个人体模型2相对于参考系15移动。这对应于人体模型2的集体运动H。

所有致动器4-9由控制单元10控制，该控制单元10例如示出在人体模型2的外部，但是也可以至少部分地集成在人体模型2中。虽然示意性示出为单个方框，但是控制单元10可以包括数个不同的物理部件。控制单元10的至少一部分可以例如是传统的个人计算机。控制单元10具有用于将控制信号F无线地或有线地输出到致动器4-9的第一接口11。它还具有第二接口12，用于与外部设备交换数据G。此外，它包括用于存储与致动器4-9的运动系列相对应的数据的存储单元13。特别地，这些数据对应于由胸部致动器5和腹部致动器6模拟的呼吸运动。

控制单元10被配置为单独地控制每个致动器4-9。特别地，它可以控制胸部致动器5和腹部致动器6中的每一个，以分别调节胸部运动B和腹部运动C的振幅、频率、相对相位和/或波形。为了提供呼吸运动的逼真模拟，胸部运动和腹部运动的频率通常相同。然而，特别地，可以通过控制单元10来调节胸部运动B和腹部运动C之间的相对相位，或者换句话说，相位滞后，例如为了模拟某些呼吸障碍。

除了控制胸部运动B和腹部运动C以表示人30的呼吸运动之外，控制单元10还可以控制头部致动器4以模拟特定的头部运动A，控制臂部致动器7以模拟特定的臂部运动D，控制腿部致动器8以模拟特定的腿部运动E，以及控制板致动器9以模拟人体模型的特定的集体运动H。这些运动A，D，E，H中的每一个都可以遵循随机模式或由存储在存储单元13中的数据表示的某个预定模式。此外，控制单元10可以控制至少一个运动A-E，以表示人的脉搏。这样的脉搏可以例如被叠加在由胸部致动器5和腹部致动器6执行的呼吸运动上。可以理解，脉搏通常以与呼吸运动不同的频率并且以比呼吸运动小得多的振幅发生。然而，脉搏也可以由也由控制单元10控制的一个或几个专用致动器来模拟。

控制单元10被配置为控制至少一个运动A-E，以表示生物的瞬时运动。该瞬时运动尤其可以是非周期性的和/或非振荡的。它可能特别表示点头、咳嗽、打哈欠、打嗝、打喷嚏、反胃、说话或肌肉抽搐。这些瞬时运动中的任何一个都可以叠加在以胸部运动和/或腹部运动为代表的呼吸运动上，或者该呼吸运动可以被该瞬时运动暂时地中断。而且，这些运动中的任何一个都可以叠加在集体运动H上。

尽管人体模型2的运动系列能够遵循存储在存储单元13中的预定数据，但是也可以考虑，用户可以例如通过第二接口12或通过图1中未示出的附加接口实时地改变任何运动参数。

图2以示例的方式示出了用于对图1所示的系统1进行编程的方法。为了简单的目的，在图2中省略了人体模型2，并且仅示出了控制单元10及其接口11、12和存储单元13。示意性地显示了一个人30，或者说是其身体的上部。用于呼吸监测的监测装置20被布置在人30的前方的预定测量位置。监测装置20具有两个雷达收发器22，其指向人30的胸部区域30.2和腹部区域30.3。通过接收和分析从相应区域30.2、30.3反射的雷达信号，监测装置20生成代表人30的呼吸运动的数据G。这些数据G可以经由监测装置22的第三接口21发送(无线地或有线地)到控制单元10的第二接口12，在此处它们可以被存储在存储单元13中。可选地，可以执行某一数据转换和/或数据的中间存储。

将理解的是，监测装置20可以具有不同的收发器配置，并且，代替基于雷达的测量，也可以可选地通过图像识别、通过位于胸部区域30.2和腹部区域30.3的扩张带、或者通过任何其它测量技术检测呼吸运动。监测装置20还可以监测其它区域的运动，例如，人30的头部区域30.1或臂部区域30.4。同样地，监测装置20可以监测人30的整个身体的集体运动。

图3示意性地示出了用于测试监测装置20的方法，该监测装置20在该示例中与图2所示的监测装置20相同。但是，它可能是不同的类型，可能依赖于不同的检测方法(例如，基于光学或扩张带)。在测试方法的第一步中，提供了图1示出的系统1。之后，将监测装置20相对于人体模型2设置在预定的检测位置。该检测位置对应于适于检测人30的呼吸运动的检测位置。控制单元10然后通常基于存储在存储单元13中的控制数据控制胸部运动B和腹部运动C，以代表呼吸运动。监测装置20的雷达收发器22辐照人体模型2的胸部区域2.2和腹部区域2.3，并且，通过接收反射的雷达信号，监测装置20检测胸部运动B和腹部运动C。人体模型2的外表面2.6是反射雷达的事实便于检测，从而使胸部区域2.2和腹部区域2.3具有类似于人30的胸部区域30.2和腹部区域30.3的雷达横截面。

可选地，控制装置10可以控制头部运动A、臂部运动D、腿部运动E和/或集体运动H。除了模拟呼吸运动之外，它还可以模拟脉搏或某一瞬时运动，可能表示点头、咳嗽、打哈欠、打嗝、打喷嚏、反胃、说话或肌肉抽搐。这些运动也可以由监测装置20检测和识别。

系统1允许以逼真的和可再现的方式测试大量和/或多种监测装置20。换句话说，系统1可以一遍又一遍地模拟相同的运动。可以理解的是，可以将存储设备13中的控制数据复制并传送到其它控制设备10，从而如图2中记录的运动数据可以用于无限量的模拟系统1。此外，存储在存储单元13中的数据不必是实际测量中记录的数据，而可以是合成的。

Claims (15)

1.一种用于模拟生物(30)的呼吸运动的系统(1)，该系统(1)包括：

人体模型(2)，其具有生物(30)的外观和触觉特性，并具有胸部区域(2.2)和腹部区域(2.3)；

致动器系统(3)，其配置成在胸部区域(2.2)中产生胸部运动(B)并且在腹部区域(2.3)中产生腹部运动(C)；和

控制单元(10)，其配置为独立地控制胸部运动(B)和腹部运动(C)，以代表呼吸运动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述生物(30)是人。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述控制单元(10)被配置为控制所述胸部运动(B)和所述腹部运动(C)之间的相位滞后。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述控制单元(10)被配置为控制胸部运动(B)和/或腹部运动(C)的振幅。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述控制单元(10)被配置为控制胸部运动(B)和/或腹部运动(C)的频率。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述控制单元(10)被配置为控制胸部运动(B)和/或腹部运动(C)的方向。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述胸部运动(B)和所述腹部运动(C)中的至少一者是所述人体模型(2)的外表面(2.6)的运动。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述胸部运动(B)和所述腹部运动(C)中的至少一者是光学可检测的和/或雷达反射的表面(2.6)的运动。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述致动器系统(3)包括至少一个机械致动器、液压致动器、气动致动器(5、6)和/或电动致动器(4、7、8、9)。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述致动器系统(3)被配置为在所述人体模型(2)的与胸部区域(2.2)和腹部区域(2.3)不同的第三区域(2.1、2.4、2.5)中产生至少一个运动(A，D，E)。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述致动器系统(3)被配置为产生所述人体模型(2)的至少主要部分相对于静止参考系(15)的运动(H)。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述控制单元(10)被配置为控制至少一个运动(A-E)，以表示生物(30)的脉搏。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述控制单元(10)被配置为控制至少一个运动(A-E)，以表示生物(30)的瞬时运动。

14.一种用于对根据权利要求1至13中的任一项所述的系统进行编程的方法，所述方法包括：

-监测装置(20)监测生物(30)的呼吸运动；和

-将表示呼吸运动的数据存储在控制单元(10)可访问的存储单元(13)中。

15.一种用于测试用于监测生物(30)的呼吸运动的监测装置(20)的方法，所述方法包括

-提供根据权利要求1至13中的任一项所述的系统(1)，

-将监测装置(20)相对于人体模型(2)设置在预定检测位置；

-致动器系统(3)产生胸部运动(B)和腹部运动(C)，并且控制单元(10)独立地控制胸部运动(B)和腹部运动(C)，以代表呼吸运动；和

-监测装置(20)检测胸部运动(B)和腹部运动(C)。

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