CN113993453A - 用于监测/检测并响应婴儿呼吸的系统和方法 - Google Patents

用于监测/检测并响应婴儿呼吸的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本公开总体上涉及用于检测、监测并响应于婴儿呼吸异常的系统和方法。一个或多个感测装置可以收集婴儿呼吸相关数据,可以过滤所述婴儿呼吸相关数据并将所述婴儿呼吸相关数据转换成频率信号。可以监测所述频率信号的不规则性或停止,并且处理模块可以确定不规则性或停止是否是由婴儿呼吸的实际停止或不规则性引起的。如果确定婴儿呼吸已经停止,则可以执行纠正措施。

Description

用于监测/检测并响应婴儿呼吸的系统和方法
技术领域
本公开总体上涉及用于检测并监测婴儿呼吸的系统和方法。在所公开的实施例中,描述了用于收集婴儿呼吸数据、过滤所述数据以及响应呼吸信号的变化或中断的系统和方法。
背景技术
婴儿床死亡或SIDS(婴儿猝死综合症)是婴儿死亡的主要原因。每年大约有2400名美国婴儿在出生第一年死于SIDS。发病高峰在2-4月龄,其中80%的死亡婴儿在4月龄以下,并且90%的死亡婴儿在6月龄以下。
虽然SIDS的确切原因尚不清楚,但主要原因被认为是大脑中呼吸调节系统的发育不良。本质上,婴儿似乎“忘记”呼吸,而他们的内部警报系统不能可靠地唤醒他们重新开始呼吸。一旦呼吸停止,身体会变得越来越血氧不足以及具有酸中毒特征,导致心率下降、血压下降、心血管衰竭和死亡的恶性循环。
在医院环境中,如果婴儿停止呼吸,婴儿监测器的使用会立即提醒医护人员。医护人员通常可以用简单的刺激(例如剧烈摇晃)使婴儿复苏,而不需要氧气或正规的CPR(心肺复苏术)。然而,在这样的医疗监测设备可能不可得的家庭环境中,需要一种方法来检测婴儿呼吸是否已经停止,以便在严重不良健康影响或SIDS开始之前采取纠正措施(corrective action)。通过在婴儿呼吸已经停止后尽快进行干预,有可能减少SIDS的发生,并进一步降低婴儿死亡率。
发明内容
在一个实施例中,一种用于识别并响应于婴儿呼吸检测的方法可以包括:收集婴儿运动数据;从收集的所述婴儿运动数据中过滤掉与呼吸不相关的运动数据;将过滤后的与呼吸相关的运动数据转换成与婴儿呼吸相关联的频域;确定在频域数据内对应于婴儿的呼吸节律的婴儿呼吸曲线;当所述婴儿呼吸曲线中断时,确定呼吸是否已经停止;如果呼吸已经停止,则确定停止是正常的还是异常的;并且如果所述停止是异常的,则执行纠正措施。
在一个实施例中,所述婴儿运动数据可以由感测装置收集。
在一个实施例中,所述感测装置还可以包括视频成像传感器。
在一个实施例中,所述感测装置还可以包括运动传感器。
在一个实施例中,所述感测装置可以包括放置在婴儿下面的运动传感器。在一个示例中,所述运动传感器包括振动传感器。
在一个实施例中,所述运动或振动数据可以包括婴儿的背部的相对移动的测量值。
在一个实施例中,所述感测装置还可以包括声音传感器,诸如一个或多个麦克风或压电传感器。在一个示例中,声音传感器包括用于检测音频波的振动传感器。
在一个实施例中,可以在可听频谱中测量呼吸和/或心率信息。
在一个实施例中,所述运动传感器还可以包括雷达运动感测装置或激光运动感测装置。
在一个实施例中,所述运动数据的分辨率可以至少为1mm。
在一个实施例中,所述运动数据可以包括婴儿的胸部或腹部区域的相对移动的测量值。
在一个实施例中,婴儿的胸部和/或腹部区域可以特别是婴儿的下部胸部和/或下部腹部区域。
在一个实施例中,所述与呼吸不相关的运动数据可以包括源自婴儿移动、织物移动、摇篮移动或其他非呼吸运动的运动数据。
在一个实施例中,与婴儿呼吸相关联的所述频域可以低于10Hz。
在一个实施例中,所述纠正措施可以包括生成输出信号。
在一个实施例中,所述输出信号可以配置成由移动平台的控制系统或由远程警报系统接收。
在各种实施例中,所述方法包括从所收集的婴儿数据中过滤所检测到的与可移动平台的移动相关联的移动。
在一个实施例中,一种用于识别并响应于婴儿呼吸检测的呼吸检测系统可以包括:用于收集婴儿运动数据的感测装置;数据处理模块,所述数据处理模块包括:过滤模块、频率转换模块、数据分析模块和呼吸检测模块;通信设施,所述通信设施配置成在所述感测装置与所述数据处理模块之间进行通信;其中所述过滤模块配置成从收集的所述婴儿运动数据中过滤掉与呼吸不相关的运动数据;其中所述频率转换模块配置成将过滤后的与呼吸相关的运动数据转换成与婴儿呼吸相关联的频域;其中所述数据分析模块配置成确定在频域数据内对应于婴儿的呼吸节律的婴儿呼吸曲线;其中,当所述婴儿呼吸曲线中断时,所述呼吸检测模块确定婴儿呼吸是否已经停止;其中,如果已经确定呼吸已经停止,则所述呼吸检测模块还配置成确定停止是正常的还是异常的;并且其中如果所述停止是异常的,则所述呼吸检测模块还配置成生成输出信号。
在各种实施例中,所述呼吸检测系统配置成与可移动平台一起使用。所述系统可以配置成从所收集的婴儿数据中过滤所检测到的与所述可移动平台的移动相关联的移动。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其特征和优点,现在结合附图参考以下描述,在附图中:
图1A描绘了根据本文描述的各种实施例的用于生成婴儿呼吸曲线的方法;
图1B描绘了根据本文描述的各种实施例的用于检测、监测并响应于异常或中断的呼吸的方法;
图1C示意性地示出根据本文描述的各种实施例的用于婴儿呼吸检测的系统;
图2A是根据本文描述的各种实施例的用于容纳婴儿的摇篮和平台的立体图;
图2B是根据本文描述的各种实施例的用于呼吸检测的婴儿睡眠系统的立体图;
图3示意性地示出根据本文描述的各种实施例的婴儿睡眠系统处理模块;
图4是根据本文描述的各种实施例的婴儿睡眠服装和睡眠平台系统的立体图;
图5示意性地示出根据本文描述的各种实施例的由呼吸检测模块使用的关于间歇呼吸和每分钟呼吸分析的检测的示例缓存(buffer);
图6示意性地示出根据各种实施例的用于检测呼吸的方法流程;
图7示出根据本文描述的各种实施例的检测间歇呼吸的方法;
图8示出根据本文描述的各种实施例的计算每时间段呼吸的方法;
图9示出根据本文描述的各种实施例的驱动系统的立体图;
图10示出根据本文描述的各种实施例的驱动系统的驱动模块和驱动带附接组件的孤立视图;
图11示出根据本文描述的各种实施例的定位在基座内的图9所示驱动系统的局部视图,其中为了清楚起见去除了某些部件;
图12示出根据本文描述的各种实施例的图10所示的驱动模块的另一视图;
图13是根据本文描述的各种实施例的睡眠装置的重量检测系统的配置的立体图;
图14示出根据本文描述的各种实施例的用于图13所示睡眠装置的重量检测系统的分解立体图,其中平台与基座分开;
图15是根据本文描述的各种实施例的用于图13所示睡眠装置的重量检测系统的纵向截面视图;
图16是根据本文描述的各种实施例的图14和图15所描绘的平台安装件的孤立立体图;
图17是根据本文描述的各种实施例的呼吸传感器的立体图;
图18是根据本文描述的各种实施例的沿着图17中的截面21截取的图17所示呼吸传感器的截面视图;
图19是根据本文描述的各种实施例的图17所示呼吸传感器的分解视图;
图20是根据本文描述的各种实施例的图17所示呼吸传感器的分解视图;
图21是根据本文描述的各种实施例的呼吸传感器的立体图;和
图22是根据本文描述的各种实施例的包括呼吸传感器的睡眠装置的基座和平台的立体图。
具体实施方式
本申请公开了用于识别异常婴儿呼吸的系统和方法。本申请还公开了响应异常婴儿呼吸停止的系统和方法。在各种实施例中,呼吸检测系统可以配置成识别异常婴儿呼吸和/或响应异常婴儿呼吸停止。在一个示例中,异常婴儿呼吸的识别可以包括检测婴儿数据,诸如婴儿移动和/或与呼吸相关的声音数据。可以分析婴儿数据以识别呼吸模式。可以将呼吸模式与呼吸曲线进行比较,以识别与呼吸曲线的异常偏差。在一些实施例中,呼吸曲线可以针对特定婴儿个性化、通用化,或者可以基于婴儿的特征来选择,婴儿的特征可以由用户输入或者由呼吸检测系统检测和/或测量。在一个示例中,呼吸检测系统可以包括多个呼吸曲线,这些呼吸曲线可以由系统基于输入的年龄、体重(例如,出生体重或当前体重)、性别、医疗状况或与婴儿相关联的其他数据来选择。在一个实施例中,呼吸检测系统可以在婴儿使用该系统期间使呼吸曲线个性化与通用或选定的呼吸曲线区分开。例如,该系统可以测量并分析呼吸模式,并更新呼吸曲线以使初始呼吸曲线个性化。在确定已经发生异常呼吸(这可以包括呼吸停止)时,呼吸检测系统可以配置成生成响应信号。响应信号可以向护理人员发出警报或呼叫、声音、摇篮的移动平台的运动或其他行动。图1A示出根据各种实施例的用于生成婴儿呼吸曲线的方法10。在一些实施例中,系统或装置,诸如本文描述的呼吸检测系统,可以配置成执行方法10。
在方法10中,步骤12包括收集与婴儿呼吸相关的婴儿数据。在一个示例中,收集婴儿数据包括收集与婴儿呼吸相关的运动数据。在一个示例中,收集婴儿数据包括收集与婴儿呼吸相关的声音数据。在一个示例中,收集婴儿数据包括收集与婴儿呼吸相关的声音数据和运动数据。在一些实施例中,收集与婴儿呼吸相关的运动数据、收集与婴儿呼吸相关的声音数据或两者都包括利用多种类型或来源的这样的数据来创建稳健的输入。例如,可以包括多个传感器装置和/或类型的传感器(例如,运动、声音或其组合)的传感器装置可以定位在婴儿周围以收集婴儿数据,其可以包括定位在不同位置以收集婴儿数据的传感器。可以将传感器定位在婴儿床、摇篮、襁褓装置、椅子或其他装置上、其周围或与其集成
在一些实施例中,在步骤12中收集婴儿数据包括收集更大的婴儿数据集,婴儿数据集包括与婴儿呼吸相关的婴儿数据子集。例如,收集婴儿数据可以包括收集与呼吸无关的运动相关联的运动数据,诸如与呼吸不相关的婴儿移动、心跳/心率、和/或在婴儿的周围环境中发生的其他运动,例如与移动平台、服装、移动装置、床上用品、窗帘、护理人员等相关的移动。作为另一个或进一步的示例,收集婴儿数据可以包括收集声音数据,声音数据包括与婴儿呼吸无关的声音,诸如与呼吸不相关的婴儿声音(例如啼哭、说话声、笑声)、或环境声音(例如音乐、谈话声)、由婴儿或护理人员与环境接触产生的声音、机器或装置噪声、或其他环境噪声。在一些这样的实施例中,收集婴儿数据包括收集多个数据集,其中每个数据集都包括婴儿呼吸相关数据子集。
在方法10的步骤14中,可以对所收集的婴儿数据进行过滤以去除与呼吸不相关的数据和/或对所收集的婴儿数据进行分析以识别与婴儿呼吸相关的信号。在所收集的婴儿数据包括与呼吸不相关的数据的实施例中,可以分析并对所收集的婴儿数据进行过滤,以去除非婴儿呼吸相关数据,用于进一步过滤和/或分析所收集的婴儿呼吸相关数据。例如,除了以上所述,可以从所收集的婴儿呼吸数据中过滤掉所收集的数据的对应于婴儿的与呼吸不相关的移动的部分,诸如睡眠表面的移动、婴儿在睡眠期间的移位、织物或其他物品(诸如填充玩具动物或护理者的靠近婴儿的手)的移动等,以隔离出呼吸相关数据。
在一些实施例中,步骤14还可以包括将所收集的婴儿数据进行处理和/或将所收集的婴儿数据转换成频域,所收集的婴儿数据可以包括从与呼吸不相关的数据中过滤的婴儿呼吸相关数据或两者。在一个示例中,频域可以用作过滤分析的一部分,用于婴儿呼吸相关数据的分离、识别或隔离。如本文更详细描述的,婴儿数据可以通过包括一个或多个传感器的传感器装置来收集。传感器装置可以包括一个或多个传感器,诸如一个或多个运动和/或声音传感器。应当理解,传感器装置可以包括各种传感器,这些传感器可以彼此关联或通信,也可以不关联或通信。例如,传感器装置可以包括多个分开的传感器,这些分开的传感器彼此独立地收集数据。因此,传感器装置可以包括收集婴儿数据的多个分开的传感器或传感器装置。在一个实施例中,传感器装置包括运动传感器,运动传感器包括视频传感器。视频传感器可以收集视频信号,从视频信号可以分析运动。例如,可以通过处理算法来分析婴儿呼吸的视频信号,以检测呼吸速率,并且可以输出包括(诸如以Hz为单位的)呼吸频率的数据。频率可以为平均值,或者可以在连续的基础上或者在期望的间隔基础上更新。
在一些实施例中,在步骤14中的分析和/或过滤可以包括在过滤之前利用原始传感器数据转换成频域。在这样的实施例中,一个或多个频率可以由数据处理器在所收集的婴儿数据的特定的所收集的传感器数据集中识别。可以包括多个本地或分布式数据处理器的数据处理器可以相对于婴儿、监测婴儿的装置和/或监测婴儿的周围环境是本地的或远程的。例如,数据处理器可以包括远程资源,诸如运行在远程服务器上的应用或接收传感器数据以供进一步处理的云资源。在一个实施例中,数据处理器可以将传入传感器数据转换成多个频率信号。然后,多个频率信号可以经历过滤过程,以隔离出与婴儿的呼吸相关的频率信号。在一个实施例中,可以过滤掉10Hz以上的识别的频率信号。在一个实施例中,可以从多个识别的频率中过滤掉能归因于可移动婴儿支撑睡眠平台的已知或推断的频率信号。在实施例中,可以从频域数据中过滤掉被确定为与婴儿呼吸无关的其他频率信号。
在方法10的步骤16中,所收集的呼吸相关数据可以用于生成个性化婴儿呼吸曲线,随后可从该曲线分析异常呼吸或其模式。婴儿呼吸曲线可以由包括婴儿呼吸相关数据的过滤后的婴儿数据生成。在一个实施例中,可以包括频域数据的呼吸频率及其模式可以用于生成婴儿呼吸曲线。通过用婴儿呼吸相关数据执行步骤12,可以针对婴儿使婴儿呼吸曲线个性化。曲线可以是静态的或动态的,例如,基于附加的婴儿呼吸相关数据或输入特征随时间更新婴儿呼吸曲线。由于呼吸模式(例如频率和/或振幅)可以在设定的时间段内以及随着时间变化,所以步骤16可以包括基于在步骤14中获得的另外的婴儿数据更新曲线。在一个示例中,随着在步骤14中收集更多的婴儿数据,可以分析频率信号的变化,并且可以相对于变化分析来建立可变的呼吸模式。因此,对应于婴儿呼吸的频率信号可以不包括单个频率,而是可以包括一系列频率,或者可以包括允许在确定的容限内变化的近似频率,或者可以随着在步骤14和16中收集并分析更多婴儿呼吸相关数据而周期性地或一致地更新到新的适应值。以这种方式,步骤16可以建立个性化婴儿呼吸曲线,该曲线对于特定的婴儿可能是唯一的,并且考虑了呼吸随时间的自然变化。在至少一个实施例中,以类似于本文关于频率所述的方式,附加地或可替换地分析呼吸相关数据并相对于呼吸振幅过滤呼吸相关数据,以识别关于呼吸深度的模式,例如,吸气和/或呼气的持续时间或深度。在一个示例中,方法可以包括生成婴儿呼吸曲线,曲线包括与频率模式一起或分开的振幅模式。
图1B示出根据各种实施例的用于检测并监测婴儿呼吸以及响应异常或中断的呼吸的方法1100。在一些实施例中,系统或装置(诸如本文描述的呼吸检测系统)可以配置成执行方法1100。在步骤1102中,收集或以其他方式获得与婴儿呼吸相关的婴儿数据。关于步骤1102的收集婴儿数据可以类似于关于图1A所示的方法10的步骤12所描述的。在一个示例中,收集婴儿数据1102包括收集与婴儿呼吸相关的运动数据。在一个示例中,收集婴儿数据1102包括收集与婴儿呼吸相关的声音数据。在一个示例中,收集婴儿数据1102包括收集与婴儿呼吸相关的声音数据和运动数据。
在方法1100的步骤1104中,过滤和/或分析所收集的婴儿呼吸相关数据以识别与婴儿呼吸相关的信号。在一个实施例中,可以对所收集的婴儿数据进行过滤以去除非婴儿呼吸相关的数据,如上文关于方法10(图1A)的步骤14所述。例如,所收集的婴儿数据中对应于与婴儿呼吸无关的移动和/或声音的部分可以从所收集的呼吸相关数据中过滤掉,过滤掉的部分诸如与睡眠表面的移动、婴儿在睡眠期间的移位、织物或其他物品(诸如填充玩具动物或护理人员的靠近婴儿的手)的移动相关的运动或声音。
此外,在步骤1104中,可以处理所收集的婴儿数据和/或将其转换成频域,这可以以类似于上面关于方法10(图1A)的步骤14描述的方式进行。在一个实施例中,传感器装置可以包括运动传感器。运动传感器可以包括视频成像传感器,视频成像传感器配置成捕获婴儿的视频图像,并提供对应于婴儿呼吸相关数据或从中可以获得婴儿呼吸相关数据的视频信号。在一个示例中,婴儿呼吸的视频信号可以通过处理算法分析以检测呼吸速率,并且可以输出包括(诸如以Hz为单位的)呼吸频率的数据。频率可以为平均值,或者可以在连续的基础上或者在期望的间隔基础上更新。如上文所介绍和下文更详细描述的,除了一个或多个运动传感器之外或代替一个或多个运动传感器,传感器装置可以包括一个或多个声音传感器。也可以使用其他类型的传感器。
在一个实施例中,可以在过滤之前对原始传感器数据执行步骤1104下的到频域的转换。在这样的实施例中,数据处理器可以在特定的所收集的传感器数据集中识别一个或多个频率。在一个实施例中,数据处理器可以将传入传感器数据转换成多个频率信号。然后,多个频率信号可以经历过滤过程,以隔离出与婴儿呼吸相关的频率信号。在一个实施例中,可以过滤掉10Hz以上的识别的频率信号。在一个实施例中,可以从多个识别的频率中过滤掉能归因于可移动婴儿支撑睡眠平台的已知或推断的频率信号。在实施例中,可以从频域数据中过滤掉被确定为与婴儿呼吸无关的其他频率信号,频域数据可以对应于呼吸相关数据。
在一个实施例中,步骤1104还可以包括考虑呼吸随时间的不规则性。随着收集到更多的数据,可以分析频率信号的变化,并且可以建立可变的呼吸模式。因此,对应于婴儿呼吸的频率信号可以不包括单个频率,而是可以包括一系列频率,或者可以包括允许在确定的容限内变化的近似频率,或者可以随着收集并分析更多的呼吸相关数据而周期性地或一致地更新到新的适应值。以这种方式,步骤1104可以建立婴儿呼吸曲线,对于特定的婴儿,婴儿呼吸曲线可以是唯一的,例如个性化的,并且婴儿呼吸曲线考虑到呼吸随时间的自然变化,这可以类似于关于方法10所描述的。因此,所收集的呼吸相关数据可以用于生成个性化婴儿呼吸曲线,根据个性化婴儿呼吸曲线可以随后确定异常呼吸或其模式。在一些实施例中,方法10在方法1100之后进行,或者方法1100结合方法10。婴儿呼吸曲线可以利用方法10来建立,如上文关于图1A所述。在各种实施例中,可以使用对于婴儿来说典型的通用婴儿呼吸曲线,而不是个性化曲线,如本文以及关于图1A所述。在一些实施例中,多个通用婴儿呼吸曲线可以被系统使用或可供系统选择。在一个示例中,通用婴儿呼吸曲线的选择可以至少部分地对应于婴儿年龄,而其他曲线可以是年龄中性的。在一些示例中,可以用于指定通用婴儿呼吸曲线的选择变量可以包括婴儿性别、婴儿年龄、当时的时间、睡眠持续时间、医学数据(诸如出生时的胎龄或已知的医学状况)或其他变量中的一者或多者。在一个实施例中,方法1100通过将所收集的呼吸相关数据结合到曲线中,从初始通用曲线生成个性化呼吸曲线。
在方法1100的步骤1106中,可以监测对应于婴儿呼吸的频率信号,以检测信号的中断、异常或停止。在一个实施例中,步骤1106可以确定呼吸信号的中断是否对应于婴儿呼吸的实际停止。例如,在检测到呼吸信号中断的情况下,在一个实施例中,步骤1106可以确定中断是否是由于护理人员将婴儿从睡眠表面移走,婴儿是否已经移出数据收集传感器的范围或边界,或者某个物理物体是否正在阻碍传感器装置收集呼吸相关数据的能力。这样的事件可以通过识别观察到的频率的根本变化来检测。可以基于频率的增加或减少量来识别根本变化,并且根本变化可以表示触发触发事件的预定义阈值。在一个示例中,所述量可以在可变性之前的一段时间内和可变性期间的一段时间内确定。例如,所述量可以为百分比或整数。在一些实施例中,被确定为根本变化的频率的测量变化可以基于频率的预定变化、通过或个性化婴儿呼吸曲线或其组合。在各种实施例中,步骤1106可以另外包括监测所收集的呼吸相关数据的异常。异常可以包括婴儿呼吸突然或逐渐偏离婴儿呼吸曲线。这样的偏差可以指示婴儿经历呼吸困难,呼吸困难可能是由于气道阻塞或在睡觉时移动到不利的方位。此外,呼吸相关信号的异常可以包括长时间升高的呼吸频率,这可以对应于可以在步骤1106中检测到的痛苦状态。此外,如果已经检测到呼吸频率的异常,则步骤1106可以包括在或者预先确定或者基于婴儿的独特呼吸曲线的给定的时间段内监测该异常。
在一些实施例中,在步骤1104和步骤1106中,可以建立婴儿呼吸曲线,其可以是正在进行的,同时监测呼吸监测模式的异常。例如,通用婴儿呼吸曲线可以包括初始婴儿呼吸曲线,初始婴儿呼吸曲线可以用于预定的时间段或者否则直到产生足够个性化婴儿呼吸曲线。在一些实施例中,呼吸检测系统可以利用呼吸相关数据建立或修改初始婴儿呼吸曲线,以生成个性化婴儿呼吸曲线,或者可以用从应用于婴儿呼吸曲线模板的所收集的呼吸相关数据的分析中生成的个性化婴儿呼吸曲线代替初始婴儿呼吸曲线。婴儿呼吸曲线可以包括代表正常婴儿呼吸的偏差的预定义的阈值触发事件集。当检测到触发事件时,可以如下面针对步骤1108所述采取行动。一些呼吸正常的婴儿在两次呼吸之间的停顿时间可能比其他婴儿短或长。因此,在一个实施例中,步骤1106可以包括监测和考虑习得的或编程的婴儿行为,以在实际呼吸异常与正常的特征行为之间进行分类,这些行为可以在婴儿的呼吸曲线中表示出。随着更多的婴儿数据被收集并分析,婴儿专用的呼吸模式可以用于修改婴儿呼吸曲线和/或允许偏离或修改其一个或多个触发事件阈值设置。例如,触发事件的阈值可以基于所收集的呼吸相关数据而增加或减少。因此,随着时间的推移,婴儿呼吸曲线可以个性化和/或改变并适应婴儿。这样的改变可以包括修改针对触发事件的阈值或者去除触发事件。例如,个性化婴儿呼吸曲线可以包括具有基于由婴儿呼吸相关数据生成的个性化婴儿呼吸曲线的阈值的触发事件。
如果确定呼吸相关信号的中断或持续异常已经发生,并且步骤1106进一步确定信号的中断对应于婴儿呼吸曲线的实际停止或中断,则执行适当的响应措施。如上所述,该确定可以基于对所收集的婴儿数据或从其导出的数据的分析,例如比较分析,所述婴儿数据或从其导出的数据例如是关于婴儿呼吸曲线(无论是个性化的还是通用的)的原始的或过滤的婴儿运动数据、婴儿声音数据、呼吸相关数据、频域数据或其组合,所述分析包括测量的与曲线的偏差。例如,可以测量一次或预定次数的呼吸之间的时间或一段时间内的时间,并与婴儿呼吸曲线进行比较。在步骤1108,可以将与曲线的偏差与阈值设置进行比较,以确定是否发生了需要采取行动的触发事件。该确定可以基于呼吸或呼吸频率之间的百分比偏差、一次或多次呼吸之间的预定义时间段、或者具有以其他方式被发现足够异常以表示触发事件的呼吸间隔的频率模式。在一个实施例中,步骤1108可以包括向护理人员或紧急服务提供者发送警报。在一些实施例中,警报可以包括文本消息、短信、推送通知等。在一个实施例中,方法可以与健康护理/医院监测系统集成和/或通信。例如,系统可以向第三方系统提供原始或处理过的数据、通知和/或警报。系统还可以与第三方系统集成。在一个实施例中,步骤1108还可以包括向可移动婴儿睡眠平台发送信号,以激活旨在唤醒婴儿并恢复正常呼吸的刺激操作模式。
在一个实施例中,呼吸检测系统可以配置成检测婴儿的心跳和/或心率(本文总体上称为心跳),其可以与检测呼吸分开或为检测呼吸的补充。一个或多个传感器可以收集包括运动或声音(诸如振动)的婴儿数据。关于心跳检测所收集的婴儿数据可以包括用于呼吸检测的相同或不同的运动和/或声音数据。在各种实施例中,心跳相关数据包括由一个或多个传感器检测的运动和/或声音数据。可以分析婴儿数据以识别心跳模式,诸如心率、心跳及其模式。可以将心跳模式与心跳曲线进行比较,以识别与心跳曲线的异常偏差。在一些实施例中,心跳曲线可以针对特定婴儿个性化、通用化,或者可以基于婴儿的特征来选择,婴儿的特征可以由用户输入或者由呼吸检测系统检测和/或测量。在一个示例中,呼吸检测系统可以包括多个心跳曲线,多个心跳曲线可以由系统基于输入的年龄、体重(例如,出生体重或当前体重)、性别、医疗状况或与婴儿相关联的其他数据来选择。在一个实施例中,呼吸检测系统可以在婴儿使用该系统的过程中,根据通用或选定的心跳曲线来使心跳曲线个性化。例如,系统可以测量并分析心跳模式,并更新心跳曲线以使初始心跳曲线个性化。一旦确定已经发生异常心跳,异常心跳可以包括心跳停止,则呼吸检测系统可以配置成生成响应信号。响应信号可以向护理人员发出警报或呼叫、声音、摇篮的移动平台的运动或其他行动。
心跳检测的方法可以类似于上面关于图1A中的呼吸检测所描述的方法,其中收集、过滤婴儿数据以识别心跳相关数据,并分析婴儿数据以生成心跳曲线。心跳检测可以包括收集并分析婴儿数据,用于以类似于关于图1B中的呼吸检测所描述的方式来确定异常心跳速率并响应异常心跳速率。
如上文所介绍的,在本文公开的用于检测婴儿呼吸(诸如在方法10的步骤12和方法1100的步骤1102中收集婴儿数据)的某些实施例中,提供感测装置以便收集与婴儿呼吸相关的婴儿数据。同样如上所述,婴儿数据可以包括与呼吸不相关的数据,在各种实施例中,可以对其进行过滤以识别或隔离出呼吸相关数据。可以提供感测装置以便收集与心跳相关的婴儿数据。与心跳相关的婴儿数据可以由被提供以收集呼吸相关数据的相同和/或不同的传感器收集。婴儿数据可以包括与心跳不相关的数据,在各种实施例中,可以对其进行过滤以识别或隔离心跳相关数据。
在本文公开的实施例中,公开了用于收集婴儿数据的各种方法和装置。在一个实施例中,感测装置可以包括一个或多个声音传感器。声音传感器可以包括一个或多个麦克风或用于检测声音振动的其他装置,诸如压电传感器。可以将声音传感器定位在相对于婴儿的一个或多个适当的位置,并且在离婴儿的适当距离内。可以将声音传感器定位在婴儿睡眠装置(诸如婴儿床或摇篮)上或周围。在一个示例中,可以将一个或多个声音传感器放置在婴儿的背部下方。声音传感器可以嵌入垫子、床垫、婴儿服装或睡袋中。例如,一个或多个声音传感器可以位于婴儿的背部下方,并嵌入垫子、床垫、婴儿服装或睡袋中。
在各种实施例中,感测装置包括配置成收集运动数据的一个或多个运动传感器。在一些实施例中,一个或多个运动传感器包括一个或多个光学、成像和/或光/电磁波或场传感器。例如,运动传感器可以包括利用雷达、激光或视频成像的一个或多个运动传感器。因此,除了电磁波接收器或检测设备之外,一些运动传感器可以包括电磁波发射器。在一个实施例中,感测装置包括运动传感器,该运动传感器包括电容传感器。在上述或另一实施例中的任何一个实施例中,感测装置可以包括运动传感器,运动传感器配置成检测振动、力、压力、应变、加速度、角速度或其组合。例如,运动传感器可以包括加速度计、陀螺仪或压电传感器中的一者或多者。声音传感器可以检测与婴儿呼吸相关联的声音或振动。在一个实施例中,运动传感器包括配置成检测运动的声音传感器,诸如配置成利用回声定位检测移动的传感器。在一些实施例中,运动传感器包括用于通过接近度随时间的变化来测量运动的接近度传感器。示例接近度传感器可以包括组合发射器和接收器、声音传感器、电磁传感器、电容传感器或其组合。
在一个实施例中,感测装置包括运动和/或声音传感器。在一个示例中,感测装置包括用于检测振动的传感器。可以将感测装置的一个或多个传感器定位在婴儿的下面,诸如床垫或衬垫的上面或下面。在一些实施例中,传感器可以与床垫或衬垫集成在一起。在一个实施例中,传感器可以与婴儿将放置在其上的平台结构集成。运动或振动数据可以包括婴儿的背部的相对移动的测量值。
在一个实施例中,感测装置可以包括声音传感器,诸如一个或多个麦克风或压电传感器。声音传感器可以检测声波或振动传播、压力变化或穿过介质的波。可以在可听频谱中测量呼吸和/或心率信息。
在各种实施例中,感测装置包括或配置成与处理器通信,例如传输感测的数据,以分析由感测装置获得的检测或测量的数据,处理器与存储介质相联接,存储介质存储能由处理器执行的指令。如上所述,处理器或多个处理器可以为本地的、远程的和/或相对于婴儿、在其中监测婴儿的装置和/或在其中监测婴儿的周围环境为分布式的。因此,感测装置或其一个或多个传感器可以包括配置成用于与处理器通信的发射器、接收器或收发器。处理器可以可操作地联接到配置成与感测装置通信的发射器、接收器或收发器。通信可以通过有线或无线通信协议进行。应当理解,感测装置可以包括多种类型的传感器。例如,多种类型的传感器可以用于收集呼吸相关数据,其中它们的输出被比较或一起用于确定婴儿的呼吸状况和/或曲线。相同或不同的传感器可以用于收集心跳相关数据,其中它们的输出被比较或一起用于确定婴儿的心跳状况和/或曲线。
如上文所介绍的,感测装置可以包括一个或多个运动传感器。一个或多个运动传感器可以配置成以良好的分辨率测量婴儿的胸部和/或腹部区域在可变睡眠位置的相对运动。可以将胸部和/或腹部的区域的相对移动定义为婴儿身体部分相对于参考点的相对运动。身体部分可以包括胸部、腹部或其他这样的身体部分,其运动可以指示呼吸。参考点可以包括一个或多个固定参考点,诸如与婴儿的所述部分相关联的一个或多个点,诸如婴儿的背部、定位婴儿的摇篮的床垫、放置婴儿的平台、婴儿穿的服装或婴儿周围的位置。可替换地或附加地,参考点可以包括一个或多个移动参考点。例如,可以将婴儿定位在移动平台上,例如在移动摇篮中。移动参考点可以以与婴儿整体运动一致的方式移动。相对移动可以相对于一个或多个固定参考点、移动参考点或其组合来测量。在各种实施例中,可以过滤相对于参考点的移动,该移动能不归因于与呼吸相关的婴儿的胸部和/或腹部的区域的移动。例如,可以处理包括相对于一个或多个参考点的测量的相对运动的运动数据,以从包括非呼吸数据的更广泛的运动数据集中隔离出呼吸相关数据。运动数据还可以包括与心跳相关的振动数据或运动数据,可以对其进行过滤以识别心跳相关数据。
在各种实施例中,一个或多个运动传感器配置成独立地或以一种或多种组合检测相对移动,其分辨率为至少1mm的相对运动分辨率。如上所述,可以由处理器利用诸如软件、固件等计算机可读指令来执行数据分析以获得期望的分辨率。在一个实施例中,1mm的相对运动分辨率是指感测装置能够检测物体(包括婴儿的胸部或腹部的区域)的相对或绝对位置的差异,这些位置差异的大小至少为1mm。其他实施例可能能够检测到小于1mm大小的位置差异。
在一个实施例中,感测装置包括一个或多个运动传感器,一个或多个运动传感器包括一个或多个视频成像传感器。视频成像传感器可以包括或结合一个或多个婴儿成像摄像机,用于检测期望分辨率(例如,至少1mm)内的运动。视频成像传感器可以包括处理器和/或存储处理器可执行的指令的存储介质或与处理器和/或存储介质通信,用于由传感器获得的图像检测运动。在一些实施例中,视频成像传感器包括配置成检测可见光谱内和/或可见光谱外的波长(诸如红外波长)的一个或多个摄像机。所述一个或多个运动传感器可以设置在相对于婴儿且在与距婴儿的适当距离内的适当位置上,使得当婴儿在摇篮或其他睡眠表面内时,它能够以足够的分辨率捕捉婴儿的图像。一些实施例可以包括一个或多个婴儿成像摄像机,其围绕摇篮设置,例如,在一侧或多侧上方和/或沿着一侧或多侧设置,并且定向成对躺在摇篮内的婴儿成像。此外,婴儿成像摄像机可以是标准/可见光的、红外的或其他的,使得它们能够在可变的照明条件下捕捉婴儿的图像。
在一个实施例中,传感器装置包括一个或多个运动传感器,运动传感器包括一个或多个雷达装置,雷达装置也可以被称为雷达传感器。雷达装置可以包括处理器和/或存储能由处理器执行的指令的存储介质或者与处理器和/或存储介质通信,用于从传感器收集的无线电波或其他电磁波中检测运动。在一个示例中,雷达装置可以近似地放置在婴儿支撑平台的下侧,并且被定向成使得当婴儿在包括支撑平台的摇篮内时,它能够捕捉婴儿胸部和/或腹部的区域的相对运动。一些实施例可以具有一个或多个雷达运动传感器,其设置在摇篮的侧面周围或摇篮的正上方,并定向成测量婴儿胸部和/或腹部的区域的相对移动。雷达装置可以包括或检测一个或多个标记,在一些实施例中,这些标记可以包括参考点。例如,标记可以与婴儿的胸部或腹部的区域的前面相关联。在另一个示例中,第二标记可以与婴儿的背部相关联。在一个示例中,第三标记或第二标记可以与随着婴儿移动的另一个位置(诸如移动平台)相关联,可以从中减去婴儿相对于观察参考系的整体移动。在一些实施例中,雷达传感器的接收器可以被定位用于对应于观察参考系中的婴儿的移动的移动。例如,可以将接收器放置在婴儿被放置在其上并可以移动的移动平台上。标记可以类似地用于其他运动传感器,诸如视频成像传感器。
在一个实施例中,感测装置包括一个或多个运动传感器,运动传感器包括一个或多个压电传感器。压电传感器可以配置成检测压力、力或加速度变化,变化可以包括振动。压电传感器可以检测声波通过固体或气体的传播,从而将传感器振动转换到心跳检测模块和/或呼吸检测模块。压电传感器可以包括处理器和/或存储能由处理器执行的分析指令的存储介质或与处理器和/或存储介质通信,用于分析传感器产生的电流。在一个示例中,压电传感器包括一个或多个压电条带带传感器。在一些实施方式中,可以悬挂条带传感器。可以悬挂条带传感器以将传感器与可移动平台的运动隔离开。可以将压电传感器定位在相对于婴儿的适当位置,并且在离婴儿的适当距离内,以检测婴儿的运动,诸如竖直运动或其他方向运动和/或相关的压力、力或振动。在一个示例中,可以在各种位置使用多个条带传感器。在一个实施例中,当婴儿位于平台上时,可以将诸如条带传感器的压电传感器定位在婴儿的背部下方或沿着婴儿的背部的其他位置。例如,传感器可以嵌入垫子、床垫、婴儿服装、睡袋中,或者附接到放置婴儿的运动平台上。婴儿可以相对于重力矢量相对水平地定位。在一些实施例中,婴儿可以与水平面成一定角度定位,诸如在倾斜或下降的位置上定位。
如上文所介绍的,标记或跟踪元件可以用于收集包括呼吸相关数据的婴儿数据。例如,可以将婴儿放置在包括一个或多个标记的服装或睡袋中,运动感测装置,诸如光学或电磁传感器,例如雷达装置或视频成像传感器,或电容传感器可以跟踪这些标记,这可以对所收集的呼吸相关数据提供增加的分辨率、灵敏度和稳定性。在一个实施例中,标记包括传输信号的活动标记,其中接收器接收信号并随着时间确定接近度以识别运动。在另一个实施例中,标记或其他特征可以结合在数据收集区域中的其他地方,例如摇篮的睡眠表面上,并且可以配置成区分婴儿的身体部位与下面或周围的表面。
在一个实施例中,呼吸检测系统可以配置成与摇篮的睡袋配合。例如,呼吸检测系统可以配置成与类似于于2014年4月31日提交的第14/448,679号美国专利申请和于2016年2月26日提交的第15/055,077号美国专利申请,或于2017年10月17日提交的PCT/US2017/057055中所述的睡袋配合,这些申请均通过引用并入本文。睡袋可以是可操作以襁褓婴儿并使婴儿能够被固定在摇篮内的固定位置的装置。将婴儿固定在摇篮内的固定位置确保了感测装置可以准确地寻找婴儿的位置并提供婴儿的准确运动数据。婴儿在摇篮内的恒定放置允许相关特征的较小可变性,相关特征诸如对应于婴儿胸部的像素在可以由包括婴儿成像相机的成像传感器捕获的图像内的位置。将婴儿固定在摇篮内的固定位置可以允许处理模块更容易且更有把握地确定婴儿的呼吸和/或心跳状况。此外,可以将配置成帮助数据收集的前述标记或跟踪元件结合在所述睡袋上或其中。
图1C示意性地示出根据各种实施例的呼吸检测系统1的实施例。呼吸检测系统1可以配置成执行方法10、方法1100或两者的步骤的全部或组合。
呼吸检测系统1包括或配置成可操作地联接到用于收集婴儿数据的一个或多个感测装置2的输出。感测装置2可以包括上文和本文其他地方关于感测装置描述的特征和操作。感测装置2可以包括运动传感器22,运动传感器22包括视频成像传感器21和/或其他运动传感器22。由感测装置2捕获的婴儿数据可以通过有线或无线电信号(例如,无线网络、蓝牙、蜂窝等)发送到呼吸检测模块3。
呼吸检测模块3可以包括从传感器装置2接收婴儿数据的接收器。在一些实施例中,呼吸检测模块3包括发射器或收发器,以向传感器装置2传输信号或向响应设备输出信号,该响应设备可以配置成发出警报、向护理人员发送呼叫、文本、电子邮件或消息,或者控制摇篮的移动平台的移动,或者采取另一个行动。呼吸检测模块3还可以包括过滤模块31、频率转换模块32、数据分析模块33和数据处理模块34。在各种实施例中,呼吸检测模块3包括心跳检测模块,心跳检测模块配置成以类似于关于呼吸检测描述的方式的方式处理关于心跳检测的婴儿数据(过滤、转换、分析、处理、信号生成等)。
呼吸检测系统1和/或其呼吸检测模块3可以体现在一个或多个计算系统中,该计算系统可以嵌入在可操作以执行呼吸检测系统1和/或呼吸检测模块3的必要功能的一个或多个集成电路或其他计算硬件上。在一些实施例中,呼吸检测系统1和/或其呼吸检测模块3与具有移动平台的摇篮集成在一起。例如,呼吸检测系统1和/或其呼吸检测模块3可以与控制系统集成或配置成与控制系统通信,该控制系统可操作以控制移动平台和/或摇篮的其他特征的操作。在一个示例中,呼吸检测系统1和/或其呼吸检测模块3包括相对于摇篮的远程装置,并且可以通过无线或有线通信链路与摇篮或其控制系统通信。在另一个示例中,呼吸检测系统1和/或其呼吸检测模块3不与摇篮的控制系统通信。在一个实施例中,呼吸检测系统1和/或其呼吸检测模块3包括便携式系统,便携式系统允许用户相对于婴儿定位该系统,以收集婴儿数据并对其进行监测。例如,可以提供一个或多个传感器模块,用户将传感器模块围绕婴儿定位以收集婴儿数据。然后可以将呼吸检测模块3定位成接收所收集的婴儿数据作为输入,并如本文所述用于监测婴儿的呼吸。
呼吸检测模块3可以配置成从感测装置2接收所收集的婴儿数据作为输入,并且当已经检测到异常或中断的婴儿呼吸时生成输出信号,该感测装置2可以包括如上所述的一个或多个传感器。输入的婴儿数据可以包括由一个或多个视频/成像传感器捕获的图像、由一个或多个运动传感器获得的电磁波数据、或者声音/运动/振动传感器输出数据。在一些实施例中,呼吸检测模块3可以输出关于婴儿呼吸的统计数据,统计数据可以被发送和/或呈现给护理人员和/或医疗专业人员。统计数据可以提供与睡眠参数和/或模式、婴儿环境、睡眠质量和/或持续时间、和/或呼吸和/或心跳模式(诸如频率和/或可变性)相关的信息。在一个实施例中,输出可以包括可以发送和/或呈现给护理人员的婴儿的图像和/或声音记录。
过滤模块31可以配置成从从感测装置2获得的婴儿数据中过滤掉与呼吸不相关的数据,诸如与呼吸不相关的运动数据。例如,与呼吸不相关的运动数据可以来自摇篮的移动、婴儿的翻身移动、婴儿周围织物的移动,或者来自婴儿的呼吸以外的移动的任何其他运动数据。在一些实施例中,过滤模块31可以配置成从婴儿数据中过滤掉与心跳不相关的数据,诸如从感测装置2获得的与心跳不相关的运动数据、声音或振动数据。
频率转换模块32可以配置成转换过滤后的婴儿数据用于分析和/或建模。例如,可以将过滤后的婴儿数据发送到频率转换模块32,用于将过滤后的数据转换成与婴儿呼吸相关联的频域。一般来说,这个频率通常低于10Hz。可以将相同或不同的过滤后的婴儿数据发送到频率转换模块32,用于将过滤后的数据转换成与婴儿心跳相关联的频域。
数据分析模块33可以配置成从频率转换模块32接收转换后的数据,并在频域数据中识别对应于婴儿呼吸节律和/或心率节律的曲线。
数据处理模块34可以配置成由分析模块33分析婴儿的识别标志。数据处理模块34可以进一步配置成基于呼吸相关数据做出决定,呼吸相关数据可以包括过滤后的、转换了的和/或经分析的呼吸相关数据。数据处理模块34可以配置成通过分析识别标志来确定婴儿呼吸是否已经停止。如果存在识别标志丢失,则数据处理模块34将确定这是否是由婴儿呼吸停止或各种非紧急情况引起的,例如,当婴儿被取出时,或者感测装置有物理障碍时。因此,如果婴儿呼吸已经停止,则呼吸检测模块还配置成确定停止是异常还是正常。随时间确定的婴儿呼吸曲线可以包括定制的基线数据,呼吸检测模块可以进一步利用该基线数据来减少误报,误报是对异常呼吸停止的错误诊断。如果停止被确定是异常的,例如,足以达到或超过对应于触发事件的阈值,则数据处理模块34可以配置成生成输出信号。数据处理模块34可以进一步配置成基于心跳相关数据做出决定,心跳相关数据可以包括过滤后的、转换了的和/或经分析的心跳相关数据。数据处理模块34可以配置成通过分析识别标志来确定婴儿心率是否已经停止或减慢。例如,如果存在识别标志丢失,数据处理模块34将确定这是否是由例如婴儿心率停止或阈值减慢或各种非紧急情况引起的。因此,如果婴儿心跳已经停止或达到阈值减慢,则呼吸检测模块还配置成确定停止或减慢是异常的还是正常的。随时间确定的婴儿心跳曲线可以包括定制的基线数据,呼吸检测模块可以进一步利用该基线数据来减少误报,误报是对异常心跳的错误诊断。如果停止或减慢被确定是异常的,例如足以达到或超过对应于触发事件的阈值,则数据处理模块34可以配置成生成输出信号。关于呼吸和/或心跳的输出信号可以优选地为电信号或其他信号,并且被发送到声音控制模块、运动控制模块或通信模块。声音控制模块、运动控制模块或通信控制模块可以与摇篮相关联。例如,运动控制模块可以移动例如具有运动平台的平台。各种其他信号接收模块可以进一步配置成操作移动平台。在一个实施例中,输出信号可以优选地为电信号或类似信号,并且可以被发送到移动平台的运动或声音控制模块,诸如摇篮,或者发送到摇篮的通信模块,或者发送到各种其他信号接收模块,并且可以进一步配置成操作移动平台。可替换地或附加地,输出信号可以配置成由警报系统接收,使得例如父母、护理人员或任何照顾婴儿的人可以得到通知。例如,信号可以根据与警报系统的通信协议兼容的协议来传输。在一些实施例中,警报系统可以包括例如蜂窝、互联网或网络服务器、路由器、网关或其他通信装置。警报系统可以配置成通过文本消息、短信、推送通知、语音消息等提供警报。在一个实施例中,呼吸检测系统或警报系统可以与健康护理/医院监测系统集成和/或通信。例如,系统可以向第三方系统提供原始或处理过的数据、通知和/或警报。该系统还可以与第三方系统集成。
在一个实施例中,呼吸检测系统1可以与摇篮一起操作、附接到摇篮或者与摇篮集成在一起。例如,呼吸检测系统1可以与摇篮集成或一起使用,如于2014年4月31日提交的第14/448,679号美国专利申请,或于2016年2月26日提交的第15/055,077号美国专利申请,或于2017年10月17日提交的PCT/US2017/057055中所公开的,所有这些文献通过引用并入本文。在一个示例中,呼吸检测系统1可以包括主体,主体包括处理模块,该处理模块包括呼吸检测模块3的全部或一部分。主体可以配置成被定位在摇篮上方,并且大致位于躺在摇篮内的婴儿上方的中心。在一个示例中,主体还包括一个或多个传感器装置3。在另一个实施例中,呼吸检测系统1可以稀疏地附接在摇篮周围,使得它能够捕捉躺在摇篮内的婴儿的移动。在另一个实施例中,呼吸检测系统1的感测装置2可以稀疏地附接在摇篮周围,使得它能够捕捉躺在摇篮内的婴儿的声音。在一个实施例中,系统1可以包括处理模块,该处理模块可以与摇篮集成或者定位成从其接收所收集的婴儿数据,其可以包括与传感器装置2的有线或无线通信,传感器装置2包括定位在摇篮周围或摇篮内的一个或多个传感器。处理模块还可以配置成输出信号,诸如纠正措施信号。
图4示出睡袋402和婴儿平台404的实施例400的立体图。睡袋402可以配置成在翼元件406处附接到睡眠表面,以便将婴儿固定在期望的位置以及期望的地方,从而允许传感器在一致的基础上更准确地处理婴儿,并收集更高质量的婴儿呼吸数据。在一个实施例中,睡袋402和/或睡眠平台404可以配备有标记或传感器,例如如上所述,配置成向感测装置或其他数据收集装置标记或报告它们的地方。因此,例如,婴儿胸部的相对运动可以相对于附近存在的其他运动(诸如平台404的运动)来识别。标记408配置成保持定位在婴儿胸部区域上方,并且当婴儿呼吸时,标记408将相对于平台404上下移动。传感器系统(未示出)然后可以配置成跟踪标记408的运动,以便建立婴儿的呼吸频率。
图2A为示出摇篮的实施例1200的立体图。摇篮1200可以配置成在睡眠平台1202上容纳睡着的婴儿。睡眠平台1202和摇篮1200可以进一步配置成容纳如本文所述的呼吸检测系统。在一个实施例中,平台1202可以包括连接到可控马达的移动平台,以驱动平台1202的运动。其示例将在下面关于图9至图16进行更详细的描述。响应于来自诸如呼吸检测模块3的处理模块的信号,平台1202可以配置成当根据本文公开的原理已经确定已经发生异常呼吸停止时,通过剧烈摇动或设计成刺激婴儿并促进呼吸的其他运动来响应。
图2B为示出摇篮和传感器系统的实施例1250的立体图。系统1250包括摇篮1252、感测装置1254和呼吸检测系统1256。在所示的实施例中,婴儿可以被放置在摇篮1252内侧,并且可以由传感器1254来寻找位置,在某些实施例中,传感器1254可以被制成看起来像移动装置或可替换地作为移动装置起作用。传感器1254可以配置成有效地寻找婴儿的位置,使得可以收集婴儿呼吸相关数据并将其传送到处理模块1256,在处理模块1256中,数据根据本文公开的原理分析、监测并响应。因此,传感器1254可以被称为呼吸传感器。在各种实施例中,传感器1254包括麦克风,该麦克风配置成检测来自婴儿的对应于呼吸的声音。在这个或另一个实施例中,传感器1254包括配置成以视觉或红外光谱对婴儿成像的摄像机。在一个示例中,处理模块1256可以将视频成像数据与声音数据相关联以检测呼吸。在一个实施例中,处理模块1256不仅可以执行本文公开的分析和算法,还可以另外控制包括许多其他功能和模块的睡眠系统,其他功能和模块诸如婴儿啼哭检测、运动和声音感测、可移动睡眠平台的控制、行为状态检测、音频生成以及音频、运动和状况输出,睡眠系统诸如在题为“婴儿镇静/睡眠辅助装置”的PCT/US2017/057055中公开的系统,其全部内容通过引用并入本文,并且其在本文的图3中部分地进行了描述。
图3示意性地示出处理系统1300的操作和功能单元,处理系统1300配置成与本文所述的传感器装置和摇篮实施例接口接合,使得分析、过滤、监测、检测并响应由呼吸检测系统(诸如上文关于图1C所述的呼吸检测系统1)中的一个或多个传感器收集的呼吸相关数据,可以由更宽泛的系统(诸如系统1300)作为其子系统的一部分来执行。因此,本文描述的呼吸检测系统1(图1C)、方法10(图1A)和/或方法1100(图1B)可以作为系统1300的子系统来执行。系统1300还可以执行其他婴儿睡眠功能,诸如婴儿啼哭检测、运动和声音感测、可移动睡眠平台的控制、行为状态检测、音频生成以及音频、运动和/或状况输出信号。系统1300可以如本文所述执行心跳检测。
系统1300可以包括婴儿镇静/睡眠辅助装置2258,婴儿镇静/睡眠辅助装置2258包括各种控制系统相关的部件,控制系统相关的部件包括控制系统2216和通信设施2214,控制系统2216包括用于接收并处理输入2200并产生输出2246的控制处理器。在一些实施例中,系统1300还包括用户界面。应当理解,控制系统2216可以根据实施需要包括各种部件,这些部件包括马达、驱动器、传感电路和微处理器的各种组合。控制系统2216和用户界面的部件可以位于婴儿镇静/睡眠辅助装置2258的外壳/平台部分上或远离该外壳/平台部分。
输入2200可以包括来自传感器装置2002的数据或控制信号,传感器装置2002包括一个或多个传感器,如上所述,一个或多个传感器包括各种类型的传感器或装置,诸如麦克风或声音传感器2202、运动控制传感器2206、加速度计或运动传感器2208、用户界面、生物测定传感器2260等。在一个实施例中,生物测定传感器2260可以为加速度计或其他振动传感器,诸如压电传感器,并且用于通过测量例如摇篮、垫子、床垫、婴儿服装或睡袋的移动平台中的振动来检测/测量婴儿的呼吸和/或心跳。感测装置2002可以包括上文和本文其他地方关于方法10(图1A)、方法1100(图1B)和呼吸检测系统1(图1C)中的感测装置描述的特征和功能点。
可以将来自控制系统2216的输出引导到其模块或装置,诸如用于控制声音生成的一个或多个扬声器2248、用于控制放置婴儿的平台或结构的运动的运动控制器2250、使用通信连接模块2262对紧急服务的呼叫、以及用于控制各种状态灯的照明的状态灯设施2252。连接模块2262可以包括无线网络连接、蜂窝、地线通信或用于传输消息通信(例如,呼叫、电子邮件、警报、文本消息、帖子等)的其他通信连接路线。例如,连接模块2262可以配置成根据用于按路线发送消息的兼容通信协议来传输信号和/或数据通信。在各种实施例中,消息可以被按路线发送到警报系统、护理人员、用户通信装置、急救服务、医院或第三方资源。消息可以作为例如文本消息、短信、推送通知、语音消息等来传输。在一个实施例中,系统1300或连接模块2262可以与健康护理/医院监测系统集成和/或通信。例如,系统1300可以通过连接模块2262向第三方系统提供原始或处理过的数据、通知和/或警报。系统1300也可以与第三方系统集成。
来自感测装置2002的其他输入也可以由其他传感器提供,这些传感器可以包括运动和/或声音传感器2202、2208,诸如光学传感器,包括摄像机、压力传感器、位于襁褓或睡袋中的传感器、第三方传感器,包括监测器、嵌入织物中的传感器等。嵌入织物中的传感器可以为柔性传感器。传感器可以用于检测儿童生理参数。传感器可以用于提供关于声音和/或运动范围的模式选择的输入和反馈,所述输入和反馈用于激活婴儿的镇静反射或在某些情况下增加婴儿的觉醒的机构。麦克风或声音传感器2202可以与用户界面通信。运动控制传感器2206可以由用户界面控制。运动控制传感器2206可以与运动生成模块2232通信。运动控制传感器2206可以向运动生成模块2232发送期望的系统速度输入2220。
传感器装置2002可以将所收集的婴儿数据发送到呼吸检测模块2003。呼吸检测模块2003可以包括上文和本文其他地方关于方法10(图1A)、方法1100(图1B)和呼吸检测系统1(图1C)中的感测装置描述的特征和功能。例如,呼吸检测模块2003可以过滤并分析婴儿数据。所收集的婴儿数据可以包括与呼吸不相关的数据,可以过滤掉与呼吸不相关的数据以隔离出呼吸相关数据。所收集的婴儿数据可以包括与心跳不相关的数据,可以过滤掉与心跳不相关的数据以隔离出心跳相关数据。过滤可以包括去除与平台的移动或其他与呼吸不相关和/或与心跳不相关的运动或声音相对应的运动和/或声音数据。呼吸检测模块2003可以将过滤的呼吸和/或心跳相关数据转换成频域。呼吸检测模块2003可以生成、更新、修改和/或选择婴儿呼吸曲线。呼吸检测模块2003可以基于呼吸相关数据和婴儿呼吸曲线做出关于呼吸模式和阈值事件的决定。呼吸检测模块2003可以生成、更新、修改和/或选择婴儿心跳曲线。呼吸检测模块2003可以基于心跳相关数据和婴儿心跳曲线做出关于心跳模式和阈值事件的决定。在一些情况下,呼吸检测模块2003可以提供并输出对应于如上所述的纠正措施2246的信号。例如,呼吸检测模块2003可以利用连接模块2262向护理人员、紧急服务提供商、医院监测系统发送警报,例如警报、消息、短信、推送通知、电子邮件、文本、电话呼叫等。呼吸检测模块2003可以利用扬声器2248来发起警告或警报。呼吸检测模块2003可以向可移动婴儿睡眠平台的运动控制器2250发送信号,以激活旨在唤醒婴儿并恢复正常呼吸和/或心跳的刺激操作模式。呼吸检测模块2003可以向状态灯2252发送信号以发起光警报。
麦克风或声音传感器2202可以向啼哭/状态检测模块2218发送数据。加速度计或运动传感器2208可以向运动分析模块2222发送运动数据。通信设施2214可以用于在输入2200与控制系统2216之间建立通信。可以通过直接控制、远程控制等建立通信。直接控制可以包括从与婴儿镇静/睡眠辅助装置直接集成的输入装置向通信设施提供控制输入。远程控制可以包括从远程连接到婴儿镇静/睡眠辅助装置的输入装置向通信设施提供控制输入。远程连接可能包括有线和无线网络连接。无线网络连接可以包括无线网络连接、蓝牙连接等。日志记录可以包括跟踪喂食、跟踪尿布等。
控制系统2216可以包括各种模块。模块可以包括啼哭/状态检测模块2218、行为状态模块2230、音频生成模块2238、运动生成模块2232、运动分析模块2222、状态灯模块2234等。在一个实施例中,模块包括生物测定检测模块。啼哭/状态检测模块2218可以与麦克风或声音传感器2202、运动控制传感器2206、行为状态模块2230等通信。啼哭/状态检测模块2218可以向行为状态模块2230发送婴儿啼哭/不啼哭状况输入以及啼哭情景的量化。生物测定检测模块可以与运动生成模块2232、音频生成模块2238等通信。生物测定检测模块可以向运动生成模块2232发送期望的运动状态输入2260,向音频生成模块2238发送期望的音轨、期望的音量/均衡器设置输入2236等。行为状态模块2230可以与啼哭检测模块2218、运动生成模块2232、音频生成模块2238等通信。行为状态模块可以向运动生成模块2232发送期望的运动状态输入2260,向音频生成模块2238发送期望的音轨、期望的音量/均衡器设置输入2236等。运动生成模块2232可以与行为状态模块2230、运动控制传感器2206、用户界面2201、运动分析模块2222、运动控制器2250等通信。运动分析模块2222可以与加速度计或运动传感器2203、用户界面2201、运动生成模块2232、状态灯模块2234等通信。运动分析模块2222可以向运动生成模块2232发送运动频率/振幅和运动安全/不安全输入2226。运动分析模块2222可以向状态灯模块2234发送运动安全/不安全输入和运动安抚/未安抚输入2228。运动生成模块可以向运动控制器2250等发送目标马达位置/速度输入。音频生成模块2238可以与行为状态模块2230、一个或多个扬声器2248等通信。音频生成模块2238可以向一个或多个扬声器2248发送音频生成模块输入。状态灯模块2234可以与运动分析模块2222、状态灯颜色显示设施2252等通信。状态灯模块2234可以向状态灯颜色显示设施2252等发送目标状态灯颜色输入。
控制系统2216还可以与数据存储设施2254、规则引擎2256等通信。数据存储设施2254可以存储可以由控制系统2216的其他模块等访问的信息。规则引擎2256可以为激活婴儿的“镇静反射”的机构的输入和触发提供规则。
用户界面可以与诸如麦克风或声音传感器2202、啼哭/状态检测模块2218、运动分析模块2222、加速度计或运动传感器2208等输入通信。该界面可以允许用户输入数据,诸如婴儿的出生日期、出生时的胎龄、状况、婴儿的预产期、婴儿的姓名或标识符、性别、婴儿的体重等。婴儿的体重可以手动或自动输入。婴儿的体重可以从与婴儿镇静/睡眠辅助装置2258集成的秤自动输入。输入可以用于选择或识别合适的婴儿呼吸曲线和/或心跳曲线。附加输入可以包括信息输入。信息输入可以包括婴儿体重、婴儿长度、婴儿周长、频率、旅行、免疫接种、疾病、心率、呼吸速率、血氧等。婴儿体重可以包括出生时的体重、不同称重设备下的婴儿体重等。婴儿长度可以包括出生时的婴儿长度、不同测量设备下的婴儿长度等。婴儿周长可以包括婴儿出生时的头围、不同测量设备下的婴儿头围等。用户界面可以用于通过提供更多的运动和声音来增强基线刺激。用户界面可以是婴儿镇静/睡眠辅助装置的组成部分,或者是分开的部件,诸如在移动外围装置上的分开的部件,其可以通过有线连接、无线网络连接等连接到婴儿镇静/睡眠辅助装置。无线网络连接可以为无线网络连接、蓝牙连接等。用户界面可以具有控制、设置信息输入和可以发送到装置的控制系统的其他输入数据。控制可以包括开/关控制、声音控制、运动控制、光控制等。控制可以启用或禁用。
在一些实施例中,用户界面可以作为移动应用提供。移动应用可以向婴儿镇静/睡眠辅助装置2258的控制机构提供数据输入。数据可以包括监测数据、反馈数据、控制数据、报告数据、分析数据、统计数据等。移动应用可以安装在移动装置上。该装置可以是智能手机、平板电脑等。移动装置可以具有可以是iOS、安卓等的操作系统。移动应用可以实现与装置的交互。可以通过通信接口实现交互。通信接口可以为通用串行总线(USB)接口、无线网络接口、蓝牙接口等。交互可以为控制交互。控制交互可以类似于可以直接从婴儿镇静/睡眠辅助装置2258启用、仅在移动应用上可用等的交互。
其他移动装置交互可以包括报告和统计、共享和群组交互、基准和比较交互、图形交互、啼哭的声音识别标志交互、数据上传到第三方交互、来自主题专家的反馈交互、警告警报交互、白噪声交互的泛音定制、其他输入交互、日志共享/打印输出交互、体重交互、母乳喂养交互、摄像机交互等。其他输入交互可以包括照片输入交互、视频输入交互、音频输入交互等。
图5示意性地示出根据各种实施例的由呼吸检测模块使用的关于间歇呼吸的检测和每分钟呼吸分析的示例缓存500。缓存500可以由采用如本文所述的传感器装置的呼吸检测模块使用。例如,呼吸检测模块可以利用压电途径,压电途径使用来自传感器装置的信号,传感器装置包括压电传感器,压电传感器被放置成使得当婴儿呼吸时,传感器被按压,从而产生信号。在一个示例中,传感器可以放置在床垫下。然后可以过滤并分析生成的信号。在一个实施例中,过滤可以包括放大和/或转换。例如,信号可以传播到放大器,然后传播到模数转换器。呼吸检测模块然后可以读取放大的值。关于图5和图6&图7的呼吸检测模块通常被描述为以100Hz的采样速率读取放大的值,但是本领域技术人员在阅读本公开后将会理解,可以使用其他采样速率。
图5所示的缓存500根据先进先出(FIFO)次序存储数据。部分A代表当新样本到达时从缓存500中去除的样本。部分D示出以该采样速率获取的新样本。部分C表示缓存的一部分,其与部分D一起用作检测间歇呼吸的预定周期的缓存长度(见图7)。部分B表示缓存的一部分,其与部分A、C和D一起包括用于每时间段呼吸计算的预定周期的缓存长度(见图8)。
图6示意性地示出根据各种实施例的使用包括压电元件的呼吸传感器来检测呼吸的方法流程。在一个示例中,呼吸传感器可以类似于参考图17至图22或本文其他地方描述的呼吸传感器。沿着呼吸传感器的压电元件施加的力、应变或压力可以被转换成电信号,电信号可以由信号调节器调节。经调节的信号可以通过驱动器传输到模拟数字转换器,以转换成数字信号,数字信号然后可以由处理器处理。处理器可以为如本文所述的控制器或传感器控制系统的部件,或者可以配置成向其传输处理过的数据。
图7示出根据各种实施例的检测间歇呼吸的方法。间歇性呼吸可以表现为没有发生呼吸的时期。例如,间歇性呼吸的原因可能是睡眠呼吸暂停,简单的不规则呼吸间隔。呼吸检测系统可以配置成检测呼吸间隔以确定婴儿当前状态。呼吸检测模块可以获取初始时间段(例如2秒,但是也可以使用其他时间段)的呼吸数据600。呼吸检测模块然后可以分析呼吸数据样本并识别呼吸数据存在的间隔602。例如,呼吸检测模块可以检查缓存中的每个样本,并定位其中有来自呼吸的数据的间隔。呼吸检测模块可以应用关于间隔检测的一个或多个条件。例如,检测模块可以要求呼吸信号必须满足振幅和持续时间条件。振幅条件可以设置上限信号振幅、下限信号振幅或上限和下限信号振幅。例如,呼吸信号可能需要具有大于20mV的振幅,以过滤振幅在20mV左右或更低的可见噪声干扰。应当理解,振幅条件将取决于所采用的信号方法和电路。持续时间条件可以设置上限信号持续时间、下限信号持续时间或上限和下限信号持续时间。例如,持续时间条件可能要求当前检测到的间隔的持续时间长于15ms,以被视为呼吸信号的一部分,而不是噪声的一部分。当已经检测到间隔时,可以计算总持续时间,并将总持续时间与正在使用的整个缓存持续时间的预定百分比进行比较604,尽管在一些实施例中也可以使用更大或整个缓存。如果检测到的间隔的总持续时间小于整个缓存持续时间的预定百分比或其他预定时间段508,则认为整个缓存已经检测到间歇性呼吸610。如果检测到的间隔的总持续时间大于整个缓存持续时间或其他预定时间段的预定百分比612,则不认为检测到间歇性呼吸614。例如,图5中的部分A可以表示以100Hz的采样速率获取的新样本,并且可以计算在部分C和D期间识别呼吸信号的间隔的总持续时间,例如2秒,并将间隔的总持续时间与整个缓存持续时间A-D的20%(例如60秒)进行比较。如果检测到的间隔的总持续时间小于20%,则认为整个缓存区检测到间歇性呼吸。在一个实施例中,间歇性呼吸检测可以每隔新的2秒缓存时间执行一次,尽管在其他实施例中可以使用其他时间段。
图8示出根据各种实施例的计算每时间段呼吸的方法。该时间段被示例性为一分钟,但是本领域技术人员在阅读本公开后将会理解,可以使用其他预定时间段。呼吸检测模块可以在长度为60秒的缓存上计算呼吸速率,尽管也可以使用其他时间段。如图5所示,整个缓存可以用于计算每分钟的呼吸速率。例如,可以在60秒后缓存充满时计算呼吸速率,然后基于获得的新数据每2秒钟计算一次。可以通过检测所收集的信号中的峰值来计算呼吸速率。峰值对应于每个吸气间隔,并在该间隔的最大值处找到。然而,噪声可能是假峰值的原因,因此一些实施例可以包括为了去除这种假峰值而要考虑的步骤。图8是一个这样的示例。在一些实施例中,可以去除一个或多个过滤步骤,或者小波可以不与峰值检测结合使用。回到图8,获取呼吸数据700。呼吸检测模块然后可以使用低通过滤来处理数据702。用于低通过滤的过滤器可以包括例如FIR过滤器。过滤器可以具有预定的内核长度和截止频率。例如,内核长度可以为11。示例截止频率可以是2Hz,从而保持低于2Hz的信息。在一些实施例中,通过利用前向-后向过滤,可以减少由信号过滤引起的延迟。
可以使用小波来检测峰值704。为了减少假峰值的数量,可以引入小波变换作为峰值检测时的附加步骤。小波变换用于信号处理以从信号中去除噪声。变换既位于时间域,也位于频域,其中傅里叶变换局限于频率。在第一步骤中,可以对缓存执行峰值检测。峰值检测可以为对输入信号的正弦函数执行的一阶导数函数。在导数函数之后检测对应于最大值的峰值。在第二步骤中,可以将小波变换引入到输入信号中。这个途径中使用的小波变换包括具有2种类型核(低核和高核两者)的4个级别。输入信号与一级低核和高核进行卷积。然后,卷积的结果与第二级低核和高核卷积,诸如此类,直到最后一级。第四级低卷积后的结果可以在方法中进一步使用。在第三步骤中,如上文关于第一步骤所解释的那样,对第二步骤之后的结果信号执行峰值检测。在第四步中,使用第一步骤和第三步骤之后的结果创建峰值列表。在这个步骤中,呼吸检测模块比较在第一步骤和第三步骤中计算的峰值指数。如果在第三步骤的当前峰值周围的区域中,在第一步骤中检测到峰值,则该峰值有效。最接近在第三步骤中检测到的峰值的峰值可以被认为是有效的,而其他的可以被丢弃。
也可以过滤峰值706。例如,在执行峰值检测之后,可以使用峰值过滤来去除彼此接近且是未过滤噪声造成的峰值。过滤可以包括基于两峰值之间的预定最小距离去除彼此相邻的峰值。例如,两个峰值之间的最小距离可以被认为是对应于0.8秒的80个样本(在100Hz下)。
在708,呼吸检测模块可以计算呼吸速率。在一个示例中,呼吸速率可以被计算为在峰值过滤之后对峰值执行的一阶导数的中值。也可以使用计算呼吸速率的其他方法。
在各种实施例中,可以不计算呼吸速率计算,直到已经获得预定时间段(例如1分钟)的足够的呼吸数据,尽管在一些实施例中,呼吸速率可以最初从预定时间段的分数外推。
图9至图12示出用于睡眠装置的示例驱动系统100的各种实施例和视图,睡眠装置配置成旋转包括如本文所述的呼吸检测系统1的睡眠装置140的平台。
睡眠装置140可以类似于图2A和图2B所示的睡眠装置1200、1250并且可以包括基座144。轴承基座148可以在旋转固定的位置支撑在基座144上。例如,轴承基座148可以用螺栓固定到基座144上或以其他方式附接到基座144。
轴承146联接在轴承座148与平台之间(例如参见图2A中的平台1202)以允许平台相对于轴承座148旋转运动。例如,轴承146可以包括推力轴承、惰性苏珊轴承、滑动轴承、滑动轴承或轴颈轴承、低摩擦表面、低摩擦特氟隆表面或低摩擦硅表面。驱动系统100可以配置成在水平面内左右旋转平台。旋转可以在延伸通过轴承146的竖直轴线上进行。
平台可以通过轴承146可旋转地安装到基座144,并且在其上能在基座144上方旋转。在所示实施例中,平台安装到平台安装件170,平台安装件170包括轴承安装件172和驱动安装件174。平台的中心部分可以使用夹具或螺栓或其他附接结构附接到轴承安装件172。驱动安装件174可以在轴承安装件172向外的位置附接到平台,也可以不附接到平台,轴承安装件172可以包括邻近平台的周边边缘或端部的位置。在所示的配置中,驱动安装件174运动传递臂176在轴承安装件172与驱动带附接构件178之间延伸,以将驱动模块180提供的运动传递到平台或轴承安装件172。
驱动模块180包括马达支架182,马达184(见图12)安装到马达支架182。驱动模块180可以附接到基座144或与基座144成一体。由马达184产生的转矩被施加到马达轴186,马达轴186的旋转被用来平移驱动带188。
驱动模块180可以包括一个或多个滑轮190(参见例如图11),滑轮190配置成当驱动带188被马达轴186驱动时支持驱动带188的平移。马达轴186可以包括或可操作地联接到滑轮190。例如,在所示实施例中,马达轴186连接到滑轮190d,使得滑轮190d与马达轴186一起旋转。
虽然可以使用任何合适的马达184,但是马达184优选地被选择成在低rpm下以高转矩提供平稳、低噪声的操作,操作的位置和速度都可以进行精确地控制。例如,马达184可以为可由正弦电流驱动的三相永磁同步马达(PMSM)、三相无刷DC马达(BLDC)等。为了控制马达184的速度和位置,马达驱动器可以合成三个独立的正弦电压,每个相位具有可控的频率和振幅。合成电压可以具有120°的恒定相位偏移,这反映了三个马达绕组的位置偏移。马达驱动器可以包括三个半桥,三相各一个半桥,三个半桥产生三个独立的正弦电压。每个半桥可以包括两个像低电阻电子开关一样工作的MOSFET晶体管。通过在这些开关上施加两个相互反相的脉宽调制(PWM)信号,半桥的平均电压输出可以设置在0V到V DC之间的任何位置。这些电压连接到马达端子,以便在马达184的绕组中产生正弦电流,并在马达定子中产生适当的磁通量。
使用BLDC马达是有利的,因为它能够直接控制振幅和频率两者,而不需要附加的马达或附加的齿轮来操纵振幅。取消齿轮可以实现更安静的操作,这在本应用中是一个优势。它还减少了移动机械零件的数量,这可能会提高稳健性。无刷马达的使用也可以通过消除电刷磨损来延长马达的寿命。典型的感应马达具有最佳的RPM,并通过齿轮传动实现较低的速度。对于这些马达来说,方向连续变化的应用往往比较困难。BLDC马达的一个优点是,它在宽频率范围(RPM)内运行良好,在低RPM内具有高转矩,这有助于快速改变该应用所需的方向。
为了实现静音操作,PWM频率(半桥以PWM频率开启以及关闭)可以设置在20kHz以上,并且最好在40kHz左右。PWM频率与马达184旋转平台的频率无关。驱动器级所需的PWM信号可以由微控制器基于控制算法产生。控制算法可以基于来自婴儿的移动感测装置、婴儿噪声感测装置、婴儿生命体征感测装置(诸如心率、呼吸、氧合等传感器)的输入来确定期望的运动振幅和频率,如本文其他地方和于2016年2月26日提交的第15/055,077号美国专利申请中所讨论的。可以使用依赖于马达转子保持与定子磁通量锁定的能力的开环控制方法,从而可以通过单独控制三个绕组电流来实现马达轴186的位置和转速的控制。
驱动系统100可以包括可操作用于控制平台移动的控制系统。控制系统可以如上文关于控制系统2216(图3)所述。例如,控制系统可以包括控制板168,控制板168配置成通过调节马达184的操作来控制平台运动的振幅和频率。控制系统可以包括用户界面或与用户界面通信,以接收输入和控制指令和/或输出关于系统或婴儿操作的信息。控制系统可以配置成从一个或多个传感器收集数据,并响应于所收集的数据控制运动和/或声音的输出。在各种实施例中,控制系统可以类似于于2014年4月31日提交的第14/448,679号美国专利申请或于2016年2月26日提交的第15/055,077号美国专利申请中描述的控制系统。在一些实施例中,控制系统与上述关于呼吸检测系统或呼吸检测模块的控制系统集成或分开。
如上文所介绍的,马达184的输出被传递到驱动带188,驱动带188的平移进一步通过驱动带附接构件178与驱动带188的联接将马达输出传递到平台。驱动带附接构件178可以以任何合适的方式联接到带188。在图示的实施例中,驱动带附接构件178通过夹紧到驱动带188而附接到驱动带188。
驱动带188可以包括带或链条。当使用链条时,一个或多个滑轮190可以包括间隔开的齿,这些齿插入链条中的销之间的间隙中,以帮助将动力传递给链条。在图示的实施例中,驱动带188包括具有沿其侧面形成的齿或肋的带,齿或肋接合在一个或多个滑轮190上的相应齿或肋轮廓之间,使得当驱动带188被马达184平移时,滑轮190旋转。在另一个实施例中,驱动带188可以包括平的侧面。
如上文所介绍的,驱动模块180可以包括一个或多个滑轮190,滑轮190支撑驱动带188的移动。虽然可以使用滑轮190的各种布置,但是在所示实施例中,马达轴186通过滑轮190d联接到传递带192。传递带192的平移被传递到传送滑轮190a以驱动其旋转。传送滑轮190a的旋转被平移到驱动带180,驱动带180的平移由传送滑轮190a和惰轮190b、190c支撑。因此,马达轴186的旋转平移传递带192以旋转传送滑轮190a。传送滑轮190a的旋转平移驱动带188,并且驱动带188的平移旋转惰轮滑轮并在驱动带附接构件178处给予对应的横向移动。驱动带附接构件178处的横向移动用杠杆移动轴承146上的平台或平台安装件170,以使平台在基座144上方旋转。马达184的对应反转驱动驱动带附接构件178在相反方向上的横向移动,以提供平台的摆动移动。图示的传送滑轮190a包括联接到传递带192的下部部分和联接到驱动带188的上部部分。在其他实施例中,传送滑轮190a可以沿着上部部分联接到传递带192,并且沿着下部部分联接到驱动带188。在各种实施例中,附加的带和/或滑轮190可以用于修改带移动的位置或方向。驱动模块180可以任选地包括张紧器194,张紧器194接合驱动带188以允许调节驱动带188上的张力。
在一些实施例中,平台安装件170可以从轴承安装件172向外延伸,以在平台中心部分向外的其他位置(例如诸如邻近平台的周界)附接到平台。在一些实施例中,轴承安装件172包括从轴承安装件172延伸的一个或多个框架构件,框架构件在平台下方的周边位置处附接到平台或以其他方式为平台提供支撑。
在另一个实施例中,马达输出可以直接传输到轴承安装件172。例如,马达轴186可以机械地或摩擦地接合轴承安装件172的一侧或边缘,以驱动轴承146上的旋转。在一个示例中,马达轴186包括齿,齿接合与轴承安装件172相关联的相应齿或齿轮,以将马达产生的转矩转化为平台的旋转。在另一个实施例中,驱动系统100包括推动并拉动运动传递臂176以旋转平台的线性马达。
在一些实施例中,本文描述的呼吸检测系统或呼吸检测模块及其组件被用在睡眠装置中,该睡眠装置包括用于测量附加参数的一个或多个附加传感器。例如,呼吸检测系统或呼吸检测模块可以结合到婴儿镇静/睡眠辅助装置中,如于2014年4月31日提交的第14/448,679号美国专利申请或于2016年2月26日提交的第15/055,077号美国专利申请中所述,并且包括用于确定婴儿行为状态的控制系统,例如运动检测、声音检测和/或其他参数的检测,并且发起包括以振荡方式旋转平台的响应,以安抚或诱导睡眠。睡眠装置可以包括类似于上面参考图3描述的处理系统1300的处理系统。在一个示例中,驱动系统100或另一驱动系统配置可以以大约2”偏移的每秒0.5-1.5个循环(cps)驱动振荡运动,但是如果婴儿烦躁不安,则该装置通过以更快的速率(大约2-4.5cps)传递更小的偏移(例如<1.3”)来响应。这种快速而微小的运动可能会向内耳前庭机构中的半规管传递特定程度的快速加速-减速力,以激活镇静反射。在快速运动阶段(—2-4.5cps),往复运动可以具有小于1.3英寸的最大振幅,进一步确保婴儿的安全。在一些实施例中,声音也可以从扬声器输出以安抚婴儿。在一个示例中,响应于检测到婴儿痛苦,可以既提供平台的剧烈运动又提供响亮的声音。例如,以大于0.5Hz的频率和大于1英寸的振幅提供平台的运动,并伴随有具有至少65dB强度的声音,可以为婴儿提供适当的刺激。当然,也可以设想其他量的刺激。在另一个或进一步的示例中,在基线时,声音输出可以产生大约65dB至大约74dB的低音调隆隆声。如果婴儿的行为状态变得更痛苦,则可以输出更高音调的音轨。在另一个示例中,可以以大约75dB到大约95dB的更大音量输出更高音调的音轨。
图13至图16示出结合呼吸检测系统1的睡眠装置240的另一种配置。图13至图15中示出基座244、平台242和相关特征;然而,可以使用各种睡眠装置配置。
呼吸检测系统1可以包括或配置成与基座244和/或平台242以及一个或多个呼吸传感器269一起操作。呼吸传感器269可以包括任何合适的呼吸传感器,诸如本文描述的那些呼吸传感器。呼吸传感器269可以配置成检测呼吸、心跳和/或运动。呼吸传感器269可以是本文描述的控制系统和/或控制系统的呼吸检测模块的一部分,或者配置成可操作地与控制系统和/或控制系统的呼吸检测模块通信。
平台242在一个或多个附接点266处联接到平台安装件270。在图示的示例中,一个或多个重量传感器2定位在附接点266处,以位于平台242与平台安装件270之间。然而,在其他实施例中,平台242可以附接到平台安装件270,而重量传感器2不必定位在附接点266处或其他附接点处。一个或多个重量传感器2可以包括测压元件或其他重量传感器2配置,该配置具有穿过或邻近传感器2的狭槽,螺钉、螺栓或其他附接结构可以延伸穿过该狭槽以将平台242安装到平台安装件270。
重量传感器2可以配置成收集重量数据,用于重量跟踪和/或重量分析。例如,重量传感器2可以配置成测量定位在平台242上的婴儿的重量。重量传感器2可以配置成在接收到收集重量数据的指令时,和/或在事件发生时,诸如当婴儿被放置在平台242上时,连续地、周期性地、以预定的间隔收集重量数据。在一个实施例中,用户可以限定或安排何时进行体重测量,或者可以通过用户界面输入指令,以上述方式收集体重数据。平台242可以在附接点266处安装到平台安装件270,使得平台压靠重量传感器2。在一个实施例中,重量传感器2和/或控制系统可以校准重量传感器2,例如,在启动时将平台242的重量归零。
平台242可以在固定到基座242的轴承基座248上可旋转,基座248也可以包括轴承基座248。旋转可以在延伸穿过轴承246的竖直轴线上进行,平台242能相对于基座244在轴承246上旋转。在一些实施例中,平台242可以配置成以其他或附加的运动模式,诸如本文描述的任何运动模式移动。如所描绘的,平台242安装到平台安装件270,平台安装件270包括用于可旋转地安装在基座244上方的轴承安装件272和用于安装到驱动系统200的驱动安装件274。平台242的中心部分可以使用夹具或螺栓或其他附接结构连接到轴承连接件272。
睡眠装置包括配置成选择性地移动平台242的驱动系统200。驱动系统200可以以类似于上述关于驱动系统100(见图9至图12)的方式配置,其中相似的特征由相似的附图标记标识。例如,驱动系统200包括驱动模块280,驱动模块280包括容纳在马达支架282中的马达284。马达输出旋转马达轴286,马达轴286通过传递带292驱动传递滑轮290a的对应旋转。传递滑轮290a的旋转被平移到驱动带288,驱动带288通过驱动安装件274联接到平台244。驱动安装件274包括驱动带附接构件278,驱动带附接构件278包括夹具,夹具夹紧驱动带288以与驱动带288的移动相联接。驱动带附接构件278附接到运动牵引臂176或直接附接到平台242或平台安装件270。所示实施例中的驱动安装件274包括运动传递臂276,运动传递臂276在轴承安装件272与驱动带附接构件278之间延伸,以将驱动模块280提供的运动传递到平台242和/或轴承安装件272。在所示实施例中,运动传递臂276在传递臂联接结构296处联接到平台安装件270和/或平台242。虽然可以使用其他联接配置,但是传递臂联接结构296包括上夹紧部分296a和下夹紧部分296b,其配置成夹紧运动传递臂276以将平台安装件270联接到传递臂276。在另一个实施例中,运动传递臂276由销、螺栓保持,或者与平台安装件278或平台成一体。应当理解,可以使用其他配置来联接到驱动带288的运动,例如,平台安装件270或平台242可以直接联接到驱动带288。
为了给平台242提供移动的空间,间隙区域260可以设在基座244的面向内部的一侧261与平台安装件270的外侧或外边缘262之间,尽管在其他实施例中,间隙区域261可以设在基座244的面向内部的一侧261与平台242的外侧之间。在所示实施例中,边缘262向上延伸以限定接收平台242的区域,使得平台242凹进边缘262的上部范围之下。在平台242运动期间,边缘262可以帮助保持定位在平台242上的床垫(未示出)。
如上文所介绍的,可以将如此布置的具有针对图13至图16所述的平台242和/或轴承架272的呼吸检测系统1结合到具有不同驱动系统和/或配置而没有驱动系统的睡眠装置240中。在另一个实施例中,呼吸检测系统1相对于平台和驱动系统结合,该平台和驱动系统配置成以另一种方式移动,例如上下移动;横向、纵向或对角线方向的波动;摇摆运动;水平面上横向左右运动;在水平面上的平面上从头到脚的运动;和/或在延伸穿过或平行于平台主平面的旋转轴上的倾斜运动,诸如横向地向上倾斜平台242的第一纵向端同时向下倾斜第二纵向端,或者纵向地向上倾斜平台的第一横向侧同时向下倾斜第二横向侧。在一个示例中,旋转或倾斜轴线沿着水平面延伸通过或相对于平台242的中央纵向或横向分割部或二等分部延伸。如本文所述,可以基于传感器收集的数据及其分析来选择这样的运动。
在一些实施例中,呼吸检测系统1可以包括控制系统和附加的传感器,如上文参考图3和本文其他地方所述。例如,控制系统可以包括分析模块,并且与用户界面和/或数据存储装置通信并向其提供输出。控制系统还可以包括另一个控制系统或与另一个控制系统接口连接,另一个控制系统能操作用于控制驱动平台242运动的马达。
在一个实施例中,驱动系统200可以结合在婴儿镇静/睡眠辅助装置中,如于2014年4月31日提交的第14/448,679号美国专利申请或于2016年2月26日提交的第15/055,077号美国专利申请中所述,并且包括用于确定婴儿的行为状态的控制系统,例如运动检测、声音检测和/或其他参数的检测,并且基于对测量数据的分析发起包括以振荡方式旋转平台242的响应,以安抚或诱导睡眠。例如,驱动系统200可以以大约2”的偏移的每秒0.5-1.5个循环(cps)驱动振荡运动,但是如果婴儿烦躁不安,则该装置通过以更快的速率(大约2-4.5cps)传递更小的偏移(例如<1.3”)来响应。这种快速而微小的运动可能会向内耳前庭机构中的半规管传递特定程度的快速加速-减速力,从而激活镇静反射。在快速运动阶段(—2-4.5cps),往复运动可以具有小于1.3英寸的最大振幅,进一步确保婴儿的安全。在一些实施例中,声音也可以从扬声器输出以安抚婴儿。在一个示例中,响应于检测到婴儿痛苦,可以既提供平台242的剧烈运动又提供响亮的声音。例如,以大于0.5Hz的频率和大于1英寸的振幅提供平台242的运动,以及具有至少65dB强度的声音,可以给婴儿提供适当的刺激。当然,也可以设想其他量的刺激。在另一个或进一步的示例中,在基线时,声音输出可以产生大约65dB至大约74dB的低音调隆隆声。如果婴儿的行为状态变得更痛苦,则可以输出更高音调的音轨。在另一个示例中,可以以大约75dB到大约95dB的更大音量输出更高音调的音轨。
平台242还包括用于附接睡袋的任选附接机构263,任选附接机构263配置成以于2014年4月31日提交的第14/448,679号美国专利申请或于2016年2月26日提交的第15/055,077号美国专利申请中描述的方式将婴儿固定到平台。在所示实施例中,附接机构263包括两个附接构件264。附接构件264包括定位在平台242横向侧的夹子。附接机构,诸如所示的那些附接机构,可以类似地与本文描述的睡眠装置的平台的其他实施例结合。
睡眠装置240或呼吸检测系统1可以包括用于测量附加参数的一个或多个附加传感器,诸如上面介绍的重量传感器2。这样的附加传感器可以与传感器系统或控制系统相关联,诸如在于2014年4月31日提交的第14/448,679号美国专利申请或于2016年2月26日提交的第15/055,077号美国专利申请中描述的传感器系统或控制系统,或者集成从呼吸传感器269收集的数据的传感器系统或控制系统。在所示实施例中,平台242还结合用于输出音频的一个或多个可选扬声器268。音频可以包括由控制系统或其控制系统基于对婴儿啼哭、运动或由定位成检测婴儿参数的传感器收集的与婴儿相关的其他数据的输入和/或分析而选择的音轨。传感器可以包括压力传感器(例如,压力垫)、视频传感器(例如,用于检测移动和/或收集尺寸数据)或运动传感器。
在一个实施例中,呼吸传感器269包括一个或多个运动传感器,运动传感器包括一个或多个压电元件。压电元件可以配置成检测压力、力、应变或加速度变化,变化可能包括振动。压电元件可通过固体或气体产生的传感器振动来检测声波的传播或压力变化,产生的传感器振动被传导到心跳检测模块和/或呼吸检测模块以用于分析,其可包括如本文所述的控制系统或传感器控制系统。压电元件可以包括处理器和/或存储介质或者与处理器和/或存储介质通信,存储介质存储能由处理器执行的分析指令,用于分析传感器产生的电流。在一个示例中,压电元件包括一个或多个压电条带。在一些实施方式中,可以悬挂这样的条带传感器配置。条带传感器可以附着到表面,使得表面的移动对传感器施加应力或应变。可以将条带传感器定位在两个表面之间,使得在两个表面之间传输的力的变化被传感器检测到。条带传感器可以放置在密封的气体容积中或固体内,使得沿着周围材料传输的振动通过压力变化被传感器检测到。可以悬挂条带传感器以使传感器与可移动平台的运动隔离。可以将压电元件定位在相对于婴儿的适当位置,并且在离婴儿的适当距离内,以检测婴儿的运动,诸如竖直运动或其他方向运动和/或相关的压力、力或振动。在一个示例中,可以在许多位置使用多个压电条带传感器。在一个实施例中,当婴儿位于平台上时,可以将呼吸传感器249的压电元件定位在婴儿的背部下方或沿着婴儿的背部的其他地方。例如,压电元件可以嵌入垫子、床垫、婴儿服装、睡袋中,或者附接到放置婴儿的运动平台上。
图17至图21示出用于睡眠装置的呼吸传感器269的两个附加实施例的各种视图。示例性呼吸传感器269包括用于附接到睡眠装置的平台的托盘设计配置,但是也可以使用其他设计配置。呼吸传感器269附接到平台,并被定位成位于床垫和定位在其上的婴儿之下。可以将呼吸传感器269放置在凹部内,并且可以定位成与平台的周围上表面所限定的平面大致齐平或略高于该平面。呼吸传感器269可以包括压电元件302,压电元件302可以是条带或其他配置。沿着压电元件302施加的力、应变或压力,诸如振动,可以被转换成电信号,用于检测定位在平台上的婴儿的呼吸。如上所述,呼吸传感器269也可以用于检测心跳和运动。
特别参考图17至图20所示的实施例,压电元件302可以容纳在具有底座306和盖子308的传感器壳体304内。基座306可以通过一个或多个垫圈310附接到平台,垫圈310配置成抑制振动从平台传播到壳体304。压电元件302可以定位成检测来自平台上方的力、应变或压力,诸如振动,以产生电信号,用于检测定位在平台上的婴儿的呼吸。数据信号端口312电联接到压电元件302,以便以有线或无线方式接收电信号并将其传输到如本文所述的控制系统或呼吸检测模块。压电元件302可以悬挂在壳体内,附接到盖子的上部壁(如图所示),或者定位在壳体304的密封部分内,以检测压力变化、力或应变。
图21示出呼吸传感器269的另一个实施例,呼吸传感器269包括压电元件302,压电元件302定位在配置成将压电元件302与来自其所安装到的平台的振动隔离的材料上。如图所示,压电元件302定位在搁置在基座306上的泡沫垫314上。泡沫垫314可以延伸以沿着其下侧与基座306齐平地搁置。在另一个实施例中,一个或多个空腔被定位置在泡沫垫314的下侧与基座306之间。在另一个实施例中,压电元件302定位在坚固的表面上,并且元件302的一侧或多侧被包围定位在泡沫垫314附近。泡沫垫314可以沿着压电元件302的侧面延伸,以衰减沿着覆盖呼吸传感器269的床垫传播的振动,从而进一步将检测聚焦到压电元件302上方的床垫部分。在一个实施例中,泡沫垫314被支撑在覆盖基座306的盖子上。基座306可以通过一个或多个垫圈310附接到平台,垫圈310配置成抑制振动从平台到压电元件302的传播。呼吸传感器269可以包括数据信号端口312,其可以类似于参考图17至图20描述的数据信号端口312,其电联接到压电元件302,以便以有线或无线地接收电信号并将电信号传输到如本文所述的控制系统或呼吸检测模块。在各种实施例中,呼吸传感器249可以用在本文描述的睡眠装置中。在使用中,婴儿可以以常规方式被放置在搁置在睡眠装置平台上的床垫上,使得婴儿的高度尺寸沿着床垫的纵向轴线延伸。如上所述,婴儿可以用睡袋或其他管理装置内的带子或夹子相对于平台固定在床垫上的适当位置。
图22示出根据本文描述的各种实施例的包括呼吸传感器269的睡眠装置340的基座244和平台242的示例。呼吸传感器269包括压电元件302和基座306,类似于参考图17至图21描述的。压电元件302可以以上面针对图21及其变型描述的方式定位在泡沫垫314上或之间。垫圈310也可以用于阻尼振动。睡眠装置340可以类似于睡眠装置240(图13),并且配置有可移动平台249。
在图21所示的实施例中,压电元件302包括条带,条带相对于平台的纵向扩展横向地或横贯地延伸,以相应地位于定位在平台上的床垫或垫的下面。在图17至图20所示的实施例中,压电元件302包括条带,条带纵向地或大致平行于平台的纵向扩展延伸,以相应地位于定位在平台上的床垫或衬垫之下。因此,包括条带的压电元件302可以配置成定位在平台上的婴儿下方,优选地在躯干下面。虽然可以使用各种方位,但是压电元件302可以定向为横贯或者对应于婴儿的高度尺寸。图22示出由基座244支撑的示例平台242和平台安装件270,其中呼吸传感器269定位在其上,并且包括沿着平台242的纵向轴线纵向延伸的压电元件302。平台244可以配置成如本文所述移动。图22所示的配置还可以包括驱动系统,这样的驱动系统类似于本文描述的驱动系统。在图17至图20的呼吸传感器249的一些示例中,压电元件302可以横贯地或以其他角度定位。
包括但不限于专用集成电路、可编程逻辑阵列和其他硬件装置的专用硬件实现同样可以被构造来实现本文描述的方法。可以包括各种实施例的设备和系统的应用广泛地包括各种电子和计算机系统。一些实施例在两个或多个特定的互连硬件模块或装置中实现功能,相关的控制和数据信号在模块之间或通过模块进行通信,或者作为专用集成电路的一部分。因此,示例网络或系统适用于软件、固件和硬件实现。
按照本公开的各种实施例,本文描述的方法可以作为运行在计算机处理器上的软件程序来操作。此外,软件实现可以包括但不限于分布式处理或部件/对象分布式处理、并行处理、云处理或虚拟机处理,它们可以被构造成实现本文描述的方法。在一个示例中,所收集的婴儿数据被直接传输到包括远程数据处理资源的呼吸检测模块,或者可以被传输到连接模块以传输到数据处理资源。数据处理资源可以包括远程处理器,远程处理器可以是分布式的、基于云的、虚拟的,和/或包括例如能在服务器上执行的远程应用或程序。婴儿数据可以包括原始婴儿数据或原始运动数据。在一个示例中,所收集的传输的婴儿数据可以被预处理或部分预处理。例如,所收集的婴儿数据可以在传感器或本地处理单元处被本地过滤,并且包括经过滤的运动数据、声音数据、压力/体重数据或其组合。基于云的服务可以包括公共、私有或混合云处理资源。在一个实施例中,婴儿数据信号处理可以在这样的系统的后端执行。例如,呼吸检测逻辑的全部或一部分可以在云中,而不是在本地,例如,与摇篮或被监测婴儿附近的其他装置相关联。后端可以类似地配置成基于数据处理(例如,当前呼吸与通用或定制呼吸曲线的比较)生成和/或发起警报。
在一个实施例中,呼吸检测系统或其呼吸检测模块包括配置成接收收集的婴儿数据的远程资源,诸如处理器、应用、程序等。该服务可以如本文所述处理并分析婴儿数据,例如过滤数据、生成呼吸曲线、修改或更新呼吸曲线、将当前呼吸或呼吸模式与通用或定制的呼吸曲线进行比较、确定当前呼吸或停止是否是异常的、与医院监测系统或其他第三方系统通信和/或集成、和/或生成或发起警报,例如电话呼叫、电子邮件、光、声音、运动、文本消息、短信或推送通知。如上所述,远程资源可以包括基于云的服务。
在各种实施例中,呼吸检测系统可以用于检测能从呼吸信息中检测到的健康状况,诸如咳嗽、哮吼(croup)等。例如,呼吸检测模块可以包括与健康状况的检测相对应的呼吸曲线,健康状况诸如咳嗽、哮吼等。曲线可以包括对应于与这样的健康状况相关联的呼吸的频率、振幅或两者。在一些实施例中,可以对婴儿数据执行分开的过滤处理,婴儿数据可以包括运动、声音或两者,如本文所述。在各种实施例中,可以利用相同或相似的过滤和处理。系统可以监测婴儿数据,并且如果从婴儿数据的处理中确定了健康状况,则该系统可以采取行动,例如,生成或发起警告,如本文所述。
本公开描述了各种模块,这样的模块也可以被称为子模块、系统、子系统、部件、单元等。这些模块可以包括功能上相关的硬件、指令、固件或软件。模块可以包括功能上相关的应用、服务、资源、资产、系统、程序、数据库等的物理或逻辑分组。存储指令或配置成执行模块功能点的模块或硬件可以物理地位于一个或多个物理位置。例如,模块可以分布在一个或多个网络、系统、装置或其组合上。应当理解,这些特征的各种功能点可以是模块化的、分布式的和/或集成在一个或多个物理装置上。应当理解,这样的逻辑分区可能不对应于数据的物理分区。例如,各种模块的全部或部分可以驻留或分布在一个或多个硬件位置中。
本文描述的各种实施例可以包括包含指令的机器可读介质,使得连接到通信网络、另一网络或其组合的装置可以使用指令发送或接收语音、视频或数据,并通过通信网络、另一网络或其组合进行通信。指令还可以经由网络接口装置在通信网络、另一个网络或其组合上传输或接收。术语“机器可读介质”应被理解为包括存储一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如,集中式或分布式数据库,和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读介质”还应被理解为包括能够存储、编码或携带由机器执行的指令集并使机器执行本公开的任何一种或多种方法的任何介质。因此,术语“机器可读介质”、“机器可读装置”或“计算机可读装置”应被理解为包括但不限于:存储器装置、固态存储器,诸如内存卡或容纳一个或多个只读(非易失性)存储器、随机存取存储器或其他可重写(易失性)存储器的其他包;磁光或光学介质,诸如磁盘或磁带;或其他自含式信息档案或档案集被认为是等同于有形存储介质的分配介质。“机器可读介质”、“机器可读装置”或“计算机可读装置”可以是非暂时性的,并且在某些实施例中,可以不包括波或信号本身。因此,本公开被认为包括机器可读介质或分发介质中的任何一种或多种,如本文列出的,并且包括本领域认可的等同物和后续介质,其中存储了本文的软件实现。
本文描述的布置的说明旨在提供对各种实施例的结构的总体上的理解,并且它们不旨在用作可能利用本文描述的结构的系统、模块和方法的所有元件和特征的完整描述。虽然本公开总体上描述了关于具有可移动平台的摇篮的呼吸检测系统和方法,但是可移动摇篮仅仅是许多潜在应用中的一者。实际上,本领域技术人员将会理解,本文描述的呼吸检测系统和方法可以在许多婴儿设备中找到应用,婴儿设备诸如充气椅、汽车座椅或婴儿可以在其中睡觉并且可以包括显著的与呼吸不相关的运动和/或声音的其他婴儿设备。可以利用其他布置并从中得出其他布置,从而可以做出结构和逻辑的替换和改变而不偏离本公开的范围。
因此,尽管这里已经示出并描述了特定的布置,但是应当理解,经计算以实现相同目的的任何布置都可以代替所示的特定布置。本公开旨在覆盖本发明的各种实施例和布置的任何和所有修改或变型。通过阅读以上描述,本领域技术人员将会清楚上述布置的组合以及本文未具体描述的其他布置。因此,意图是本公开不限于作为实施本发明所考虑的最佳模式公开的特定布置,而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例和布置。
提供前述内容是为了说明、解释并描述本发明的实施例。对这些实施例的修改和调整对于本领域技术人员来说是显而易见的,并且可以所述修改以及调整,而不会偏离本发明的范围或精神。在阅读上述实施例时,对于本领域普通技术人员来说显而易见的是,可以修改、减少或增强所述实施例,而不会偏离下述权利要求的范围和精神。

Claims (60)

1.一种用于识别并响应于婴儿呼吸检测的方法,所述方法包括:
收集婴儿运动数据;
从收集的所述婴儿运动数据中过滤掉与呼吸不相关的运动数据;
将过滤后的与呼吸相关的运动数据转换成与婴儿呼吸相关联的频域;
确定频域数据内对应于所述婴儿的呼吸节律的婴儿呼吸曲线;以及
继续收集所述婴儿运动数据,并对随后收集的婴儿运动数据或由所述随后收集的婴儿运动数据导出的数据以及所述婴儿呼吸曲线执行比较分析,其中当所述比较分析表明所述婴儿呼吸曲线已经中断时,确定呼吸是否已经停止,其中如果呼吸已经停止,则确定停止是正常的还是异常的,并且其中如果所述停止是异常的,则执行纠正措施。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述婴儿运动数据由感测装置收集。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述感测装置还包括视频成像传感器。
4.根据权利要求2所述的方法,其中所述感测装置还包括运动传感器。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述运动传感器还包括雷达运动感测装置、激光运动感测装置或红外运动感测装置。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述运动数据的分辨率至少为1mm。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述运动数据包括对所述婴儿的胸部或腹部的区域的相对移动的测量值。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述胸部和/或所述腹部的所述区域为所述胸部的下部胸部区域和/或所述腹部的下部腹部区域。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述与呼吸不相关的运动数据包括源自所述婴儿的移动、织物的移动、摇篮的移动或其他非呼吸运动的运动数据。
10.根据权利要求1所述的方法,其中与婴儿呼吸相关联的所述频域低于10Hz。
11.根据权利要求1所述的方法,其中所述纠正措施包括生成输出信号。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述输出信号配置成由移动平台的控制系统或由警报系统接收。
13.一种用于识别并响应于婴儿呼吸检测的系统,所述系统包括:
感测装置,所述感测装置用于收集婴儿运动数据;
呼吸检测模块,所述呼吸检测模块包括:
过滤模块,用于从收集的所述婴儿运动数据中过滤掉与呼吸不相关的运动数据;
频率转换模块,用于将过滤后的与呼吸相关的运动数据转换成与婴儿呼吸相关联的频域;
数据分析模块,用于确定频域数据内对应于所述婴儿的呼吸节律的婴儿呼吸曲线;和
数据处理模块;以及
通信设施,所述通信设施配置成在所述感测装置与所述呼吸检测模块之间进行通信;
其中,当所述婴儿呼吸曲线中断时,所述数据处理模块确定所述婴儿呼吸是否已经停止;
其中如果已经确定呼吸已经停止,则所述数据处理模块确定停止是正常的还是异常的;并且
其中如果所述停止是异常的,则所述呼吸检测模块生成输出信号。
14.根据权利要求13所述的系统,其中所述感测装置还包括视频成像传感器。
15.根据权利要求13所述的系统,其中所述感测装置还包括运动传感器。
16.根据权利要求15所述的系统,其中所述运动传感器还包括雷达运动感测装置、激光运动感测装置或红外运动感测装置。
17.根据权利要求13所述的系统,其中所述运动数据的分辨率至少为1mm。
18.根据权利要求13所述的系统,其中所述运动数据包括对所述婴儿的胸部或腹部的区域的相对移动的测量值。
19.根据权利要求18所述的系统,其中所述胸部和/或所述腹部的所述区域为所述胸部的下部胸部区域和/或所述腹部的下部腹部区域。
20.根据权利要求12所述的系统,其中所述与呼吸不相关的运动数据包括源自所述婴儿的移动、织物的移动、摇篮的移动或其他非呼吸运动的运动数据。
21.根据权利要求13所述的系统,其中与婴儿呼吸相关联的所述频域低于10Hz。
22.根据权利要求13所述的系统,其中所述输出信号由移动平台的控制系统或由警报系统接收。
23.根据权利要求13所述的系统,其中所述输出信号由医院监测系统接收。
24.根据权利要求13所述的系统,其中所述呼吸检测模块分析所述婴儿运动数据,并确定所述婴儿是否患有咳嗽或哮吼。
25.根据权利要求13所述的系统,其中所述呼吸检测模块是基于云的。
26.根据权利要求13所述的系统,
其中所述感测装置还收集包括心跳相关数据的婴儿运动数据和/或声音数据;
所述过滤模块从收集的所述婴儿运动数据和/或所述声音数据中过滤掉与心跳不相关的运动数据和/或声音数据;
其中所述频率转换模块将过滤后的与心跳相关的运动数据和/或声音数据转换成与婴儿心跳相关联的频域;
其中所述数据分析模块确定频域数据内对应于所述婴儿的心跳节律的婴儿心跳曲线;
其中,当所述婴儿心跳曲线中断时,所述数据处理模块确定所述婴儿心跳是否已经停止或减慢到阈值水平;
其中如果所述婴儿心跳已经停止或减慢到阈值水平,则所述数据处理模块确定停止或减慢是正常的还是异常的;并且
其中如果所述停止或所述减慢是异常的,则所述呼吸检测模块生成输出信号。
27.根据权利要求26所述的系统,其中所述运动数据包括振动数据。
28.一种用于识别并响应于婴儿呼吸检测的方法,所述方法包括:
收集婴儿运动数据;
从收集的所述婴儿运动数据中过滤掉与呼吸不相关的运动数据;
将过滤后的与呼吸相关的运动数据转换成与婴儿呼吸相关联的频域;
确定频域数据内对应于所述婴儿的呼吸节律的婴儿呼吸曲线。
29.根据权利要求28所述的方法,所述方法还包括:
继续收集所述婴儿运动数据,并对随后收集的婴儿运动数据或由所述随后收集的婴儿运动数据导出的数据以及所述婴儿呼吸曲线执行比较分析。
30.根据权利要求29所述的方法,其中当所述比较分析表明所述婴儿呼吸曲线已经中断时,确定呼吸是否已经停止
31.根据权利要求30所述的方法,其中如果呼吸已经停止,则确定停止是正常的还是异常的。
32.根据权利要求31所述的方法,其中如果所述停止是异常的,则执行纠正措施。
33.根据权利要求28至32中任一项所述的方法,其中所述婴儿运动数据由感测装置收集。
34.根据权利要求33所述的方法,其中所述感测装置还包括视频成像传感器。
35.根据权利要求33或34所述的方法,其中所述感测装置还包括运动传感器。
36.根据权利要求35所述的方法,其中所述运动传感器还包括雷达运动感测装置、激光运动感测装置或红外运动感测装置中的一者或多者。
37.根据权利要求28至36中任一项所述的方法,其中所述运动数据的分辨率至少为1mm。
38.根据权利要求28至37中任一项所述的方法,其中所述运动数据包括对所述婴儿的胸部或腹部的区域的相对移动的测量值。
39.根据权利要求38所述的方法,其中所述胸部和/或所述腹部的所述区域为所述胸部的下部胸部区域和/或所述腹部的下部腹部区域。
40.根据权利要求28至39中任一项所述的方法,其中所述与呼吸不相关的运动数据包括源自所述婴儿的移动、织物的移动、摇篮的移动或其他非呼吸运动的运动数据。
41.根据权利要求28至40中任一项所述的方法,其中与婴儿呼吸相关联的所述频域低于10Hz。
42.根据权利要求28至41中任一项所述的方法,其中所述纠正措施包括生成输出信号。
43.根据权利要求42所述的方法,其中所述输出信号配置成由移动平台的控制系统或由警报系统接收。
44.一种用于识别并响应于婴儿呼吸检测的系统,所述系统包括:
感测装置,所述感测装置用于收集婴儿运动数据;
呼吸检测模块,所述呼吸检测模块包括:
过滤模块,用于从收集的所述婴儿运动数据中过滤掉与呼吸不相关的运动数据;
频率转换模块,用于将过滤后的与呼吸相关的运动数据转换成与婴儿呼吸相关联的频域;
数据分析模块,用于确定频域数据内对应于所述婴儿的呼吸节律的婴儿呼吸曲线;和
数据处理模块;以及
通信设施,所述通信设施配置成在所述感测装置与所述呼吸检测模块之间进行通信。
45.根据权利要求44所述的系统,其中,当所述婴儿呼吸曲线中断时,所述数据处理模块确定所述婴儿呼吸是否已经停止,并且其中如果已经确定呼吸已经停止,则所述数据处理模块确定停止是正常的还是异常的。
46.根据权利要求45所述的系统,其中如果所述停止是异常的,则所述呼吸检测模块生成输出信号。
47.根据权利要求44至46中任一项所述的系统,其中所述感测装置还包括视频成像传感器。
48.根据权利要求44至47中任一项所述的系统,其中所述感测装置还包括运动传感器。
49.根据权利要求48所述的系统,其中所述运动传感器还包括雷达运动感测装置、激光运动感测装置或红外运动感测装置。
50.根据权利要求44至49中任一项所述的系统,其中所述运动数据的分辨率至少为1mm。
51.根据权利要求44至50中任一项所述的系统,其中所述运动数据包括对所述婴儿的胸部或腹部的区域的相对移动的测量值。
52.根据权利要求51所述的系统,其中所述胸部和/或所述腹部的所述区域为所述胸部的下部胸部区域和/或所述腹部的下部腹部区域。
53.根据权利要求44至52中任一项所述的系统,其中所述与呼吸不相关的运动数据包括源自所述婴儿的移动、织物的移动、摇篮的移动或其他非呼吸运动的运动数据。
54.根据权利要求44至53中任一项所述的系统,其中与婴儿呼吸相关联的所述频域低于10Hz。
55.根据权利要求44至54中任一项所述的系统,其中所述输出信号由移动平台的控制系统或由警报系统接收。
56.根据权利要求44至55中任一项所述的系统,其中所述输出信号由医院监测系统接收。
57.根据权利要求44至56中任一项所述的系统,其中所述呼吸检测模块分析所述婴儿运动数据,并确定所述婴儿是否患有咳嗽或哮吼。
58.根据权利要求44至57中任一项所述的系统,其中所述呼吸检测模块是基于云的。
59.根据权利要求44至58中任一项所述的系统,
其中所述感测装置还收集包括心跳相关数据的婴儿运动数据和/或声音数据;
所述过滤模块从收集的所述婴儿运动数据和/或所述声音数据中过滤掉与心跳不相关的运动数据和/或声音数据;
其中所述频率转换模块将过滤后的与心跳相关的运动数据和/或声音数据转换成与婴儿心跳相关联的频域;
其中所述数据分析模块确定频域数据内对应于所述婴儿的心跳节律的婴儿心跳曲线;
其中,当所述婴儿心跳曲线中断时,所述数据处理模块确定所述婴儿心跳是否已经停止或减慢到阈值水平;
其中如果所述婴儿心跳已经停止或减慢到阈值水平,则所述数据处理模块确定停止或减慢是正常的还是异常的;并且
其中如果所述停止或所述减慢是异常的,则所述呼吸检测模块生成输出信号。
60.根据权利要求59所述的系统,其中所述运动数据包括振动数据。
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