SE452946B - Anordning for overvakning av andningen hos spedbarn - Google Patents

Description

15 20 , 25 30 HO lg É I 452 946 - Föreliggande uppfinning hänför sig till en anordning för övervakning av andningen hos spädbarn genom bestämning av and- ningsljuden i luftvägarna. l i Oregelbunden andning och andningsuppehåll (apnêer) är vanligt förekommande hos_spädbarn, dels hos för tidigt födda barn, dels hos äldre spädbarn. Man räknar med att vart fjärde barn med födelsevikt under 1750 gram ofta har apnêer. Nästan alla barn med födelsevikt under l000_gram har apnêer. Apnêerna kan vara livshotande och leda Y till grava handikapp. I och med att allt fler för tidigt födda barn nu överlever~(över 50% av de med födelsevikt under 1000 gram) och ~ blir helt friska, så ökar behovet av adekvat apnêövervakning på ny-I föddhetsavdelningar. Även större spädbarn kan få apnëer, särskilt vid l-H månaders ålder. Det finns starka belägg för att det råder ett samband mellan dessa apnêer och plötslig oväntad spädbarnsdöd (SIDS). I USA beräk- - nas cirka 7000 barn dö 1 SIDS årligen, i Sverige cirka 50. Mångdub- _ belt fler har apnêer och betraktas som s.k. near SIDS eller abortiv ' plötslig oväntad spädbarnsdöd. Det är önskvärt att övervaka dessa barns andning. Likaså betraktas även yngre syskon till barn som dött i SIDS som rískfall. _ Apnéer eller andningsstillestånd kan vara antingen centrala (inga andningsrörelser initieras från hjärnans andningscentrum) el- ler obstruktiva (de övre luftvägarna faller ihop eller dras samman).

I det senare fallet kan resultatlösa andningsrörelser utföras av buk och bröstkorg. Z _ _ För att förebygga SIDS är det således önskvärt att andnings- övervakning sker av för tidigt födda barn och av barn med oregel- 'bundet andningsmönster. Ett antal kända metoder finns för dylik övervakning, nämligen: g a) detektering av andningsrörelser, vari larm ges om inga dylika rörelser detekteras inom en viss tid, t.ex. l5 eller 30 sekunder. Bland härvid förekommande detekteringsprinciper märks: - thoraximpedansmätning. Denna impedans varierar med and- '--J ningen och«kan mätas genom att en svag högfrekvent ström'W iimed hjälp av elektroder bringas passera thorax. Metoden âr_enkel men har den nackdelen, att samtidigt förekommande hjärtsynkrona impedansvariationer inte alltid kan skiljas ~: från de andningssynkrona impedansvariationerna, a - anbringande av bälten runt thorax eller buk, vars utvidg- Ä ning detekteras med töjningsgivare eller på induktiv väg. rdïflüfflïwtfi QUAUTY 10 15 25 BO 35 3 2452 946, lämplig kombination av dessas utsignaler uppnås att inverkan av störande omgivningsljud kan'elimineras.'Den ena mikrofonen (sig- nalmikrofoflen Z placeras härvid lämpligen mitt fram på halsen för upptagníng av det ljud som alstras då andningsluft strömmar genom luftstrupe och struphuvud. Den andra mikrofonen (referensmikro- fonen) placeras däremot så att i huvudsak inget andningsljud upp- fångas, exempelvis på sidan av halsen, i nacken eller, ännu hellre, bakom ena örat, där den är minst i vägen. Denna referensmikrofon å kommer härvid att registrera övriga ljud från kroppen, medan däremot ljudet från andningsluftens strömming har väsentligt lägre styrka eller kan försummas._Båda mikrofonerna registrerar yttre ljud från omgivningen med ungefär samma signalstyrka, dels direkta ljud, dels . yttre ljud transmitterade via kroppen. Dessa ljud kan sedan elimi- neras genom subtraktion av mikrofonsignalerna, vilket medför att . risken minimeras för att yttre ljud inom samma frekvensområde som andningsljuden skall tolkas som andningsljud. _ 'Uppfinningen beskrives närmare nedan i form av ett utförings- exempel och under hänvisning till den bifogade ritningen, vars enda figgr i blockschemaform visar en enligt uppfinningen utförd anord- ning för övervakning av andning. .

Såsom framgår av figuren används två mikrofoner för upptag- ning av ljud, nämligen en signalmikrofon 10, som lämpligen anbringas mitt fram på halsen i och för upptagning av de av andningsluften förorsakade ljuden i luftstrupe och struphuvud, och en referens- mikrofon 12, som såsom nämnts ovan exempelvis anbringas vid sidan av halsen, i nacken eller bakom örat och som uppfångar väsentligen samma störljud som signalmikrofonen. De båda mikrofonerna utgöres företrädesvis av miniatyrmikrofoner av elektrettyp och fästs lämp- ligen med häfta eller med ett tunt elastiskt band runt halsen. Övervakningsanordningen har på sin ingångssida två identiskt uppbyggda kanaler lä och 16, dvs. en för vardera mikrofonen. Vardera kanalen innehåller en förstärkare 18 resp. 20, ett därefter kopplat bandpassfilter 22 resp. 2U samt en krets 26 resp. 28 för likriktning och medelvärdesbíldning av filtrets utsignal. Förstärkarnas 18 och 20 förstärkningsfaktor är av storleksordningen 1000 gånger och kan justeras med en i figuren antydd gangad potentíometer 21 för optimal 7 signalnivå.-Bandpassfiltren 22, 2U bör för spädbarn ha det approxima- ¿ tiva passbandet 300-1000 Hz och kan exempelvis utgöras av fjärde § ordningens filter med dämpningen 24 dB/oktav utanför passbandet. I š _. . .- _... ._ 10 sl5 20 25 I _30 35 HO 452 946 g_ ~ Filtren är matchade med varandra för att ge identisk signalpåver- kan i de båda kanalerna. ' ' 4 . Ljudet från hjärtats aktivitet har befunnits ha ett frekvens- innehåll liknande andningsljuden. Energiinnehållet hos hjärtljuden avtar dock med frekvensen ovanför cirka 200 Hz, vilket innebär att V de båda ljudtyperna kan separeras med hjälp av filtren. Hos mycket , små barn (exempelvis prematurer) är hjärtljuden starka om mikro- fonen placeras i hjärtats närhet. Vid mikrofonplacering på halsen är hjärtljuden normalt svagare än andníngsljuden. Hjärtljudens styrka vid mikrofonplacering på halsen avtar snabbt med stigande ålder hos barnen.

Innan de båda kanalernas signaler subtraheras från varandra, måste signalerna likriktas. Míkrofonerna 10, 12 är nämligen mycket känsliga för fasläget hos det upptagna ljudet, varför signalfasen kan ändras så mycket som 1800 vid synnerligen ringa förändring.av . mikrofonläget (-< 5 mm). Detta skulle kunna resultera i att ett ytt- -ore ljud som registreras i båda kanalerna och som har frekvenser inom filtrens 22, Zfi passbandsummeras i stället för subtraheras och där-' med tolkas som andningsljud. Genom att signalerna likriktas och me- delvärdesbildas i kretsarna 26, 28 innan de subtraheras från va- randra iien dífferentíalförstärkare 30 elimineras helt inverkan från fasskillnader mellan signalerna. Kretsarna 26, 28 utför en_helvågs- likritníng av signalerna samt.medelvärdesbildar de likriktade sig- nalerna med en tidskonstant av cirka 0,1 s. Tidskonstantens låga värde medför att även relativt snabba förändringar i ljudet detek- teras. De likriktade och medelvärdesbildade signalerna subtraheras och förstärks ytterligare cirka 10 gånger i differentialförstärkaren 50¿ Éftersom signalkanalen-och referenskanalen registrerar yttre ljud med samma känslighet och eftersom de båda mikrofonerna är pla- cerade relativt nära varandra, kommer utsignalen från differential- förstärkaren 50 att vara nära noll vid frånvaro av andningsljud. Om andningsljud finns, blir resultatet en positiv utsignal från dif- ferantialförstärkaren. ' Differentialförstärkarens 10 utsígnal matas till en tröskel- värdeskrets 32, som detekterar om utsignalen överstiger en förutbe- stämd nivå (t.ex. 0,5 V), dvs. om andníngsljud föreligger. Är detta fallet ligger kretsens 32 utgång vid hög nivå och håller en tidkrets 3U overksam. Så snart som kretsens 32 utgång övergår till låg nivå, motsvarande att andningsljuden upphör, friges dock tidkretsen BU. Återkommer andningsljuden så att kretsens 32 utsignal återgår till u » WE: -----_«_...-f>.«.». -.,---.« - Å 'f _ «,-__ ,_ f, -_'. _ n 'i *"~'ffl>'\~iv*-'--ø+-»»”~ fM-ekøårg ...än fr.

Ke... >' 10 15 5 i 452 946 hög nivå, återställes tidkretsen BH omedelbart. Om andninge- ljuden dock uteblir, kommer tidkretsen 3H efter ett inställbart tidsintervall (exempelvis 1-60 sekunder) att aktivera en larmkrets 36, som i sin tur förblir aktiverad ända tills en återställnings- knapp 38 intryckes. Larmkretsen kan anslutas till en varningslam- pa HO, en summer H2 etc. samt via en reläutgång UN till en annan yttre larmanordning. Ä Tidkretsens 30 utgång är även förbunden med en ackumulerande , minneskrets H6, som registrerar dels förfluten tid från larmets aktivering ti1l.dess att andningssignaler återkommer eller tills larmets återställningsknapp 38 intryckes, dels motsvarande larm- tíder ackumulerade under 2U timmar. Dessutom kan minneskretsen H6 registrerar totala antalet larm under Zü timmar. Den i minnet lagrade informationen kan presenteras på en digital presentationsenhet H8.

I En pulsräknare 50 kan vara ansluten till differentialförstär- karens 30 utgång i och för registrering av andningsfrekvensen och visning av det erhållna värdet på en digital presentationsenhet 52. _-1

Claims (4)

"àau-:qçpøngpiï-fiflåå-fléga-*fwa-difwëfiiw “1- zfin: ws-.x -.-:.r>\ffl~.~er>«-=_avv_'>~$= a *rvmfi * 1.452 946 » ' os» t t v

1. Anordning för övervakning av andningen hos en människa, t.ex. ett spädbarn, genom bestämning av andnings- lgudon | Lultvagarna med hjälp av en första och en andra I . f mikrofon (10 resp. 12), k ä n n e t e c k n a d av att 'såväl den första mikrofonen (10), som är avsedd att anbringas pà det övervakade barnets hals för registrering av såväl 'andningsljud som störningsljud, samt den andra mikrofonen I-(lá), som är avsedd att placeras pa barnet pa sådan plats att den registrerar samma störningsljud som den första mikrofonen (10) men i huvudsak inga andningsljud, är ansluten till ett för bortfiltrering av hjärtljudsignaler avsett bandpassfilter (22 resp. 24), som är seriekonplat med en motsvarande krets (26.resp.-28) för likriktning och medelvärdesbildning av respektive mikrofonutsignal innan densamma sändes till en för' de bada mikrofonerna'(10,12) gemensam-subtrationskrets (30), anordnad att subtrahera de bada mikrofonernas (10, 12) ut- signaler frán varandra för bildande av en andningen indiker- ande, av störningsljud i huvudsak oberoende utsignal.

2. anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e'c k n a d av att den första mikrofonen (10) är inrättad att placeras mitt fram pà halsen och den andra (12) pà sidan av halsen, i nacken eller bakom ena örat.

3. Anordning enligt nagot av de föregående kraven,_ k ä n n ert e c k n a d av att subtraktionskretsens (30) utgang är förbunden med en tröskelvärdeskrets (32), vars ut- gáng ü sin tur är förbunden med en larmkrets (36), före- trädesvis via en tidkrets (34), som förorsakar att larmkret- sen aktiveras först när tröskelvärdeskretsens (32) utsignal under förutbestämd tid indikerat att andning ej föreligger.

4. Anordning enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att tröekelvardeskretsens (32) utgång, i förekommande fall via tidkretsen (34): är förbunden med en minneskrets (46) för registrering av varaktigheten-av andningsuppehàllet, den totala varaktigheten av samtliga andningsuppehall och/eller antalet detekterande andningsuppehall. __,...,,,.« "-^-¿.e,f.,fpfif:-'.”..~.-"- l