用于呼吸率测量的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于对人类对象的呼吸率的测量与监测领域。
【背景技术】
[0002] 许多生理参数被测量用以评估人的健康状态。在患者在医院并且尤其是在重症监 护单元（ICU)的情况中，生理参数是在连续的基础上测量的，以监测患者的健康状态的变 化。这么做是为了确保在健康状态恶化的情况下（尤其是当恶化可能危及生命时）及时的 医学干预。
[0003] 所测量的重要参数之一是呼吸率，也称呼吸率。在低敏锐度设置中最常用的方法 是观察患者的胸部在呼吸期间的起落，并且对吸入和呼出循环（用时钟计时）的次数进行 计数。这在患者因呼吸窘迫而具有不规律的或浅慢的呼吸时是有问题的。
[0004] 自动测量呼吸率的设备和方法是本领域已知的，使用不同类型的换能器。那些方 法中的一些是阻抗容积描记术、二氧化碳图（主要用在I⑶中）和在睡眠研宄（多导睡眠 图）中的感应式胸容积描记术（RespibancO。所有这些方法都需要由受训人员将传感器 定位患者的身体上或其他地方。
[0005] 公开的专利申请US20100222687(其被受让给与本申请相同的受让人）公开了一 种使用多个多普勒雷达的方法，多普勒雷达被设置在座椅安全带上或被集成到座席安全带 中，用于监测坐在机动车辆的座椅上的人的生命体征。所公开的方法以不引人注目的方式 监测坐在机动车辆里的人的生命体征，例如心率和呼吸率。
【发明内容】
[0006] 存在着对于测量患者的呼吸率的设备和方法的需要，用于克服或缓解现有技术的 问题中的一个或多个。该需要利用权利要求1中限定的用于测量对象的呼吸率的设备来解 决。
[0007] 这样的设备可以具有以下优点，即其可以不需要技术人员手动测量呼吸率。另外， 其可以不需要技术人员将传感器定位到患者附近。由于所述设备测量呼吸率，因此数据可 以被存储、或被传输到系统用于进一步处理或者与其他测量的参数一起被用于做出决策或 用于发出警报。
[0008] 另外，通过如权利要求14中限定的方法，解决了对测量对象的呼吸率的这样的方 法的需要。
[0009] 一般，I⑶中使用的患者监测器使用血压计袖带（除其他以外）来测量对象的BP。 因此所公开的方法可以提供以下优点，即其使得方便地将换能器设置在袖带中，并且在袖 带被对象佩戴后，即实现了对对象的呼吸率的测量，而无需对单独的换能器的任意额外定 位。
【附图说明】
[0010] 参考以下附图详细描述了所公开的设备和所公开的方法的这些及其他方面，其 中：
[0011] 图1是所公开的设备的示意图；
[0012] 图2是所公开的方法的图示；以及
[0013] 图3是所公开的设备在使用中的表示。
【具体实施方式】
[0014] 图1是所公开的设备100的示意图。换能器107向对象的胸部辐射能量。换能器 107也接收被对象的胸部反射的能量。由于对象的胸部因对象的呼吸而移动，因此所反射的 能量的频率经历多普勒位移。分析器105接收信号106 (后文中被称作换能器信号），其对 应于被换能器107接收的所反射的能量。分析器105分析换能器信号106,并确定对象的呼 吸率。
[0015] 为了更好地描绘该设备及其过程，振荡器103产生在预定频率的能量，并驱动换 能器107。所述换能器优选为将高频能量转化成对应的电磁辐射或者反之的天线，或者将电 能转化成预定频率的超声能量或相反的超声换能器。在后文的描述中，为了容易描述，将仅 涉及它们中的一种，即电磁波。要理解，加上必要的变更，所述描述也适用于超声波。然而， 如果有例外，将在合适的地方陈述关于两种形式的能量的差异。
[0016] 利用固定的换能器，如果能量被固定的目标反射，则其中没有要被解调的信息。然 而，在本发明的情况中，反射表面是对象的胸部的表面一一其与对象的呼吸同步移动，所述 移动的至少部分将在与辐射的方向平行的方向。因此，所反射的能量的频率经历多普勒位 移。分析器105可以解调换能器信号106。换能器信号106或解调信号106a呈现对运动速 度、运动幅度以及胸部与传感器之间的距离的复杂相关性。通过使用合适的现有技术信号 处理，能够从换能器信号106或解调信号106a获得对象的呼吸率。
[0017] 分析器105分析所述信号，以在解调信号106a中确定对应于完整呼吸循环的模 式。其识别至少每个完整循环一一包括一次吸入和一次呼出一一的开始和结束。
[0018] 分析器105确定针对每个循环的时间段或每个循环内的模式的时间段和幅度，或 者对在给定时间段内的完整循环的次数进行计数。循环内的模式可以对应于吸入相位、呼 出相位以及它们之间的暂停（如果有的话）。众所周知，为了测量低频率，计算每个循环的 时间段的方法更准确。时间段的倒数乘以六十得到对象的呼吸率，单位是每分钟呼吸次数， 这是针对呼吸率的最常用单位。适当地输出108由分析器105确定的呼吸率和其他值。
[0019] 在一个实施例中，分析器105通过对换能器信号106或解调的换能器信号106a进 行傅立叶分析，来计算呼吸率。由于能够消除或抑制噪声的影响，因此这对于准确测量可以 是有利的，消除了对确定循环的开始或结束点的需要，并籍此减少或甚至消除了其中的模 糊性。
[0020] 在一个实施例中，所述设备可以以适合被显示在监视器109上的方式输出解调信 号106a。在另一优选的实施例中，可以通过合适的用户接口 111，将针对各个测量值的极 限值（例如呼吸率，或针对一次呼吸的时间（完整循环）、针对每次吸入和每次呼出的时间 等等）输入到所述设备，并且每当个体值越过极限值，即可以由所述设备发出指示或警报 110。要理解，所述指示可以是声音的或视觉的或视听的警报。在一个实施例中，可以以有 线或无线方式将一个或多个输出（例如呼吸率、呼吸的相位的持续时间和幅度等）输出到 中央监视单元或床边单元或中央资料库，用于存储对所监测的值或在发出警报时的事件的 记录。
[0021] 由于呼吸是个自然生理现象，因而在循环之间的每个循环的时间上可能存在大的 变化。因此，如果显示如上所述计算的呼吸率，则监视器109上的显示可以相当迅速地改 变，并因此可能混淆或难以阅读。因此，输出108可以是预定数目的呼吸循环的移动平均， 用于显示单元来显示。备选地，可以显示逐个循环的呼吸率和移动平均两者。有时，对象自 愿或非自愿地做了个比正常情况更长的呼吸。在一个实施例中，当这样的事件发生时，可以 将这样的非常长的循环从对平均的计算中去除掉。
[0022] 在一个实施例中，换能器107被设置在血压计袖带101上，如图1中所示。换能器 可以可释放地可耦合到袖带，例如使用钩环紧固件。尽管袖带被示为在距对象的图解表示 的上臂一距离处，但要理解，袖带101按规定被缠绕或适当地放置在对象的上臂上。换能器 107被设置在袖带上，从而在使用中，当袖带被对象按规定佩戴时，能量的辐射的方向基本 上朝着对象的胸部。当所辐射的能量遇到对象的胸部时，能量中的至少部分被胸部反射，并 且所反射的能量中的至少部分被换能器107感测到。
[0023] 图3示出袖带101、被设置在袖带101上的换能器107,袖带101被对象按规定佩 戴。在该实施例中，呼吸率测量设备和基