[發明專利]用于測量血液流動和脈搏率的超聲波監測器

無效

• 申請號: 200580043381.0
• 申請日: 2005-11-15
• 公開（公告）號: CN101141919A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 托馬斯·英清·羅;張龍永
• 申請（專利權）人: 薩魯特倫公司
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;H04R17/00;B21F41/00;A61B8/14
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王允方;劉國偉

相關發明的交叉參考

本非臨時申請案涉及以下專利申請案：

2003年1月15日申請的第10/346,296號美國專利申請案；

2004年7月14日申請的第10/758,608號美國專利申請案，其又是2003年1月15日申請的第10/346,296號母案非臨時專利申請案的部分接續申請案；和

與本申請案同日申請的題為“GEL?PAD?FOR?USE?WITH?AN?ULTRASONICMONITOR”的第10/991,115號美國專利申請案，其發明者是Thomas?Ying-Ching?Lo、Rong?Jong?Chang，代理人案號為SALU-01003US0，以上所有專利申請案的全文以引用的方式并入本文中。

技術領域

本發明涉及用于測量活體受檢者的心率和脈搏率的超聲波監測器。

背景技術

測量活體受檢者的心率和脈搏率已成為身體鍛煉和健康監測中頗有價值的工具。脈搏率是通過計算受檢者的動脈脈動速率而測量的。心率是通過基于心電圖(例如，EKG和ECG)感應心臟的電活動而測量的。想要增加耐力或行為的個體可能希望在維持靶心率的同時進行鍛煉。相反，有心臟病或其它與心臟有關的病癥史的受檢者應避免超出某一心率或脈搏率以減少對其心臟不必要的應力。

受檢者的心率與脈搏率是相關的。心率可定義為特定時間周期內心臟收縮的次數，通常以每分鐘的搏動來定義。脈搏定義為由于通過心臟收縮而被迫通過脈管的血液量增加而產生的脈管的有節奏的擴張。由于心臟收縮通常產生可測量為脈搏的血液量，所以心率與脈搏率理想地是相同的。然而，在不規律的心搏或過早心搏期間，脈搏率可能不同于心率。在此情況下，心臟收縮不會迫使足夠的血液通過血管以致可以被測量為脈搏。

需要連續心率讀數的大多數受檢者選擇需要胸帶的監測器。盡管它連續地提供心率，但胸帶較笨重且通常佩帶不便。除了胸帶解決方案外，便攜式患者監測器(例如，生命征象監測器、胎兒監測器)可對受檢者執行例如心律失常分析、藥物劑量計算、ECG波形級聯等測量功能。然而，這些監測器通常相當大且通過令人不舒適的引線而附接到受檢者。

腕部的橈動脈較淺的深度提供用于在腕部實現連續脈搏檢測的許多優點。監測腕部的壓力脈沖的現有傳感器并不有效。壓力脈沖由于動脈與傳感器之間的組織而衰減。大多數高頻率信號分量由于這種衰減而丟失。另外，肌肉運動可能在壓力傳感器處產生大量噪音。低頻率噪音信號使可靠地識別低頻率血壓脈沖非常困難。

開發了使用聲納技術的超聲波監測器來克服噪音信號問題。超聲波監測器傳輸超聲波能量作為脈沖信號。當電源驅動換能器元件(例如，壓電晶體)以產生脈沖信號時，在所有方向(包含待測量對象(例如血管)的方向)上產生超聲波脈沖信號。超聲波脈沖信號的到達脈管的部分接著被脈管反射。當血管經歷運動(例如，由于來自心臟收縮的血液流動而導致的擴張)時，所反射的脈沖信號經歷頻率偏移，也稱為多普勒頻移(Doppler?shift)。

當超聲波信號源或雷達信號的觀察者處于運動中時，將導致頻率明顯偏移。這稱為多普勒效應(Doppler?effect)。如果R是從超聲波監測器到血管的距離，那么超聲波監測器與目標之間的雙向路徑中含有的波長λ的總數目為2R/λ。假定將以相同單位測量距離R和波長λ。由于一個波長對應于2π弧度的角偏移(angular?excursion)，所以電磁波在其往返通過血管期間所形成的總角偏移Φ為4πR/λ弧度。當血管經歷運動時，R和相位Φ連續不斷地變化。Φ相對于時間的變化等于頻率。其為多普勒角頻率W_d，由下式給定：