[發明專利]患者的非接觸呼吸監測和用于光電容積描記術測量的光學傳感器

有效

• 申請號: 200980116411.4
• 申請日: 2009-05-04
• 公開（公告）號: CN102014737A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: R·平特;J·米爾史蒂夫;G·斯佩克維爾斯;D·于;S·M·L·德沃特;G·J·米施;X·L·M·A·奧貝特
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/024;A61B5/0205;A61B5/113;A61B5/08;G01S13/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

技術領域

本發明涉及患者的非接觸呼吸監測的領域以及用于光電容積描記術測量的光學傳感器，并且具體涉及用于同時監測呼吸活動、血壓和心率的手持設備，該手持設備優選能夠用于抽檢醫院中患者的體征參數。

背景技術

通過光學測量的方法可以在患者的手指中探測脈搏波的到達：通常，紅外LED向手指內照射光，并且到達光敏二極管的光量引起流經該二極管的光電流。在存在脈搏波時，光的大部分被血液吸收，即相應地調制通過光敏二極管的電流。這種技術稱為光電容積描記術(PPG)。

如果LED和光敏二極管安裝在手指的對側，使得LED光實際照射通過手指，其稱為“透射式”PPG。此類設置常常具體化為手指夾。另一選擇是使LED和光敏二極管兩者均安裝在手指的同側。這稱為“反射式”PPG，并且可用于手指夾不可接受的情況。在反射模式中，LED和光敏二極管接近彼此放置，這樣患者僅需將其手指靠放在這兩個部件上，以便例如對于心率測量或脈搏到達時間(PAT)測量而探測其脈搏波。

反射式PPG設置可用于許多情況。其僅要求患者將其手指輕放在LED/光敏二極管組合體上，以便探測其脈搏波。例如，這能夠用于心率測量。PPG的另一應用是脈搏波傳導時間(PTT)或脈搏波到達時間(PAT)的測量。PTT測量的原理是：當脈搏波在身體的一點開始時，及時獲取這一時刻，并測量其在身體的另一點的到達時間。PPT作為這兩點間的時間差來計算，并與脈搏波速度負相關。PAT被限定為ECG的R波峰與PPG脈搏到達某些外圍位點之間的時間延遲。PPG測量常常在患者耳垂或手指上完成。

PTT和PAT兩者均是感興趣的測量，因為在其他參數中，如身體上兩個測量位置間的距離以及血管的彈性，它們提供了關于患者血壓的信息。所以，如果已知或可以估計出其他參數，血壓就能夠從PTT或PAT測量中推斷得出。

實際上，ECG信號中的R波峰與主動脈中壓力脈搏傳播的開始并不一致。這是因為ECG的R波峰是心肌的電興奮。肌肉對這一興奮作出反應之前需要一定時間，并且隨后在肌肉已經在心臟中積聚足夠的壓力，從而使主動脈瓣打開并使脈搏波真正開始行經動脈之前甚至需要更長的時間。然而，R波峰和主動脈瓣打開之間的時間延遲還傳達了關于動脈血壓的重要信息。因此，在許多應用中，將R波峰作為推導脈搏波在外圍的到達時間的開始點是可接受的。

為了提供不需要袖帶的血壓測量，在過去已經利用這一原理作出了許多嘗試。典型的PAT測量設置包括ECG測量和PPG測量。獲取PPG脈搏的特征點作為脈搏波到達手指或耳朵的時刻。計算ECG的R波峰和PPG特征點的發生時間之間的差，將其轉換為血壓值。

具體會在反射式PPG設置中遇到的問題是：皮膚按壓在LED/光敏二極管組合體上的壓力可能如此之高，導致實際上阻斷了血管，從而使得脈搏波無法到達測量位置并因此無法被探測到。

此外，抽檢醫院病床上患者的體征參數是護士日常工作的一部分。心率、呼吸頻率、血壓和體溫是應當對每位患者都進行檢查的最重要的參數。適當地測量所有這些參數將要求在測量設備和時間方面付出大量的努力。然而，醫院的實際境況迫使護士必須盡可能快地進行抽檢測量，因為他們有許多其他比日常抽檢要求更為專注的工作要做。

具體而言，呼吸活動還不能夠利用常規的抽檢設置測量。因此，將需要呼吸傳感器。一般而言，此類呼吸傳感器必須附接到患者的胸部。然而，將傳感器附接到患者的胸部并不方便而且耗時。

發明內容

本發明的第一目的是提供用于可靠的和故障安全的光電容積描記術測量的可能。

該目標通過用于光電容積描記術測量的光學傳感器實現，其包括：

光單元，其具有用于向患者的組織中發射光的光發射器和/或用于探測與組織相互作用后的所發射的光的一部分的光探測器，其中

該光單元嵌入到彈性材料中。

因此，本發明的第一方面的基本思想是提供一種彈性材料，當患者指尖按壓時該彈性材料時，其是有彈力的，并由此避免了患者組織中的毛細血管的阻斷。這包括若干優點，如反射式手指PPG設置的直觀使用以及無需向患者解釋必須如何應用手指。此外，本發明允許反射式PPG設置在不考慮施加在按壓光單元的皮膚上的壓力的情況下的有效測量。因此，該解決方案簡單、易行、廉價。

根據本發明的優選實施例，彈性材料適于與患者的皮膚、優選與患者的指尖接觸。此外，優選地，彈性材料的彈性處在人手指組織的典型彈性的范圍內。優選地，將硅膠用于該彈性材料。