[發(fā)明專利]用于監(jiān)測(cè)用戶的設(shè)備和用于校準(zhǔn)該設(shè)備的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280051064.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103889325A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·范德拉爾;H·杜里克;T·范登赫費(fèi)爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號(hào): A61B5/11
• 分類號(hào): A61B5/11
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 李光穎;王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)用戶的設(shè)備和一種用于校準(zhǔn)該設(shè)備的方法。

背景技術(shù)

患者監(jiān)測(cè)的應(yīng)用已經(jīng)被擴(kuò)展到各種環(huán)境，包括傳統(tǒng)重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）、觀察病房和中等護(hù)理病房、醫(yī)療和外科護(hù)理樓以及在家。在許多這些環(huán)境中，具有在已經(jīng)獲得一組生命體征情況下的知識(shí)至關(guān)重要。一個(gè)關(guān)鍵信息點(diǎn)是，在監(jiān)測(cè)時(shí)候的監(jiān)測(cè)用戶的身體姿勢(shì)（例如，直立、仰臥、俯臥、左臥、右臥等）。

在臨床實(shí)踐中，在適當(dāng)?shù)胤酱嬖谠S多護(hù)理協(xié)議，其要求精確地追蹤并且及時(shí)記錄患者位置。一些范例包括記錄生命體征、解釋Screen?TrendsInnovative（ST）圖、預(yù)防壓迫潰瘍、探測(cè)離床、探測(cè)跌倒、機(jī)械通氣撤機(jī)、肺炎預(yù)防等的協(xié)議。目前，微型患者監(jiān)測(cè)設(shè)備是可用的，所述微型監(jiān)測(cè)設(shè)備包括能夠測(cè)量生命體征（諸如呼吸和脈搏率）的加速度計(jì)，并且其同時(shí)能夠基于對(duì)重力的觀察來(lái)測(cè)量設(shè)備的傾斜。從這些設(shè)備獲得的傳感器信號(hào)和關(guān)于被監(jiān)測(cè)用戶的身體的設(shè)備的位置和/或取向的知識(shí)中，能夠估計(jì)和追蹤用戶的姿勢(shì)。

當(dāng)設(shè)備被放置在或附接至用戶時(shí)，需要將在設(shè)備中的加速度計(jì)的測(cè)量參考系與用戶身體的參考系對(duì)齊。然而，由于在用戶的身體形狀和單個(gè)設(shè)備附接中的可變性，在這些參考系之間可能有一些未對(duì)齊。為了精確地監(jiān)測(cè)用戶的姿勢(shì)，有必要確定在測(cè)量參考系與用戶身體的參考系之間的相對(duì)取向。在圖1中圖示了所述相對(duì)取向。

在圖1中，z_b表示用戶參考系的z軸，將所述z軸垂直于用戶的身體對(duì)齊（即，其垂直于用戶背部的平面，朝向身體的前面），y_b表示用戶參考系的y軸，其大體垂直向上朝向用戶的頭部對(duì)齊，并且x_b表示用戶參考系的x軸，其正交于y軸和z軸。盡管在嘗試將加速度計(jì)的測(cè)量參考系（由軸x_a、y_a和z_a表示）與用戶的參考系對(duì)齊中，設(shè)備已經(jīng)被放置在或附接至用戶，能夠看到，歸因于設(shè)備已經(jīng)被附接至的身體的部分的形狀，設(shè)備可能已經(jīng)經(jīng)歷旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致參考系之間的不同或未對(duì)齊。

因此，需要校準(zhǔn)過(guò)程，以便計(jì)算該未知相對(duì)取向，并且允許精確的姿勢(shì)估計(jì)。

先前提出的用于校準(zhǔn)的方法（諸如在US6,044,297中公開(kāi)的）要求用戶采用多種姿勢(shì)，以便記錄初始狀態(tài)。然而，在實(shí)踐中，由于用戶可能太不舒服、出于醫(yī)療理由被要求保持靜止、是無(wú)意識(shí)的等，在校準(zhǔn)過(guò)程期間請(qǐng)求用戶配合以采用這樣的一系列姿勢(shì)通常是不期望的或甚至不可行的。理想地，在不具有來(lái)自用戶的任何主動(dòng)參與或支持的情況下，應(yīng)當(dāng)可能執(zhí)行校準(zhǔn)過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明尋求提供一種用于監(jiān)測(cè)用戶的設(shè)備和用于校準(zhǔn)該設(shè)備的方法，在不具有來(lái)自利用所述設(shè)備監(jiān)測(cè)的用戶的任何主動(dòng)參與或支持的情況下，能夠執(zhí)行所述校準(zhǔn)該設(shè)備的方法，使得能夠從設(shè)備中獲得精確的讀數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的方面，這通過(guò)校準(zhǔn)要被附接至用戶并且用于監(jiān)測(cè)用戶的設(shè)備的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述方法包括以下步驟：（i）在將設(shè)備附接至用戶之前，關(guān)于用戶對(duì)齊設(shè)備，使得將設(shè)備的測(cè)量參考系大體與用戶的參考系對(duì)齊，并且使用設(shè)備來(lái)獲得設(shè)備關(guān)于世界參考系的取向的第一測(cè)量結(jié)果；（ii）在將設(shè)備附接至用戶之后，使用設(shè)備來(lái)獲得設(shè)備關(guān)于世界參考系的取向的第二測(cè)量結(jié)果；以及（iii）確定變換矩陣，所述變換矩陣用于將通過(guò)設(shè)備獲得的后續(xù)測(cè)量結(jié)果變換到用戶的參考系中，使用獲得的第一測(cè)量結(jié)果和第二測(cè)量結(jié)果以及在步驟（i）和步驟（ii）之間設(shè)備相對(duì)于用戶關(guān)于世界參考系中的垂直軸的旋轉(zhuǎn)量的信息來(lái)計(jì)算變換矩陣。

第一測(cè)量結(jié)果和第二測(cè)量結(jié)果可以包括由設(shè)備經(jīng)歷的固有加速度的測(cè)量結(jié)果。

在步驟（i）和步驟（ii）之間設(shè)備相對(duì)于用戶關(guān)于世界參考系的垂直軸的旋轉(zhuǎn)量的信息可以包括，對(duì)于一些m，p∈{1，2，3}，用戶參考系中的基向量β_m在垂直于重力作用方向的水平面H上的投影和設(shè)備的測(cè)量參考系中的基向量α_p到水平面H上的投影之間的角度φ_p的信息，其中，β_m和α_p不在重力方向上。

確定變換矩陣的步驟可以包括以下步驟：

計(jì)算第一坐標(biāo)向量d，所述第一坐標(biāo)向量d正交于第一測(cè)量結(jié)果b；

計(jì)算第二坐標(biāo)向量f，所述第二坐標(biāo)向量f正交于b和d；

對(duì)于i∈{1,2,3}，計(jì)算支持向量s_i和所述α基向量的尖端位于其上的圓周C₁，C₂和C₃的半徑r_i；