低功率監(jiān)視系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】低功率監(jiān)視系統(tǒng)及方法
【背景技術(shù)】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及醫(yī)療傳感器，且更特定來(lái)說(shuō)，涉及低功率醫(yī)療傳感器。
[0002] 此章節(jié)意在向讀者介紹可能與下文所描述及/或主張的本發(fā)明的各種方面相關(guān) 的技術(shù)的各種方面。認(rèn)為此論述幫助向讀者提供背景信息以促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的各種方面的更 好理解。因此，應(yīng)理解，這些陳述應(yīng)在此背景下閱讀且不作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0003] 在醫(yī)療領(lǐng)域中，醫(yī)生常常希望監(jiān)視及感測(cè)其患者的某些生理特性。因此，已經(jīng)開(kāi)發(fā) 出用于監(jiān)視及感測(cè)許多此類(lèi)生理特性的各種裝置。舉例來(lái)說(shuō)，監(jiān)視及感測(cè)裝置的一個(gè)類(lèi)別 包含分光光度監(jiān)視器及傳感器。此類(lèi)別的裝置研宄電磁光譜（例如，光的波長(zhǎng)）且可監(jiān)視 一系列生理參數(shù)。此類(lèi)裝置向醫(yī)生及其它醫(yī)護(hù)人員提供其需要用來(lái)為其患者提供質(zhì)量醫(yī)護(hù) 的信息。因此，此類(lèi)監(jiān)視及感測(cè)裝置已成為現(xiàn)代醫(yī)療的不可缺少的部分。
[0004] 常規(guī)分光光度傳感器通常經(jīng)由電纜連接到監(jiān)視器。電纜向傳感器提供功率且用作 用于在傳感器與監(jiān)視器之間發(fā)射信號(hào)的導(dǎo)管。然而，電纜還用于將患者系鏈到監(jiān)視器，從而 妨礙患者沒(méi)有阻礙地運(yùn)動(dòng)。因此，此類(lèi)基于電纜的系統(tǒng)可能不適于非臥床患者或需要非臨 床環(huán)境中的遠(yuǎn)程監(jiān)視的應(yīng)用。因此，已提出包含借助無(wú)線(xiàn)鏈路連接到本地監(jiān)視器的患者感 測(cè)裝置的各種系統(tǒng)。遺憾的是，并入有無(wú)線(xiàn)鏈路的傳感器可能限于提供在傳感器自身上的 功率，所述功率可被非常迅速地耗盡。
【附圖說(shuō)明】
[0005] 在閱讀以下詳細(xì)描述且參考附圖后可明白所揭示的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：
[0006] 圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)醫(yī)療傳感器系統(tǒng)的組件；
[0007] 圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖1的系統(tǒng)的示意圖；
[0008] 圖3描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖1的系統(tǒng)的示意圖；
[0009] 圖4描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于從患者獲得生理參數(shù)的方法的流程圖； [0010] 圖5描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于調(diào)整平均取樣間隔的方法的流程圖；
[0011] 圖6描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于重構(gòu)感測(cè)的系統(tǒng)；
[0012] 圖7描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于從圖1的無(wú)線(xiàn)醫(yī)療系統(tǒng)獲得估計(jì)生理參數(shù)的 方法的流程圖；
[0013] 圖8描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于從圖1的無(wú)線(xiàn)醫(yī)療系統(tǒng)獲得估計(jì)生理參數(shù)的 方法的流程圖；及
[0014] 圖9描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于更新生理參數(shù)的計(jì)算的方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下文將描述本發(fā)明的一或多個(gè)特定實(shí)施例。在試圖提供對(duì)這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述 時(shí)，未在本說(shuō)明書(shū)中描述實(shí)際實(shí)施方案的所有特征。應(yīng)了解，在任何此類(lèi)實(shí)際實(shí)施方案的開(kāi) 發(fā)中（如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中），可做出許多實(shí)施方案特定決策以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定 目標(biāo)，例如遵循系統(tǒng)相關(guān)及商業(yè)相關(guān)約束（其可因?qū)嵤┓桨付儯?。此外，?yīng)了解，此類(lèi)開(kāi) 發(fā)努力可能是復(fù)雜且費(fèi)時(shí)的，但對(duì)于受益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員來(lái)說(shuō)仍然將為例行的設(shè) 計(jì)、制作及制造任務(wù)。
[0016] 本實(shí)施例涉及用于改善無(wú)線(xiàn)醫(yī)療傳感器的功率消耗及壽命的系統(tǒng)、方法及裝置。 本實(shí)施例可適用于各種無(wú)線(xiàn)醫(yī)療傳感器，包含用于測(cè)量光體積描記圖（PPG)、患者體溫、經(jīng) 血管流體交換體積、組織水合作用、血液流動(dòng)、血液微循環(huán)、呼吸作用、血壓、ECG(心電圖）、 脈搏傳導(dǎo)時(shí)間及其它的傳感器。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)實(shí)施例中，醫(yī)療傳感器系統(tǒng)可包含經(jīng)由 無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路彼此通信的醫(yī)療傳感器及患者監(jiān)視器。所述傳感器響應(yīng)于光驅(qū)動(dòng)信號(hào)零星 地（例如，隨機(jī)地、偽隨機(jī)地或按預(yù)定不規(guī)則間隔）將光脈沖發(fā)射到患者的組織中。檢測(cè)器 (其也可定位在所述傳感器上）檢測(cè)由患者的組織衰減的光，且收集對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)的零星 光脈沖的數(shù)據(jù)樣本。所述傳感器或監(jiān)視器可處理所述數(shù)據(jù)樣本以估計(jì)生理參數(shù)及/或產(chǎn)生 PPG。本發(fā)明提供用于通過(guò)配置所述傳感器以發(fā)射零星光脈沖而非規(guī)則、頻繁光發(fā)射來(lái)降低 收集此數(shù)據(jù)及測(cè)量中使用的功率量。這可減少傳感器裝置在感測(cè)患者中花費(fèi)的時(shí)間量。所 述傳感器裝置可消耗較少的功率且因此可具有較長(zhǎng)的電池壽命及總壽命。
[0017] 考慮到上文，圖1描繪無(wú)線(xiàn)醫(yī)療傳感器系統(tǒng)10的實(shí)施例，無(wú)線(xiàn)醫(yī)療傳感器系統(tǒng)10 可使用零星光脈沖有效地感測(cè)患者的生理特性，從而節(jié)約功率。雖然圖1中說(shuō)明的系統(tǒng)10 的實(shí)施例涉及無(wú)線(xiàn)光體積描記圖，但系統(tǒng)10可經(jīng)配置以使用合適醫(yī)療傳感器獲得各種醫(yī) 療測(cè)量。舉例來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)10可額外地或替代地經(jīng)配置以測(cè)量患者體溫、經(jīng)血管流體交換體 積、組織水合作用、血液流動(dòng)、血液微循環(huán)、呼吸作用、ECG、非侵入性血壓（NIBP)、血液脈沖 傳導(dǎo)時(shí)間及/或其它。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，系統(tǒng)10包含患者監(jiān)視器12,患者監(jiān)視器12與 傳感器14無(wú)線(xiàn)地通信。在某些實(shí)施例中，患者監(jiān)視器12及傳感器14可經(jīng)由有線(xiàn)連接（例 如，通過(guò)將傳感器14連接到監(jiān)視器12的電纜）而通信。應(yīng)用本文中的實(shí)施例來(lái)降低傳感 器的功率消耗可用于有線(xiàn)系統(tǒng)及無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)兩者。
[0018] 患者監(jiān)視器12可包含顯示器16、用于發(fā)射及接收無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)模塊18、存儲(chǔ) 器、處理器，及各種監(jiān)視及控制特征?；趶臒o(wú)線(xiàn)傳感器14接收的數(shù)據(jù)，患者監(jiān)視器12可 顯示患者測(cè)量且執(zhí)行各種測(cè)量或處理算法。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)10經(jīng)配置用于脈搏血氧測(cè)定 時(shí)，患者監(jiān)視器12可基于從無(wú)線(xiàn)傳感器14接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行血氧飽和度計(jì)算、脈搏測(cè)量及其 它測(cè)量。此外，為了提供額外功能，患者監(jiān)視器12可（例如）經(jīng)由無(wú)線(xiàn)通信及/或經(jīng)由連 接到傳感器輸入端口的電纜22或經(jīng)由連接到數(shù)字通信端口的電纜24耦合到多參數(shù)患者監(jiān) 視器20。除了來(lái)自監(jiān)視器12及傳感器14的數(shù)據(jù)之外，多參數(shù)患者模塊20還可處理及/或 顯示來(lái)自其它傳感器的生理參數(shù)。
[0019] 如同患者監(jiān)視器12,傳感器14可包含無(wú)線(xiàn)模塊26。無(wú)線(xiàn)傳感器14的無(wú)線(xiàn)模塊26 可使用任何合適協(xié)議與患者監(jiān)視器12的無(wú)線(xiàn)模塊18建立無(wú)線(xiàn)通信28。作為實(shí)例，無(wú)線(xiàn)模 塊26可能夠使用IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)而通信，且可使用（例如）ZigBee、無(wú)線(xiàn)HART或MiWi 協(xié)議而通信。額外地或替代地，無(wú)線(xiàn)模塊26可能夠使用藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)或IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)中 的一或多者而通信。在實(shí)施例中，無(wú)線(xiàn)模塊26包含用于發(fā)射無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)射器（例如，天 線(xiàn)），且無(wú)線(xiàn)模塊18包含用于接收無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)的接收器（例如，天線(xiàn)）。在實(shí)施例中，無(wú)線(xiàn)模 塊26還包含用于接收指令（例如，用于切換模式的指令）的接收器，且無(wú)線(xiàn)模塊18還包含 用于將指令發(fā)送到傳感器的發(fā)射器。
[0020] 圖2為可經(jīng)配置以實(shí)施本文中描述的技術(shù)的無(wú)線(xiàn)醫(yī)療傳感器系統(tǒng)10的實(shí)施例的 框圖。作為實(shí)例，系統(tǒng)10的實(shí)施例可使用任何合適醫(yī)療傳感器及患者監(jiān)視器（例如，可從 柯惠醫(yī)療LP(Covidien LP)(博爾德，哥倫比亞（Boulder，CO))購(gòu)得的醫(yī)療傳感器及患者監(jiān) 視器）予以實(shí)施。系統(tǒng)10可包含患者監(jiān)視器12及傳感器14,其可經(jīng)配置以在某些波長(zhǎng)下 從患者組織獲得（例如）體積描記信號(hào)。傳感器14可經(jīng)由無(wú)線(xiàn)通信28以通信方式連接到 患者12。當(dāng)系統(tǒng)10操作時(shí)，來(lái)自發(fā)射器32的光L1 (例如，某些波長(zhǎng)下的光）可進(jìn)入患者 34,其中所述光的部分可被不同地散射、吸收及/或透射。從患者組織發(fā)出的光L2可由檢 測(cè)器36檢測(cè)。舉例來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)10可將光L1從兩個(gè)或兩個(gè)以上LED或其它合適光源發(fā)射到 脈動(dòng)組織中。在光已穿過(guò)脈動(dòng)組織或已被所述脈動(dòng)組織反射之后，可使用檢測(cè)器36 (例如， 光電二極管或光檢測(cè)器）檢測(cè)經(jīng)反射或衰減光L2。在某些實(shí)施例中，發(fā)射器32可經(jīng)配置以 按隨機(jī)、偽隨機(jī)或預(yù)設(shè)不規(guī)則間隔發(fā)射光脈沖。
[0021] 傳感器14可包含連接到內(nèi)部總線(xiàn)40的微處理器38。同樣連接到總線(xiàn)40的可為 RAM存儲(chǔ)器42及ROM存儲(chǔ)器44。時(shí)間處理單元（TPU) 46可向光驅(qū)動(dòng)電路48提供時(shí)序控制 信號(hào)，所述時(shí)序控制信號(hào)可控制何時(shí)照明發(fā)射器32,且在發(fā)射多個(gè)波長(zhǎng)的情況下控制不同 波長(zhǎng)的多路復(fù)用時(shí)序。TPU 46還可控制信號(hào)從檢測(cè)器36通過(guò)放大器50及開(kāi)關(guān)電路52的 門(mén)輸入（gate-in)?？稍谶m當(dāng)時(shí)間取樣這些信號(hào)，這取決于在使用多個(gè)波長(zhǎng)的情況下發(fā)射多 個(gè)光波長(zhǎng)中的哪一個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，從檢測(cè)器36接收的信號(hào)可穿過(guò)放大器54、低通濾 波器56及/或模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器58。
[0