[发明专利]用于测量振动的方法、装置、计算机程序和系统有效

专利信息
申请号: 201180027571.9 申请日: 2011-05-16
公开(公告)号: CN102946802A 公开(公告)日: 2013-02-27
发明(设计)人: 达马尔·阿尔温德;安德鲁·贝茨 申请(专利权)人: 爱丁堡大学董事会
主分类号: A61B5/08 分类号: A61B5/08;A61B5/113;G01H1/00
代理公司: 北京安信方达知识产权代理有限公司 11262 代理人: 周靖;郑霞
地址: 英国*** 国省代码: 英国;GB
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摘要:
搜索关键词: 用于 测量 振动 方法 装置 计算机 程序 系统
【说明书】:

发明领域

本发明的实施方式涉及用于测量振动(oscillatory motion)的方法、装置、计算机程序和系统。特别是,其涉及用于测量与呼吸有关的振动的方法、装置、计算机程序和系统。

发明背景

对患者的呼吸的测量在监测和诊断各种呼吸紊乱中是有用的,以及是患者疾病的有用的更广的度量。所关注的测量结果可包括呼吸率(每分钟呼吸次数,BPM)、流量、潮流气量、呼吸模式以及这些量随着时间的过去的变化。

用于监测呼吸的设备一般落在3种主类别中:

i)观察腹部和/或胸部的运动或组织成分的设备,

ii)测量空气的流量的设备,以及

iii)测量血液或呼出的空气中的不同气体的浓度的设备。

类型i)的设备可涉及下列项的测量:经胸廓和腹部阻抗、通过应变的圆周、嵌入皮带和带子中的压力计或光纤计、在呼吸中涉及的肌肉的电活动(肌电图描记法)。这些设备中的几个需要放置在胸部和腹部周围的突出的收缩性皮带的使用,而该收缩性皮带可能对连续的或长期的监测不是有益的,特别是对于具有某些疾病的患者。其它设备需要在患者周围的昂贵且复杂的基础设施和/或需要静止不动的患者来进行测量,因为患者的运动会干扰测量,这有效地阻碍了对家庭监测的能力。

在患者需要氧疗法的场合,这可能干扰测量鼻气体流量的类型ii)的某些设备。此外,不能使用诸如插管的设备来测量嘴呼吸。而且,测量总的呼吸气体流量的设备例如面罩可能是突出的和对于患者而言不舒适的,因而限制了对测量结果的连续或长期监测的能力。

类型iii)的设备往往不给出潮流气量的变化的可靠指示,并可能对呼吸的中断缓慢地作出反应。这样的设备常常是突出的,且对连续的或长期的或远程的家庭监测不是有益的。

早先出版的文件或本说明书中的任何背景的列表或讨论不应一定被理解为承认该文件或背景是最先进技术的部分或是一般共知常识。本公开的一个或多个方面/实施方式可以或可以不处理一个或多个背景问题。本发明的各种实施方式的简要说明

根据本发明的各种的但不一定全部的实施方式,提供了用于测量振动的方法,其包括:接收与矢量参数(at-1,at)的方向的多个测量结果有关的多个信号;基于矢量参数的方向的多个测量结果来确定矢量参数的主测量方向;确定在矢量参数的方向的多个测量结果中的一个的矢量参数(at)的测量方向与矢量参数的主测量方向之间的旋转角(φt)。

矢量参数可以是与例如重力场、磁场或传感器所测量的角取向有关的三维矢量。传感器提供指示矢量参数相对于传感器的测量参考坐标系的方向的测量结果的信号,该方向例如是地球的重力场的方向(例如在传感器的坐标系中向下的方向)、地球的磁场的方向(例如,在传感器的坐标系中向北的方向)或传感器的定向。传感器的运动特别是旋转运动使传感器的坐标系中的矢量参数的方向改变。

在一些实施方式中,传感器耦合到身体部分,例如不动的患者(其呼吸被监测)的胸、躯干、胸部或胸腔区域,即,传感器被定位和连接到在呼吸期间经历振动的身体的一部分。在呼吸过程期间,当肺扩张和收缩时,胸区域经历振动。该运动引起所连接的传感器的相应运动,其改变在传感器的坐标系内的矢量参数的测量方向,即,它也经历振动。矢量参数的方向的读数被获取。从在一段时间内的多个测量结果确定矢量参数的测量方向的主方向或平均方向。所计算的主方向提供在确定归因于运动的旋转的角时使用的参考基础。旋转角被定义为在矢量参数的测量方向和矢量参数的主测量方向之间的角。

实施方式提供用于测量振动的新度量,其直接与物理参数例如在振动期间物体的旋转或在呼吸期间患者的胸壁的旋转有关。有利地,度量是相对于从测量结果本身确定的参考方向而确定的角度值,与相对于某个恒定或固定的参考方向的绝对角度值相反。因此,假定有与振动无关的大规模运动(其在传感器的坐标系内转变参考方向),则参考方向可被重新确定。

各种的但不一定所有的实施方式所提供的优点是,确定直接与物理测量结果,即由振动引起的角运动有关的测量值(旋转角)。在呼吸测量例如与呼吸行动(其中进行躯干的测量)有关的测量的情况下,角度值直接与在呼吸期间躯干相对于所确定的参考方向的角运动有关,该参考方向相应于在振动中的平均方向/中央方向。旋转角相对于所确定的参考方向而被确定,所以独立于患者和捕获测量结果的设备的初始定向。因此,传感器在患者身上的精确和谨慎的初始放置是不需要的。

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