[发明专利]无线医疗传感器和方法

说明书

本文提供了用于测量实时个人度量的医疗传感器和相关方法。医疗装置可以包括：电子装置，所述电子装置具有包括加速度计的传感器；以及双向无线通信系统，所述双向无线通信系统电子连接到所述电子装置以将来自所述传感器的输出信号发送到外部装置并且将来自外部控制器的命令接收到所述电子装置。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月16日提交的美国临时专利申请第62/710,324号、于2018年2月17日提交的美国临时专利申请第62/631,692号和于2018年10月31日提交的美国临时专利申请第62/753,203号的权益和优先权，所述美国临时专利申请中的每一个在不与本申请不一致的程度上通过引用具体地并入。

背景技术

本文提供了医疗传感器(包含机械-声学感测电子设备)，所述医疗传感器与内载式麦克风和反馈刺激(包含但不限于振动马达、扬声器或LED指示器)耦合。提供了用于使用3轴高频加速度计的衍生自身体的机械-声学电生理学感测电子设备的系统和方法。所述装置在本文中被称为柔软的、柔性的和可穿戴的，其具有高级节能功能和无线通信能力，包含与启用的系统兼容。在系统内，存在为宽范围的生理信号和环境信号的多模态感测提供平台的信号处理、信号分析和机器学习功能，所述生理信号和环境信号包含但不限于：言语、说话时间、呼吸速率、心率、肺容积、吞咽功能、身体活动、睡眠质量、移动、饮食行为。所述系统和方法与另外的传感器的使用兼容，所述另外的传感器包含内载式麦克风、脉搏血氧仪、ECG和EMG(等)中的一个或多个。

已知机械-声学信号含有用于临床诊断和医疗保健应用的基本信息。具体地，由于自然生理活动而穿过身体组织和体液传播的机械波显示出如心脏瓣膜闭合、骨骼肌收缩、声带振动、呼吸周期、抓挠移动和声音以及胃肠道中的移动等个别事件的特性特征信号(signature)。

这些信号的频率范围可以为1Hz的几分之一(例如，呼吸速率)到2000Hz(例如，言语)，其通常具有超过听力阈值的低振幅。生理听诊通常在临床检查期间进行的个别程序中用模拟听诊器或数字听诊器进行。

替代性方法依赖于常规刚性电子封装中的加速度计，所述加速度计通常物理地绑在身体上以提供必要的机械耦合。研究演示包含对以下的记录：心音描记法(PCG；来自心脏的声音)、心震描记法(SCG；由心脏跳动诱发的胸部振动)、心冲击描记法(BCG；与对心血管压力的反应相关联的后坐运动)和与呼吸相关联的声音。

在心血管健康的背景下，这些测量结果产生对从心电图(ECG)中推断出的见解进行补充的重要见解。例如，心脏瓣膜的结构缺陷表现为机械-声学响应并且不直接出现在ECG迹线中。

先前所报告的数字测量方法可用于实验室和临床研究，但是要遭受以下缺点：(i)其形状因数(刚性设计和大尺寸，例如，150mm×70mm×25mm)限制了安装位置的选择并且阻止其作为可穿戴设备的实用性；(ii)其体积构造涉及通过惯性效应抑制与重要生理事件相关联的细微运动的物理质量；(iii)其质量密度和模量与皮肤的质量密度和模量不同，从而导致与皮肤的声阻抗不匹配；以及(iv)其仅提供单个操作模式，而不具有例如同时捕获ECG信号和PCG/SCG/BCG信号的能力；(iv)其与用户界面的通信方式和数据传输通过拴系到装置和用户界面机器的导线完成；(v)其电力管理通过有线连接进行。本文所提供的装置和方法解决了本领域中的这些限制。

发明内容

本文提供了提供远程医学型平台的方法和装置，其中在用户身上或植入用户体内的医疗传感器提供了可以由护理人员(如医疗专业人员、朋友或家庭成员)按照其行事的有用信息。所述装置和方法不但可用于诊断或治疗应用，而且可以用于进行训练和康复。这在具有双向通信的装置和系统中得到反映，使得可以将信息从外部发送给护理人员以采取行动并且由医疗传感器接收的命令包含指示用户采取包含吞咽、吸入、呼气等在内的适当行动。