專利名稱：用于監(jiān)測生理參數(shù)的傳感器裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有用于監(jiān)測人生理參數(shù)的至少一個傳感器的傳感器 裝置和方法、 一種織物及織物的使用。
背景技術：
生理參數(shù)的床旁監(jiān)測是醫(yī)院設置中的標準，例如用于患心臟病的患者。
還已知在家中測量心臟數(shù)據(jù)或肺部數(shù)據(jù)。在WO 02/068921 Al中，介紹了 一種裝備有力傳感器和中央監(jiān)測臺的床，用于監(jiān)測患者的基本存在和活動。 對這一任務的新穎解決方案包括利用集成在床上的傳感器對生命參數(shù)進行 機械、電氣和電磁感測。 一個缺點在于，這些方法容易提供由來自環(huán)境的 電磁干擾(EMI)導致的錯誤信號。對于電感和電容測量而言尤其是這樣。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種對電磁輻射較不敏感的監(jiān)測生理參數(shù) 的傳感器裝置和方法。
上述目標是通過一種傳感器裝置實現(xiàn)的，其包括用于監(jiān)測人的生理參 數(shù)的至少一個傳感器和至少一個織物，所述織物包括導電屏蔽，所述電屏 蔽用于抑制所述傳感器受到的電磁干擾。
根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置優(yōu)點在于，其能夠將有效的屏蔽集成到床中， 屏蔽減小了由電磁干擾導致的噪聲，尤其是在利用電容或電感傳感器或易 受電磁干擾的任何其他方法測量期間。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，導電屏蔽連接到電勢均衡。在該實施例的 意義上，電勢均衡可以是有源驅動導電屏蔽的電勢或地。根據(jù)本實施例的 傳感器裝置的優(yōu)勢在于，可以經由織物釋放會干擾電容或電感測量的靜電 荷或動態(tài)電荷。導電屏蔽不必是封閉區(qū)域，但優(yōu)選由導電元件的網絡構成。
包括導電屏蔽的織物優(yōu)選地不會以其他方式干擾人或例如醫(yī)院人員的 日常工作。更優(yōu)選地，它不是明顯可見的和/或不會損害床或臥室的設計。 最優(yōu)選地，機織或非機織織物與適當?shù)募徔椘?即與床一起使用的紡織品)
4相連。
在優(yōu)選實施例中，織物是可穿戴衣物的至少一部分，尤其是衣服，例如睡袍、寬長褲等的一部分。根據(jù)另一優(yōu)選實施例，所述織物集成在床中。更優(yōu)選地，該織物是床上用品的一部分，例如是床單、枕套或床罩的一部分。更優(yōu)選地，織物是床墊的一部分，床墊有利地是固定的，即床墊不能被(睡覺的)人改變位置。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，傳感器被集成在織物中。有利地，可以在織物中集成多個功能元件。更優(yōu)選地，所述織物包括至少有屏蔽層、感測層和絕緣層的分層結構，所述屏蔽層包括導電屏蔽，所述感測層包括傳感器，所述絕緣層設置于所述屏蔽層和所述感測層之間。傳感器與屏蔽層的相對接近有利地實現(xiàn)了傳感器的有效屏蔽。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例，傳感器裝置還包括用于將人連接到電勢均衡的接觸點。這樣就有利地將人自身的身體用作額外的屏蔽。此外，減少了由于人運動導致的靜電荷積累。所述接觸點優(yōu)選地為織物電極，所述織物電極更優(yōu)選地設置于可穿戴衣服、床單、床罩和/或枕頭中。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例，所述傳感器裝置包括兩個或更多織物，每個織物包括導電屏蔽的一部分，其中導電屏蔽的部分是電連接的。本實施例的優(yōu)點在于，可以從超過一個方向屏蔽傳感器，導電屏蔽優(yōu)選地包圍傳感器，于是有利地形成一種法拉第筒。
優(yōu)選地， 一織物設置于床罩中，另一織物設置于床單或床墊中，于是有利地從上到下屏蔽傳感器，使其免受電磁輻射影響。
本發(fā)明的另一目的是利用至少一個可佩戴或集成在床中的傳感器監(jiān)測人生理參數(shù)的方法，其中利用包括導電屏蔽的織物將傳感器從電磁干擾屏蔽開。根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點在于，包括導電屏蔽的織物不會以其他方式干擾人，或例如醫(yī)院人員的日常工作。
本發(fā)明的另一目的是一種具有分層結構的織物，所述分層結構包括具有至少一個傳感器的至少一個感測層、包括導電屏蔽的屏蔽層，用于抑制傳感器受到的電磁干擾。
根據(jù)本發(fā)明的織物的優(yōu)點在于其中集成了多個功能元件。傳感器相對接近屏蔽層有利地實現(xiàn)了傳感器的有效屏蔽?？椢飪?yōu)選地還包括絕緣層，
5所述絕緣層設置于屏蔽層和感測層之間。
本發(fā)明的另一目的是使用包括導電屏蔽的織物，用于抑制集成到床中或可佩戴傳感器受到的電磁干擾。結合集成到床中或可佩戴傳感器使用織物有利地提供了電磁屏蔽，而不會對分配傳感器的人或例如醫(yī)院人員的日常工作帶來不當干擾。

發(fā)明內容
結合附圖，通過以下詳細描述，本發(fā)明的這些和其他特點、特征和優(yōu)勢將變得明顯，附圖以舉例的方式例示了本發(fā)明的原理。僅出于舉例的目的給出該描述，而非限制發(fā)明范圍。下文提到的參考圖是指附圖。


圖la和lb示意性示出了集成于床上的傳感器示例；
圖2a和2b示意性示出了可隨身佩戴的傳感器示例；圖3a和3b示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置和織物的實施例；圖4a和4b示意性示出了具有根據(jù)本發(fā)明的織物的根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的另一實施例；
圖5在圖中示出了未屏蔽電容傳感器測量和屏蔽電容傳感器測量的示
例；
圖6到14示出了由根據(jù)本發(fā)明的不同織物示例屏蔽的電容傳感器的測
具體實施例方式
將針對特定實施例并參考特定附圖描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此，而是僅受權利要求的限制。所描述的附圖僅為示意性的，不是限制性的。在附圖中，出于例示的目的，可以放大一些元件的尺寸，并非按照比例繪制。
在提及單數(shù)名詞而使用不定冠詞或定冠詞的地方，例如"一"、"一個"、"該"，除非特定指出某些別的東西，其包括多個該名詞。
此外，說明書和權利要求中的術語第一、第二、第三等用于區(qū)分類似元件，未必用于描述相繼或時間次序。要理解的是，在適當環(huán)境下這樣使用的術語是可以互換的，且這里所述的本發(fā)明實施例可以按不同于本文所述或所示的其他次序操作。
此外，出于描述的目的使用說明書和權利要求中的術語頂部、底部、上、下等，未必用于描述相對位置。要理解的是，在適當環(huán)境下這樣使用的術語是可以互換的，且這里所述的本發(fā)明的實施例可以按不同于本文所述或所示的其他取向工作。
要注意的是，本說明書和權利要求中所用的"包括"一詞不應被理解為受限于其后列出的裝置；該詞不排除其他元件或步驟。于是，"設備包括模塊A和B"這一表述的范圍不應限于該設備僅由部件A和B構成。這意味著，對于本發(fā)明而言，該設備僅有的相關部件為A和B。
在圖la、 lb、 2a和2b中示意性示出了集成于床上的傳感器和可隨身佩戴的傳感器的示例。傳感器10，例如電容或電感或直接接觸電極，被圖示為集成在床罩(圖la和lb)和衣服(圖2a和2b)中。傳感器10例如可以集成到如圖la所示的床單1中。圖lb示出了床單1的示意性截面，其中可見到引線11，引線11將傳感器IO連接到未示出的任何適當種類的分析電子儀器。圖2a示出了具有集成傳感器10的襯衣2。圖2b示出了裝配有傳感器10的長褲3。根據(jù)傳感器10的幾何性質，采用不同的屏蔽選項。
在圖3a和3b中，示意性示出了一種可能的方式，其中將導電屏蔽20集成為患者身下床(兩者均未示出)中的一層，通過床單1中的傳感器IO測量患者的生理參數(shù)。導電屏蔽20可以是例如金屬板、金屬條網或導電紗線?？梢詫щ娖帘?0提供為織物中所包含的單個設備，其被放置在床中或集成在床墊(未示出)或床單中。根據(jù)另一實施例，床單1包括分層結構，包括導電屏蔽層20、 一個或多個絕緣層30和具有傳感器30的感測層。導電屏蔽20優(yōu)選地連接到電勢均衡12，這里是地12。導電屏蔽20不必一定是封閉區(qū)域，但也可以設置成例如紗線的導電元件的網絡。可以將導電紗線設置成格柵或曲折狀，但也可以組成整個表面。
根據(jù)本發(fā)明所述的傳感器裝置對來自底部區(qū)域的電磁干擾提供了良好的屏蔽。為了在人身上具有同樣配置，可以在床罩4中集成類似的分層結構，如圖4a和4b所示。在圖4a中，示出了覆蓋傳感器IO和部分床單1的床罩4的俯視圖。 同樣，未示出床上的人和床本身。從圖4b中可以最清楚看出，導電屏蔽20 的部分21集成在床罩4中，包括通往床單1中的導電屏蔽層20的電連接 13，導電屏蔽層20再次連接到電勢均衡12，這里為電勢P。于是在該電勢 有源地驅動屏蔽層20。這樣也能防止電荷聚集在人身上，從而進一步防止 傳感器10的靈敏度損失并防止測量電子儀器的飽和。通過床單1和床罩4 之間的電接觸，人和傳感器10完全被電勢包圍，以移除在占用床期間因運 動而產生的任何電荷。
在另一種方式中，可以將人自身的身體用作屏蔽。在這里，必需要保 證將人連接到明確的電勢?？梢酝ㄟ^用其睡衣中的織物電極或利用床單部 件或枕頭作為織物接觸連接人來實現(xiàn)這一目的。同樣在這種情況下，可以 使用導電織物。
現(xiàn)在參考圖5到14，示出了測量結果，所述測量結果給出了用于屏蔽 目的的織物結構的效果指標。為了展示織物結構對屏蔽能力的效果，使用 具有導電屏蔽的九種不同的織物屏蔽電容傳感器，無需與皮膚電接觸即可 用于測量心電圖(ECG)和肌電圖(EMG)以及腦電圖(EEG)。當以感測 電極向上的方式放置這種傳感器時，類似于集成到床墊或床單1 (圖la、 lb)中的傳感器IO，傳感器10檢測空氣中存在的信號?？梢酝ㄟ^觀察傳感 器10檢測到的信號頻譜來觀察織物的屏蔽能力。于是，在圖5到14中， 針對橫坐標軸上以赫茲為單位的頻率，在縱坐標軸上給出了以dBm (相對 于1毫瓦的功率度量)為單位的傳感器信號功率。在圖6到12中，每幅圖 示出了兩個測量。通常，虛線表示利用兩個織物涂層的測量，而實線表示 利用單層織物的測量。
示例
使用九種不同的織物來屏蔽電容傳感器，這里將九種織物稱為織物1 到織物9。可以將織物分成兩類
具有金屬基涂層的織物。 具有聚合物基涂層的織物。涂布有金屬的織物比涂布有聚合物的織物具有更低的單位面積電阻 率。為了防止電荷聚集，有利地使用單位面積電阻率低的織物。于是，屏 蔽將具有到處完全相同的電勢，因此防止了電荷聚集。
圖6到14中示出了用于屏蔽的不同織物的頻譜。
圖5中的頻譜示出了利用無任何屏蔽的傳感器可獲得的(虛線)以及 通過2.5毫米厚壁的密閉金屬盒實現(xiàn)屏蔽時可獲得的極限。
在圖13和14中，示出了均為涂布聚合物的織物的織物8和織物9的 測量結果?？梢詳喽ǎ椢镏械拈g隙與其屏蔽能力相關。織物8是一種網 型織物，其中有大約1.6mmxl.8mm寬的孔。另一方面，織物9是間隙顯著 更小的緊密機織織物。織物8不是非常適合于從50Hz、150Hz、250Hz、350Hz 到450Hz屏蔽傳感器。
參考圖9，織物4的測量示出了類似的結果?？椢?是編織的織物且涂 布了金屬(銀)?？椢?還包括比較開放的結構。從織物4的測量，可以斷 定織物中的間隙尺寸與屏蔽能力相關。在使用單層織物4屏蔽傳感器(實 線)時，與未屏蔽傳感器(圖5)相比50Hz和350Hz的頻率影響較小，但 在使用兩層織物4時，這些頻率成分對傳感器輸出的影響進一步減小(虛 線)。使用兩層有效減少了織物中的間隙。
現(xiàn)在參考圖12，另一種具有開放結構且涂布有金屬(銀上鎳(nickel over silver))的織物為織物7。從織物7的測量也可以斷定，用兩層(實線)屏 蔽傳感器比一層(虛線)好，從而較小的間隙尺寸較好。比較織物4和織 物7的測量，可以看出，兩層織物7屏蔽傳感器比兩層織物4更好。對肉 眼來說，織物4和織物7中的間隙尺寸相等?？梢郧宄乜闯?，織物7(厚 度18密爾)比織物4 (8+/-1密爾)更厚。
織物l、 2、 3、 5、 6和9是沒有像織物4、 7和8那樣明顯可見的開放 結構的織物。在這一組沒有明顯可見開放結構的織物中，織物2和6在結 構上非常相似。兩者都是涂布了金屬的尼龍防撕織物。織物6涂布了銀， 織物2涂布了銀上鎳。
圖7和11中所示的織物2和6的測量結果明顯表現(xiàn)出不同的屏蔽行為。 織物6 (圖ll)在針對像25Hz、 50Hz、 225Hz和250Hz的頻率屏蔽傳感器 方面不如織物2 (圖7)好。除此之外，傳感器輸出在與測量ECG相關的
9DC到大約250Hz頻帶中具有更高的噪聲水平。由于織物具有相同的結構但 在表面電阻率方面不同，因此假設屏蔽也取決于表面電阻率?？椢?的表 面電阻率小于每平方0.25歐，織物2的表面電阻率小于每平方0.1歐。
現(xiàn)在參考圖8和10，織物3和織物5都是基于尼龍線的涂布了銀的織 物。兩者都還是非機織織物?？椢? (圖8)是編織織物，織物5 (圖IO) 是毛圈織物。盡管織物3和5看起來厚，測量結果表明織物3和5提供的 屏蔽并不是非常好。這些織物在低于250Hz的頻率范圍中都無法很好地屏 蔽傳感器。這一區(qū)域中的噪聲水平高于所測試的其他可見不開放結構織物。
最后測量的織物是織物1，測量結果在圖6中示出?？椢?是基于尼龍 線、涂布有銀上鎳的所謂點結合織物。僅使用一層織物1將無法使傳感器 完全屏蔽于250Hz的頻率(實線)。使用兩層提供了針對250Hz增強的屏蔽 (虛線)。注意，對于ECG測量而言，僅需要直到150Hz的頻率。對于EMG 而言，直到500Hz的頻率都是相關的。
權利要求
1、一種傳感器裝置，包括至少一個用于監(jiān)測人的生理參數(shù)的傳感器(10)和至少一個織物，所述織物包括導電屏蔽(20)，所述導電屏蔽用于抑制所述傳感器(10)受到的電磁干擾。
2、 根據(jù)權利要求1所述的傳感器裝置，其中，所述導電屏蔽(20)連接到電勢均衡(12)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的傳感器裝置，其中，所述織物是可穿戴衣服(2， 3)的至少一部分。
4、 根據(jù)權利要求l所述的傳感器裝置，其中，所述織物集成在床中。
5、 根據(jù)權利要求4所述的傳感器裝置，其中，所述織物是床上用品中的一件(1， 4)的一部分。
6、 根據(jù)權利要求4所述的傳感器裝置，其中，所述織物是床墊的一部分。
7、 根據(jù)權利要求1所述的傳感器裝置，其中，所述傳感器(10)集成在所述織物中。
8、 根據(jù)權利要求1所述的傳感器裝置，其中，所述織物包括至少有屏蔽層、感測層和絕緣層(30)的分層結構，所述屏蔽層包括導電屏蔽(20)，所述感測層包括傳感器(10)，所述絕緣層置于所述屏蔽層和所述感測層之間。
9、 根據(jù)權利要求l所述的傳感器裝置，還包括用于將所述人連接到電勢均衡(12)的接觸器。
10、 根據(jù)權利要求9所述的傳感器裝置，其中，所述接觸器為織物電 極，并且所述織物電極置于可穿戴衣物、床單、床罩和/或枕頭中。
11、 根據(jù)權利要求1所述的傳感器裝置，包括兩種織物，每種織物包 括所述導電屏蔽的一部分，其中，所述導電屏蔽的部分是電連接的，并且其中， 一種織物置于床罩(4)中，另一種織物置于床單(1)或床墊中。
12、 一種利用至少一個可穿戴或集成在床中的傳感器(10)監(jiān)測人的 生理參數(shù)的方法，其中，利用包括導電屏蔽(20)的織物屏蔽所述傳感器 免受電磁干擾影響。
13、 一種具有分層結構的織物，所述分層結構至少包括具有至少一個 傳感器(10)的感測層、包括用于抑制所述傳感器受到的電磁干擾的導電 屏蔽(20)的屏蔽層。
14、 根據(jù)權利要求13所述的織物，還包括絕緣層(30)，所述絕緣層 置于所述屏蔽層和所述感測層之間。
15、 一種織物的用途包括導電屏蔽(20)，用于抑制集成于床中或可佩 戴傳感器(10)受到的電磁干擾。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有用于監(jiān)測人的生理參數(shù)的至少一個傳感器的傳感器裝置和方法、一種織物及織物的使用。描述了一種傳感器裝置，其適于例如在遠程感測身體參數(shù)時改善信號質量和抑制噪聲。為了實現(xiàn)這一目的，使用某種織物，優(yōu)選地將織物集成到床上使用的紡織品中，例如毯子、床罩或床墊中。這些織物能夠抑制來自外部源的電磁干擾，可以用于避免測量期間堆積電荷，尤其是由人運動導致的電荷。
文檔編號A61B5/0408GK101662984SQ200880013157
公開日2010年3月3日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權日2007年4月24日
發(fā)明者A·U·道格拉斯, A·布勞爾斯, H·賴特爾, X·L·M·A·奧貝特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司