專利名稱：光學(xué)傳感器裝置和使用光學(xué)傳感器裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感測(cè)設(shè)備并且，更具體地，涉及用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位和/或測(cè)量的感 測(cè)設(shè)備。
背景技術(shù)：
出于醫(yī)學(xué)原因，需要在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)患者的體內(nèi)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。心臟心律失常是 引起心臟在身體間泵血的電脈沖的正常序列的變化?？赡苄枰B續(xù)監(jiān)測(cè)來檢測(cè)心率失常， 因?yàn)楫惓５男呐K脈沖變化可能僅偶發(fā)地出現(xiàn)。醫(yī)療人員利用連續(xù)監(jiān)測(cè)可以特性化心臟狀況 并建立適當(dāng)?shù)闹委熯^程。測(cè)量心律的一種現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備是美敦力(Medtronic)(美國(guó)，明尼蘇達(dá)州，明尼阿 波利斯市)的“Reveal”監(jiān)測(cè)器。該設(shè)備包括可植入心臟監(jiān)測(cè)器，用于例如確定患者的暈厥 (昏倒)是否與心臟節(jié)律問題有關(guān)。Reveal監(jiān)測(cè)器連續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)心臟的速率和節(jié)律達(dá)14 個(gè)月之長(zhǎng)。在從昏倒經(jīng)歷中醒來之后，患者將記錄設(shè)備放置在皮膚外部、在植入的Reveal 監(jiān)測(cè)器的上方，并按按鈕來將數(shù)據(jù)從監(jiān)測(cè)器傳送到記錄設(shè)備。將記錄設(shè)備提供給醫(yī)生，醫(yī)生 對(duì)存儲(chǔ)在記錄設(shè)備中的信息進(jìn)行分析從而確定是否記錄到了異常的心臟節(jié)律。記錄設(shè)備的 使用既不是自動(dòng)的也不是自主的，因此需要要么患者是有意識(shí)的要么另一個(gè)人的干預(yù)來將 信息從監(jiān)測(cè)器傳送到記錄設(shè)備。另一個(gè)已知類型的可植入監(jiān)測(cè)設(shè)備是發(fā)射應(yīng)答器類型的設(shè)備，其中將發(fā)射應(yīng)答器 植入患者中并隨后用手持式電磁讀取器以非侵入式的方式對(duì)其進(jìn)行訪問。在第5，833，603 號(hào)美國(guó)專利中描述了后一類型的設(shè)備示例

發(fā)明內(nèi)容
本文公開了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的獲取信號(hào)并計(jì)算測(cè)量結(jié)果的感測(cè)設(shè)備和方法。感測(cè)設(shè)備包括傳感器組件和計(jì)算設(shè)備。傳感器組件包括多個(gè)發(fā)射器和用于生成多個(gè) 信號(hào)的多個(gè)檢測(cè)器。發(fā)射器和檢測(cè)器面向?qū)Ч艿囊粋?cè)。計(jì)算設(shè)備對(duì)多個(gè)發(fā)射器和多個(gè)檢測(cè) 器進(jìn)行操作并對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理來獲得測(cè)量值。傳感器組件和計(jì)算設(shè)備被包圍在外殼 中。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例包括以下的步驟提供例如在以上段落中所描述 的傳感器設(shè)備那樣的傳感器設(shè)備，操作多個(gè)發(fā)射器和檢測(cè)器來獲得多個(gè)信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行 處理來獲得測(cè)量值，以及對(duì)測(cè)量值進(jìn)行分析來獲得表示導(dǎo)管和流體中的至少一個(gè)的特性的 參數(shù)值。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例公開了用于對(duì)血管和流過血管的血液中的至少一個(gè) 的特性進(jìn)行光學(xué)測(cè)量的設(shè)備。該設(shè)備包括外殼、傳感器組件和計(jì)算設(shè)備。傳感器組件被安裝 至外殼并且包括多個(gè)發(fā)射器和多個(gè)檢測(cè)器，多個(gè)發(fā)射器用于穿過外殼的第一側(cè)發(fā)射光子， 多個(gè)檢測(cè)器用于接收穿過外殼的第一側(cè)發(fā)射的光子的至少一部分。每個(gè)發(fā)射器在操作上與 不同的檢測(cè)器配對(duì)并定向成使得從發(fā)射器發(fā)射的、撞擊在與傳感器組件相鄰的血管上的光 子束將部分地反射向配對(duì)的檢測(cè)器，每個(gè)檢測(cè)器被配置為產(chǎn)生表示由檢測(cè)器接收的發(fā)射的 光子的信號(hào)。計(jì)算設(shè)備被配置為將多個(gè)發(fā)射器激活并對(duì)來自檢測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行解譯來確定 特性。通過結(jié)合附圖參照本發(fā)明的實(shí)施例的下列描述，本發(fā)明的特征以及實(shí)現(xiàn)它們的方 式將變得更加明白并且本發(fā)明自身將更好理解。


圖IA是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的感測(cè)設(shè)備的側(cè)視示意圖；圖IB是圖1的感測(cè)設(shè)備的外表面面向(outwardly-facing)圖；圖IC是圖1的感測(cè)設(shè)備的透視圖；圖2是圖1的感測(cè)設(shè)備和血管的側(cè)視示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳感器組件和血管的示意透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳感器組件、血管、發(fā)射光束和反射光束的示 意側(cè)視圖；圖5A、5B和5C是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳感器組件、大血管、小血管、發(fā)射光 束和反射光束的示意側(cè)視圖；圖6A和圖6B分別是適用于與圖1的感測(cè)設(shè)備進(jìn)行通信的系統(tǒng)的示意前視圖和示 意側(cè)視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。貫穿幾個(gè)圖，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示的相應(yīng)的部分。雖然附圖表示本發(fā)明的實(shí)施例， 但是為了更好地說明和解釋本發(fā)明，附圖不是必須成比例的并且可以放大某些特征。本文 中所提出的范例以幾種形式說明了本發(fā)明的實(shí)施例并且這樣的范例將不會(huì)被解釋為以任 何方式對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。
具體實(shí)施例方式以下討論的實(shí)施例并不打算是窮盡的或?qū)⒈景l(fā)明限制于下列詳細(xì)描述中所公開6的精確形式。更確切地，對(duì)實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述以使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員可以應(yīng)用 實(shí)施例的教示。圖IA示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的感測(cè)設(shè)備1。感測(cè)設(shè)備1通常包括多個(gè)部 件，部件包括傳感器組件2、計(jì)算設(shè)備20、通信設(shè)備30和能量存儲(chǔ)設(shè)備40，每個(gè)部件都安裝 在板80上并且與計(jì)算設(shè)備20進(jìn)行電子通信。部件被包圍在外殼90中。傳感器組件2包 括具有多個(gè)發(fā)射器的發(fā)射器陣列100和具有多個(gè)檢測(cè)器的檢測(cè)器陣列200。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)設(shè)備1被適用于確定患者的生理狀況?！盎?者”是指生理狀況被感測(cè)設(shè)備1所測(cè)量的人或動(dòng)物。雖然本文中所公開的發(fā)明是在醫(yī)學(xué)背 景下進(jìn)行描述，但是本文中所公開的教示同樣可應(yīng)用于需要小型的數(shù)據(jù)采集組件來隨著時(shí) 間進(jìn)行測(cè)量的其它背景下。例如，根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件在沒入水中的或難以達(dá)到的應(yīng) 用中、在危險(xiǎn)的環(huán)境下、在具有重量和尺寸限制的應(yīng)用中、在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究活動(dòng)中等可以是 理想的。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)設(shè)備1被皮下植入在患者體內(nèi)。然而，應(yīng)該理 解可以使用各種植入技術(shù)將感測(cè)設(shè)備1植入在不同的位置。例如，可以將感測(cè)設(shè)備1植入 在胸腔中、肋廓(rib cage)之下。外殼90可以以圓形盤或橢圓形盤的形狀形成，其尺寸大 致與兩個(gè)堆疊的25美分美元硬幣相同。當(dāng)然，取決于應(yīng)用，可以將外殼90配置為多種其它 形狀?？梢园ㄋ膫€(gè)向外突出的環(huán)92，在圖IB和圖IC中示出，用于接受縫合從而在患者的 體內(nèi)將組件皮下地固定。取決于外殼90的形狀可以設(shè)置更多或更少的環(huán)92。當(dāng)被如此固 定時(shí)，傳感器組件2被面向內(nèi)地定位，而以下詳細(xì)描述的能量耦合器面向外。在另一個(gè)實(shí)施例中，將感測(cè)設(shè)備1定位在患者身體的外部。設(shè)置了支撐構(gòu)件來支 撐感測(cè)設(shè)備1在身體外部感測(cè)?？梢詫⒅螛?gòu)件永久地或臨時(shí)地耦接至感測(cè)設(shè)備1。在一 個(gè)實(shí)施例中，支撐構(gòu)件包括粘合層，用于將支撐構(gòu)件黏附地耦接至患者身體。在另一個(gè)實(shí)施 例中，支撐構(gòu)件包括可以是彈性的帶子，用于相對(duì)于患者的身體固定感測(cè)設(shè)備1?？梢越柚诶绯晝x的外部映象(mapping)系統(tǒng)將感測(cè)設(shè)備1皮下植入或定位 在患者上。合適的放置確保關(guān)注的血管位于感測(cè)設(shè)備1的感測(cè)范圍內(nèi)。在關(guān)注的血管是主 動(dòng)脈的情況下，可以將感測(cè)設(shè)備1定位在患者的胸部或者背部的某個(gè)位置，該位置使通過 以本文中所描述的方式獲得測(cè)量的結(jié)果的、由肋骨所引起的干擾有所減少。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)設(shè)備1具有通信端口用于與其它設(shè)備相連接 并與其它設(shè)備交換信息。示出了連接器85。連接器85通過板80與感測(cè)設(shè)備1的其它部件 相連，下面參照?qǐng)D6A和6B對(duì)連接器85的操作進(jìn)一步做更詳細(xì)地描述。1.血管檢測(cè)器在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)設(shè)備1對(duì)患者的、在例如靜脈或動(dòng)脈的血管 中傳送的血液的參數(shù)進(jìn)行感測(cè)。在示例性實(shí)施例中，感測(cè)設(shè)備1發(fā)射在電磁頻譜的紅外線 (IR)范圍內(nèi)的電磁能量光束，并對(duì)從血管中的血液循環(huán)所反射的頂信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。然而， 應(yīng)該理解，可以與本發(fā)明的教示一致地采用其它類型的電磁能量。感測(cè)設(shè)備1可以發(fā)射一 個(gè)或多個(gè)頻率上的頂光束，這些頻率因?yàn)楸簧眢w干擾或吸收最小而穿過患者身體的能力 或因?yàn)閺奶囟ǖ难撼煞址瓷涞哪芰Χ贿x擇，其中特定的血液成分因?yàn)閷?duì)想要得到的血 液參數(shù)值進(jìn)行傳送的能力而被選擇。在示例性實(shí)施例中，感測(cè)設(shè)備1發(fā)射被選擇來從血紅 蛋白反射的紅外光束，血紅蛋白是紅細(xì)胞中的含鐵氧運(yùn)輸金屬蛋白。
可以利用光電單元(photocell)陣列來發(fā)射和檢測(cè)頂光束。如以下詳細(xì)公開的 那樣，每個(gè)陣列顯示為具有布置為每行各具有四個(gè)單元的四行的格柵的十六個(gè)光電單池。 在以下描述的某種操作條件下，發(fā)射器陣列100中的所有光電單元同時(shí)發(fā)射光束；而在其 它操作條件下，每個(gè)光電單元在選定的時(shí)刻發(fā)射光束來獲得特定的信息并且/或者保存能 量。在又一個(gè)實(shí)施例中，將光電單元以任何方式分散在感測(cè)設(shè)備的表面，包括將發(fā)射器和檢 測(cè)器在發(fā)射器和檢測(cè)器的交替的行和列中散布和/或分散的布置的方式。圖2示出對(duì)具有紅細(xì)胞5中的血紅蛋白的血液4進(jìn)行傳送的血管3和一對(duì)光電單 元——發(fā)射器101和檢測(cè)器201或者傳感器組件2——之間的關(guān)系。可以從由摩托羅拉公 司(Motorola)制造的8572系列光學(xué)傳感器中選擇光學(xué)組件2。發(fā)射器101發(fā)射包括光子 101'的光子光束。如以下參照?qǐng)D3而更加詳細(xì)地描述的那樣，光束中的一部分光子穿過血 管3并且一部分被反射作為反射光束，在該示例中包括光子101'。接收器201接收反射光 束。計(jì)算設(shè)備20引導(dǎo)發(fā)射器101發(fā)射光束并對(duì)單元201檢測(cè)反射光束所需的時(shí)間進(jìn)行測(cè) 量。光束以已知的恒定速度穿過組織?？梢詮陌l(fā)射和檢測(cè)之間的傳播時(shí)間和光電單元101 和201之間的幾何關(guān)系計(jì)算從光電單元101和201之間的、中心線8上的中點(diǎn)到血管3的 距離，如箭頭9所示。在一個(gè)實(shí)施例中，可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡來至少部分地對(duì)由發(fā)射器101發(fā)射的 光束進(jìn)行聚焦以使得在光束的傳播距離上、光束的橫截面尺寸在光束原始尺寸的小百分率 之內(nèi)保持恒定?？梢园?zhǔn)直儀來對(duì)由每個(gè)發(fā)射器生成的光束進(jìn)行聚焦。發(fā)射器光束然后 可以與由檢測(cè)器所產(chǎn)生的信號(hào)相互關(guān)聯(lián)來提供關(guān)于血管的附加信息。圖3和圖4示出傳感器組件2的一個(gè)實(shí)施例，傳感器組件2包括分別定位于發(fā)射器 陣列100和檢測(cè)器陣列200中的發(fā)送器和接收器。發(fā)射器陣列100包括布置成矩陣的十六 個(gè)發(fā)射器101-116并且可以按照計(jì)算設(shè)備20所引導(dǎo)的發(fā)射十六個(gè)光束。為了簡(jiǎn)單，在圖3 中僅示出從發(fā)射器104發(fā)射的光束10。從血管3反射一部分光束10作為反射光束11。數(shù) 字7表示沒有被血紅蛋白反射的一部分光束10。檢測(cè)器陣列200包括布置成矩陣的十六個(gè) 檢測(cè)器201-216。檢測(cè)器陣列200接收反射光束11中的光子。更具體地，在該示例中檢測(cè) 器204接收反射光束11中的光子。雖然示出示例性的方形矩陣包括每行四個(gè)單元的四行，取決于單元的尺寸、期望 的測(cè)量精度和傳感器組件2與目標(biāo)血管之間的距離來在傳感器組件2中布置更多或更少的 單元。必須發(fā)射足夠的光子來提供適合于它的預(yù)期目的的反射光束。在另一個(gè)實(shí)施例中，每 個(gè)陣列包括25個(gè)單元。在又一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)陣列包括12個(gè)單元。發(fā)射器陣列和檢測(cè) 器陣列中的單元數(shù)目以及每個(gè)單元的尺寸不需要是相等的。如在以下進(jìn)一步描述的那樣， 可以給檢測(cè)器陣列增加另外的檢測(cè)器來增加血管映象的分辨率。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器 陣列200中的檢測(cè)器是正方形的并且每條邊的長(zhǎng)度是1mm。在另一個(gè)實(shí)施例中，每條邊的長(zhǎng) 度是2. 5mm。發(fā)射光束的寬度會(huì)隨著距離輕微地加寬。例如，當(dāng)光束撞擊到位于IOcm距離 處的血管上的時(shí)候，2. 5mm光束會(huì)加寬到大約3. 5mm。圖4示出圖3中所描繪的傳感器組件2的示意圖示的側(cè)視圖。應(yīng)該理解，發(fā)射器 陣列100的每個(gè)發(fā)射器與檢測(cè)器陣列200的相應(yīng)檢測(cè)器配對(duì)。更具體地，發(fā)射器101與檢 測(cè)器201配對(duì)，發(fā)射器105與檢測(cè)器205配對(duì)，發(fā)射器109與檢測(cè)器209配對(duì)，且發(fā)射器113 與檢測(cè)器213配對(duì)。其它的發(fā)射器和檢測(cè)器(未示出)以類似的方式配對(duì)。在一個(gè)本發(fā)明8的實(shí)施例中，發(fā)射器和它的配對(duì)的檢測(cè)器之間的角度對(duì)于每對(duì)是相同的。如所示的那樣，發(fā) 射光束113E指向血管3并且，如果它撞擊血管3，則反射光束113R被檢測(cè)器213所接收。 對(duì)于每個(gè)傳感器組件2，由發(fā)射光束113E和反射光束113R形成的角度與由其它發(fā)射器單元 /檢測(cè)器單元對(duì)的發(fā)射光束和反射光束所形成的角度相同。本文中該角度指的是共同角。然而應(yīng)該理解，可以將各種不同的傳感器組件2構(gòu)造成具有不同的在它們的各自 的發(fā)射器和檢測(cè)器對(duì)之間的共同角。例如，圖4的發(fā)射器陣列100的單元和配對(duì)的檢測(cè)器 陣列200的單元之間的共同角可以是45度。在配置為較深地穿入患者的身體的另一個(gè)傳 感器組件2中，對(duì)之間的共同角可以是30度。對(duì)患者的具體分析可以確定要使用的合適的 傳感器組件2。例如，當(dāng)將感測(cè)設(shè)備1皮下地植入非常瘦或非常小的患者中，傳感器組件2 和關(guān)注的血管3之間的距離與非常重或非常大的患者中的相應(yīng)距離相比可以是小的因此， 在發(fā)射器和配對(duì)的檢測(cè)器之間具有較大共同角的傳感器組件2將適合于瘦的患者，而具有 較小共同角的傳感器組件2將適合于重的患者。還應(yīng)該理解，在一些實(shí)施例中，可以將發(fā)射器陣列100和檢測(cè)器陣列200以相對(duì)于 彼此一定角度地安裝在感測(cè)設(shè)備1中。在圖4中發(fā)射器陣列100和檢測(cè)器陣列200是共面 的(即相對(duì)于彼此零角度)。由于尺寸約束或期望的發(fā)射器陣列100和檢測(cè)器陣列200的 安裝位置，陣列可以如圖中虛線示出的那樣向彼此傾斜。圖5A-C是圖4中描繪的傳感器組件2外加與血管3垂直定向的小血管12的示意 圖示。在圖5A中，僅示出沿著發(fā)射器陣列100和檢測(cè)器陣列200的外邊緣的單元。每個(gè)發(fā) 射器單元101、105、109、113分別發(fā)射IR光束101E、105E、109E、113E。將血管12以幻影示 出，因?yàn)樗趫D中的較遠(yuǎn)處并且沒有被發(fā)射光束101E、105E、109E、113E中的任何一個(gè)撞擊 上。如示出的那樣，發(fā)射光束IOlE將兩個(gè)血管3和血管12都完全地錯(cuò)過。因此，檢測(cè)器201 沒有檢測(cè)到反射光束。發(fā)射光束105E的一部分撞擊在血管3上。撞擊在血管3上的一部 分光子被反射并且作為反射光束105R在檢測(cè)器205處被檢測(cè)到。所有發(fā)射光束109E撞擊 在血管3上。發(fā)射光束109R的、被血管3中的血紅蛋白所反射的一部分光子作為反射光束 109R在檢測(cè)器209處被檢測(cè)到。與發(fā)射光束IOlE相似，僅發(fā)射光束113E的一部分撞擊在 血管3上從而在檢測(cè)器213處產(chǎn)生反射光束113R。相對(duì)于圖5A，圖5B是更遠(yuǎn)的進(jìn)入到基本上穿過第二列發(fā)射器102、106、110、114和 第二列檢測(cè)器202、206、210、214的平面的頁的圖。在該圖中，以實(shí)線示出血管12，因?yàn)樗?位于由從發(fā)射器102、106、110和114發(fā)射的光束所照射的區(qū)域中。當(dāng)發(fā)射器102被激活的 時(shí)候，發(fā)射器102發(fā)射完全錯(cuò)過血管3的光束102E。然而，發(fā)射光束102E的一部分撞擊在 血管12上并且一部分撞擊光子被反射為反射光束102R'。在該示例中，因?yàn)檠?2所處 的位置，所以反射光束102R'沒有被檢測(cè)器202檢測(cè)到。像圖5A的發(fā)射光束105E的情況 那樣，發(fā)射光束106E的一部分撞擊血管3。然而這里發(fā)射光束106E的另一部分在到達(dá)血 管3之前撞擊血管12。一些撞擊血管12的光子被反射為沒有被檢測(cè)器206檢測(cè)到的反射 光束106R'。因此，由于血管12的干擾，發(fā)射光束106E的撞擊血管3的部分比發(fā)射光束 105E的撞擊血管3的部分小。同樣地，在檢測(cè)器206處檢測(cè)到的反射光束106R比在檢測(cè) 器205處檢測(cè)到的反射光束105R具有更小的強(qiáng)度。類似地，血管12的干擾分別引起反射 光束IlOR'和反射光束114R'，反射光束IlOR'和反射光束114R'分別使得在檢測(cè)器210 和214處檢測(cè)到的反射光束IlOR和114R中的光子的數(shù)目有所減少。
圖5C是更遠(yuǎn)的進(jìn)入到基本上穿過第三列發(fā)射器103、107、111、115和第三列檢測(cè) 器203、207、211、213的平面的頁的圖。在圖5C中，再次將血管12以幻影的形式示出，因?yàn)?它并不占據(jù)被發(fā)射光束103E、107E、111E、115E所照射的區(qū)域。血管12不干擾發(fā)射光束并 且血管3的位置與圖5A中示出的相同，發(fā)射光束103E、107E、111E、115E的傳播路徑和引起 的反射光束107R、111R、115R的特性與關(guān)于圖5A所描述的相應(yīng)的光束相同。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，計(jì)算設(shè)備20通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、定標(biāo)(scale)和調(diào) 節(jié)來對(duì)從檢測(cè)器陣列200接收的信號(hào)進(jìn)行處理，從而對(duì)被檢測(cè)器陣列200接收的光束的、對(duì) 應(yīng)于強(qiáng)度或功率的測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算設(shè)備20將由檢測(cè)器陣列200所 生成的模擬信號(hào)數(shù)字化。在以下的表1和表2中，值1表示100%的總功率。換句話說，如 果相應(yīng)的發(fā)射器單元發(fā)射遭遇對(duì)關(guān)注的血管3的最大干擾(并且因此被關(guān)注的血管3所反 射)的波，值1等于預(yù)期由檢測(cè)器單元所接收到的功率。在一個(gè)可替換的實(shí)施例中，電子電 路(未示出)被用來對(duì)從檢測(cè)器陣列200接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波、定標(biāo)和調(diào)節(jié)，并且將電子 電路的輸出提供給計(jì)算設(shè)備20用于處理。在另一個(gè)步驟中，像以下進(jìn)一步描述的那樣，計(jì) 算設(shè)備20對(duì)測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算并映象從而確定血管3的位置和直徑。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，全功率信號(hào)被定標(biāo)成與具有0. 7厘米寬度的血管 部分相等。全功率的每個(gè)部分線性地表示0.7厘米寬度的部分。根據(jù)具體情況而定，通過 對(duì)檢測(cè)器單元的行或列中的測(cè)量值進(jìn)行相加來計(jì)算血管的寬度或直徑。當(dāng)兩行或更多行中 的測(cè)量值相差小于10%的時(shí)候，或者當(dāng)列中的測(cè)量值相加則是兩列或更多列中的測(cè)量值相 差小于10%的時(shí)候，確定血管的直徑。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)兩行或更多行中的、或者兩列 或更多列中的測(cè)量值相差小于5%的時(shí)候，確定血管的直徑。表1示出與圖4中示出的血管3的描繪相應(yīng)的測(cè)量值的概念表示。值表示從發(fā) 射器101到104所發(fā)射的光束中沒有光子被反射并隨后由陣列200中的配對(duì)的檢測(cè)器201 到204所檢測(cè)到。由第二行(檢測(cè)器205-08)以及第四行(檢測(cè)器213-16)中的單元檢 測(cè)到更多的光子，并且由第三行(檢測(cè)器209-12)中的單元檢測(cè)到甚至更多的光子。如 表1中明顯的那樣，在每一列檢測(cè)器中所檢測(cè)到的信號(hào)是相同的。根據(jù)以上公開的總功率 信號(hào)等于0. 7厘米的實(shí)施例，可以通過將列中的每個(gè)檢測(cè)器的信號(hào)乘以0. 7厘米然后將所 得到的乘積全部相加來計(jì)算血管3的寬度或直徑。更具體地，該示例中的血管3的直徑是 0. 0*0. 7+0. 8*0. 7+1. 0*0. 7+0. 8*0. 7，或者 1. 82 厘米。表 10.8第一行第二行第三行第四行檢測(cè)器201-042012022032040.00.00.00.0205-08205 0.8206 0.8207 0.8208 0.8209-122092102112121.01.01.01.0213-162132142152160.80.80.810
表2示出與表1相似的、但是與圖5A-C中示出的血管3和血管12描繪相應(yīng)的處 理值的概念表示。第2列中的、與檢測(cè)器206、210和214對(duì)應(yīng)的減少的值表示如圖5B中所 描繪的那樣由血管12所引起的干擾。第1、3和4列中的值相差小于5% (實(shí)際上，像示出 的那樣它們是相同的)。因此，計(jì)算設(shè)備20可以忽略第2列中的信號(hào)并且按照以上所描述 的方式、使用第1、3和4列中的任何一列中的信號(hào)來計(jì)算血管2的直徑。表 1檢測(cè)器 201-04205-08209-12213-16第一行201 0.0 205 0.3209 1.0213 0.8第二行202 0.0 206 0.5210 0.7214第三行 第四行203 0.0 207 0.8211 1.0215 0.8204 0.0 208 0.8212 1.0216 0.8在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將表示血管存在的、具有比預(yù)先確定的尺寸小的 直徑的測(cè)量值刪除或者濾除來獲得更加清楚的關(guān)注的血管的表示。在一個(gè)實(shí)施例中，將與 比1厘米小的血管直徑相對(duì)應(yīng)的測(cè)量值刪除。在這樣的實(shí)施例中，關(guān)注的血管是具有已知 近似直徑(取決于患者的身體特性)的大動(dòng)脈，該直徑基本上比在感測(cè)設(shè)備1的安裝位置 附近的幾乎任何其它血管都要大。應(yīng)該理解，在以上述方式確定血管的直徑并映象它的位置時(shí)，每個(gè)發(fā)射器101-116 被快速接連地單獨(dú)激活。當(dāng)在各種圖中同時(shí)示出幾個(gè)發(fā)射光束的時(shí)候，一次僅發(fā)射一個(gè)光 束以避免光束重迭并且生成不被這樣的重迭所擾亂的信號(hào)。通過發(fā)射一個(gè)光束并在配對(duì)的 檢測(cè)器處接收反射光束，每個(gè)信號(hào)提供關(guān)于血管的不被擾亂的信息。每個(gè)信號(hào)表示由單一 光束所經(jīng)歷的干擾和漫射。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，以逐行掃描的方式單獨(dú)發(fā)射光束，從 發(fā)射器101開始，接著繼續(xù)地直到發(fā)射器116被激活為止。在其它的實(shí)施例中，接著的是其 它的順序。當(dāng)掃描陣列中的檢測(cè)器的時(shí)候，由每個(gè)檢測(cè)器所生成的信號(hào)表示每個(gè)光束所經(jīng)歷 的干擾和漫射。合計(jì)起來，掃描提供了用于對(duì)血管的位置和直徑進(jìn)行映象的信息。如果血 管中的血液被充分地氧化了，那么血液將包含更多的鐵并且檢測(cè)器將生成表示全功率的信 號(hào)。如果血管中的血液沒有被充分地氧化，那么檢測(cè)器將生成表示比全功率少的信號(hào)。然 而，因?yàn)閽呙杩焖俚匕l(fā)生，所以氧化水平在每個(gè)掃描周期中是恒定的并且，因此，可以不考 慮氧化水平而將由每個(gè)檢測(cè)器所接收的光束的功率差用來映象血管的位置和直徑。在大動(dòng)脈附近的肺動(dòng)脈的直徑與大動(dòng)脈的直徑相似。因而，為了識(shí)別并測(cè)量大動(dòng) 脈的直徑，感測(cè)設(shè)備1必須對(duì)肺動(dòng)脈和大動(dòng)脈進(jìn)行區(qū)分，因?yàn)槎叨紝⒕哂谐^預(yù)先確定 的直徑閾的直徑。感測(cè)設(shè)備1通過測(cè)量每個(gè)血管的氧飽和度并選擇具有最高的氧飽和度的 血管來區(qū)分兩個(gè)血管，具有最高的氧飽和度的血管將總是大血管因?yàn)榉蝿?dòng)脈將去氧血液從 心臟運(yùn)送到肺。
當(dāng)進(jìn)行氧飽和度測(cè)量的時(shí)候，感測(cè)設(shè)備1同時(shí)激活發(fā)射器陣列100的所有發(fā)射器 101-116。首先，感測(cè)設(shè)備1按照已經(jīng)描述的掃描方法計(jì)算例如大血管的關(guān)注的血管的位置 和直徑?；谘艿某叽?、發(fā)射器陣列和檢測(cè)器陣列與血管之間的幾何位置、以及例如陣列 的尺寸、發(fā)射器光束的寬度、發(fā)射器和發(fā)送機(jī)的布置的發(fā)射器陣列和檢測(cè)器陣列的物理特 性，感測(cè)設(shè)備1根據(jù)已知的光子漫射公式來計(jì)算最大可能氧飽和度值。因?yàn)槊總€(gè)患者的生 理特性不同，所以感測(cè)設(shè)備1可以使用存儲(chǔ)在計(jì)算設(shè)備20的存儲(chǔ)器中的參考值來為每個(gè)患 者校準(zhǔn)最大可能值。感測(cè)設(shè)備1然后同時(shí)地從發(fā)射器陣列發(fā)射光束，在檢測(cè)器陣列處檢測(cè) 反射光束，并且將反射光束轉(zhuǎn)換為功率信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)設(shè)備1將從對(duì)被血管反 射的光子進(jìn)行接收的檢測(cè)器所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行合計(jì)并且用合計(jì)值除以最大可能值來獲得 飽和度比率，該比率代表在流經(jīng)血管的血液中的百分比飽和度。在另一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)設(shè) 備1僅將預(yù)期產(chǎn)生將要撞擊在血管上的光束的發(fā)射器激活而不激活其光束將不撞擊在血 管上的發(fā)射器來節(jié)省能量。在另一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)設(shè)備1僅對(duì)預(yù)期產(chǎn)生將要撞擊在血管 上而將不撞擊在其它血管上的光束的發(fā)射器進(jìn)行激活來節(jié)省能量并簡(jiǎn)化光子漫射計(jì)算。在 又一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)設(shè)備1為了節(jié)省能量可以選擇性地激活成對(duì)的發(fā)射器和接收器來使 激活的成對(duì)的數(shù)量最小化。在正常操作條件下，感測(cè)設(shè)備1每天可以執(zhí)行一次或兩次氧飽和度測(cè)量。在檢測(cè) 到異常狀況下或者當(dāng)如以下描述的那樣用作脈搏檢測(cè)器的時(shí)候，感測(cè)設(shè)備1可以在很短的 一段時(shí)間內(nèi)執(zhí)行多次氧飽和度測(cè)量。雖然當(dāng)執(zhí)行非常頻繁的測(cè)量的時(shí)候消耗了實(shí)際電功 率，但是所獲得的數(shù)據(jù)對(duì)于患者的健康來說可能是重要的。在一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)設(shè)備1還計(jì)算心臟脈搏。像之前所討論的那樣，檢測(cè)器產(chǎn)生 代表血液中的鐵含量的功率信號(hào)。隨著心臟通過大動(dòng)脈抽吸氧化的血液，功率信號(hào)也波動(dòng)。 可以快速接連地獲得多個(gè)功率信號(hào)來捕獲功率測(cè)量波動(dòng)。更具體地，通過執(zhí)行多次氧飽和 度測(cè)量(例如每秒十次)，經(jīng)過一段時(shí)間(例如十五秒)，氧飽和度測(cè)量將呈現(xiàn)表示心臟跳 動(dòng)的模式或周期。計(jì)算設(shè)備20可以確定曲線來擬合飽和度測(cè)量，曲線例如直接與心臟周期 相對(duì)應(yīng)的正弦曲線。計(jì)算設(shè)備20可以確定曲線的峰值的頻率來確定曲線的周期。每個(gè)周 期表示心臟周期。通過用合適的因數(shù)乘以相同周期中(例如十五秒)的心臟周期的數(shù)目， 計(jì)算設(shè)備20可以以每分鐘的心臟周期數(shù)的形式確定脈搏速度。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算設(shè)備 20存儲(chǔ)心臟脈搏值作為正常參考值并且通過將心臟脈搏值與參考值相比較來檢測(cè)異常的 或不規(guī)則的心臟節(jié)律。在根據(jù)本發(fā)明的感測(cè)設(shè)備1的另一個(gè)實(shí)施例中，將傳感器組件2和感測(cè)設(shè)備1 的其它特征與植入式心臟設(shè)備集成在一起，植入式心臟設(shè)備例如起搏器、心臟再同步治療 (CRT)設(shè)備、植入式心率轉(zhuǎn)復(fù)除顫器(ICD)等。2.計(jì)算設(shè)備計(jì)算設(shè)備20包括多個(gè)部件。雖然本文中所描述的部件好像它們是獨(dú)立部件，但是 可以將部件組合成例如專用集成電路的單一設(shè)備。計(jì)算設(shè)備20包括處理器、存儲(chǔ)器、程序、 輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。存儲(chǔ)器可以包括但不限于RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、R0M(只讀存儲(chǔ) 器)、EEPR0M(電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)、flash(閃存)存儲(chǔ)器或其它存儲(chǔ)器技術(shù)?？梢?將處理器和存儲(chǔ)器構(gòu)造在集成電路中。該集成電路可以包括發(fā)射器陣列100、檢測(cè)器陣列 200和通信設(shè)備30。此外，計(jì)算設(shè)備20在集成電路上可以包括A/D轉(zhuǎn)換器和/或D/A轉(zhuǎn)換器。可替換地，可以分別設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器和/或D/A轉(zhuǎn)換器。程序表示指導(dǎo)處理器執(zhí)行響應(yīng)于數(shù)據(jù)的任務(wù)的計(jì)算機(jī)指令。程序存在于存儲(chǔ)器 中。包括參考數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)也存在于存儲(chǔ)器中?？梢詫⒖紨?shù)據(jù)存貯在ROM中， 或者可以將其存儲(chǔ)在RAM中使得可以隨著時(shí)間要么響應(yīng)于外部輸入要么響應(yīng)于隨著時(shí)間 所采集的測(cè)量數(shù)據(jù)的特性來進(jìn)行修改。還可以設(shè)置對(duì)測(cè)量值進(jìn)行響應(yīng)的協(xié)議。可以將協(xié)議 存儲(chǔ)在永久性存儲(chǔ)器中或者可以將其存儲(chǔ)在例如RAM的非永久性存儲(chǔ)器中。計(jì)算設(shè)備20通過輸入設(shè)備和輸出設(shè)備來控制傳感器組件2和通信設(shè)備30。計(jì)算 設(shè)備20可以對(duì)由發(fā)射器101-116所發(fā)射的多個(gè)光束的數(shù)目、頻率、功率級(jí)和發(fā)射順序進(jìn)行 控制來用最少量的能量獲得期望的測(cè)量結(jié)果。圖6A公開了用于與感測(cè)設(shè)備1交換信息的系統(tǒng)300。系統(tǒng)300包括具有通信設(shè)備 30的感測(cè)設(shè)備1，并可選地具有連接器85。系統(tǒng)300還可以包括計(jì)算機(jī)302、經(jīng)由線纜303 可操作地耦接至計(jì)算機(jī)302的對(duì)接站(docking station) 304、電話306。在本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例中，系統(tǒng)300基于由計(jì)算設(shè)備20所執(zhí)行的處理來無線地向感測(cè)設(shè)備1發(fā)送通信信號(hào) 312并從感測(cè)設(shè)備1接收通信信號(hào)312。連接器85被適用于插入到對(duì)接站304。感測(cè)設(shè)備1被示出對(duì)接(dock)在對(duì)接站 304上。當(dāng)被對(duì)接的時(shí)候，感測(cè)設(shè)備1可以對(duì)能量存儲(chǔ)設(shè)備40進(jìn)行充電。將對(duì)接站可操作 地耦接至計(jì)算機(jī)302，來在將感測(cè)設(shè)備1放置在患者身上或患者體內(nèi)之前對(duì)存儲(chǔ)在計(jì)算設(shè) 備20的存儲(chǔ)器中的程序和參考值進(jìn)行更新。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以將感測(cè)設(shè)備2放置于 患者外表，并且將連接器可操作地耦接至能量源從而對(duì)感測(cè)設(shè)備2供以動(dòng)力并防止能量存 儲(chǔ)設(shè)備40的耗盡。在根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，可以通過連接器85將另外的傳感器和設(shè)備耦 接至感測(cè)設(shè)備1。其它的傳感器和設(shè)備可以無限制地包括另外的傳感器組件2、溫度傳感 器、壓力傳感器和加速度計(jì)。其它的設(shè)備可以包括或可以不包括計(jì)算設(shè)備。還可以將其它的 設(shè)備與感測(cè)設(shè)備1在外殼90內(nèi)相結(jié)合。在以上引用的題為“INTEGRATED HEART MONITORING DEVICE AND METHOD OF USING SAME(集成心臟監(jiān)測(cè)設(shè)備和使用集成心臟監(jiān)測(cè)設(shè)備的方 法)”的相關(guān)美國(guó)實(shí)用專利申請(qǐng)中公開了集成感測(cè)設(shè)備。通過將適用于操作另外的傳感器和 設(shè)備的、修改過的程序下載到計(jì)算設(shè)備20的存儲(chǔ)器中，感測(cè)設(shè)備1的操作可以適用于對(duì)另 外的傳感器和設(shè)備進(jìn)行操作。下載可以發(fā)生在當(dāng)將計(jì)算設(shè)備20對(duì)接在對(duì)接站的時(shí)候?？?替換地，可以將新程序通過計(jì)算設(shè)備40無線地下載。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例由計(jì)算設(shè)備20執(zhí)行的程序的一個(gè)例程的流 程圖。在步驟400處，計(jì)算設(shè)備20基于像以上描述那樣執(zhí)行的測(cè)量來激活傳感器組件2以 使得所有的發(fā)射器101-116發(fā)射光束或者發(fā)射器順序地發(fā)射單獨(dú)的光束。步驟400還表示 在檢測(cè)器201-216處生成表示反射光束的信號(hào)的過程。在步驟402處，計(jì)算設(shè)備20對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理來獲得測(cè)量值。處理可以涉及移除固 有信號(hào)噪聲、將信號(hào)從模擬形式轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式、從光形式轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式、定標(biāo)、或者對(duì) 檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)?？商鎿Q地，可以由例如A/D轉(zhuǎn)換器的電路來執(zhí)行一些處理功能。在處 理以后，可以將測(cè)量值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中或者可以對(duì)測(cè)量值進(jìn)行分析來確定是否應(yīng)該對(duì)該值 進(jìn)行存儲(chǔ)?？梢园凑招枰貜?fù)步驟400和402來獲得足夠的測(cè)量值從而按照以上所提供的 公開內(nèi)容來計(jì)算期望的參數(shù)?？梢酝瑫r(shí)執(zhí)行步驟400和402。13
在步驟404處，計(jì)算設(shè)備20對(duì)測(cè)量值進(jìn)行分析。分析可以包括參數(shù)數(shù)據(jù)的計(jì)算和 /或診斷。參數(shù)數(shù)據(jù)指的是例如血管直徑和位置、氧飽和度、心臟節(jié)律等的計(jì)算值。診斷指 的是將參數(shù)值與參考值進(jìn)行比較來檢測(cè)患者的異常狀況。參考值對(duì)應(yīng)于患者的正常狀況。 如果檢測(cè)到異常狀況，計(jì)算設(shè)備20可以傳遞警報(bào)而不是在采集到測(cè)量值的同時(shí)傳遞測(cè)量 值(消耗不必要的功率)或者等待直到存儲(chǔ)器已滿或者達(dá)到預(yù)先確定的傳輸時(shí)間的時(shí)候才 發(fā)送測(cè)量值(在等待的時(shí)期中將患者暴露于不必要的危險(xiǎn))。參考值可以包括目標(biāo)值和可接受的變化范圍或限制。當(dāng)參數(shù)值超出參考目標(biāo)值或 范圍的時(shí)候參數(shù)值可以指示異常。在一些實(shí)施例中，參數(shù)值可以產(chǎn)生像例如移動(dòng)平均值那 樣的統(tǒng)計(jì)量，并且在參數(shù)統(tǒng)計(jì)量與參考統(tǒng)計(jì)量相差超過預(yù)期數(shù)量的時(shí)候?qū)z測(cè)到異常。如果參數(shù)數(shù)據(jù)與參考值相差超過預(yù)期數(shù)量，那么計(jì)算設(shè)備20在對(duì)異常做出診斷 之前會(huì)啟動(dòng)新的測(cè)量周期來對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)測(cè)量值與預(yù)期值相 差超過10%的時(shí)候，計(jì)算設(shè)備20重新映象大動(dòng)脈的位置和直徑。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)測(cè) 量值與預(yù)期值相差超過5%的時(shí)候計(jì)算設(shè)備20重新映象大動(dòng)脈的位置和直徑。一個(gè)異常的醫(yī)學(xué)狀況是低氧飽和度?？梢詫⒂?jì)算設(shè)備20配置成執(zhí)行對(duì)測(cè)量值的 分析來確定例如氧飽和度值是否過低。雖然“正常的”氧飽和度值在患者與患者之間各不 相同并且取決于患者的狀況，通常低于90%的氧飽和度測(cè)量被認(rèn)為是低的。另一個(gè)異常的 醫(yī)學(xué)狀況是可以按照以上所描述的方式所檢測(cè)到的不規(guī)則的心臟節(jié)律。使用外部獲得的值或者來自另外的傳感器的值可以對(duì)另外的異常醫(yī)學(xué)狀況進(jìn)行 檢測(cè)。在以上引用的題為 “DOPPLER MOTION SENSOR APPARATUS AND METHOD OF USING SAME(多普勒運(yùn)動(dòng)傳感器裝置和使用多普勒運(yùn)動(dòng)傳感器裝置的方法)”和“INTEGRATED HEART MONITORING DEVICE AND METHOD OF USING SAME (集成心臟監(jiān)測(cè)設(shè)備和使用集成心 臟監(jiān)測(cè)設(shè)備的方法)”的相關(guān)美國(guó)實(shí)用專利申請(qǐng)中公開了可以包括在感測(cè)設(shè)備1中的另外 的傳感器。在包括多普勒傳感器的感測(cè)設(shè)備1的實(shí)施例中，可以將血管直徑和位置用來計(jì)算 流體的速度和抽吸速率(pumping rate)。當(dāng)血管是大動(dòng)脈的情況，可以將這些參數(shù)用來對(duì) 計(jì)算和診斷與心臟輸出量有關(guān)的異常狀況。可以將大動(dòng)脈參數(shù)與用多普勒傳感器所獲得的 心臟收縮血液速率值和心臟舒張血液速率值相結(jié)合來計(jì)算心臟收縮血壓和心臟舒張血壓。 其它的傳感器可以包括ECG傳感器和溫度傳感器。在步驟406處，如果檢測(cè)到異常狀況，特別地按照規(guī)定的協(xié)議確定情況是嚴(yán)重的 狀況或者危險(xiǎn)的狀況，則計(jì)算設(shè)備20發(fā)送警報(bào)。可以將警報(bào)用來啟動(dòng)警報(bào)器或者來警告患 者采取補(bǔ)救措施。補(bǔ)救措施可以是終止或者減少體力活動(dòng)。警報(bào)還可以向應(yīng)急服務(wù)提供全 球定位(GPQ信息。參照?qǐng)D6A，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常狀況的存在，可以將其顯示在計(jì)算機(jī)302上并且 /或者經(jīng)由通信設(shè)備30 (例如諾基亞調(diào)制解調(diào)器KNL 1147-V)將其發(fā)送給看護(hù)者。警報(bào)可 以包括文本消息或者與狀況相對(duì)應(yīng)的代碼。計(jì)算設(shè)備20還可以啟動(dòng)新的測(cè)量周期并連續(xù) 地響應(yīng)于檢測(cè)的異常狀況進(jìn)行測(cè)量。在步驟408處，計(jì)算設(shè)備20可以啟動(dòng)治療。感測(cè)設(shè)備1可以通過通信設(shè)備30接 收外部指令來響應(yīng)于警報(bào)執(zhí)行治療。可選地，基于協(xié)議，也可以使用異常狀況來對(duì)適用于提 供治療的設(shè)備進(jìn)行指導(dǎo)從而提供這種治療。治療可以包括例如電擊或者提供藥品。在步驟410處，將參數(shù)值或者其它的信息傳遞給外部設(shè)備?？梢耘c以上任何步驟一起同時(shí)地執(zhí)行步驟410?？梢詫?shù)值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并用通信設(shè)備30無線地發(fā)送?？?以將來自通信設(shè)備30的通信信號(hào)在以下狀況下周期地激活，狀況包括響應(yīng)于異常情況、 響應(yīng)于外部接收的命令、只要存儲(chǔ)器使用超過預(yù)定的數(shù)量、或者只要確定能量存儲(chǔ)水平是 低的時(shí)候，建立后兩個(gè)狀況來防止因?yàn)榇鎯?chǔ)器溢出或者能量損失而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。還應(yīng) 該理解，感測(cè)設(shè)備1除了通信設(shè)備30之外還可以包括多個(gè)通信設(shè)備。例如，當(dāng)通信設(shè)備30 是蜂窩調(diào)制解調(diào)器的情況，感測(cè)設(shè)備1還可以包括備用的藍(lán)牙通信設(shè)備或射頻通信設(shè)備。 這樣的備用設(shè)備在蜂窩調(diào)制解調(diào)器不能發(fā)送信息的情況下(例如由于可用功率低、蜂窩或 其它通信信號(hào)的不良接收、不良的網(wǎng)絡(luò)覆蓋等)可能是理想的來提供可替換的通信手段。 在這樣的情況下，計(jì)算設(shè)備20可以將備用的通信設(shè)備激活來向可替換的外部接收設(shè)備發(fā) 送信息或者警報(bào)。例如一旦檢測(cè)到了異常狀況就執(zhí)行步驟410以便基本上實(shí)時(shí)地更新向看護(hù)者。步 驟410每隔一定間隔地執(zhí)行，例如每天一次、一周一次、一個(gè)月一次等。可替換地或者除了 這些傳輸之外，可以對(duì)計(jì)算設(shè)備20進(jìn)行編程從而通過使得通信設(shè)備30發(fā)送被請(qǐng)求的數(shù)據(jù) 或表示被請(qǐng)求的數(shù)據(jù)的信息來對(duì)由通信設(shè)備30所接收的對(duì)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求(例如來自醫(yī)護(hù)人 員)進(jìn)行響應(yīng)。通信信號(hào)可以被患者附近的裝備所接收來警告患者有狀況，或者由醫(yī)護(hù)人員、親 戚或其它預(yù)定的接收者遠(yuǎn)程地(例如通過網(wǎng)絡(luò))接收。3.通信設(shè)備再次參照?qǐng)D6B，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、適用于發(fā)送和接收通信 信號(hào)的系統(tǒng)。通信設(shè)備30是例如經(jīng)由移動(dòng)電話系統(tǒng)和/或GPS衛(wèi)星系統(tǒng)的雙向通信設(shè)備。 通信設(shè)備30包括用于發(fā)送和接收通信信號(hào)的天線32。由數(shù)字312標(biāo)識(shí)的通信信號(hào)無線地 向多個(gè)可選外部通信設(shè)備中的一個(gè)傳播和從多個(gè)可選外部通信設(shè)備中的一個(gè)傳播。外部通信設(shè)備可以是計(jì)算機(jī)302或能夠無線接收通信信號(hào)的任何電子設(shè)備，例如 本文中示例為移動(dòng)電話的電話306。電話306還可以是應(yīng)急服務(wù)開關(guān)板或者醫(yī)院或醫(yī)療中 心開關(guān)板。通信信號(hào)是指具有一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的特性集合的信號(hào)或者被改變來對(duì)信號(hào)中的 信息進(jìn)行編碼的信號(hào)。舉例來說，并且不是限制，通信信號(hào)包括聲音、射頻(RF)、紅外線、其 它的無線媒質(zhì)，以及以上任何的組合。外部通信設(shè)備還可以是位于患者的身體外部、例如夾 到患者的皮帶的中繼單元。中繼單元可以包括用于接收來自通信設(shè)備30的傳輸?shù)慕邮掌鳎?以及用于向另一個(gè)外部通信設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)通信信號(hào)的發(fā)射器。中繼單元還可以是固定的并且是 硬連線的，用于與因特網(wǎng)連接或與醫(yī)護(hù)人員的電腦直接連接。同樣地，中繼單元可以接收來 自醫(yī)護(hù)人員的通信信號(hào)并且將信號(hào)發(fā)送給通信設(shè)備30。來自通信設(shè)備30的通信信號(hào)可以包括聲音消息、文本消息、和/或測(cè)量數(shù)據(jù)。由通 信設(shè)備30接收的通信可以包括命令或數(shù)據(jù)，例如更新的參考數(shù)據(jù)。命令可以包括例如給計(jì) 算設(shè)備20的指令，用來執(zhí)行例如對(duì)患者的治療、收集并發(fā)送另外的數(shù)據(jù)或者更新參考數(shù)據(jù) 的任務(wù)。在以上引用的題為“METHOD AND SYSTEM FOR MONITORING A HEALTH CONDITION(用 于監(jiān)測(cè)健康狀況的方法和系統(tǒng))”的相關(guān)美國(guó)實(shí)用專利申請(qǐng)中公開了根據(jù)本發(fā)明的通信信 息的方法的另外的實(shí)施例。4.能量存儲(chǔ)設(shè)備再次參照?qǐng)D1B、1C和6，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中可以提供用于對(duì)能量存儲(chǔ)15設(shè)備再充電的系統(tǒng)。計(jì)算設(shè)備20接收來自能量存儲(chǔ)設(shè)備40的能量。能量存儲(chǔ)設(shè)備40包 括例如電池的能量存儲(chǔ)部件?？蛇x地，感測(cè)設(shè)備1還可以包括用于接收來自外部源的能量 來對(duì)能量存儲(chǔ)設(shè)備40進(jìn)行充電的能量耦合器。能量耦合器的一個(gè)示例是電磁設(shè)備，例如感測(cè)線圈308，用于接收外部電磁信號(hào) 310并將這樣的信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于對(duì)能量存儲(chǔ)部件進(jìn)行再充電的電能。外部電磁設(shè)備308生 成電磁信號(hào)310，由能量存儲(chǔ)設(shè)備40接收電磁信號(hào)310并將其轉(zhuǎn)換為電能。能量存儲(chǔ)設(shè)備 40可以向計(jì)算設(shè)備20提供電荷信號(hào)。計(jì)算設(shè)備20可以將電荷信號(hào)與參考電荷信號(hào)進(jìn)行比 較并啟動(dòng)用于警告患者和/或醫(yī)護(hù)人員的低電荷通信信號(hào)?？商鎿Q地，可以將例如電壓傳 感器的檢測(cè)器用來監(jiān)測(cè)能量存儲(chǔ)設(shè)備40的電荷并且當(dāng)電荷降低到閾值以下的時(shí)候給計(jì)算 設(shè)備20提供信號(hào)?？梢詫㈦姶旁O(shè)備308放置在感測(cè)設(shè)備1附近來對(duì)能量存儲(chǔ)設(shè)備40進(jìn)行 充電?？梢砸猿暡ㄕ駝?dòng)的形式替代地或另外地提供能量。例如，在感測(cè)設(shè)備1中可以 包括壓電換能器?？梢詫⒊暡ㄕ駝?dòng)設(shè)置在外部。當(dāng)換能器被超聲波振動(dòng)所驅(qū)動(dòng)的時(shí)候換 能器生成電。雖然已經(jīng)將本發(fā)明描述為具有示例性的設(shè)計(jì)，但是可以在本公開內(nèi)容的精神和范 圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地修改。因此本申請(qǐng)旨在涵蓋使用本發(fā)明的普遍原理的對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行的任何變化、使用或適應(yīng)性修改。此外，本申請(qǐng)旨在涵蓋落入本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的 已知或習(xí)慣實(shí)踐的、與本公開內(nèi)容的偏離。1權(quán)利要求
1.一種感測(cè)設(shè)備，用于獲取信號(hào)并計(jì)算測(cè)量結(jié)果，所述感測(cè)設(shè)備包括傳感器組件，所述傳感器組件包括多個(gè)發(fā)射器和用于生成多個(gè)信號(hào)的多個(gè)檢測(cè)器，所 述發(fā)射器和所述檢測(cè)器面向?qū)Ч艿囊粋?cè)；計(jì)算設(shè)備，對(duì)所述多個(gè)發(fā)射器和所述多個(gè)檢測(cè)器進(jìn)行操作并對(duì)所述多個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理 來獲得測(cè)量值；以及外殼，包圍所述傳感器組件和所述計(jì)算設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述計(jì)算設(shè)備包括用于計(jì)算參數(shù)值的算法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述參數(shù)值包括從所述傳感器組件到導(dǎo)管的 距離和所述導(dǎo)管的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述參數(shù)值包括由所述導(dǎo)管輸送的流體的參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述流體是血液。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述參數(shù)值包括大動(dòng)脈位置、大動(dòng)脈直徑、氧 飽和度和心臟節(jié)律中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述外殼被配置為用于皮下植入。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述多個(gè)發(fā)射器被排列成矩陣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述多個(gè)檢測(cè)器被排列成矩陣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述發(fā)射器矩陣包括每行四個(gè)發(fā)射器的四 行并且所述檢測(cè)器矩陣包括每行四個(gè)檢測(cè)器的四行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)設(shè)備，其中每個(gè)檢測(cè)器可操作地與不同的發(fā)射器配對(duì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述多個(gè)發(fā)射器中的發(fā)射器的數(shù)目與所述 多個(gè)檢測(cè)器中的檢測(cè)器的數(shù)目不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述感測(cè)設(shè)備的尺寸大約與兩個(gè)堆疊的25 美分硬幣相同。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述傳感器組件和所述計(jì)算設(shè)備被集成在 單一部件中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)設(shè)備，還包括一個(gè)或多個(gè)通信設(shè)備，用來發(fā)送和接收通信信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述通信設(shè)備發(fā)送和接收無線通信信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述通信設(shè)備包括連接器，所述連接器適 用于可操作地耦接至對(duì)接站和第二感測(cè)設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述傳感器組件、所述計(jì)算設(shè)備、以及所述 一個(gè)或多個(gè)通信設(shè)備被集成在單一部件中。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)設(shè)備，還包括能量存儲(chǔ)設(shè)備，用于存儲(chǔ)能量并對(duì)所述計(jì) 算設(shè)備和所述傳感器進(jìn)行供電。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的感測(cè)設(shè)備，其中所述能量存儲(chǔ)設(shè)備包括能量耦合器，用于 接收能量來對(duì)所述能量存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行再充電。
21.一種用于獲取信號(hào)并計(jì)算測(cè)量結(jié)果的方法，包括 提供感測(cè)設(shè)備，所述感測(cè)設(shè)備包括多個(gè)光子發(fā)射器和檢測(cè)器，所述發(fā)射器發(fā)射光束，所述檢測(cè)器檢測(cè)光束并生成對(duì)應(yīng)于 檢測(cè)到的光束的多個(gè)信號(hào)，并且所述發(fā)射器和所述檢測(cè)器面向?qū)Ч艿囊粋?cè)，和 計(jì)算設(shè)備，用于操作所述多個(gè)發(fā)射器和檢測(cè)器； 操作所述多個(gè)發(fā)射器和檢測(cè)器來獲得多個(gè)信號(hào)； 處理所述多個(gè)信號(hào)來獲得測(cè)量值；以及分析所述測(cè)量值來獲得參數(shù)值，所述參數(shù)值表示所述導(dǎo)管和流體中的至少一個(gè)的特性。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述感測(cè)設(shè)備還包括通信設(shè)備，所述方法還包 括以下步驟使用所述參數(shù)值中的至少一個(gè)來對(duì)狀況進(jìn)行診斷以及執(zhí)行對(duì)所述診斷步驟進(jìn) 行響應(yīng)的功能。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述狀況是異常狀況。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述功能是傳遞警報(bào)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述功能是啟動(dòng)治療。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述治療是電擊。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述治療是提供藥品。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述功能是周期地傳遞信息。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述操作步驟包括操作成對(duì)的發(fā)射器和接收器 來獲得測(cè)量值。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中接連地操作發(fā)射器和檢測(cè)器對(duì)。
31.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中同時(shí)地操作發(fā)射器和檢測(cè)器對(duì)。
32.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中操作步驟包括以下的步驟接連地操作所述發(fā)射器和檢測(cè)器對(duì)來獲得對(duì)應(yīng)于第一參數(shù)值的第一組多個(gè)信號(hào)； 獲得所述第一參數(shù)值；基于所述第一參數(shù)值選擇多個(gè)發(fā)射器和檢測(cè)器對(duì)； 以及同時(shí)操作所選擇的發(fā)射器和檢測(cè)器對(duì)來獲得對(duì)應(yīng)于第二參數(shù)值的第二組多個(gè)信號(hào)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述第二參數(shù)值是氧飽和度值。
34.一種用于對(duì)血管和流過所述血管的血液中的至少一個(gè)的特性進(jìn)行光學(xué)測(cè)量的設(shè) 備，所述設(shè)備包括外殼，具有第一側(cè)和第二側(cè)；傳感器組件，安裝至所述外殼并且包括多個(gè)發(fā)射器和多個(gè)檢測(cè)器，所述多個(gè)發(fā)射器用 于穿過所述外殼的所述第一側(cè)發(fā)射光子，所述多個(gè)檢測(cè)器用于接收穿過所述外殼的所述第 一側(cè)發(fā)射的光子的至少一部分，每個(gè)發(fā)射器在操作上與不同的檢測(cè)器配對(duì)并定向成使得從 所述發(fā)射器發(fā)射的、撞擊在與所述傳感器組件相鄰的血管上的光子束將部分地反射向所配 對(duì)的檢測(cè)器，每個(gè)檢測(cè)器被配置為產(chǎn)生表示由所述檢測(cè)器接收的發(fā)射的光子的信號(hào)；計(jì)算設(shè)備，被配置為將所述多個(gè)發(fā)射器激活并對(duì)來自所述檢測(cè)器的所述信號(hào)進(jìn)行解譯 來確定所述特性。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中所述特性是所述血管的直徑。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中所述特性是所述血液的氧飽和度。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中每對(duì)發(fā)射器和檢測(cè)器相對(duì)于彼此以一定角度進(jìn) 行定位，所述角度對(duì)于所有的發(fā)射器和檢測(cè)器對(duì)是相同的。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中所述計(jì)算設(shè)備單獨(dú)地順序激活所述多個(gè)發(fā)射器 的每一個(gè)來確定所述血管的所述直徑。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中所述計(jì)算設(shè)備同時(shí)激活所有的所述多個(gè)發(fā)射器 來確定所述血液的所述氧飽和度。
全文摘要
一種用于對(duì)導(dǎo)管和在導(dǎo)管中傳送的流體的特性進(jìn)行感測(cè)的裝置和方法。
文檔編號(hào)A61B5/1455GK102046085SQ200980120310
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者達(dá)恩·古爾·弗曼 申請(qǐng)人:心臟技術(shù)有限公司