專利名稱：呼吸感應體積描記術(shù)帶子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及呼吸監(jiān)測領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明是針對用于確定動物的肺容量和呼吸速率的呼吸感應體積描記術(shù)帶子。
背景技術(shù)：
存在著許多針對與動物的呼吸周期和呼吸量相關(guān)的信息的用途。能夠以多種方式來進行呼吸周期和呼吸量的測量。體積描記術(shù)領(lǐng)域使用胸部和/或腹部體積的變化來估計呼吸(breathing)或呼吸(respiratory)參數(shù)。呼吸體積描記術(shù)(RP)領(lǐng)域已經(jīng)開發(fā)了多種方法彈性體體積描記術(shù)、阻抗體積描記術(shù)、以及感應體積描記術(shù)。呼吸感應體積描記術(shù)(RIP)使用環(huán)繞胸部或腹部的感應帶子作為測量胸部或腹部體積變化的裝置。呼吸感應體積描記術(shù)采用了這樣的原理，即通過導線環(huán)施加的電流生成與該環(huán)的取向正交的磁場，以及由該環(huán)圍繞的區(qū)域(area)的變化在該環(huán)內(nèi)產(chǎn)生與該區(qū)域變化成正比的相反的電流。呼吸過程中的運動改變了由RIP帶子環(huán)繞的身體部分的截面積，并且因此改變了由該帶子生成的磁場的形狀，從而感生了相反的電流信號，該電流信號可以利用相關(guān)聯(lián)的信號處理單元來處理和測量。在本領(lǐng)域已知的一些類型的RIP帶子中，信號處理單元與RIP帶子之間的接口可以是LC振蕩器的一部分，在該振蕩器中，由帶子電感的變化(由于呼吸努力引起的橫截面積的變化)來調(diào)制信號頻率。通過FM解調(diào)振蕩器信號，可能獲得與呼吸努力成比例的信號。用于采集表示呼吸模式和呼吸量的信號并且將所述信號轉(zhuǎn)化成可定量形式的感應襯衣以及其他換能器也是已知的。一些帶子被設計成完全環(huán)繞受試者的胸部和/或腹部，而其他帶子部分環(huán)繞受試者。存在對于比當前的帶子更靈敏的RIP帶子的需求，其易于調(diào)節(jié)并且緊湊，適于并且易于使用。這樣的RIP帶子將使讀數(shù)更為精確而無論受試者尺寸如何，尤其是對于兒科應用而言。在本文中，所提及的“帶子”是指一種呼吸感應體積描記術(shù)帶子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于間接測量受試者的膨脹和收縮的經(jīng)改進的器械和方法。本發(fā)明的另一目的是提供用于確定受試者的呼吸量和呼吸速率的方法和器械。本發(fā)明用于通過結(jié)合對應于帶子的全部周長的主動測量功能，來提供對受試者的提高的呼吸運動監(jiān)測靈敏度。本發(fā)明避免了使用現(xiàn)有技術(shù)的帶子延伸部分，該帶子延伸部分不生成主動感應變化，因為帶子的這些區(qū)域傾向于使帶子的整體受試者呼吸檢測能力失敏感。
在一方面中，本發(fā)明提供了用于測量受試者的周長變化的器械，該器械包括具有兩個末端的能激勵的導線、用于接合所述末端以形成無間隙導電環(huán)的接合裝置，該接合裝置與導線處于電連通。優(yōu)選地，該接合裝置包括凸形和凹形構(gòu)件。更優(yōu)選地，該接合裝置是鎖扣。然而，該接合裝置還可以是用于進行緊固的任何其他適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，該接合裝置包括金屬材料。優(yōu)選地，該接合裝置是彈性連接器。優(yōu)選地，本發(fā)明的實施例還包括用于信號準備、放大、數(shù)字化、處理、傳遞或無線傳輸?shù)难b置中的任何一個或其組合，優(yōu)選將其結(jié)合在接合裝置中。本發(fā)明包括多個實施例，這些實施例可以進一步包括用于傳輸信號的無線接口。另一方面，本發(fā)明提供了一種測量動物的呼吸努力的方法，包括如下步驟利用無間隙導線環(huán)繞動物的胸部和/或腹部；利用電流激勵該導線；根據(jù)環(huán)繞導線的運動采集信號；并且將這些信號轉(zhuǎn)化成呼吸努力的測量值。該動物優(yōu)選是人。人可以是成年人或兒童。或者，可以在其他物種(諸如馬或狗)身上實踐該方法。


圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)的RIP帶子用于估計呼吸量和呼吸速率的普通用途。圖2示出了描述由RIP帶子限定的平面區(qū)域的簡圖。圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的RIP帶子的實施例。圖4示出了結(jié)合了相互嚙合的導線的可擴展的RIP帶子的實施例。圖5示出了處于接合位置中的RIP帶子和鎖扣組件的實施例。圖6示出了針對RIP帶子的鎖扣的凸形連接器側(cè)的實施例。圖7示出了針對RIP帶子的鎖扣的凹形側(cè)的實施例。圖8示出了處于脫離狀態(tài)的圖5的RIP鎖扣組件的實施例。圖9示出了處于脫離位置的RIP帶子和鉤子以及孔眼組件的實施例。圖10示出了處于脫離位置的RIP帶子和卡扣組件的實施例。
具體實施例方式附示說明了本發(fā)明的多個實施例。應當理解的是，存在著本發(fā)明的許多種其他可能的實施例，并且本發(fā)明僅受權(quán)利要求的范圍的限制。圖I示出了已知的RIP帶子用于估計呼吸量和呼吸速率的普通用途。通常使用兩個帶子并且將它們置于受試者的腹部(17)以及胸部區(qū)域(16)上。這些帶子被連接到前端單元(15)上，該前端單元可以包括阻抗匹配電路，并且它可以通過可替換的或者能再充電的電池供電的無線或有線裝置與處理單元連通，該處理單元對這些信號進行分析/處理，并獲得與呼吸努力成比例的信號。圖2示出了簡圖，描述了由RIP帶子(9)限定的大致為圓形的可變平面區(qū)域(11)、
(12)，當利用電流激勵時，該帶子成為磁環(huán)的主要部分。由磁環(huán)限定的相關(guān)總區(qū)域包括如下部分環(huán)繞受試者的主環(huán)(11)、在連接到帶子(32和33)上的導線與導線被成型在一起的點(13)之間的可變平面區(qū)域(12)、在導線被成型在一起(13)的線纜部分中的導線一直到還可能包括前端的連接器(14)之間的小恒定區(qū)域。此外，可以將該可變平面區(qū)域(12)設置在與大致為圓形的可變平面區(qū)域(11)相同的平面中或另一平面中。在本文中，該受試者可以是人或任 何其他動物。應當理解的是，本發(fā)明對于監(jiān)測馬的呼吸以及其他獸醫(yī)應用將是有利的。呼吸過程中的運動改變了由RIP帶子所限定的平面區(qū)域，并且因此改變了由被激勵的帶子生成的磁場的特性，這感生了與被激勵的帶子中的電流相反的電流，該相反的電流是可測量的。該運動還可能影響可變平面區(qū)域的取向以及這兩個平面區(qū)域(11和12)之間的關(guān)系。對可變的測量電流進行處理從而給出與引起電流改變的呼吸努力成比例的信號。由受試者的呼吸運動導致的平面區(qū)域的任何變化以及隨之發(fā)生的磁環(huán)特性的變化貢獻于感興趣信號的相關(guān)部分，而由其他運動導致的平面區(qū)域的任何變化以及作為結(jié)果的磁性特性的變化貢獻于感興趣信號的不精確性或噪聲。相對于通過完全環(huán)繞受試者貢獻于該信號的可變平面區(qū)域，本發(fā)明最有利地試圖將對與呼吸努力成比例的信號無貢獻的可變平面區(qū)域的部分降至最低，由此降低來自可變區(qū)域(12)的噪音并且因此提高了感興趣信號的信噪比。通過參考圖3更容易地看到本發(fā)明的優(yōu)點，該圖示出了現(xiàn)有技術(shù)RIP帶子的另一特征性實例。在這一特征性實例中，該帶子的截面區(qū)域沒有完全環(huán)繞受試者，因為鎖扣將間隙(19)引入到該完整的環(huán)中。在這一實例中，可變平面區(qū)域包括由到帶子(20和21)的線纜連接點以及這兩個導線被成型到一起的點(31)所限定的截面區(qū)域。該磁環(huán)的剩余部分處在該成型的線纜之內(nèi)，一直到連接器(18)。與在圖2中圖示的本發(fā)明的情況相比較，這一實例的可變平面區(qū)域(12)導致較大量的無關(guān)信號被引入到呼吸信號中，以及最終不希望的小的信噪比。圖4示出了作為RIP帶子(I)的本發(fā)明的實施例，該RIP帶子具有相互嚙合的導線(10)。該帶子的材料可以是任何適合的可擴展的材料，諸如結(jié)合彈性線的布。這種帶子與接合裝置結(jié)合使用以便在可操作地接合時創(chuàng)建RIP帶子。當安裝使用時，該帶子必須緊密配合在受試者四周的附近。優(yōu)選地，接合裝置是如圖5至8中所示的鎖扣。然而，可以使用本領(lǐng)域已知的其他接合裝置。導線可以與或者可以不與帶子相互嚙合。導線的其他實施例可以利用本領(lǐng)域已知的適當?shù)母浇友b置(諸如網(wǎng)格環(huán)、銷釘，等等)通過附接將導線結(jié)合到帶子上。而且，該圖以“之字形”模式示出了該導線，但是也可以使用其他模式。本發(fā)明包括可擴展的任何類型的帶子以及相關(guān)導線。導線(10)的布置模式的選擇取決于由所選擇的模式所產(chǎn)生的信噪比。所述模式應當允許帶子是可擴展和伸展的，并且允許導線與其一起伸展。這種接合裝置可以采用其他形式，諸如鉤子或卡扣，如在圖9和10中所示。圖5示出了 RIP帶子(I)和鎖扣的優(yōu)選實施例，當鎖扣如所示接合時帶子(I)形成完全環(huán)繞回路。相互嚙合的導線的末端部分(如圖4中10所示)在接合裝置(4)的凸形部分和接合裝置(2)的凹形部分兩者的內(nèi)部是電連通的(如下所述)。優(yōu)選地，接合裝置
(4)將脫離釋放機構(gòu)(3)結(jié)合在凸形部分4中，如在圖5和6中所示。圖6示出了接合裝置的凸形部分(4)的實施例。與導線(參見10，圖4)相互嚙合的帶子(I)與電連接器(5)的第一引腳處于電連通從而允許將這些信號傳遞到電路中，該電路可以將這些信號數(shù)字化并且將它們傳遞到分析處理單元用于計算呼吸量和呼吸速率。優(yōu)選地，該連接器包括金屬材料。然而，可以使用任何適當?shù)膶щ姴牧?，諸如導電聚合物。當與鎖扣⑷的凸形部分接合時，鎖扣⑵的凹形部分通過電連接器(5)的第二引腳、并且通過導電連接器(7)與前端處于電連通。優(yōu)選地，該連接器包括金屬材料。脫離釋放機構(gòu)(3)實施例優(yōu)選是凸形接合裝置(4)的一部分，但其他布置也是可能的。圖7示出了接合裝置(2)的凹形部分的實施例。當接合時，與導線(參見10，圖4)相互嚙合的帶子(I)通過電連接(6)與接合裝置(4)的凸形部分處于電連通。優(yōu)選地，該電連接包括彈性材料，諸如彈簧。
圖8示出了最優(yōu)選的實施例，其具有接合裝置的凸形部分和凹形部分兩者。在鎖扣(2)的插座側(cè)上基于彈簧的連接(6)與接合裝置(4)的凸形端上的金屬連接接口(7)接界，從而完成電路在佩戴該帶子的受試者周圍的完全環(huán)繞。在這一實施例中，然后這兩個連接都被連接到連接器(5)，將信號傳遞到電路中，該電路可以將這些信號數(shù)字化并且將它們傳遞到分析處理單元用于計算呼吸量和呼吸速率。其他次優(yōu)選的實施例可以包括不具有凸形和凹形部分但是接合連接器的接合裝置。然而，這樣的接合裝置在保持電路連接方面可能是較低效的。本發(fā)明包括類似于在圖I中所示的那些的多個帶子。這些實施例可以將阻抗匹配電路、帶子相互連接、以及可以通過可替換的或者能再充電的電池供電的無線或有線裝置連通的那些結(jié)合到處理單元上，對這些信號進行分析/處理，并獲得與呼吸努力成比例的信號。具有多個帶子的實施例包括用于在帶子之間以及在帶子與前端單元之間連通的互通裝置。前端單元可以包括連接器裝置、信號采集裝置或信號分析裝置、或者它們的組合?；ネㄑb置可以包括結(jié)合多個導線的線纜。在這樣的實施例中，可能存在單個電連接器(5)，諸如在圖7中所示。其他實施例可以將分析單元(或可替換的或者能再充電的基于電池的無線接口)結(jié)合到鎖扣中。其他實施例可以將阻抗匹配線圈結(jié)合到帶子鎖扣中用于信號改
盡
口 ο圖9示出了處于脫離位置的RIP帶子以及鉤子和孔眼組件的實施例。帶子(22)用于最佳地環(huán)繞受試者。相互嚙合的導線(23)用于實現(xiàn)磁環(huán)區(qū)域。鉤子和孔眼(25)用于兩個目的-第一是用于將帶子(22)固定在受試者周圍并且第二是使實現(xiàn)帶子的兩側(cè)之間的電連接，從而使不想要的可變截面區(qū)域降至最低。這些信號通過連接器(24)傳送到前端單元。圖10示出了處于脫離位置的RIP帶子以及卡扣組件的實施例。類似于圖9，帶子
(26)最佳地環(huán)繞受試者。相互嚙合的導線(27)實現(xiàn)磁環(huán)?？鄄孱^(29)和插座(30)實現(xiàn)帶子的兩端之間的電連接并且這些信號通過連接器(28)向前傳送。
權(quán)利要求
1.一種用于測量受試者的周長變化的器械，包括 能激勵的導線，其具有兩個末端； 接合裝置，其用于接合所述末端以形成無間隙導電環(huán)； 其中，所述接合裝置與所述導線處于電連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的器械，其中，所述接合裝置包括凸形構(gòu)件和凹形構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的器械，其中，所述接合裝置是鎖扣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2中的任一項所述的器械，其中，所述導線包括金屬材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器械，其中，所述接合裝置包括彈性連接器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中的任一項所述的器械，還包括信號數(shù)字化裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的器械，其中，所述信號數(shù)字化裝置被結(jié)合到所述接合裝置中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的器械，還包括用于傳輸信號的無線接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中的任一項所述的器械，還包括用于提供電流的電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器械，其中，所述電池是能再充電的。
11.一種測量動物的呼吸努力的方法，包括如下步驟 利用無間隙導線環(huán)繞所述動物的胸部和/或腹部； 利用電流激勵所述導線； 根據(jù)環(huán)繞導線的運動采集信號；以及 將所述信號轉(zhuǎn)換成呼吸努力的測量值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述動物是人類。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12中的任一項所述的方法，還包括以無線方式傳輸所述信號的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，包括的傳輸?shù)牟襟E是利用電池供電的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于呼吸感應體積描記術(shù)的經(jīng)改進的器械和方法。本發(fā)明包括用于測量受試者的周長變化的器械，該器械包括能激勵的具有兩個末端的導線、用于接合所述末端以形成無間隙導電環(huán)的接合裝置，該接合裝置與導線處于電連通。該器械的這些元件之間的關(guān)系提供了與造成周長變化的可測量信號相關(guān)聯(lián)的噪音的降低的水平。在該器械中生成的信號可以被處理并且通過多種裝置進行傳送以用于分析呼吸努力。公開了一種利用由電流激勵的無間隙導線測量呼吸努力的方法。
文檔編號A61B5/113GK102639057SQ201080039802
公開日2012年8月15日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者D·伯頓, H·齊夫 申請人:康普麥迪克斯醫(yī)療創(chuàng)新私人有限公司