監(jiān)測(cè)呼吸的系統(tǒng)和方法
【專利說明】監(jiān)測(cè)呼吸的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求序號(hào)為61/762，875于2013年2月9月提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)和序號(hào)為61/873，698于2013年9月4日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，以上臨時(shí)申請(qǐng)通過引用以其整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請(qǐng)總體上涉及生物信號(hào)檢測(cè)裝置領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于監(jiān)測(cè)呼吸的新的和有用的系統(tǒng)和方法。
[0004]背景
[0005]呼吸參數(shù)可以提供對(duì)個(gè)體健康的深刻的洞察。呼吸參數(shù)可以指示個(gè)體的生理和/或心理狀態(tài)，以及與醫(yī)學(xué)病癥診斷有關(guān)的預(yù)后。在示例中，呼吸參數(shù)可以提供對(duì)個(gè)體的壓力等級(jí)的洞察，并且可以為更嚴(yán)重的肺部疾病(如與慢性阻塞性肺部病(C0PD)相關(guān)的疾病)的提供證據(jù)。然而，傳統(tǒng)意義上的呼吸監(jiān)測(cè)發(fā)生在臨床情況中，有助于移動(dòng)限制、缺乏便攜性和/或難以使用的呼吸監(jiān)測(cè)裝置的發(fā)展。因此，在生物信號(hào)檢測(cè)裝置領(lǐng)域存在創(chuàng)建用于監(jiān)測(cè)呼吸的新的和有用的系統(tǒng)的需求。本發(fā)明提供了這樣的新的和有用的系統(tǒng)和方法。
[0006]附圖簡(jiǎn)述
[0007]圖1描繪了監(jiān)測(cè)用戶呼吸的系統(tǒng)的實(shí)施例；
[0008]圖2A和2B描繪了監(jiān)測(cè)用戶呼吸的系統(tǒng)的一部分的實(shí)施例；
[0009]圖3A和3B描繪了監(jiān)測(cè)用戶呼吸的系統(tǒng)的實(shí)施例；
[0010]圖4A和4B描繪了監(jiān)測(cè)用戶呼吸的系統(tǒng)的實(shí)施例；
[0011]圖5描繪了監(jiān)測(cè)用戶呼吸的方法的實(shí)施例；以及
[0012]圖6A-6D描繪了監(jiān)測(cè)用戶呼吸的方法的實(shí)施例的示例輸出。
[0013]優(yōu)選實(shí)施方式的描述
[0014]以下本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述并不旨在將本發(fā)明限制于這些優(yōu)選實(shí)施例，而是使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。
[0015]1.系統(tǒng)
[0016]如在圖1中所示，監(jiān)測(cè)用戶呼吸的系統(tǒng)100的實(shí)施例包括:呼吸傳感模塊110，其包括配置為檢測(cè)指示用戶呼吸特征組的信號(hào)組(即，呼吸信號(hào))的傳感器；輔助傳感模塊120，其配置為檢測(cè)來自用戶的輔助信號(hào)組；電子子系統(tǒng)130，其包括電源模塊和信號(hào)處理模塊，并且配置為處理信號(hào)組和輔助信號(hào)組的信號(hào)；以及外殼140，其配置為封裝系統(tǒng)100的組件。系統(tǒng)100的實(shí)施例還可以包括耦合到電子子系統(tǒng)130并且配置為存儲(chǔ)與用戶呼吸特征相關(guān)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元150 ;耦合到電子子系統(tǒng)130并且配置為提供和/或接收與用戶呼吸特征組相關(guān)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鏈路160 ;耦合到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元150和數(shù)據(jù)鏈路160中的至少一個(gè)并且配置為基于用戶呼吸特征組生成分析的處理器170 ;以及配置為基于分析通知用戶的用戶接口。
[0017]系統(tǒng)100起到檢測(cè)指示用戶呼吸特征的信號(hào)和為進(jìn)一步的分析提供與用戶呼吸特征有關(guān)的數(shù)據(jù)的作用，使得用戶的呼吸行為可以被有效地監(jiān)測(cè)到。系統(tǒng)100還優(yōu)選地配置為將關(guān)于用戶呼吸特征的信息提供給用戶和/或在用戶接口處的其它實(shí)體。因此基于用戶呼吸特征生成的分析可以被用來告知用戶他的/她的呼吸行為，并且另外可以基于提供給用戶和/或其它實(shí)體的分析引起用戶呼吸行為的改變。優(yōu)選地，系統(tǒng)100基本上連續(xù)地并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶的呼吸特征；然而，可選地可以間歇地和/或非實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)用戶呼吸特征。
[0018]系統(tǒng)100可以基于用戶的呼吸特征起到監(jiān)測(cè)和/或指示用戶的生理和/或心理狀態(tài)的作用，并且可以額外地或可選地起到使用肺部指示促進(jìn)醫(yī)學(xué)病癥的診斷。在示例中，系統(tǒng)100可以基于呼吸特征促進(jìn)用戶的壓力等級(jí)和體力消耗(例如，在運(yùn)動(dòng)期間)的監(jiān)測(cè)和指示。在其他示例中，系統(tǒng)100可以起到指示醫(yī)學(xué)病癥的信號(hào)的作用，諸如與C0PD(例如，呼吸暫停、哮喘、肺氣腫)相關(guān)的病癥。在一個(gè)這樣的示例中，系統(tǒng)100可以指示用戶的呼吸異常，這可以被用來開始用戶的上呼吸道、氣管、支氣管、細(xì)支氣管、肺泡、胸膜、胸膜腔和/或與呼吸相關(guān)的任何神經(jīng)和肌肉的病癥的診斷。然而，系統(tǒng)100可以配置為監(jiān)測(cè)用戶的任何其他適合的呼吸行為和/或指示呼吸有關(guān)的醫(yī)學(xué)病癥的任何其他適合的跡象。
[0019]優(yōu)選地，系統(tǒng)100配置為由臨床(例如，醫(yī)院)或研究(例如，實(shí)驗(yàn)室)環(huán)境之外的用戶佩戴，使得當(dāng)用戶在她或他接受呼吸監(jiān)測(cè)時(shí)可以處在非人為的環(huán)境中。另外，系統(tǒng)100優(yōu)選地不抑制用戶的移動(dòng)性，使得當(dāng)用戶在他/她的日常生活中進(jìn)行正?；顒?dòng)(例如，散步、鍛煉、工作等)時(shí)發(fā)生呼吸監(jiān)測(cè)。此外，系統(tǒng)100的元件可以是可重用的或一次性使用的，或整個(gè)系統(tǒng)100可以配置為是一次性使用的。在一個(gè)具體的示例中，系統(tǒng)100是耦合到用戶(例如，耦合到用戶的皮膚、用戶的衣服)的組合系統(tǒng)100，因此不強(qiáng)迫患者用手握住系統(tǒng)100的任何部分；然而，在具體的示例中，為了給用戶提供模塊化的和多功能性的耦合，外殼140配置為可逆地耦合到其它系統(tǒng)元件和從其它系統(tǒng)元件解耦。此外，系統(tǒng)100優(yōu)選地配置為無創(chuàng)地并且以用戶基本上從臨床/研究人員移除的方式監(jiān)測(cè)用戶的呼吸。可替代地，系統(tǒng)100可以是基本上不便攜的、不可穿戴的和/或旨在用于臨床或研究環(huán)境中。
[0020]1.1傳感模塊
[0021]呼吸傳感模塊110包括配置為監(jiān)測(cè)指示用戶的呼吸特征組的一信號(hào)組(g卩，呼吸信號(hào))，并且起到感知用戶的身體的一部分的運(yùn)動(dòng)的作用，其中該運(yùn)動(dòng)由用戶的呼吸引起。呼吸傳感模塊110優(yōu)選地以在傳感器-用戶接口處提供用戶和呼吸傳感模塊之間的魯棒性接觸的方式直接耦合到用戶(例如，耦合到用戶的衣服、用戶的皮膚)。在耦合后，傳感器-用戶接口優(yōu)選地基本上固定，使得與呼吸相關(guān)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)可以很容易地從任何其他運(yùn)動(dòng)(例如，用戶的總的運(yùn)動(dòng))中區(qū)分出來。傳感器-用戶接口優(yōu)選地位于接近用戶的軀干(例如，腹部區(qū)域、臀部區(qū)域、胸部區(qū)域)。此外，傳感器-用戶接口優(yōu)選地限定為取代淺表方向上的區(qū)域(例如，沿著通過用戶的軀干淺表深軸)；然而，傳感器-用戶接口可以可替代地以任何其他合適的方式限定。傳感器-用戶接口可以基本上是用戶上的單一觸點(diǎn)、可以被限定為呼吸傳感模塊的傳感器的表面和用戶的身體的表面之間的平面表面和/或可以限定為呼吸傳感模塊的傳感器表面和用戶身體的相反表面之間的體積。然而，傳感器-用戶接口可以位于相對(duì)于用戶的任何合適的位置并且可以相對(duì)于用戶以任何其他合適的方式限定?？商娲?，傳感器-用戶接口可以是不固定的，并且系統(tǒng)100可以配置為從其他檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)(例如，相對(duì)于用戶身體的傳感器的運(yùn)動(dòng)、用戶的總的運(yùn)動(dòng))中區(qū)分與呼吸相關(guān)的用戶的身體的運(yùn)動(dòng)。
[0022]優(yōu)選地，呼吸傳感模塊110的傳感器基于呼吸感應(yīng)體積描記術(shù)(RIP)運(yùn)行，并且優(yōu)選地起到檢測(cè)用戶的胸部的運(yùn)動(dòng)和/或在用戶的呼吸期間產(chǎn)生的腹壁運(yùn)動(dòng)的作用。此外，呼吸傳感模塊110優(yōu)選地在檢測(cè)指示用戶的呼吸行為的信號(hào)中是無創(chuàng)的；然而，呼吸傳感模塊110可以包括有創(chuàng)的或微創(chuàng)的元件?？商娲?，呼吸傳感模塊110可以基于任何其他合適的基于體積描述術(shù)的傳感方法、任何其他合適的機(jī)械傳感方法(例如，聲學(xué)傳感)和/或任何合適的傳感方法(例如，超聲波呼吸傳感)運(yùn)行。此外，呼吸傳感模塊110優(yōu)選地基本上連續(xù)地和實(shí)時(shí)地檢測(cè)指示用戶呼吸特征的信號(hào)；然而，呼吸傳感模塊110可以可替代地或額外地間歇地和/或非實(shí)時(shí)的檢測(cè)信號(hào)。
[0023]在第一個(gè)變化中，呼吸傳感模塊110優(yōu)選地包括傳感器，該傳感器包括配置為檢測(cè)響應(yīng)于由用戶呼吸產(chǎn)生的用戶身體的運(yùn)動(dòng)而偏轉(zhuǎn)或配置為以任何其他合適的方式(例如，沒有元件的偏轉(zhuǎn))檢測(cè)響應(yīng)于用戶呼吸的力量中的至少一個(gè)元件。在第一個(gè)變化中，在垂直于呼吸傳感模塊110的表面的方向(例如，在傳感器-用戶接口)，在用戶呼吸期間產(chǎn)生的力量?jī)?yōu)選地由傳感器檢測(cè)并且用于確定用戶的呼吸的特征。這樣，垂直于傳感器-用戶接口(例如，沿著淺表深的方向)并且垂直于用戶的身體的表面的力量可以被用來確定用戶呼吸的各個(gè)方面。例如，在用戶呼吸期間，呼吸傳感模塊不需要作為包裹用戶的軀干和將切向力傳送到呼吸傳感模塊110的元件耦合到用戶。然而，在用戶呼吸期間，在呼吸傳感模塊110處產(chǎn)生的切向力可以額外地或可替換地被用來確定用戶的呼吸特征。
[0024]傳感器的元件優(yōu)選地配置為直接地或間接地(例如，作為外殼)提供與用戶魯棒性的連接，使得在由于用戶和/或傳感器的其它運(yùn)動(dòng)的最小的干擾下檢測(cè)與用戶的呼吸相關(guān)的偏轉(zhuǎn)。在第一個(gè)變化中，為了增強(qiáng)呼吸引起的用戶的身體(例如，腹部區(qū)域、胸部區(qū)域)的運(yùn)動(dòng)的效果，呼吸傳感模塊可以包括限制在相對(duì)側(cè)的傳感元件(例如，傳感器)。在一個(gè)示例中，呼吸傳感模塊因此可以位于用戶的衣服和用戶的皮膚之間，魯棒地耦合到用戶的衣服制品和/或使用粘黏合劑(例如，永久性黏合劑、非永久性黏合劑)、帶子、架子，或其它合適的耦合元件中的任何一個(gè)或多個(gè)耦合到用戶。在可替代的配置中，呼吸傳感模塊的傳感元件可以限制在任何其他合適數(shù)目的側(cè)面處并且可以限制在任何其他合適的配置中，使得用戶的呼吸可以在傳感元件處傳感到。
[0025]在第一個(gè)變化的第一個(gè)示例中，傳感器包括配置為當(dāng)被施加應(yīng)用力時(shí)在電阻中生成響應(yīng)的力傳感電阻器。在第一個(gè)示例中，力傳感電阻器配置為用應(yīng)用力的增加(例如，當(dāng)電阻器被置于壓縮下時(shí))提供電阻響應(yīng)(例如，電阻的減少)。在第一個(gè)示例的變化中，力傳感電阻器配置為用應(yīng)用力的減少(例如，當(dāng)電阻器被置于張力下時(shí))提供電阻響應(yīng)(例如，電阻的減少)。然而，在第一個(gè)示例的變化中，力傳感電阻器可以額外地或可替換地配置為提供應(yīng)用力中的任何合適的改變減少(例如，當(dāng)電阻器置于張力下時(shí))。在第一個(gè)示例中，力傳感電阻器包括導(dǎo)電聚合物膜(例如，聚合物厚膜)，其包括耦合到電極組并懸浮于基質(zhì)中的導(dǎo)電和非導(dǎo)電顆粒。在力應(yīng)用到基質(zhì)時(shí)，導(dǎo)電顆粒移向接近電極組和/或與電極組接觸，調(diào)整膜的電阻以響應(yīng)于應(yīng)用力。在第一個(gè)示例中，力傳感電阻器可以位于用戶的衣服和用戶的身體之間(例如，在腹部區(qū)域、在胸部區(qū)域、內(nèi)衣和用戶的身體之間，等等)并且配置為使得在垂直于在傳感器-用戶接口處的用戶的身體的表面的方向上對(duì)電阻器的力的應(yīng)用被