專(zhuān)利名稱：監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和處理臨床發(fā)作的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及監(jiān)測(cè)病人以及預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)異常生理狀態(tài)并對(duì)這些狀態(tài)進(jìn)行處 理，特別地涉及用于通過(guò)非接觸式測(cè)量和對(duì)生理和/或身體參數(shù)特征進(jìn)行分析來(lái)預(yù)測(cè)和監(jiān) 測(cè)異常生理狀態(tài)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
慢性病通常表現(xiàn)為臨床癥狀的持續(xù)惡化。慢性病的預(yù)防性治療減少了所需藥物的 總劑量和相關(guān)副作用，并降低了死亡率和發(fā)病率。通常，一旦檢測(cè)到最早的臨床癥狀，就應(yīng) 立即啟動(dòng)或強(qiáng)化預(yù)防性治療，以防止臨床發(fā)作的發(fā)展和惡化，并制止和扭轉(zhuǎn)病理生理過(guò)程。 因此，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)發(fā)作前指標(biāo)的能力提升了慢性病的預(yù)防性治療的有效性。許多慢性病通過(guò)各種各樣的生理機(jī)制引起生命指征(如呼吸和心跳型態(tài))的系統(tǒng) 性變化。例如，常見(jiàn)的呼吸系統(tǒng)疾病，如哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)、睡眠呼吸暫停和囊 腫性纖維化(CF)，是呼吸和/或心跳型態(tài)的直接修改者(direct modifier)。已知其它慢 性病，如糖尿病、癲癇和某些心臟疾病(如充血性心力衰竭(CHF))，也會(huì)改變心臟和呼吸活 動(dòng)。由于與水腫和一般心血管功能不全有關(guān)的病理生理學(xué)原因，在某些心臟疾病的情形下 通常會(huì)發(fā)生這些改變。另外，已知其它跡象如咳嗽和睡眠不安在某些臨床情況中也是非常重要的。
許多慢性病會(huì)誘發(fā)對(duì)生命體征的全身性影響。例如，有些慢性病會(huì)干擾清醒狀態(tài) 下和睡眠中的正常呼吸和心臟進(jìn)程，導(dǎo)致異常的呼吸和心跳型態(tài)。呼吸和心跳型態(tài)可通過(guò)各種直接和間接的生理機(jī)制而被改變，從而導(dǎo)致與引起這 些改變的原因有關(guān)的異常型態(tài)。有些呼吸系統(tǒng)疾病如哮喘和有些心臟疾病如CHF，是直接的 呼吸修改者。其它代謝異常如低血糖癥和其它受神經(jīng)系統(tǒng)疾病影響的自主神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)， 是間接的呼吸修改者。以下專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)也是關(guān)于這方面的，在此均全文予以引用發(fā)明人為T(mén)agg的美國(guó)專(zhuān)利4，657，026，發(fā)明人為Zomer的美國(guó)專(zhuān)利5，235，989，發(fā)明人為Zabara的美國(guó)專(zhuān)利5，540, 734，發(fā)明人為Baker的美國(guó)專(zhuān)利5，743，263，發(fā)明人為Combs的美國(guó)專(zhuān)利5，957，861，發(fā)明人為PeIz的美國(guó)專(zhuān)利5，964，720，發(fā)明人為Kumakawa的美國(guó)專(zhuān)利6，134，970，發(fā)明人為Sullivan的美國(guó)專(zhuān)利6，375，621，發(fā)明人為Gavriely的美國(guó)專(zhuān)利6，383，142，發(fā)明人為Goldsmith等的美國(guó)專(zhuān)利6，436，057，發(fā)明人為Ariav的美國(guó)專(zhuān)利6，856，141，發(fā)明人為Jeung的美國(guó)專(zhuān)利6，980, 679，發(fā)明人為Sullivan的美國(guó)專(zhuān)利6，984，207，發(fā)明人為Ariav的美國(guó)專(zhuān)利6，984，993，發(fā)明人為de Chazal的美國(guó)專(zhuān)利7，025, 729，發(fā)明人為Brydon的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2003/0045806，發(fā)明人為Coyle等的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2005/0119586，發(fā)明人為Mitchnick的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2006/0084848,發(fā)明人為Sullivan的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2007/0156031，發(fā)明人為Rubin等的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2007/0249952，和發(fā)明人為Wan Fong等的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2008/0005838。以下非專(zhuān)利文獻(xiàn)也是關(guān)于這方面的，在此均全文予以引用[Alihanka J.，et al.，” A new method for long-term monitoring of the ballistocardiogram,heart rate,and respiration,“ Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 240:384-392(1981).][Bentur，L et al.，〃 Wheeze monitoring in children for assessment of nocturnal asthma and response to therapy，〃 Eur Respir J 21(4) :621_626(2003) ·][Bilmes，J.， 〃 A gentle tutorial on the EM algorithm and its application to parameter estim ation for Gaussian mixture and hidden Markov models，“ Technical report, University of Berkeley，ICSI-TR-97-021，1997.][Chang，A. B. et al.， “ Cough，airway inflammation，and mild asthmaexacerbation, ” Archives of Disease in Childhood 86:270-275(2002)·][Dempster, A. P. , N. M. Laird, and D.B.Rubin， “ Maximum likelihood from incomplete data via the EM algorithm， “ Journal of the royal statistical society, vol. 39 B，pp.1-38,1977.][Hirtum，A. ；Berckmans , D. ；Demuynck，K. ； and Comperno lie, D. ， “ Autoregressive Acoustical Modelling of Free Field Cough Sound， “ Proc. International Conference on Acoustics， Speech and Signal Processing， volume I， pages 493-496，Orlando，U. S. A.，May 2002.][Hsu, J. Y.，et al.，〃 Coughing frequency in patients with persistent cough !assessment using a 24 hour ambulatory recorder， “ Eur Respir J 7 1246-1253(1994).][Hudgel, D. W. , R. J. Martin, B. Johnson, and P. Hill, “ Mechanics of the respiratory system during sleep in normal humans， “ J. Appl. Physiol., vol.5, pp. 133-137,1984·][Kandtelhardt，J. W.，Τ. Penzel, S. Rostig，H. F. Becker，S. Halvin，and A. Bunde，Breathing during REM and non-REM sleep !correlated versus uncorrelated behavior, “ Physica. A.，vol. 319，pp. 447—457，2003.][Li,Q. and A. Barron, “ Mixture density estimation，“ Advances in neural information processing systems, vol. 12, pp.279-285, MIT press,2000.][Mack，D.，et al.， 〃 Non-invasive analysis of physiological signals :NAPS :A low cost，passive monitor for sleep quality and related applications，“ University of Virginia Health System (undated).]
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于監(jiān)測(cè)病人生理事件的發(fā)生或復(fù)發(fā)的方法和系統(tǒng)，所述 生理事件例如慢性疾病或疾病。這種監(jiān)測(cè)可以幫助病人或醫(yī)療服務(wù)提供者治療疾病或者減 輕病痛。本發(fā)明的實(shí)施例提供了以下技術(shù)利用自動(dòng)化傳感器和電子信號(hào)處理來(lái)監(jiān)測(cè)生命 體征和非生命體征、以便檢測(cè)和表征生理事件的開(kāi)始，以及，在有些應(yīng)用中，例如用治療方 法或藥物對(duì)所述生理事件進(jìn)行處理。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、用于監(jiān)測(cè)對(duì)象的慢性疾病狀況的系統(tǒng)的示意 圖；圖2展示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、圖1中系統(tǒng)的控制單元各組成部分的原理 框圖；圖3展示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、圖2中控制單元的呼吸模式分析模塊的原 理框圖；圖4A-C為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例來(lái)測(cè)量的運(yùn)動(dòng)信號(hào)圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例來(lái)測(cè)量的示范性機(jī)械信號(hào)的示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)具有正常呼吸模式的對(duì)象測(cè)量而得的示范性 機(jī)械信號(hào)示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)具有喘氣呼吸模式的對(duì)象測(cè)量而得的示范性機(jī)械信號(hào)示意圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例測(cè)量的示范件心率(heart rate,HR)信號(hào)輸出示意圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)仰臥對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的示范性心率相關(guān)信 號(hào)輸出的頻率分析示意圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)圖9中的相同對(duì)象在左側(cè)臥時(shí)進(jìn)行測(cè)量而得 的示范性心率相關(guān)信號(hào)輸出的頻率分析示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)呼吸狀況惡化的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的呼吸 運(yùn)動(dòng)信號(hào)示意圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)呼吸狀況惡化的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的呼吸 運(yùn)動(dòng)信號(hào)示意圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)呼吸狀況穩(wěn)定的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的呼吸 運(yùn)動(dòng)信號(hào)示意圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)在床中心進(jìn)行姿勢(shì)改變之前、之中和之后的 對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的運(yùn)動(dòng)信號(hào)示意圖；圖15為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)一些身體運(yùn)動(dòng)之前和之中的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量 而得的運(yùn)動(dòng)信號(hào)示意圖，所述身體運(yùn)動(dòng)不包括任何姿勢(shì)改變；圖16為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)處于從床中心到床側(cè)部的姿勢(shì)改變之前、之 中和之后的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的運(yùn)動(dòng)信號(hào)示意圖；圖17為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的運(yùn)動(dòng)信號(hào)示意圖，測(cè)量 時(shí)所述對(duì)象的狀態(tài)為先在床上躺240秒，然后挺直坐240秒，再將腿移出床外240秒，再使 其腿觸及地板、同時(shí)仍然坐在床上約240秒，最后下床240秒；圖18為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)睡眠中的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的示范性心率 信號(hào)輸出示意圖，其中，所述對(duì)象被懷疑患有睡眠呼吸暫停；圖19為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、對(duì)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的運(yùn)動(dòng)信號(hào)(上圖)和相 應(yīng)的檢測(cè)心率(下圖)示意圖；圖20A-C為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例對(duì)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的示意圖，其中各圖分別 展示了測(cè)得的運(yùn)動(dòng)信號(hào)(20A)、相應(yīng)的檢測(cè)心率(20B)、以及大的人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)輸出(20C)；圖21A-C為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例對(duì)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的示意圖，其中各圖分別 展示了測(cè)得的平均動(dòng)脈壓參考信號(hào)(21A)、ECG設(shè)備與脈搏血氧儀之間的相應(yīng)脈搏傳導(dǎo)時(shí) KPulse Transit Time, PTT) (21B)、以及非接觸式運(yùn)動(dòng)傳感器與脈搏血氧儀之間的相應(yīng) PTT (21C)；圖22Α-Β為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例對(duì)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的示意圖，其中各圖分別 展示了測(cè)得的ECG信號(hào)(虛線)和來(lái)自放置在胸部面積下方的非接觸式運(yùn)動(dòng)傳感器的相應(yīng) 信號(hào)(22Α)、以及同樣的ECG信號(hào)和來(lái)自放置在腿部面積下方的非接觸式運(yùn)動(dòng)傳感器的相 應(yīng)信號(hào)(22Β)。
具體實(shí)施例方式圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、用于監(jiān)測(cè)對(duì)象12的慢性疾病狀況的系統(tǒng)10的示意圖。系統(tǒng)10通常包括運(yùn)動(dòng)傳感器30、控制單元14和用戶接口(U/I)24。在有些應(yīng)用 場(chǎng)合，用戶接口 24被集成到控制單元14中，如圖所示，而在其它應(yīng)用場(chǎng)合，用戶接口與控制 單元彼此獨(dú)立。在一些應(yīng)用場(chǎng)合，運(yùn)動(dòng)傳感器30被集成到控制單元14中，在這種情形下， 用戶接口 24也被集成到控制單元14中、或者遠(yuǎn)離控制單元14而獨(dú)立存在。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器30為“非接觸式傳感器”，也就是不與對(duì)象 12的身體或?qū)ο?2所穿的衣服接觸的傳感器。在其它實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器30與對(duì)象12 的身體或其所穿的衣服接觸。在另外的實(shí)施例中，由于運(yùn)動(dòng)傳感器30不與對(duì)象12接觸，因 此該運(yùn)動(dòng)傳感器30可以在不造成對(duì)象12的不舒服或不方便的前提下檢測(cè)對(duì)象12的運(yùn)動(dòng)。 在有些應(yīng)用場(chǎng)合中，運(yùn)動(dòng)傳感器30在對(duì)象12不知道的情形下進(jìn)行感測(cè)，甚至在有些應(yīng)用場(chǎng) 合中，運(yùn)動(dòng)傳感器30在未經(jīng)對(duì)象12同意的情形下進(jìn)行感測(cè)。在有些應(yīng)用場(chǎng)合中，對(duì)象12 或其所穿的衣服沒(méi)有處在運(yùn)動(dòng)傳感器30的直接視線范圍內(nèi)。運(yùn)動(dòng)傳感器30可包括壓電陶瓷傳感器、振動(dòng)傳感器、壓力傳感器或者應(yīng)變傳感器 如應(yīng)變計(jì)，設(shè)置為安裝在躺臥表面37的下方，并可感測(cè)對(duì)象12的運(yùn)動(dòng)。傳感器30所感測(cè) 的例如睡眠中對(duì)象12的運(yùn)動(dòng)可包括常規(guī)呼吸運(yùn)動(dòng)、心跳相關(guān)運(yùn)動(dòng)，以及如下文所述的其它 與身體運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的運(yùn)動(dòng)(unrelated body movements)，或者前述運(yùn)動(dòng)的結(jié)合。在有些應(yīng)用 中，傳感器30包括標(biāo)準(zhǔn)通信接口(如USB)，使該傳感器可與標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控設(shè)備相連。本申請(qǐng)中的所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是用一個(gè)或多個(gè)壓電傳感器測(cè)得的。不過(guò)，本發(fā)明的 范 圍包括用其它運(yùn)動(dòng)傳感器30，如其它壓力計(jì)或加速度計(jì)，來(lái)進(jìn)行測(cè)量。圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、控制單元14各組成部分的原理框圖?？刂茊卧?14通常包括運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集模塊20和模式分析模塊16。模式分析模塊16通常包括一個(gè)或 多個(gè)以下模塊呼吸模式分析模塊22，心跳模式分析模塊23，咳嗽分析模塊26，躁動(dòng)(輾轉(zhuǎn) 不安)分析模塊28，血壓分析模塊29，以及覺(jué)醒分析模塊31。在有些應(yīng)用中，兩個(gè)或兩個(gè)以 上分析模塊20、22、23、26、28、29、31被封裝在單個(gè)外殼中。而在其它應(yīng)用中，所述模塊各自 獨(dú)立封裝(例如，這使得可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)模式分析模塊來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊在本地獲得 的呼吸信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程分析)。用戶接口 24通常包括專(zhuān)用顯示單元，如IXD或CRT顯示器。替代性或附加性地， 用戶接口 24包括無(wú)線或有線通信端口，用于將獲得的原始數(shù)據(jù)和/或處理過(guò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至 遠(yuǎn)程站點(diǎn)，以作進(jìn)一步的分析、解釋、專(zhuān)家評(píng)審和/或臨床隨訪。例如，所述數(shù)據(jù)可通過(guò)電話 線、和/或因特網(wǎng)或其它廣域網(wǎng)、無(wú)線或有線地傳輸。呼吸模式分析模塊22用于從運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)中提取呼吸模式，如下文參照?qǐng)D3所述，而 心跳模式分析模塊23用于從運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)中提取心跳模式。替代性或附加性地，系統(tǒng)10包括 其它類(lèi)型的傳感器，如聲傳感器或空氣流量傳感器，其附加在對(duì)象的臉、脖子、胸部和/或 背上，或者放置在床墊下。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括溫度傳感器80，用于測(cè)量體溫。在有些應(yīng) 用中，溫度傳感器80包括用于測(cè)量體溫的集成式紅外傳感器。體溫是全身性感染和炎癥的 一般狀況的生命體征指標(biāo)。用體溫的全面上升作為醫(yī)療診斷的第一篩選工具。圖3展示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、呼吸模式分析模塊22的各組成部分的原理 框圖。呼吸模式分析模塊22分析了呼吸模式的改變，通常是睡眠過(guò)程中呼吸模式的改變。 呼吸模式分析模塊22通常包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 41、雙端口 RAM(DPR) 42、EEPR0M44、以及輸入/輸出端口 46。模塊23、26、28、29和31類(lèi)似于圖3所示的模塊22。例如，模塊23、 26、28、29和31可包括與數(shù)字信號(hào)處理器41、雙端口 RAM 42、EEPROM 44、輸入/輸出端口 46類(lèi)似的數(shù)字信號(hào)處理器、雙端口 RAM、EEPROM、輸入/輸出端口。參見(jiàn)圖4A、4B和4C，這些圖展示了對(duì)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例測(cè)量的運(yùn)動(dòng)信號(hào)的 分析。圖4A展示了通過(guò)床墊下的壓電傳感器測(cè)量的原始機(jī)械信號(hào)50，包括呼吸和心跳相關(guān) 信號(hào)以及與呼吸和心跳無(wú)關(guān)的一般身體運(yùn)動(dòng)的共同貢獻(xiàn)。信號(hào)50被分解成呼吸相關(guān)成分 52，如圖4B所示，以及心跳相關(guān)成分54，如圖4C所示，用下午述及的技術(shù)進(jìn)行分解。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集模塊20用于非侵入性地監(jiān)測(cè)對(duì)象12的呼吸 和心跳模式。呼吸模式分析模塊22和心跳模式分析模塊23分別用于從數(shù)據(jù)采集模塊20 產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)中提取呼吸模式和心跳模式，并分別進(jìn)行呼吸模式和心跳模式的處理和分 類(lèi)。呼吸模式分析模塊22和心跳模式分析模塊23用于分析各自的模式，以便(a)預(yù)測(cè)臨 床發(fā)作的即將發(fā)生，所述臨床發(fā)作例如哮喘發(fā)作、心臟病相關(guān)的肺部積水、敗血癥、心臟驟 停、或者呼吸抑制；和/或(b)當(dāng)臨床發(fā)作發(fā)生時(shí)，監(jiān)測(cè)臨床發(fā)作的嚴(yán)重程度及進(jìn)展。用戶 接口 24用于通知對(duì)象12和/或醫(yī)護(hù)人員預(yù)測(cè)到的或正在發(fā)生的發(fā)作。即將發(fā)生的臨床發(fā) 作的預(yù)測(cè)便于早期預(yù)防治療，這通常可以改善疾病的結(jié)果，例如，通過(guò)降低藥物的所需劑量 和/或降低死亡率和發(fā)病率來(lái)進(jìn)行所述改善。當(dāng)治療普通病房中的住院病人時(shí)，例如，對(duì) 病人惡化的早期識(shí)別可以防止需要將病人送入ICU的情況出現(xiàn)，并可以縮短病人的住院時(shí) 間，以及增加成功康復(fù)的可能性。睡眠中的正常呼吸模式在幾天、幾星期、幾個(gè)月和幾年的時(shí)間內(nèi)緩慢變化。由于周 期性的環(huán)境變化如季節(jié)變化、或者由于周期性時(shí)間安排表如每周時(shí)間安排表(例如每周六 戶外活動(dòng))、或者生理周期如月經(jīng)周期等因素，使得有些變化是周期性的。其它一些變化是 單調(diào)進(jìn)行的，例如像孩子長(zhǎng)大或成人變老那樣的變化。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，系統(tǒng)10 動(dòng)態(tài)地追蹤這些緩慢的變化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)薄的壓電傳感器一個(gè)疊一個(gè)地粘附在半剛性板 上。這兩個(gè)傳感器實(shí)際上經(jīng)歷同樣的變形，從而產(chǎn)生高度相關(guān)的信號(hào)，有效地使傳感器電容 增倍，并從而在不增加感應(yīng)表面面積需求的前提下提高信噪比。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用于監(jiān)測(cè)所述對(duì)象的臨床參數(shù)，包括但不限 于呼吸率(即呼吸頻率)，心率，咳嗽次數(shù)，呼氣/吸氣比，增強(qiáng)呼吸的振幅、數(shù)量或頻率， 深吸氣的振幅、數(shù)量或頻率，震顫的振幅、持續(xù)時(shí)間或頻率，睡眠周期的持續(xù)時(shí)間或頻率，以 及躁動(dòng)模式的振幅、數(shù)量或頻率。這些參數(shù)是本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中述及的“臨床參數(shù)” 的一些例子。通常，臨床參數(shù)是數(shù)值參數(shù)，其可以在臨床上測(cè)量出來(lái)，并具有臨床價(jià)值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模式分析模塊16結(jié)合了一個(gè)或多個(gè)分析模塊20、22、 23、26、28、29、31產(chǎn)生的臨床參數(shù)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以預(yù)測(cè)和/或監(jiān)測(cè)臨床事 件。對(duì)于有些應(yīng)用場(chǎng)合，模式分析模塊16基于參數(shù)偏離基準(zhǔn)值(對(duì)于特定病人或者基于人 均值)的偏離程度來(lái)對(duì)每個(gè)參數(shù)進(jìn)行評(píng)分。模式分析模塊16選擇性地結(jié)合評(píng)出的分值、進(jìn) 行綜合評(píng)分，例如通過(guò)計(jì)算平均值、最大值、標(biāo)準(zhǔn)差或者這些分?jǐn)?shù)的其它函數(shù)等方式來(lái)進(jìn)行 綜合評(píng)分。將綜合評(píng)分值與一個(gè)或多個(gè)閾值(預(yù)先確定或者不預(yù)先確定)進(jìn)行比較，以確 定臨床發(fā)作是否即將發(fā)生、正在發(fā)生，或者既不會(huì)即將發(fā)生、也沒(méi)有正在發(fā)生，和/或監(jiān)測(cè) 正在發(fā)生的臨床發(fā)作的嚴(yán)重程度及進(jìn)展。對(duì)于有些應(yīng)用，模式分析模塊16學(xué)習(xí)用于對(duì)那些單個(gè)的參數(shù)分值進(jìn)行綜合評(píng)分的規(guī)則和/或函數(shù)，其中，所述參數(shù)分值是具體的病人或病 人組基于個(gè)人或組的歷史而評(píng)出的參數(shù)分值。例如，模式分析模塊16可以通過(guò)分析在以往 的臨床事件發(fā)生之前測(cè)量的參數(shù)值來(lái)進(jìn)行上述學(xué)習(xí)。 對(duì)于有些應(yīng)用，模式分析模塊16用于分析各自的模式，例如前述的緩慢變化模 式，以便識(shí)別臨床參數(shù)基線特征的變化。例如，為了識(shí)別小孩睡眠過(guò)程中由于其生長(zhǎng)而造成 的平均呼吸速率的緩慢變化，所述系統(tǒng)計(jì)算睡眠過(guò)程中呼吸速率的月平均值。接著，系統(tǒng)10 計(jì)算平均呼吸速率從一個(gè)月到下一個(gè)月的變化率，并將該變化率展示給所述對(duì)象、對(duì)象的 父母、或者醫(yī)護(hù)專(zhuān)業(yè)人員。替代性或附加性地，系統(tǒng)10識(shí)別出周末睡眠時(shí)的平均呼吸速率 高于工作日，從而用不同的周末基線來(lái)進(jìn)行比較，并確定臨床發(fā)作是否正在發(fā)生或者即將 發(fā)生。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10監(jiān)測(cè)并記錄在一段長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)(例如至少兩個(gè) 月)對(duì)象的臨床狀態(tài)。在這段時(shí)間中，所述系統(tǒng)還監(jiān)測(cè)和記錄行為模式、治療方法及可能影 響對(duì)象狀態(tài)的外部參數(shù)。系統(tǒng)10基于測(cè)量的臨床參數(shù)來(lái)計(jì)算所述對(duì)象的臨床狀態(tài)評(píng)分。所 述系統(tǒng)輸出這一評(píng)分，以供對(duì)象或護(hù)理人員使用。雖然系統(tǒng)10可以在任何時(shí)間監(jiān)測(cè)呼吸和心跳模式，但是對(duì)于有些情形，用該系統(tǒng) 10監(jiān)測(cè)晚上睡眠時(shí)的這些模式是最有效的。當(dāng)所述對(duì)象醒著時(shí)，與被監(jiān)測(cè)狀態(tài)無(wú)關(guān)的身體 和心理活動(dòng)常常影響呼吸和心跳模式。這些無(wú)關(guān)活動(dòng)通常在大多數(shù)夜間睡眠中影響較小。 對(duì)于有些應(yīng)用，系統(tǒng)10監(jiān)測(cè)和記錄全部或大部分夜晚中的模式。由此得到的數(shù)據(jù)集通常包 括典型的長(zhǎng)期呼吸和心跳模式，并有利于進(jìn)行綜合分析。此外，這一大的數(shù)據(jù)組使人們可以 拋棄被運(yùn)動(dòng)或其它人工因素污染的部分，而只保留用于統(tǒng)計(jì)顯著性分析的足夠數(shù)據(jù)。再次參見(jiàn)圖2，數(shù)據(jù)采集模塊20通常包括用于處理運(yùn)動(dòng)傳感器30產(chǎn)生的原始運(yùn) 動(dòng)信號(hào)的電路元件，例如至少一個(gè)前置放大器32，至少一個(gè)濾波器34，以及至少一個(gè)模擬 mm^ (analog-to-digital, A/D)轉(zhuǎn)換器36。濾波器34通常包括帶通濾波器或低通濾波 器，以作為截止頻率小于采樣頻率的一半的抗混疊濾波器。低傳輸數(shù)據(jù)通常以至少I(mǎi)OHz的 取樣頻率被數(shù)字化，并被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。例如，可將所述抗混疊濾波器的截止頻率設(shè)置為 IOHz，并將所述取樣頻率設(shè)置為40Hz。對(duì)于有些應(yīng)用，濾波器34包括這樣的帶通濾波器其 低截止頻率處在約0. 03Hz 約0. 2Hz之間(例如約0. 05Hz)，而其高截止頻率處在約IHz 約IOHz之間(例如約5Hz)。數(shù)據(jù)采集模塊20通常以至少I(mǎi)OHz的采用頻率將所述運(yùn)動(dòng)數(shù) 據(jù)數(shù)字化，雖然更低的頻率對(duì)于某些應(yīng)用更適合。替代性或選擇性地，運(yùn)動(dòng)傳感器30的輸出通過(guò)幾個(gè)信號(hào)調(diào)理頻道進(jìn)行，每個(gè)信號(hào) 調(diào)理頻道都具有各自的增益和根據(jù)所需信號(hào)而進(jìn)行過(guò)調(diào)整的濾波設(shè)置。例如，對(duì)于呼吸信 號(hào)，可以采用相對(duì)較低的增益和最高約5Hz的通帶頻率，而對(duì)于心跳信號(hào)，可以采用中等增 益和稍微高一些的約IOHz的截止頻率。對(duì)于某些應(yīng)用，運(yùn)動(dòng)傳感器30還用于記錄聲音信 號(hào)，可以使用約IOOHz 約8kHz的通帶頻率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用于監(jiān)測(cè)對(duì)象12的多項(xiàng)臨床參數(shù)，如呼吸率、 心率、咳嗽的發(fā)生、身體運(yùn)動(dòng)、深吸氣、和/或呼氣/吸氣比。模式分析模塊16用于分析各 自的模式，以便識(shí)別臨床參數(shù)的基線模式變化。在有些情形下，這種產(chǎn)生了與前一基線完全 不同的新基線的基線模式變化，是由藥物變化或?qū)ο鬆顟B(tài)的其它長(zhǎng)期變化所引起的，并為 護(hù)理者或醫(yī)護(hù)專(zhuān)業(yè)人員提供有價(jià)值的治療有效性回饋。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用于監(jiān)測(cè)臨床參數(shù)，如上文所述。模式分析模 塊16用于分析各自的模式，以便識(shí)別由藥物引起的變化，并提供可用于優(yōu)化藥物劑量的 反饋。例如，所述藥物可包括β阻斷劑，該β阻斷劑用于治療高血壓、充血性心力衰竭 (congestive heart failure，CHF)、心律失常和胸痛(心絞痛)，以及有時(shí)用于防止發(fā)生過(guò) 心肌梗死(myocardial infarction, MI)的病人復(fù)發(fā)MI。例如，通過(guò)在夜間睡眠過(guò)程中測(cè) 量心率模式，所述系統(tǒng)可以識(shí)別所述藥物的功效，幫助調(diào)節(jié)藥物劑量，直到獲得最佳心率模 式。所述系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)報(bào)告給病人或醫(yī)護(hù)專(zhuān)業(yè)人員，以供其調(diào)整藥物劑量，或者將數(shù)據(jù)傳 輸給自動(dòng)配藥設(shè)備，讓其根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)配藥。再次參見(jiàn)圖1。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器30包括壓力/振動(dòng)傳感器 (如壓電傳感器)或者過(guò)載傳感器(accelerometer，也稱“加速度計(jì)”)，這些傳感器通常安 裝在對(duì)象躺臥(如睡覺(jué))的表面37之內(nèi)、之上或之下，用于感測(cè)對(duì)象的呼吸或心跳相關(guān)運(yùn) 動(dòng)。通常，表面37包括床墊、床墊罩、床單、床褥、和/或床套。對(duì)于有些應(yīng)用，運(yùn)動(dòng)傳感器 30內(nèi)置于表面37中，例如，放入床墊中，且所述運(yùn)動(dòng)傳感器和躺臥表面被設(shè)置為一個(gè)整體 單元。對(duì)于某些應(yīng)用，運(yùn)動(dòng)傳感器30用于安裝在鄰近對(duì)象12的腹部38或胸部39的表面 37之內(nèi)、之上或之下。作為選擇或附加性地，運(yùn)動(dòng)傳感器30安裝在鄰近對(duì)象腰部以下部分 的表面之內(nèi)、之上或之下，例如鄰近對(duì)象的腿40。對(duì)于有些應(yīng)用，這種設(shè)置提供了比傳感器 鄰近對(duì)象的腹部38或胸部39的設(shè)置更清晰的脈搏信號(hào)。再次參見(jiàn)圖2。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器30與控制單元14無(wú)線通 信。在該實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器30包括或連接至傳感器無(wú)線通信模塊56，該模塊56無(wú)線發(fā) 送數(shù)據(jù)至控制單元無(wú)線通信模塊58，和/或無(wú)線接收來(lái)自模塊58的數(shù)據(jù)，所述模塊58與 控制單元14相連。這些通信模塊利用模擬信號(hào)(如用標(biāo)準(zhǔn)的AM或FM)或數(shù)字信號(hào)(如用 藍(lán)牙技術(shù))進(jìn)行通信。例如，在醫(yī)院環(huán)境中，對(duì)象位置，比如床，通常只被每個(gè)對(duì)象占據(jù)若干 天。在有些情形下，每當(dāng)一個(gè)新的對(duì)象被分配到這個(gè)床上時(shí)，可以更換傳感器30。在有些情 形下，通過(guò)在床墊下放置一個(gè)包含傳感器30和無(wú)線通信模塊56的褥子，可以減少護(hù)士花費(fèi) 的時(shí)間。這種無(wú)線功能傳感器褥子的使用使得人們不再需要連接和斷開(kāi)從控制單元14引 出的電線。這種使用也使護(hù)士、醫(yī)生和對(duì)象更易于接近和/或進(jìn)入所述床。在有些包含無(wú) 線操作的傳感器30的實(shí)施例中，所述傳感器、或者包含所述傳感器和所述無(wú)線通信模塊的 傳感器組件，通常包括內(nèi)部電源，如電池。為了維持電池壽命，傳感器30通常在檢測(cè)到有關(guān) 的運(yùn)動(dòng)信號(hào)或其它輸入時(shí)啟動(dòng)通信。在有些地方，比如在醫(yī)院中，可以非常近的使用多個(gè)系統(tǒng) 10。在這種情況下，每個(gè) 控制單元14通常只與正確的運(yùn)動(dòng)傳感器30通信，而不會(huì)錯(cuò)誤地與設(shè)置在不同床、與不同系 統(tǒng)10相關(guān)聯(lián)的其它運(yùn)動(dòng)傳感器30通信。藍(lán)牙協(xié)議，例如，允許這種配對(duì)過(guò)程。在一個(gè)實(shí)施 例中，所述系統(tǒng)在不啟動(dòng)傳感器端和控制單元端的常規(guī)藍(lán)牙型配對(duì)過(guò)程的前提下進(jìn)行這種 配對(duì)。除了無(wú)線功能的運(yùn)動(dòng)傳感器30之外，控制單元14連接至應(yīng)用于對(duì)象12的一個(gè)或多 個(gè)接觸式傳感器60，例如血氧監(jiān)測(cè)儀86 (如脈搏血氧儀)、心電監(jiān)護(hù)儀62、或者溫度傳感器 80?？刂茊卧?4從接觸式傳感器60處獲取脈搏信息。為了在控制單元無(wú)線范圍內(nèi)的多個(gè) 發(fā)送信號(hào)的運(yùn)動(dòng)傳感器30中識(shí)別出(與該控制單元)配對(duì)的運(yùn)動(dòng)傳感器30，所述控制單元 對(duì)從運(yùn)動(dòng)傳感器30接收到的每個(gè)無(wú)線信號(hào)中的脈搏數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并識(shí)別出這樣的信號(hào) 該信號(hào)具有與接收自接觸式傳感器60的信息相關(guān)聯(lián)的脈搏數(shù)據(jù)。識(shí)別出這種匹配情況后，控制單元記錄這一識(shí)別、連接至被識(shí)別的運(yùn)動(dòng)傳感器30的無(wú)線通信模塊56的特征(如發(fā) 射器的唯一 ID)，從而將被識(shí)別的傳感器30與控制單元14配對(duì)。對(duì)于某些應(yīng)用，進(jìn)行了這 種配對(duì)后，控制單元14通知醫(yī)護(hù)人員不再需要接觸式傳感器60、可以只用非接觸式傳感 器30對(duì)所述對(duì)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)，或者可以使用更少的接觸式傳感器60。對(duì)于有些無(wú)線應(yīng)用場(chǎng)合，激活了傳感器30之后，護(hù)士按下控制單元14上的連接按 鈕，并在傳感器30上拍擊一次或多次。接著控制單元14連接至附近的多個(gè)傳感器30中的 一個(gè)傳感器，該傳感器將該確切地點(diǎn)處的拍擊及時(shí)發(fā)送出去。替代性地，用戶接口 24提供 所述拍擊的視覺(jué)或聲音指示，醫(yī)護(hù)人員在批準(zhǔn)傳感器和控制單元的配對(duì)之前、核實(shí)他/她 的拍擊是否被正確地顯示出來(lái)。對(duì)于有些應(yīng)用，包括傳感器板的傳感器，如下文所述，不包 括任何按鈕或其它用戶控件。(這些應(yīng)用不排除在無(wú)線功能的運(yùn)動(dòng)傳感器30上使用開(kāi)關(guān)) 對(duì)于有些應(yīng)用場(chǎng)合，可以無(wú)需按壓傳感器上的任何按鈕或控件而激活無(wú)線功能的運(yùn)動(dòng)傳感 器30，并將該傳感器與控制單元進(jìn)行配對(duì)。傳感器的激活和配對(duì)可以不通過(guò)在傳感器上進(jìn) 行拍擊來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是通過(guò)用電線將傳感器臨時(shí)性地連接至控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于有些應(yīng)用 場(chǎng)合，用臨時(shí)電線來(lái)開(kāi)始傳感器30與控制單元14的配對(duì)。傳感器和控制單元被配對(duì)后，斷 開(kāi)所述臨時(shí)電線，讓所述系統(tǒng)用無(wú)線通信來(lái)工作。替代性或附加性地，通過(guò)電線連接至控制 單元14的運(yùn)動(dòng)傳感器(如壓力傳感器)被簡(jiǎn)單地放置在躺臥表面上，并被抵著床墊向下 壓。來(lái)自有線運(yùn)動(dòng)傳感器和無(wú)線功能的運(yùn)動(dòng)傳感器30的同步讀數(shù)使控制單元14能夠識(shí)別 特定的、被按壓的、位于床墊下的無(wú)線功能運(yùn)動(dòng)傳感器30。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制單元14用接觸式傳感器提供的脈搏信息來(lái)核實(shí) 用運(yùn)動(dòng)傳感器30監(jiān)測(cè)到的呼吸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。控制單元14用來(lái)自傳感器30的信息計(jì)算 呼吸速率和心率，并用來(lái)自接觸式傳感器的信息來(lái)計(jì)算心率。用接觸式傳感器測(cè)得的心率 與用傳感器30測(cè)得的心率之間的關(guān)系表明用來(lái)自傳感器30的信息計(jì)算而得的呼吸數(shù)據(jù) 也是準(zhǔn)確的。在有些實(shí)施方式中，限制傳感器的更換前使用時(shí)間是有用的(通過(guò)示例性而 非限制性的方式進(jìn)行限制，以防止傳感器老化，在有些傳感器生產(chǎn)技術(shù)中，老化問(wèn)題對(duì)傳感 器的靈敏性有很大影響)。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，傳感器30用于在有限時(shí)間段 內(nèi)工作。對(duì)于有些應(yīng)用場(chǎng)合，傳感 器30包括內(nèi)部計(jì)時(shí)器，用于測(cè)量處于使用中的傳感器與 控制單元14通信的時(shí)間。積極使用一段預(yù)定時(shí)間后，傳感器30不再與任何控制單元14通 信。對(duì)于有些應(yīng)用，每個(gè)傳感器30均具有唯一 ID。維持使用和不使用的傳感器的總數(shù)據(jù) 庫(kù)。連接至新的傳感器單元30之后，控制單元14在傳感器總數(shù)據(jù)庫(kù)中檢查是否該傳感器 曾經(jīng)在別的地方使用過(guò)。在一些實(shí)施例中，所述總數(shù)據(jù)庫(kù)還保持用于控制單元14的操作的 一般校驗(yàn)數(shù)據(jù)和其它有用數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，傳感器30包括單個(gè)壓電陶瓷傳感器。該傳感器粘附在 板子上，所述板子例如包含柔性塑料[如有機(jī)玻璃(PMMA)、聚碳酸酯、或者丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯共聚物(ABS)]或非塑料材料(如硬紙板)的半剛性板子，板子的尺寸例如為 20cmX28cmX 1. 5mm。當(dāng)所述對(duì)象呈現(xiàn)最常見(jiàn)的臥床姿勢(shì)時(shí)，即使對(duì)象的身體不直接位于傳 感器的上方，所述傳感器也能夠檢測(cè)到信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器30被實(shí)施為采用兩 個(gè)或多個(gè)薄的壓電傳感器(例如半徑為13mm，厚度為ΙΟΟμπι)，其中，所述兩個(gè)或多個(gè)傳感 器疊放在所述半剛性板子的頂部，從而使第一傳感器與所述板子相連，而第二(還可能有 第三，等等)傳感器與所述第一傳感器相連。通過(guò)放大器和/或數(shù)字化電子裝置將來(lái)自兩個(gè)傳感器的信號(hào)彼此加合，以提高所述系統(tǒng)的信噪比。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用于連續(xù)監(jiān)測(cè)對(duì)象12的心率。系統(tǒng)10每隔一 小段時(shí)間(例如1秒鐘)產(chǎn)生一個(gè)心率讀數(shù)。系統(tǒng)10還計(jì)算每秒心率讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，例 如，在過(guò)去的一秒中所有心率讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10還連續(xù)監(jiān)測(cè)對(duì)象12 的身體運(yùn)動(dòng)水平。對(duì)于許多處在休息中的對(duì)象而言,這種標(biāo)準(zhǔn)差處在每分鐘心跳1 5次 (即1 5bpm，bpm即每分鐘心跳次數(shù))的范圍內(nèi)。在有些情形下，休息中對(duì)象的心率表現(xiàn) 出突然的變化(例如該變化發(fā)生在60秒內(nèi)、通常是15秒內(nèi))，變化量為上述標(biāo)準(zhǔn)差的5 10倍，例如標(biāo)準(zhǔn)差為2bpm，心率在30秒內(nèi)下降lObpm。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括輸 出單元，該輸出單元向臨床醫(yī)生警示這類(lèi)事件。在用系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行的臨床試驗(yàn) 中，這種警示與對(duì)象在警示后72小時(shí)內(nèi)的死亡高度相關(guān)，因此，這種警示對(duì)臨床醫(yī)生有非 常大的潛在益處。圖8展示了用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例來(lái)監(jiān)測(cè)對(duì)象時(shí)，該對(duì)象的連續(xù)心率輸出 信號(hào)圖。在圖中的1281區(qū)域，對(duì)象的心率高度穩(wěn)定，其標(biāo)準(zhǔn)差小于2bpm。在圖中的1282區(qū) 域，例如，當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別出病人處在休息中時(shí)，在此期間系統(tǒng)10識(shí)別出心率有突然的變化。因 此，提供這種警示給臨床醫(yī)生具有非常重大的臨床價(jià)值，可使醫(yī)生能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)母深A(yù)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10使得臨床醫(yī)生具有通過(guò)用戶接口 24輸入信息的選擇權(quán)， 輸入的信息是關(guān)于是否用β阻斷劑藥物或其它可能影響心率的藥物來(lái)治療所述對(duì)象的信 息。這些藥物通常被認(rèn)為能夠降低心率的變化性，因此系統(tǒng)10提高了對(duì)心率變化引發(fā)的警 報(bào)的靈敏度水平。例如，如果一個(gè)對(duì)象的心率基線是60bpm，而標(biāo)準(zhǔn)的警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)是33%的變 化，則針對(duì)β阻斷劑病人的警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)自動(dòng)改變?yōu)?5%?；蛘吲e個(gè)例子，如果系統(tǒng)通常設(shè) 置為驅(qū)動(dòng)輸出單元、以根據(jù)心率在1小時(shí)內(nèi)相對(duì)于基線的高于20%的變化而發(fā)出警報(bào)，那 么如果所述對(duì)象正在使用降低心率變化性的β阻斷劑，則所述系統(tǒng)將根據(jù)心率在1小時(shí)內(nèi) 相對(duì)于基線的5%的變化而發(fā)出警報(bào)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10通過(guò)結(jié)合與心率有關(guān)的信 息和運(yùn)動(dòng)信息、為β阻斷劑病人警示心率相對(duì)于基線的變化。例如，系統(tǒng)10將用警報(bào)報(bào)告 與病人整體身體運(yùn)動(dòng)的顯著增加無(wú)關(guān)的10%的心率變化。通常，對(duì)于用降低心率變化性的 藥物治療的病人而言，系統(tǒng)10會(huì)將其心率變化閾值(該閾值用于響應(yīng)接收到的所述病人正 在服用所述藥物的指示、基于檢測(cè)到的心率變化而發(fā)出警報(bào))與不服用這種藥物的病人的 閾值相比降低至少30%。對(duì)于有些應(yīng)用，運(yùn)動(dòng)傳感器30 (例如，包括壓電傳感器)被包封在剛性隔間內(nèi)，這 種剛性隔間的表面積通常至少為10cm2，厚度通常小于5mm。該傳感器的輸出被輸送至電子 放大器(例如通常與壓電傳感器一起使用的電荷放大器)和電容式轉(zhuǎn)換器，以便將所述放 大器的非常高的輸出阻抗調(diào)整為適于通過(guò)長(zhǎng)電纜傳輸?shù)牡妥杩闺妷?。所述傳感器和電子?大器將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器30包括多個(gè)傳感器的網(wǎng)格，用于安裝在躺 臥表面37之內(nèi)、之上或之下。使用這種網(wǎng)格而不是單個(gè)的單元，可以改善呼吸和心跳信號(hào) 的接收。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，呼吸模式分析模塊22通過(guò)進(jìn)行光譜濾波來(lái)提取約 0. 05 0. 8Hz范圍內(nèi)的呼吸相關(guān)信號(hào)，而心跳模式分析模塊23通過(guò)進(jìn)行光譜濾波來(lái)提取約 0. 8 5. OHz范圍內(nèi)的心跳相關(guān)信號(hào)。對(duì)于有些應(yīng)用，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集模塊20基于對(duì)象12的 年齡來(lái)修改所述光譜濾波。例如，小孩通常具有較高的呼吸率和心率，因此一般將光譜濾波較高端，例如約0. 1 0. 8Hz用于呼吸，約1. 2 5Hz用于心跳。 對(duì)于成年人，光譜濾波通常更緊密地設(shè)定至上述頻率范圍的較低端，例如約0. 05 0. 5Hz 用于呼吸，約0. 5 2. 5Hz用于心跳。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模式分析模塊16從呼吸相關(guān)數(shù)據(jù)中獲取心跳信號(hào)。例 如當(dāng)所述呼吸相關(guān)數(shù)據(jù)比直接監(jiān)測(cè)到的心跳信號(hào)更清晰時(shí)，可以采用這種技術(shù)方案。有時(shí) 候由于產(chǎn)生呼吸相關(guān)數(shù)據(jù)的機(jī)械身體運(yùn)動(dòng)比心跳相關(guān)信號(hào)更顯著，會(huì)發(fā)生上述情況。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)得的呼吸相關(guān)信號(hào)用于解調(diào)所述心跳相關(guān)信號(hào)，并 從而使心跳相關(guān)信號(hào)的檢測(cè)得到改善。心跳模式分析模塊23用所述呼吸相關(guān)信號(hào)來(lái)解調(diào) 所述心跳相關(guān)信號(hào)，例如通過(guò)將所述心跳相關(guān)信號(hào)與所述呼吸相關(guān)信號(hào)相乘來(lái)進(jìn)行解調(diào)。 這種解調(diào)產(chǎn)生了更清晰的心跳相關(guān)信號(hào)的解調(diào)信號(hào)，從而能夠改善所述信號(hào)的檢測(cè)。在有 些情形下，所述解調(diào)信號(hào)的功率譜顯示出與解調(diào)心率相對(duì)應(yīng)的清晰峰值。對(duì)于有些應(yīng)用，用 降低了的最高截止頻率(例如約0. 5Hz，而不是上述的約0. 8Hz)來(lái)過(guò)濾解調(diào)過(guò)程中使用的 所述呼吸相關(guān)信號(hào)。這種降低通?？梢源_保只有呼吸相關(guān)信號(hào)的基本正弦波形用于解調(diào)計(jì) 笪弁。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于每個(gè)過(guò)濾信號(hào)，計(jì)算其功率譜，并確定其最大峰 值。計(jì)算心率相關(guān)峰值與呼吸相關(guān)峰值的比率。繪出整個(gè)夜晚的比率圖。只要對(duì)象躺在同 一位置，通常希望這一比率保持不變。對(duì)于每?jī)蓚€(gè)連續(xù)的時(shí)間點(diǎn)(一般為30 300秒之間 的時(shí)間點(diǎn)，例如60秒)，數(shù)據(jù)采集模塊20計(jì)算這一比率在所述兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的變化百分 比。當(dāng)所述比率的變化百分比大于閾值(通常為約10% 50%，例如，約25%)時(shí)，所述系 統(tǒng)確定已經(jīng)發(fā)生了身體姿勢(shì)的改變。測(cè)量這些改變的頻率和時(shí)間選擇，以作為睡眠不安現(xiàn) 象的指征。在一個(gè)實(shí)施例中，用心沖擊信號(hào)(cardio-ballistic signal)頻率分布的變化作 為姿勢(shì)改變的指征。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括姿勢(shì)變化識(shí)別算法，該算法識(shí)別病人是否在床上或 其它躺臥表面上或椅子上改變了其位置。目的是識(shí)別病人是否在4個(gè)位置之間移動(dòng)仰臥、 俯臥、左側(cè)臥、或者右側(cè)臥，因?yàn)橥ǔＣ? 4小時(shí)需要一次這種改變以防止高風(fēng)險(xiǎn)病人形 成壓瘡。替代性地，所述系統(tǒng)還可識(shí)別主要的身體運(yùn)動(dòng)，包括軀干的變位和/或最容易出現(xiàn) 壓瘡的骶骨區(qū)的變位。所述系統(tǒng)識(shí)別大的身體運(yùn)動(dòng)事件，并評(píng)估該事件是否包含了主要身 體的姿勢(shì)改變。所述姿勢(shì)改變的識(shí)別具有3個(gè)階段1、姿勢(shì)改變之前；2、姿勢(shì)改變過(guò)程中；3、姿勢(shì)改變之后。第1階段姿勢(shì)改變之前在姿勢(shì)改變之前的時(shí)間段里，當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到大的身體運(yùn)動(dòng)時(shí)，獲取頻域和時(shí)域內(nèi) 的信號(hào)特征，所述信號(hào)特征可隨姿勢(shì)而改變。以上獲取的信號(hào)特征作為基線，用于識(shí)別姿勢(shì) 改變事件。在一個(gè)實(shí)施例中所述頻域內(nèi)的信號(hào)特征包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)-在心跳頻率及其諧波處，由心跳產(chǎn)生的頻率的振幅。圖9展示了利用本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例進(jìn)行的這種分析。
-不同諧波的振幅之間的比率。-在呼吸頻率及其諧波處，由呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的頻率的振幅。-這些諧波之間的比率。在一個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)域內(nèi)的信號(hào)特征包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)_由呼吸產(chǎn)生的模式。-由心跳產(chǎn)生的模式。-呼吸周期的變化量度(例如呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)振幅的標(biāo)準(zhǔn)差，呼吸周期時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)差)。-心跳模式的變化水平(例如心跳信號(hào)振幅的標(biāo)準(zhǔn)差，RR(呼吸率)間隔時(shí)間的 標(biāo)準(zhǔn)差)。第2階段姿勢(shì)改變過(guò)程中所有的姿勢(shì)改變均需要顯著的大的身體運(yùn)動(dòng)。通過(guò)如下所述的方式來(lái)定義和識(shí)別 大的身體運(yùn)動(dòng)。在姿勢(shì)改變過(guò)程中，大的身體運(yùn)動(dòng)分為兩類(lèi)1.顯著的大的身體運(yùn)動(dòng)由所述大的身體運(yùn)動(dòng)發(fā)生前后，原始信號(hào)的基線(直流 電平)的變化來(lái)識(shí)別，所述基線的變化表明了床墊上病人重量分布的變化。替代性地，如果 所述大的身體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間跨度超過(guò)了一個(gè)閾值，例如，4 10秒(如6 10秒)，則認(rèn)定該 大的身體運(yùn)動(dòng)是“顯著的”。2.不顯著的大的身體運(yùn)動(dòng)不符合以上標(biāo)準(zhǔn)的大的身體運(yùn)動(dòng)。如果運(yùn)動(dòng)被歸類(lèi)為顯著的大的身體運(yùn)動(dòng)，則如果姿勢(shì)改變已經(jīng)發(fā)生，將確定第3 階段。否則，算法返回第1階段。第3階段姿勢(shì)改變之后識(shí)別出大的身體運(yùn)動(dòng)結(jié)束之后，從運(yùn)動(dòng)后信號(hào)部分中提取與第1階段相同的特 征，并將這些特征與所述大的身體運(yùn)動(dòng)之前獲得的特征作比較。如果比較后發(fā)現(xiàn)有實(shí)質(zhì)性 區(qū)別，則姿勢(shì)改變事件被識(shí)別出來(lái)。否則，不記錄姿勢(shì)改變。例如，如果與心率的基礎(chǔ)頻率 相對(duì)應(yīng)的信號(hào)部分的振幅的變化超過(guò)一個(gè)閾值(該閾值處在30% 80%之間)時(shí)，例如， 超過(guò)50%時(shí)，姿勢(shì)改變被識(shí)別出來(lái)，或者如果心率的第一和第二諧波的振幅之間的比率變 化超過(guò)33%，則姿勢(shì)改變被識(shí)別出來(lái)。在一個(gè)實(shí)施例中，將結(jié)合以上列出的不同參數(shù)的區(qū)別 的分值計(jì)算出來(lái)，并與閾值進(jìn)行比較。圖9和10展示了利用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行的臨床試驗(yàn)的結(jié)果。峰值 1291-1295和1301-1305代表被測(cè)信號(hào)頻譜分析中，心率的不同諧波(第一至第五諧波)的 頻譜中的峰值。仰臥和左側(cè)臥時(shí)，峰值的高度和比率明顯不同。在左側(cè)臥時(shí)(圖10)，第三 諧波(1303)比第二諧波(1302)強(qiáng)得多；而仰臥時(shí)卻不是這樣。第四和第五諧波(分別為 1294、1295和1304、1305)之間的比率也存在類(lèi)似的情形——在仰臥時(shí)幾乎不存在第四諧 波。在對(duì)不同床上的不同對(duì)象進(jìn)行的其它幾個(gè)臨床試驗(yàn)中，也可以看到類(lèi)似的結(jié)果。在一 個(gè)實(shí)施例中，控制單元表明病人正在側(cè)臥，這是對(duì)以下情形的響應(yīng)當(dāng)對(duì)顯著的大的身體運(yùn) 動(dòng)前后的頻譜進(jìn)行比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)功率譜中心率諧波的比率(例如與第二和第三諧波有關(guān) 的比率，和/或與第四和第五諧波有關(guān)的比率)存在清晰的變化。這種有關(guān)姿勢(shì)改變事件是否被識(shí)別出來(lái)的信息被記錄和顯示出來(lái)，并且，倘若用 戶如此設(shè)定的話，如果在設(shè)定的時(shí)間段(如2小時(shí))內(nèi)沒(méi)有識(shí)別出姿勢(shì)改變，將會(huì)驅(qū)使輸出
19單元產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)。所述記錄被提供給臨床管理團(tuán)隊(duì)，以有助于保持對(duì)壓瘡預(yù)防方案的遵 守。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)用戶接口識(shí)別出第2階段，所述用戶接口使臨床醫(yī)生能夠 輸入姿勢(shì)改變的時(shí)間(即“姿勢(shì)是何時(shí)發(fā)生改變的”)。接著所述系統(tǒng)通過(guò)將臨床醫(yī)生輸入 后的讀數(shù)與輸入前的讀數(shù)相比較，來(lái)核實(shí)所述姿勢(shì)改變的發(fā)生，并記載其結(jié)果。這為臨床團(tuán) 隊(duì)提供了基于臨床醫(yī)生輸入和傳感器信號(hào)分析的病人姿勢(shì)改變的雙層檔案。安裝在半剛性板上的壓電傳感器常常被制成這種形式當(dāng)施加了同一類(lèi)型的壓力 時(shí)，并非所有部件均在相同方向上提供信號(hào)。這意味著當(dāng)施加了額外的壓力時(shí)，來(lái)自一個(gè)具 體的生產(chǎn)批次中一些傳感器將具有正信號(hào)，而對(duì)于相同方向上施加在傳感器上的相同類(lèi)型 的壓力，該批次中的另一些傳感器將產(chǎn)生負(fù)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10利用安裝在半 剛性板上的陶瓷型壓電傳感器，其方向已經(jīng)經(jīng)過(guò)了校準(zhǔn)，即，例如，施加在所述板的中心的 向下的壓力通?？偸钱a(chǎn)生正信號(hào)。這可以通過(guò)例如以下方式簡(jiǎn)單地進(jìn)行測(cè)試所安裝的傳 感器的批次，并且只選擇那些生產(chǎn)這種優(yōu)選方向的信號(hào)的生產(chǎn)線生產(chǎn)出來(lái)的傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用以下標(biāo)準(zhǔn)來(lái)識(shí)別姿勢(shì)改變是否已經(jīng)發(fā)生1.身體運(yùn)動(dòng)信號(hào)的大小(與呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行比較)；2.運(yùn)動(dòng)節(jié)段前后信號(hào)基線的變化(第1階段第3階段)；3.與基線(第1階段)相比，所述運(yùn)動(dòng)節(jié)段(第2階段)期間信號(hào)改變的方向；4.運(yùn)動(dòng)期間心率的變化(第2階段第3階段)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10查找與三種可能場(chǎng)景之一相配的模式，假定傳感器位于 床的寬度的中央，并使用校準(zhǔn)為上述一致方向的傳感器1.病人在床中央的翻轉(zhuǎn)；2.病人從床側(cè)翻轉(zhuǎn)到床的中央；3.病人從床中央翻轉(zhuǎn)到床側(cè)。病人在床中央的翻轉(zhuǎn)的特征是 相對(duì)于基線的雙向運(yùn)動(dòng)信號(hào)。例如圖14所示。圖14的部分1412是姿勢(shì)改變過(guò) 程中測(cè)得的信號(hào)，其中病人在床的中央被翻轉(zhuǎn)。部分1411和1413代表姿勢(shì)改變前后的基 線。圖14清楚地示出了運(yùn)動(dòng)信號(hào)的部分1412移動(dòng)到代表基線的部分1411和1413的上方 和下方。相反，圖15展示了臨床試驗(yàn)過(guò)程中收集的信號(hào)，在所述臨床試驗(yàn)中，病人進(jìn)行其它 身體運(yùn)動(dòng)(例如動(dòng)手或動(dòng)腿)而沒(méi)有發(fā)生姿勢(shì)改變。與圖14不同，圖15中運(yùn)動(dòng)部分1420 和1421只展示了相對(duì)于基線部分1422在一個(gè)方向(正向)上的改變。在用本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例進(jìn)行的臨床試驗(yàn)過(guò)程中收集和分析了其它幾個(gè)這種情況。·圖14展示了明顯大于呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，其中，部分1412處的運(yùn)動(dòng)振幅 大大高于基線1411和1413處漣漪狀的呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)的振幅。 在有些姿勢(shì)改變事件中可以觀察到運(yùn)動(dòng)時(shí)間段內(nèi)病人的心率瞬時(shí)升高，接著在 運(yùn)動(dòng)結(jié)束后返回正常值(相關(guān)數(shù)據(jù)沒(méi)有示出)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10計(jì)算已識(shí)別的運(yùn)動(dòng)事件為姿勢(shì)改變事件的概率得分值， 并將該分值與一個(gè)閾值相比較，以確定病人是否進(jìn)行了姿勢(shì)改變。在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng) 10需要在至少以上兩種情況發(fā)生時(shí)，才能識(shí)別姿勢(shì)改變。在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)10需要在 以上三種情況都發(fā)生時(shí)，才能識(shí)別姿勢(shì)改變。這存在一些缺點(diǎn)，即常常錯(cuò)誤地識(shí)別出身體運(yùn)動(dòng)的發(fā)生(實(shí)際上沒(méi)發(fā)生)、以及錯(cuò)誤地識(shí)別出病人沒(méi)有運(yùn)動(dòng)(實(shí)際上有運(yùn)動(dòng))，這加重了 醫(yī)務(wù)人員的負(fù)擔(dān)。在一個(gè)實(shí)施例中，臨床醫(yī)生具有閾值設(shè)定權(quán)，所述閾值用于響應(yīng)(例如) 病人病情和/或給定時(shí)間點(diǎn)時(shí)病房的忙碌程度來(lái)識(shí)別姿勢(shì)改變。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)以下方式識(shí)別病人從床中央到床側(cè)的翻轉(zhuǎn)·代表施加在傳感器上的減小的壓力的基線變化(假定所述傳感器位于床的中 央)。例如如圖16所示，其中，區(qū)域1431展示了實(shí)際姿勢(shì)改變過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，且基線 1432低于基線1430。在其結(jié)果如圖16所示的臨床試驗(yàn)所用的具體實(shí)施例中，傳感器連接 至高通濾波器，這解釋了基線的慢慢變小的變化，將漸漸地回到部分1432處的所述基線， 類(lèi)似于部分1430。但兩基線1430和1432之間的暫時(shí)性區(qū)別被識(shí)別為與姿勢(shì)改變前后病人 施加在傳感器上的壓力的變化有關(guān)。 可能發(fā)生的心率的變化?！ご泶蟮纳眢w運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)水平，其大大高于呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例 中，使用與上述相同的評(píng)分或決策機(jī)制來(lái)識(shí)別這種類(lèi)型的姿勢(shì)改變。通過(guò)以下方式識(shí)別病人從床側(cè)到床中央的翻轉(zhuǎn)·代表傳感器上壓力上升的基線變化(假定傳感器位于床的中央)。 可能發(fā)生的心率變化?！み\(yùn)動(dòng)信號(hào)水平大大高于呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用與上述相同的評(píng)分或決策機(jī)制來(lái)識(shí)別這種類(lèi)型的姿勢(shì)改變。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用以上標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定對(duì)象是否改變姿勢(shì)從床側(cè)到了床中 央、從床中央到床側(cè)、或者從中央到中央。所述系統(tǒng)記錄這些信息并將其展示給臨床醫(yī)生。 該信息可幫助臨床醫(yī)生和管理人員來(lái)核實(shí)一個(gè)事實(shí)壓瘡預(yù)防規(guī)定被正確地遵守了。在一 個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10記錄哪個(gè)姿勢(shì)改變由臨床醫(yī)生進(jìn)行(通過(guò)操作員接口指明)，哪個(gè)由對(duì) 象自己進(jìn)行(沒(méi)有臨床醫(yī)生通過(guò)接口表明其參與的指示)。這又有助于確定對(duì)壓瘡預(yù)防方 案的遵守。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10允許臨床醫(yī)生通過(guò)操作員接口來(lái)指示是否對(duì)象已被翻 轉(zhuǎn)到左側(cè)臥位、右側(cè)臥位、仰臥位或者坐姿位。這一信息被記錄并展示出來(lái)，并且在有些實(shí) 施例中，還通過(guò)系統(tǒng)的傳感器和信號(hào)分析模塊進(jìn)行核實(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用以下標(biāo)準(zhǔn)來(lái)區(qū)分噪聲、信號(hào)以及噪聲信號(hào) (noisy-signal)1.自相關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10利用(但不限于)信號(hào)之一小部分(例如半 秒，如下例所述)的自相關(guān)作用，并計(jì)算結(jié)果里面的局部極值的數(shù)目。2.選定頻段中信號(hào)的功率，所述選定頻段例如處在呼吸或心率范圍之外、但又處 于典型的生物力學(xué)頻率范圍之中的噪聲信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10采用約3. 73Hz和 12. IlHz的頻段，但也可以采用另外的或其它的頻段。3.各選定頻段的功率的比率。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10通過(guò)使用具有兩個(gè)或多個(gè)閾值的系統(tǒng)將這三個(gè)參數(shù)結(jié) 合為噪聲評(píng)分。根據(jù)該噪聲評(píng)分相對(duì)于所述閾值的值的大小，將測(cè)定的每個(gè)參數(shù)加上、減去 所述噪聲評(píng)分，或者不改變?cè)肼曉u(píng)分。設(shè)定所述閾值和噪聲評(píng)分，從而使得明顯的負(fù)值代 表明確的信號(hào)，明顯的正值代表噪聲，約等于零的噪聲評(píng)分是典型的噪聲信號(hào)。
在一個(gè)可選實(shí)施例中，對(duì)于下面列出的每個(gè)真實(shí)的情況，每個(gè)小部分(如半秒)的 噪聲水平增加了1點(diǎn)· PR < 10,· PR < 3,· PR < 2,‘ Pl < PlN,· P2 < P2N,*AC>75。且對(duì)于以下列出的每個(gè)真實(shí)的情況，每個(gè)小部分的噪聲水平降低了 1點(diǎn)· PR > 15,· PR > 20,· PR > 25,‘ Pl > PlS,· Ρ2 > P2S,·Α<:<40。其中· Pl為第一頻段(例如3. 73Hz)中的功率?！う?Ν為第一頻段中的噪聲功率——其中“噪聲功率”的定義是當(dāng)床上沒(méi)有人時(shí)， 在該頻段中測(cè)得的功率。· PlS為所述第一頻段中的最小信號(hào)功率——其中“最小信號(hào)功率”的定義是當(dāng) 對(duì)象處在離傳感器最遠(yuǎn)、但仍然可以測(cè)量的位置時(shí)，在所述第一頻段中測(cè)得的最小信號(hào)的 功率?！?Ρ2為第二頻段(例如12. IlHz)中的功率?！?Ρ2Ν為第二頻段中的噪聲功率?！?P2S為第二頻段中的最小信號(hào)功率?！?PR為Pl與Ρ2之間的比率，即PR = Ρ1/Ρ2?！?AC為信號(hào)的自相關(guān)中的局部極值的數(shù)目。兩個(gè)連續(xù)的半秒時(shí)間段的噪聲水平的總和被考慮到噪聲評(píng)分(noise score, NS) 中，該噪聲評(píng)分的值為-12 +12。每個(gè)半秒被歸類(lèi)為 如果NS彡0，信號(hào); 如果 NS >5，噪聲； 如果NS等于1 5，噪聲信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10利用上述噪聲水平和功率分布來(lái)檢測(cè)病人和傳感器的 不同相關(guān)狀態(tài)，例如躺在床上、坐在床上、處于床外。圖17中的上圖所展示的信號(hào)例子是這 樣記錄的對(duì)象先在床上躺4分鐘Q40秒)——部分1440，然后坐直240秒——部分1441， 接著將其兩腿移出床外240秒——部分1442，再將其雙腿觸及地板240秒(但仍然坐在床 上)——部分1443，最后站立在床外240秒——部分1444。圖17中的下圖展示了上述噪 聲評(píng)分(賂)的一個(gè)可能實(shí)施例，其中，所述噪聲評(píng)分從躺在床上時(shí)(部分1450)的低的穩(wěn) 定負(fù)值，變?yōu)樽鴷r(shí)(部分1451 1453)約為零的中水平波動(dòng)值，再變?yōu)閷?duì)象處于床外時(shí)
22(部分14M)的高的穩(wěn)定正值。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10測(cè)量和分析來(lái)自傳感器的噪聲水平，并從而確定以下信 息對(duì)象是否在床上，以及對(duì)象與傳感器之間的相對(duì)位置關(guān)系。在一些應(yīng)用中，檢測(cè)具有傳 感器的對(duì)象從仰臥到坐起來(lái)的位置改變是有用的。在有些情形下，這樣做是有用的確定所 述對(duì)象的上身沒(méi)有與床墊接觸，并以此警示看護(hù)人或臨床醫(yī)生，以幫助所述對(duì)象和防止其 從床上掉下來(lái)。在一個(gè)實(shí)施例中，如果運(yùn)動(dòng)后12秒(或更短時(shí)間)內(nèi)，有至少3個(gè)半秒時(shí) 間段被歸類(lèi)為噪聲，則系統(tǒng)10測(cè)出(對(duì)象)離開(kāi)了床。如果探測(cè)到運(yùn)動(dòng)以后，至少20個(gè)連 續(xù)的半秒時(shí)間段(10秒)被歸類(lèi)為信號(hào)，則認(rèn)為對(duì)象躺在床上。如果前面兩種情況都沒(méi)有 出現(xiàn)；且在20秒內(nèi)，大部分的半秒時(shí)間段都被歸類(lèi)為噪聲信號(hào)；且對(duì)于每個(gè)歸類(lèi)為信號(hào)的 時(shí)間段，均存在至少一個(gè)被歸類(lèi)為噪聲的時(shí)間段，那么就認(rèn)為對(duì)象坐在床上。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10通過(guò)以下方式來(lái)減少病人從床上掉落的次數(shù)當(dāng)病人坐 在床上時(shí)，系統(tǒng)10驅(qū)使所述輸出單元產(chǎn)生警報(bào)，從而為可能離開(kāi)床的病人的醫(yī)療團(tuán)隊(duì)提供 預(yù)警，以便在病人實(shí)際上離開(kāi)床之前對(duì)他進(jìn)行協(xié)助，從而有效地防止掉落。對(duì)于有些應(yīng)用， 如上所述，系統(tǒng)10響應(yīng)正在進(jìn)行的、對(duì)運(yùn)動(dòng)信號(hào)中噪聲水平的計(jì)算，識(shí)別出病人已經(jīng)坐在 床上。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10與具有活性表面的智能床系統(tǒng)相連，所述智能床系統(tǒng)例 如由美國(guó)密歇根州的Mryker Medical of Kalamazoo公司制造的、具有XPRT啟用活性表 面的hl^ouch危重病急救床(InTouch Critical Care Bed)。所述床被監(jiān)控，并能夠提供 例如以下干預(yù)改變靠背角度，旋轉(zhuǎn)病人，和/或提供振動(dòng)和沖擊治療。系統(tǒng)10響應(yīng)測(cè)得的 臨床參數(shù)，激活這些干預(yù)的其中之一。例如，如果識(shí)別出在一個(gè)5分鐘 3小時(shí)(如30分 鐘)的時(shí)間段內(nèi)平均呼吸率上升、且對(duì)象的活動(dòng)水平?jīng)]有相應(yīng)的上升(這表明了病人呼吸 狀況的惡化)，則激活振動(dòng)和沖擊治療，或者將靠背角度增加至30度。替代性地，如果對(duì)象 在每段時(shí)間的姿勢(shì)改變數(shù)低于用于1小時(shí) M小時(shí)(例如3小時(shí))的時(shí)間段的閾值，所述 活性表面會(huì)將病人旋轉(zhuǎn)。沒(méi)有對(duì)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)的感測(cè)，所述床將不得不每3小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)一次對(duì) 象，即使病人自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，也會(huì)讓對(duì)象產(chǎn)生很大和/或不必要的不適。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10識(shí)別一個(gè)或多個(gè)被測(cè)臨床參數(shù)的變化趨勢(shì)，作 為臨床發(fā)作的開(kāi)始或進(jìn)展的表征。例如，呼吸率連續(xù)三晚持續(xù)上升可能向系統(tǒng)10表明也 許是哮喘發(fā)作了。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10基于檢測(cè)到的臨床參數(shù)來(lái)計(jì)算哮喘評(píng)分。對(duì)于 有些應(yīng)用，所述系統(tǒng)用下式計(jì)算所述哮喘評(píng)分
_ 20Ra (D) + 20R '(D) + 20Rb (D) +1 OHRa (D) +1OHR '(D) + AC(D) + 5SE(D) + 5DI (D) (L))=-
N(式1)其中SO))-日期D的哮喘評(píng)分；Ra(D)-日期D的平均呼吸率，由前面所有測(cè)量日期的平均呼吸率劃分；R’(D)-用下式計(jì)算的呼吸率的一階導(dǎo)數(shù)R(D)-R(D-I),糊=^^、式2)其中，R⑶是日期D的平均呼吸率，R(D-I)是日期D的前一天的平均呼吸率； RdD)-日期D的前一天(the date immediately priorto date D)的平均呼吸率，由前面 η天(例如前面3天)的平均呼吸率劃分；HRa(D)-日期D的平均心率，由前面所有測(cè)量日期的平均心率劃分；HR' (D)-用下式計(jì)算的平均心率的一階導(dǎo)數(shù) ,, ’"、、 HR(D)-HR(D-X),HRXD)=、丄(二、式3)其中，HR⑶是日期D的平均心率，HR(D-I)是日期D的前一天的平均心率；AC(D)-日期D睡眠(睡眠不安)過(guò)程中的活動(dòng)水平測(cè)量值，由所有前面測(cè)量日期 的該活動(dòng)水平平均值劃分；SE(D)-日期D的睡眠效率，由前面所有測(cè)量日期的平均睡眠效率劃分；DI (D)-日期D的深吸氣次數(shù)，由前面所有測(cè)量日期的平均深吸氣次數(shù)劃分；N-—個(gè)整數(shù)，其決定于根據(jù)所考慮的條件，除其它因素外，通常其值約為80 110，比如約為88 92，例如約91。以上所有參數(shù)均針對(duì)日期D前的晚上的持續(xù)睡眠時(shí)間或具體幾個(gè)小時(shí)的情況計(jì) 算而得。Ra(D) ,HRa(D) ,AC(D)、SE (D)和DI (D)的值通常針對(duì)日期D以前的至少三天(例如 日期D前的、緊接著日期D的至少連續(xù)三天)的情況計(jì)算而得。替代性地，Ra(D)、HRa(D)、 AC⑶、SE⑶和DI⑶為當(dāng)天的測(cè)量值與K天的平均值之比，其中K通常約為7 365，例 如約30。替代性地，對(duì)于有些應(yīng)用，所述K天為連續(xù)天數(shù)，例如，日期D之前緊接著日期D的 連續(xù)K天。替代性地，Ra(D)、HRa(D)、AC (D)、SE(D)和DI (D)為當(dāng)天測(cè)量值與沒(méi)有慢性病發(fā) 作的以前K個(gè)晚上的平均值之比，該K個(gè)晚上或者通過(guò)用戶手動(dòng)輸入來(lái)識(shí)別，或者由系統(tǒng)10 自動(dòng)識(shí)別。對(duì)于有些應(yīng)用，計(jì)算出睡眠中每一分鐘的平均心率，并計(jì)算這一時(shí)間序列的平均 心率的標(biāo)準(zhǔn)差。將該標(biāo)準(zhǔn)差作為附加參數(shù)添加到例如評(píng)分公式(如上式1)中。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10基于上述臨床參數(shù)來(lái)計(jì)算哮喘評(píng)分。對(duì)于有些 應(yīng)用，上述評(píng)分公式包括臨床參數(shù)的線性函數(shù)，例如呼吸率相對(duì)于基線的變化百分比和每 一特定時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的咳嗽率。對(duì)于有些應(yīng)用，上述評(píng)分公式為臨床參數(shù)的接近線性的函數(shù)， 即當(dāng)繪制所述評(píng)分與任何臨床參數(shù)的曲線圖時(shí)，評(píng)分曲線與最近的線性逼近之間的面積 相對(duì)小于所述線性逼近下方的面積，例如，前者比后者小10%。對(duì)于有些應(yīng)用，所述哮喘評(píng)
計(jì)算
S(D) = IOO-BR(D) -C (D)(式 4)
分用下式計(jì)算
SO)=
其中
S(D)-
BR(D)
如，如果日期D的呼吸率BR比基線高20% JJBR(D) =20)； C(D)-日期D的咳嗽次數(shù)(例如，在午夜12點(diǎn)至凌晨6點(diǎn)或其它時(shí)段測(cè)得的咳嗽 次數(shù))，或者每單位時(shí)間的咳嗽發(fā)生率。
在一個(gè)實(shí)施例中，將計(jì)算得到的哮喘評(píng)分與閾值進(jìn)行比較，所述閾值例如約為 50 90，比如約75。如果所述評(píng)分低于所述閾值，則向?qū)ο?2或醫(yī)護(hù)人員發(fā)出“需要干預(yù)” 的警報(bào)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10基于上述臨床參數(shù)來(lái)計(jì)算哮喘評(píng)分。對(duì)于有些 應(yīng)用，所述哮喘評(píng)分用下式計(jì)算S(D) = 100-kl*BR(D) -k2*C (D)(式 5)其中S⑶-日期D的哮喘評(píng)分；BR(D)-日期D睡眠過(guò)程中的平均呼吸率相對(duì)于所述對(duì)象的基線的百分增加值(例 如，如果日期D的呼吸率BR比基線高20% JJBR(D) =20)；C(D)-日期D的咳嗽次數(shù)(例如，在午夜12點(diǎn)至凌晨6點(diǎn)或其它時(shí)段測(cè)得的咳嗽 次數(shù))，或者每單位時(shí)間的咳嗽發(fā)生率；kl、k2_用于呼吸率和咳嗽次數(shù)參數(shù)的系數(shù)。通常kl和k2約為0. 7 1. 3。在一個(gè)實(shí)施例中，將計(jì)算得到的哮喘評(píng)分與閾值進(jìn)行比較，所述閾值例如約為 50 90，比如約75。如果所述評(píng)分低于所述閾值，則向?qū)ο?2或醫(yī)護(hù)人員發(fā)出“需要干預(yù)” 的警報(bào)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10基于上述臨床參數(shù)來(lái)計(jì)算哮喘評(píng)分。對(duì)于有些 應(yīng)用，所述哮喘評(píng)分用下式計(jì)算5 (D) = 100-kl*BR (D) _k2*C (D) _k3*RS (D)(式 6)其中S⑶-日期D的哮喘評(píng)分；BR(D)-日期D睡眠過(guò)程中的平均呼吸率相對(duì)于所述對(duì)象的基線的百分增加值(例 如，如果日期D的呼吸率BR比基線高20% JJBR(D) =20)；C(D)-日期D的咳嗽次數(shù)(例如，在午夜12點(diǎn)至凌晨6點(diǎn)或其它時(shí)段測(cè)得的咳嗽 次數(shù))，或者每單位時(shí)間的咳嗽發(fā)生率；RS(D)-日期D睡眠過(guò)程中的睡眠不安水平(例如，該水平為0 Y，通常Y為10 30，比如為17，其中Y是最高的睡眠不安水平，而0是最低的睡眠不安水平)；kl、k2、k3_用于呼吸率、咳嗽、和睡眠不安參數(shù)的系數(shù)。通常kl、k2和k3約為 0. 6 1. 5。在一個(gè)實(shí)施例中，將計(jì)算得到的哮喘評(píng)分與閾值進(jìn)行比較，所述閾值通常約為 60 80，比如約74。如果所述評(píng)分低于所述閾值，則向?qū)ο?2或醫(yī)護(hù)人員發(fā)出“需要干預(yù)” 的警報(bào)。如上所述，對(duì)象在睡眠中的運(yùn)動(dòng)包括正常的呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)、心跳相關(guān)運(yùn)動(dòng)以及其 它不相關(guān)的身體運(yùn)動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)是睡眠中身體運(yùn)動(dòng)的主要貢獻(xiàn)者。在本發(fā)明 的一個(gè)實(shí)施例中，模式分析模塊16用于大致剔除從運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集模塊20處接收的、代表與 呼吸和心跳無(wú)關(guān)的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)部分。對(duì)于有些應(yīng)用，模式分析模塊16將被非呼吸相關(guān) 和非心跳相關(guān)運(yùn)動(dòng)所污染的信號(hào)部分除去。呼吸相關(guān)和心跳相關(guān)運(yùn)動(dòng)是周期性的，而其它 運(yùn)動(dòng)一般是隨機(jī)和不可預(yù)知的。對(duì)于有些應(yīng)用，模式分析模塊16用頻域譜分析或時(shí)域回歸 分析來(lái)剔除所述非呼吸相關(guān)和非心跳相關(guān)運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用這些分析技術(shù)的技術(shù)對(duì)于閱讀過(guò)本申請(qǐng)的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是非常明顯的。對(duì)于有些應(yīng)用，模式分析模塊16用統(tǒng)計(jì)方法(如 線性預(yù)測(cè)或異常點(diǎn)分析)來(lái)從信號(hào)中除去非呼吸相關(guān)和非心跳相關(guān)運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模式分析模塊16通過(guò)比較測(cè)得的呼吸率模式與基線 呼吸率模式、和/或比較測(cè)得的心跳模式與基線心跳模式來(lái)確定疾病發(fā)作的開(kāi)始、和/或進(jìn) 行中的疾病發(fā)作的嚴(yán)重程度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模式分析模塊16包括咳嗽分析模塊沈，該模塊用于檢 測(cè)和/或評(píng)估與接近或出現(xiàn)臨床發(fā)作有關(guān)的咳嗽發(fā)作。在哮喘中，輕度咳嗽常常是重要的 早期發(fā)作前信號(hào)，表明臨床哮喘發(fā)作即將開(kāi)始(參見(jiàn)以上列出的ChangAB的文獻(xiàn))。在充血 性心率衰竭(CHF)中，咳嗽可提供由于心力衰竭惡化或發(fā)展中的心血管功能不全導(dǎo)致的肺 部水腫的預(yù)警。對(duì)于有些應(yīng)用，通常用約50Hz 8kHz (例如約IOOHz IkHz)的聲帶過(guò)濾從安 裝在躺臥表面之中、之上或之下的運(yùn)動(dòng)傳感器30、或從安裝在對(duì)象附近的擴(kuò)音器處獲取咳 嗽聲。替代性地，所述信號(hào)被過(guò)濾到兩個(gè)或多個(gè)頻段，且運(yùn)動(dòng)信號(hào)采集模塊20用至少一個(gè) 頻段來(lái)記錄身體運(yùn)動(dòng)(該至少一個(gè)頻段通常為非常低的頻率，最高約為10Hz)，并用至少一 個(gè)另外的頻段來(lái)記錄聲音(該至少一個(gè)另外的頻段具有較高的頻率范圍，例如約50Hz 8kHz)。對(duì)于有些應(yīng)用，所述模塊使用較窄的聲帶，比如約150Hz 約1kHz。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，呼吸模式分析模塊22通常在夜間睡眠過(guò)程中檢測(cè)與 CHF有關(guān)的異常呼吸模式，比如呼吸急促、潮式呼吸(Cheyne-Stokes Respiration, CSR)或 周期性呼吸。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，呼吸模式分析模塊22檢測(cè)那些可能代表病人狀況惡 化的異常呼吸模式，比如氣喘、瀕死呼吸、共濟(jì)失調(diào)性呼吸、潮式呼吸、或間斷呼吸。在一個(gè) 實(shí)施例中，系統(tǒng)10獨(dú)立于呼吸運(yùn)動(dòng)的整體速率的任何改變、識(shí)別與呼吸運(yùn)動(dòng)的形態(tài)有關(guān)的 模式。呼吸運(yùn)動(dòng)形態(tài)的監(jiān)測(cè)構(gòu)成非速率呼吸模式的監(jiān)測(cè)。形態(tài)可包括，例如，呼吸運(yùn)動(dòng)的特 征部分之間的時(shí)間，或者吸氣或呼氣的坡度。喘氣被識(shí)別為急劇的呼吸運(yùn)動(dòng)，與較平滑的正 常呼吸運(yùn)動(dòng)形成對(duì)照。系統(tǒng)10，例如，識(shí)別出變化率(坡度)比正常呼吸運(yùn)動(dòng)中測(cè)量的信號(hào) 高得多的喘氣運(yùn)動(dòng)信號(hào)(圖7中曲線1261展示的是喘氣呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)，而圖6中曲線1251 展示的是正常呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào))。例如，具有急劇喘氣式呼吸模式的呼吸率中的低呼吸頻率 (3-4次呼吸)異常代表共濟(jì)失調(diào)性呼吸。通過(guò)計(jì)算呼吸間隔時(shí)間的變化性來(lái)分析異常情 況。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)基于對(duì)這些呼吸模式的其中之一的識(shí)別來(lái)啟動(dòng)警報(bào)。被稱為“胸腹異步”(thoracoabdominal asynchrony, TAA)的雙相胸腹呼吸模式常 常是病人患有呼吸道障礙或其它呼吸窘迫疾病的征兆。TAA有時(shí)也指胸腹矛盾呼吸或相位 角。在用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行的臨床研究中，幾個(gè)被該實(shí)施例和臨床醫(yī)生識(shí)別出具有 TAA的對(duì)象后來(lái)都患上了嚴(yán)重的呼吸窘迫。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，呼吸模式分析模塊 22檢測(cè)那些以呼吸運(yùn)動(dòng)模式為特征的、可能代表病人狀況惡化的異常呼吸模式，其中，每一 呼吸循環(huán)模式均以與圖13中1403所示的正常信號(hào)相比、具有2個(gè)明顯峰值的2個(gè)不同子 循環(huán)為特征(分別參見(jiàn)圖11和圖12中的1401和1402)。在用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行的 臨床試驗(yàn)中，這一信號(hào)已被證實(shí)與病人狀況的嚴(yán)重惡化相關(guān)聯(lián)，且在幾種情形下與M 72 小時(shí)內(nèi)的病人死亡相關(guān)聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)檢測(cè)到高于1 120分鐘(例如15 分鐘)時(shí)間段的這種模式后，發(fā)出警報(bào)。在一個(gè)實(shí)施例中，這一運(yùn)動(dòng)模式被當(dāng)做TAA報(bào)告給
26臨床醫(yī)生。在一個(gè)實(shí)施例中，用以下3條標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定呼吸循環(huán)包含2個(gè)不同的子循環(huán)1.在兩個(gè)峰值之間有一低谷，該低谷的最低點(diǎn)低于百分比閾值，該閾值低于兩個(gè) 極大值的平均值。所述閾值為50% 90%，例如為80%。2.兩個(gè)峰值之間的距離與整個(gè)循環(huán)時(shí)間之比高于一個(gè)百分比閾值。所述閾值為 15% 45%，例如為30%。3.所述兩個(gè)峰值中的每一個(gè)峰值前面的信號(hào)上升坡度彼此截然不同。這兩個(gè)坡度 之差與二者的平均值之比高于一個(gè)百分比閾值。該閾值為30% 80%，例如為65%。替代 性或附加性地，用類(lèi)似方法計(jì)算兩個(gè)峰值之后的下降信號(hào)的坡度。如果以上3條標(biāo)準(zhǔn)都符合，那么就將當(dāng)前的呼吸循環(huán)認(rèn)定為T(mén)AA循環(huán)。如果在一段 1 10分鐘(例如3分鐘)的時(shí)間段內(nèi)，被確定為T(mén)AA占總呼吸循環(huán)之比的呼吸循環(huán)百分 比高于一個(gè)閾值，則系統(tǒng)記錄并警示臨床醫(yī)生識(shí)別出TAA。所述閾值通常為30% 80%， 例如為60%。在一個(gè)實(shí)施例中，在上述標(biāo)準(zhǔn)#2中計(jì)算的所述距離被計(jì)算為占呼吸循環(huán)時(shí)間 的百分比，再乘以360。該角度作為T(mén)AA的實(shí)際相位角的指標(biāo)，并作為T(mén)AA嚴(yán)重性指標(biāo)展示 給臨床醫(yī)生(該角度越接近180°，表示TAA越嚴(yán)重)。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10成 為用于測(cè)量相位角的單傳感器非接觸測(cè)量工具。在一個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)監(jiān)測(cè)呼吸率。在有些情形下，當(dāng)對(duì)象表現(xiàn)出具有高坡度呼吸 運(yùn)動(dòng)曲線的喘氣呼吸模式時(shí)，有些呼吸率分析算法將錯(cuò)誤地將這些模式的呼吸率測(cè)定為實(shí) 際呼吸率的兩倍。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10在小于一段相當(dāng)短的時(shí)間量的時(shí)間段內(nèi)識(shí)別出 呼吸率的改變時(shí)，將發(fā)出警報(bào)，所述相當(dāng)短的時(shí)間量比如15分鐘，其接近前一 15分鐘內(nèi)呼 吸率的兩倍(例如，平均呼吸率的1. 8 2. 2倍)。例如，如果病人的呼吸率平均為在3小 時(shí)內(nèi)每分鐘呼吸12次，然后超過(guò)15分鐘所述平均值改變?yōu)槊糠昼奙次，則系統(tǒng)會(huì)警示臨 床醫(yī)生或者存在呼吸率的快速變化，或者呼吸率模式導(dǎo)致了對(duì)其呼吸率的雙倍讀數(shù)。在一 個(gè)實(shí)施例中，只有當(dāng)病人沒(méi)有顯示出大的身體運(yùn)動(dòng)的量的同步增長(zhǎng)時(shí)(因?yàn)檫@些運(yùn)動(dòng)，如 果存在的話，會(huì)引起呼吸率大大上升，而這并不代表病人狀況的惡化)，系統(tǒng)10才會(huì)對(duì)這種 改變發(fā)出警報(bào)。通常用持續(xù)氣道正壓(ContinuousPositive Airway Pressure, CPAP)系統(tǒng)來(lái)治 療患有睡眠呼吸暫停的病人。在很多情形下，這樣做是有利的感測(cè)呼吸率和心率，以使 CPAP設(shè)備的使用最優(yōu)化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集模塊20采集的呼吸相關(guān) 信號(hào)和心跳相關(guān)信號(hào)(在有些情形下，由系統(tǒng)10測(cè)量的其它臨床參數(shù))用于使CPAP設(shè)備 的工作最優(yōu)化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器30以及所有的或部分的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集模 塊20被封裝到一個(gè)生物相容性殼體中(或多個(gè)殼體中)，該殼體可以植入對(duì)象12體內(nèi)。 植入式元件包括無(wú)線發(fā)射器，該無(wú)線發(fā)射器用傳輸技術(shù)例如射頻(RF，比如用Bluetooth 或 ZigBee協(xié)議，或?qū)Ｓ袇f(xié)議)或超聲將采集到的信號(hào)發(fā)送給外部接收器。替代性地，一個(gè)或多 個(gè)分析模塊22、23、沈、28、四或31、和/或用戶接口 M可以植入對(duì)象12體內(nèi)，或者像其它 植入式元件一樣裝入相同的殼體內(nèi)，或者裝入多個(gè)獨(dú)立殼體內(nèi)。進(jìn)一步替代性地，運(yùn)動(dòng)傳感 器30適于植入對(duì)象12體內(nèi)，而運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集模塊20位于所述對(duì)象的體外、并通過(guò)無(wú)線或 有線方式與運(yùn)動(dòng)傳感器30通信。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括多個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器30，例如腹部38或胸部39附近的第一傳感器(圖1)，和腿部40附近的第二傳感器。模式分析模塊16確定位于腹 部或胸部下方的傳感器測(cè)得的脈搏信號(hào)和位于腿部下方的傳感器測(cè)得的脈搏信號(hào)之間的 時(shí)間延遲。對(duì)于有些應(yīng)用，所述模塊通過(guò)用小于呼吸循環(huán)時(shí)間(比如約1 3次心跳周期) 的時(shí)間窗口進(jìn)行多個(gè)心跳信號(hào)之間的互相關(guān)運(yùn)算來(lái)測(cè)定所述時(shí)間延遲。替代性地，對(duì)于有 些應(yīng)用，所述模塊識(shí)別心跳信號(hào)中的峰值，并計(jì)算這些信號(hào)峰值之間的時(shí)間差。模式分析模 塊16用這種時(shí)間差來(lái)計(jì)算連續(xù)基礎(chǔ)上的血壓變化，例如，比照美國(guó)專(zhuān)利6，599，251所述。模 塊16計(jì)算整個(gè)吸氣/呼氣周期內(nèi)血壓變化信號(hào)的改變振幅，并將該振幅與一個(gè)閾值(比如 IOmmHg)或者基線值進(jìn)行比較，所述基線值是先前對(duì)所述對(duì)象進(jìn)行測(cè)定而得，或者基于人均 值而確定。模塊16將所述振幅大于所述閾值解釋為奇脈(pulsus paradoxus) 0替代性或 附加性地，所述系統(tǒng)展示所述振幅和/或記錄所述振幅，以形成針對(duì)具體對(duì)象的基線，在以 后用于識(shí)別該對(duì)象的狀況變化。在有些情形下，心跳從心臟區(qū)域到四肢末端的平均延遲(脈搏傳導(dǎo)時(shí)間)相對(duì)于 同一病人的較早讀數(shù)的上升被用作心臟功能惡化的標(biāo)志。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括一個(gè)或多個(gè)如上所述的機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳感器 (如壓電傳感器)以及一個(gè)脈搏血氧傳感器(如美國(guó)加利福尼亞州Nellcor of Pleasanton 公司出售的OxiMax 脈搏血氧傳感器)。所述系統(tǒng)測(cè)定以下二者之間的傳播延遲由放置 在對(duì)象胸部區(qū)域下方的機(jī)械傳感器進(jìn)行的脈搏信號(hào)測(cè)量，以及，由放置在對(duì)象手指上的脈 搏血氧傳感器進(jìn)行的脈搏信號(hào)測(cè)量。對(duì)于有些應(yīng)用，所述系統(tǒng)用互相關(guān)計(jì)算來(lái)測(cè)定這種傳 播延遲。所述系統(tǒng)將所述傳播延遲輸出至用戶接口對(duì)和/或記錄這種延遲。此外，如上所 述，這種延遲的變化被用于評(píng)估血壓的改變、心輸出量的改變和奇脈的檢測(cè)。對(duì)于有些應(yīng) 用，用所述傳播延遲作為其中一個(gè)臨床參數(shù)，如上所述，比如用于計(jì)算所述對(duì)象的評(píng)分。在 一個(gè)實(shí)施例中，用放置在床墊下方的一對(duì)非接觸式傳感器來(lái)測(cè)定脈搏傳導(dǎo)時(shí)間。在這樣的 實(shí)施例中進(jìn)行的所述脈搏傳導(dǎo)時(shí)間的測(cè)量與用放在手指上的傳感器進(jìn)行的測(cè)量相比，前者 不易受到由于肢體運(yùn)動(dòng)引起的瞬時(shí)變化的影響。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)利用上述的傳播延遲來(lái)計(jì)算血壓，例如用上 面提到的Sorvoja，H和Myllyla，R.等人的文獻(xiàn)中述及的脈搏傳導(dǎo)時(shí)間法來(lái)識(shí)別血壓的 變化。如果臨床醫(yī)生間歇性地測(cè)量絕對(duì)血壓(比如每4小時(shí)測(cè)一次)，并將血壓(blood pressure, BP)測(cè)量值輸入所述系統(tǒng)——這也可利用自動(dòng)血壓袖帶自動(dòng)進(jìn)行——?jiǎng)t可對(duì)連 續(xù)算出的血壓變化進(jìn)行校準(zhǔn)，以測(cè)量所述絕對(duì)血壓值。這種技術(shù)的好處是，所述系統(tǒng)提供連 續(xù)的血壓測(cè)量值，同時(shí)只需每4小時(shí)擠壓一次對(duì)象的胳膊即可。替代性地，即使不使用血壓 袖帶，所述系統(tǒng)也可警示臨床醫(yī)生對(duì)象的血壓正在經(jīng)歷可能需要干預(yù)的急劇變化。對(duì)于有 些應(yīng)用，系統(tǒng)10識(shí)別在此述及的身體運(yùn)動(dòng)，并將與身體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的傳播時(shí)間變化識(shí)別為假 警報(bào)。圖21A-C為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例對(duì)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量而得的示意圖，其中各圖分別 展示了測(cè)得的平均動(dòng)脈壓(Mean Arterial Blood Pressure, MAP)參考信號(hào)QlA)、ECG設(shè) 備與脈搏血氧儀之間的相應(yīng)脈搏傳導(dǎo)時(shí)間(PTT) (21B)、以及非接觸式運(yùn)動(dòng)傳感器與脈搏血 氧儀之間的相應(yīng)PTT (21C)。在時(shí)間大約450-650秒處MAP的清楚上升導(dǎo)致了圖21B和21C 所示的PTT的下降。在時(shí)間650-800處MAP的清楚下降導(dǎo)致了圖21B和21C所示的PTT的 上升。
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在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)在檢測(cè)到血壓的重大變化(例如收縮壓下 降，這被認(rèn)為是需要藥物干預(yù)的警告標(biāo)志，例如用于住院對(duì)象)后識(shí)別和提供警報(bào)。在前述利用脈搏傳導(dǎo)時(shí)間法來(lái)測(cè)量血壓和/或識(shí)別血壓變化的技術(shù)中，必須使用 多個(gè)傳感器。這多個(gè)傳感器的使用使得系統(tǒng)更復(fù)雜和昂貴，且在有些情形下，這些傳感器實(shí) 際上無(wú)法安裝在病人身上或其周?chē)?。例如，?shí)際上難以將這種多傳感器系統(tǒng)安裝在病人乘 坐的輪椅中。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10只用單個(gè)傳感器、通過(guò)脈搏傳導(dǎo)時(shí)間法來(lái)測(cè)量血壓 和/或識(shí)別血壓變化。通常(但不是必須的)，這單個(gè)傳感器是非接觸式的?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算身體內(nèi)兩個(gè)參考點(diǎn)之間的脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間(PTT)來(lái)測(cè)定血壓(BP) 的變化。當(dāng)BP上升時(shí)，血流也上升，而所述兩個(gè)參考點(diǎn)之間的PTT下降。在文獻(xiàn)中，有些參 考文獻(xiàn)比較了用心電圖(ECG)測(cè)量和光體積描記器(photoplethysinograph，PPG)測(cè)量而得 的PTT。在一個(gè)實(shí)施例中，PTT測(cè)量于放置在手指上的PPG傳感器和放置在對(duì)象的胸部區(qū)域 下方的運(yùn)動(dòng)傳感器之間。替代性地，PTT測(cè)量于放置在對(duì)象的胸部區(qū)域下方的運(yùn)動(dòng)傳感器 與放置在另一點(diǎn)處(如對(duì)象的腿的下方)的運(yùn)動(dòng)傳感器之間。當(dāng)PPG傳感器放置在對(duì)象手 指上時(shí)，如果對(duì)象將他那條其手指上帶有PPG傳感器的胳膊舉起，那么測(cè)量值會(huì)受到影響， 因?yàn)榇藭r(shí)在沒(méi)有發(fā)生BP的生理變化的條件下，PTT會(huì)降低。對(duì)于有些應(yīng)用，用附加的管來(lái) 使胳膊與胸部區(qū)域之間不同高度處的測(cè)量更便利。當(dāng)在位于胸部下方和(例如)腿部下方 的兩個(gè)機(jī)械傳感器之間進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以通過(guò)改變床的靠背的角度來(lái)獲得這種效果。有利 地，這種測(cè)量可以用此處所述的測(cè)量系統(tǒng)容易地進(jìn)行，所述測(cè)量系統(tǒng)可集成或連接有智能 電動(dòng)床，這種床可以連續(xù)測(cè)量或調(diào)節(jié)，并能夠通報(bào)床的靠背角度。替代性地，所述兩個(gè)傳感 器的放置方式使得其中一個(gè)傳感器位于臀部/骶骨區(qū)域之下，而另一傳感器位于腳踝區(qū)域 之下。在這種情形下，當(dāng)對(duì)象在床上時(shí)，不同高度沒(méi)有明顯區(qū)別，因此不需要額外的測(cè)量。一般已知體內(nèi)機(jī)械脈搏信號(hào)的前進(jìn)速度約為4m/s，必要時(shí)可根據(jù)每個(gè)對(duì)象進(jìn)行校 正。知道兩個(gè)機(jī)械傳感器之間的距離和體內(nèi)壓力波的脈搏前進(jìn)速度的話，可以找到機(jī)械信 號(hào)中的心跳峰值。例如，如果所述前進(jìn)速度是4m/s，且所述距離為lm，那么兩個(gè)傳感器中峰 值之間的大概距離應(yīng)為200毫秒。在一個(gè)實(shí)施例中，用于計(jì)算脈搏傳導(dǎo)時(shí)間的兩個(gè)點(diǎn)通過(guò)單個(gè)機(jī)械傳感器算出。這 一傳感器放置在腿部區(qū)域(或者距離胸腔一定距離，如0. 5m以上，的一些其它區(qū)域)。第 一點(diǎn)是當(dāng)主動(dòng)脈瓣膜打開(kāi)時(shí)的時(shí)間(“瓣膜點(diǎn)”)(有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)很靠近的峰值，這可能 表明是兩個(gè)瓣膜，主動(dòng)脈瓣膜和肺動(dòng)脈瓣膜)。脈搏在床墊中以聲速傳播，即ν > 330m/s。 這意味著它幾乎立即會(huì)被床墊下的傳感器接收到，即，從瓣膜實(shí)際開(kāi)啟到被傳感器接收到 的時(shí)間延長(zhǎng)不超過(guò)6毫秒。當(dāng)壓力波通過(guò)位于傳感器上方的對(duì)象身體上的點(diǎn)(例如腿部， 如果傳感器放置在腿部下方的話)到達(dá)所述傳感器時(shí)，第二參考點(diǎn)(“壓力點(diǎn)”)被識(shí)別出 來(lái)，其間，如果所述距離是Im的話，時(shí)間延遲約為200毫秒。所述“瓣膜點(diǎn)”與“壓力點(diǎn)”之 間的時(shí)間差的變化用于脈搏傳導(dǎo)時(shí)間的計(jì)算，以反映BP。對(duì)于將要進(jìn)行的這些計(jì)算，需要 知道心臟位置與傳感器位置之間的大致距離。在一個(gè)實(shí)施例中，這一距離是固定的(例如 為1米)，且指示安裝系統(tǒng)的臨床醫(yī)生將傳感器放置在離心臟為該距離處(例如，膝蓋區(qū)域 周?chē)?，根?jù)病人身高而定)。在另一實(shí)施例中，所述操作員接口使臨床醫(yī)生能夠輸入這一距 離。另外，對(duì)于許多實(shí)施方式而言，所述系統(tǒng)的好處是其能夠識(shí)別BP的變化及其變化的方 向。由于對(duì)象不大可能在床的縱向方向上進(jìn)行實(shí)質(zhì)性移動(dòng)，所述兩點(diǎn)之間的時(shí)間延遲的變
29化極有可能代表了血壓的變化。在一個(gè)實(shí)施例中，單個(gè)機(jī)械傳感器被放置在與對(duì)象身體接 觸的位置。為了識(shí)別“瓣膜點(diǎn)”和“壓力點(diǎn)”，在一個(gè)實(shí)施例中采取了以下步驟1.使信號(hào)通過(guò)2 5Hz (例如3Hz)的高通濾波器，以從心臟信號(hào)中濾去呼吸相關(guān) 數(shù)據(jù)；2.使信號(hào)通過(guò)50 150Hz (例如80Hz)的低通濾波器，以清除信號(hào)中的高頻噪聲；3.找出所有局部極大值和極小值；替代性地，可在信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)曲線上找出這 些局部極值點(diǎn)，一階導(dǎo)數(shù)突出了急劇變化的極值點(diǎn)，而不是緩慢變化的極值點(diǎn)；4.利用心跳模式分析模塊23計(jì)算而得的對(duì)象的當(dāng)前心率(例如，上一個(gè)8秒的 心率)，將信號(hào)切割成代表單次心跳的時(shí)間段(例如，如果心率是120bpm，則時(shí)間段長(zhǎng)度為 0. 5 秒)；5.給定時(shí)間段內(nèi)最尖銳的局部極值點(diǎn)代表兩個(gè)參考點(diǎn)的其中之一，或者是“瓣膜 點(diǎn)”，或者是“壓力點(diǎn)”；6.可以利用遠(yuǎn)端傳感器距胸部的大致距離來(lái)估計(jì)大致的PTT ；例如，如果所述距 離為1米，且脈搏傳播速度約為4m/s，則PTT為250毫秒；大致經(jīng)驗(yàn)是，IOmmHg的血壓變化 有望將脈搏傳播速度改變大約0. 2m/s ；因此，如果心臟與傳感器之間相隔1米，IOmmHg的血 壓變化有望引起大約12毫秒的PTT變化；由于測(cè)量是連續(xù)進(jìn)行的，預(yù)計(jì)一個(gè)PTT與下一個(gè) PTT之間的變化不會(huì)超過(guò)10毫秒；因此可以用它們之間合適的時(shí)間差來(lái)尋找極值、從而識(shí) 別出正確的極值；7.找到被上述合適的時(shí)間差間隔開(kāi)的、最接近的匹配極值；8.通過(guò)計(jì)算下面的時(shí)間段中連續(xù)的“瓣膜點(diǎn)”與連續(xù)的“壓力點(diǎn)”(它們應(yīng)當(dāng)與每 個(gè)連續(xù)各自點(diǎn)相隔1個(gè)心跳時(shí)間)之間的時(shí)間差來(lái)對(duì)所述兩點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證；此外，對(duì)連續(xù)時(shí)間 段中“瓣膜點(diǎn)”與“壓力點(diǎn)”之間的時(shí)間差進(jìn)行測(cè)量——該時(shí)間差應(yīng)保持相對(duì)穩(wěn)定；9.測(cè)量這些“瓣膜點(diǎn)”與“壓力點(diǎn)”之間的時(shí)間差——這就是PTT ；用得到的PTT來(lái) 計(jì)算血壓變化。圖22A-B展示了用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例測(cè)量的瓣膜點(diǎn)和壓力點(diǎn)。圖22A展示了 ECG 信號(hào)(虛線)和放置在胸部區(qū)域下方的非接觸式運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)到的相應(yīng)信號(hào)(實(shí)線)， 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在對(duì)象身上測(cè)得。圖22B展示了 ECG信號(hào)(虛線)和放置在腿 部區(qū)域下方的非接觸式運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)到的相應(yīng)信號(hào)(實(shí)線)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例， 與圖22A中的測(cè)量同時(shí)進(jìn)行。1491和1495是QRS復(fù)合波的R峰值，1493和1496是在對(duì)象 身上測(cè)得的ECG信號(hào)的T波的峰值。1492和1497是被本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例識(shí)別為“瓣膜 點(diǎn)”的機(jī)械信號(hào)極值。1492和1497由兩個(gè)接近的傳感器同時(shí)測(cè)得。峰值1494為傳感器在 對(duì)象腿部區(qū)域測(cè)得的“壓力點(diǎn)”。1494和1497之間的時(shí)間差(約250毫秒)即為PTT。值得注意的是，對(duì)于以上述及的用“單個(gè)傳感器”檢測(cè)血壓的情況，本發(fā)明的范圍 包括用置于(例如)對(duì)象腿部下方的單個(gè)傳感器組件來(lái)測(cè)量，而不放置仍和傳感器在對(duì)象 的心臟下方進(jìn)行這種測(cè)量。但所述傳感器組件本身可以包括一個(gè)或多個(gè)傳感器。例如，所述 傳感器組件可包括兩個(gè)傳感器，該兩個(gè)傳感器沿對(duì)著所述對(duì)象的心臟的一條直線對(duì)齊(例 如，沿床的縱軸對(duì)齊)，且該兩個(gè)傳感器通常相隔10 30cm，例如相隔25cm。該兩個(gè)傳感 器分別在不同的時(shí)間檢測(cè)到傳播中的脈搏。如果不利用上面述及的瓣膜點(diǎn)和壓力點(diǎn)檢測(cè) 技術(shù)，具有兩個(gè)傳感器的小型傳感器組件通常并不能產(chǎn)生足夠的時(shí)間分辨率來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)定PTT0可以用此處述及的技術(shù)來(lái)識(shí)別瓣膜點(diǎn)和壓力點(diǎn)，但是，當(dāng)與瓣膜點(diǎn)的識(shí)別相結(jié)合時(shí)，要 考慮到該傳感器組件中兩個(gè)傳感器之間已知的縱向偏移，以減少PTT測(cè)量中的誤差。在有些情形下，脈搏血氧儀可能不進(jìn)行任何可見(jiàn)警告地給出錯(cuò)誤讀數(shù)。這可能會(huì) 發(fā)生，例如，由于灌流不佳(poor perfusion)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括上述 的脈搏血氧儀和機(jī)械傳感器。系統(tǒng)10既用脈搏血氧儀信號(hào)、也用機(jī)械傳感器信號(hào)計(jì)算所述 對(duì)象的心率。所述系統(tǒng)將用該兩種方法計(jì)算出來(lái)的心率進(jìn)行比較，以驗(yàn)證計(jì)算出來(lái)的心率 是正確的。如果二者不相符合，則系統(tǒng)會(huì)向醫(yī)護(hù)人員發(fā)出警報(bào)。脈搏血氧儀測(cè)得的脈搏信號(hào)受到了對(duì)象的呼吸循環(huán)的調(diào)制。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例中，系統(tǒng)10用脈搏血氧儀在呼吸循環(huán)中測(cè)得的脈搏信號(hào)的調(diào)制水平來(lái)評(píng)估所述對(duì)象是 否患有奇脈。對(duì)于有些應(yīng)用，為了識(shí)別這種調(diào)制，所述系統(tǒng)用上述的機(jī)械傳感器來(lái)測(cè)量所述 呼吸信號(hào)。所述系統(tǒng)分析所述信號(hào)，以找到所述呼吸循環(huán)的頻率和時(shí)間，并從而測(cè)量被呼吸 循環(huán)調(diào)制過(guò)的脈搏信號(hào)的調(diào)制深度。對(duì)于有些應(yīng)用，所述系統(tǒng)采用與美國(guó)專(zhuān)利5，743，263 中相似的技術(shù)，只不過(guò)用呼吸率而不是心率作為虛擬觸發(fā)物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10利用上述非接觸式機(jī)械傳感器測(cè)得的心率，以 提高脈搏血氧儀讀數(shù)中的信噪比。例如，所述心率被用作虛擬觸發(fā)物，其使用方式類(lèi)似于美 國(guó)專(zhuān)利5，743，263中述及的技術(shù)。替代性地，非接觸式機(jī)械傳感器測(cè)得的脈搏信號(hào)的確切 時(shí)間用于觸發(fā)心跳同步過(guò)程，以提高脈搏血氧儀信號(hào)中的信噪比。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10監(jiān)測(cè)呼吸和脈搏(或心跳)模式，以識(shí)別中樞 性睡眠呼吸暫停(Central Sleep Apnea, CSA)的發(fā)作。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括氣道正壓(Positive Airway Pressure, PAP)設(shè)備。 檢測(cè)到對(duì)象已經(jīng)睡著了之后，所述系統(tǒng)啟動(dòng)PAP設(shè)備。替代性地，所述系統(tǒng)在識(shí)別出平靜呼 吸之后，將PAP設(shè)備啟動(dòng)一段預(yù)定的時(shí)間，以促進(jìn)所述對(duì)象入睡，這可與PAP的啟動(dòng)相協(xié)調(diào)。 對(duì)于有些應(yīng)用，該實(shí)施例的技術(shù)在不妨礙對(duì)象入睡的前提下，用于治療患有阻塞性睡眠呼 吸暫停(obstructive sleep apnea, 0SA)的對(duì)象。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10連續(xù)監(jiān)測(cè)睡眠中對(duì)象12的心率。所述系統(tǒng)識(shí) 別并記錄心率的短期大幅上升。例如，模式分析模塊16計(jì)算每分鐘的平均心率和前10分 鐘的平均值。所述系統(tǒng)檢測(cè)到當(dāng)前分鐘的平均心率比前10分鐘的平均值至少大一定百分 比時(shí)，例如，大了約5% 約30%，如大了約10%，此時(shí)所述系統(tǒng)識(shí)別出(疾病發(fā)作)事件 發(fā)生了。所述系統(tǒng)記錄這類(lèi)事件的發(fā)生次數(shù)和嚴(yán)重程度，并將這類(lèi)事件作為如上所述的附 加臨床參數(shù)。在有些情形下，這類(lèi)事件的發(fā)生與血氧飽和度的下降緊密相關(guān)。替代性地，記 錄COPD對(duì)象所發(fā)生的這類(lèi)事件的次數(shù)和嚴(yán)重程度，并將其重大變化作為對(duì)象臨床狀況變 化的標(biāo)志。對(duì)于有些應(yīng)用，系統(tǒng)10為對(duì)象建立一個(gè)或多個(gè)晚上的心率中峰值或谷值的特征 基線，并在檢測(cè)到這類(lèi)峰值的特征(例如，睡眠中峰值的高度、頻率或分布)發(fā)生了明顯變 化時(shí)，對(duì)所述對(duì)象或醫(yī)護(hù)人員發(fā)出警報(bào)。在一個(gè)實(shí)施例中，還對(duì)這類(lèi)峰值進(jìn)行分析，并根據(jù) 它們是否與大的身體運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生或靠近大的身體運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)它們進(jìn)行分類(lèi)。在一個(gè)實(shí)施例 中，只有當(dāng)前面沒(méi)有發(fā)生過(guò)大的身體運(yùn)動(dòng)時(shí)，這類(lèi)峰值才被報(bào)告給臨床醫(yī)生。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10接收用于臨床參數(shù)如心率或呼吸率的值的指 定范圍。響應(yīng)運(yùn)動(dòng)傳感器30感測(cè)到的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，在至少30秒(例如，至少60秒，或至少 1小時(shí))的持續(xù)時(shí)間段內(nèi)，所述系統(tǒng)每10秒鐘至少計(jì)算一次所述對(duì)象的臨床參數(shù)值。只有當(dāng)發(fā)現(xiàn)在整個(gè)時(shí)間段內(nèi)歷次計(jì)算所得的臨床參數(shù)值中，超過(guò)50%的值落到了所述指定范圍 之外時(shí)，所述系統(tǒng)才發(fā)出警報(bào)。對(duì)于有些應(yīng)用，這一技術(shù)用于監(jiān)測(cè)具有某類(lèi)病況(如肺炎、 COPD、CHF，或除了呼吸暫?；騍IDS之外的其它病況)的對(duì)象。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10接收用于臨床參數(shù)如心率或呼吸率的值的指 定范圍。響應(yīng)運(yùn)動(dòng)傳感器30感測(cè)到的運(yùn)動(dòng)，在至少30秒(例如，至少60秒，或至少1小 時(shí))的持續(xù)時(shí)間段內(nèi)，所述系統(tǒng)每10秒鐘至少計(jì)算一次所述對(duì)象的臨床參數(shù)的各原始值。 系統(tǒng)在所述原始值的基礎(chǔ)上計(jì)算代表值，如這些原始值的平均值或中值，或基于原始值的 其它代表值(例如，包括棄去外圍原始值)。只有當(dāng)發(fā)現(xiàn)所述代表值落到了所述指定范圍之 外時(shí)，系統(tǒng)才發(fā)出警報(bào)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10接收用于臨床參數(shù)如心率或呼吸率的基線值 的指示。響應(yīng)運(yùn)動(dòng)傳感器30感測(cè)到的運(yùn)動(dòng)，在至少10秒(例如，至少30秒，至少60秒，或 至少1小時(shí))的持續(xù)時(shí)間段內(nèi)，所述系統(tǒng)例如至少10秒鐘至少計(jì)算三次所述對(duì)象的臨床參 數(shù)的值。只有當(dāng)發(fā)現(xiàn)所述值為至少一個(gè)閾值百分比、該閾值百分比與所述時(shí)間段內(nèi)歷次計(jì) 算的基線值相差超過(guò)50%時(shí)，所述系統(tǒng)才發(fā)出警報(bào)。對(duì)于有些應(yīng)用，這一技術(shù)用于監(jiān)測(cè)具有 某類(lèi)病況(如肺炎、C0PD、CHF，或除了呼吸暫?；騍IDS之外的其它病況)的對(duì)象。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10接收用于臨床參數(shù)如心率或呼吸率的基線值 的指示。響應(yīng)運(yùn)動(dòng)傳感器30感測(cè)到的運(yùn)動(dòng)，在至少10秒(例如，至少60秒，或至少1小 時(shí))的持續(xù)時(shí)間段內(nèi)，所述系統(tǒng)至少計(jì)算三次所述對(duì)象的臨床參數(shù)的各原始值。系統(tǒng)在所 述原始值的基礎(chǔ)上計(jì)算代表值，如這些原始值的平均值或中值，或基于原始值的其它代表 值(例如，包括棄去外圍原始值)。只有當(dāng)發(fā)現(xiàn)所述代表值與所述基線值相差至少一個(gè)閾值 百分比時(shí)，系統(tǒng)才發(fā)出警報(bào)。接受細(xì)胞毒性化療的對(duì)象處于罹患CHF和/或肺水腫的高風(fēng)險(xiǎn)境地。在本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用于在接受化療時(shí)或化療后對(duì)對(duì)象12進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在檢測(cè)到即將發(fā) 生CHF或肺水腫的臨床指示后，向?qū)ο蠡蜥t(yī)護(hù)人員發(fā)出警報(bào)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)象10用于監(jiān)測(cè)患有腎功能衰竭的對(duì)象。系統(tǒng)10識(shí) 別生命體征或其它測(cè)量參數(shù)的變化(例如，心率和呼吸率的上升或睡眠質(zhì)量的降低)(表示 為，例如，從午夜到凌晨六點(diǎn)的時(shí)間段內(nèi)、大的身體運(yùn)動(dòng)的頻率和振幅)，這種變化表明對(duì)象 可能需要透析治療或其它干預(yù)。肺動(dòng)脈高壓的特征是肺的收縮或二尖瓣狹窄引起肺動(dòng)脈中的血壓升高。這種狀況 對(duì)肺中的血液流動(dòng)造成不利影響，并導(dǎo)致心臟負(fù)擔(dān)加重。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10 用于監(jiān)測(cè)患有肺動(dòng)脈高壓的對(duì)象，以及識(shí)別他們的病情的開(kāi)始和/或惡化。系統(tǒng)10監(jiān)測(cè)臨 床參數(shù)，并識(shí)別可能指示了這種惡化的參數(shù)變化，例如呼吸率或心率的上升。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10檢測(cè)呼吸率、心率、大的身體運(yùn)動(dòng)的改變以及震顫，這些 表明一個(gè)已知可能要遭受痛苦的對(duì)象(例如，因?yàn)樘弁醋∵M(jìn)了醫(yī)院接受治療的對(duì)象)實(shí)際 上正在遭受痛苦。對(duì)于有些應(yīng)用，檢測(cè)到疼痛時(shí)，所述系統(tǒng)啟動(dòng)給藥裝置84(圖幻，以使之 自動(dòng)地進(jìn)行合適藥物的給藥，從而緩解疼痛。血氧飽和度是病情的重要指標(biāo)。但是在有些情形下，血氧飽和度的下降是個(gè)較晚 的指標(biāo)，在它之前先發(fā)生了呼吸、心臟和運(yùn)動(dòng)模式的改變。例如，在接受氧氣支持的病人中， 血氧飽和度下降常常是呼吸衰竭的遲到指標(biāo)。再次參見(jiàn)圖2。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括血氧監(jiān)測(cè)儀86 (例如脈搏血氧儀)。系統(tǒng)10監(jiān)測(cè)所述對(duì)象的呼吸模式、所述對(duì)象 的心跳模式、或者所述對(duì)象的呼吸運(yùn)動(dòng)模式(包括每次呼吸的深度)(或者兩種或多種以上 模式的結(jié)合)，同時(shí)用血氧監(jiān)測(cè)儀86監(jiān)測(cè)所述對(duì)象的血氧水平。所述系統(tǒng)用學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)識(shí) 別與即將發(fā)生的血氧水平變化相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)特征模式。檢測(cè)到所學(xué)習(xí)的發(fā)生在血氧 水平變化之前的至少一個(gè)特征模式之后，所述系統(tǒng)向所述對(duì)象或醫(yī)護(hù)人員發(fā)出警報(bào)。因此 所述系統(tǒng)成為了血氧水平變化的早期預(yù)警系統(tǒng)。選擇性地，即使沒(méi)有進(jìn)行學(xué)習(xí)，所述系統(tǒng)仍 結(jié)合血氧監(jiān)測(cè)儀86利用這種模式監(jiān)測(cè)技術(shù)，以提供即將發(fā)生的血氧水平變化的早期預(yù)警， 可能只單獨(dú)使用血氧水平儀來(lái)進(jìn)行預(yù)警。對(duì)于有些應(yīng)用，所述系統(tǒng)只用血氧水平儀86來(lái)學(xué) 習(xí)特征呼吸或心率模式，而不在后來(lái)用于監(jiān)測(cè)對(duì)象即將發(fā)生的血氧水平變化。對(duì)于有些應(yīng)用，系統(tǒng)10將呼吸率的變化和呼吸模式的變化解釋為血氧水平即將 惡化的高概率指標(biāo)。例如，與正休息的病人的淺呼吸或TAA結(jié)合的上升的呼吸率可能提供 這樣一種指標(biāo)。上升的心率，連同這些變化，成為血氧水平下降的高概率的附加指標(biāo)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10將血氧監(jiān)測(cè)儀86測(cè)得的有關(guān)血氧水平的信息 與運(yùn)動(dòng)傳感器30測(cè)得的有關(guān)呼吸率和/或心率的信息相結(jié)合，以產(chǎn)生綜合臨床評(píng)分。當(dāng)?shù)?分超過(guò)閾值時(shí)，所述系統(tǒng)產(chǎn)生警報(bào)對(duì)象存在呼吸窘迫的危險(xiǎn)。對(duì)于有些應(yīng)用，系統(tǒng)10還計(jì) 算不規(guī)則呼吸的臨床參數(shù)。對(duì)于有些應(yīng)用，所示系統(tǒng)計(jì)算在一個(gè)基線時(shí)間段(例如，小于1 小時(shí)，比如約15 45分鐘，或者大于約1小時(shí))內(nèi)用于所述對(duì)象的、針對(duì)每個(gè)測(cè)量參數(shù)的 基線。所述系統(tǒng)用例如以下公式計(jì)算所述臨床評(píng)分S = 5(IOO-Ox) -kl*DeltaRR_k2*DeltaHR+k3*RESPIrreg(式 7)其中S-臨床評(píng)分；Ox-百分比形式的血氧飽和度；DeltaRR-呼吸率相對(duì)于基線的百分比變化；DeltaHR-心率相對(duì)于基線的百分比變化；RESPIrreg-不規(guī)則呼吸相對(duì)于基線的百分比變化；kl、k2、k3-用于呼吸和心率參數(shù)的系數(shù)；通常kl、k2和k3約為0. 6 1. 4。在有些情形下，特別是當(dāng)心率很低時(shí)，呼吸率的高次諧波可能會(huì)出現(xiàn)在心臟通道 的頻譜中，并可能會(huì)影響心率的測(cè)量。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10利用例如約2 IOHz的通帶、用帶通濾波器來(lái)消除大部分的呼吸諧波(以及心率的基本頻率)。對(duì)得到的 信號(hào)進(jìn)行傅里葉分析時(shí)，心率的基本頻率不再是最高峰值。但是，心率信號(hào)的諧波仍然以峰 值形式存在。心跳模式分析模塊23識(shí)別這種峰值，并通過(guò)計(jì)算連續(xù)峰值之間的距離來(lái)算出 心率。在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)10用振幅解調(diào)方法來(lái)計(jì)算心率。在這種方法中，使用拒絕 基本心跳頻率和大多數(shù)呼吸諧波的帶通濾波器。例如，所述帶通濾波器可被調(diào)諧至約2 IOHz之間。計(jì)算過(guò)濾信號(hào)的絕對(duì)值，并將具有合適的截止頻率(例如約3Hz)的低通濾波器 應(yīng)用于所述絕對(duì)值信號(hào)結(jié)果。最后，所述系統(tǒng)計(jì)算功率譜，并識(shí)別其主要峰值，該主要峰值 與心率相對(duì)應(yīng)。震顫測(cè)量震顫測(cè)量有多種臨床用途。一項(xiàng)應(yīng)用是監(jiān)測(cè)糖尿病人以識(shí)別低血糖。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10識(shí)別與心率和呼吸率有關(guān)的信號(hào)。所述系統(tǒng)從總體信號(hào)中減去心率 和呼吸率信號(hào)。那些沒(méi)有不安事件存在的區(qū)域中的結(jié)果信號(hào)被視為用于上述分析的震顫信 號(hào)。對(duì)于有些應(yīng)用，所述震顫信號(hào)的能量由呼吸和/或心跳信號(hào)的大小予以歸一化。通常，與震顫有關(guān)的身體振動(dòng)發(fā)生在大約3 18Hz的頻段。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例中，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集模塊20和模式分析模塊16用于數(shù)字化和分析這些頻率處的數(shù)據(jù)。所 述系統(tǒng)把在該頻域中測(cè)得的能量的顯著變化歸因于震顫水平的變化，并將信號(hào)頻譜的變化 歸因于震顫頻譜的變化。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用機(jī)械傳感器30識(shí)別呼吸和心跳信號(hào)的停止。其它標(biāo) 準(zhǔn)監(jiān)測(cè)技術(shù)如ECG常常不能完成這項(xiàng)任務(wù)，因?yàn)槿怂乐?，心臟仍會(huì)產(chǎn)生一些電活動(dòng)，這些 電活動(dòng)被ECG監(jiān)測(cè)儀錯(cuò)誤地當(dāng)成了信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用于識(shí)別心跳和呼吸運(yùn) 動(dòng)信號(hào)的停止。在一個(gè)實(shí)施例中，用機(jī)械傳感器30進(jìn)行的測(cè)量的特點(diǎn)是大信號(hào)(與呼吸和 心跳相關(guān)信號(hào)相比)，這是由大的身體運(yùn)動(dòng)、說(shuō)話或其它一些活動(dòng)引起的。在這些情形下， 檢測(cè)不到心率和呼吸信號(hào)并不一定意味著心源性猝死。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10運(yùn)用附加 標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢測(cè)心源性猝死。當(dāng)心臟和呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)信號(hào)消失時(shí)(或變得非常微弱時(shí))，可檢 測(cè)到震顫信號(hào)明顯高于所有其它信號(hào)。如果存在震顫信號(hào)，但沒(méi)有心臟和呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)，則 系統(tǒng)10會(huì)將這種情況作為心源性猝死的標(biāo)志。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)檢測(cè)到的機(jī)械信號(hào)進(jìn)行 頻率分析。例如，利用短窗口時(shí)間框架(不大于30秒，以便進(jìn)行心源性猝死的快速檢測(cè))。 系統(tǒng)10識(shí)別是否在功率譜中存在頻率為3 7Hz的震顫相關(guān)峰值。這種峰值在功率譜中 為寬峰，其不以正弦信號(hào)(該正弦信號(hào)例如為呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的波及其諧波的特征) 為特征。如果系統(tǒng)10識(shí)別出這樣一種峰值該峰值大大高于呼吸和心跳相關(guān)運(yùn)動(dòng)信號(hào)所 在的0. 05 3. OHz中的能量，則系統(tǒng)10確定所述震顫相關(guān)信號(hào)高于呼吸或心跳相關(guān)信號(hào)， 從而對(duì)醫(yī)療專(zhuān)業(yè)人士發(fā)出適當(dāng)?shù)木瘓?bào)。圖5展示了在對(duì)象死亡后很短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的臨床試 驗(yàn)中，傳感器30測(cè)得的信號(hào)。線1210展示了時(shí)域中的信號(hào)，而線1211為頻域中的信號(hào)，均 由系統(tǒng)10分析過(guò)。線1211展示了與死亡后的震顫有關(guān)的峰值，該峰值高于頻譜中的任何 其它信號(hào)，因?yàn)闆](méi)有呼吸和心跳相關(guān)運(yùn)動(dòng)存在。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10識(shí)別對(duì) 象12的大的身體運(yùn)動(dòng)。“大的身體運(yùn)動(dòng)”被定義為其振幅大大高于(例如，至少高5倍) 呼吸相關(guān)身體運(yùn)動(dòng)的振幅，和/或其頻率分量高于(例如，頻率大約高IHz)呼吸運(yùn)動(dòng)的頻 率分量。對(duì)于有些應(yīng)用，所述系統(tǒng)從所述機(jī)械信號(hào)中提取相對(duì)和絕對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間與振幅參數(shù)。 運(yùn)動(dòng)前的信號(hào)模式或者與規(guī)則呼吸相對(duì)應(yīng)(當(dāng)對(duì)象在床上時(shí))，或者與系統(tǒng)噪聲相對(duì)應(yīng)(對(duì) 象正在進(jìn)入所述床)。大的身體運(yùn)動(dòng)期間的信號(hào)模式的特點(diǎn)是其振幅比規(guī)則呼吸振幅高 5 100倍，且信號(hào)從最大正值快速變化為最小負(fù)值。大的身體運(yùn)動(dòng)的初始階段包括從對(duì) 應(yīng)于規(guī)則呼吸或系統(tǒng)噪聲的模式轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)模式，該初始階段通常持續(xù)約0. 5秒。所述大 的身體運(yùn)動(dòng)時(shí)間事件的持續(xù)時(shí)間通常為10 20秒。該初始階段的動(dòng)力學(xué)特征是在一秒 內(nèi)，信號(hào)變?yōu)樽畲笳穹?。在所述大的身體運(yùn)動(dòng)的初始階段，振幅的上升通常比相應(yīng)于規(guī)則呼 吸模式的所述最大(振幅)值大10 100倍。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10通過(guò)檢測(cè)所述初始運(yùn)動(dòng)階段來(lái)識(shí)別所述大的 身體運(yùn)動(dòng)事件的開(kāi)始，以及當(dāng)運(yùn)動(dòng)相終止時(shí)所述運(yùn)動(dòng)事件的結(jié)束。對(duì)于有些應(yīng)用，所述系統(tǒng) 通過(guò)評(píng)估滑動(dòng)重疊(時(shí)間)窗口來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)分析，并識(shí)別出所述初始運(yùn)動(dòng)階段正在一 個(gè)時(shí)間窗口中發(fā)生，其特征是至少一項(xiàng)以下比率、或者在一些應(yīng)用中是以下兩個(gè)比率
小于一個(gè)閾值的信噪比(SNR)；和所述時(shí)間窗口內(nèi)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差(STD)與以通常呼吸信號(hào)為特征的窗口(例如，在 其中檢測(cè)到了呼吸信號(hào)的最近窗口)內(nèi)的信號(hào)STD之比大于一個(gè)閾值。為了計(jì)算SNR，所述系統(tǒng)通常計(jì)算功率譜，并將SNR設(shè)置為等于以下比率(a)呼吸 范圍中的特定頻率間隔(例如，約0. 1 IHz)中的能量，Kb)不包括呼吸范圍的整個(gè)頻 譜中的噪聲能量之比，即為了計(jì)算SNRJf (a)的值除以(b)的值。所述頻率間隔類(lèi)似于 所述系統(tǒng)測(cè)得的呼吸率的范圍。所述系統(tǒng)通常指定一個(gè)窗口的大小，從而使每個(gè)窗口包括 至少一個(gè)呼吸循環(huán)(例如，如果呼吸率為每分鐘12次，則指定窗口大小為5秒)。對(duì)于有些 應(yīng)用，所述系統(tǒng)自適應(yīng)地設(shè)置所述窗口大小，但對(duì)于其它應(yīng)用，所述系統(tǒng)根據(jù)允許的最低呼 吸率來(lái)固定所述窗口的大小。替代性地，所述系統(tǒng)通過(guò)將所述時(shí)間窗口分割成約0. 25 0. 75秒的小窗口(有 重疊或無(wú)重疊)來(lái)進(jìn)行所述大的身體運(yùn)動(dòng)的初始階段的檢測(cè)。對(duì)于每個(gè)窗口，所述系統(tǒng)基 于該窗口內(nèi)的信號(hào)方差計(jì)算出一組參數(shù)。對(duì)于有些應(yīng)用，所述系統(tǒng)將所述方差設(shè)為等于成 對(duì)的序列樣本差的絕對(duì)值的總和，所述序列樣本差由所述窗口內(nèi)的樣本數(shù)的平方根予以歸 一化。所述系統(tǒng)將所述方差參數(shù)與一個(gè)閾值進(jìn)行比較，如果所述方差參數(shù)大于所述閾值，則 所述系統(tǒng)識(shí)別出所述窗口包含大的身體動(dòng)作。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10檢測(cè)對(duì)象12進(jìn)入床和/或離開(kāi)床的事件。所述系統(tǒng)先 檢測(cè)到大的身體運(yùn)動(dòng)、然后檢測(cè)到連續(xù)運(yùn)動(dòng)的信號(hào)指示(例如，與呼吸或心跳有關(guān))時(shí)，確 認(rèn)發(fā)生了 “進(jìn)入床”事件；而當(dāng)所述系統(tǒng)先檢測(cè)到大的身體運(yùn)動(dòng)、然后卻沒(méi)有收到運(yùn)動(dòng)信號(hào) 時(shí)，確認(rèn)發(fā)生了 “離開(kāi)床”事件。對(duì)于有些應(yīng)用，傳感器30包括單個(gè)半剛性板，以及與該半 剛性板相連的振動(dòng)傳感器和兩個(gè)應(yīng)變計(jì)，這兩個(gè)應(yīng)變計(jì)用于檢測(cè)對(duì)象身體施加于傳感器30 上的重量。在一個(gè)實(shí)施例中，如果對(duì)象12已經(jīng)離開(kāi)床，且在大于指定時(shí)間長(zhǎng)度的時(shí)間段內(nèi)沒(méi) 有返回，則系統(tǒng)10發(fā)出警報(bào)，所述指定時(shí)間長(zhǎng)度為3分鐘 2小時(shí)，例如為10分鐘。這可 在一天中的具體時(shí)間(比如晚上)，針對(duì)病人手動(dòng)或自動(dòng)啟動(dòng)。這可用于監(jiān)管那些能夠獨(dú)立 地進(jìn)入或離開(kāi)床、但可能摔倒的病人。護(hù)士可能不希望在每次病人離開(kāi)床時(shí)都收到警報(bào)，但 可能希望在病人離開(kāi)了床、且10分鐘后未返回時(shí)收到警報(bào)，因?yàn)檫@種情況可能意味著病人 摔倒了且需要幫助，或者正獨(dú)自蹣跚在醫(yī)院或療養(yǎng)院內(nèi)。護(hù)士可能，例如，希望這種系統(tǒng)只 在夜晚啟動(dòng)，因?yàn)榇藭r(shí)護(hù)理團(tuán)隊(duì)較小，且預(yù)計(jì)病人除了很短期的離床外，幾乎全部時(shí)間都呆 在床上。這種“長(zhǎng)時(shí)間離床”警報(bào)對(duì)于減少警報(bào)次數(shù)、從而避免“警報(bào)疲勞”有著重大意義， 可以有效地向護(hù)理團(tuán)隊(duì)通知可能需要干預(yù)的異常情況。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10監(jiān)測(cè)心率和另外的生理參數(shù)如呼吸率和運(yùn)動(dòng)水平。如果 在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間(1分鐘 6小時(shí)，例如15分鐘)內(nèi)，呼吸率的檢測(cè)信號(hào)質(zhì)量良好和/ 或沒(méi)有檢測(cè)到大的身體運(yùn)動(dòng)，而用此處述及的方法檢測(cè)到心率不一致，那么這可能表明心 率不穩(wěn)定，例如心房纖維性顫動(dòng)。接著系統(tǒng)10就不穩(wěn)定的心率讀數(shù)發(fā)出警報(bào)，且在有些實(shí) 施例中，系統(tǒng)10還向臨床醫(yī)生額外的展示將病人連接至ECG設(shè)備的建議。對(duì)于有些對(duì)象，識(shí)別心率的不穩(wěn)定性是有用的，這可能是心率失常的標(biāo)志。在有些 情形下，就每次高心率變化性事件向臨床醫(yī)生發(fā)出警報(bào)可能導(dǎo)致假警報(bào)過(guò)多、達(dá)到不可接 受的水平，因?yàn)樵S多這類(lèi)事件可能是由于病人的運(yùn)動(dòng)或情緒激動(dòng)所導(dǎo)致的。在一個(gè)實(shí)施例
35中，系統(tǒng)10監(jiān)測(cè)心率和呼吸率。如果在一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間(該段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間為1分鐘 1小時(shí)，例如15分鐘)內(nèi)，呼吸率穩(wěn)定(例如，呼吸率讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差小于該段時(shí)間內(nèi)平均呼 吸率的5% )且沒(méi)有檢測(cè)到大的身體運(yùn)動(dòng)，但是心率卻顯示出很高的變化性(例如，心率讀 數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差大于該段時(shí)間內(nèi)心率平均值的8%，且心率沒(méi)有下降或上升的趨勢(shì))，那么這可 能是心率不穩(wěn)定(例如心房纖維性顫動(dòng))的標(biāo)志。接著系統(tǒng)10就不穩(wěn)定的心率讀數(shù)發(fā)出 警報(bào)，且在有些實(shí)施例中，還額外地向臨床醫(yī)生展示將病人連接至ECG設(shè)備的建議。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括床墊本身，該床墊被設(shè)計(jì)為將機(jī)械信號(hào)最佳傳輸至 壓電傳感器，因而成為傳感元件的一部分。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感器集成到動(dòng)態(tài)、 無(wú)動(dòng)力的床墊中，該床墊如Kinetic Conc印ts公司制造的AtmosAir9000型床墊。在有些 實(shí)施例中，所述床墊本身的調(diào)節(jié)技術(shù)使得對(duì)象身體與床墊的接觸面積最大化，從而使系統(tǒng) 檢測(cè)的信號(hào)得到改善。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用于在擔(dān)架運(yùn)輸(病人)時(shí)對(duì)病人進(jìn)行監(jiān)測(cè)。傳感器內(nèi) 置于擔(dān)架的面料中，并在運(yùn)輸途中持續(xù)監(jiān)測(cè)病人。當(dāng)檢測(cè)到對(duì)象狀況急劇變化時(shí)，不需要臨 床醫(yī)生的任何啟動(dòng)或?qū)ο蟮娜魏畏模到y(tǒng)10就會(huì)發(fā)出警報(bào)?？焖僮兓瘷z測(cè)在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用于識(shí)別醫(yī)院(例如外科或內(nèi)科病房)中至少 一個(gè)對(duì)象的病情變化，例如采用美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)11/782，750中述及的技術(shù)，該申請(qǐng)轉(zhuǎn)讓給了 本申請(qǐng)的申請(qǐng)人，并在此全文予以引用。所述變化通常包括需要迅速干預(yù)的惡化。系統(tǒng)10 通常在不接觸或察看對(duì)象或?qū)ο笏┮路?、不限制?duì)象活動(dòng)、且不需要護(hù)理人員或其它醫(yī) 護(hù)人員付出任何勞動(dòng)的情況下，識(shí)別所述變化。例如，檢測(cè)到對(duì)象的呼吸率下降到每分鐘8 次以下(這可能是呼吸抑制的跡象)時(shí)，所述系統(tǒng)向護(hù)士發(fā)出警報(bào)。對(duì)于有些應(yīng)用，所述系 統(tǒng)用于預(yù)測(cè)臨床發(fā)作的開(kāi)始，并發(fā)出警報(bào)。對(duì)于有些應(yīng)用，系統(tǒng)10在醫(yī)院中的對(duì)象進(jìn)入對(duì)象位點(diǎn)如床之后，自動(dòng)地監(jiān)測(cè)所述 對(duì)象。通常，系統(tǒng)10不需要由護(hù)士或其它醫(yī)護(hù)人員啟動(dòng)，而且除了需要對(duì)象在床上外，不需 要對(duì)象的任何其它服從。通常，運(yùn)動(dòng)傳感器30是非接觸式的(即不與對(duì)象或?qū)ο笏┮?服接觸)，并基本連續(xù)地工作。當(dāng)對(duì)象進(jìn)入床時(shí)，所述傳感器檢測(cè)由對(duì)象產(chǎn)生的振動(dòng)或其它 運(yùn)動(dòng)，并開(kāi)始監(jiān)測(cè)。替代性或附加性地，所述系統(tǒng)用上文述及的技術(shù)檢測(cè)“進(jìn)入床”事件。所 述系統(tǒng)檢測(cè)到任何可能需要干預(yù)的變化后，向臨床醫(yī)生發(fā)出警報(bào)。例如，系統(tǒng)可將警報(bào)發(fā)送 給護(hù)士、快速反應(yīng)團(tuán)隊(duì)成員或其它醫(yī)護(hù)人員，運(yùn)用無(wú)線方法，例如發(fā)送至無(wú)線通信設(shè)備如呼 機(jī)，或者運(yùn)用醫(yī)院中的其它呼叫系統(tǒng)。對(duì)于有些應(yīng)用，接收到信號(hào)之后，所述無(wú)線通信設(shè)備 發(fā)出聲音警報(bào)，例如，包括自動(dòng)產(chǎn)生的語(yǔ)音留言，該留言包括對(duì)象的姓名或編號(hào)、病房號(hào)、和 /或警報(bào)類(lèi)型。這使得臨床醫(yī)生能夠基于警報(bào)采取行動(dòng)和/或不需拿到紙件就能知道情況 (這在當(dāng)醫(yī)生手頭十分忙碌時(shí)是有用的)。對(duì)于有些應(yīng)用，當(dāng)對(duì)象進(jìn)入床時(shí)，系統(tǒng)10開(kāi)始使用用于警報(bào)的預(yù)設(shè)閾值。經(jīng)過(guò)一 段時(shí)間例如一個(gè)小時(shí)后，所述系統(tǒng)建立參考基線，例如該段時(shí)間內(nèi)的平均呼吸率。建立起基 線后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)臨床參數(shù)相對(duì)于基線有變化(例如快速變化)時(shí)，所述系統(tǒng)會(huì)向臨床醫(yī)生發(fā)出 警報(bào)。例如，當(dāng)檢測(cè)到臨床參數(shù)在15分鐘內(nèi)變化35%時(shí)，系統(tǒng)可發(fā)出警報(bào)。對(duì)于有些應(yīng)用，所述系統(tǒng)決定是否響應(yīng)至少一項(xiàng)臨床參數(shù)來(lái)發(fā)出警報(bào)，所述至少 一項(xiàng)臨床參數(shù)選自臨床參數(shù)的當(dāng)前值、臨床參數(shù)相對(duì)于基線的變化、在一段相當(dāng)短的時(shí)間段內(nèi)臨床參數(shù)的變化率，所述相當(dāng)短的時(shí)間段例如約2 180分鐘，比如約10 20分鐘。 對(duì)于有些應(yīng)用，所述系統(tǒng)采用兩項(xiàng)或更多項(xiàng)臨床參數(shù)的綜合評(píng)分。例如，所述評(píng)分可包括兩 項(xiàng)或兩項(xiàng)以上參數(shù)的加權(quán)平均值，例如i平分=K^Param+J*De 1 taParam+L*De 1 taParamRate (式 19)其中K、J和L為系數(shù)(例如，分別等于1、0. 2和0. 4) ；Param是臨床參數(shù)如呼吸 率或心率的當(dāng)前值；DeltaParam是所述參數(shù)相對(duì)于所述對(duì)象的基線的差異(例如，以百分 比表示)；而DeItaParamRate是當(dāng)前時(shí)間與前一時(shí)間之間的時(shí)間段中所述參數(shù)的變化百 分比，所述前一時(shí)間例如約10 20分鐘之前，如約15分鐘前。通常Param具有測(cè)量單 位，例如每分鐘呼吸多少次-次/分鐘，每分鐘心跳多少次-次/分鐘，而DeltaParam和 DeltaParamRate沒(méi)有單位。對(duì)于有些應(yīng)用，Param被歸一化了，例如將測(cè)得的值除以基線值 再乘以常數(shù)如100。例如，(如果Param被歸一化了)可將評(píng)分的上下閾值分別設(shè)定為65 和135，用于監(jiān)測(cè)呼吸率。如果評(píng)分落到了所述閾值范圍之外，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器10應(yīng)用在床的床墊中，從而沒(méi)有給床增加任何額外的可 見(jiàn)部件。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，包括上段述及的實(shí)施例，通常希望將警報(bào)數(shù)量降到最 低，特別是那些激活護(hù)士呼叫系統(tǒng)且在整個(gè)醫(yī)院病房?jī)?nèi)都能聽(tīng)到的警報(bào)。在一個(gè)實(shí)施例中， 識(shí)別出警報(bào)因素后，系統(tǒng)10首先啟動(dòng)持續(xù)一段短時(shí)間如30秒的、對(duì)象房間內(nèi)的本地警報(bào)。 系統(tǒng)30的用戶接口 M包括“去啟動(dòng)”控制裝置，比如一個(gè)按鈕，讓臨床醫(yī)生在進(jìn)入房間后 可以關(guān)掉警報(bào)，從而避免激活整個(gè)醫(yī)院病房?jī)?nèi)的警報(bào)。在上述一段短時(shí)間后，如果本地警報(bào) 沒(méi)有被臨床醫(yī)生關(guān)掉，則系統(tǒng)會(huì)發(fā)出通用警報(bào)。對(duì)于有些應(yīng)用，傳感器30安裝在對(duì)象位點(diǎn)中，如安裝在靠近對(duì)象的床的椅子中。對(duì)于有些應(yīng)用，所述系統(tǒng)在檢測(cè)到床空了一段時(shí)間(例如空了一小時(shí)，這可能意 味著原對(duì)象已經(jīng)離開(kāi)了床，一個(gè)新的對(duì)象將進(jìn)入床)后，會(huì)刪除基線。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括一個(gè)或多個(gè)以下傳感器尿量傳感器，溫 度傳感器(有線或無(wú)線)，血壓傳感器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用于監(jiān)測(cè)對(duì)象，并在檢測(cè)到惡化后發(fā)出警報(bào)。 對(duì)于有些應(yīng)用，將與惡化的特定類(lèi)型模式(如肺動(dòng)脈栓塞、低血糖、酒精戒斷)有關(guān)的信息 輸入模式分析模塊16。由醫(yī)生選擇病人對(duì)哪種類(lèi)型的狀況存在危險(xiǎn)，系統(tǒng)針對(duì)所選狀況查 找出一組合適的參數(shù)，并參數(shù)針對(duì)這些狀況的警報(bào)。例如，睡眠中的心動(dòng)過(guò)速、心悸、震顫、 翻身，以及發(fā)作，是酒精戒斷癥狀；震顫和心動(dòng)過(guò)速是高血糖癥狀；而呼吸促迫、心動(dòng)過(guò)速 和咳嗽是肺動(dòng)脈栓塞癥狀。系統(tǒng)檢查符合醫(yī)生選擇的那些狀況的結(jié)合，并在識(shí)別出這些結(jié) 合時(shí)發(fā)出警報(bào)。該技術(shù)為醫(yī)生提供了有效預(yù)警，并減少了對(duì)特定對(duì)象極不可能發(fā)生的事件 的假警報(bào)(例如，沒(méi)有糖尿病的對(duì)象不大可能發(fā)生低血糖，而沒(méi)有已知的DVT風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)象也 不大可能發(fā)生肺動(dòng)脈栓塞)。建議大多數(shù)住院病人避免持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的呆在床上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系 統(tǒng)10測(cè)量病人在床上持續(xù)呆了多長(zhǎng)時(shí)間，記錄該數(shù)據(jù)，并選擇性地給醫(yī)生發(fā)警報(bào)一如果 持續(xù)時(shí)間超過(guò)了一個(gè)閾值的話，所述閾值例如12小時(shí)，或者由醫(yī)生設(shè)定。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，傳感器30安裝在床墊內(nèi)、作為床墊的不可分割的一部 分。
再次參見(jiàn)圖2。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10用非接觸式機(jī)械傳感器(傳感 器30)和聲音傳感器82來(lái)監(jiān)測(cè)住院對(duì)象。系統(tǒng)識(shí)別與屬于所述對(duì)象的運(yùn)動(dòng)信號(hào)相關(guān)的聲 音信號(hào)。例如，系統(tǒng)識(shí)別打鼾和喘息，并向臨床醫(yī)生發(fā)出警報(bào)。對(duì)于有些應(yīng)用，所述系統(tǒng)通 過(guò)檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)與聲音信號(hào)的結(jié)合來(lái)識(shí)別所述對(duì)象的談話。當(dāng)對(duì)象在說(shuō)話時(shí)，系統(tǒng)配置心 率和呼吸率檢測(cè)算法，例如，設(shè)置不收集數(shù)據(jù)的空白時(shí)段，從而不會(huì)將與說(shuō)話有關(guān)的身體運(yùn) 動(dòng)誤當(dāng)成呼吸或心率數(shù)據(jù)。有生壓瘡風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)象常常被放置在交變壓力床墊上，這種床墊可以使對(duì)象身體與 床的接觸點(diǎn)發(fā)生變化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每次激活壓力床墊改變位置，系統(tǒng)10都 要檢測(cè)交變壓力床墊產(chǎn)生的機(jī)械信號(hào)(即振動(dòng))，并將這種振動(dòng)結(jié)合到檢測(cè)算法中，從而不 會(huì)錯(cuò)誤地將這種振動(dòng)識(shí)別成呼吸或心率信號(hào)。替代性地，系統(tǒng)10學(xué)習(xí)所述壓力床墊系統(tǒng)的 特征振動(dòng)信號(hào)，模式分析模塊16則每次識(shí)別所述信號(hào)，以便忽略該信號(hào)。替代性地，當(dāng)系統(tǒng) 10識(shí)別所述交變壓力床墊的特征振動(dòng)時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)空白時(shí)間段，在該空白時(shí)間段中不 采集數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10計(jì)算每個(gè)被測(cè)臨床參數(shù)的置信水平。例如，通 過(guò)計(jì)算有關(guān)呼吸率對(duì)頻譜中基線噪聲水平的峰值的頻域中的信噪比，來(lái)計(jì)算呼吸率的置信 度。所述系統(tǒng)用該置信度來(lái)使假警報(bào)數(shù)量最小化。因此，例如，如果呼吸率超過(guò)了要發(fā)出警 報(bào)的閾值，但其置信度卻不夠高，則系統(tǒng)可能暫時(shí)不會(huì)啟動(dòng)警報(bào)而等待另外的讀數(shù)(例如 30秒后的讀數(shù))。在本發(fā)明的實(shí)施例中，系統(tǒng)10通過(guò)識(shí)別信號(hào)振幅的變化，只用一個(gè)傳感器來(lái)識(shí)別 對(duì)象的姿勢(shì)改變。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10利用頻譜的高頻部分，利用帶通濾波器組的解 調(diào)作用，來(lái)檢測(cè)心率。例如，這樣的濾波器組可包括從3Hz 12Hz的多個(gè)濾波器，且每個(gè)濾 波器可以是IHz寬，并與另一濾波器重疊0. 5Hz。所述算法選擇具有最高的心跳峰值信噪 比(SNR)的濾波器，且所述系統(tǒng)一直使用這種濾波器，直到對(duì)象的位置發(fā)生改變，或者直到 檢測(cè)出大的身體運(yùn)動(dòng)。(在發(fā)明人進(jìn)行的臨床試驗(yàn)中，對(duì)于處在不同位置的相同對(duì)象，最佳 的濾波器可能有4 5Hz的變化)對(duì)于有些應(yīng)用，心跳峰值的SNR被定義為該峰值的振幅 除以不包括該峰值的任何整數(shù)諧波的、該峰值附近區(qū)域的頻譜振幅。例如，如果心率峰值的 頻率是f，且頻率f處的頻譜的振幅是H (f)，則
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括傳感器，該傳感器用于感測(cè)對(duì)象的生理參數(shù)并響應(yīng)這種感測(cè)產(chǎn)生信號(hào)；床；和控制單元，該控制單元用于通過(guò)分析所述生理參數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)所述對(duì)象的狀況，以及響應(yīng) 所述監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)所述床以提供干預(yù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述傳感器包括與所述床相連的一個(gè)或 多個(gè)重量傳感器。
3.用于與床一起使用的設(shè)備，該設(shè)備包括傳感器，該傳感器用于感測(cè)對(duì)象的生理參數(shù)并響應(yīng)這種感測(cè)產(chǎn)生信號(hào)；控制單元，該控制單元用于通過(guò)分析所述生理參數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)所述對(duì)象的狀況，以及響應(yīng) 所述監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)所述床以提供干預(yù)。
4.用于與包括傳感器的床一起使用的設(shè)備，該設(shè)備包括控制單元，該控制單元包括監(jiān)測(cè)功能件，該監(jiān)測(cè)功能件通過(guò)分析所述傳感器測(cè)得的生理參數(shù)的信號(hào)指示來(lái)監(jiān)測(cè)所 述對(duì)象的狀況；和驅(qū)動(dòng)功能件，該驅(qū)動(dòng)功能件響應(yīng)所述監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)所述床以提供干預(yù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元用于響應(yīng)所述監(jiān) 測(cè)、驅(qū)動(dòng)所述床以旋轉(zhuǎn)所述對(duì)象。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元用于響應(yīng)所述監(jiān) 測(cè)、驅(qū)動(dòng)所述床以改變床的靠背角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元用于響應(yīng)所述監(jiān) 測(cè)、驅(qū)動(dòng)所述床以向所述對(duì)象提供振動(dòng)治療。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的設(shè)備，其特征在于所述傳感器用于感測(cè)所述對(duì)象 的運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元用于響應(yīng)感測(cè)到的對(duì)象運(yùn) 動(dòng)，獲取所述對(duì)象的姿勢(shì)改變的速率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元用于從所述信號(hào) 中獲取所述對(duì)象的呼吸率。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述傳感器包括一個(gè)或多個(gè)與所述床相 連的重量傳感器。
12.—種設(shè)備，包括運(yùn)動(dòng)傳感器，用于在不觸及或不察看對(duì)象或?qū)ο笏┮路那疤?下，感測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，并響應(yīng)這種感測(cè)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)；重量傳感器，用于測(cè)量處在床的一部 分上的對(duì)象的重量，并響應(yīng)這種測(cè)量產(chǎn)生重量信號(hào)；輸出單元；以及控制單元，用于分析 所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)，響應(yīng)這種分析、識(shí)別可能需要產(chǎn)生警報(bào)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)指示的方向，并通過(guò)識(shí)別 重量信號(hào)的變化是否與已識(shí)別的運(yùn)動(dòng)信號(hào)方向基本同步來(lái)降低假警報(bào)的發(fā)生率，并且，如 果基本同步的話，拒絕驅(qū)動(dòng)所述輸出單元發(fā)出警報(bào)，而如果不基本同步的話，驅(qū)動(dòng)輸出單元 發(fā)出警報(bào)。
13.一種設(shè)備，包括運(yùn)動(dòng)傳感器，用于在不觸及或不察看對(duì)象或?qū)ο笏┮路那疤?下，感測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，并響應(yīng)這種感測(cè)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)；重量傳感器，用于測(cè)量床上對(duì)象的重量，并響應(yīng)這種測(cè)量產(chǎn)生重量信號(hào)；輸出單元；以及控制單元，用于(a)通過(guò)分析所述運(yùn)動(dòng) 信號(hào)來(lái)分析心率和呼吸率的變化，以及(b)分析重量信號(hào)的變化，并響應(yīng)(a)和(b)的分 析、驅(qū)動(dòng)所述輸出單元發(fā)出警報(bào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其特征在于還包括電動(dòng)床，其中，所述重量傳 感器是所述電動(dòng)床的一個(gè)部件。
15.一種設(shè)備，包括至少一個(gè)傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的生理參數(shù)和感測(cè)所述對(duì)象的震 顫；輸出單元；以及控制單元，用于通過(guò)分析所述生理參數(shù)和感測(cè)到的震顫，監(jiān)測(cè)所述對(duì) 象的除其震顫之外的其它狀況，并在基于對(duì)生理參數(shù)和震顫的分析檢測(cè)出被監(jiān)測(cè)狀況的惡 化后、驅(qū)動(dòng)所述輸出單元發(fā)出警報(bào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元用于通過(guò)分析所述生理 參數(shù)和感測(cè)到的震顫來(lái)監(jiān)測(cè)低血糖癥。
17.一種設(shè)備，包括至少一個(gè)傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，并響應(yīng)這種感測(cè)產(chǎn)生運(yùn) 動(dòng)信號(hào)；以及控制單元，該控制單元利用聚類(lèi)算法、在所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)的基礎(chǔ)上、計(jì)算所述對(duì) 象的呼吸率。
18.一種設(shè)備，包括至少一個(gè)傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，并響應(yīng)這種感測(cè)產(chǎn)生運(yùn) 動(dòng)信號(hào)；以及控制單元，該控制單元用于在所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)的基礎(chǔ)上計(jì)算所述對(duì)象的呼吸 相關(guān)運(yùn)動(dòng)，將該呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)與所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)相關(guān)聯(lián)，并響應(yīng)這種關(guān)聯(lián)來(lái)識(shí)別所述對(duì)象的 潛在呼吸暫停事件。
19.一種設(shè)備，包括至少一個(gè)傳感器，用于在不觸及或不察看對(duì)象或?qū)ο笏┮路?前提下，感測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，并響應(yīng)這種感測(cè)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)；以及控制單元，該控制單元用于 基于所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)計(jì)算所述對(duì)象的呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)，基于所述呼吸相關(guān)運(yùn)動(dòng)識(shí)別胸腹異步事 件，并響應(yīng)所述胸腹異步事件的識(shí)別來(lái)識(shí)別所述對(duì)象的潛在呼吸暫停事件。
20.一種設(shè)備，包括用于檢測(cè)對(duì)象的姿勢(shì)改變的傳感器；用于接收指示的用戶接口， 所述指示為醫(yī)護(hù)人員改變了所述對(duì)象的姿勢(shì)；以及控制單元，該控制單元識(shí)別以下(a)和 (b)兩項(xiàng)都在發(fā)生在定義長(zhǎng)度的時(shí)間窗口內(nèi)(a)傳感器對(duì)姿勢(shì)改變的檢測(cè)和(b)用戶接口 對(duì)所述指示的接收。
21.一種設(shè)備，包括至少一個(gè)傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)；輸出單元；以及 控制單元，用于通過(guò)分析所述呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)對(duì)象的非速率呼吸模式，以識(shí)別非速率 非呼吸暫停呼吸模式，該模式是對(duì)象狀況惡化的標(biāo)志；檢測(cè)到狀況惡化后，驅(qū)動(dòng)輸出單元發(fā) 出警報(bào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述非速率非呼吸暫停呼吸模式選自 以下各項(xiàng)喘氣，瀕死呼吸，共濟(jì)失調(diào)性呼吸，潮式呼吸，比奧呼吸，與吸氣坡度相關(guān)聯(lián)的呼 吸模式，與呼氣坡度相關(guān)聯(lián)的呼吸模式；其中，所述控制單元用于檢測(cè)所選的非速率非呼吸 暫停呼吸模式。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元用于分析呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào) 的規(guī)則性，并響應(yīng)對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)的規(guī)則性的分析來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出單元。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元響應(yīng)對(duì)以下事件的識(shí)別， 驅(qū)動(dòng)所述輸出單元以發(fā)出警報(bào)所述呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)的規(guī)則性水平下降到規(guī)則性閾值水平之 下。
25.一種設(shè)備，包括傳感器，用于在不觸及或不察看對(duì)象或?qū)ο笏┮路那疤嵯赂?測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)；以及控制單元，用于分析感測(cè)到的運(yùn)動(dòng)并響應(yīng)這種分析來(lái)識(shí)別胸腹異步。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元用于響應(yīng)對(duì)感測(cè)到的運(yùn) 動(dòng)的分析來(lái)計(jì)算以胸腹異步為特征的相位角，并將算出的相位角輸出給臨床醫(yī)生。
27.一種設(shè)備，包括傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的心率；輸出單元；以及控制單元，用于通 過(guò)分析所述心率來(lái)監(jiān)測(cè)對(duì)象的狀況，并在檢測(cè)到對(duì)象的心率變化水平最初很低、然后心率 突然變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸出單元以發(fā)出警報(bào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元在檢測(cè)到心率的突然變 化后，即使任何其它被檢測(cè)參數(shù)都沒(méi)有發(fā)生變化，也仍然要驅(qū)動(dòng)控制單元來(lái)發(fā)出警報(bào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于所述傳感器用于感測(cè)對(duì)象的大的身體 運(yùn)動(dòng)，其中，當(dāng)心率的突然變化伴隨著所述對(duì)象的大的身體運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述控制單元拒絕發(fā)出 警報(bào)。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于在檢測(cè)心率的突然變化時(shí)，控制單元用 于識(shí)別心率的突然下降。
31.一種設(shè)備，包括傳感器，用于在不觸及或不察看對(duì)象或?qū)ο笏┮路那疤嵯赂?測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)；輸出單元；以及控制單元，用于響應(yīng)感測(cè)到的運(yùn)動(dòng)，計(jì)算所述對(duì)象的臨床 參數(shù)的各原始值，基于所述原始值計(jì)算代表值，且只有當(dāng)發(fā)現(xiàn)所述代表值為不同于所述臨 床參數(shù)的基線值的至少一個(gè)閾值百分比時(shí)，才驅(qū)動(dòng)輸出單元發(fā)出警報(bào)；其中，所述控制單元 自動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)感測(cè)的持續(xù)時(shí)間，并基于該運(yùn)動(dòng)感測(cè)來(lái)計(jì)算代表值，該代表值為算出的原始 值的函數(shù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元自動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)感測(cè)的持 續(xù)時(shí)間，該持續(xù)時(shí)間為算出的原始值與臨床參數(shù)基線值之差的函數(shù)。
33.一種設(shè)備，包括運(yùn)動(dòng)傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的身體運(yùn)動(dòng)，并響應(yīng)這種感測(cè)產(chǎn)生運(yùn) 動(dòng)信號(hào)；以及控制單元，用于分析運(yùn)動(dòng)信號(hào)，并區(qū)分包含姿勢(shì)改變的身體運(yùn)動(dòng)和不包含姿勢(shì) 改變的身體運(yùn)動(dòng)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元響應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)信號(hào)的分析， 獲取所述對(duì)象的心率相關(guān)運(yùn)動(dòng)信號(hào)；并響應(yīng)取得的心率相關(guān)運(yùn)動(dòng)信號(hào)，區(qū)分包含姿勢(shì)改變 的身體運(yùn)動(dòng)和不包含姿勢(shì)改變的身體運(yùn)動(dòng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求20或33或34所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元利用其對(duì)包 含姿勢(shì)改變的身體運(yùn)動(dòng)和不包含姿勢(shì)改變的身體運(yùn)動(dòng)的區(qū)分，核實(shí)對(duì)壓瘡防止方案的遵從 度。
36.根據(jù)權(quán)利要求20或33或34所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元用于識(shí)別姿 勢(shì)改變速率是否小于閾值速率，該閾值速率為每小時(shí)0. 1 1次姿勢(shì)改變。
37.根據(jù)權(quán)利要求20或33或34所述的設(shè)備，其特征在于如果單位時(shí)間內(nèi)的姿勢(shì)改 變速率低于閾值，所述設(shè)備發(fā)出警報(bào)。
38.根據(jù)權(quán)利要求20或33或34所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元利用傳感器 對(duì)從不同方向施加到傳感器上的力的響應(yīng)的校正數(shù)據(jù)指示來(lái)進(jìn)行識(shí)別。
39.根據(jù)權(quán)利要求20或33或34所述的設(shè)備，其特征在于所述控制單元用于區(qū)別(a) 和(b)其中(a)從床中央到床側(cè)的姿勢(shì)改變，(b)從床側(cè)到床中央的姿勢(shì)改變。
40.一種設(shè)備，包括傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的身體運(yùn)動(dòng)，并響應(yīng)這種感測(cè)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信 號(hào)；輸出單元；以及控制單元，用于分析運(yùn)動(dòng)信號(hào)，并響應(yīng)這種分析和響應(yīng)已識(shí)別的對(duì)象 正在睡覺(jué)的可能性，如果運(yùn)動(dòng)信號(hào)表明對(duì)象不再睡覺(jué)且其掉落床下的風(fēng)險(xiǎn)上升的話，驅(qū)動(dòng) 輸出單元發(fā)出警報(bào)。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其特征在于控制單元基于對(duì)象運(yùn)動(dòng)的減少來(lái)識(shí)別 對(duì)象正在睡覺(jué)的可能性。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其特征在于基于以前測(cè)量的對(duì)象的運(yùn)動(dòng)模式，控制 單元將運(yùn)動(dòng)減少識(shí)別為對(duì)象可能正在睡覺(jué)的標(biāo)志。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其特征在于控制單元基于一天中的時(shí)間來(lái)識(shí)別對(duì) 象入睡的可能性。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其特征在于控制單元基于選自以下各項(xiàng)的輸入來(lái) 調(diào)整用于警示醫(yī)生的閾值表明對(duì)象存在掉落床下的高風(fēng)險(xiǎn)的輸入，有關(guān)對(duì)象用藥管理特 征的輸入，以及對(duì)對(duì)象接受過(guò)手術(shù)的指示的輸入。
45.一種設(shè)備，包括單個(gè)傳感器，用于在不觸及或不察看對(duì)象或?qū)ο笏┮路那疤?下感測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，并響應(yīng)這種感測(cè)產(chǎn)生信號(hào)；以及控制單元，用于分析所述信號(hào)以識(shí)別對(duì) 象的運(yùn)動(dòng)，且，作為響應(yīng)，確定對(duì)象是否在床上。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于在分析所述信號(hào)時(shí)，控制單元分析選自 以下各項(xiàng)的信號(hào)特征信號(hào)中的噪聲，以及信號(hào)的頻譜。
47.一種設(shè)備，包括傳感器，用于產(chǎn)生有關(guān)對(duì)象是否在床上的信號(hào)指示；輸出單元；以 及控制單元，用于在對(duì)象已經(jīng)離開(kāi)床至少一段預(yù)定時(shí)間時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸出單元發(fā)出警報(bào)。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其特征在于如果對(duì)象離床時(shí)間小于一分鐘，控制單 元拒絕驅(qū)動(dòng)輸出單元發(fā)出警報(bào)。
49.一種設(shè)備，包括傳感器組件，用于感測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，并響應(yīng)這種感測(cè)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信 號(hào)，該傳感器組件包括板和兩個(gè)或多個(gè)壓電傳感器，這些壓電傳感器一個(gè)疊在另一個(gè)上面， 并與所述板相連；以及控制單元，用于響應(yīng)所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)，計(jì)算一個(gè)或多個(gè)臨床參數(shù)。
50.一種設(shè)備，包括機(jī)械傳感器，用于產(chǎn)生機(jī)械傳感信號(hào)；照相機(jī)，用于測(cè)定對(duì)象的運(yùn) 動(dòng)并產(chǎn)生照相信號(hào)；以及控制單元，用于利用選自以下各項(xiàng)的至少一個(gè)信號(hào)來(lái)計(jì)算對(duì)象 的臨床參數(shù)機(jī)械傳感信號(hào)和照相信號(hào)、來(lái)自所述機(jī)械傳感信號(hào)和照相信號(hào)的處理信息，并 利用所述處理信息來(lái)使計(jì)算臨床參數(shù)的錯(cuò)誤最小化。
51.一種設(shè)備，包括至少一個(gè)傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的心率和對(duì)象的附加生理參數(shù)； 輸出單元；以及控制單元，用于通過(guò)分析心率和生理參數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)對(duì)象的狀況，并在監(jiān)測(cè)到 伴隨有所述附加臨床參數(shù)的低變化性的心率的高變化性時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸出單元發(fā)出警報(bào)。
52.一種設(shè)備，包括至少一個(gè)傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的心率和對(duì)象的附加生理參數(shù)； 輸出單元；以及控制單元，用于通過(guò)分析心率和生理參數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)對(duì)象的狀況，并在監(jiān)測(cè)到 以下情況時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸出單元發(fā)出警報(bào)(a)與感測(cè)心率的低信號(hào)質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的心率的高變 化性，即伴隨著(b)感測(cè)到的附近生理參數(shù)的高信號(hào)質(zhì)量。
53.根據(jù)權(quán)利要求51或52所述的設(shè)備，其特征在于在驅(qū)動(dòng)輸出單元發(fā)出警報(bào)的過(guò)程 中，控制單元驅(qū)動(dòng)輸出單元發(fā)出心率失常的警報(bào)。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其特征在于在驅(qū)動(dòng)輸出單元發(fā)出警報(bào)的過(guò)程中，控制單元驅(qū)動(dòng)輸出單元發(fā)出心房纖維性顫動(dòng)的警報(bào)。
55.根據(jù)權(quán)利要求51或52所述的設(shè)備，其特征在于所述附加生理參數(shù)包括對(duì)象的呼 吸率，其中，所述至少一個(gè)傳感器用于測(cè)量呼吸率。
56.根據(jù)權(quán)利要求51或52所述的設(shè)備，其特征在于所述附加生理參數(shù)包括對(duì)象的運(yùn) 動(dòng)水平，其中，所述至少一個(gè)傳感器用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)水平。
57.根據(jù)權(quán)利要求51或52所述的設(shè)備，其特征在于，控制單元通過(guò)以下確定以下條件 來(lái)確定心率的高變化性伴隨著附加生理參數(shù)的低變化性確定所述高、低變化性彼此發(fā)生 在15分鐘內(nèi)。
58.根據(jù)權(quán)利要求51或52所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)傳感器包括單個(gè)傳 感器，該單個(gè)傳感器用于感測(cè)心率和所述附加生理參數(shù)。
59.一種設(shè)備，包括傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的心率；輸出單元；控制單元，用于接收對(duì) 象的用藥指示，響應(yīng)該用藥指示自動(dòng)設(shè)定閾值，識(shí)別出心率超出閾值后發(fā)出警報(bào)。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的設(shè)備，其特征在于，控制單元響應(yīng)關(guān)于藥物為β阻斷劑的 指示來(lái)設(shè)定閾值。
61.一種設(shè)備，包括至少一個(gè)傳感器，用于感測(cè)對(duì)象在床上的運(yùn)動(dòng)并由此產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信 號(hào)；以及控制單元，用于分析運(yùn)動(dòng)信號(hào)的噪聲特征并由此確定對(duì)象的物理配置情況。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的設(shè)備，其特征在于，在確定對(duì)象的物理配置情況時(shí)，控制單 元確定對(duì)象是躺在床上還是坐在床上。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)傳感器包括用于感測(cè)對(duì) 象運(yùn)動(dòng)的單個(gè)傳感器。
64.一種設(shè)備，包括傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的心率并由此產(chǎn)生信號(hào)；輸出單元；控制單 元，用于在檢測(cè)到心率信號(hào)的周期模式時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸出單元產(chǎn)生睡眠呼吸暫停風(fēng)險(xiǎn)警報(bào)。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的設(shè)備，其特征在于在分析心率時(shí)，控制單元用于關(guān)聯(lián)對(duì)象 的心率和呼吸運(yùn)動(dòng)，并響應(yīng)這種關(guān)聯(lián)來(lái)確定對(duì)象是否具有睡眠呼吸暫停風(fēng)險(xiǎn)。
66.一種設(shè)備，包括單個(gè)傳感器；控制單元，用于接收來(lái)自單個(gè)傳感器的信號(hào)，計(jì)算對(duì) 象兩個(gè)位點(diǎn)之間的脈搏傳導(dǎo)時(shí)間指標(biāo)，并基于該脈搏傳導(dǎo)時(shí)間來(lái)獲取血壓指標(biāo)。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的設(shè)備，其特征在于，單個(gè)傳感器與對(duì)象接觸。
68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的設(shè)備，其特征在于，控制單元用于從單個(gè)傳感器的信號(hào)中 獲取如下信息(a)對(duì)象心動(dòng)周期的特征時(shí)間，和(b)對(duì)象非心臟位置處的壓力波的到達(dá)時(shí) 間，并獲取從(a)到(b)的脈搏傳導(dǎo)時(shí)間。
69.一種設(shè)備，包括多個(gè)傳感器，用于感測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)并由此產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)；控制單 元，用于接收信號(hào)，并基于來(lái)自其中一個(gè)傳感器的信號(hào)來(lái)計(jì)算(a)對(duì)象心動(dòng)周期的特征時(shí) 間，和(b)對(duì)象非心臟位置處壓力波的到達(dá)時(shí)間，并獲取從(a)到(b)的脈搏傳導(dǎo)時(shí)間。
70.根據(jù)權(quán)利要求1,3,4,15，17，18，20，21，27，33，40，47，50，51，52，59，61，64 或 66 中 任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述傳感器用于在不觸及對(duì)象或?qū)ο笏┮路那疤嵯?感測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。
71.根據(jù)權(quán)利要求1,3,4,15，17，18，20，21，27，33，40，47，50，51，52，59，61，64 或 66 中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述傳感器用于在不觸及或不察看對(duì)象或?qū)ο笏┮路?的前提下感測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種設(shè)備(10)，其包括至少一個(gè)傳感器(30)，用于感測(cè)對(duì)象(12)的生理參數(shù)和感測(cè)對(duì)象(12)的大的身體運(yùn)動(dòng)；輸出單元(24)；以及控制單元(14)。所述控制單元(14)通過(guò)分析生理參數(shù)和感測(cè)到的大的身體運(yùn)動(dòng)來(lái)監(jiān)測(cè)對(duì)象(12)的狀況，并在檢測(cè)到被監(jiān)測(cè)狀況的惡化時(shí)驅(qū)動(dòng)輸出單元(24)發(fā)出警報(bào)。本發(fā)明還描述了其它實(shí)施例。
文檔編號(hào)G08B23/00GK102113034SQ200980127239
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者什羅米·卡朋, 茲維·希納爾, 塔爾·克萊普, 沙曼德·霍夫特, 蓋伊·梅格爾, 羅曼·卡拉希克, 羅特姆·馬克, 設(shè)拉茲·列夫科維奇, 阿卡迪·阿沃布卡, 阿夫納·霍爾伯林 申請(qǐng)人:阿列森斯有限公司