用于測量呼吸率的系統(tǒng)和方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于測量呼吸率的系統(tǒng)和方法。提供了用于生成指示患者的呼吸率的信號的系統(tǒng)和方法。生成具有調(diào)制頻率的差分正弦電流信號。差分電流信號在與患者的胸部接觸的電極之間傳遞。基于差分電流信號在電極之間的傳遞，接收電壓信號。電壓信號包括在調(diào)制頻率處的正弦電壓，該正弦電壓具有基于患者的呼吸而變化的幅度。通過將電壓信號乘以正弦信號來生成包括低頻分量和高頻分量的輸出信號。正弦信號具有調(diào)制頻率。輸出信號被濾波以去除高頻分量，并且濾波后的輸出信號包括具有指示患者的呼吸率的特性的波形。還描述了相關(guān)的設(shè)備、系統(tǒng)、技術(shù)和物品。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
用于測量呼吸率的系統(tǒng)和方法
本文中描述的主題大體上涉及呼吸率監(jiān)測并且更具體地涉及用于生成指示患者的呼吸率的信號的系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
呼吸率是每分鐘人進(jìn)行的呼吸數(shù)量。呼吸率可以隨著發(fā)燒、生病和其他醫(yī)學(xué)狀況而增加或減少，并且因此患者的呼吸率被頻繁地監(jiān)測作為分析患者的醫(yī)學(xué)健康狀態(tài)的手段。呼吸率可以表示為每分鐘呼吸的數(shù)量或者表示為頻率（例如，1Hz的頻率對應(yīng)于每分鐘60次呼吸）。患者的呼吸率可以人工地（例如，通過使臨床醫(yī)生對患者在時間段內(nèi)進(jìn)行的呼吸數(shù)量計數(shù)）或者經(jīng)由自動呼吸測量系統(tǒng)測量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
提供了用于生成指示患者的呼吸率的信號的系統(tǒng)和方法。在一個方面，生成具有調(diào)制頻率的正弦差分電流信號。差分電流信號在與患者的胸部接觸的電極之間傳遞。基于差分電流信號在電極之間的傳遞，接收電壓信號。電壓信號包括在調(diào)制頻率處的正弦電壓，該正弦電壓具有基于患者的呼吸而變化的幅度。通過將電壓信號乘以正弦信號而生成包括低頻分量和高頻分量的輸出信號。正弦信號具有調(diào)制頻率和恒定幅度。輸出信號被濾波以去除高頻分量，并且濾波后的輸出信號包括具有指示患者的呼吸率的特性的波形。在用于生成指示患者的呼吸率的信號的另一相關(guān)方面中，接收具有基于患者的呼吸而變化的幅度的幅度調(diào)制（AM）信號。AM信號基于正弦電流信號在與患者的胸部接觸的電極之間的傳遞。使用乘法器對AM信號進(jìn)行解調(diào)。乘法器的輸出包括具有指示患者的呼吸率的特性的波形。在另外的相關(guān)方面中，用于生成指示患者的呼吸率的信號的系統(tǒng)包括電流源，該電流源配置為生成具有調(diào)制頻率的正弦差分電流信號。差分電流信號在與患者的胸部接觸的電極之間傳遞以生成電壓信號。電壓信號是在調(diào)制頻率處的正弦電壓，該正弦電壓具有基于患者的呼吸而變化的幅度。信號源配置為生成具有調(diào)制頻率和恒定幅度的正弦信號。乘法器配置為通過將電壓信號乘以正弦信號來生成包括低頻分量和高頻分量的輸出信號。濾波器配置為對輸出信號進(jìn)行濾波以去除高頻分量。濾波后的輸出信號包括具有指示患者的呼吸率的特性的波形。在另外的相關(guān)方面中，一種患者監(jiān)測裝置包括用于生成指示患者的呼吸率的信號的系統(tǒng)。用于生成信號的系統(tǒng)包括電流源，該電流源配置為生成具有調(diào)制頻率的正弦差分電流信號。差分電流信號在與患者的胸部接觸的電極之間傳遞以生成電壓信號。電壓信號是在調(diào)制頻率處的正弦電壓，該正弦電壓具有基于患者的呼吸而變化的幅度。信號源配置為生成具有調(diào)制頻率和恒定幅度的正弦信號。乘法器配置為通過將電壓信號乘以正弦信號來生成包括低頻分量和高頻分量的輸出信號。濾波器配置為對輸出信號進(jìn)行濾波以去除高頻分量。濾波后的輸出信號包括具有指示患者的呼吸率的特性的波形。本文中描述的主題提供了許多技術(shù)優(yōu)點。如下所述，乘法器用于對呼吸信號進(jìn)行解調(diào)。乘法器的使用消除了傳統(tǒng)系統(tǒng)中存在的噪聲源，因此使得能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的呼吸讀數(shù)。另外，該噪聲減少將產(chǎn)生針對ECG和調(diào)搏器脈搏檢測功能的更好性能。本文中描述的系統(tǒng)和方法還消除了傳統(tǒng)系統(tǒng)中存在的差分信號處理的復(fù)雜性并且使得能夠經(jīng)由簡化的濾波器設(shè)計實現(xiàn)信號處理。以下詳細(xì)描述這些技術(shù)優(yōu)點和其他技術(shù)優(yōu)點。本文中描述的主題的一個或多個變化的細(xì)節(jié)在以下附圖和描述中闡明。根據(jù)描述和附圖以及根據(jù)權(quán)利要求書，本文中描述的主題的其他特征和優(yōu)點將是明顯的。附圖說明圖1是描繪用于生成指示患者的呼吸率的信號的示例系統(tǒng)的方框圖；圖2是用于測量患者的呼吸率的示例系統(tǒng)的示意圖；圖3是描繪用于生成指示患者的呼吸率的信號的方法的示例步驟的流程圖；以及圖4描繪示例患者監(jiān)測裝置。具體實施方式圖1是描繪用于生成指示患者106的呼吸率的信號的示例系統(tǒng)的方框圖。系統(tǒng)包括電流源102，該電流源102配置為生成差分電流信號104。差分電流信號104中的每一個是具有調(diào)制頻率和恒定幅度的正弦電流。調(diào)制頻率是比患者的呼吸率的頻率表示高一個或多個數(shù)量級的相對高的頻率。例如，健康的成人在休息時的通常呼吸率是每分鐘12-20次呼吸。表示為頻率的這樣的呼吸率對應(yīng)于0.20-0.33Hz的頻率范圍。相反，在示例中，差分正弦電流信號104具有大約40KHz的頻率。如圖1所示，差分正弦電流信號104在與患者106的胸部接觸的電極108、110之間傳遞。電極108、110之間的電壓與患者的胸部的阻抗成比例并且在患者的胸部膨脹和收縮時作為呼吸的函數(shù)而變化。電壓感測電路112讀取電極108、110之間的電壓并且生成對應(yīng)的電壓信號113。因為差分電流信號104是具有調(diào)制頻率的正弦信號，所以電壓信號113是在調(diào)制頻率處的正弦電壓，該正弦電壓具有基于患者的呼吸而變化的幅度。因此，電壓信號113是幅度調(diào)制（AM）正弦信號。如上所述，電壓信號113是具有基于患者的呼吸而變化的幅度的AM信號。為了對該AM信號進(jìn)行解調(diào)，利用乘法器114。如圖1所示，乘法器114接收來自電壓感測電路112的電壓信號113。乘法器114還接收來自信號源116的具有調(diào)制頻率（例如，大約40KHz）和恒定幅度的正弦信號115。正弦信號115可以是具有恒定幅度的電壓信號。如上所述，差分正弦電流信號104也具有恒定幅度，并且在示例中，正弦電壓信號115的恒定幅度與差分正弦電流信號104的恒定幅度成比例。乘法器114通過將電壓信號113乘以正弦信號115來對電壓信號113進(jìn)行解調(diào)。如上所述，信號113和115共享相同調(diào)制頻率，但是AM電壓信號113經(jīng)由其變化的幅度而攜帶關(guān)于患者的呼吸率的附加信息。在乘法器114處將信號113、115相乘使得該附加信息能夠從信號113提取。具體地，在信號113、115相乘時，乘法器114的所得到的輸出信號117包括高頻分量和低頻分量。高頻分量具有兩倍調(diào)制頻率的頻率。低頻分量包括具有基于患者的呼吸率而變化的幅度的波形。該波形具有比高頻分量的頻率低一個或多個數(shù)量級的相對低的頻率。在示例中，高頻分量具有大約80KHz的頻率，而取決于患者的呼吸率，低頻分量具有在0.25-3.5Hz的范圍內(nèi)的頻率。為了從輸出信號117去除高頻分量，使用濾波器118。在示例中，濾波器118是低通濾波器。由濾波器118生成的濾波后的輸出信號120保留包括具有基于患者的呼吸率而變化的幅度的波形的輸出信號117的低頻分量。在一些示例中，對輸出信號117執(zhí)行附加濾波以生成濾波后的輸出信號120（例如，進(jìn)行濾波以從輸出信號117去除直流（DC）偏置，等）。濾波后的輸出信號120可以由各種組件（例如，模擬或數(shù)字信號處理系統(tǒng)等）接收，并且患者106的呼吸率可以基于信號120計算。除了別的可能性以外，表征所計算的呼吸率的數(shù)據(jù)可以存儲在存儲器中、經(jīng)由顯示裝置顯示、和/或傳送至遠(yuǎn)程計算系統(tǒng)。本文中描述的用于測量患者的呼吸率的系統(tǒng)和方法不同于傳統(tǒng)方案。例如，用于測量患者的呼吸率的傳統(tǒng)系統(tǒng)利用多組開關(guān)。調(diào)制組的開關(guān)用于生成偏置電流，而第二組開關(guān)用于對來自與患者接觸的電極的波形采樣。開關(guān)以高速打開和閉合來實現(xiàn)這些目的，并且這兩組的切換必須相對于彼此精確定時。使用該傳統(tǒng)布置的示例系統(tǒng)是德州儀器的ADS1298R，其是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的。利用這些開關(guān)的傳統(tǒng)系統(tǒng)由于前述的定時要求而通常遭受定時問題。此外，在傳統(tǒng)系統(tǒng)中使用的高速切換產(chǎn)生可能破壞這些系統(tǒng)中使用的信號（例如，表示呼吸率的信號、心本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種用于生成指示患者的呼吸率的信號的方法，所述方法包括：生成差分電流信號，所述差分電流信號均包括具有調(diào)制頻率的正弦電流；在與患者的胸部接觸的電極之間傳遞所述差分電流信號；基于在所述電極之間的所述差分電流信號的傳遞而接收電壓信號，所述電壓信號包括在所述調(diào)制頻率處的正弦電壓，所述正弦電壓具有基于所述患者的呼吸而變化的幅度；通過將所述電壓信號乘以具有所述調(diào)制頻率和恒定幅度的正弦信號，生成包括低頻分量和高頻分量的輸出信號；以及對所述輸出信號進(jìn)行濾波以去除所述高頻分量，濾波后的輸出信號包括具有指示所述患者的呼吸率的特性的波形。

【技術(shù)特征摘要】
2015.11.30 US 14/9548461.一種用于生成指示患者的呼吸率的信號的方法，所述方法包括：生成差分電流信號，所述差分電流信號均包括具有調(diào)制頻率的正弦電流；在與患者的胸部接觸的電極之間傳遞所述差分電流信號；基于在所述電極之間的所述差分電流信號的傳遞而接收電壓信號，所述電壓信號包括在所述調(diào)制頻率處的正弦電壓，所述正弦電壓具有基于所述患者的呼吸而變化的幅度；通過將所述電壓信號乘以具有所述調(diào)制頻率和恒定幅度的正弦信號，生成包括低頻分量和高頻分量的輸出信號；以及對所述輸出信號進(jìn)行濾波以去除所述高頻分量，濾波后的輸出信號包括具有指示所述患者的呼吸率的特性的波形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：基于濾波后的輸出信號，計算所述患者的所述呼吸率；以及提供表征所述呼吸率的數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，表征所述呼吸率的所述數(shù)據(jù)的提供包括：存儲所述數(shù)據(jù)；將所述數(shù)據(jù)加載到存儲器中；顯示所述數(shù)據(jù)；或者將所述數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程計算系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述差分電流信號包括彼此有180度相位差的信號的差分對，并且所述電壓信號包括單端電壓信號，其中生成所述單端電壓信號包括：基于所述信號的差分對在所述電極之間的傳遞而接收第一和第二電壓信號，所述第一和第二電壓信號中的每一個對應(yīng)于所述差分對中的相應(yīng)信號，并且所述第一和第二電壓信號包括在所述調(diào)制頻率處的具有基于所述患者的呼吸而變化的幅度的正弦電壓；以及獲取所述第一和第二電壓信號之間的差異以生成所述單端電壓信號。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，表示為頻率的所述患者的所述呼吸率比所述調(diào)制頻率低一個或多個數(shù)量級。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述正弦信號是具有所述恒定幅度的電壓信號，并且其中所述正弦電流信號具有第二恒定幅度，所述電壓信號的所述恒定幅度與所述正弦電流信號的所述第二恒定幅度成比例。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：對濾波后的輸出信號執(zhí)行附加的濾波以從濾波后的輸出信號去除直流（DC）偏置。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述低頻分量的頻率比所述高頻分量的頻率低一個或多個數(shù)量級。9.一種用于生成指示患者的呼吸率的信號的方法，所述方法包括：接收具有基于患者的呼吸而變化的幅度的幅度調(diào)制（AM）信號，所述AM信號基于正弦電流信號在與所述患者的胸部接觸的電極之間的傳遞；以及使用乘法器對所述AM信號進(jìn)行解調(diào)，所述乘法器的輸出包括具有指示所述患者的呼吸率的特性的波形。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述正弦電流信號和所述AM信號具有相同頻率，并且其中對所述AM信號的所述解調(diào)包括：在所述乘法器處，將所述AM信號乘以具有所述頻率和恒定幅度的正弦信號。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括：基于所述乘法器的所述輸出，計算所述患者的所述呼吸率；以及提供表征所述呼吸率的數(shù)據(jù)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，表征所述呼吸率的所述數(shù)據(jù)的提供包括：將所述數(shù)據(jù)存儲在存儲器中；顯示所述數(shù)據(jù)；或者將所述數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程計算系統(tǒng)。13.一種用于生成指示患者的呼吸率的信號的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：TE蓋，
申請(專利權(quán))人：德爾格醫(yī)療系統(tǒng)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國,US