CN103169474B - 移动式监测、分析和治疗辅助仪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于移动式监测受检者或患者睡眠的仪器，特别是用于借助至少一个探测生物声学信号的传感器(2)分析和治疗与睡眠相关的呼吸障碍的仪器，具有至少一个电源和用于处理信号的控制单元(3)。至少一个用于探测体内产生的噪音的传感器(2)分配给至少一个用于靠近躯干定位的装置(9)，并具有可以通过控制单元(3)激活的激发单元(4)，通过该单元在识别到受检者出现可预先规定的声学噪音模型时，可以引发与呼吸障碍反作用的刺激。

Description

移动式监测、分析和治疗辅助仪器

技术领域

本发明涉及一种仪器，用于受检者或患者的移动式睡眠监测，特别是用于借助至少一个探测生物声学信号的传感器分析和治疗与睡眠相关的呼吸障碍，具有至少一个电源和用于处理信号的控制单元。

背景技术

与睡眠相关经常出现的呼吸障碍是阻塞性睡眠窒息综合症(呼吸暂停)。这种类型的窒息例如在环绕上呼吸道的环状肌肉剧烈松弛的情况下出现。通过呼吸气流气管上形成低压，其中，气管的上部由于肌肉松弛不能再足够地抵抗低压。因此气管的上部缩小，从而阻碍呼吸道和血液的氧含量下降。

氧含量的这种下降可以利用开头所述类型的仪器进行测量，这种仪器由DE102008063231A1已经公开。在此方面公开了一种用于诊断与睡眠相关的呼吸障碍测量患者生物信号的方法和装置。该仪器特别是可以在家庭护理范围内使用，其中，检测氧饱和度、脉搏率、原脉波、氧饱和度的质量指数和选择性检测鼻腔呼吸气流和打鼾。

这种仪器的缺点是为检测上述参数必须在患者身上安放大量的测量仪。因为与这种类型睡眠监测相关的是给患者连接电缆，这样意外影响其睡眠质量并因此测量结果。在此方面具有呼吸气流打鼾鼻镜和夹在患者手指上的脉搏血氧传感器。在此方面首先是进行日常睡眠状况测量的患者面部的鼻镜非常不便。这种类型的睡眠监测虽然为睡眠疾病的诊断提供良好的结果，但在长时间监测的过程中反复出现干扰的测量误差，这些测量误差例如由于睡眠中患者姿势的改变而产生。

尽管这种仪器宣称适用于家庭，但仪器记录的数据始终需要在医院里读出和分析处理。随后才由医生采取措施，治疗所诊断的与睡眠相关的呼吸障碍以使患者康复。

此外从现有技术中公开了作为臂带构成的仪器，其在探测到鼾声时借助经皮肤神经刺激向使用者发出报警信号。打鼾从医学的角度来说并不危险，因为只要使用者打鼾，就保证有进出呼吸器官的连续气流。在呼吸暂停时，这种气流中断和打鼾也暂时停止，由此使用者的报警信号停止。因此利用这种仪器不能确定危险的窒息并因此只能将它们视为扰人的，但医学上并不令人担心的打鼾的消除器。

发明内容

本发明的目的因此在于，提供一种开头所称类型的仪器，该仪器除了专用诊断与睡眠相关的呼吸障碍外，还为受检者或患者提供医学上重要的治疗或再生的可能性。

该目的就一种用于移动式监测受检者或患者睡眠的仪器而言依据本发明由此得以实现，即至少一个用于探测体内产生的声音的传感器分配给至少一个用于靠近躯干定位的装置，并具有可以通过控制单元激活的激发单元，通过该单元在识别到受检者出现可预先规定的声学噪音模型时，可以引发与呼吸障碍反作用的刺激。

与本发明相关的优点是，受检者和患者在窒息时通过刺激例如使其姿势改变。通过这种姿势变化与缩小的气管反作用，由此使呼吸道重新畅通。此外，通过与呼吸障碍反作用的刺激可以使环绕上呼吸道的环状肌肉受到刺激，从而该肌肉不再松弛并由此释放呼吸道或保持畅通。在这种情况下，不必通过刺激使患者完全清醒，因为足够的是使其从深睡阶段运动到其身体支配足够与呼吸障碍反作用的肌肉张力的较高阶段。生物声学传感器本身在此方面最好设置在它探测肺进出气流噪音的气管高度上。但该传感器也可以设置在受检者身体的其他重要的靠近躯干的部位上，在这些部位上发出可以从声学上探测到呼吸障碍的噪音。控制单元连续或在确定的时间段和/或持续时间检查可以预先规定的确定噪音模型是否出现。例如，如果肺进出气流的噪音在确定的时间应沉寂，那么控制单元激活激发单元。

通过传感器探测的声信号因此可与血液的氧饱和度相关联。因此利用本发明可以借助声信号探测确定血液的氧饱和度，取消复杂的光学脉搏测血氧。引起血液中氧减少和二氧化碳增多产生的窒息的生物声学测量此外也比光学的脉搏测血氧更加迅速。通过设置在气管上的生物声学传感器可以迅速确定肺是否进出气流。如果该气流中断，那么血液中的氧饱和度开始逐步下降和进一步宝贵的时间流逝，直至缺氧的血液被泵到患者的手指，在那里通过脉搏测氧传感器可以探测到窒息。

此外具有优点的是，具有传感器的外壳在其靠近受检者身体的面上具有用于传输生物声学信号的传输表面并在远离受检者身体的面上具有用于声绝缘的绝缘表面。由此保证环境噪音得到尽可能强地衰减和通过生物声学传感器主要或仅探测来自受检者身体的噪音。因此此外有意义的是至少一个传感器分配给传输表面，因为身体噪音通过传感器的位置可以按照医生听诊器的类型得到最佳检测。

特别有利的是，至少另一个传感器分配给绝缘表面。因此其中一个生物声学传感器可以靠近受检者身体设置和其中一个生物声学传感器可以远离受检者身体设置。由此不是来自受检者身体的噪音可以明确地判定为环境噪音。也就是说，如果出现环境噪音，那么该噪音首先被远离受检者身体的传感器探测到，然后才被靠近受检者身体的传感器检测到。两个所探测的噪音模型由此可以测量的行程差得出环境噪音的结论。相反按照这种方式也可以明确判定身体噪音，因为靠近受检者身体的传感器比远离受检者身体的传感器更早探测到身体噪音信号。此外优选绝缘表面上和/或传输表面上构成声道，因为由此使环境噪音的探测明显变得容易。该声道例如可以作为简单的孔在外壳壁上构成。

此外适用外壳内设置隔音板。这样靠近受检者身体的传感器可以良好地对环境噪音隔绝和远离受检者身体的传感器可以良好地对受检者身体噪音隔绝。隔音板最好由泡沫材料和/或塑料构成。此外优选可以将现有技术中所公开的材料用于隔音板。

还具有优点的是，激发单元与控制单元之间具有至少单向通信连接和/或选通可能性。由此保证激发单元可以通过控制单元安全和首先是可靠激活。通信连接在此方面可以是传统的有线连接或借助蓝牙、无线LAN、无线电或诸如此类的连接构成。

此外优选激发单元作为与其他部件分开的部件实现，因为这样激发单元可以设置在受检者身体的不同部位上或甚至与其无接触式设置。

此外具有优点的是，激发单元设置在外壳内或与用于靠近躯干定位由皮带系统构成的装置一体化。由此保证仪器特别紧凑构成并由此受检者或患者的睡眠不会受到仪器的影响。外壳本身在此方面可以由专业人员公知的材料，最好由塑料、铝或皮肤接受的合金构成。

特别适用激发单元作为床的执行机构和/或作为移动部件报警单元和/或紧邻受检者或在其耳道内的声发送器和/或作为设置在肢体上的激发带构成。这样在出现呼吸障碍时通过调床可以改变患者的姿势，以便释放呼吸道。移动部件报警单元可以是具有振动报警和/或铃声的移动电话或也可以是由其他人例如护士使用的仪器。直接设置在受检者耳道附近的声发送器可以是耳机，其在呼吸障碍时通过声噪音向受检者报警。激发带可以作为臂带构成，上面具有带唤醒和/或报警功能的表。

另一种优选实施方式的特征在于，激发单元由用于借助经皮肤的电神经刺激形成刺激的EMS-/TENS仪器构成。EMS-/TENS仪器也可以用于肌肉刺激。这种类型的神经或肌肉刺激非常适用于与环形上呼吸肌的松弛反作用。不言而喻，EMS-/TENS仪器也可以设置在受检者身体的其他部位上，最好是四肢上。EMS-/TENS仪器具有可以安置在受检者身体上的电极，其中，具有优点的是电极与用于定位的装置一体化，来紧凑构成用于移动式睡眠监测的仪器。EMS-/TENS仪器同样可以分配给用于固定在四肢上的臂带和/或腿带上。刺激电流治疗在此方面提供一种提醒受检者或患者呼吸障碍的特别是低噪音和有效的机理。此外具有优点的是，与受检者或患者睡在同一房间内的其他人员并不受施加刺激的干扰或甚至被唤醒。

还优选的是激发单元是电刺激器和/或振动器和/或声发送器和/或信号灯和/或温度刺激发送器和/或嗅觉信号发送器和/或机械击打单元和/或撞击单元和/或针刺单元构成。因此保证每个受检者均可以佩带对他至关重要的激发单元，因为或者或受检者对确定的刺激不同程度产生反应。特别是例如电刺激不能在患有心脏或心脏收缩节律障碍的人员和带心脏起搏器的人员或孕妇身上使用。部分因此也适用通过专用的气体成分刺激反映演化经验的嗅觉。可以使用如移动电话上使用的振动器，因为这种振动器在此期间具有特别小的尺寸并因此用于移动式睡眠监测的仪器本身保持非常节省位置和紧凑。

为可以确定干扰噪音在空间中的其他噪音源的位置，此外事实证明优选的是，正好具有三个传感器，因为由此可以进行三角测量。

为使控制单元特别紧凑和特别小构成，事实证明特别适用控制单元作为微控制器或ASIC(专用集成电路)或FPGA(可以现场编程的门电路设置)或FPAA(可以现场编程的模拟设置)构成。

此外有利的是具有至少一个用于储存和/或读取数据的存储单元。由此可以记录夜间的数据，特别第二天例如借助外部的PC对其进行分析处理。仪器上还可以具有可以读出数据或提供远程医疗的接口。这些接口可以作为USB或LAN或诸如此类的接口构成，其中，也可以使用如蓝牙、W-LAN或诸如此类的无线连接。存储单元也可以作为交互式数据载体如Flash-EEPROM(Flash-electricallyerasableprogrammableread-onlymemory)构成，最好作为SecureDigitalMemory卡(SD卡)、CompactFlash卡、SmartMedia卡(SM卡)或诸如此类的卡构成。在这样一种实施方式中，微处理器上具有相应卡的插接位置和外壳具有相应的放卡处。

此外具有优点的是，为微控制器分配至少一个用于滤除人工噪音的滤波系统。由此可以滤除空间内的环境噪音、叠加呼吸气流的人体噪音，例如像心跳并还有受检者呼气和吸气时的运动中产生的噪音。

优选滤波系统作为单或多通道、硬件和/或软件基础上的滤波器构成。人工噪音滤波在此方面可以通过相应配置的可以现场编程的模拟设置(FPAA)进行。为人工消除将FPAA的不同的CAB(“configurableanalogblogs”)在一维或多维矩阵中定位。这些CAB具有输入端和输出端以及至少一个运算放大器、可配置的电容和电阻、可配置的连接资源(电线、电路)和配置数据存储器。FPAA的每个CAB作为带通或作为带阻配置，以便滤除此前作为人工频率范围确定的输入信号的确定频率范围。例如患者睡眠中运动时产生的FPAA输入端噪音通过CAB之一滤除，由此FPAA的输出信号不含运动的人工噪音。

此外具有优点的是，具有与微控制器或ASIC或FPGA或FPAA连接的内部或外部模数转换器。因此数据的分析处理也可以在用于移动式睡眠监测的仪器内进行。生物声学传感器在此方面与模数转换器一体化构成。这一点此外提高依据本发明的仪器与大量不同微控制器的兼容性。微控制器从它那方面也可与可以现场编程的门电路设置(FPGA)一体化构成，其中，这种数字集成电路可以这样配置，使其在小型化的基础上根据可以学习可播放的和/或可替代的算法进行复杂的运算操作。

此外优选具有用于校验最好可以自动运行的装置。由此可以事先记录测量受检者时通过滤波系统可以滤除的环境噪音。

此外具有优点的是，具有至少一个最好设置在外壳上的操作件。该操作件可以用于接通或断开仪器，其中，此外通过例如较长时间按压仪器进行校验。

因此也适用操作件作为单钮操作件构成。由此仪器保持紧凑和操作件可以作为普通的转动开关、滑动开关、按键开关或从现有技术中公知的其他开关构成。

此外事实证明特别有利的是，激发单元可以借助操作件接通或断开，因为有时在诊断的范围内对于患者或受检者不希望触发与呼吸障碍反作用的刺激，以便可以确定与睡眠相关的呼吸障碍。

一种优选实施方式的特征在于，由纺织材料和优选作为胸带构成的装置用于定位。这一点确保生物声学传感器可以最佳固定在受检者的身体上。纺织材料在皮肤上比例如塑料材料的感觉更加舒适，从而用于定位的装置使受检者舒适佩带。特别是较长时间佩带出汗的情况下，纺织材料也是最佳的。抗微生物剂、霉菌和细菌在纺织的胸带情况下也不会快速出现。在此方面特别有利的是，用于靠近躯干定位的装置可以取下和洗涤。这种清洁的可能性为受检者提供卫生的优点。在用于定位的装置方面特别具有优点的是，该装置可以纵向调节地构成并具有例如皮带扣或其他固定件形式的用于确定长度的扣。

为减少或完全消除用于移动式睡眠监测的仪器与被子或受检者的睡衣之间的噪音，事实证明优选外壳和/或用于靠近躯干定位的装置在远离受检者身体侧上具有滑动表面。

最后事实证明特别适用的还有外壳内和/或用于定位的装置上具有至少一个生物反馈传感器。由此探测其他信号，例如像借助温度传感器探测体温，出汗时借助湿度传感器探测湿度并借助眼睛或眼睑传感器探测眼球运动。特别是利用最后所述的传感器可以探测和研究REM睡眠阶段(Rapid-Eye-Movement)。此外可以使用肌肉传感器，以便监测受检者的肌肉收缩。该仪器作为选择也可以具有心脏活动单元，其根据心脏活动的确定确保佩带单元正确放置在受检者身上。按照这种方式，受检者在放置仪器时得到报警，提示该仪器未按规定放置在身体上。此外可以提醒受检者仪器在睡眠期间脱落。

附图说明

下面借助附图所示的实施例对本发明进行详细说明。其中：

图1示出依据本发明第一实施例的仪器设置在受检者身上的正视图；图2示出图1的仪器部分剖面的侧视图；以及

图3示出另一实施方式的仪器设置在受检者身上的正视图。

具体实施方式

图1和3示出依据本发明的仪器的两个实施例，该仪器用于移动式监测受检者和患者的睡眠，特别是用于分析和治疗与睡眠相关的呼吸障碍。外壳1内设置两个探测生物声学信号的传感器2/7、一个电源和一个用于处理信号的控制单元3。电源在此方面作为蓄电池构成，但也可以作为简单的可更换的蓄电池组或现有技术中所公开的其他电存储单元构成。传感器2之一为探测体内产生的声音分配给作为胸带15构成的用于靠近躯干定位的装置9。该装置特别是可以通过胸带、BH或具有仪器容纳处的BH、具有仪器容纳处的衬衣或具有仪器容纳处的睡衣构成。具有可以通过控制单元3激活的激发单元4，通过该单元在受检者身上可以引发与呼吸障碍反作用的刺激。这种刺激在识别到可预先规定的声学噪音模型时产生。

从控制单元3到在这里由用于借助经皮肤电神经刺激形成刺激的EMS-/TENS仪器11构成的激发单元4的单向通信连接是有效的。EMS-/TENS仪器11的电极16与胸带15一体化。在心脏衰弱的患者情况下，这些电极16通过振动器替代。所示的两个实施例具有各自一个显示单元17，上面显示瞬间测量的声学参数、设置在外壳1内的电存储单元的充电状态、测量模式-例如像仪器接通或断开激发单元4的运行-或对于专业人员来说以公知的方式显示的其他数值。

正如从图2所看到的那样，所示的外壳1在其靠近受检者身体的侧上具有用于传输生物声学信号的传输表面5。在所示的实施例中，外壳1的内部设置隔音板8，其吸收环境噪音，也就是来自外部的和来自内部的受检者身体的体噪音。在这种情况下，两个传感器2中的一个分配给靠近受检者身体的传输表面5和另一传感器7分配给外壳1远离受检者身体的面。

控制单元3由微控制器12构成而仪器此外具有用于存储和读取数据的存储单元13。微控制器12上具有滤除人工噪音的随机适配的滤波器。外壳1上确切地具有一个由单钮操作件构成的操作件14。该操作件可以按压和/或转动，由此可以自动接通和断开仪器或激发单元4。

在图3的第二实施例中，激发单元4作为与其余部件分开的部件实现。激发单元4一方面由设置在臂带18和腿带19上的EMS-/TENS仪器11多部分构成，而另一方面由以耳机20的形式直接设置在受检者耳道附加的声发送器10构成。手关节上的电极在所示的实施例中如同臂带或手表那样构成。

这种情况下只要出现与睡眠相关的呼吸障碍，就可以由通过EMS-/TENS仪器11的电极16的电刺激并由通过耳机20的警报声对患者进行刺激。EMS-/TENS仪器11装备电极16，其也可以用于在患者的手臂或腿上进行肌肉电刺激(EMS)。

下面介绍按照图1用于移动式监测受检者睡眠的仪器的工作原理。

两个声传感器2/7连续探测噪音，其中，可区分是受检者身体的噪音还是环境噪音。在这里靠近受检者身体的传感器2探测受检者身体的噪音和远离受检者身体的传感器7探测环境噪音。如果环境噪音到达内置的传感器2，那么由随机适配的滤波器构成的滤波系统滤出上述的噪音模型，例如像姿势改变的噪音。存储单元13内为此储存数据库，该数据库预先储存绝大部分人工噪音。但这些人工噪音也可以通过事先的校验储存在存储单元13内。

内置的传感器2主要探测气管体内产生的噪音。如果出现窒息，那么内部传感器2探测预知的并储存在存储单元13内的噪音模型，例如一定的休息。这种噪音模型由微控制器12识别，然后它通过单向通信连接激活EMS-/TENS仪器11。EMS-/TENS仪器11的电极16对受检者身体的电刺激，短时间向受检者施加与呼吸障碍反作用的刺激，由此受检者改变其姿势。受检者简单的姿势改变这样频繁地释放呼吸道。

附图标记

1外壳

2传感器

3控制单元

4激发单元

5传输表面

6绝缘表面

7另一传感器

8隔音板

9用于靠近躯干定位的装置

10声发送器

11EMS-/TENS-仪器

12微控制器

13存储单元

14操作件

15胸带

16电极

17显示单元

18臂带

19腿带

20耳机

Claims (20)

1.仪器，用于受检者的移动式睡眠监测，用于借助至少一个探测生物声学信号的传感器分析和治疗与睡眠相关的呼吸障碍，具有至少一个电源和用于处理信号的控制单元（3），其特征在于，所述至少一个探测生物声学信号的传感器为了探测体内产生的声音分配给至少一个用于靠近躯干定位的装置，并且所述仪器具有能够通过控制单元（3）激活的激发单元（4），通过该激发单元在识别到受检者出现能够预先规定的声学噪音模型时，能够引发与呼吸障碍反作用的刺激，其中，所述激发单元（4）由用于借助经皮肤的电的神经刺激形成刺激的EMS-/TENS仪器（11）构成，其中，包含所述至少一个探测生物声学信号的传感器的外壳（1）在其靠近受检者身体的侧上具有用于传输生物声学信号的传输表面（5）并在远离受检者身体的侧上具有用于声绝缘的绝缘表面（6），其中，所述至少一个探测生物声学信号的传感器分配给传输表面（5），其中，至少一个另外的传感器分配给绝缘表面（6），其中在所述外壳（1）的内部设置隔音板（8），所述隔音板吸收来自外部的环境噪音和来自内部的受检者身体的体噪音。

2.按权利要求1所述的仪器，其特征在于，绝缘表面（6）上和/或传输表面（5）上构成声道。

3.按权利要求1或2所述的仪器，其特征在于，激发单元（4）与控制单元（3）之间具有至少单向通信连接和/或选通单元。

4.按权利要求3所述的仪器，其特征在于，激发单元（4）作为与其他部件分开的部件实现。

5.按权利要求1所述的仪器，其特征在于，激发单元（4）设置在外壳（1）内或与用于靠近躯干定位的、由皮带系统构成的装置（9）一体化。

6.按权利要求4所述的仪器，其特征在于，激发单元（4）由床的执行机构和/或由移动部件报警单元和/或直接设置在受检者附近或耳道内的声发送器（10）和/或由设置在四肢上的激发带构成。

7.按权利要求1所述的仪器，其特征在于，激发单元（4）由电刺激器和/或振动器和/或声发送器（10）和/或信号灯和/或温度刺激发送器和/或嗅觉信号发送器和/或机械击打单元和/或撞击单元和/或针刺单元构成。

8.按权利要求1所述的仪器，其特征在于，准确具有三个探测生物声学信号的传感器。

9.按权利要求1所述的仪器，其特征在于，控制单元（3）由微控制器（12）或ASIC或FPGA或FPAA构成。

10.按权利要求1所述的仪器，其特征在于，具有至少一个用于储存和/或读取数据的存储单元（13）。

11.按权利要求9所述的仪器，其特征在于，为微控制器（12）分配至少一个用于噪音人工滤除的滤波系统。

12.按权利要求11所述的仪器，其特征在于，滤波系统由单或多通道、硬件和/或软件基础上的滤波器构成。

13.按权利要求9所述的仪器，其特征在于，具有与微控制器（12）或ASIC或FPGA或FPAA连接的内部或外部模数转换器。

14.按权利要求10所述的仪器，其特征在于，具有用于校验的装置。

15.按权利要求1所述的仪器，其特征在于，具有至少一个操作件（14）。

16.按权利要求1所述的仪器，其特征在于，用于靠近躯干定位的装置（9）作为由纺织材料制成的胸带（15）构成。

17.按权利要求1所述的仪器，其特征在于，外壳（1）和/或用于靠近躯干定位的装置（9）在远离受检者身体的侧上具有滑动表面。

18.按权利要求1所述的仪器，其特征在于，外壳（1）内和/或用于靠近躯干定位的装置上具有至少一个生物反馈传感器。

19.按权利要求14所述的仪器，其特征在于，所述用于校验的装置能够自动运行。

20.按权利要求15所述的仪器，其特征在于，所述操作件（14）设置在外壳（1）上。