在醫(yī)療設備中的使用狀態(tài)監(jiān)視和自動功率管理的制作方法

專利名稱：在醫(yī)療設備中的使用狀態(tài)監(jiān)視和自動功率管理的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明一般涉及用來自動確定醫(yī)療設備的使用狀態(tài)的設備和方法，尤其涉及基于 電子醫(yī)療設備的所述使用狀態(tài)的自動功率管理。明確而言，盡管不是排它性地，本發(fā)明涉及 在使用電子聽診器之前打開聽診器時對這類設備的功率管理，并且涉及與打開這類設備有 關(guān)的、或與這類電子設備(如聽診器)在打開之后使用之前變得可操作所需要的時間有關(guān) 的問題。此外，根據(jù)本發(fā)明的使用狀態(tài)確定可以應用在除聽診器之外的其它設備中，諸如用 于給藥的注射器設備或吸入設備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)機械/聲學聽診器得到廣泛使用，并且每當希望時，這類設備自然是立即可 操作而不需要打開設備(即為其提供能量)。近來已可購得電子聽診器，并且這類設備提供 優(yōu)于傳統(tǒng)被動機械/聲學設備(即，不設有主動放大裝置、或者使設備能夠進行諸如信號濾 波的主動信號處理，或分析/評估由這些設備拾取的信號的其它信號處理裝置的設備)的 許多優(yōu)點。然而，諸如聽診器之類的電子醫(yī)療設備的用戶常常發(fā)現(xiàn)如下問題設備在使用之 前必須打開，并且對于某些用戶而言，此類設備在打開之后變得可操作所需的時段也是一 個問題。對于數(shù)字型電子聽診器(或其它醫(yī)療設備)，后一問題由數(shù)字設備的引導時間(即 將軟件從外部Flash/E2pr0m加載到裝置的RAM中花費的時間)引起。相關(guān)的等待時間使 用戶感到不便，盡管這一等待時間通常只有幾秒。對于以上問題的一個解決方案是將設備保持在操作待機模式中，以便實現(xiàn)設備的 快速通電，但這種解決方案通常會相關(guān)地帶來大而不可接受的功耗，并因此大幅縮短電池
壽命o此外，所有類型的新型高級電子電路(例如無線通信)集成到這類設備中將增加 功耗，并因此進一步惡化電池壽命縮短問題。通過限制每次啟動的操作時間從而例如在最后按鈕操作之后的三分鐘關(guān)閉(假 定這種操作指示設備已不在活動使用中)可以在一定程度上控制功率耗用，但三分鐘、或 其它預選時間間隔可能比實際所需的時間的長得多，因為病人檢查可能僅持續(xù)10至15秒。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上背景，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠自動確定醫(yī)療電子設備(諸如 電子聽診器)的使用狀態(tài)的設備或技術(shù)。本發(fā)明的另一目的是提供用于保持設備低功耗并由此增加電池壽命的裝置和方 法。根據(jù)以上背景，本發(fā)明的一個特定目的是提供在電子醫(yī)療設備(如電子聽診器) 的適當部分要進入操作狀態(tài)時自動打開設備的裝置。舉例而言，可以在聽診器的聲傳感器 靠近病人皮膚時自動打開所述設備。在使用期間接觸到病人的設備部分在本說明書中始終稱為“設備-操作人員/病人部分”。這種表達用在本發(fā)明的上下文中，因為設備的使用狀 態(tài)和啟動該設備的需要可由設備的給定部分(如聽診器的聲學傳感器或“胸件”)接觸到 病人身體的一部分或靠近病人身體附近的位置來指示、或者可由設備的操作人員實際觸及 設備的一部分(如操作人員在將設備施加到病人身上之前拾起設備或設備的一部分)來指 示。然而，在本說明書的大多數(shù)例子中，設備的使用狀態(tài)/啟動請求將由設備的一部分實際 上接觸到與病人的表面部分或位于病人附近的位置來確定。根據(jù)本發(fā)明，以上目的通過提供監(jiān)視使用狀態(tài)(例如在活動使用、待機、或空閑模 式中)的智能/自動監(jiān)視裝置而實現(xiàn)。優(yōu)選地，設備在活動使用之后應該非常快地斷電，并 且在繼續(xù)使用時能夠立即上電。根據(jù)本發(fā)明的實施例，對設備使用狀態(tài)的監(jiān)視通過提供用來感測在設備的病人部 分之間的接觸或者可選擇地用來感測設備的病人部分對病人身體的一部分的接近的裝置 來實現(xiàn)。因而，本發(fā)明的基礎原理是通過接觸或接近檢測來監(jiān)視使用狀態(tài)。本發(fā)明部分優(yōu)選實施例的原理如下簡括(1)當設備-操作人員/病人部分實際保持與病人身體表面物理接觸時，來自病人 或者來自握持設備的設備_操作人員/病人部分的用戶的抖動(例如，無意的肌肉張緊) 將產(chǎn)生低頻、高幅信號，該信號相比于由設備-操作人員/病人部分(例如，聽診器的聲學 傳感器)通常拾取并由設備記錄或顯示的其它信號顯得突出。在電子聽診器的情況下，這 些低頻、高幅信號相比于用電子聽診器通常觀察的其它聲音顯得相當突出；而當聽診器不 在使用中時，聲音傳感器將僅與周圍空氣相接觸并且將只拾取非常小的聲音，尤其是在與 環(huán)境噪聲減小換能器系統(tǒng)的組合中，如在國際專利申請W02004/002191中描述的那樣。(2)當與包括壓電換能器的傳感器裝置相結(jié)合時，如在國際專利申請 W02005/032212A1中描述的麥克風元件那樣，壓電器件的電容在由傳感器施加于身體導致 的物理偏轉(zhuǎn)期間會有所變化，并且電容的這種變化可以被檢測并用于確定在病人部分與傳 感器之間的身體接觸。壓電元件的偏轉(zhuǎn)以及由此的電容變化將隨用戶和情形而變。因此， 在實際實現(xiàn)中，這種原理可以優(yōu)選地用于喚醒設備，繼之以聲學檢查以準確定義使用狀態(tài)。 對于電池節(jié)省實現(xiàn)重要的是，可以在不連續(xù)使用DSP(數(shù)字信號處理)的情況下進行喚醒， 并且可以在基本沒有電流消耗的情況下進行電容變化檢測。(3)本發(fā)明可以基于電容性接近感測，該電容性接近感測能夠檢測出連接接近傳 感器的兩個單獨電極的介質(zhì)(的介質(zhì)常數(shù))的顯著變化，籍此由電極和中間介質(zhì)形成的電 容器的測量電容會發(fā)生可測量的變化。設備的使用狀態(tài)可以根據(jù)本發(fā)明被連續(xù)地或周期性地監(jiān)視。因而，讀取物理傳感 器輸入(例如來自壓電傳感器的電壓/電荷信號或電容)所需的“智能”裝置可以連續(xù)地 或只是周期性地運行，以便進一步最小化功耗。例如，使用狀態(tài)的周期性檢查可以使用大功 率DSP喚醒(例如一秒兩次)，運行事實上只需要幾毫秒的快速檢查，并在隨后返回待機/ 休眠模式來實現(xiàn)。連續(xù)監(jiān)視可能需要連續(xù)運行或每當大功率DSP處于待機/休眠模式中就 運行的分立的極低功率電子電路。作為替換，本發(fā)明可以至少利用如下檢測原理來實現(xiàn)本發(fā)明的監(jiān)視和降耗目的(4)開關(guān)檢測，例如通過監(jiān)視電子聽診器的耳機的打開、或當病人部分接觸到病人 的適當部分時的開關(guān)啟動。
(5)應變儀應用感測。(6)運動檢測，使用例如加速度儀或陀螺儀傳感器裝置。(7)感應檢測，其中檢測基于磁性性質(zhì)的變化，這些變化由例如在電子聽診器的聽診器底座中的集成感應線圈檢測。(8)在應用表面上生物阻抗的監(jiān)視。(9)使用光學、超聲波或其它傳感器原理的接近感測。


參照結(jié)合附圖的本發(fā)明的各個實施例的如下詳細描述，將更好地理解本發(fā)明，其中圖1示出了與病人的表面部分保持接觸的電子聽診器的聽診器傳感器(胸件)；圖2(a)、(b)及(c)示出了作為時間函數(shù)的傳感器信號，(a)示出了由傳感器提供的原始輸出信號，(b)示出了這種信號的低通經(jīng)濾波形式，及(c)示出了來自低通濾波器并 以足夠低時間常數(shù)用來計算RMS值的輸出信號的RMS值；圖3 (a)、(b)及(c)示出了由低通濾波器對于噪聲尖峰的抑制，(a)示出了原始信號，(b)示出了低通濾波信號，及(c)示出了信號的計算RMS值；圖4(a)、(b)及(c)示出了由低通濾波器對于噪聲尖峰的抑制的另一個例子；圖5示出了包括的可變閾值，以便通過信號振幅(來自傳感器的RMS低通濾波信號)與閾值的比較確定使用狀態(tài)；圖6示出了例示在由圖1的傳感器提供的信號中的摩擦噪聲的聲學探測的曲線 圖，該曲線圖示出了摩擦噪聲存在時和摩擦噪聲不存在時作為頻率函數(shù)的功率頻譜密度；圖7(a)、(b)、(c)及(d)示出了使用電容裝置的接近感測；圖8 (a)、(b)及(c)示出了生物阻抗感測；圖9(a)和(b)示出了使用本發(fā)明原理的、與注射器用途有關(guān)的另一示例；圖10示出了使用本發(fā)明原理的、與注射器用途有關(guān)的另一示例，及圖11示出了使用本發(fā)明原理的、與吸入器設備的用途有關(guān)的另一示例。
具體實施例方式參照圖1，示出了與病人的表面部分2保持接觸的電子聽診器的聽診器傳感器部 分1 (胸件)。當聽診器傳感器最初接觸到病人的表面部分時，由傳感器提供的輸出信號將 首先呈現(xiàn)傳感器碰到病人表面部分時的強峰。隨后在傳感器與表面部分相接觸的情況下， 源于病人或手握傳感器部分1的用戶的抖動將產(chǎn)生低頻信號，該低頻信號相比于聽診器典 型觀察到的其它信號顯得相當突出。在使用聽診器之后，再次從病人表面移除傳感器部分， 并且這一移除將導致由傳感器提供的最后的強峰輸出信號。根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，來 自傳感器的輸出信號的上述順序被用來監(jiān)視聽診器的使用狀態(tài)，如聯(lián)系圖2至6將更詳細 描述的那樣。參照圖2 (a)，于是示出了在示例性使用順序期間作為時間函數(shù)的來自聽診器傳感 器2的未經(jīng)處理的輸出信號(按任意單位示出)。最初傳感器施加到病人表面上，在輸出信 號中產(chǎn)生在來自傳感器的較短且相對較強峰3。傳感器現(xiàn)在與表面接觸，并且提供由病人身體或手握聽診器的用戶的振動(抖動)產(chǎn)生的或由病人的身體聲音(例如，心臟和肺的聲 音)產(chǎn)生的輸出信號4。最后，傳感器與表面脫離接觸，產(chǎn)生在5處的峰輸出。事件的這種順 序以后重復，如由附圖標記6、7、8 ；9、10、11 ；及12、13、14分別指示的那樣。在圖2(b)中，已 經(jīng)由傳感器輸出信號的低通濾波除去輸出信號中來自傳感器的高頻分量(例如由與以上 描述的振動/抖動誘導信號部分不相關(guān)的噪聲引起的高頻分量)，分別剩下初始接觸脈沖 3'、6'、9'及12'的上述圖案，其后跟隨有振動/抖動間隔4'、7' ,10'及13'以及最 后接觸釋放脈沖5'、8'、11'及14'。因而，通過適當選擇低通濾波器的類型和特性在低 通濾波之后保留與聽診器的使用狀態(tài)有關(guān)的所需信息，而沒有干擾高頻噪聲。下面將聯(lián)系 圖3和4說明嚴重噪聲分量的除去。在示例中實際使用的低通濾波器是1Hz Butterworth LP濾波器，但也可以例如根據(jù)非期望噪聲的頻率內(nèi)容使用其它的濾波器類型或特性，如截 止頻率。參照圖2 (c)，示出了圖2 (b)中經(jīng)處理的信號形式，其中已經(jīng)用適當?shù)臅r間常數(shù)計 算圖2(b)中的信號RMS值，因而提供包括峰15的經(jīng)處理的輸出信號，這些波峰15指示在 聽診器中的傳感器與病人表面部分之間的接觸的建立和釋放。時間常數(shù)確定在圖2(c)所 示的經(jīng)處理的信號的傾斜部分16。參照圖3(a)、(b)及(c)，示出了這樣一種情形，即其中噪聲強峰在來自聽診器傳 感器的輸出信號中出現(xiàn)并且遠離由在聽診器傳感器與病人的表面部分之間接觸的建立和 釋放引起的峰。這類外來噪聲峰在圖3(a)中由參考標記17示出，并且這些峰沿時間軸隨 機分布地出現(xiàn)。接觸建立、跟隨其后的振動/抖動時段以及接觸釋放終止同樣分別由附圖 標記18、19及20指示。在圖3(b)中，示出了圖3(a)所示輸出信號的經(jīng)低通濾波的形式， 圖中可見已經(jīng)有效地除去了在未處理信號中的外來噪聲峰17，在濾波信號中留下所需的使 用相關(guān)順序的完好18' ,19' ,20'。圖3(c)示出了圖3(b)所示信號的計算RMS值，其包 括指示在聽診器中的傳感器與病人的表面部分之間接觸的建立和釋放的峰21。參照圖4(a)、(b)及(c)，示出了與圖3(a)、(b)及(c)大體相應的情況，不同之處 在于包括含有極強峰噪聲以及較穩(wěn)態(tài)性質(zhì)噪聲的間隔26。重要的是，該間隔不被誤解為聽 診器的實際使用的間隔，并因此低通濾波器應該能夠抑制該間隔中的噪聲信號。由低通濾 波實現(xiàn)的噪聲抑制在圖4(b)中例示，其中只留下弱殘余噪聲信號26'。在圖4(c)中示出 RMS計算之后所得的信號，并且圖4(a)中的原始的未處理信號中的噪聲感染部分26已如由 參考標記29指示的那樣被大體抑制到不會將這種間隔誤解為使用順序的程度，在圖4(c) 中實際使用順序由信號部分27和28指示，這些部分相對于在間隔29中的信號清楚地突 出o在估計使用狀態(tài)確定信號的數(shù)值時，例如根據(jù)本發(fā)明用于確定電子聽診器的使用 狀態(tài)的圖2(c)、3(c)及4(c)所示的RMS處理低通濾波信號，應用(能夠根據(jù)具體要求變化 /優(yōu)化的)閾值T。參照圖5，同樣示出了圖3(c)所示RMS低通濾波信號，以及可在極高閾值(a)與極 低閾值(b)之間調(diào)節(jié)的可變閾值T。閾值(a)高到只有信號的最強峰才能啟動聽診器，而 閾值(b)則低到即使極弱峰信號也能啟動聽診器。聽診器啟動的實現(xiàn)(高于閾值的信號) 在本發(fā)明的某些實施例中可以與計時器電路相組合，籍此聽診器一旦啟動，就會在一個給 定的(用戶可定義的)時間段內(nèi)保持活動，例如三分鐘。此外，這種計時活動可以只要求肯定觸發(fā)(例如每三分鐘一次)以保持聽診器活動。此外，不同系統(tǒng)策略可以強化構(gòu)造描述 計時啟動的不同方式例如某種類型的系統(tǒng)啟動可通過將高閾值(a)與較長超時時段相組 合、或者通過將低閾值(b)與明顯更短的超時時段相組合來實現(xiàn)，因為類型(b)閾值設置比 類型(a)閾值設置更可能被信號超過。在本發(fā)明的裝置和原理用于電子聽診器中作為識別聽診器何時正施加到病人胸 部上并由此進入活動使用狀態(tài)中的手段時，提供活動的非?？煽刻綔y(例如閾值(b))以使 得聽診器總是立即啟動就十分關(guān)鍵。一旦啟動，合理的是系統(tǒng)遵循標準超時斷電時間段，例 如三分鐘。在其中電池壽命非常關(guān)鍵的聽診器應用中，該三分鐘時段可能是不可接受的，由 此可采用額外的規(guī)則。例如，于是可要求在啟用所述三分鐘時段活動之前，其中信號(例如 信號的RMS低通濾波振幅)超過類型(b)閾值的時段比給定時間值長(例如兩秒)?？蛇x 擇地，可以要求在啟用三分鐘系統(tǒng)活動之前，超過類型(a)閾值的信號必須在給定時間段 (例如兩秒)內(nèi)出現(xiàn)兩次。更進一步的系統(tǒng)活動策略是，始終讓系統(tǒng)盡可能容易地啟動，即使用簡單類型(b) 閾值啟動，并且額外使用信號特性(頻譜、時間結(jié)構(gòu)的細節(jié)等)的足夠詳細分析，以確定探 測信號是否很可能由與病人胸部事實接觸的聽診器傳感器引起。這種更高級的分析例如可 包括病人心博的檢測、或呼吸音的檢測等等，這些聲音在使得聽診器保持活動狀態(tài)的預定 時間段內(nèi)必定出現(xiàn)。如果這樣的聲音在所述間隔內(nèi)不出現(xiàn)，則聽診器將斷電以便節(jié)省電池 壽命o在以上詳細描述的本發(fā)明的實施例中，使用狀態(tài)的確定基于在聽診器傳感器接觸 到病人的表面部分(由初始輸出信號峰指示，例如在圖2(a)中的3)、保持與這個表面部分 相接觸(例如在圖2(a)中的振動/抖動-誘導信號部分4)、及傳感器與該表面部分脫離 接觸(由最后輸出信號波指示，例如在圖2(a)中的5)時典型出現(xiàn)的信號分量。作為對于 這種使用狀態(tài)確定方法的替換或補充，在來自聽診器(或在如下提到的其它設備)的輸出 信號中的、源于例如在聽診器的傳感器與病人表面部分之間的摩擦的聲音分量，可用來確 定聽診器或其它設備的使用狀態(tài)。這類摩擦噪聲的例子在圖6中示出，其中在摩擦噪聲在 輸出信號中存在(附圖標記35)以及摩擦噪聲在輸出信號中不存在(附圖標記35)的情況 下，對于來自聽診器傳感器的輸出信號，功率頻譜密度(dB)示出為頻率的函數(shù)。參照圖6， 顯見相比于例如在傳感器與病人表面部分之間沒有摩擦發(fā)生時由聽診器傳感器拾取的正 常聽診聲音，摩擦噪聲包括多得多的強高頻分量。因而，例如在來自傳感器的輸出信號的功 率頻譜密度的高頻部分和其低頻部分的電平之間的平衡的突然變化可指示噪聲事件，并由 此被用于提供關(guān)于聽診器或其它設備的使用狀態(tài)的信息。使用狀態(tài)確定裝置的以上實施例基本上依賴于由傳感器振動或由在傳感器與病 人表面部分之間的物理沖擊產(chǎn)生的聲音信號的拾取。現(xiàn)在參照圖7(a)，示出了依靠使用電 容裝置的接近感測的使用狀態(tài)確定裝置的可選實施例。當電極接近介電性能與空氣不同的 介質(zhì)2 (例如，人的皮膚或組織)時，在電容器的兩個電極37之間的電容將變化。于是在例 如電子聽診器的傳感器部分設置電極，則傳感器接近病人的表面部分時的電容變化就可用 來確定聽診器的使用狀態(tài)?？赡苡欣氖鞘褂米赃m應閾值檢測用于更好地處理不同使用圖 案，例如抵靠病人的表面部分較重或較輕地按壓聽診器的傳感器。重要的是，聽診器的啟動由傳感器實際接近病人的表面部分而引起，而不是由聽診器的傳感器相對于操作人員本身 的接近(通過例如感測到設備周圍操作人員手的靠近)所引起。如圖7(b)中所示，用來實 現(xiàn)接近傳感器的電極(圖7(b)中的37和在圖7(c)中的40和41)根據(jù)設備的具體要求可 按不同方式布置，圖中僅示出了這些方式的兩種。電極經(jīng)電氣連接器38連接到阻抗感測裝 置39。圖7(d)中示出了包括所述基于電容的接近檢測裝置的聽診器的實施例。在這個 實施例中，兩個電容器電極37在聽診器的傳感器部分1中盡可能地靠近外部介質(zhì)定位，以 便最佳地利用外部介質(zhì)的介電性能變化來改變由電極形成的電容。電極不必與外部介質(zhì)電 氣連接，而是可以隱藏在防潮隔膜(未示出)之后。電極可以借助于薄金屬/導電層涂敷 到病人界面聚合物隔膜的表面上，這些薄金屬/導電層例如通過絲網(wǎng)印刷涂敷工藝得到。 在傳感器部分中設置或者以其他方式在聽診器中的內(nèi)部電子電路，用以檢測所得的電容和 /或其變化并用于利用這類電容或變化來確定聽診器的使用狀態(tài)。參照圖8(a)和(b)，示出了用來確定電子醫(yī)療設備(如聽診器)使用狀態(tài)的生物 阻抗感測的應用。為了進行四極阻抗測量，兩個電極42在由信號(電流)源44提供的恒 定電流下將電能耦合到病人組織上。兩個其它電極43用來測量所選組織區(qū)域上的電壓降。 示出的生物阻抗感測裝置要求在各種電極與病人身上/身中的應用部位之間的電氣接觸。 所述電壓降可由連接到電極對43上的裝置45測量。要理解的是，示出的電極配置和這些 電極的實際形狀僅是示范性的，并且可使用電極的多種可選擇形狀和配置。典型地從源44 施加的信號將是周期信號，例如50kHz的正弦信號，以便提供通過人類(水)流體的導電性 的良好估計?；谏镒杩箓鞲衅餮b置應用的使用狀態(tài)確定例如可與吸入器設備一道使用，其 中傳感器裝置可用來感測在吸入器的吸入口周圍用戶嘴唇的適當閉合。生物阻抗傳感器裝 置也可用來感測進入人類(或其它)組織中的注射筆的適當插入，或者用來感測操作人員 的手觸及醫(yī)療設備并相應地打開設備。在圖8(c)中示出了專門用來確定電子聽診器的使用狀態(tài)的生物阻抗感測的應 用。電子聽診器的傳感器部分1以當使用聽診器時將提供與病人皮膚的電氣接觸的這樣一 種方式設有四極阻抗測量電極42和43。電極可以借助于薄金屬/導電層涂敷到病人界面 聚合物隔膜的表面上，這些薄金屬/導電層例如通過絲網(wǎng)印刷涂敷工藝得到。內(nèi)部電子電 路提供使用模擬信號44的最佳設置(例如有關(guān)頻率和/或振幅)來檢測得到的生物阻抗 的裝置。典型地近似50kHz的交流模擬信號頻率能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化的低電流要求，以得到安全 的系統(tǒng)。參照圖9(a)、9(b)及9 (c)，示出了使用以上描述的各種功能原理(兩極阻抗測量、 振動感測、電容接近感測及四極生物阻抗感測)來確定自動注射筆設備的使用狀態(tài)(即用 來保證在設備起動之前對病人組織的適當針插入)的另一示例。于是具體而言，圖9 (a)表 明在自動注射筆設備的主體46與其針部分47之間的兩極阻抗測量的使用。當針47插入 病人組織中時，在假設正是病人本身實際操作設備的下，通過病人身體建立導電路徑。在使 用之前，當針47不與病人的組織相接觸時，由設置在設備殼體內(nèi)的阻抗測量裝置48可確定 在針47與設備主體46之間的極大(基本上無限大)的阻抗，并且當在針47與病人組織之 間的接觸建立時，該阻抗顯著地下降。阻抗的這種下降根據(jù)本發(fā)明用來提供關(guān)于設備的使用狀態(tài)的信息?？蛇x擇地，針47相對于主體46的振動、或設備的界面板50的振動，可以大 體按與聯(lián)系在圖2至5中表明的聽診器用途描述的相同方式由振動敏感裝置拾取。作為替換，界面板50可以設有電容接近感測裝置(基本上如以上聯(lián)系在圖7中的 聽診器描述的那樣)用來感測界面板50對于病人表面的接近。以上聯(lián)系圖8描述的生物 阻抗測量裝置也可并入到界面板50中，以檢測在設備的界面板與病人的皮膚表面之間何 時進行接觸。通過以上裝置，就能夠確定使用狀態(tài)“設備準備起動”。更為可能的是，使用以上 裝置保證在縮回之前，針在病人組織中保持要求時間段。圖9(a)的簡單兩極阻抗測量是實 現(xiàn)這個目的的直接方式。參照圖10，例示了與自動注射筆設備結(jié)合的生物阻抗感測裝置的進一步應用?；?于在肌肉、脂肪、動脈、靜脈等中對組織阻抗的更詳細分析，可以借助于四極阻抗分析來監(jiān) 視針在病人組織中的正確定位。因而，例如脂肪的電氣阻抗遠高于肌肉組織或在動脈和靜 脈中流動的流體的阻抗。如圖10中所示，借助于適當表面安裝技術(shù)在針47的末端附近定位 四個單獨電極，包括首先用電氣絕緣層覆蓋整個針47，并在隨后在針頂部部分處涂敷(例 如，通過絲網(wǎng)印刷或通過合適的照相工藝)設有接觸界面的四個個別電極53的步驟。最 后，用電氣絕緣層覆蓋電極的整個區(qū)域，僅留下電極的外表面部分敞開，用于與周圍組織相 接觸。電極53中的兩個電極如以前那樣用來將激勵信號51提供給電極，并且與電極相接 觸的組織部分的阻抗由設在自動注射筆設備中的適當裝置52測量。用來測量組織阻抗的 裝置52連接到四個電極53的其余兩個電極上。參照圖11，示出了用來監(jiān)視吸入器設備54的使用狀態(tài)的使用本發(fā)明原理的另一 示例。吸入器設備包括主體54和吸入口 56，并且通過使用在本說明書在前段落中描述的使 用狀態(tài)感測裝置，可以在從吸入器設備釋放一劑藥物之前確認用戶嘴唇在吸入器吸入口 56 周圍的適當重疊。由此防止藥物從用戶嘴唇與設備吸入口之間漏入周圍空氣。如圖11中 所示，借助于電極對57、58進行用戶嘴唇的適當部分當與吸入口表面相接觸時的阻抗的四 極檢測，如在圖11中看到的那樣，在吸入口的上表面設置一對電極中的一個電極并與該對 電極中的另一個相對，即在吸入口的底部表面上。兩個電極57用來將激勵信號59提供到 生物阻抗測量裝置，而另外兩個電極58用來通過適當測量裝置60測量通過用戶嘴唇部分 的生物阻抗。可選擇地，兩個電極可能已經(jīng)用來進行病人嘴唇部分的兩極阻抗測量，以監(jiān)視 在用戶嘴唇部分與吸入口之間的正確接觸。作為另一替換方式，如聯(lián)系在圖2至5中的以 前聽診器例子中描述的那樣，可以使用吸入口的振動檢測來確定接口是否與任何外部物體 (如用戶嘴唇部分)物理接觸。作為按上述方式使用生物阻抗或振動傳感器裝置的補充或替換，這類裝置能夠根 據(jù)本發(fā)明用來檢測用戶的手，此時用戶握持設備(的主體)。這種使用狀態(tài)的信息的提供， 即用戶實際上正握持設備，可用來打開在IXD顯示器上的背光，和/或在顯示器上開始與例 如適當吸入技術(shù)、自從來自吸入器的上次劑量的時間等有關(guān)的文本指導。為此目的，可以使 用兩極或四極生物阻抗感測，該檢測使用在吸入器主體上，即在其中用戶手/手指觸及主 體的那些主體區(qū)域中)適當放置的電極。作為替換，在吸入器設備的殼體中的振動傳感器 可用來檢測由用戶用手握持設備發(fā)生的微弱肌肉抖動。應該理解雖然已聯(lián)系圖2至6詳細描述了由電子聽診器拾取的聲音信號的專門信號處理，但這類信號處理(例如根據(jù)本發(fā)明的原理為了從用來確定使用狀態(tài)的信號除去或 減少噪聲信號)也可應用于從除在電子聽診器中的換能器裝置之外的其它裝置導出的信 號。因而，從聯(lián)系本發(fā)明原理的其它使用，例如聯(lián)系注射器裝置和吸入器裝置，描述的換能 器裝置(例如，接近傳感器裝置、生物阻抗裝置、振動/加速檢測裝置等等)的任一種導出 的信號，則可在需要時經(jīng)受以上聯(lián)系電子聽診器專門描述的信號處理裝置。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個發(fā)展實施例，使用狀態(tài)檢測信號經(jīng)受高通濾波，例如在 0. 1至10Hz之間的截止頻率，以便避免在其中有向傳感器的連續(xù)按壓的情形下設備的連續(xù) 啟動。具體地說，在其中用戶折疊聽診器并且將它存儲在他的口袋中及聽診器此后在例如 來自汽車鑰匙或另一種物體的連續(xù)負載的情況下，聽診器在不使用的時候沒有必要保持不 進入休眠階段。這里，額外的高通濾波將確保啟動將與在施加力作用在傳感器上的時間上 有限小變化相關(guān)聯(lián)。否則，信號將復位。高通截止頻率和量級/斜率的認真選擇將產(chǎn)生用 于給定應用的最佳折衷。
權(quán)利要求
一種用于自動確定電子醫(yī)療設備的使用狀態(tài)和/或用于啟動所述電子醫(yī)療設備的方法，所述電子醫(yī)療設備諸如電子聽診器，所述方法包括為設備在使用期間接觸到病人的部分的病人部分提供接觸或接近檢測器裝置，所述病人部分是設備的一個或多個部分，當所述病人部分接近或接觸病人的一部分時，該接觸或接近檢測器裝置提供輸出信號；所述輸出信號在預先確定的信號處理之后可選地提供所述輸出信號的經(jīng)處理的信號形式，以確定設備的使用狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用所述輸出信號或所述輸出信號的所述經(jīng)處理 的信號形式來啟動電子信號處理電路，諸如放大器、濾波器、信號分析裝置等，由此當所述 病人部分接觸到病人的一部分或接近病人時，所述電子醫(yī)療設備變?yōu)榛顒拥摹?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對所述輸出信號的信號處理包括所述輸出信號的低通濾波，由此提供所述輸出信號的低通濾波形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述輸出信號的所述低通濾波形式由RMS(均方 根)確定裝置用適當時間常數(shù)進行處理，由此提供所述輸出信號的所述低通濾波形式的 RMS 值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對所述輸出信號的信號處理包括所述輸出信號的高通濾波，由此提供所述輸出信號的高通濾波形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述輸出信號的所述高通濾波形式由RMS(均方 根)確定裝置用適當時間常數(shù)進行處理，由此提供所述輸出信號的所述高通濾波形式的 RMS 值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對所述輸出信號的信號處理包括評估在所述輸出信號的功率頻譜密度的高頻部分與所述輸出信號的功率頻譜密度的 低頻部分的電平之間的平衡，由此就能夠評估在所述輸出信號中的摩擦噪聲分量的存在。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述檢測器裝置是麥克風。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述檢測器裝置是振動傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述振動傳感器是壓電傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述壓電傳感器提供由低功率放大器放大的輸 出信號，所述低功率放大器諸如FET、M0SFET、雙極運算放大器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述檢測器裝置是電容接近傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述檢測器裝置是生物阻抗傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述生物阻抗傳感器是雙極傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述生物阻抗傳感器是四極傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述醫(yī)療設備是電子聽診器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述醫(yī)療設備是電子自動注射器設備。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述醫(yī)療設備是電子吸入器設備。
19.一種電子聽診器，包括胸件(1)，該胸件(1)包括用于拾取來自病人身體(2)的聲 音的聽診器傳感器，其中所述胸件(1)設有接觸或接近檢測器裝置，所述檢測器裝置用于 在所述胸件(1)接近或接觸病人的表面部分(2)時提供輸出信號，所述輸出信號或所述輸 出信號的經(jīng)處理的信號形式確定聽診器的使用狀態(tài)，和/或在所述胸件(1)接近或接觸病人的所述表面部分(2)時啟動聽診器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子聽診器，還包括用來放大/處理所述輸出信號的放大 裝置和/或其它電子信號處理裝置，其中，當所述接觸或接近檢測器裝置確定所述胸件(1) 與病人的所述表面部分(2)相接觸時，或者當所述胸件(1)接近病人的所述表面部分(2) 時，打開所述放大裝置/處理裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的電子聽診器，其中所述接觸檢測器裝置是振動傳感 器，其中振動傳感器在與病人身體物理接觸時產(chǎn)生電壓或電荷，該電壓/電荷能夠用來觸 發(fā)電子聽診器的狀態(tài)設置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子聽診器，其中所述振動傳感器是壓電振動傳感器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電子聽診器，其中所述壓電振動傳感器與低功率放大器裝 置相組合，諸如與FET、M0SFET、雙極運算放大器相組合，其中所述壓電傳感器在與病人皮膚 物理接觸時將產(chǎn)生電壓/電荷，該電壓/電荷由所述低功率放大器裝置放大。
24.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的電子聽診器，其中，所述檢測器裝置是電容接近傳感 器(37 ；40，41)，其中當傳感器接近病人身體時，電容增大。
25.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的電子聽診器，其中聽診器的所述使用狀態(tài)由能夠確定 在聽診器的胸件(1)與病人的表面部分(2)之間的界面區(qū)域處的生物阻抗的裝置(43 ；42， 43，44，45)確定，其中當聽診器的病人胸件(1)觸及病人的所述表面部分時，所述生物阻抗 減小。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子聽診器，其中所述生物阻抗由兩極阻抗確定裝置確定。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子聽診器，其中所述生物阻抗由四極阻抗確定裝置確定。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子聽診器，其中由聽診器傳感器本身提供指示所述胸件 何時接近或接觸病人的表面部分的所述輸出信號。
29.根據(jù)權(quán)利要求19或25所述的電子聽診器，其中所述信號處理包括 所述輸出信號的低通濾波，由此提供所述輸出信號的低通濾波形式。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的電子聽診器，其中所述輸出信號的所述低通濾波形式由 RMS(均方根)確定裝置用適當時間常數(shù)進行處理，由此提供所述輸出信號的所述低通濾波 形式的RMS值。
31.根據(jù)權(quán)利要求19或25所述的電子聽診器，其中所述信號處理包括 所述輸出信號的高通濾波，由此提供所述輸出信號的高通濾波形式。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電子聽診器，其中所述輸出信號的所述高通濾波形式由 RMS(均方根)確定裝置用適當時間常數(shù)進行處理，由此提供所述輸出信號的所述高通濾波 形式的RMS值。
33.根據(jù)權(quán)利要求19或25所述的電子聽診器，其中所述輸出信號的所述信號處理包括評估在所述輸出信號的高頻部分或頻帶與所述輸出信號的低頻部分或頻帶的電平之 間的平衡，由此就能夠評估在所述輸出信號中的摩擦噪聲分量的存在。
34.根據(jù)權(quán)利要求19至33任一項所述的電子聽診器，其中所述輸出信號或所述輸出信號的經(jīng)處理的信號形式確定設備的使用狀態(tài)，和/或當所述輸出信號或所述輸出信號的處 理形式超過給定閾值時，啟動設備。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的電子聽診器，其中所述閾值是可變的。
36.根據(jù)權(quán)利要求19至35任一項所述的電子聽診器，其中啟動之后的電子聽診器在給 定時間段之后自動關(guān)閉。
37.一種電子自動注射設備，包括主體(46)和針(47)，其中所述設備設有檢測裝置，用 以檢測當所述針(47)被插入病人的組織中時在設備的所述針(47)與所述主體(46)之間 建立的導電路徑，所述檢測裝置提供輸出信號，其中輸出信號或輸出信號的經(jīng)處理的信號 形式確定自動注射設備的使用狀態(tài)，諸如針(47)對病人的組織中的適當插入。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的電子自動注射設備，其中，所述檢測裝置包括兩極或四極 阻抗檢測裝置。
39.一種電子自動注射設備，包括主體和針，其中所述設備設有用來檢測針的振動和/ 或設備主體的振動的振動感測裝置，所述振動感測裝置提供輸出信號，其中輸出信號或輸 出信號的處理形式確定設備的使用狀態(tài)。
40.一種電子自動注射設備，包括主體、針以及用于在所述設備與病人的表面部分之間 提供界面的界面板(50)，其中所述界面板(50)設有用于感測界面板接近病人的表面部分 的電容接近感測裝置，其中電容接近感測裝置提供輸出信號，其中輸出信號或輸出信號的 經(jīng)處理的信號形式確定設備的使用狀態(tài)。
41.根據(jù)權(quán)利要求37至40任一項所述的電子自動注射設備，其中所述輸出信號或所述 輸出信號的所述經(jīng)處理的信號形式確定在針的插入與縮回之間的時間間隔，由此就能夠監(jiān) 視針在病人的組織中是否已經(jīng)保持了要求的時間段。
42.根據(jù)權(quán)利要求37至41任一項所述的電子自動注射設備，其中所述設備還設有用 于區(qū)分對病人肌肉或脂肪或?qū)用}或靜脈的針插入的信號分析裝置，其中所述分析裝置從 所述檢測裝置或者兩極或四極阻抗感測裝置接收測量阻抗裝置，并且基于這些接收阻抗測 量，區(qū)分在肌肉、脂肪、動脈或靜脈中的針插入。
43.一種包括吸入口的電子吸入器設備，其中所述吸入口設有形成與病人的嘴或嘴唇 部分相接觸的兩極或四極阻抗測量裝置，其中測得的阻抗提供關(guān)于吸入器設備的使用狀態(tài) 的信息，如病人的嘴唇是否在吸入口的周圍重疊。
44.一種包括吸入口(56)的電子吸入器設備，其中所述設備設有振動感測裝置，用于 在設備的吸入口(56)經(jīng)受由吸入口(56)與病人的嘴唇部分相接觸引起的振動時提供輸出 信號，其中振動檢測裝置提供指示這類振動的輸出信號，并且其中輸出信號或輸出信號的 經(jīng)處理的信號形式指示設備的使用狀態(tài)。
45.一種包括吸入口(56)和手握部分(54)的電子吸入器設備，其中手握部分設有兩 極或四極阻抗感測裝置或者設有振動檢測裝置，所述裝置在有人握持所述手握部分時提供 輸出信號指示，其中所述輸出信號或所述輸出信號的經(jīng)處理的信號形式用于打開LCD顯示 器、和/或用于在顯示器上初始文本指導，該文本指導例如與適當吸入技術(shù)和/或從設備提 供上劑藥物起過去的時間相關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于自動確定醫(yī)療設備的使用狀態(tài)的設備和方法，尤其涉及基于所述電子醫(yī)療設備內(nèi)的使用狀態(tài)的自動功率管理。明確而言，盡管不是排它性地，本發(fā)明涉及在電子聽診器(1)使用之前打開這類設備時的電子聽診器功率管理，并且涉及與打開這類設備有關(guān)的或與這類電子設備在打開之后使用之前成為可操作所需要的時間有關(guān)的問題。此外，根據(jù)本發(fā)明的使用狀態(tài)確定可以在除聽診器之外的其它設備中得到應用，如用于給藥的注射器設備或吸入設備。使用狀態(tài)是根據(jù)本發(fā)明的原理基于由例如傳感器裝置拾取的信號所確定，該傳感器裝置檢測由在電子聽診器中的換能器裝置、或由接近檢測器裝置(如電容測量裝置)或生物阻抗測量裝置拾取的聲信號。
文檔編號A61B7/04GK101801274SQ200880106267
公開日2010年8月11日 申請日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者B·K·安徒生 申請人:邦及奧盧夫森美迪康股份公司