多因素的远程医疗护理妊娠和分娩监测的制作方法

多因素的远程医疗护理妊娠和分娩监测的制作方法
【专利摘要】本发明提供了用于监测孕妇中的胎儿，和/或监测关于妊娠并发于如先兆子痫和高血压疾病的母亲健康风险的系统。该系统包括能被孕妇佩戴的便携式或者可佩带单元，优选用以允许在日常生活中进行监测，诸如采用粘性贴片的形式。便携式单元具有声音传感器，例如，麦克风或者加速计，其将被放置在孕妇的腹部区域的皮肤上，以便检测来自胎儿的脐动脉或者来自孕妇的子宫动脉的血管音。声音传感器被功能连接至处理单元，其对捕获的血管音执行处理算法，并且据此提取如搏动指数的信号参数。然后，处理单元传递信号参数，例如使用音频信号、视觉显示器或者通过有线或无线数据信号。某些实施方式包括了一种或多种额外的传感器，例如用于检测胎儿的心电图信号的传感器，和/或用于检测子宫肌电活动的传感器。尤其是，声音传感器和这些额外的传感器可以被布置在一个粘性贴片或几个粘性贴片内。
【专利说明】多因素的远程医疗护理妊娠和分娩监测发明领域
[0001]本发明涉及医疗设备领域，例如，更具体地涉及远程医疗护理系统以及妊娠和分娩监测装置。尤其是，本发明提供了用于监测孕妇的子宫中的胎儿的方法和系统，其是通过检测脐动脉中的血液流动来监测在胎儿和胎盘之间的血液流动状态，以及/或者通过检测子宫动脉中的血液流动来监测子宫的灌注状态来进行的。
[0002]发明背景
[0003]对具有早产风险的人群中的孕妇的看护仍旧是巨大的临床挑战，其是新生儿发病率和死亡率的主要原因之一。
[0004]在临床上，胎儿的生长通常是基于孕妇腹部的简单距离测量来估计的。这仅仅提供了粗略的胎儿生长的测量，并且如果检测到任何的异常发育，则在检测到其之前，胎儿很可能已经患异常发育几个星期的时间了。
[0005]一旦孕妇被归类为属于生长障碍的高危人群，则存在其他的用于监测胎儿的发育的方法。对胎儿的发育来说，到子宫以及胎儿和胎盘之间的足够的血液流动是至关重要的。因此，对子宫动脉和脐动脉中的任何异常的血液流动的检测对于监测胎儿的状态都是重要的。通过使用超声波扫描装置的多普勒测量的方式来检查动脉的血液流动，这是有可能的。因此，例如，搏动指数(PI)能被确定，从而将其与制成表的阈值相比较，以便帮助临床医务人员确定到胎儿的血液供给是否正常或者是否需要采取任何措施。用于确定子宫动脉和脐动脉的血液流动的超声波扫描在下述情况中使用:宫内生长迟缓(IUGR)、双胎妊娠、母亲高血压、母亲先兆子痫、母亲糖尿病、以及体外受精(IVF)后的妇女妊娠。
[0006]许多被归类为属于高危人群的妇女变得焦虑，并且这些妇女中的许多人定期联系诊所或医院以要求检查，并且许多妇女最后住院，例如，几周的时间，尽管事实上她们的胎儿具有正常的发育。因此，需要在她们中的至少一部分不需要住院的妊娠期间允许更加密切地监测该妇女人群的解决方案。
[0007]对于诊断患有如先兆子痫或者高血压疾病的孕妇，其胎儿-胎盘循环受到母亲先兆子痫或者高血压状态恶化的影响，因此需要在妊娠期间监测母亲健康风险的系统。
[0008]发明概述
[0009]根据上述描述，提供用于监测孕妇中的胎儿以及关于妊娠并发于如先兆子痫和高血压疾病的母亲健康风险的系统，这可以看作是本发明的目的，该系统适合低成本实施以及更加持续不断的监测，而不需要技术人员来执行检查。
[0010]在第一个方面，本发明提供了用于监测孕妇或者孕妇中的胎儿，以及/或者监测关于妊娠并发于如先兆子痫和高血压疾病的母亲健康风险的系统。该系统包括:
[0011] 被布置为被孕妇携带的便携式单元，该便携式单元包括至少一个声音传感器，其被布置为放置在腹部区域的皮肤上，并且被布置为检测来自子宫动脉或者来自存在于孕妇的子宫中的胎儿的脐动脉的血管音，并且据此产生第一信号，以及
[0012] 被功能连接以接收第一信号的处理单元，其中该处理单元被布置为对第一信号执行第一处理算法，以便据此提取至少一个第一信号参数，并且其中处理单元被布置为传递该至少一个第一信号参数。
[0013]这种系统适合监测与妊娠有关的母亲血管状态，因此该系统能用来监测孕妇以及胎儿的健康状态。该系统是有优势的，因为例如采用粘性贴片形状的便携式或者可佩戴单元，能够被孕妇佩戴几个小时、几天或者甚至几周的时间，其中来自子宫动脉或者脐动脉的血管音能被持续地监测或至少定期地监测。该处理单元能被集成在可佩带单元中，例如在粘性贴片内，或者该处理单元能由在腰带等中佩戴的单独的设备构成。某些实施方式能提供将在日常生活中、以及分娩阶段佩戴的监控系统，该系统能淘汰或者至少部分替代现有的监测系统。
[0014]该系统还能用于提供妊娠毒血症的早期诊断。
[0015]本发明基于这样的理解，即通过在孕妇的腹部区域的皮肤上使用采用麦克风或者加速计形式的声音传感器来捕获在诸如50-5000赫兹的频率范围内的声音，检测来自子宫动脉和脐动脉的血管音，这是有可能的。相比于要复杂得多的多普勒超声波装置，其可以提供具有至少一个在便携式或者可佩带单元中的声音传感器的系统，以便允许对至少一个与子宫动脉或者脐动脉中的血液流动有关的参数的持续监测。实际上，血液流动的多普勒超声波测量在现场没有技术人员时不能执行，因此在孕妇没有在诊所或者在医院时不能被执行。即使不是经常被执行，仍可以认为超声波信号对胎儿构成了健康风险，而在皮肤表面上的声音记录可以很经常地执行，例如持续的，而没有任何健康风险。
[0016]使用该系统 ，当孕妇在家里正常生活时能被监测并且仍旧有她被护理的感觉，因为如果检测到血液流动中的任何异常，系统能立即发出报警。处理单元本身或许能基于至少一个第一信号参数触发报警，例如，计算出的搏动指数(PI)与制成表的阈值比较并且其被认为超过正常范围。例如，处理单元本身可以具有听觉报警或者视觉报警或者振动报警，或者处理单元可以给孕妇的手机发送消息。
[0017]在某些远程医疗护理的实施方式中，处理单元通过例如家庭个人电脑经由互联网给医院的服务器传递如PI的至少一个第一参数。因此，医院的医护人员能持续地或者定期监测关于病人的至关重要的数据，并且，例如可以对至关重要的参数的历史进行追踪并且为以后的使用进行存储。因此，有可能快速检测处于早期状态的任何异常，其显著地提高了成功治疗的概率，而胎儿或者孕妇不会难受。
[0018]更进一步地，对于孕妇在分娩阶段佩戴，该系统同样是有优势的，其中，子宫动脉血液流动和脐动脉血液流动提供了关于胎儿的健康状态的额外知识。尤其是，在还包括在安放于孕妇的腹部区域上的粘性贴片中集成的EMG和胎儿ECG传感器的实施方式中。因此，分娩阶段中的至关重要的参数可以通过简单的方式进行监测，而不需要任何额外的传感器装置，并且尤其避免了针对胎儿的侵入性电极。此外，对于孕妇在外科手术期间，尤其是在剖腹产期间佩戴，该系统是有优势的。因此，不需要额外的技术来在外科手术期间监测胎儿的状况。
[0019]在一种实施方式中，可佩带单元还包括至少一个被布置为检测孕妇的子宫的肌电活动(ECG)，并且据此产生第二信号的传感器，其中，处理单元被功能连接以接收第二信号。这种EMG传感器对于在妊娠的早期阶段，监测子宫中的任何异常的前期子宫肌层活动，以便能干预并且可能避免早产是有优势的。然而，EMG传感器在分娩阶段也是有优势的，其中子宫中的子宫肌层活动对于确定子宫的状态是重要的。
[0020]在一种实施方式中，可佩带单元还包括至少一个被布置为检测来自孕妇的子宫中的胎儿的心电图信号(ECG)，并且据此产生第三信号的传感器(S3)，其中处理单元被功能连接以接收第三信号。因此，有可能针对胎儿的ECG中的异常进行监测，这能用来监测胎儿在分娩前的阶段以及分娩阶段的健康状态，例如，通过监测脉搏速率，以便检测任何心跳过速或者心率过缓。此外，胎儿ECG的知识还允许对胎儿ECG的其他参数进行监测，例如，为了检测可能的ST升高的ST段的监测。
[0021]在优选的实施方式中，如刚才所描述的，可佩戴单元包括声音传感器、EMG传感器以及ECG传感器。尤其是，所提到的三种传感器全部都可以被安放在粘性贴片内。优选地，处理单元被布置为响应于第一、第二以及第三信号，处理第一信号、第二信号以及第三信号并且产生组合的信号参数。因此，得到胎儿的健康状态的组合测量值或状态是可能的，并且如果检测到异常，可以产生报警。
[0022]通常，便携式或者可佩带单元可以包括在其内布置了至少一个声音传感器的粘性贴片，以便允许声音传感器与孕妇的腹部区域的皮肤接触。尤其是，粘性贴片可以具有半圆形状并且适合于以脐为中心放置在孕妇的腹部区域的皮肤上。然而，其中安放了声音传感器的便携式或者可佩戴单元也可以替代地采用小设备的形式，其被布置为通过皮带、腰带或者膏药等放置在孕妇的腹部区域上。
[0023]在某些实施方式中，该系统包括两个或者多于两个被布置为放置在孕妇的腹部的相应区域上的粘性贴片，其中，每个粘性贴片在其内布置了至少一个被功能连接至处理单元的声音传感器。这种实施方式是有优势的，因为传感器贴片能被放置在几个位置，例如在腹部区域的两边，以便能够不依赖胎儿的实际位置，捕获子宫动脉声音或者脐动脉声音。
[0024]便携式或者可佩带单元可以包括多个，例如两个、三个或者甚至更多个被布置在不同的位置，例如，在一个粘性贴片或者几个粘性贴片内的声音传感器，以便不依赖胎儿的位置，提供捕捉来自子宫动脉以及脐动脉的血管音的更好的机会。因此，处理单元可以被布置为比较来自多个传感器的声音信号的质量，以处理来自声音传感器的信号，从而提供最高质量的血管音。
[0025]此外，每个声音传感器可以附有额外的麦克风，“房间麦克风”，其中声音传感器记录来自腹壁内的声音，并且定位该额外的麦克风，以便记录来自环境的声音。优选地，处理单元接着被布置为对来自声音传感器的信号执行自适应滤波，从而排除被进一步处理的信号中的来自环境的噪声。尤其是，这种信号消除处理可以基于包括维纳滤波的噪声消除算法。使用“房间麦克风”和适合的噪声消除处理，可以获得更精确的处理结果，并且可以检测到相当微弱的声音或者加速计信号，从而即使在具有显著的噪声水平的环境中，如在车流中等等,也能执行监测。
[0026]处理单元可以组成便携式或者可佩带单元的一部分。例如，处理单元可以被布置在粘性贴片内，尤其是在其中还安放了声音传感器的同一个贴片内。粘性贴片内可以布置有声音传感器、必要的模拟电子电路、模数转换器、运行第一处理算法的处理器、以及驱动所有这些元件的电池装置。然后，贴片内的处理单元可以能够通过使用有线或者如蓝牙技术等的无线技术，给如手机等的外部设备传递第一信号参数并且可能传递更多的数据。
[0027]另外，处理单元可以被实施为下述中的一种:如手机的便携式设备、个人电脑、以及服务器系统。在这种系统中，来自声音传感器的第一信号优选经模数转换并且以数据包形式通过有线或者无线方式传输到外部设备，该外部设备接着对数据包执行第一处理算法并且产生第一信号参数。尤其是，便携式设备可以为被布置为被孕妇佩戴在腰带或者皮带或者口袋中的小型电池驱动设备。然而，外部设备也可以为智能手机，该第一处理算法被实施为在智能手机上运行的应用。
[0028]在某些实施方式中，具有适合的应用的智能手机或者类似的设备被布置为通过如蓝牙等的近距离无线通信接收来自便携式单元的数据。因此，在这种实施方式中，例如采用粘性贴片形式的便携式单元只需要包括必要的电子装置，其被布置为接收来自如麦克风的传感器以及其他可能的传感器的信号，并且通过近距离无线通信链路给智能手机传递这些信号。智能手机应用用来执行整个第一处理算法，于是利用智能手机的处理能力，因此允许对便携式或者可佩带单元的处理能力进行限制，从而允许使用低成本以及低功率处理器。然而，需要理解将在便携式或者可佩带单元以及智能手机之间传递的数据结构的几种可能性。为了减少将给智能手机传递的数据量，第一处理算法的一部分或者甚至全部可以通过包括在便携式或者可佩戴单元中的处理电路来执行。智能手机能通过音频信号以及/或者视频信号，用于将信号参数传递到孕妇。然而，便携式或者可佩带单元还可以包括声音以及/或者视频装置，其被布置为:如果检测到异常情况，给孕妇以及/或者医疗护理医生提供监测结果，例如，采用听觉警告或者视觉警告。
[0029]在某些实施方式中，便携式单元在一段时间内，如几小时或者一天或者更多天内，收集来自声音传感器的数据。然后，这些数据被传送到其中实施处理单元的如个人电脑等的另一个设备，例如，通过USB接口等从便携式单元进行数据传送。
[0030]声音传感器可以为如电子听诊器行业内所知的用于感测心跳和肺的声音的声音传感器，例如，作为具体产品的实例:3M Littman?电子听诊器模型4000。可以使用其他类型的麦克风，然而优选使用的声音传感器具有低噪底，优选低于40分贝的声压值(SPL，即声压值参考20皮帕斯卡)的噪底，更优选低于30分贝的SPL，更优选低于25分贝的SPL。声音传感器优选适合于至少覆盖100-1000赫兹的频率范围，更优选覆盖50-5000赫兹。优选麦克风是经塑造的，并适用于妇女并且固定到妇女，以便与腹部皮肤密切接触。如提到的，声音传感器可以采用加速计的形式，作为麦克风的另一种选择或者附加物。
[0031]在优选的实施方式中，第一处理算法被布置为带通滤波第一信号并且据此产生经带通滤波的第一信号。带通滤波可以具有在50-5000赫兹内的带宽。带通滤波的下截止频率可以在30-200赫兹的范围内，优选在50-150赫兹内，或者在50-100赫兹内。上截止频率可以在800-20000赫兹的范围内，优选在1000-10000赫兹内，诸如在1500-5000赫兹内。在具体的实施方式中，带通滤波器可以具有诸如50-4000赫兹、或者50-3000赫兹、或者80-2000赫兹、或者100-1000赫兹、或者200-800赫兹的带宽。需要理解的是，整个带通滤波效应或者至少它的一部分可以通过声音传感器的声学设计以及/或者机械设计来提供。因此，可能优选使用经专门设计的声音传感器，其具有用来抑制在最重要的频率范围的外部的声音的频率特征，这作为处理的一部分可消除或者至少补充带通滤波器的需求。
[0032]随后，第一处理算法被优选布置为检测信号的包络线，例如，通过整流经带通滤波的第一信号并且据此产生经整流的第一信号。随后，第一处理算法优选还被布置为低通滤波经整流的第一信号并且据此产生经低通滤波的第一信号。低通滤波可以具有在1-20赫兹的区间内，诸如在2-15赫兹的区间内、诸如在3-10赫兹的区间内、诸如在4-8赫兹的区间内的截止频率。随后，第一处理算法优选被布置为提取包括下述中的至少一种的第一信号参数:搏动指数、来自动脉的声音的上升时间、来自动脉的声音的衰减时间、静脉流、以及主动脉瓣的关闭定时，从而心脏收缩的结束和心脏舒张的开始。提供信号包络线的中间步骤可以在提取第一信号参数的步骤之前执行。
[0033]需要理解的是，可供选择的信号处理算法可以对来自声音传感器的信号执行，以导出与子宫动脉血液流动或者脐动脉血液流动有关的信号参数。
[0034]在某些实施方式中，处理单元被布置为执行用于处理来自声音传感器的被记录的声音的算法，目的是确定被记录的声音是来自脐动脉的声音还是来自子宫动脉的声音。这可以由声音传感器的位置、和/或心跳速率以及来自血液流动的声音的其他特征来确定。可能优选调整进一步信号处理的一个或者多个参数，这取决于被记录的声音是出自脐动脉还是处自子宫动脉。
[0035]该系统可以被布置为比较第一信号参数和阈值，并且如果第一信号参数超过阈值，触发报警事件，例如包括下述中的至少一种的报警事件:视觉报警信号、听觉报警信号、以及触觉报警信号。系统可以被布置为给孕妇、以及/或者医护人员报警，因此报警可以，例如，通过像互联网以及/或者手机网络等的无线方式传递到几个位置。
[0036]该至少一个声音传感器可以至少包括麦克风以及/或者加速计。优选地，该至少一个声音传感器具有和小于参考20皮帕斯卡的40分贝的声压值,诸如小于参考20皮帕斯卡的30分贝的声压值等价的噪底。其被发现适合于获得微弱动脉声音的可靠检测。
[0037]该系统可以包括多个被功能连接至处理单元的声音传感器，其中所述多个声音传感器被布置在腹部上的相应位置。这允许系统在子宫中的胎儿的不同位置起作用。尤其是，处理单元可以被布置为处理从多个声音传感器接收到的信号，并且计算针对每个声音传感器的参数，例如，信噪比的度量，以及基于所计算出的参数，选择多个声音传感器中用于监测的那个。因此，传送最好的信号的声音传感器能被选择用于实际的监测。尤其是，处理单元可被布置为重新计算针对每个声音传感器的参数，以便允许更新选择多个声音传感器中用于监测的那个。因此，系统将自动地适应于，例如胎儿的不同位置、损坏的麦克风等等。
[0038]在一种实施方式中，系统包括至少一个被布置为检测声音传感器的附近的环境声音的麦克风，其中所述至少一个麦克风被功能连接至处理单元，并且其中所述处理单元被布置为:基于从至少一个麦克风接收到的输入，消除来自声音传感器的信号中的环境噪声的影响。这允许监测系统在嘈杂的环境中工作。处理单元可以被布置为:通过包括维纳滤波的噪声消除算法，消除来自声音传感器的信号中的环境噪声的影响。可以选择该行业中所知的额外的或者可供选择的噪声计算算法。如果使用了更多的声音传感器，则优选每个声音传感器具有其相应的安放在靠近每个声音传感器处的捕获环境噪声的麦克风，以便给噪声消除算法提供最佳的可能的输入。
[0039]第一处理算法可以被布置为至少高通滤波第一信号并且据此产生经高通滤波的第一信号，其中该高通滤波器具有在50-200赫兹的范围内，诸如在50-150赫兹内、诸如在100-200赫兹内的截止频率。对从声音传感器接收到的信号的这种初始的高通滤波用来提供用于进一步处理的干净信号。需要理解的是，高通滤波器的精确的截止频率可以在给定的区间内选择，而没有显著不同的结果，这同样适用于高通滤波器的斜率，其可以依赖于所使用的声音传感器以及其他的因素进行选择。另外，如已经提及的，可以优选低通滤波第一信号，从而提供带通滤波器。
[0040]在第二个方面，本发明提供了用于监测孕妇中的胎儿以及/或者用于监测妊娠并发于如先兆子痫和高血压疾病的母亲风险状态的方法。该方法包括:
[0041]一通过至少一个布置在腹部区域的皮肤上的声音传感器，检测来自子宫动脉或者来自存在于孕妇的子宫中的胎儿的脐动脉的血管音，所述至少一个声音传感器被布置在便携式或者可佩带单元中，所述便携式或可佩戴单元被布置为由孕妇携带，
[0042]一根据检测到的血管音，产生第一信号，
[0043]一对第一信号执行第一处理算法，以便据此提取至少一个第一信号参数，以及
[0044]一传递该至少一个第一信号参数。
[0045]第一个和第二个方面可以各自与任何其他的方面结合。从下文所描述的实施方式看，本发明的这些以及其他的方面将是明显的，并且参考下文所描述的实施方式进行阐述。
[0046]附图简述
[0047]参考附图，在下文中将更加详细地描述本发明的实施方式。各图示出了实施本发明的一种方法，并且不应被解释为限制其他可能的属于所附权利要求集的范围内的实施方式。
[0048]图1示出了实施方式的框图；
[0049]图2示出了另一种实施方式的框图；
[0050]图3示出了将安放在孕妇的腹部上的具有内置声音传感器的贴片的实例；
[0051]图4示出了另一个具有内置声音传感器以及EMG和ECG传感器的贴片的实例；
[0052]图5示出了远程医疗护理实施方式的框图；
[0053]图6示出了导出指示动脉血液流动的有意义的信号参数的声音信号处理的优选步骤；以及
[0054]图7a_7d通过示出在处理的不同阶段的时间数据的图形，说明了图6的优选处理步骤的不同步骤。
[0055]实施方式的详细描述
[0056]图1示出了实施方式的简单的框图。来自脐动脉或者子宫动脉的血管声信号VS是通过安放在孕妇的腹部区域的皮肤上的声音传感器Si来检测的。声音传感器SI优选包括被布置为感测低幅度信号的麦克风，该低幅度信号在50-5000赫兹中变动，或者至少高至1000赫兹，优选高至2000赫兹。对声音传感器的要求是低固有(热)噪声以及高灵敏度，以便记录微弱的血管音。噪底低于30分贝SPL是优选的。
[0057] 声音传感器SI被安放在此处示出为将被孕妇佩戴的可佩带单元WU的便携式单元内，并且其优选被布置有某些类型的连接装置或者固定装置，以便能够在孕妇执行正常的日常活动期间或者在分娩期间将声音传感器Si保持在正确的位置。可佩带单元WU可以包括各种类型的用于此目的的固定装置，例如皮带、腰带、膏药等。尤其是，可佩戴单元WU可以包括具有声音传感器SI的粘性贴片,该声音传感器SI被布置在贴片内，以便为声音传感器SI提供防水腔，及连接到声音传感器SI的必需的电池和电子电路，以便根据感测到的声音提供电子输出信号。该系统还可能包括几种如上文所描述的贴片，其中，每个贴片含有用于记录来自腹部壁上的位置的声音信号的声音传感器。贴片可以一起连接到可佩带单元。这个或者这些电子输出信号被有线或者无线应用于执行第一处理算法PAl的处理单元P。
[0058]处理算法PAl优选对来自声音传感器SI的声音信号的时帧进行操作,例如，1-60秒，如5-10秒的时帧，并且计算指示脐动脉以及/或者子宫动脉血液流动的第一信号参数SP1，例如，计算搏动指数(PI)的测量值，可能可以计算更多的信号参数。此外，处理单元P能被布置为使用制成表的阈值估计第一信号参数SP1，并且如果超过正常的阈值，则传递报警信号AL。处理装置或许还能给外部单元传递第一信号参数SPl。尤其是，第一信号参数SPl可以被传递到外部服务器等。例如，第一信号参数SPl可以采用图表的形式呈现在显示器上用于供医院的医护人员查看，其中第一信号参数随时间，如一小时、一天或者几天呈现，以便允许医护人员监测胎儿的健康状态以及诊断孕妇。
[0059]图2示出了另一种实施方式，其中还呈现了结合图1描述的元件，但是在该实施方式中，可佩戴单元WU还包括被布置为感测来自子宫的心电图EMG信号的传感器S2，以及被布置为感测来自子宫内的胎儿的心电图信号的传感器S3。这些传感器S2、S3也都被安放在孕妇腹部的皮肤上。来自所有这三个不同的传感器S1、S2、S3的时间信号被应用于处理单元P，其响应于来自传感器S1、S2、S3的时间信号，执行了操纵来自所有三个传感器S1、S2、S3的数据并且产生一组信号参数SP的处理算法PA，优选针对每个传感器S1、S2、S3产生至少一个信号参数。实际上，为传感器S1、S2、S3中的每个运行不同的算法，从而据此导出不同的信号参数SP。处理单元P可以被布置为考虑所有信号参数P，并且执行联合估计，以及如果检测到异常状况，可能产生报警信号AL。
[0060]图3示出了孕妇以及可佩带单元WU的草图，该可佩带单元WU被实施为半圆形或者C形的粘性贴片，以便适合较低的腹部区域，例如，为了最佳的声音捕获，贴片可以放置在肚脐以下约10-15厘米处朝向髋骨的方向。声音传感器SI在贴片内标示。需要理解的是，优选与声音传感器SI有关的电池以及必需的电子电路也安放在该贴片内。然而，在简单的版本中，声音传感器SI可以通过如连接到可佩带单元WU的其他部分的导线的导线连接到外部电路，所述可佩带单元如适合放置在腰带、皮带或者口袋中的小型便携式设备。贴片可以与指南一起交付，其包括允许孕妇自己放置以及安置粘性贴片的范例。
[0061]图4不出了图3的贴片的另一种版本。这里,两个声音传感器S1、两个EMG传感器S2以及两个胎儿ECG传感器S3被安放在便携式或者可佩带单元WU的贴片内。每种类型的两个传感器被安放在不同的位置，以便和只有一个传感器相比，增加成功地获取期望的信号的机会。此外，处理单元P被连接到包括电池的传感器S1、S2、S3，其也被安放在可佩带单元WU的贴片内。处理单元P被布置为:通过如蓝牙的近距离无线通信链路，将数据信号D无线传递到如手机、智能手机设备之类的便携式设备H)。数据信号D可以包括一个或者多个基于来自传感器S1、S2、S3的信号提取的信号参数。
[0062]如智能手机的便携式设备ro可以接着用来处理数据信号D以及传递该结果一例如，使用智能手机的屏幕上的如“一切正常”或者“请联系诊所以便检查”的文本和图。如果检测到了严重的问题，可以利用智能手机的音频或者视频功能给孕妇传递声觉报警或者视觉报警。此外，智能手机可以运行自动地将执行结果的全部或一部分传递到医院的应用，以便允许医生进一步分析该结果。
[0063]在一种具体的实施方式中，米用一个或多个麦克风或者加速计形式的声音传感器被放置在粘性贴片内，并且处理单元也被布置在该贴片内。该处理单元可以执行所需要的所有处理，或者它可以仅仅用于接收麦克风信号并且采用无线信号进一步传输它的目的，例如传输到具有处理能力并且被编程为执行进一步处理的手机等。如果在贴片内的处理单元包括更多的处理任务，则处理单元可以仅在检测到异常情况时采用无线形式进行传输，例如，传输到手机等等。因此，在这种情况中的手机可能被编程为显示:“请联系医院或者医生”。此外，贴片内的处理单元可以传输更详细的数据，例如，如定期计算出的PI。当孕妇住院或者在分娩阶段时，这种实施方式能被用于家庭监测。除了子宫动脉或者脐动脉声音输入，贴片还可以包括用于监测(太早)分娩时的阵痛的EMG传感器，以及监测胎儿的脉搏速率的ECG传感器。因此，系统将适合用于家庭监测以及还作为分娩阶段中使用的监测系统。
[0064]图5示出了远程医疗护理系统实施方式的框图，其中包括具有声音传感器的可佩戴单元WU和处理单元P的系统给孕妇家中的个人电脑PC无线传递如PI值的第一信号参数SP1，并且个人电脑PC接着通过互联网，如定期地以每天一次等连接到医院服务器HS，并且提供被布置为给医院服务器HS传输数据的软件。因此，孕妇能过正常的生活，但是仍然定期被医护人员监测，医护人员能接收关于被监测的脐动脉以及/或者子宫动脉血液流动的相关信息。此外，医院服务器HS可以运行根据预定的估计算法监测输入数据的软件，并且如果检测到异常，就作为响应产生报警信号。
[0065]图6不出了将用于被声音传感器捕获的声音信号SS以便导出一个或者多个指不脐动脉以及/或者子宫动脉血液流动的信号参数的优选的信号处理的框图。首先，声音信号SS优选经过带通滤波，带通滤波采用具有50-5000赫兹的带通频率范围的带通滤波器BPF或者更窄的滤波器，例如低至如100-1500赫兹或者甚至200-800赫兹，例如，实施为具有I分贝的通带脉动以及具有大于40分贝的阻带衰减的切比雪夫II型。接下来，信号被整流RTF，并且接着提取经整流以及滤波的信号的包络线ENV。尤其是，包络线可以通过低通滤波经整流的信号来获得，例如，使用具有1-10赫兹，如4-8赫兹，如6赫兹的截止频率，具有如2分贝的带通脉动，以及大于40分贝的阻带衰减的切比雪夫II型滤波器。从得到的包络线中，可以提取几个参数。例如，一个是搏动指数PI (计算为峰/底比)，其他关注的信号参数是脉冲的上升时间和下降时间。在包络线的下降沿上似乎有“二重脉搏的切迹”，其还可以在进一步的研究中使用。
[0066]需要理解的是，可以执行几个额外的或者可供选择的信号处理算法，并且改变几个参数:带通滤波器的频率、低通滤波器的频率、以及在脉冲期间其中的频率分布和变化，可能是受关注的。
[0067]图7a_7d示出了刚才描述的优选的信号处理算法的各个步骤中的8秒声音信号的实例。图7a示出了在孕妇的腹部皮肤处拾取的原始声音信号，并且信号用幅度和时间呈现。清楚地看到脉冲速率略微高于每分钟跳动60次。总而言之，脐动脉或者子宫动脉的声音反映了到胎盘的母亲血液供给状态、在胎盘和胎儿之间的血液流动、以及在胎儿心搏周期中的事件，即血液减速、血液流动混乱以及胎儿心脏瓣膜关闭。图7b示出了使用200-800赫兹的带通滤波器进行带通滤波之后的信号。图7c示出了经整流后的带通滤波信号，以及最后图7d示出了从6赫兹的低通滤波产生的信号包络线。该包络线能被用于导出PI等等。
[0068]总之，本发明提供了用于监测孕妇中的胎儿、以及/或者监测关于妊娠并发于如先兆子痫和高血压疾病的母亲健康风险的系统。该系统包括能被孕妇佩戴的便携式或者可佩带式单元，优选用以允许在日常生活中进行监测(家庭监测)，如采用粘性贴片的形式。该便携式单元具有声音传感器，例如，麦克风或者加速计，其将被放置在孕妇的腹部区域的皮肤上，以便检测来自子宫动脉以及/或者胎儿的脐动脉血管音。声音传感器被功能连接至处理单元，该处理单元在捕获的血管音上执行处理算法，并且据此提取如搏动指数的信号参数。然后，处理单元传递信号参数，例如使用音频信号、可视显示器或者通过有线或无线数据信号。某些实施方式包括一种或多种额外的传感器，例如用于检测胎儿的心电图信号的传感器，以及/或者用于检测子宫肌电活动的传感器。尤其是，声音传感器和这些额外的传感器可以被布置在一个粘性贴片内。
[0069] 虽然本发明已经结合特定的实施方式进行了描述，但其不应被解释为以任何方式受限于本发明的实例。本发明的范围通过所附权利要求集来阐述。在该权利要求的背景下，术语“包括(comprising) ”或者“包括(comprises) ”没有排斥其他可能的元件或者步骤。同样，如“一(a)”或者“一(an)”等的引文的提及不应被解释为排除多个。在权利要求中关于各图中标示的元件的参考符号的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，在不同的权利要求中提及的各个特征或许可以有利地进行结合，并且在不同的权利要求中提及这些特征并没有排除，特征的结合是不可能的并且是不具有优势的。
【权利要求】
1.一种用于监测孕妇或者孕妇中的胎儿的系统，所述系统包括: 便携式单元(WU)，其被布置为被所述孕妇携带，所述便携式单元包括至少一个声音传感器(Si)，所述至少一个声音传感器(SI)被布置为放置在腹部区域的皮肤上，并且被布置为检测来自子宫动脉或者来自存在于所述孕妇的子宫中的胎儿的脐动脉的血管音(VS)，并且据此产生第一信号，以及 处理单元(P)，其被功能连接以接收所述第一信号，其中所述处理单元(P)被布置为对所述第一信号(PA)执行第一处理算法(PAl)，以便据此提取至少一个第一信号参数(SPl)，并且其中所述处理单元(P)被布置为传递所述至少一个第一信号参数(SPl)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述便携式单元还包括至少一个传感器(S2)，所述至少一个传感器(S2)被布置为检测所述孕妇的子宫的肌电活动，并且据此产生第二信号，其中，所述处理单元(P)被功能连接以接收所述第二信号。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述便携式单元还包括至少一个传感器(S3)，所述至少一个传感器(S3)被布置为检测来自所述孕妇的子宫中的胎儿的心电图信号，并且据此产生第三信号，其中，所述处理单元(P)被功能连接以接收所述第三信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述便携式单元(WU)还包括至少一个传感器(S2)以及至少一个传感器(S3)，所述至少一个传感器(S2)被布置为检测所述孕妇的子宫的肌电活动并且据此产生第二信号，所述至少一个传感器(S3)被布置为检测来自所述孕妇的子宫中的胎儿的心电图信号并且据此产生第三信号，其中，所述处理单元(P)被功能连接以接收所述第二信号和所述第三信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理单元被布置为响应于所述第一信号、所述第二信号以及所述第三信号，处理所述第二信号和所述第三信号并且产生组合的信号参数。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述便携式单元包括在其内布置了所述至少一个声音传感器的粘性贴片，以便允许所述声音传感器与所述孕妇的腹部区域的皮肤接触。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述粘性贴片具有半圆的形状并且适合以脐为中心放置在所述孕妇的腹部区域的皮肤上。
8.根据权利要求6或7所述的系统，包括两个或者两个以上被布置为放置在所述孕妇的腹部的相应区域上的粘性贴片，其中，每个粘性贴片具有至少一个被布置在其中的被功能连接至所述处理单元的声音传感器。
9.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述处理单元形成所述便携式单元的一部分。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理单元被布置在粘性贴片内。
11.根据权利要求1-8中的任意一项所述的系统，其中所述处理单元被实施为下述中的一种:诸如手机的便携式设备、个人电脑、以及服务器系统。
12.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述便携式单元包括信号发送装置，所述信号发送装置被布置为响应于所述第一信号参数(SPl)，至少提供声觉或者视觉信号。
13.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述第一处理算法被布置为对所述第一信号进行带通滤波，并且据此产生经带通滤波的第一信号，例如具有50-5000赫兹的带宽，诸如100-1000赫兹的带宽，诸如200-800赫兹的带宽的带通滤波。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一处理算法还被布置为对所述经带通滤波的第一信号进行整流，并且据此产生经整流的第一信号。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一处理算法还被布置为对所述经整流的第一信号进行低通滤波，并且据此产生经低通滤波的第一信号，例如，具有在1-20赫兹的区间内，诸如在2-15赫兹的区间内，诸如在3-10赫兹的区间内，诸如在4-8赫兹的区间内的截止频率的低通滤波。
16.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述第一处理算法被布置为提取包括下述中至少一项的第一信号参数:搏动指数、动脉声音的上升时间、以及动脉声音的衰减时间、静脉流、以及指示主动脉瓣的关闭定时的二重脉搏的切迹的定时。
17.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述系统被布置为比较所述第一信号参数和阈值，并且如果所述第一信号参数超过所述阈值，则触发报警事件，例如包括下述中至少一项的报警事件:视觉报警信号、声觉报警信号、以及触觉报警信号。
18.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述至少一个声音传感器(SI)包括麦克风。
19.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述至少一个声音传感器(SI)包括加速计。
20.根据前述权利 要求中的任意一项所述的系统，其中所述至少一个声音传感器(SI)具有和小于40分贝的声压值，诸如小于30分贝的声压值等价的噪底。
21.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，包括多个被功能连接至所述处理单元的声音传感器，其中所述多个声音传感器被布置用于所述腹部上的相应位置。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述处理单元被布置为处理从所述多个声音传感器接收到的信号，并且计算针对每个声音传感器的参数，以及基于所计算出的参数，选择所述多个声音传感器中的用于监测的声音传感器。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述计算出的参数包括计算出的信噪比的度量。
24.根据权利要求22或者23所述的系统，其中所述处理单元被布置为重新计算针对每个声音传感器的所述参数，以便允许更新选择所述多个声音传感器中的用于监测的声音传感器。
25.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，包括至少一个麦克风，所述至少一个麦克风被布置为检测在所述声音传感器(SI)附近的环境声音，其中所述至少一个麦克风被功能连接至所述处理单元，其中所述处理单元被布置为:基于从所述至少一个麦克风接收到的输入，消除在来自所述声音传感器(Si)的信号中的环境噪声的影响。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述处理单元被布置为:通过包括维纳滤波的噪声消除算法，消除在来自所述声音传感器(SI)的信号中的环境噪声的影响。
27.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述第一处理算法被布置为对所述第一信号至少进行高通滤波，并且据此产生经高通滤波的第一信号，其中所述高通滤波具有在50-200赫兹的范围内，诸如在50-150赫兹内，诸如100-200赫兹的截止频率。
28.所述系统的用于先兆子痫的诊断或者早期警告的用途。
29.一种用于监测孕妇或者孕妇中的胎儿的方法，所述方法包括: 通过布置在腹部区域的皮肤上的至少一个声音传感器，检测来自子宫动脉或者来自存在于所述孕妇的子宫中的胎儿的脐动脉的血管音，所述至少一个声音传感器被布置在便携式或可佩带单元中，所述便携式或可佩戴单元被布置为被所述孕妇携带， 根据所检测到的血管音，产生第一信号； 对所述第一信号执行第一处理算法，以便据此提取至少一个第一信号参数，以及 传递所述至少一个第一信号参数。
【文档编号】A61B5/0444GK104053401SQ201280058905
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2011年12月1日
【发明者】波蒂·艾伦·迪内森, 戴安娜·克亚尔·西格·里克纳格, J·J·斯特鲁伊克 申请人:阿尔堡大学