心脏监测系统和方法技术方案

一种心脏监测系统(100)，该心脏监测系统包括：力敏电阻器(10)的阵列，该力敏电阻器的阵列横跨传感器表面(50)。每个电阻器(10)被配置为根据对象(200)在力敏电阻器(10)的相应位置处施加在传感器表面(50)上的静态压力(P)的量来改变相应的电阻值(R)。压电换能器(20)的阵列散布在力敏电阻器(10)的阵列之中。每个换能器(20)被配置为根据对象(200)在换能器(20)的相应位置处施加在传感器表面(50)上的相应振动(F)来生成相应的时间相关的电信号(S)。控制器(30)被配置为根据力敏电阻器(10)的测量电阻值(R)与压电换能器(20)的时间相关的电信号(S)的组合来确定对象(200)的心率(H1)。号(S)的组合来确定对象(200)的心率(H1)。号(S)的组合来确定对象(200)的心率(H1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】心脏监测系统和方法


[0001]本公开涉及用于测量心率的系统和方法。

技术介绍

[0002]例如，压电传感器可以用于通过衣服或床上用品/垫子(如椅子/床)以半接触的方式进行心冲击描记术(ballistocardiography，BCG)以测量心率、呼吸速率甚至脉搏波速度。优选地，该传感器需要靠近身体的相关部位以传递振动。遗憾的是，很难从传感器信号中提取这种接触信息。因此，伪影(artefact)很常见，并且当对象的位置不确定时这种伪影更为严重。
[0003]US2018/0337325A1中描述了一种用于床上生理测量的多元压电传感器。监测系统可以对所有的压电传感器执行第一扫描。该第一次扫描可以是例如高级扫描，以大致确定使用者沿着垫子的位置。该监测系统可以对一个或多个压电传感器进行第二扫描，该压电传感器诸如为可能位于使用者身体的紧邻周边的压电传感器。可能位于使用者身体的紧邻周边的压电传感器可以是例如那些测量力同时还与没有测量力的压电传感器邻近的压电传感器。
[0004]然而，压电传感器通常生成与时间相关的信号，这可能需要进行单独并且连续的监测。可能也很难对不同的时间尺度和压力范围的准确性进行平衡。仍需进一步提高心率监测的准确性。

技术实现思路

[0005]本公开的方面涉及一种心脏监测系统和方法。如本公开中所述，该心脏监测系统优选地使用具有(基于膜的)力敏电阻器和压电换能器的组合的传感器表面。该力敏电阻器可以被配置为测量由对象施加在该传感器表面上的相应的压力的量。例如，力敏电阻器可以根据压力来改变相应的电阻值。压电换能器可以散布在力敏电阻器之中，例如之间，并且该压电换能器被配置为测量由对象在换能器的相应位置处施加在该传感器表面上的相应振动。例如，压电换能器可以根据振动生成时间相关的电信号。可以根据来自不同类型传感器的相应信号(例如，力敏电阻器的测量电阻值和压电换能器的时间相关的电信号)的组合来确定对象的心率。
[0006]与利用压电传感器相比，利用力敏电阻器能够更准确地确定对象的(静态)压力分布。例如，力敏电阻器可以布置在(相对)高密度的栅格中，例如在无源矩阵配置中具有共享扫描线路。如将理解的是，力敏电阻器可以更好地适合于测量不同压力信号的范围，并且在高密度栅格中可以用于准确地确定压力分布。利用力敏电阻器的准确的压力分布信息，可以对能够生成最佳信号的压电换能器进行选择。例如，压力分布可以用于确定身体上的心率振动最突出的区域。例如，压电换能器可以布置在(相对)低密度的栅格中，例如，使得能够在相对少的换能器以及控制器之间实现专用电路线路。以这种方式，可以明确并且准确地从特定位置测量快速变化的信号，诸如心跳。这可以提高可靠性和数据的完整性。来自压
力传感器的数据还可以用于许多其他的应用，诸如呼吸、姿势检测等。这可以进一步增强传感器的应用。
附图说明
[0007]根据以下描述、所附权利要求和附图，将更好地理解本公开的装置、系统以及方法的上述和其他的特征、方面和优点，在附图中：
[0008]图1A示出了心脏监测系统的一个示例性实施例；
[0009]图1B示出了具有力敏电阻器和压电换能器的心脏监测系统的横截面图；
[0010]图2示出了心脏监测系统中的传感器表面上的传感器的示意性布局以及传感器与控制器的连接；
[0011]图3A和图3B示出了利用神经网络对心率的确定进行改进的机器学习的示例。
具体实施方式
[0012]用于描述特定实施例的术语目的不在于对本专利技术进行限制。如在本公开中所使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述/该(the)”也意在包括复数形式，除非上下文另外有明确地指示。术语“和/或”包括所列出的相关项目的一个或多个的任意和所有组合。将理解的是，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”指定所描述特征的存在，但是并不排除一个或多个其他特征的存在或添加。将进一步理解的是，当方法的特定步骤被称为另一步骤的后续步骤时，除非另外说明，该特定步骤可以直接跟在所述另一步骤的后面，或者在执行该特定步骤之前可以执行一个或多个中间步骤。同样，应当理解的是，当描述结构或部件之间的连接时，除非另外说明，该连接可以直接建立或者可以通过中间结构或部件来建立。
[0013]本公开的方面涉及执行数据融合来改进压电传感器的用于检测心脏跳动或诸如呼吸率的其它生理参数的可靠性。优选地，利用压电传感器和基于膜的压力传感器的组合。例如，根据压力传感器的分布，能够选择最有可能具有良好的信号完整性的压电传感器。
[0014]在一些实施例中，首先利用压力传感器技术，例如根据热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane，TPU)技术对物体(例如，床、座椅、婴儿床、衣物)上的准静态压力分布进行检测。通过压力分布，可以利用最有可能提供准确数据的压电传感器来提取心率和/或呼吸率测量值。优选地，该压电传感器是印刷式的。
[0015]在一些实施例中，压力传感器用于重建某人是如何躺在传感器上的。这可以有助于压电传感器的读数，例如，因为压力传感器可以提供低功耗的方案来检测传感器系统上是否存在人或物体。因此，所获得的压力分布可以用于重建位于压力传感器上的人的模型。在一个实施例中，当检测到人体时，仅对压电传感器进行读数。这可以在其他不需要进行计算量很大的分析的情况下，避免计算量很大的分析。在另一个或进一步的实施例中，基于相对于身体和身体各部位(例如手臂、腿、颈部)的物理位置的组合，对位于最佳身体部位上的用于检测BCG的传感器进行提取，并且在这组压电传感器中，对处于最佳压力范围内的压电传感器进行选择。
[0016]在一些实施例中，具有较高的可能性不与身体接触的压电传感器用于噪声消除，例如，用于去除不相关的(例如，寄生)振动。在其他或进一步的实施例中，位于不应该存在
BCG信号的身体部位上的传感器用于去除其他振动，例如与呼吸有关而不是与心率有关的振动，或者，反之亦然(在测量呼吸率的情况下)。在一些实施例中，从压力传感器信号和压电传感器中同时提取对象的呼吸率，以为所获得的信号提供冗余。有利地，由于使用压力传感器对对象的运动进行检测，因此可以主动抑制运动伪影。替代地，或者另外地，可以在空间和/或时间上去除运动伪影。
[0017]利用压阻式传感器的阵列，通过定义最准确的测量位置以及通过测量实时的空间和时间低频运动，例如低于1Hz的低频运动，使得可以提供与改进信号质量直接相关的数据。将理解的是，与例如仅使用压电传感器相比，利用绝对的压力分布为改进测量提供了更多的相关数据。有利地，静态压力传感器信息可以用于对压电数据进行更好地筛选并且对压电传感器数据进行补充(在呼吸率的情况下)。
[0018]在一些实施例中，利用可拉伸油墨和TPU技术制造传感器。相应地，传感器可以位于更靠近人身体的位置，这提高了信号的可靠性。在其他或进一步的实施例中，可以通过在传感器表面中结合(印刷式)温度传感器对测量进行补充，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种心脏监测系统(100)，所述心脏监测系统包括：力敏电阻器(10)的阵列，所述力敏电阻器的阵列横跨传感器表面(50)，其中，每个电阻器(10)被配置为根据由对象(200)在所述力敏电阻器(10)的相应位置处施加在所述传感器表面(50)上的静态压力(P)的量来改变相应的电阻值(R)；压电换能器(20)的阵列，所述压电换能器的阵列散布在所述力敏电阻器(10)之间，其中，每个换能器(20)被配置为根据由所述对象(200)在所述换能器(20)的相应位置处施加在所述传感器表面(50)上的相应振动(F)来生成相应的时间相关的电信号(S)；控制器(30)，所述控制器被配置为根据所述力敏电阻器(10)的测量的所述电阻值(R)与所述压电换能器(20)的所述时间相关的电信号(S)的组合来确定所述对象(200)的心率(H1)；其中，所述传感器表面(50)包括的力敏电阻器(10)比压电换能器(20)更多，以利用所述力敏电阻器(10)来测量压力分布，并且利用所述力敏电阻器(10)之间的所述压电换能器(20)的子集根据测量的所述压力分布来测量所述传感器表面(50)的一个或多个特定位置处的心率。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器(30)被配置为根据所述力敏电阻器(10)的测量的所述电阻值(R)来确定所述压力分布，其中，所述压力分布用于根据所述表面(50)上相应的力敏电阻器(10)的位置来确定感兴趣区域(RoI)，其中，所述心率(H1)是通过利用所述压电换能器(20)的子集对振动(F)进行测量而确定的，所述压电换能器的子集位于所述感兴趣区域(RoI)中的所述表面(50)上。3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述控制器(30)被配置为对所述压力分布的形状和/或大小进行分析以覆盖所述对象的身体的形状，其中，所述感兴趣区域(RoI)是在所述压力分布中与所述对象的身体上的相应位置对应的一个或多个特定位置处确定的。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，基于所述力敏电阻器(10)的感兴趣区域(RoI)之外的所述压电换能器(20)中的至少一个用于噪声消除。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述电阻值(R)作为输入被馈入到神经网络(30n)中，其中，所述神经网络被训练为输出感兴趣区域(RoI)，其中，根据所述感兴趣区域(RoI)，从所述时间相关的电信号(S)中的一个或多个进行选择以确定所述心率(H1)的主要测量值。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述电阻值(R)和时间相关的电信号(S)作为输入被馈入到神经网络(30n)中，其中，所述神经网络(30n)被配置为输出指示所述心率(H1)的主要测量值的值。7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，将所述心率(H1)的所述主要测量值与由独立的心脏监测装置(40)获得的心率(H2)的次级测量值进行比较，以用于训练所述神经网络(30n)。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，每个所述力敏电阻器(10)包括设置在第一基底(17)上的力敏材料(14)，所述力敏材料面向设置在相对的第二基底...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾兹格，
申请(专利权)人：荷兰应用自然科学研究组织TNO，
类型：发明
国别省市：