用于检测婴儿心肺不适的超宽带（UWB）婴儿监测器制造技术

超宽带患者监测系统，特别为婴儿监测系统，适合于防止天线与患者身体之间的反射损失。此处描述的设备、系统和方法可用于高效地将UWB能量耦合到患者以用于患者监测。具体而言，此处描述了阻抗变换器衬垫、床垫等，患者可舒适地躺在其上，同时通过一个或多个UWB传感器（例如，天线）被监测；阻抗变换器衬垫帮助匹配阻抗并防止UWB能量的反射损失。此处还描述了摇篮，包括NICU摇篮和婴儿监测器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于监测婴儿的非接触式婴儿监测器。具体而言，本专利技术涉及用于测量婴儿心肺状态以及检测不适的超宽带(UWB)婴儿监测系统。本专利技术还涉及包括集成式UWB监测器和摇篮和/或阻抗变换器衬垫(impedance transformer pad)的设备,用于优化UffB系统与被监测婴儿之间的能量传递。
技术介绍
新生儿特护病房(NI⑶)是医院专门用于护理患病或早产的新生儿的病房。在美国，每年近500，000名出生婴儿新生儿特护病房接受治疗，常见的入住原因包括早产、难产、呼吸问题、感染和先天缺陷。NI⑶协议规定持续监测生命体征、通知看护人恶化的状况或紧急事件。这些事件可能像在可导致心律失常的高钾血症中那样缓慢发展，也可能像在呼吸困难中常见的那样突然出现。目前的监测技术严重依赖于ECG技术，这种技术需要用贴附电极直接接触皮肤，因此由于需要接触皮肤而非常不理想。早产儿的皮肤极为娇嫩，很容易受到损伤和感染，从而增加了并发症风险，并可能会延长其在NICU中的时间。30至32周以下的早产儿皮肤非常薄，缺少本来在孕期最后几周会增加的体脂肪层。对于过早出生的早产儿而言，尚未形成粗质上层皮肤。当他们待在NICU中时，需要竭力避免皮肤接触，甚至限制父母和看护人的身体接触。除了将电极直接放在婴儿皮肤上可能导致并发症之外，已认识到还必须减少对新生特护患者的身体接触量，因为已知这种接触会给婴儿带来压力并可能影响康复和发育。因此，非常需要一种能够最小化电极与患者的接触以及最小化看护人接触患者来收集生命体征信息的需要的监测技术。因此，需要非接触式幼儿/婴儿监测器，并且这种需求在NI⑶上下文中更为迫切。已经提出若干非接触式UWB传感器变形，例如由Sensiotec提供的、在U.S.7，432，847和U.S.2009/0227882中描述的传感器。但是，这些设备在其配置中具有内在的限制，从而导致信号强度损失。这种信号强度损失造成设备低效，并限制穿透力和精确度。因此，需要提供以可靠、低能耗和非接触式的方式监测婴儿、特别是监测NICU环境中的婴儿的系统、设备和方法。此处描述了可能解决此需求的系统、设备和方法。
技术实现思路
此处描述非接触式监测UWB系统，也称为UWB雷达系统或UWB雷达监测系统。具体而言，此处描述了在发射器(和/或接收器)天线与患者之间提供阻抗匹配、从而高效地发射和接收所发射的UWB能量的UWB监测系统。在某些变形中，所述系统可以包括阻抗变换器，该变换器被配置为将天线阻抗(例如，介电值)与患者阻抗进行匹配的衬垫或其他倚靠面。这样，阻抗变换器可减少天线与患者之间的UWB能量反射，从而防止能量损失并实现更高效的操作。在某些变形中，所述系统包括其中集成了 UWB组件的专用摇篮；集成可允许优化UWB天线定位。此处还描述被配置为与现有婴儿床或摇篮结合使用以进行监测(包括在家监测)的系统。例如，此处描述与超宽带(UWB)监测系统结合使用以最小化UWB能量的反射损失的阻抗变换器衬垫。所述阻抗变换器衬垫可以包括:至少部分地从厚度介于大约0.4cm至7cm之间的阻抗变换器区域形成的柔软或弹性倚靠面，其中该阻抗变换器区域具有至少一个介电常数介于大约5和大约20之间的层；以及邻接阻抗变换器区域的UWB天线；其中UWB天线被配置为穿过阻抗变换器区域发射和接收UWB信号以监测放在衬垫上的患者。无论如何，其中此处描述的衬垫可与摇篮结合使用(或集成到其中)。例如，倚靠面的大小可正好放入摇篮。在某些实现中，阻抗变换器区域具有单个同质层。该层的介电值介于UWB天线的介电常数与患者的介电常数之间(例如，为这两个介电常数的几何平均数)。阻抗变换器区域可以包括多个层(例如，2、3、4、5、6等)；实际上可以包括任意数量的层，但是这样可能增加设备的成本与复杂性。在某些变形中，阻抗变换器区域具有至少两个相邻的平面层，其中每个平面层具有不同的厚度与介电常数。例如，在某些变形中，阻抗变换器区域具有三个相邻的平面层，其中每个平面层具有不同的厚度和介电常数。 阻抗变换器区域(包括其每个层)可由任何适当的材料形成，所述材料可以具有所需的厚度和介电特性，是生物相容的、易弯曲的/柔软的、易于清洗的、无毒性的、低变应原性的和防水的。例如，在某些变形中，阻抗变换器区域的层由硅酮形成。阻抗变换器区域的大小可具有介于大约0.5cm至5cm之间的厚度，包括所有层，如果存在一个以上的层的话。在某些变形中，衬垫包括位于阻抗变换器区域和UWB天线下面的背衬层。衬垫可以包括多个位于阻抗变换器区域下面并与之邻接的UWB天线。天线可被配置为发射具有某个带宽的UWB信号，且其中所述阻抗变换器区域具有一个或多个平面层，每个平面层具有一个介电值，且其中每个层的厚度大约为该层介电质中的带宽中心频率的波长的四分之一或二分之一。此处还描述了具有阻抗变换器衬垫以最小化反射损失的超宽带(UWB)患者监测系统，所述系统具有用于发射传感信号的UWB带宽，所述系统进一步包括:具有位于阻抗变换器区域下面的UWB天线的阻抗变换器衬垫，所述天线被配置为穿过阻抗变换器区域将UWB信号发射到放在衬垫上的患者，其中阻抗变换器区域具有一个或多个平面层并且每个层的厚度大约为该层介电质中的带宽中心频率的波长的四分之一或二分之一；以及被配置为从UWB天线接收信号以监测患者的处理器。此处描述的任何系统和设备还可以包括UWB电子器件(可与处理器隔离或集成到处理器内)，用于产生由UWB天线发射和接收的UWB信号。此类UWB电子器件可以包括信号发生器、D/A和A/D转换器、定时电路、比较器、放大器、过滤器等。例如，请参阅U.S.7，725，150、公开号为US2010/0274145A1的美国专利申请序号12/765，680、公开号为US2011/0060215A1的美国专利申请序号12/749,861。UWB电子器件通常被配置为产生用于从天线发射的UWB信号，并处理接收的信号(反射)来提取生理数据。如上所述，阻抗变换器衬垫还可以包括位于阻抗变换器层和天线后面的背衬层。背衬层可以支撑由阻抗变换器区域形成的倚靠面(背衬层也可以形成带有阻抗变换器区域的倚靠面)。在某些变形中，衬垫包括连接阻抗变换器衬垫的天线与UWB电子器件和/或处理器的电缆。通常，阻抗变换器衬垫具有弹性、低变应原性性和防水性。衬垫可用于婴儿床或摇篮。例如，衬垫的大小可调节为用于婴儿床或摇篮，包括NI⑶。在某些变形中，衬垫包括指示器(例如，标记)，用于指示传感器/天线的位置和/或躺在衬垫上的患者(例如，婴儿)的优选位置。在某些变形中，阻抗变换器衬垫的阻抗变换器区域具有单个同质层，该同质层被配置为四分之一波长层，其中厚度大约为该层介电质中的带宽中心频率的波长的四分之一。在某些变形中，阻抗变换器衬垫的阻抗变换器区域具有两个或更多个层。在某些变形中，阻抗变换器衬垫的阻抗变换器区域具有三层，包括被配置为四分之一波长层、二分之一波长层和四分之一波长层的相邻平面层。在此处描述的任何变形中，阻抗变换器衬垫可以包括多个UWB天线。可使用不同的天线，也可使用同一类型的天线。例如，UWB天线可以是空气天线(air antenna)(例如，可轻易购买到的天线，此类天线被配置为用于空气中传输，因此被设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.02 US 61/369,8431.一种与超宽带(UWB)监测系统结合使用以最小化UWB能量反射损失的阻抗变换器衬垫，所述阻抗变换器衬垫包括: 至少部分地通过厚度介于大约0.4cm至大约7cm之间的阻抗变换器区域形成的柔软或弹性倚靠面，其中所述阻抗变换器区域具有至少一个介电常数介于大约5至大约20之间的层；以及 邻接所述阻抗变换器区域的UWB天线； 其中所述UWB天线被配置为穿过所述阻抗变换器区域发射和接收UWB信号以监测放在衬垫上的患者。2.根据权利要求1的衬垫，其中所述倚靠面的大小正好放入摇篮。3.根据权利要求1的衬垫 ，其中所述阻抗变换器区域具有单个同质层。4.根据权利要求1的衬垫，其中所述阻抗变换器区域具有至少两个相邻的平面层，其中每个平面层具有不同的厚度和介电常数。5.根据权利要求1的衬垫，其中所述阻抗变换器区域具有三个相邻的平面层，其中每个平面层具有不同的厚度和介电常数。6.根据权利要求1的衬垫，其中所述阻抗变换器区域由硅酮形成。7.根据权利要求1的衬垫，其中所述阻抗变换器区域的厚度介于大约0.5cm至5cm之间。8.根据权利要求1的衬垫，进一步包括位于所述阻抗变换器区域和所述UWB天线下面的背衬层。9.根据权利要求1的衬垫，进一步包括多个位于所述阻抗变换器区域下面并与其邻接的多个UWB天线。10.根据权利要求1的衬垫，其中所述天线被配置为发射具有一带宽的UWB信号，且其中所述阻抗变换器区域具有一个或多个平面层，每个平面层具有一个介电值，且其中每个层的厚度大约为该层介电质中的带宽中心频率的波长的四分之一或二分之一。11.一种具有阻抗变换器衬垫以最小化反射损失的超宽带(UWB)患者监测系统，所述系统具有用于发射传感信号的UWB带宽，所述系统进一步包括: 具有位于阻抗变换器区域下面的UWB天线的阻抗变换器衬垫，所述天线被配置为穿过所述阻抗变换器区域将UWB信号发射到放在所述衬垫上的患者， 其中所述阻抗变换器区域具有一个或多个平面层并且每个层的厚度大约为该层介电质中带宽中心频率的波长的四分之一或二分之一；以及 被配置为从所述UWB天线接收信号以监测所述患者的处理器。12.根据权利要求11的系统，其中所述阻抗变换器衬垫进一步包括位于所述阻抗变换器层和所述天线下面的背衬层。13.根据权利要求11系统，进一步包括连接所述阻抗变换器衬垫的所述天线与所述处理器的电缆。14.根据权利要求11系统，其中所述阻抗变换器衬垫具有弹性、低变应原性和防水性。15.根据权利要求11的系统，其中所述阻抗变换器衬垫的所述阻抗变换器区域具有单个同质层，所述单个同质层被配置为四分之一波长层，其厚度大约为该层介电质中带宽中心频率的波长的四分之一。16.根据权利要求11的系统，其中所述阻抗变换器衬垫的所述阻抗变换器区域具有两层或更多层。17.根据权利要求11的系统，其中所述阻抗变换器衬垫的所述阻抗变换器区域具有三层，包括被配置为四分之一波长层、二分之一波长层和四分之一波长层的相邻平面层。18.根据权利要求11的系统，其中所述阻抗变换器被配置为正好放入摇篮。19.根据权利要求11的系统，其中所述阻抗变换器衬垫包括多个UWB天线。20.根据权利要求11的系统，其中所述UWB天线为空气天线。21.一种使用包括阻抗变换器衬垫的超宽带(UWB)雷达系统监测婴儿的方法，所述方法包括: 将所述婴儿放置到所述阻抗变换器衬垫上面；以及 通过UWB天线发射UWB信号，其中所述信号从天线发出，穿过所述阻抗变换器衬垫的阻抗变换器区域，到达所述婴儿体内，进一步地，其中所述阻抗变换器区域具有至少一个介电常数介于大约5至大约20之间的层， 其中所述阻抗变换器衬垫减少所述天线与所述婴儿之间的阻抗失配，从而减少所述信号的能量的反射损失。22.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·小蒂潘，
申请(专利权)人：莱夫韦弗公司，
类型：
国别省市：