Бесконтактный мониторинг частоты сердечных сокращений - RU2742707C1

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Системы мониторинга пациента включают в себя электронные устройства мониторинга, выполненные с возможностью отображения физиологической информации о пациенте. Типичная физиологическая информация, содержащаяся в устройствах мониторинга, представляет собой электрокардиограмму (ЭКГ), электроэнцефалограмму (ЭЭГ), плетизмографические сигналы и сигналы, относящиеся к артериальному давлению, температуре и дыханию. Системы мониторинга пациента, как правило, также оснащены функцией сигнализации для оповещения врачей о важных физиологических явлениях, которые могут повлиять на пациента, у которого проводится мониторинг. Такие системы сохраняют настройки конфигурации системы сигнализации, которые используются для определения ситуаций, когда устройства инициируют событие сигнализации.

[0002] Электрические поля могут быть образованы в свободном пространстве из множества разных источников. Такие органы в теле человека, как сердце и мозг, генерируют электрические поля. Электрокардиограмма (ЭКГ) обеспечивает измерение электрических полей, генерируемых сердцем. В современных способах измерения электрических потенциалов, связанных с человеком, электроды прикрепляются непосредственно к коже пациента. Но, по наблюдениям, способы, требующие прямого контакта с кожей пациента, вызывают дискомфорт у пациента. Время генерации сигнала может быть значительным и включает в себя время на подготовку для прикрепления электродов к коже пациента.

[0003] В различных сферах применения, включая прием родов, быстрое получение показаний частоты сердечных сокращений может быть особенно важно. Существующая клиническая практика включает в себя международно признанный протокол реанимации новорожденных. В этом протоколе частота сердечных сокращений новорожденного используется, чтобы определить, применять ли у новорожденного вспомогательное дыхание, а также какие виды вмешательств в дыхание следует применять. В существующей клинической практике медсестра измеряет артериальный пульс, удерживая в руке пуповину, или другой медицинский работник прослушивает биение сердца новорожденного с помощью стетоскопа. Доказано, что оба этих способа являются ошибочными (согласно научным публикациям). Кроме того, эти способы можно выполнять только через фиксированные интервалы времени (т.е. через 30 секунд, через 60 секунд), а не непрерывно. Наконец, передача оценки сердечного ритма другим лицам, осуществляющим уход в предродовом и родильном отделении, представляет собой сложную задачу, приводящую к несогласованным действиям и возможности принятия ошибочных решений. В последней версии 7 Протокола реанимации новорожденных (Neonatal Resuscitation Protocol) для повышения точности рекомендуется использовать мониторинг ЭКГ. Однако для такого устройства требуются адгезивные электроды, прикрепляемые к новорожденному, с кабелями, соединяющими новорожденного с сердечным монитором. Электроды сложно прикрепить к коже новорожденного из-за наличия текучих сред, а удаление или изменение положения датчиков может привести к повреждению хрупкой кожи. Кабели мешают медицинским сестрам во время гигиенической обработки новорожденного и применения искусственной вентиляции легких.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

[0004] В настоящем документе предложено устройство, содержащее: бесконтактную матрицу датчиков, выполненную с возможностью размещения в положении, находящемся на расстоянии от пациента, но вблизи него, и цепь обработки сигналов, находящуюся в соединении с матрицей датчиков, причем цепь обработки сигналов выполнена с возможностью: генерирования множества изменяющихся во времени сигналов с помощью матрицы датчиков; обработки множества изменяющихся во времени сигналов; и вывода одного или более индикаторов на основании обработки. Устройство может быть выполнено с возможностью использования в различных сферах, включая экстренные сферы применения, например, прием родов, в которых выполняются протоколы реанимации новорожденных.

Предложенное устройство для бесконтактного мониторинга частоты сердечных сокращений содержит:

бесконтактную матрицу датчиков, выполненную с возможностью размещения в положении, находящемся на расстоянии от пациента, но вблизи него; и

цепь обработки сигналов, находящуюся в соединении с матрицей датчиков, при этом цепь обработки сигналов содержит машиночитаемые команды, хранимые на машиночитаемом носителе данных, для реализации множества потенциальных процессов управления в соответствии с протоколом реанимации новорожденных, причем цепь обработки сигналов выполнена с возможностью:

генерирования множества изменяющихся во времени сигналов с помощью матрицы датчиков;

оценки по меньшей мере одного из множества изменяющихся во времени сигналов;

выбора, на основе оценки, одного или более сигнала из множества изменяющихся во времени сигналов для использования при определении частоты сердечных сокращений пациента;

определения частоты сердечных сокращений на основании выбранного одного или более сигнала;

запуска выбранного процесса управления из множества потенциальных процессов управления протокола реанимации новорожденных для руководства пользователем, осуществляющим уход, при выполнении выбранного процесса управления; и

вывода одного или более индикаторов на основании установленной частоты сердечных сокращений и выбранного процесса управления.

В предложенном устройстве цепь обработки сигналов может выполнять генерирование, оценку и вывод данных при размещении пациента и матрицы датчиков вблизи друг друга в течение 10 секунд или менее, или в течение 3 секунд или менее.

Также предложен способ бесконтактного мониторинга частоты сердечных сокращений, включающий:

генерирование множества изменяющихся во времени сигналов с помощью бесконтактной матрицы датчиков, расположенной без контакта с пациентом;

оценку по меньшей мере одного из множества изменяющихся во времени сигналов;

выбор, на основе оценки, одного или более сигнала из множества изменяющихся во времени сигналов для использования при определении частоты сердечных сокращений пациента;

определение частоты сердечных сокращений на основании выбранного одного или более сигнала;

запуск процесса управления для руководства пользователем, осуществляющим уход, при выполнении протокола реанимации новорожденных; и

вывод одного или более индикаторов на основании установленной частоты сердечных сокращений и упомянутого процесса управления.

Предложенные способ и устройство облегчают выполнение протокола реанимации новорожденных.

ГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

[0005] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятными при ознакомлении со следующим подробным описанием со ссылкой на сопроводительные рисунки, на которых одинаковые символы представляют одинаковые позиции, а именно:

[0006] на Фиг. 1 представлена блок-схема устройства, имеющего матрицу датчиков и цепь обработки сигналов и выполненного с возможностью вывода частоты сердечных сокращений;

[0007] на Фиг. 2 представлен вид в перспективе корпуса, который вмещает матрицу датчиков и образует пластину датчиков;

[0008] на Фиг. 3 представлен вид в перспективе, на котором показаны условия применения и содержится устройство, имеющее пластину датчиков;

[0009] на Фиг. 4 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая зависимость сигнала от движения сердца и источники сигналов, создающих шумы и помехи;

[0010] на Фиг. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ работы цепи обработки сигналов;

[0011] на Фиг. 6 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая множество изменяющихся во времени сигналов, выведенных с помощью матрицы датчиков;

[0012] на Фиг. 7 представлен пользовательский интерфейс для отображения на устройстве вывода, представленного дисплеем; и

[0013] на Фиг. 8 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая распределения заряда на промежуточных поверхностях между датчиком и пациентом, способные создавать шумовые сигналы в результате движения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0014] Пример устройства 10 для бесконтактного мониторинга частоты сердечных сокращений представлен на Фиг. 1. Устройство 10 может включать в себя матрицу 100 датчиков и цепь 200 обработки сигналов. Матрица 100 датчиков в одном варианте осуществления может включать в себя множество датчиков X₁-X_N, расположенных в виде узора. Матрица 100 датчиков может включать в себя один или более электродов 110 сравнения. В одном варианте осуществления один или более электродов 110 сравнения могут быть связаны с матрицей 100 датчиков. В одном варианте осуществления может присутствовать один электрод 110 сравнения, который является общим для каждого датчика X₁-X_N из матрицы 100 датчиков. В одном варианте осуществления может присутствовать множество электродов 110 сравнения, каждый из которых является общим для одного или более датчиков X₁-X_N из матрицы 100 датчиков. В одном варианте осуществления может присутствовать один электрод 110 сравнения, связанный с каждым датчиком X₁-X_N из матрицы 100 датчиков.

[0015] Один или более электродов 110 сравнения могут устанавливать опорное напряжение относительно пациента посредством прямого контакта или емкостного соединения и могут нести на себе потенциалы для уменьшения шума и повышения эффективности соединения. В одном варианте осуществления один или более электродов 110 сравнения могут быть заземлены с целью установления опорного напряжения. В одном варианте осуществления один или более электродов 110 сравнения могут быть активно управляемыми. На Фиг. 1 показана матрица 100 датчиков, имеющая датчики X₁-X_N, которые могут быть расположены в виде любого подходящего узора, покрывающего область, в которую может быть помещен пациент, и обеспечивающего возможность избыточного покрытия пациента. Один или более электродов 110 сравнения (или матрица электродов сравнения) могут размещаться вблизи датчиков X₁-X_N матрицы 100 датчиков. В одном варианте осуществления матрица 100 датчиков может включать в себя два или более датчиков, а в одном варианте осуществления он может включать в себя 16 датчиков, расположенных по схеме М х М, например, по схеме 4 x 4, хотя матрица 100 датчиков может включать в себя любое число датчиков, расположенных в виде любого узора. В одном варианте осуществления каждый из датчиков X₁-X_N может быть снабжен электродом, соединенным с усилителем, имеющим высокий импеданс.

[0016] В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена на основе процессора. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может включать в себя одно или более устройств 210 ввода/вывода для связи, например, с матрицей 100 датчиков, и/или одну или более внешних цепей обработки. Одно или более устройств 210 ввода/вывода могут включать в себя связанную схему аналого-цифрового преобразования или схему цифро-аналогового преобразования для упрощения двусторонней сигнальной связи с матрицей 100 датчиков. Цепь 200 обработки сигналов также может включать в себя один или более центральных процессоров 212 (ЦП), одно или более накопительных устройств 214 (например, запоминающее устройство с произвольной выборкой (RAM) и/или кэш-память), одно или более запоминающих устройств 216 и одно или более устройств 220 вывода. Одно или более накопительных устройств 214 и/или одно или более запоминающих устройств 216 могут определять материальный машиночитаемый носитель данных цепи 200 обработки сигналов. Цепь 200 обработки сигналов может включать в себя источник 222 питания, который может представлять собой источник питания на основе батарей для упрощения мобильной работы цепи 200 обработки сигналов. В одном варианте осуществления может быть предложено одно или более устройств 220 вывода, например, в виде одного или более дисплеев с соответствующим сенсорным экраном или без него и/или одного или более устройств вывода звука, например, динамика. В одном варианте осуществления устройства 210, 212, 214, 216, 220 и 222 находятся в соединении посредством системной шины 218. Цепь 200 обработки сигналов может выводить данные на устройство 220 вывода устройства 10, представленного подключенным к шине устройством вывода, как показано на Фиг. 1, и/или на устройство 220 вывода устройства 10, представленного устройством вывода, находящимся в соединении с цепью 200 обработки сигналов, посредством устройства 210 ввода/вывода.

[0017] Как показано на Фиг. 2, устройство 10 может включать в себя корпус 300, который может быть представлен, например, низкопрофильным корпусом, например, «пластинчатым» профилем, который в ином случае может называться «листовым» профилем. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 2, корпус 300 может быть представлен таким образом, чтобы устройство 10 было выполнено в низкопрофильном форм-факторе. В одном варианте осуществления корпус 300 может вмещать в себя матрицу 100 датчиков для образования пластины датчиков. В одном варианте осуществления корпус 300 может иметь по существу равномерную толщину Т. В одном варианте осуществления толщина Т может составлять приблизительно 5,0 сантиметра или менее. В одном варианте осуществления толщина Т может составлять приблизительно 2,0 сантиметра или менее. В одном варианте осуществления толщина Т может составлять приблизительно 1,0 сантиметра или менее. В одном варианте осуществления толщина Т может составлять приблизительно 5,0 мм или менее. В одном варианте осуществления толщина Т может составлять приблизительно 1,0 мм или менее. В одном варианте осуществления корпус 300, образующий пластину датчиков, может быть гибким и/или может соответствовать телу пациента.

[0018] Каждый из датчиков X₁-X_N матрицы 100 датчиков в одном варианте осуществления может иметь дискообразную форму и может включать в себя по существу плоские верхние поверхности и по существу плоские нижние поверхности. В одном варианте осуществления каждый из датчиков X₁-X_N матрицы 100 датчиков может иметь толщину (в направлении, параллельном оси z базовой системы координат 15) приблизительно 5,0 сантиметра или менее. В одном варианте осуществления каждый из датчиков X₁-X_N матрицы 100 датчиков может иметь толщину приблизительно 2,0 сантиметра или менее. В одном варианте осуществления каждый из датчиков X₁-X_N матрицы 100 датчиков может иметь толщину приблизительно 1,0 сантиметра или менее. В одном варианте осуществления каждый из датчиков X₁-X_N матрицы 100 датчиков может иметь толщину приблизительно 5,0 мм или менее. В одном варианте осуществления каждый из датчиков X₁-X_N матрицы 100 датчиков может иметь толщину приблизительно 1,0 мм или менее. В соответствии с одним вариантом осуществления, упрощающим реализацию низкого профиля, каждый датчик X₁-X_N матрицы 100 датчиков может быть размещен так, чтобы верхняя плоская поверхность датчика по существу располагалась в одной плоскости с каждым другим датчиком матрицы 100 датчиков. В таком варианте осуществления каждый из датчиков X₁-X_N матрицы 100 датчиков может рассматриваться как расположенный на одной высоте. Каждый из датчиков X₁-X_N матрицы 100 датчиков, если смотреть сверху (по существу в направлении, параллельном оси z базовой системы 15 координат, как показано на Фиг. 2), может находиться на одинаковом расстоянии от других датчиков в направлении х (параллельно оси х базовой системы 15 координат) и/или в направлении у (параллельно оси у базовой системы 15 координат по Фиг. 2), и, таким образом, если смотреть сверху (в направлении, параллельном оси z базовой системы 15 координат по Фиг. 2), пространственное распределение этих датчиков по существу будет соответствовать показанному на Фиг. 1. Датчики X₁-X_N матрицы 100 датчиков в одном варианте осуществления могут находиться на расстоянии друг от друга и могут в целом располагаться в плоскости, параллельной плоскости х-у базовой системы 15 координат (Фиг. 2).

[0019] Корпус 300 может быть выполнен с возможностью размещения в нем компонентов устройства 10, как показано на Фиг. 1. Например, в области внутри корпуса 300, по существу обозначенной пунктирной границей 112, может быть размещена матрица 100 датчиков, включающая в себя датчики X₁-X_N и один или более электродов 110 сравнения. На корпусе 300 также может быть закреплено устройство 220 вывода, которое в варианте осуществления, показанном на Фиг. 2, может быть представлено дисплеем.

[0020] В одном варианте осуществления корпус 300 может вмещать в себя один или более компонентов цепи 200 обработки сигналов. Компоненты, образующие цепь 200 обработки сигналов, могут быть распределены по внутренней части корпуса 300. Для обеспечения корпуса 300 можно использовать различные материалы, например, нейлон, акриловый полимер, поливинилхлорид, политен, полипропилен, поликарбонат, бакелит, эпоксидную смолу и/или меламин. Корпус 300 может быть жестким или гибким. Если смотреть сверху вниз, например, в направлении, параллельном оси z, указанным базовой системой 15 координат (Фиг. 2), корпус 300 может иметь прямоугольную форму, но также он может иметь, например, круглую, овальную или произвольную форму.

[0021] В варианте осуществления, показанном на Фиг. 2, цепь 200 обработки сигналов может быть полностью распределена внутри корпуса 300. Однако в другом варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов устройства 10 может быть полностью распределена снаружи по отношению к корпусу 300. В другом варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть распределена частично внутри корпуса 300 и частично снаружи корпуса 300. Корпус 300, образующий пластину датчиков, может быть выполнен с возможностью портативного исполнения. Корпус 300, образующий пластину датчиков может быть, например, выполнен в составе кровати пациента и может во время использования находиться в непосредственной близости от пациента. Корпус 300, образующий пластину датчиков, может быть, например, закреплен на человеке, удерживающем пациента (например, на матери, удерживающей новорожденного), и во время использования находиться в непосредственной близости от пациента. Корпус 300, образующий пластину датчиков, может быть портативным и может перемещаться между положениями, во время использования находящимися поблизости от пациента.

[0022] В одном варианте осуществления корпус 300 может иметь низкий профиль, упрощающий его размещение под наматрасником или одеялами, и может быть гибким для лучшего прилегания к телу пациента. Корпус 300 может вмещать в себя цепь 200 обработки сигналов, которая может включать в себя электронные устройства обработки и питания, оснащенные соединением с внешними устройствами, которые являются внешними по отношению к корпусу 300. Соединение может быть беспроводным или проводным и может служить для передачи команд управления, данных и/или электропитания. Устройство 220 вывода, которое может быть представлено дисплеем, может отображать полученные данные. Одно или более устройств 220 вывода могут быть представлены дисплеем и могут быть закреплены в корпусе 300 и/или могут быть обеспечены снаружи по отношению к корпусу 300.

[0023] На Фиг. 3 проиллюстрирован пример условий применения устройства 10. В иллюстративной сфере применения, показанной на Фиг. 3, устройство 10 может использоваться в условиях неонатального отделения 1000. Как показано на Фиг. 3, в отделении 1000 может иметься инфракрасный обогреватель 400 для новорожденных, который может называться системой обогрева детей, которая может включать в себя матрас 402 для поддержки пациента 410, представленного новорожденным. Как показано на Фиг. 3, корпус 300, образующий пластину датчиков, может быть размещен на матрасе 402 так, чтобы матрас 402 поддерживал образованную пластину датчиков. Поверх корпуса 412 может располагаться одно или более одеял 300, и пациент 410 может быть помещен на одно или более одеял 412. В одном варианте применения корпус 300 может быть портативным и выполненным с возможностью перемещения между различными положениями, например, между первым положением, в котором он лежит на матрасе 402 и под одеялом 412, и вторым положением, в котором он лежит на животе матери. Для обеспечения лучшей портативности компоненты, размещенные внутри корпуса 310, например, те из них, которые полностью или частично образуют цепь 200 обработки сигналов, могут быть запитаны от батареи посредством источника 222 питания, представленного батарейным источником питания.

[0024] Устройство 10 может обеспечивать мониторинг частоты сердечных сокращений у пациентов, таких как новорожденные. Устройство 10 может состоять из множества датчиков, образующих матрицу 100 датчиков, расположенных внутри корпуса 300, с образованием переносной пластины, которая может быть помещена под пациента, такого как новорожденный, и на любую поверхность, такую как одеяло, или матрас, или грудь либо живот матери. Устройство 10 может быть оснащено электронными компонентами для бесконтактного измерения частоты сердечных сокращений, нормирования и обработки сигналов и отображения на корпусе 300, образующем пластину датчиков, и/или дисплеем, внешним по отношению к корпусу 300, где корпус может быть гибким и соответствующим телу. Устройство 10 может обеспечивать быстрое измерение частоты сердечных сокращений даже в случае движения пациента, такого как новорожденный, и устойчив к положению новорожденного по отношению к матрице 100 датчиков. В одном варианте осуществления матрица 100 датчиков может иметь достаточный размер и может включать в себя достаточное количество датчиков для размещения пациентов разных размеров - от новорожденных и детей более старшего возраста до взрослых.

[0025] Сигналы, генерируемые с помощью одного или более бесконтактных датчиков матрицы датчиков 100, могут подвергаться цифровой выборке. Сигналы, генерируемые с помощью множества бесконтактных датчиков матрицы датчиков 100, могут проходить цифровую выборку и объединение. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может выбирать лучшие сигналы для сведения к минимуму влияния движений пациента или лица, осуществляющего уход. Устройство 10 может обеспечивать отображение численного значения частоты сердечных сокращений, а также индикацию качества данных и/или простую визуальную или звуковую индикацию распознанных R-зубцов сердечных сокращений. Устройство 10 может обеспечивать быстрое получение и отображение результатов в сочетании с применением заданных пользователем данных конфигурации, включая пороговые значения, и может использоваться для выполнения протоколов реанимации.

[0026] Устройство 10 может поддерживать проведение измерения через множество одеял или слой пластика между матрицей 100 датчиков и пациентом 410. Пластина датчиков, образованная корпусом 300, может быть гибкой, чтобы облегать объект, на котором она размещена и который может включать в себя, например, кровать, как указано в настоящем документе, пациента или грудь либо живот матери в случае, если пациент является новорожденным, такой как новорожденный, которого положили на его мать. Корпус 300, вмещающий в себя матрицу датчиков 100 и образующий пластину датчиков, может быть одноразовым или многоразовым при соответствующей очистке и стерилизации для обеспечения использования устройства 10, имеющего корпус 300, например, в предродовом и родильном отделении или в операционном зале родильного отделения соответственно.

[0027] Как показано на блок-схеме, изображенной на Фиг. 5, цепь 200 обработки сигналов устройства 10 (Фиг. 1) может быть выполнена с возможностью исполнения способа 500, проиллюстрированного со ссылкой на блок-схему, изображенную на Фиг. 5. В блоке 510 цепь 200 обработки сигналов может генерировать множество изменяющихся во времени сигналов с помощью матрицы датчиков, например, матрицы датчиков 100. В блоке 520 цепь 200 обработки сигналов может выполнять обработку множества изменяющихся во времени сигналов. В блоке 530 цепь 200 обработки сигналов может выполнять вывод одного или более индикаторов на основании обработки.

[0028] Как показано на Фиг. 4, в вариантах осуществления в настоящем документе учитывается, что выходной сигнал датчика, обеспечиваемый напряжением на датчике X₁-X_N матрицы датчиков 100 по отношению к напряжению одного или более электродов 110 сравнения, может предоставлять полезную информацию. В вариантах осуществления настоящего изобретения учитывается, что напряжение датчика, например Xi, из набора датчиков X₁-X_N, может зависеть от множества источников потенциала в дополнение к собственному потенциалу тела пациента, включая шумовые потенциалы, возникающие в результате движения, трибоэлектрических эффектов и электрического шума окружающей среды. На Фиг. 4 показаны типовой датчик X₁, один или более электродов 110 сравнения, корпус 300, одеяло 412 и пациент 410. В вариантах осуществления в настоящем документе учитывается, что измеряемое напряжение на датчике X₁ по отношению к напряжению одного или более электродов 110 сравнения может зависеть от потенциала пациента ф_{пациент}, шумового потенциала ф_шум и опорного потенциала ф_{опорный}. Напряжение датчика V_датчик можно выразить следующим образом:

[0029] Для выполнения способа 500 цепь 200 обработки сигналов может обрабатывать один или более выходных сигналов датчика для формирования множества изменяющихся во времени сигналов. Поскольку выходной сигнал более чем одного датчика может указывать частоту сердечных сокращений, множество изменяющихся во времени сигналов может привести к получению множества оценок частоты сердечных сокращений (ЧСС), каждая из которых имеет оценочное качество данных (QHR). Выходные сигналы от разных датчиков и/или комбинации выходных сигналов датчиков можно использовать для получения надежных измерений в разные моменты времени при движении пациента или при взаимодействии с ним, и данная избыточность обеспечивает более воспроизводимые общие измерения частоты сердечных сокращений. Устройство 10 может оценивать множество изменяющихся во времени сигналов с получением единой оценки частоты сердечных сокращений и уровня значимости, связанного с установленной частотой сердечных сокращений. Устройство 10 может четко, например, посредством дисплея и/или звуковой индикации, указывать установленную частоту сердечных сокращений и/или установленный уровень значимости, связанный с установленной частотой сердечных сокращений. Сигналы, изменяющиеся во времени, которые обеспечиваются цепью 200 обработки сигналов, могут обеспечиваться с использованием выходных сигналов одного датчика в течение времени или комбинаций выходных сигналов датчиков с течением времени. В вариантах осуществления в настоящем документе учитывается, что обеспечение изменяющихся во времени сигналов на основе комбинации выходных сигналов датчиков может характеризоваться повышенным отношением сигнал/шум, например, в результате одного или более из повышения уровня сигнала или подавления шума. В вариантах осуществления в настоящем документе учитывается, что пространственно разнесенные источники сигналов, например, расположенные на расстоянии друг от друга первый и второй датчики матрицы датчиков 100, могут генерировать равные по величине, но противоположные по знаку сигналы, отражающие одно и то же событие, связанное с движением сердца. Таким образом, вычитание таких сигналов может привести к получению сигнала с повышенной мощностью сигнала. В случае если расположенные на расстоянии друг от друга первый и второй датчики совместно используют общее распределение заряда, вычитание сигналов от источников может привести к получению сигнала с уменьшенным уровнем шума в результате подавления шума.

[0030] Как показано в блоке 510, цепь 200 обработки сигналов может осуществлять генерирование множества изменяющихся во времени сигналов с помощью матрицы датчиков 100. В одном варианте осуществления каждый изменяющийся во времени сигнал из множества изменяющихся во времени сигналов можно обеспечить функцией одного или более выходных сигналов датчика. В одном варианте осуществления каждый изменяющийся во времени сигнал из множества изменяющихся во времени сигналов можно обеспечить функцией двух или более выходных сигналов датчика. В одном варианте осуществления, как описано со ссылкой на ф. 2-4, каждый изменяющийся во времени сигнал из множества изменяющихся во времени сигналов можно обеспечить функцией двух выходных сигналов датчика и, более конкретно, можно обеспечить дифференциальным сигналом между выходными сигналами первого и второго датчиков. Как указано в настоящем документе, выходной сигнал датчика может представлять собой выходное напряжение датчика относительно напряжения одного или более электродов 110 сравнения. Цепь 200 обработки сигналов может управлять напряжением одного или более электродов 110 сравнения для снижения шума в выходном сигнале датчика.

[0031] Если матрица датчиков 100 обеспечивается матрицей датчиков из 16 датчиков, расположенных по схеме 4 x 4, содержащей датчики X₁-X₁₆, выполнение цепью 200 обработки сигналов операции, указанной в блоке 510, и множество изменяющихся во времени сигналов S₁-S₁₂₀ можно обеспечить следующим образом.

В примере, описанном со ссылкой на ф. 2-4, V_Xi(t) представляет изменяющиеся во времени сигналы, при условии что выходные сигналы датчиков фильтруются с помощью одного или более процессов фильтрации, например, режекторного, полосового, конволюционного и/или другого способа фильтрации. В описанном примере разность напряжений между выходными сигналами первого и второго датчиков во времени, приведенная в настоящем документе со ссылкой на ф. 2-4, можно обеспечить с помощью матрицы 100 датчиков. В вариантах осуществления настоящего изобретения учитывается, что разные датчики могут иметь аналогичные шумовые составляющие. Соответственно, в вариантах осуществления в настоящем документе учитывается, что формирование надлежащим образом взвешенных линейных комбинаций датчиков может обеспечивать возможность уменьшения синфазного шума или усиления сигналов. Для обеспечения разности напряжений цепь 200 обработки сигнала может итерационно считывать разные комбинации выходных сигналов датчиков матрицы датчиков 100 и может обрабатывать выходные сигналы для обеспечения разности значений во времени. Разность напряжений может обеспечиваться для представления разных потенциалов в разных пространственных областях матрицы датчиков 100 и пациента 410.

[0032] Дополнительно иллюстративные признаки устройства 10 представлены на временной диаграмме на Фиг. 6, имеющей временную шкалу 610, на которой откладывается изменяющийся во времени сигнал S₁, временную шкалу 612, на которой откладывается изменяющийся во времени сигнал S₂, и временную шкалу 614, на которой откладывается изменяющийся во времени сигнал S₁₂₀. На временной диаграмме 602 проиллюстрировано, что некоторые сигналы из множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S₁₂₀ могут отражать движение сердца пациента, а другие сигналы могут не отражать движение сердца пациента и могут быть связаны с другими источниками сигналов, включая электрический шум или артефакты движения. На временной диаграмме 602 видно, что сигналы S₁ и S₁₂₀ могут включать в себя регулярные пики 6021-6024 (S₁) и 6141-6144 (S₁₂₀), отстоящие друг от друга на постоянные расстояния, и, следовательно, могут рассматриваться как отражающие движение сердца пациента. С другой стороны, сигнал S₂ включает в себя нерегулярные пики 6121-6123, интервалы между которыми не являются постоянными. Применяя обработку на основании правил, цепь 200 обработки сигналов может определить, что сигнал S₂ не отражает движение сердца пациента. В настоящем документе описаны различные процессы обработки сигналов S₁-S₁₂₀, позволяющие быстро и эффективно дифференцировать сигналы, отражающие движение сердца пациента, от сигналов, не отражающих движение сердца пациента.

[0033] В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов для обработки сигналов S₁-S₁₂₀ может оценивать изменяющиеся во времени сигналы S₁-S₁₂₀ и на основании этой оценки может выбирать некоторые из сигналов как сигналы, отражающие движение сердца пациента, для использования с целью обеспечения частоты сердечных сокращений. В одном варианте осуществления может быть обеспечена функция оценки, как определено в ф. 5.

где F₁-F₆ представляют собой факторы, a W₁-W₆ представляют собой соответствующие весовые коэффициенты, связанные с различными факторами. Примеры факторов, которые могут использоваться, включают в себя: (F₁) - дисперсия интервалов; например небольшую дисперсию между интервалами между последовательными пиками можно рассматривать как указывающую на биение сердца; (F₂) - средняя амплитуда набора пиков; (F₃) - дисперсия пиков; (F₄) - стандартное отклонение интервалов между пиками; (F₅) - нормализованное стандартное отклонение интервалов, нормализованное по среднему значению интервалов; (F₆) - абсолютные амплитуды пиков. Цепь 200 обработки сигналов может использовать меньшее число факторов или большее число факторов для оценки множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S₁₂₀. Для обеспечения оценки с использованием ф. 5 цепь 200 обработки сигналов может использовать логические операнды в дополнение к математическим операндам или вместо них; например, вес первого фактора может быть приведен к нулю или к определенному значению при условии соблюдения требований в отношении второго фактора. Цепь 200 обработки сигналов может подвергать обработке множество изменяющихся во времени сигналов S₁-S₁₂₀ посредством обработки методом скользящего окна, описанным со ссылкой на таблицу А.

[0034] В примере, описанном со ссылкой на ф. 1 - ф. 5, множество сигналов, изменяющихся во времени, может включать в себя 120 сигналов, например, сигналы S₁-S₁₂₀. Цепь 200 обработки сигналов может обеспечивать большее число изменяющихся во времени сигналов или меньшее число изменяющихся во времени сигналов, например, может включать в себя множество изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может обеспечивать множество изменяющихся во времени сигналов S₁-S₁₃₆, причем сигналы S₁-S₁₂₀ представляют собой изменяющиеся во времени сигналы, указанные в ф. 1 - ф. 4, а сигналы S₁₂₁-S₁₃₆ представляют собой 16 изменяющихся во времени сигналов, обеспеченных путем выборки во времени выходного сигнала датчика отдельного датчика (например, напряжения датчика по отношению к напряжению какого-либо электрода сравнения) каждого соответствующего датчика X₁-X_N по отдельности. Цепь 200 обработки сигналов может выполнять обработку множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S₁₃₆ посредством обработки методом скользящего окна, описанным со ссылкой на таблицу А. В описанном примере цепь 200 обработки сигналов может обрабатывать изменяющиеся во времени сигналы S₁-S₁₂₀, обеспеченные на основании зависимости выходных сигналов пары датчиков от времени, а изменяющиеся во времени сигналы S₁₂₁-S₁₃₆ могут быть обеспечены на основании зависимости выходного сигнала отдельного датчика от времени. В другом варианте осуществления подмножество или полная совокупность сигналов из множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K могут быть обеспечены на основании зависимости выходных сигналов трех или более датчиков от времени датчиками матрицы датчиков 100.

[0035] Цепь 200 обработки сигналов в одном варианте осуществления в соответствии с описанным примером на основании выходного сигнала функции оценки по ф. 5 может выбирать один или более сигналов из множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K для использования при установлении частоты сердечных сокращений. Цепь 200 обработки сигналов может связывать показатель качества (QHR) с каждым сигналом S₁-S_K на основании выходного сигнала функции оценки по ф. 5. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может выводить частоту сердечных сокращений с помощью одного выбранного сигнала из множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K, имеющих самую высокую оценку в соответствии с функцией оценки по ф. 5. Например, цепь 200 обработки сигналов может выводить значение частоты сердечных сокращений на основании интервала времени между пиками выбранного сигнала. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может выводить частоту сердечных сокращений с помощью набора выбранных сигналов из множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K, имеющих N (N>=2) самых высоких оценок по функции оценки в ф. 5. Например, цепь 200 обработки сигналов может выводить значение частоты сердечных сокращений на основании среднего интервала времени между пиками выбранного набора из N сигналов. Показатель качества (QHR), определенный на основании оценки, выданной функцией оценки, например, с помощью ф. 5, может быть связан с выведенным значением частоты сердечных сокращений, определенным на основе множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K и на основании выбранных N сигналов. Предоставление пользователю указания на показатель качества (QHR) (например, для отображаемой формы сигнала и/или отображаемой частоты сердечных сокращений) может обеспечить преимущества. Например, если показатель качества падает с течением времени, пользователю, который является лицом, осуществляющим уход, может быть предложено выполнить чередующееся измерение частоты сердечных сокращений.

[0036] Цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена таким образом, что обработка, выполняемая цепью 200 обработки сигналов, может адаптироваться к изменяющимся условиям, включая изменение положений пациента, например, новорожденного. В вариантах осуществления в настоящем документе учитывается, что сигналы из множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K, которые наилучшим образом отражают движение сердца пациента, могут изменяться при изменении условий, включая изменение положения пациента. Для конфигурирования цепи 200 обработки сигналов с целью адаптивного определения частоты сердечных сокращений на основании изменяющихся условий цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью итерационного обеспечения обновленных оценок в соответствии с функцией оценки по ф. 5 и, соответственно, может быть дополнительно выполнена с возможностью итерационного обновления на основании результатов функции оценки для итерационного обновления выбранного еще одного сигнала из множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K, используемых для определения частоты сердечных сокращений.

[0037] В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью итерационного выполнения оценки сигналов из множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K с помощью ф. 5 и итерационного выбора одного или более сигналов для использования при итерационном определении частоты сердечных сокращений методом скользящего окна. Каждое окно скользящего окна может иметь связанную предварительно заданную временную шкалу скользящего окна, например, в одном варианте осуществления может анализировать сегмент времени длительностью Q секунд (например, 3 секунды) сигнала. Сегмент времени из каждого временного интервала может начинаться за Q секунд до момента окончания и может завершаться в момент окончания. Соответственно, цепь 200 обработки сигналов посредством выполнения обработки методом скользящего окна может отбрасывать старые/устаревшие значения сигнала так, чтобы значения сигнала, связанные с начальным положением пациента, то есть положением до начала текущего временного интервала, не влияли на определение текущей частоты сердечных сокращений, выполняемое на основании обработки текущего временного интервала. Цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью выполнения обновления оценок и выбора сигналов с заданными интервалами, например, один раз в секунду, как показано в одном примере. Если цепь 200 обработки сигналов начинает текущий временной интервал до окончания последнего временного интервала, цепь 200 обработки сигналов может считаться выполняющей обработку методом перекрывающихся скользящих окон. Дополнительные аспекты обработки методом скользящего окна, которая может выполняться цепью 200 обработки сигналов, приведены со ссылкой на иллюстративный пример представленной ниже таблицы А, где Q=3.

Как показано в таблице А, цепь 200 обработки сигналов для каждого временного интервала может обрабатывать каждый сигнал из множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K с выполнением оценки каждого сигнала из множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K с помощью ф. 5 и может выбирать сигнал с наивысшей оценкой из множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K в качестве сигнала для применения при определении частоты сердечных сокращений. В соответствии с обработкой, представленной в таблице А, цепь 200 обработки сигналов может использовать сигнал с наивысшей оценкой для определения частоты сердечных сокращений. В соответствии с другим вариантом осуществления цепь 200 обработки сигналов может использовать N сигналов с наивысшими оценками для определения частоты сердечных сокращений (например, с помощью средних значений частоты сердечных сокращений, полученных с помощью разных сигналов по отдельности). Как показано в таблице А, сигналы с наивысшими оценками, определенные на основании множества сигналов S₁-S_K, могут изменяться в зависимости от окна, но необязательно будут изменяться в зависимости от окна.

[0038] В вариантах осуществления в настоящем документе учитывается, что вывод определенной частоты сердечных сокращений в течение ограниченного периода времени может иметь некоторые преимущества. Сразу же после рождения новорожденные подвергаются особому риску. Цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью быстрого вывода частоты сердечных сокращений. Типичные частоты сердечных сокращений варьируются в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 200 ударов в минуту (уд./мин). В различных вариантах осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью вывода частоты сердечных сокращений на основании первого и второго последовательных пиков выходного изменяющегося во времени сигнала, например, S₁-S_K. В репрезентативном примере, представленном на Фиг. 6, показаны сигналы, указывающие частоту сердечных сокращений, причем частота сердечных сокращений имеет значение приблизительно 120 уд./мин. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью вывода частоты сердечных сокращений в течение периода времени, равного второму определенному пику плюс время задержки обработки, которое может быть минимальным. Поскольку первый и второй пики, отражающие движение сердца, могут возникать в пределах одной секунды или менее, цепь 200 обработки сигналов может выводить частоту сердечных сокращений в пределах одной секунды или менее с помощью оборудования и/или программного обеспечения, характеризующихся уменьшенной задержкой. На практике можно применить дополнительную обработку, занимающую дополнительное время обработки (занимающую, например 2 с или менее или 3 с или менее), для повышения точности и надежности. Путем анализа первого, и второго, и третьего пиков цепь 200 обработки сигналов может выполнять определения, например, в отношении дисперсии интервалов, с повышенной точностью. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью обеспечения частоты сердечных сокращений в пределах времени, которое зависит от количества наблюдаемых пиков. Таким образом, в одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быстрее предоставлять данные о частоте сердечных сокращений для получения более быстрых значений частоты сердечных сокращений. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью обеспечения данных о частоте сердечных сокращений по результатам анализа двух пиков; следовательно, в случае сердечного ритма приблизительно 200 уд./мин - в пределах приблизительно 0,6 секунды. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью предоставления данных о частоте сердечных сокращений по результатам анализа двух пиков, а в другом варианте осуществления - Р пиков.

[0039] На Фиг. 7 проиллюстрирован пример пользовательского интерфейса 700 для отображения на устройстве 220 вывода, представленного дисплеем. В области 710 пользовательский интерфейс 700 может отображать одну или более форм сигнала. Одна или более форм сигнала могут представлять собой один или более изменяющихся во времени сигналов S₁-S_K или могут представлять собой объединенный вклад множества изменяющихся во времени сигналов. Область 710 может включать в себя элемент управления, например, функцию прокрутки, позволяющую пользователю прокручивать разные формы сигнала, представляющие собой разные сигналы. В одном варианте осуществления устройство 10 может быть выполнено таким образом, чтобы в области 710 по умолчанию отображалась форма сигнала в соответствии с текущим изменяющимся во времени сигналом S₁-S_K с наивысшей оценкой в соответствии с обработкой текущего временного интервала. Область 710 может включать в себя различные признаки визуализации данных, например, может отображать формы сигналов, представляющие определенные более высокие оценки и сигналы более высокого качества другим цветом (например, зеленым), нежели формы сигналов, представляющие определенные более низкие оценки и сигналы более низкого качества (которые, например, могут отображаться красным цветом). В области 714 пользовательского интерфейса 700 могут отображаться, например, выведенные данные, такие как текущая частота сердечных сокращений (ЧСС) пациента и показатель качества (QHR), связанный с текущей частотой сердечных сокращений, а также различные другие данные в соответствии с данными конфигурации, определенными пользователем. Вывод одного или более индикаторов на дисплей, как указано в настоящем документе, может включать в себя вывод текстовых данных, например, текстовых данных, которые указывают частоту сердечных сокращений и/или уровень значимости, например, как может быть указано с помощью показателя качества (QHR). Пользователь может задать данные конфигурации, используя область 716. Данные конфигурации, определенные с помощью области 716, могут включать в себя, например, данные конфигурации для определения атрибутов любого аспекта создания, обработки и/или вывода, как описано со ссылкой на способ 500 и как описано со ссылкой на Фиг. 5. Данные конфигурации, определенные с помощью области 716, могут включать в себя, например, данные конфигурации для указания факторов, используемых в функции оценки, например, как показано в ф. 5, весовых коэффициентов, связанных с различными факторами. Данные конфигурации, определенные с помощью области 716, могут включать в себя, например, данные конфигурации, которые нужно определить и/или выбрать для активации процессов управления реанимацией новорожденных, как описано в настоящем документе. В вариантах осуществления в настоящем документе учитывается, что в разных сферах применения разные атрибуты сигнала могут определять более высокие индикаторы качества сигнала. Данные конфигурации, определенные с помощью области 716, также могут включать в себя, например, данные конфигурации для определения информации о форме сигнала, которая выводится в области 710, и других данных, выводимых в области 714 или выводимых иным образом в визуальной и/или звуковой форме.

[0040] Одно или более устройств 220 вывода могут включать в себя одно или более устройств вывода звука, например, динамик. Цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью вывода аудиоинформации в дополнение к визуальной информации или вместо нее. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью вывода звукового индикатора (например, одного или более коротких звуковых сигналов) в зависимости от действий цепи 200 обработки сигналов, обеспечивающей определение частоты сердечных сокращений. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью вывода звукового индикатора (например, в виде последовательности коротких звуковых сигналов), привязанного по времени к моментам появления последовательности пиков изменяющегося во времени сигнала, выбранного для использования при обеспечении считывания частоты сердечных сокращений. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью вывода звукового индикатора (например, вывода звука в виде сигнала сирены) для выдачи предупреждающего сигнала тревоги в случае, если частота сердечных сокращений не определена или если частота сердечных сокращений находится ниже нижнего порогового значения или выше верхнего порогового значения. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью вывода звукового индикатора (например, представленного голосовым сообщением), обеспечиваемого для указания на повышение частоты сердечных сокращений. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью вывода звукового индикатора (например, представленного голосовым сообщением), обеспечиваемого для указания на снижение частоты сердечных сокращений. Обеспечение звуковой информации с помощью цепи 200 обработки сигналов может руководить выполнением различных протоколов действий в экстренных ситуациях, такие как протоколы реанимации новорожденных, в случае если пациент 410 является новорожденным.

[0041] Признаки устройства 10 в различных вариантах осуществления позволяют использовать устройство 10 в разнообразных сферах применения, включая экстренные сферы применения, такие как прием родов, в которых выполняются протоколы реанимации новорожденных. Корпус 300, образующий пластину датчиков, может быть портативным и может быстро размещаться в положении вблизи текущего или ожидаемого положения пациента, например, лежащего на матрасе. Устройство 10 может быть выполнено таким образом, чтобы у матрицы датчиков 100 отсутствовал контакт с пациентом при функционировании с целью вывода данных о частоте сердечных сокращений. Соответственно, длительная настройка не требуется. Устройство 10 может обрабатывать изменяющиеся во времени сигналы, характерные для движения сердца пациента, в зависимости от устройства 10 и пациента, находящихся поблизости друг от друга. Устройство 10 может быть выполнено таким образом, что устройство 10 в режиме реального времени обеспечивает вывод индикаторов, определенных цепью 200 обработки, пользователю, который является лицом, осуществляющим уход, и/или пользователю, который является пациентом. Устройство 10 может выводить визуальные индикаторы для отображения и/или звуковые индикаторы.

[0042] В одном варианте осуществления устройство 10 может быть выполнено с возможностью обеспечения руководства для лиц, осуществляющих уход, в соответствии с протоколом реанимации новорожденных. Например, Американская ассоциация кардиологов опубликовала протокол реанимации новорожденных, известный под названием «Алгоритм реанимации новорожденных» (Neonatal Resuscitation Algorithm), в соответствии с которым часто действуют лица, осуществляющие уход. См. М. WICKOFF, et al., "2015 American Heart Association Guidelines Update for Cardiopulmonary Resuscitation and Emergency Cardiovascular Care - Part 13: Neonatal Resuscitation," Circulation, AHA Journals, Vol. 132, Issue 18, November 3, 2015. Для выполнения протокола реанимации можно рекомендовать первый набор процедур по уходу в первый момент времени и при первом состоянии частоты сердечных сокращений (состояние перед определенным пороговым значением времени и при частоте сердечных сокращений ниже определенного порогового значения частоты сердечных сокращений), можно рекомендовать второй набор процедур по уходу во второй момент времени и при втором состоянии частоты сердечных сокращений (состояние перед определенным пороговым значением времени и при частоте сердечных сокращений выше определенного порогового значения частоты сердечных сокращений), можно рекомендовать третий набор процедур по уходу в третий момент времени и при третьем состоянии частоты сердечных сокращений (состояние после определенного порогового значения времени и при частоте сердечных сокращений ниже определенного порогового значения частоты сердечных сокращений) и можно рекомендовать четвертый набор процедур по уходу в четвертый момент времени и при четвертом состоянии частоты сердечных сокращений (состояние после определенного порогового значения времени и при частоте сердечных сокращений выше определенного порогового значения частоты сердечных сокращений). Набор процедур по уходу в настоящем документе может включать в себя одну или более процедур по уходу.

[0043] Для выполнения протокола реанимации, который обеспечивается Алгоритмом реанимации новорожденных, опубликованным Американской ассоциацией кардиологов, можно рекомендовать первый набор процедур по уходу (например, вентиляция с положительным давлением (PPV), выполнение мониторинга SpO₂, рассмотреть возможность мониторинга ЭКГ) в первый момент времени и при первом состоянии частоты сердечных сокращений (состояние перед определенным пороговым значением времени (1 мин) и при частоте сердечных сокращений ниже определенного порогового значения частоты сердечных сокращений (100 уд./мин)), можно рекомендовать второй набор процедур по уходу (например, обеспечение проходимости и очистка дыхательных путей, при необходимости кислородотерапия, рассмотреть возможность СРАР, постреанимация) во второй момент времени и при втором состоянии частоты сердечных сокращений (состояние перед определенным пороговым значением времени (1 мин) и при частоте сердечных сокращений выше определенного порогового значения частоты сердечных сокращений (100 уд./мин)), можно рекомендовать третий набор процедур по уходу (например, оценка экскурсии грудной клетки, коррекция параметров ИВЛ) в третий момент времени и при третьем состоянии частоты сердечных сокращений (состояние после определенного порогового значения времени (1 мин) и при частоте сердечных сокращений ниже определенного порогового значения частоты сердечных сокращений (100 уд./мин)) и можно рекомендовать четвертый набор процедур по уходу (например, постреанимация) в четвертый момент времени и при четвертом состоянии частоты сердечных сокращений (состояние после определенного порогового значения времени (1 мин) и при частоте сердечных сокращений выше определенного порогового значения частоты сердечных сокращений (100 уд./мин)).

[0044] Для конфигурирования устройства 10 с целью предоставления руководства для лиц, осуществляющих уход, в соответствии с протоколом реанимации новорожденных устройство 10 может быть выполнено с возможностью проведения мониторинга состояний, которые определяются одним или более из времени с момента рождения или частоты сердечных сокращений новорожденного, и может выводить один или более визуальных и/или звуковых индикаторов на основе мониторинга. Устройство 10 может быть выполнено с возможностью запуска одного или более процессов управления в соответствии с протоколом реанимации новорожденных. Во время выполнения процесса управления в соответствии с протоколом реанимации новорожденных устройство 10 может предоставлять указания лицам, осуществляющим уход, для обеспечения соответствия протоколу реанимации новорожденных. В одном варианте осуществления устройство 10 на основе выбора, определенного пользователем с помощью пользовательского интерфейса 700, может быть выполнено с возможностью запуска выбранного одного процесса управления в соответствии с протоколом реанимации новорожденных из набора потенциальных процессов управления в соответствии с протоколом реанимации новорожденных, которые приведены в таблице В.

В примере, описанном со ссылкой на таблицу В, процессы управления GP1, GP2 и GP3 в соответствии с протоколом реанимации, которые могут быть выбраны для запуска посредством цепи 200 обработки сигналов на основании определенных пользователем данных конфигурации, могут обеспечивать разные уровни направления для одного или более пользователей, которые являются лицами, осуществляющими уход, в соответствии с протоколом реанимации, предложенным в Алгоритме реанимации новорожденных, опубликованным Американской ассоциацией кардиологов. Во время выполнения процесса GP1 пользователь, который является лицом, осуществляющим уход, получает относительно небольшое количество инструкций. В одном аспекте во время выполнения процесса GP1 цепь 200 обработки сигналов может выводить звуковой индикатор для указания частоты сердечных сокращений в пороговое значение времени, равное 1 минуте, и в этот момент времени изменяются рекомендации для состояний при низкой и нормальной частоте сердечных сокращений в соответствии с протоколом. Во время выполнения процесса GP2 пользователь, который является лицом, осуществляющим уход, получает умеренное количество инструкций. В одном аспекте во время выполнения процесса G2 цепь 200 обработки сигналов может выводить звуковой индикатор для указания частоты сердечных сокращений в пороговое значение времени, равное 1 минуте, и в этот момент времени изменяются рекомендации для состояний при низкой и нормальной частоте сердечных сокращений в соответствии с протоколом. В одном аспекте во время выполнения процесса GP2 цепь 200 обработки сигналов может выводить звуковые индикаторы для обеспечения общих напоминаний в отношении процедур по уходу, которые требуется выполнять в разные установленные моменты времени и при разных состояниях частоты сердечных сокращений пациента («ВЫПОЛНЯЙТЕ ПРОЦЕДУРЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ПРИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЕ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ДО ИСТЕЧЕНИЯ 1 МИНУТЫ», «ВЫПОЛНЯЙТЕ ПРОЦЕДУРЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ПРИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЕ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ПОСЛЕ ИСТЕЧЕНИЯ 1 МИНУТЫ», «ВЫПОЛНЯЙТЕ ПРОЦЕДУРЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ПРИ НОРМАЛЬНОЙ ЧАСТОТЕ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ДО ИСТЕЧЕНИЯ 1 МИНУТЫ», «ВЫПОЛНЯЙТЕ ПРОЦЕДУРЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ПРИ НОРМАЛЬНОЙ ЧАСТОТЕ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ПОСЛЕ ИСТЕЧЕНИЯ 1 МИНУТЫ»). Во время выполнения процесса GP3 пользователь, который является лицом, осуществляющим уход, получает увеличенное количество инструкций. В одном аспекте во время выполнения процесса G3 цепь 200 обработки сигналов может выводить звуковой индикатор для указания частоты сердечных сокращений в пороговое значение времени, равное 1 минуте, и в этот момент времени изменяются рекомендации для состояний при низкой и нормальной частоте сердечных сокращений в соответствии с протоколом. В одном аспекте во время выполнения процесса GP3 цепь 200 обработки сигналов может выводить звуковые индикаторы для обеспечения общих напоминаний в отношении процедур по уходу, которые требуется выполнять в разные определенные моменты времени и при разных состояниях частоты сердечных сокращений пациента («ВЫПОЛНЯЙТЕ ПРОЦЕДУРЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ПРИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЕ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ДО ИСТЕЧЕНИЯ ОДНОЙ МИНУТЫ. ВЫПОЛНИТЕ ВЕНТИЛЯЦИЮ С ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ДАВЛЕНИЕМ, МОНИТОРИНГ S_PO₂, ВЫПОЛНИТЕ МОНИТОРИНГ ЭКГ», «ВЫПОЛНЯЙТЕ ПРОЦЕДУРЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ПРИ НОРМАЛЬНОЙ ЧАСТОТЕ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ДО ИСТЕЧЕНИЯ ОДНОЙ МИНУТЫ. ОБЕСПЕЧЬТЕ ПРОХОДИМОСТЬ И ВЫПОЛНИТЕ ОЧИСТКУ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ, ВЫПОЛНИТЕ МОНИТОРИНГ S_PO₂, ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ ВЫПОЛНИТЕ КИСЛОРОДОТЕРАПИЮ, РАССМОТРИТЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ С ПОСТОЯННЫМ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ДАВЛЕНИЕМ (СРАР)», «ВЫПОЛНЯЙТЕ ПРОЦЕДУРЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ПРИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЕ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ПОСЛЕ ИСТЕЧЕНИЯ ОДНОЙ МИНУТЫ». ОЦЕНИТЕ ЭКСКУРСИЮ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ. ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ ВЫПОЛНИТЕ КОРРЕКЦИЮ ПАРАМЕТРОВ ИВЛ. ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ ВЫПОЛНИТЕ ИНТУБАЦИЮ ИЛИ НАДЕНЬТЕ ЛАРИНГЕАЛЬНУЮ МАСКУ», «ВЫПОЛНЯЙТЕ ПРОЦЕДУРЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ПРИ НОРМАЛЬНОЙ ЧАСТОТЕ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ПОСЛЕ ИСТЕЧЕНИЯ ОДНОЙ МИНУТЫ. ВЫПОЛНИТЕ ПОСТРЕАНИМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕДУРЫ»).

[0045] Устройство 10 может быть выполнено с возможностью запуска отслеживания времени с момента рождения в соответствии с различными процессами. В одном примере пользовательский интерфейс 700, например, в области 716, может включать в себя кнопку запуска, которая при нажатии пользователем, который является лицом, осуществляющим уход, по результатам наблюдения за родами пользователя, который является лицом, осуществляющим уход, запускает отслеживание времени. В одном примере устройство 10 может быть выполнено с возможностью запуска автоматического отслеживания времени после родов. Например, корпус 300, образующий пластину датчиков, может быть расположен так, чтобы новорожденного можно было разместить поблизости от него сразу же после рождения. Устройство 10 с такой компоновкой может быть выполнено с возможностью автоматического запуска отслеживания времени на основании первоначальных изменяющихся во времени сигналов, включающих пики, отражающие движение сердца, например, изменяющихся во времени сигналов S₁ и S₁₂₀ (Фиг. 6), обнаруженных цепью 200 обработки сигналов.

[0046] В одном варианте осуществления в цепь 200 обработки сигналов можно предварительно загрузить любое число процессов управления в соответствии с протоколом реанимации новорожденных, например процессов управления GP1, GP2, GP3 в соответствии с протоколом реанимации новорожденных. В одном варианте осуществления устройство 10 может включать в себя, например, управляемый с помощью меню набор инструментов для разработки, который позволяет пользователям конфигурировать устройство 10 так, чтобы включить в него процессы управления GP1, GP2, GP3 в соответствии с протоколом реанимации новорожденных с использованием определенных пользователем данных конфигурации, введенных с использованием области 716 пользовательского интерфейса 700 (Фиг. 7). Пользователи могут определить большее число конфигурируемых пользователем процессов управления в соответствии с протоколом реанимации новорожденных или меньшее число процессов управления в соответствии с протоколом реанимации новорожденных. Пользователи также могут определять данные конфигурации, например, с помощью области 716 пользовательского интерфейса 700, для добавления или вычитания признаков, включая любые признаки вывода, в любой определенный процесс управления в соответствии с протоколом реанимации новорожденных, включая процесс управления GP1, GP2 или GP3 или другие определенные процессы управления. Устройство 10 может быть выполнено таким образом, что любой процесс управления устройства 10 может быть адаптирован для повышения совместимости с конкретным рабочим процессом пользователя, например, с протоколом реанимации. Этот протокол может включать в себя, например, визуальный и/или звуковой вывод критических значений для отображения, например, в области 714 пользовательского интерфейса 700, посредством считывания на основе текста для отображения в определенные моменты времени и/или посредством голосового сообщения для вывода звукового сигнала. Этот протокол может также включать в себя визуальные и/или звуковые индикаторы предупреждающих сигналов, если значения находятся за рамками критических диапазонов. В соответствии с одним примером устройство 10 для конфигурирования для поддержки определенного протокола может инициировать вывод визуальной и/или звуковой индикации частоты сердечных сокращений при ее первом определении и времени этого определения и/или может запускать вывод в определенное пользователем время, например, через одну минуту после первого определения частоты сердечных сокращений с помощью цепи 200 обработки сигналов. Устройство 10 на основе определенных пользователем данных конфигурации, определенных с помощью области 716 и на основе предпочтений конкретного одного или более пользователей, которые являются лицами, осуществляющими уход, может быть выполнено с возможностью вывода индикаторов автоматически, например, на основании контролируемого времени и/или состояний частоты сердечных сокращений, вручную в ответ на варианты выбора, определенные пользователем с помощью области 716 во время выполнения способа 500 цепью обработки сигналов, и/или частично автоматически и частично вручную. В одном варианте осуществления устройство 10 может выводить данные в визуальной и/или звуковой форме, например, в виде индикаторов, указывающих основные часы, индикаторов, указывающих критические события и их значения и время, и/или других индикаторов, причем индикаторы могут быть сконфигурированы пользователем.

[0047] При выполнении потенциальных процессов управления в соответствии с протоколом реанимации новорожденных пользователь может активировать процесс выбора одного процесса управления с помощью области 716. В одном варианте осуществления пользователь может выбрать один из процессов управления GP1, GP2, GP3 на основании уровня опыта пользователей, являющихся лицами, осуществляющими уход, которые обеспечивают уход в соответствии с протоколом реанимации новорожденных. Процесс управления GP1 (небольшое количество инструкций) может быть выбран в тех случаях, когда пользователи, являющиеся лицами, осуществляющими уход, обладают высоким уровнем опыта. Процесс управления GP2 (умеренное количество инструкций) может быть выбран в тех случаях, когда пользователи, являющиеся лицами, осуществляющими уход, обладают средним уровнем опыта. Процесс управления GP3 (повышенное количество инструкций) может быть выбран в тех случаях, когда пользователи, которые являются лицами, осуществляющими уход, обладают относительно низким уровнем опыта (например, стажеры). В одном варианте осуществления каждый процесс управления GP1, GP2 и GP3 может быть реализован с помощью одной или более программ, хранящихся на машиночитаемом носителе данных цепи 200 обработки сигналов, как описано в настоящем документе. В одном варианте осуществления устройство 10 может включать в себя компьютерный программный продукт, определенный машиночитаемым носителем данных, который считывается цепью обработки, в которой хранятся машиночитаемые программные команды для исполнения процессором, для выполнения описанных в настоящем документе функций, включая функции способа 500 (Фиг. 5) и функции процессов GP1, GP2 и GP3.

[0048] В вариантах осуществления в настоящем документе учитывается, что на определенные сигналы из числа множества изменяющихся во времени сигналов S₁-S₁₂₀, не отражающих движение сердца, могут влиять разнообразные факторы. Без привязки к какой-либо конкретной теории, ниже проиллюстрирован один возможный фактор со ссылкой на Фиг. 8. В одном примере матрица 100 датчиков может быть восприимчива к распределениям заряда, причем кластеры зарядов распределяются по матрице 100 датчиков непредсказуемым образом. Как показано на Фиг. 8, например, матрица 100 датчиков в течение одного возможного периода времени может включать в себя распределение 802 заряда в области датчиков Х₃ и Х₄, распределение 804 заряда в области датчиков X₁, Х₂, Х₅, Х₆, Х₇, X₈, Х₁₁, Х₁₂ и X₁₆ и распределение 806 заряда в области датчиков Х₉, Х₁₀ и Х₁₃. В описанном примере можно ожидать, что датчики, связанные с одним и тем же распределением заряда, например, Х₆ и Х₇, будут обеспечивать дифференциальные сигналы (например, разность между сигналом опорного напряжения на сигнале датчика X₇ и сигналом опорного напряжения на сигнале датчика Х₆), не отражающие движение сердца пациента. В одном возможном сценарии, в котором между матрицей 100 датчиков и пациентом 410 помещен изолирующий слой (например, пластиковый), заряд может присутствовать или генерироваться на изолирующем слое посредством трибоэлектрических или других механизмов. По мере перемещения этого слоя, возможно, в результате движения пациента или взаимодействия врача с пациентом, движущийся заряд может создавать шумовую составляющую, пространственно изменяющуюся по матрице 100 датчиков. В областях, имеющих сопоставимые заряд и движение, могут наблюдаться аналогичные шумовые артефакты. Соответственно, обеспечение изменяющихся во времени сигналов для обработки на основании комбинаций выходных сигналов датчиков может способствовать подавлению шума. Без привязки к какой-либо конкретной теории, в вариантах осуществления в настоящем документе учитывается, что секции с фиксированными распределениями заряда, такими как распределение 802 заряда, распределение 804 заряда и распределение 806 заряда, могут иметь общие шумовые составляющие и что формирование дифференциальных пар в рамках этого распределения заряда может упрощать подавление шума для уменьшения/устранения шумовой составляющей.

[0049] Цепь 200 обработки сигналов может включать в себя различные признаки для повышения качества изменяющихся во времени сигналов, обеспечиваемых с помощью цепи 200 обработки сигналов. В одном варианте осуществления цепь 200 обработки сигналов может включать в себя признаки обработки, которые образуют цепь ведомой правой ноги (DRL). Цепь DRL позволяет снизить синфазные помехи. В варианте осуществления в настоящем документе учитывается, что тело пациента может использоваться как антенна, принимающая электромагнитные помехи, например, от линий электропитания. Цепь DRL, определяемая цепью 200 обработки сигналов, может использоваться для снижения/устранения шумовых помех посредством активного подавления помех. Цепь DRL, определяемая цепью 200 обработки сигналов, может выполнять анализ выходных сигналов датчиков X₁-X_N и на основании анализа может изменять напряжение одного или более электродов 110 сравнения так, чтобы снизить помехи и улучшить отношение сигнал/шум выходных сигналов датчиков.

[0050] Для улучшения отношения сигнал/шум выходных сигналов датчиков матрицы датчиков 100 схема DRL, определенная цепью 200 обработки сигналов, может приводить напряжение одного или более электродов 110 сравнения, связанных с матрицей датчиков 100, к общему напряжению цепи. Как показано на Фиг. 3, в вариантах осуществления в настоящем документе учитывается, что один или более электродов 110 сравнения матрицы датчиков 100 могут быть соединены с пациентом 410 цепью с неизвестным изменяющимся во времени импедансом. Если напряжение у пациента 410 отклонится от общего напряжения цепи, преимущественными могут быть действия, направленные на максимально быстрый возврат напряжения у пациента 410 к общему напряжению цепи. Цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена таким образом, что на основании положительного плавающего напряжения у пациента 410 цепь 200 обработки сигналов может приводить напряжение на одном или более электродах 110 сравнения к отрицательному напряжению для устранения положительного заряда у пациента 410. Цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена таким образом, что на основании отрицательного напряжения на пациенте 410 цепь 200 обработки сигналов может приводить напряжение на одном или более электродах 110 сравнения к положительному напряжению для устранения отрицательного заряда у пациента 410. Цепь 200 обработки сигналов может быть выполнена с возможностью итерационного анализа выходных сигналов датчиков X₁-X_N для итерационной оценки потенциала у пациента 410 и на основании оценки может изменять управляющее напряжение, подаваемое на один или более электродов 110 сравнения, чтобы стимулировать возврат потенциала у пациента 410 к общему напряжению цепи.

[0051] В настоящем письменном описании используются примеры для раскрытия изобретения, а также для того, чтобы любой специалист в данной области мог реализовать изобретение на практике, включая изготовление и использование любых устройств или систем и выполнение любых включенных способов. Патентуемый объем изобретения определяется пунктами формулы изобретения и может включать в себя другие примеры, очевидные специалистам в данной области. Такие другие примеры должны попадать в объем пунктов формулы изобретения, если они содержат конструктивные элементы, не отличающиеся от буквально описанных в пунктах формулы изобретения, или если они содержат эквивалентные конструктивные элементы с несущественными отличиями от буквально описанных в пунктах формулы изобретения.

[0052] Следует понимать, что вышеуказанное описание является иллюстративным и не имеет ограничительного характера. Например, описанные выше варианты осуществления (и/или их аспекты) могут использоваться в комбинации друг с другом. Кроме того, допускается внесение множества модификаций для адаптации идей различных вариантов осуществления к конкретной ситуации или материалу без отступления от их объема. Хотя размеры и типы материалов, описанных в настоящем документе, предназначены для определения параметров различных вариантов осуществления, они не носят ограничительный характер и приведены лишь для примера. Многие другие варианты осуществления будут очевидны специалистам в данной области после изучения приведенного выше описания. Таким образом, объем различных вариантов осуществления должен определяться со ссылкой на приложенную формулу изобретения, а также полный объем эквивалентов, к которым относятся такие пункты формулы изобретения. В прилагаемой формуле изобретения термины «включающий в себя» и «в котором» используются в качестве простых английских эквивалентов соответствующих терминов «содержащий» и «где». Более того, в последующей формуле изобретения термины «первый», «второй» и «третий» и т.д. используются только в качестве меток и не предназначены для того, чтобы накладывать количественные требования на их цели. В настоящем документе формы термина «основанный на» охватывают взаимосвязи, на которых частично основан элемент, а также взаимосвязи, на которых полностью основан элемент. Формы термина «определенный» охватывают взаимосвязи, в которых элемент частично определен, а также взаимосвязи, в которых элемент полностью определен. Дополнительно ограничения последующей формулы изобретения не представлены в формате «средство плюс функция» и не должны интерпретироваться на основе 35 U.S.С. § 112, шестой абзац, если в таких ограничениях формулы изобретения прямо не используется фраза «средство для», за которой следует заявление о функции, лишенной дополнительной структуры. Следует понимать, что все такие описанные выше цели или преимущества необязательно могут быть достигнуты в соответствии с каким-либо конкретным вариантом осуществления. Таким образом, например, специалистам в данной области будет понятно, что системы и методики, описанные в настоящем документе, могут быть осуществлены или выполнены таким образом, чтобы достичь или оптимизировать одно преимущество или группу преимуществ, описанных в настоящем документе, без обязательного достижения других целей или преимуществ, которые могут быть описаны или предложены в настоящем документе.

[0053] Хотя настоящее изобретение подробно описано только в связи с ограниченным количеством вариантов осуществления, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено только такими раскрытыми вариантами осуществления. Вместо этого изобретение можно модифицировать так, чтобы оно включало в себя любое количество вариаций, изменений, замен или эквивалентных конструкций, не описанных в настоящем документе, но соответствующих сущности и объему изобретения. Кроме того, хотя были описаны различные варианты осуществления изобретения, следует понимать, что аспекты изобретения могут включать в себя только некоторые из описанных вариантов осуществления. Кроме того, несмотря на то что некоторые варианты осуществления описаны как имеющие определенное количество элементов, следует понимать, что изобретение может быть реализовано на практике с количеством элементов, меньшим или равным определенному количеству элементов. Соответственно, изобретение не следует рассматривать как ограниченное представленным выше описанием, а только как ограниченное объемом прилагаемой формулы изобретения.

Реферат

Группа изобретений относится к медицине, а именно к устройству и способу бесконтактного мониторинга частоты сердечных сокращений (ЧСС). Устройство содержит бесконтактную матрицу датчиков для размещения в положении, находящемся на расстоянии от пациента, но вблизи него, и цепь обработки сигналов, соединенную с матрицей датчиков. При этом с помощью матрицы датчиков генерируют изменяющиеся во времени сигналы. Оценивают упомянутые сигналы. Выбирают на основе оценки один или более сигнал из множества изменяющихся во времени сигналов для использования при определении ЧСС пациента. Определяют ЧСС на основании выбранного сигнала. Запускают выбранный процесс управления из множества потенциальных процессов управления протокола реанимации новорожденных для руководства пользователем, осуществляющим уход. Выводят индикаторы на основании установленной ЧСС и выбранного процесса управления. Обеспечивается бесконтактный мониторинг ЧСС в экстренных сферах применения, например, таких как прием родов, в которых выполняются протоколы реанимации новорожденных. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 2 табл., 8 ил.

Формула