CN1112901C - 测量人体内呼吸压力、流量和其它生理参数的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于内部记录流入或在其内流动或流出活体的流体流量的方法，其中，一个或多个传感器沿流体流道置于一个或几个位置上，当测量流动流体中的温度或温差时利用一个或多个传感器固有的与压力有关的和/或与温度有关的物理的和电的性能进行记录。

Description

测量人体内呼吸压力、流量和其它生理参数的方法

本发明涉及用于流入活体内或在活体内流动或流出活体的流体流量的内部记录方法。

本发明尤其涉及用于人的呼吸记录，优选是在睡眠时的呼吸记录方法。

尽管本发明主要就睡眠时与测量呼吸有关的内容进行说明，但本发明的主要构思也可以用在与尿流量和/或尿泄漏、血流量等有关的测量。

睡眠是周期的，且通常是有规律地发生的状态，在这种状态下，身体的或思维的活动被减弱。

睡眠带来不活动，它保持能量，人体的新陈代谢减慢，肌肉放松，呼吸和心的动作减缓，血压下降。

在这种情况下，新供给的能量被聚集和存储，因此，睡眠是活着的动物的生存条件。

因此，睡眠的质量尽可能好且失调能被治疗是极为重要的。

在这些问题中，气道中不同类型的障碍可能干扰一个人的睡眠。

所以，这些障碍可能是严重的，除了出现纯粹的身体睡眠干扰外，它们可能导致氧气供给的减少和完全停止，从而在短期和长期对心脏、心血管***和其它组织的功能带来不良影响。

除了对个人造成上述问题外，一个问题，例如打鼾，也是一个现实的家庭和社会问题，因为打鼾对其它此时需要睡眠的人造成干扰。

由称之为睡眠呼吸暂停亦即呼吸的暂时中止所提供的病人的睡眠记录，已经形成了记录吸气和呼气的技术。

方法之一，是把多个温敏传感器置于病人的鼻和嘴之间，由此，传感器受到呼出和吸进的空气的作用，这如在美国专利US-5,311,875-A所公开的。

由于吸入的空气温度和吐出的空气温度不同，有可能借助适当的测量和记录设备产生由传感器发出的形式为呼吸曲线的信号。

将上述测量与多种其它生理参数，如ECG、血液中的含氧量、EEG、眼运动，其中尤其是眼运动是对所达到的睡眠深度的良好指示结合在一起，呼吸也是对病人状态进行诊断的一个重要参数。

目前，已经推荐在呼吸道的不同部位使用压力记录。

在呼吸道的预定位置上压力测量值的变化使得在睡眠时障碍位置的定位成为可能。这种类型的压力记录是通过称之为微型传感器导管实现的，亦即，在很细的塑料管内装有很小的压力传感器。

施加在这些传感器上的直接和间接的压力所产生的与压力相关的信号都传送到睡眠记录设备上，并产生压力曲线，例如在个人计算机的显示屏上。

由于这种类型的传感器通常或多或少地受到外界温度的影响，需要补偿对温度的影响，使温度的波动对压力信号的影响最小。

在本技术领域的已知技术中，参照美国专利US-4,554,927，它公开了一种基于硅晶体制成的压阻元件的压力和温度传感器。然而，上述出版物中所公开的装置并不适合于测量流体流量。该装置的一个主要方面在于单独地测量温度，然而，温度传感部分不是压力传感部分。

对于在本技术领域中总的技术说明，也可以参考国际申请WO93/19669。

与已有技术对比，本发明的目的在于利用本身是公知的在压力传感器内的温度效应。

本发明将参考附图作更详细的说明。

图1所示是在呼吸流体的流动通道内的内压力/温度传感器；

图2表示呼吸与内部温度记录的潮流气容积信号；

图3表示用于压力和流体流量传感器的惠斯顿电桥。

本发明是通过放置在气道的一个或多个位置上的温敏传感器，如在图1中放置于细的柔性管内的五个传感器，利用其温度灵敏度，来记录病人的吸气和呼气，即呼吸。

基于上述，本发明涉及用于记录流入活体内、或在其内流动或流出的流体流量的方法，该方法的特征在于沿流体流动通道在一个或多个位置上放置一个或多个压敏传感器，当测量流动的流体温度和温度差时，利用传感器固有的与温度有关的物理特性和电特征进行记录。

正如在前面所说明的，本发明也涉及本身是公知的压敏传感器的用途，以便测量流入活体内或在活体内流动、或流出活体的流体的温度和温度差。

如上所说明的，测量也可以在尿道、血管或其它管腔内进行，但本发明将详细说明与一个人的呼吸记录特别是在睡眠时的呼吸记录有关的具体应用。

图2所示为一个人在睡眠时的呼吸记录，并产生呼气和吸气的潮流气容积信号和内部温度记录。

为了记录病人的呼吸，如上所述的温敏传感器可以按压力传感器安装在一个微型头部传感器导管内的相同方法，放置在例如一根细的塑料管内，如图1所示。

呼吸记录基于这样一个事实，即吸入空气的温度低于呼出空气的温度，每个时间单位的空气量也对温度的变化过程有影响，由此能够获得病人的呼吸记录。

这些温度记录可以藉助称之为温敏电阻、半导体元件、热电偶等的温度传感电阻获得。

由此，本发明旨在利用压力传感器中固有的依赖于温度变化的材料的物理特性和电特性。这就有可能通过适当的连接方式和合适的传感器电路用一个且同一个传感器以一定的方式实际上是彼此独立地测量压力和温度。究竟如何进行，下面将参照图3详细说明。

其它压力的记录，例如，由打鼾声和心脏(跳动)的声音所产生的声压也包括在这些压力和温度记录内，此外，还可以测量内部的体温。

如上所述的在体内而不是在体外能记录这些参数的优点主要是病人不会有悬挂在体上的传感器的不舒服感以及由于外界作用这些传感器会挪位或被搞乱的危险。因此，能够分辨通过鼻和嘴呼吸间的差异，它们在评估情况时将是最明显的。最后但不是最不重要的一点，所获得的信号更加清楚，这使诊断更准确。

压力传感器市场上是可得到的，其形式为微型头部压力导管。这些微型头部压力导管可任意地补偿温度，但不是必须补偿。

通常，硅制的压力传感器与非扩散的电阻一起使用，这些电阻器通常按称之为惠斯顿电桥连接成本身已知类型的全桥或半桥。这种类型的电桥连接如图3所示。

图3中，R表示压力传感器电阻，Rcomp为温度补偿电阻，Ro为零位调节电阻。

字母I表示传感器的激发电流。

惠斯顿传感器电桥的连接可以与四个传感器有效电阻或两个传感器有效电阻和两个无源电阻一起工作。

在一个优选的实施例中，当电流/电压施加到端点C和D上时，压力信号可以通过端A和B获得，流体流量信号可以通过端点C和D获得(图2)。然而，如果采用其它可能的方式，也不超出本发明的范围。

此外，温度效应是一种已知的物理效应，使用的电阻温度系数约为0.2％/℃，这个值对于其原理不是绝对重要的。

上述效应具有非常高的稳定性，它意指为了获得有用的信号和主要是记录呼吸，但也能记录其它形式的气体和液体流量是非常优越的。

Claims (5)

1.只使用一个传感器来测量活体内的呼吸空气的压力、呼吸空气的流量和其它生理参数的方法，该方法包括：

将一管放置在活体的内呼吸道的至少一个位置，该管包括一个位于其内部的传感器，该管被安置成使传感器位于活体的呼吸道内并暴露于流过呼吸道的介质的压力和流量下，该传感器能够测量压力并具有温敏的特性，能响应压力和空气流量而产生电信号；

利用该传感器测量活体内呼吸空气的压力、呼吸空气的流量和至少一个选择的其它的生理参数；

其中，呼吸空气的压力、呼吸空气的流量和所选定的其它生理参数的测量是使用所述传感器相互独立并同时完成，该传感器响应呼吸空气的压力产生至少一个压力信号，响应呼吸空气的流量产生至少一个流量信号和响应该其它的生理参数产生至少一个选择的其它信号。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于该其它的生理参数是鼾声、心跳声或心跳频率或者温度中的任一种。

3.按照权利要求1的方法，其特征在于该传感器是压敏传感器。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于该管包括一个以上的传感器，以便在呼吸道的几个位置测量所述参数。

5.只使用一个传感器来测量活体内的呼吸空气的压力、呼吸空气的流量和其它生理参数的方法，该传感器是压力传感器，其包括非扩散的电阻，适于压力测量，该压力传感器具有压力和温度敏感特性，能够响应压力和温度而产生电信号；利用该传感器测量活体内的呼吸空气的压力、呼吸空气的流量和至少一个选择的其它的生理参数，其中，呼吸空气的压力、呼吸空气的流量和选定其它生理参数的测量是利用所述的一个传感器完成的，该传感器响应呼吸空气的压力产生至少一个压力信号，响应呼吸空气的流量产生至少一个流量信号和响应所述的其它生理参数而有选择地产生至少一个其它信号。

Images