[发明专利]用于连续监测呼吸率的可穿戴设备

权利要求书

1.一种用于连续监测患者的呼吸率的可穿戴设备，包括：三个惯性传感器(10，11，12)，所述三个惯性传感器包括第一惯性传感器(10)、第二惯性传感器(11)和第三惯性传感器(12)，其中第一惯性传感器(10)被定位在腹部(13)上，第二惯性传感器(11)被定位在胸部(14)上，并且第三惯性传感器(12)被定位在身体(15)的相对于躯干固定的、不受呼吸运动影响的部分上，每个惯性传感器(10，11，12)包括加速度计、磁力计和陀螺仪，每个惯性传感器(10，11，12)包括被连接到所述加速度计、磁力计和陀螺仪的微处理器(21)，所述微处理器(21)被连接到发射器(22)，并且被配置用于处理从所述加速度计、磁力计和陀螺仪接收的信号并且用于向所述发射器(22)提供由四元数表示的信号，所述四元数描述所述三个惯性传感器相对于地球参考系的方位；接收器(30)，被连接到控制中心(31)并且被配置用于接收第一惯性传感器的腹部四元数、第二惯性传感器的胸部四元数和第三惯性传感器的参考四元数，并且用于将它们发送到所述控制中心(31)，所述控制中心(31)被配置用于处理接收到的四元数，使得腹部四元数和胸部四元数将以参考四元数作为参考，所述控制中心(31)包括带通自适应滤波器(55，56)，其对由腹部四元数和胸部四元数表示的信号进行滤波，以消除与患者的运动相关的残余分量，所述控制中心(31)被配置用于根据由滤波后的腹部四元数和滤波后的胸部四元数表示的信号来计算呼吸率。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一惯性传感器包括将所述腹部四元数发送到所述控制中心的发射器；所述第二惯性传感器包括将所述胸部四元数发送到所述控制中心的发射器；并且所述第三惯性传感器包括将所述参考四元数发送到所述控制中心的发射器。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述控制中心(31)使所述腹部四元数、所述胸部四元数和所述参考四元数彼此同步。

4.根据权利要求1-2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述控制中心(31)根据由滤波后的腹部四元数和由滤波后的胸部四元数表示的信号来计算吸气时间和呼气时间。

5.一种用于连续监测患者的呼吸率的方法，包括以下步骤：将第一惯性传感器(10)定位在腹部(13)上；将第二惯性传感器(11)定位在胸部(14)上；将第三惯性传感器(12)定位在身体(15)的相对于躯干固定的、不受呼吸运动影响的部分上，其中每个惯性传感器(10，11，12)包括加速度计、磁力计和陀螺仪，以及微处理器(21)，其从所述加速度计、磁力计和陀螺仪接收信号，并且其中每个所述微处理器(21)处理所述信号并提供由四元数表示的信号，所述四元数描述所述第一惯性传感器、所述第二惯性传感器和所述第三惯性传感器相对于地球参考系的方位；将表示所述第一惯性传感器(10)的空间方位的第一四元数发送到控制中心(31)；将表示所述第二惯性传感器(11)的空间方位的第二四元数发送到所述控制中心(31)；将表示所述第三惯性传感器(12)的空间方位的第三四元数发送到所述控制中心(31)；使所述第一四元数(40)和所述第二四元数(41)的方位参考所述第三四元数(42)，以分别提供第四四元数(43)和第五四元数(44)；借助于带通自适应滤波器(55，56)对所述第四四元数和所述第五四元数进行滤波，以消除与患者的运动相关的残余分量；以及根据所述第四四元数和所述第五四元数来计算呼吸率。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为了确定所述自适应滤波器(55，56)的通带，所述方法包括以下步骤：确定所述第四四元数和所述第五四元数的主分量；确定所述主分量的峰值；确定所述主分量的频谱密度的峰值；确定所述自适应滤波器(55，56)的截止频率为所述频谱密度的所述峰值的频率±0.4Hz；用所述自适应滤波器(55，56)对所述第四四元数和所述第五四元数的主分量进行滤波；确定用所述自适应滤波器(55，56)滤波的所述第四四元数和所述第五四元数的主分量的最小值和最大值；以及确定呼吸率。