用于确定至少一个呼吸系统参数的测量设备和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于确定至少一个呼吸系统参数的测量设备和方法，其中，电磁场被射入到身体中且在身体的对置侧被接收，然后根据时间对接收的交变场的相位与射入的交变场的相位进行比较，并且由比较结果确定至少一个呼吸系统参数。参数。参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定至少一个呼吸系统参数的测量设备和方法


[0001]本专利技术涉及用于确定至少一个呼吸系统参数的测量设备和方法，其中，电磁场被射入到人体中并且在人体的对置侧上被接收，然后根据时间对接收到的交变场的相位与射入的交变场的相位进行比较，并且由比较的结果确定所述至少一个呼吸系统参数。

技术介绍

[0002]呼吸活动的观测具有大量实际应用。例如在大量科学研究中，例如在特殊情况中或在体育负荷下对呼吸活动的测量具有核心作用。这样的研究能够实现对与外部影响有关的呼吸行为更好的理解。呼吸活动的观测对于患者的机械人工呼吸也很有意义。
[0003]对呼吸行为的观测对患者的机械人工呼吸也是有意义的。在此例如应该避免执行违背自主呼吸的人工呼吸。
[0004]已建立的方法中的大部分将心电描记法(EKG)与阻抗心动描记法(IKG)相结合并估计心脏组分，从阻抗信号中减去该组分，以便从产生的信号中获得呼吸组分。由于呼吸系统参数的检测在这种情况下从心脏组分的估计中间接导出，所以这强制性地与心脏模型的质量相关。此外，在这种情况下主要确定呼吸频率。潮气量和自主呼吸的结论无法直接得出。
[0005]另一种方法是借助呼吸感应体积描记法(RIP)测量胸腔和腹部的拉伸。在这种情况下，为患者将两个弹性带子围绕胸部和腹部放置。将线圈加入所述带子中，这些线圈在带子拉伸时改变其电感。这种方法由于弹性带子而可能不舒服且束缚地作用在患者上。也可以设想经由应变计的类似方法，但获得不了该方法的另外的优点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是：给出一种用于确定至少一个呼吸系统参数的测量设备和方法，该测量设备和方法能够实现对相应参数的确定并且尽管如此在此仍然可方便携带并且不限制携带人的活动。
[0007]所述目的通过根据权利要求1的用于确定至少一个呼吸系统参数的测量设备、根据权利要求10和12的用于测量至少一个呼吸系统参数的方法以及根据权利要求24的呼吸机、根据权利要求25的用于注射造影剂的器具以及根据权利要求26的用于成像的器具得以实现。相应的从属权利要求给出了根据本专利技术的测量设备和根据本专利技术的方法的有利的设计方案。
[0008]根据本专利技术，给出了一种用于确定至少一个呼吸系统参数的测量设备。该测量设备具有至少一个发射结构和至少一个接收结构。有利地，所述至少一个发射结构可以是天线或电极。优选地，所述至少一个接收结构可以是天线或电极。
[0009]优选地，所述至少一个发射结构和/或所述至少一个接收结构设计为，它们在人、动物或人体模型的身体的外侧上可安装在该身体上。发射结构和/或接收结构例如可以设计为可粘贴的。发射结构和/或接收结构与身体的可导电接触可以是有利的、但不是必须
的。
[0010]根据本专利技术的测量设备具有至少一个信号发生器，该信号发生器与至少一个发射结构电联接。通过信号发生器可产生交流电压，通过该交流电压可给发射结构加载。以该方式可以通过发射结构产生交变电磁场。
[0011]在本专利技术的有利设计方案中，接收和发射结构的天线设置为，它们交替地位于近场中。发射结构的天线则在以下意义中与接收结构的相应天线联接，即，天线之间构成联接阻抗。对于例如作为发射和接收天线的两个偶极子，阻抗Z
12
可以描述如下：
[0012][0013]天线关于波长越接近，介电常数项在此占比重大(H.Wheeler，“The Radiansphere around a Small Antenna)”，Proc.IRE，第47卷，第8期，第1325-1331页，1959年)。如果测量例如基于介电常数变化的探测，则有利的是，具有尽可能大的波长λ，以便将r(天线之间的距离)与λ(波长)的比值保持尽可能小。有利地，选取最优波长(或频率)，其相对身体足够小，以便能够在吸气和呼气时看到相位的明显移动，并且同时足够大，以便在上述意义上保持仍然显著的联接。然而，当天线不位于其近场中时、即在上述意义上没有联接时，也可实施本专利技术。
[0014]如果应将天线相对彼此设置在近场中，则有利的是，天线之间的距离小于或等于4倍波长λ、有利地小于或等于3倍波长λ、有利地小于或等于两倍波长时。IEEE(电气与电子工程师学会)的近场的定义可以可选地作为基础。在此，外部界限限定为距天线表面的距离λ/(2π)，其中λ是自由空间中的波长(参阅IEEE天线术语定义标准，IEEE Std 145-2013)。因此，天线对的天线之间的距离有利地小于或等于λ/(2π)。
[0015]有利地，发射和接收结构的联接系统在发射天线的共振频率和/或由接收天线在发射天线中产生的共振频率中运行。
[0016]有利的是：发射天线和接收天线基于上述意义中的联接分别构成共同共振。特别有利地，可以适配或改变共振的性能，以便适配具体的应用。在此，高性能导致较小动态范围中的高敏感性。相应地，低性能导致较大动态范围中的低敏感性。动力学在此限定为可以明确分配给相位差[0..2Pi]的测量范围。如果相位差延伸超过2*Pi，则相位差不再明确对应天线的距离。这不一定有问题，因为在相位差的曲线上也可以识别天线具有的距离，但是波长有利地选取为，使得当呼吸活动经历过其全部振幅时，0到2Pi的范围不被超出。
[0017]因此高性能例如可以适于新生儿或早产儿，因为仅须测量很小体积范围、但具有高分辨率。低性能可以适于应用在成人上，因为必须测量较大的体积范围，但为此较低的分辨率就足够了。
[0018]在本专利技术的有利设计方案中，发射和/或接收天线可以设计为蜿蜒形。在此，该天线可以施设在特别有利地具有高介电常数的基板上。与其数学或几何长度相比，由此增加了天线的电气长度。
[0019]还有利地可以使用陶瓷天线作为发射和/或接收天线，其中，波经由陶瓷传播。使用贴片天线也是可能的。
[0020]由此更好地限定了天线对的测量区域，并且该测量区域对于从外部来到天线近场的高介电常数身体(例如手臂或手)不易受到干扰。这样的方向特性例如可以通过天线后面的、即在身体远端的接地(Masse)面实现。可选地或附加地，可以使用具有非单极辐射特性的天线拓扑。还可以有利地将低介电常数(niederpermittiven)身体引入天线之后、即身体的远端。另一种可能性是，将吸收体材料设置在身体的远端。
[0021]在有利的设计方案中，天线可以被不同地(differenziell)触点接通。为此，天线例如可以与扭绞的导体对通过两个电流触点接通，其中，电流具有180
°
相位差。
[0022]通常天线也可以设置为与身体间隔开。特别地，电介质或绝缘材料可以位于天线与身体之间。明确的特殊情况在此是，空气位于天线与身体之间。
[0023]在可选的设计方案中，发射和/或接收天线中的至少一个也可以设置在面中，例如用于患者的支承面或患者床的侧面元件。
[0024]在本专利技术的有利设计方案中，发射结构与接收结构可以相同。在这种情况下，存在正好一种结构、例如用作发射结构和用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于确定至少一个呼吸系统参数的测量设备，所述测量设备具有：至少一个发射结构和至少一个接收结构、与所述至少一个发射结构联接的信号发生器，通过所述信号发生器能够产生交流电压，能够给所述至少一个发射结构加载所述交流电压，比较单元，通过所述比较单元能够根据时间对由所述接收结构提供的信号的相位与所述交流电压的相位进行比较，以及评估单元，通过所述评估单元能够从对由所述接收结构提供的信号的相位与所述交流电压的相位比较的结果确定至少一个呼吸系统参数。2.根据前一个权利要求所述的测量设备，其中，通过所述比较单元能够根据时间确定由所述接收结构提供的信号的相位与所述交流电压的相位之间的相位偏差。3.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其中，能产生具有可变频率和/或变化频率的交流电压。4.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其中，所述至少一个发射结构经由具有预定波阻抗的第一线缆与所述信号发生器连接并且经由第一电阻馈给，所述第一电阻的值等于所述第一线缆的波阻抗，并且所述接收结构经由具有预定波阻抗的第二线缆与所述比较单元连接并经由第二电阻终止，所述第二电阻的值等于所述第二线缆的波阻抗，优选地，所述第一电阻和第二电阻以及所述第一线缆的和第二线缆的波阻抗为50Ohm。5.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其中，所述信号发生器设置为，产生频率大于或等于10MHz、优选大于或等于30MHz、优选大于或等于100MHz和/或小于或等于1000MHz、优选小于或等于500MHz、优选小于或等于300MHz的交流电压。6.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其中，所述测量设备具有三个、四个或四个以上所述发射结构和/或三个、四个或四个以上所述接收结构。7.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其中，所述至少一个发射结构是天线或电极，并且/或者所述至少一个接收结构是天线或电极。8.根据前一个权利要求所述的测量设备，其中，所述接收结构的天线中的至少一个天线设置在所述发射结构的至少一个天线的近场中。9.根据前两个权利要求中任一项所述的测量设备，其中，至少一个发射和/或接收天线具有蜿蜒形结构，有益地，所述至少一个发射和/或接收天线施设在具有提高的介电常数的基板上。10.用于测量至少一个呼吸系统参数的方法，其中，经由至少一个发射结构通过以下方式将交变电磁场射入到身体中，即，通过信号发生器产生交流电压，给所述至少一个发射结构加载所述交流电压，在射入到人体中的交变场穿过人体后，该交变场由至少一个接收结构接收，在比较步骤中，根据时间对由所述至少一个接收结构提供的信号的相位与所述交流电压的相位进行比较，并且由所述比较步骤的结果确定至少一个呼吸系统参数。11.根据前一个权利要求所述的方法，其中，在所述比较步骤中根据时间确定在由所述
接收结构提供的信号的相位与所述交流电压的相位之间的相位偏差。12.用于测量至少一个呼吸系统参数的方法，其中，经由至少一个发射结构通过以下方式将交变电磁场射入到身体中，即，通过信号发生器产生交流电压，给所述至少一个发射结构加载所述交流电压，其中，在射入交变电磁场时根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：简，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：