МОДУЛЯЦИЯ ТОНА СИГНАЛА SPO2 C НИЖНИМ ФИКСИРОВАННЫМ ЗНАЧЕНИЕМ СЛЫШИМОГО ТОНА
MODULATION OF SIGNAL TONE SpO2 WITH LOWER FIXED VALUE OF AUDIBLE TONE

Настоящее изобретение относится в целом к мониторингу состояния пациента. В частности, настоящее изобретение может найти применение при модуляции тона сигнала SpO2 (Peripheral Oxygen Saturation, сатурация периферической крови кислородом) с нижним фиксированным значением слышимого тона и будет описано с особым акцентом на этом вопросе. Однако следует отметить, что оно также находит применение в других областях использования и не должно ограничиваться вышеупомянутым вариантом применения.
В пульсовой оксиметрии обычно используется измерение процента насыщения крови кислородом и частоты пульсаций крови, соответствующей каждому сердечному сокращению пациента. Традиционно монитор пульсоксиметра производит тональные сигналы, у которых высота тона пропорциональна степени насыщения крови кислородом, а частота последовательных повторений пропорциональна пульсу. Например, стандартные пульсоксиметры генерируют быстрый ответный тон с фиксированной частотой на каждое сердечное сокращение пациента. Также такие пульсоксиметры модулируют свой тон путем установления соответствия между полным диапазоном значений SpO2 (от 100% до 0%) и определенным рядом звуковых частот для этого тона. Такое установление соответствия обычно выполняется с использованием линейной зависимости между значениями SpO2 и частотами тона. Например, при установлении линейного соответствия частота тона 662 Гц соответствует 100% SpO2, и частота 163 Гц соответствует 0% SpO2. В другом варианте установления соотношения используется логарифмическая зависимость, которая намного лучше подходит восприятию ухом человека последовательности высот тонов. При установлении логарифмической зависимости частоте тона 662 Гц также соответствует значение 100% SpO2, однако, при каждом уменьшении SpO2 на 24% частота тона уменьшается в два раза. Например, для 76% SpO2 будет генерироваться тон с частотой 331 Гц, для 52% SpO2 - тон с частотой 165,5 Гц, для 28% SpO2 - 82,75 Гц и для 4% SpO2 - 41,37 Гц.
Однако диапазон звуковых частот уха человека обычно лежит в пределах от 20 до 20000 Гц. Как для линейной, так и для логарифмической зависимости частота тона для малых значений SpO2 является довольно низкой, и поэтому такой тон услышать сложно, если вообще возможно. Как правило, для 100% SpO2 выбирается самая высокая частота, которая хорошо воспроизводится аудиоаппаратурой. Очень трудно предложить такое установление соответствия, при котором тон с частотой для малого значения SpO2 мог бы воспроизводиться аудиоаппаратурой, и пользователь мог бы его слышать и различать. Более того, поскольку различные мониторы имеют различные звуковые выходы и разные ограничения по диапазонам частот, генерируемые тона являются крайне неопределенными и несогласованными, и поэтому очень сложно распознать определенный тон, генерируемый конкретным монитором.
Настоящее изобретение предлагает новые и усовершенствованные способы и систему, которые решают вышеупомянутые и другие проблемы.
В соответствии с одним аспектом, предложено устройство мониторинга состояния пациента. Данное устройство включает один или более датчиков, которые измеряют физиологические параметры пациента, контроллер, который управляет аудиоисточником для генерирования слышимого тона и регулирования высоты слышимого тона для обозначения измеренного физиологического параметра в соответствии со схемой установления соответствия, аудиоисточник, который генерирует звуковой тон, и звуковоспроизводящее устройство, которое воспроизводит слышимый тон. Схема установления соответствия фиксирует частоту слышимого тона после достижения заданного порогового значения.
В соответствии с другим аспектом, предложен способ модуляции тона с фиксацией нижнего звукового уровня. Способ включает измерение физиологических параметров пациента с помощью одного или более датчиков, генерирование слышимого тона и регулирование высоты слышимого тона для обозначения измеренного физиологического параметра согласно схеме установления соответствия. Схема установления соответствия фиксирует частоту слышимого тона после достижения заданного порогового значения.
В соответствии с еще одним аспектом, предложен способ, который включает воспроизведение первого слышимого тона первым монитором пациента с первым звуковоспроизводящим устройством, воспроизведение второго слышимого тона вторым монитором пациента с вторым звуковоспроизводящим устройством, при этом звуковые характеристики второго звуковоспроизводящего устройства отличаются от звуковых характеристик первого звуковоспроизводящего устройства, и такое преобразование первого и второго слышимых тонов, что создаваемый слышимый тон соответствует звуковым характеристикам звуковоспроизводящего устройства.
Одно преимущество заключается в обеспечении схемы установления соответствия, которая позволяет пользователю слышать и легко различать малые значения SpO2.
Другое преимущество заключается в определении нижнего частотного предела модуляции тона сигнала SpO2.
Еще одно преимущество заключается в преобразовании звуковых тонов для приведения в соответствие с разными частотными характеристиками разных звуковоспроизводящих устройств.
Еще одно преимущество заключается в улучшении ухода за больным.
Другие преимущества настоящего изобретения будут по понятны специалистам в данной области техники после прочтения и ознакомления с последующим подробным описанием.
Данное изобретение может быть реализовано в форме различных компонентов и сочетания компонентов, а также в виде различных этапов и наборов этапов. Чертежи приведены только с целью иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не должны рассматриваться как ограничивающие данное изобретение.
ФИГУРА 1 иллюстрирует блок-схему устройства мониторинга состояния пациента в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
ФИГУРА 2 иллюстрирует блок-схему нескольких устройств мониторинга состояния пациента в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
ФИГУРА 3 иллюстрирует структурную схему последовательности действий в способе модуляции тона с нижним фиксированным значением слышимого тона в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
Настоящее изобретение относится к модуляции тона сигнала Sp02 с нижним фиксированным значением слышимого тона. Один аспект настоящего изобретения относится к ограничению значения звуковой частоты для приемлемого клинического значения (например, 52%=165,5 Гц для логарифмической зависимости). Пользователь оповещается о такой звуковой фиксации путем изменения других характеристик звукового выхода. Например, вместо тона длительностью 80 миллисекунд можно генерировать двойной тон длительностью 30 миллисекунд каждый с промежутком 20 миллисекунд. В другом способе может использоваться специальный звуковой сигнал или сочетание двух разных звуковых сигналов, например, сочетание обычного тона для фиксации сигнала Sp02 и специального тона «фиксации». В такой схеме отсутствуют тона более низких частот, соответствующих очень малым значениям Sp02, которые можно и не услышать, поскольку на таких низких частотах громкость сигнала звуковоспроизводящего устройства может падать. Фиксация приемлемой низкой частоты и изменение образца для обозначения опасных значений SpO2 являются намного более клинически приемлемыми. Далее, если звуки воспроизводятся рядом систем с различными звуковоспроизводящими устройствами, которые имеют различные ограничения по диапазону частот, то такие звуки все еще почти мгновенно распознаются пользователем. Другой аспект настоящего изобретения относится к преобразованию известных звуковых сигналов, которые были созданы для классических звуковоспроизводящих устройств, таких как динамики, для других, меньших звуковоспроизводящих устройств, таких звуковоспроизводящие пьезоэлементы. Например, сдвиг звукового тона вверх на три октавы для звуковоспроизводящего пьезоэлемента может дать звуковой сигнал, который можно будет легко слышать и различать.
2
2
На ФИГУРЕ 1 показано, как осуществляется мониторинг состояния пациента (не показан) различными медицинскими устройствами мониторинга или датчиками 10, которые измеряют физиологические параметры пациента и выдают соответствующие физиологические данные. Такие медицинские устройства 10 мониторинга могут включать измерение оксигенации крови (SpO), электрокардиографический (ЭКГ) прибор с ЭКГ-электродами, медицинский монитор, который может быть, например, выполнен с возможностью измерять оксигенацию крови (SpO), пульс или другой или несколько других физиологических параметров. Другие медицинские устройства 10 мониторинга могут быть соединены с пациентом, но не все вышеупомянутые медицинские устройства 10 мониторинга должны быть соединены с пациентом в любой момент времени. Следует отметить, что хотя показаны только два медицинских устройства 10 мониторинга, но были внимательно рассмотрены также еще одно или несколько медицинских устройств мониторинга. В данном контексте медицинские устройства мониторинга представляют собой источники данных, отображающих состояние здоровья пациента или аналогичную информацию. Электронное устройство для приема сигналов с медицинского устройства мониторинга и для дополнительной обработки таких сигналов реализовано в иллюстративном варианте реализации настоящего изобретения как многофункциональное устройство 12 мониторинга состояния пациента. Устройство 12 мониторинга состояния пациента, например, может быть монитором, который транспортируется вместе с пациентом, таким как передатчик системы мониторинга и оповещения о состоянии амбулаторного больного.
Медицинские устройства 10 мониторинга передают измеренные или другие физиологические данные в устройство 12 мониторинга состояния пациента. Устройство 12 мониторинга состояния пациента служит в качестве пункта сбора физиологических данных, измеренных медицинскими устройствами мониторинга, и обеспечивает временное хранение этих данных. Собранные физиологические данные одновременно передаются в контроллер 14 в устройстве 12 мониторинга состояния пациента. Блок 16 оценки физиологических данных или компьютерная программа в устройстве мониторинга состояния пациента оценивает собранные физиологические данные пациента и определяет, требует ли состояние пациента оповещения соответствующего медицинского сотрудника путем генерирования сигнала опасности. Например, устройство 12 мониторинга состояния пациента проверяет, не приближается ли каждый из измеренных параметров к своему пороговому значению, нет ли тенденции приближения какого-либо из параметров к своему пороговому значению, не испытывает ли какой-либо из параметров недостаток стабильности или не колеблется ли он слишком сильно, не приближаются ли комбинации параметров к своему пороговому значению, а также проверяет другие показатели того, что пациенту в той или иной степени требуется медицинское наблюдение или врачебная помощь. Пороговые значения включают значения, превышающие пределы, связанные с временем, степенью тяжести заболевания, обострением заболевания и т.д.
Контроллер 14 в устройстве 12 мониторинга состояния пациента также управляет аудиоисточником 18 для создания слышимого тона, который выходит из звуковоспроизводящего устройства 20, исходя из физиологических данных. Указанное звуковоспроизводящее устройство включает электроакустический преобразователь, классический динамик, пьезоэлементы и т.д. Например, контроллер 14 управляет аудиоисточником 18 для выпуска краткого слышимого тона для каждой характерной точки сердечного цикла. Контроллер 14 также регулирует в аудиоисточнике 18 высоту краткого слышимого тона для обозначения концентрации SpO2. Более конкретно, блок 16 оценки физиологических данных оценивает собранные физиологические данные для определения измерения насыщения крови кислородом и частоты пульсаций крови, соответствующей каждому сердечному сокращению пациента. Далее контроллер 14 управляет аудиоисточником 18 для выпуска слышимого тона, исходя из насыщения крови кислородом и последовательного повторения, пропорционального пульсу. Как сказано выше, использование схем установления соответствия со стандартной линейной или логарифмической зависимостью для обозначения концентрации SpO2 и пульса приводит к различным проблемам для пользователя. Настоящее изобретение решает такие проблемы, предлагая схему установления акустического соответствия, которая позволяет пользователю слышать и легко различать малые значения SpO2 и которая фиксирует нижний предел модуляции тона для SpO2.
Более конкретно, контроллер 14 управляет аудиоисточником 18 для выпуска слышимых тонов, исходя из музыкальной шкалы, которая является нелинейной. Имеется ввиду, что каждая октава удваивает частоту. Например, частота верхнего «до» в два раза больше частоты среднего «до». В схеме установления соответствия, используемой контроллером 14, шаг приращения частоты слышимого звука составляет полный тон или полутон, которые человеческое ухо легче различает и распознает. Например, указанная схема установления соответствия задает тон на частоте 5296 Гц для 100% SpO2, однако, для каждых 24% уменьшения SpO2 частота уменьшается в два раза. Иными словами, при каждом 1% изменения концентрации кислорода в крови частота звука изменяется на полтона. Например, тон с частотой 2648 Гц будет создаваться для 76% SpO2, тон с частотой 1324 Гц будет создаваться для 52%. Концентрации кислорода в крови также базируются на музыкальной шкале, в соответствии с которой 100% SpO2 является верхним «до», и 52% SpO2 является нижним «до». Однако, из-за проблематичной слышимости и распознавания звуков ниже этого частотного диапазона частота слышимого тона фиксируется ниже двух октав или на заданном пороговом значении. Более конкретно, при достижении частотой слышимого тона заданного порогового значения она больше не понижается и остается на заданном фиксированном уровне. Например, частота слышимого тона зафиксирована на уровне 1324 Гц для 52% SpO2 или как четвертая часть от частоты 5296 Гц для 100% SpO2. После достижения нижнего фиксированного значения частота больше не понижается. Достижение минимальной частоты скорее указывает на то, что содержание кислорода в крови стало критическим, и необходимо немедленно принимать надлежащие меры. В другом варианте осуществления настоящего изобретения после достижения нижнего фиксированного значения изменяются другие характеристики слышимого тона. Например, для значений насыщения ниже нижнего фиксированного значения производится тон на частоте 1324 Гц с двойным импульсом, чтобы отличать его от тона для концентрации 52% SpO2. В другом примере ниже нижнего фиксированного значения создается специальный тон «фиксации» или комбинация обычного тона и специального тона «фиксации». Следует иметь ввиду, что эта схема установления соответствия используется для обозначения не концентрации SpO2, а других параметров. Также надо помнить, что пороговое значение и значение фиксации могут быть установлены и в верхней части диапазона. Кроме того, следует иметь ввиду, что данная схема установления соответствия также используется для обозначения различных тенденций поведения физиологических параметров, включая приближение физиологических параметров к своим пороговым значениям, тенденцию приближения какого-либо из параметров к своему пороговому значению, возможный недостаток стабильности или слишком сильное колебание какого-либо из параметров, приближение комбинации параметров к своему пороговому значению, а также другие показатели того, что пациенту в той или иной степени требуется медицинское наблюдение или врачебная помощь.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения контроллер 14 преобразует слышимый тон, исходя из типа звуковоспроизводящего устройства 20. Например, разные типы звуковоспроизводящих устройств 20 имеют разные звуковые характеристики и разные ограничения по частоте звука. Например, классическое выходное громкоговорящее устройство, такое как динамик (662 Гц), имеет гораздо более низкий оптимальный частотный диапазон, чем меньшее звуковоспроизводящее устройство, такое как пьезоэлемент (5296 Гц). Поэтому контроллер 14 преобразует производимый слышимый тон для наилучшего соответствия звуковой характеристике используемого звуковоспроизводящего устройства 20. Например, если в качестве звуковоспроизводящего устройства 20 используется классический динамик, контроллер 14 преобразует слышимый тон в тон с частотой около 662 Гц, и если в качестве звуковоспроизводящего устройства 20 используется пьезоэлемент, контроллер 14 преобразует слышимый тон в тон с частотой около 5296 Гц.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения, если несколько устройств 12 мониторинга состояния пациента используются с разными звуковоспроизводящими устройствами 20, и эти устройства 12 мониторинга состояния пациента используют одинаковую схему установления соответствия, тогда контроллер 14 преобразует слышимый тон таким образом, что он будет звучать в разных октавах. Как показано на ФИГУРЕ 2, используя описанную выше схему установления соответствия с фиксацией, первое устройство мониторинга состояния пациента 40 будет работать в верхней октаве №1 42 и нижней октаве №2 44, а второе устройство мониторинга состояния пациента 46 будет работать в верхней октаве №3 48 и нижней октаве №4 50. Важно отметить, что все октавы отличаются друг от друга таким образом, что пользователь сможет отличать разные устройства мониторинга состояния пациента. Таким образом, для ряда устройств мониторинга состояния пациента с разными звуковоспроизводящими устройствами все слышимые тона являются однозначно идентифицируемыми, но все же согласующимися.
На ФИГУРЕ 3 показан способ выполнения модуляции тона с фиксацией нижнего звукового уровня. На этапе 100 выполняется прием физиологических данных. На этапе 102 измененная частота слышимого тона определяется исходя из физиологических данных и схемы установления соответствия звуковых сигналов. На этапе 104 проверяется, не упала ли заданная частота слышимого тона ниже заданного порогового значения(й). На этапе 106 частота слышимого тона фиксируется в ответ на падение частоты слышимого тона ниже заданного порогового значения(й). В результате такой фиксации частота слышимого тона изменяется на этапе 108. На этапе 110 данный слышимый тон воспроизводится.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения установление соответствия уже включает фиксацию таким образом, что устанавливается прямое соответствие физиологических данных, находящихся ниже заданного порогового значения(й), фиксированному слышимому тону.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что с точки зрения принципов, изложенных в данном документе, характеристики, элементы, компоненты и т.п., описанные в настоящем изобретении/техническом описании и/или показанные на ФИГУРАХ и/или в каких-либо других приложениях, могут быть реализованы в различных комбинациях аппаратных средств и программного обеспечения и обеспечивают функции, которые могут быть объединены в одном элементе или в нескольких элементах. Например, функции различных характеристик, элементов, компонентов и т.п., показанные/проиллюстрированные/изображенные на ФИГУРАХ, могут быть реализованы посредством использования специализированных аппаратных средств и аппаратных средств, способных выполнять программы в контексте соответствующего программного обеспечения. В случае процессора такие функции могут быть обеспечены одиночным специализированным процессором, одиночным совместным процессором или несколькими отдельными процессорами, некоторые из которых могут быть совместного использования и/или мультиплексными. Кроме того, формальное использование терминов «процессор» или «контроллер» не следует интерпретировать как относящееся исключительно к аппаратным средствам, способным выполнять программы, и может в неявной форме подразумевать, помимо прочего, цифровой сигнальный процессор («ЦСП»), память (например, постоянное запоминающее устройство («ПЗУ») для хранения программного обеспечения, оперативное запоминающее устройство («ОЗУ»), энергонезависимое запоминающее устройство и т.д.) и фактически любые средства и/или устройства (включая аппаратные средства, программное обеспечение, встроенное программное обеспечение, их комбинации и т.д.), способные выполнять указанный процесс и/или управлять им.
Кроме того, предполагается, то все содержащиеся в данном документе утверждения, касающиеся принципов, аспектов, вариантов осуществления настоящего изобретения и их конкретных примеров, должны охватывать как конструкционные, так и функциональные эквиваленты данного изобретения. Также предполагается, что такие эквиваленты включают как известные на сегодняшний день эквиваленты, так и эквиваленты, которые будут разработаны в будущем (например, любые разработанные элементы, которые, независимо от своей конструкции, будут выполнять ту же или по существу аналогичную функцию). Так, например, специалистам в данной области техники будет понятно, что с точки зрения принципов, раскрытых в данном изобретении, блок-схемы, содержащиеся в данном документе, могут представлять собой концептуальное представление иллюстративных компонентов системы и/или схем, реализующих принципы данного изобретения. Аналогично, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что с точки зрения принципов, раскрытых в данном изобретении, любые блок-схемы, структурные диаграммы и т.п. могут отображать различные процессы, которые могут быть по сути представлены в машиночитаемых носителях и поэтому могут выполняться компьютером, процессором или другим устройством, способным обрабатывать данные, независимо от того, показан ли этот компьютер или процессор в явном виде или нет.
Кроме того, типовые варианты осуществления настоящего изобретения могут принимать форму компьютерного программного продукта, доступ к которому возможен с используемого или читаемого компьютером носителя, предоставляющего программный код и/или команды для использования, например, компьютером или какой-либо системой выполнения команд или в связи с использованием компьютера или какой-либо системы выполнения команд. В соответствии с настоящим описанием, используемым или читаемым компьютером носителем может быть любое инструментальное средство, которое может, например, содержать, хранить, передавать, размножать или переносить программу для использования системой выполнения команд, инструментальным средством или устройством или в связи с использованием системы выполнения команд, инструментального средства или устройства. Такой типовый носитель может быть, например, электронной, магнитной, оптической, электромагнитной, инфракрасной или полупроводниковой системой (или инструментальным средством или устройством) или средой распространения. Примеры машиночитаемых носителей включают, например, полупроводниковое или твердотельное запоминающее устройство, магнитную ленту, сменную компьютерную дискету, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), флеш-накопитель, жесткий магнитный диск и оптический диск. Текущие примеры оптических дисков включают постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска (CD-ROM), компакт-диск для считывания/записи данных (CD-R/W) и DVD. Также следует отметить, что любой новый машиночитаемый носитель, который может быть разработан в будущем, необходимо также рассматривать как машиночитаемый носитель, который может использоваться или упоминаться в соответствии с типовыми вариантами осуществления и описанием настоящего изобретения.
Описав предпочтительные и типовые варианты осуществления систем, способов и прочего (варианты осуществления являются иллюстративными и неограничивающими), следует отметить, что специалисты в данной области техники, в соответствии с раскрытой в данном документе идеей изобретения, могут их модифицировать и вносить в них изменения, включая фигуры и приложения. Поэтому следует отметить, что в предпочтительные и типовые варианты осуществления настоящего изобретения могут вноситься изменения в рамках раскрытых в данном документе вариантов осуществления настоящего изобретения. Усовершенствования и изменения могут быть выполнены после прочтения и изучения приведенного выше подробного описания. Предполагается, что данное изобретение следует рассматривать как включающее все такие усовершенствования и изменения постольку, поскольку они будут находиться в пределах приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов.