一种集成监控系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于监测失禁和生理参数的传感器的组合、系统和方法。本发明尤其但不排他地适用于检测发生在失禁服中的失禁事件以及检测可能指示健康状况变化的其他参数，例如呼吸窘迫或发烧。


背景技术：

2.失禁是个人的肠道或膀胱不受控制地释放排出物或排泄物的一种情况。尿失禁是指膀胱失控导致不自主或不受控制的排尿。其他形式的失禁包括粪便失禁或肠道失禁。
3.存在失禁指示器和检测系统，但在大多数情况下，它们只是提醒护理人员注意已经发生失禁事件并且穿戴者需要更换尿布或护垫的情况。存在更复杂的系统，其能够估计在由穿戴者穿戴的吸收制品中接收的身体排出物的量。
4.在申请人自己的名称为“湿度监测系统”的wo2007/128038、名称为“失禁监测和评估的改进”的wo2011/054045、名称为“通过优化从传感器数据分析事件的装置和方法”的wo2011/156862，名称为“与事件检测算法相关的改进”的wo2013/003905和名称为“用于管理失禁的系统”的wo2019090387中公开了用于监测失禁的方法和设备的例子，其每一个的全部内容通过引用并入本文。
5.此类系统可包括适用于电连接到电子设备的传感器，例如收发器，当在吸收制品中失禁事件正在发生或已经发生时，其将信号发送到处理设备。所述系统被配置成测量吸收制品中的湿度传感器的电变量，例如电阻，并确定失禁事件是否已经发生以及正在发生或已经发生的失禁事件的其他特征。此类系统可以适用于提醒护理人员失禁事件的发生，以便护理人员可以检查吸收制品并且在必要时更换制品。
6.失禁指示器和检测系统的特点是高成本。耗材的高成本意味着现有的检测系统通常只在评估阶段用于老年护理机构。在这里，老年护理机构的新穿戴者的失禁情况会在相对较短的时间内(例如大约72小时)得到评估。最近，失禁指示器和检测系统已被开发出来用作全时失禁指示器或警报系统。
7.除了设备和耗材的成本，开发全时失禁指示器和检测系统的另一个主要挑战是电源管理。全时失禁指示器和检测系统理想地包括穿戴者穿戴的电子设备，该电子设备包括能够监测吸收制品中的湿度传感器的电行为的电子器件和用于无线传输数据的发射器以及为设备供电的电池。优选地，这样的设备的功耗尽可能低以使电池的寿命最大化，或者在可充电电池的情况下，使充电之间的时间最大化。
8.申请人自己的用于全时失禁监测和评估的可穿戴设备还包括加速度计，以提高失禁数据和相关警报的准确性和可靠性。所述加速度计提供可用于确定身体姿势的数据，由于流体动力学、位置压力和重力的综合影响，这些数据可用于调节尿量估计的目的。确定身体姿势也可用于监测穿戴者的运动和检测跌倒。
9.呼吸窘迫或发烧是可以危及老年人和残疾人或婴幼儿生命的症状。除了失禁之外，监测老年人或残疾成人和婴幼儿的其他生理参数是可取的。特别地，监测可以指示健康
状况变化的其他参数，如呼吸窘迫或发烧，也是有用的。
10.然而，单独或与监测失禁一起可靠且有效地监测生理参数具有挑战性。此外，提供用于全时失禁监测和评估以及监测生理参数的可穿戴设备可能会将功耗要求提高到不可接受的水平。
11.因此，需要一种可靠且具有成本效益的方法，可用于全时检测穿戴者穿戴的吸收制品中的失禁事件，以及用于全时监测可以表明健康状况变化的生理参数，例如呼吸窘迫或发烧。
12.用于全时检测失禁事件和监测生理参数的可穿戴设备最好具有尽可能低的功耗。
13.用于全时检测失禁事件和监测生理参数的可穿戴设备最好在可接受的时间内向护理人员提供有关失禁和生理参数的信息，以便其采取适当的行动。
14.本文包含的对本发明背景的讨论，包括对文件、法案、材料、设备、文章等的引用，以解释本发明的上下文。这不应被视为承认或暗示所提及的任何材料在任何权利要求的优先权日期时已在澳大利亚或任何其他国家出版、已知或属于公知常识的一部分。


技术实现要素：

15.因此，在一方面，本发明提供了一种用于监测失禁和生理参数的系统，所述系统包括：
16.多个电极，所述多个电极在包括吸收芯的吸收制品上，所述吸收制品由被监测的穿戴者穿戴；
17.用于与所述电极电连接并用于监测所述电极的一个或多个电特性的设备；
18.氧饱和度传感器，用于监测穿戴者血液的氧饱和度；
19.其中，根据穿戴者的身体姿势控制所述氧饱和度传感器的操作。
20.优选地，可操作设备用于监测指示失禁事件的发生或所述吸收制品的状态的电极的一个或多个电气特性。
21.优选地，所述设备被配置为接收和处理指示所述电极的电行为的数据，并确定哪些信息与确定所述吸收制品的状态相关，例如尿和/或粪便失禁事件的发生、存在于吸收制品中的来源于多个失禁事件的累计湿量、失禁事件发生的时间以及来源于每个单独失禁事件的湿量的任何一个或多个。
22.优选地，所述氧饱和度传感器包括一对发光二极管(led)和一个光电探测器以及用于确定穿戴者血液中的氧饱和度的处理器，其中控制所述氧饱和度传感器的操作包括控制led发出的光的强度。
23.优选地，控制led发出的光的强度包括在不同强度设置之间调节由led发出的光的强度。
24.优选地，所述系统包括处理器，优选地在设备上，适用于根据指示穿戴者的身体姿势的数据调节提供给led的电流。
25.优选地，所述系统被配置为调节电流以使led发出相对低强度的光，并适应性地调节电流以使led发出更高强度的光，直至实现可靠感测。
26.优选地，所述处理器除了适用于调节提供给所述led的电流，还适用于调节对从光电探测器接收的信号的灵敏度，或者所述处理器适用于调节对从所述光电探测器接收的信
号的灵敏度，替代调节提供给所述led的电流。
27.优选地，所述处理器根据从所述氧饱和度传感器接收的信号确定穿戴者的心率。
28.优选地，所述处理器根据从所述氧饱和度传感器接收的信号确定穿戴者的呼吸率和/或呼吸深度。
29.优选地，所述处理器包括所述设备中的处理器、位于设备或位于设备远程的服务器中的处理器或云计算处理器中的任何一个或多个，或者处理分布在其任何组合中。
30.优选地，身体姿势包括俯卧姿势、坐姿和站立姿势中的任何一种或多种。
31.优选地，所述设备还包括用于检测穿戴者的身体姿势的身体姿势传感器。
32.优选地，所述身体姿势传感器包括惯性测量单元传感器，优选地加速度计，和用于处理来自惯性测量单元传感器的信号以确定指示穿戴者身体姿势的数据的处理器。
33.优选地，来自所述加速度计的数据被处理以确定指示穿戴者的呼吸率和/或深度的穿戴者的运动。
34.优选地，所述设备还包括用于检测穿戴者皮肤温度的非接触式温度传感器。
35.优选地，所述非接触式温度传感器包括红外高温计和用于处理来自所述高温计的信号以确定指示穿戴者体温的数据的处理器。
36.优选地，所述电极由至少两个相互分离的柔性导电电极组成，其中电极被监测的电气特性是电容。
37.优选地，所述电极设置在吸收制品的不透水层的外表面上，背对穿戴者，所述吸收芯位于所述不透水层的相对侧，面向穿戴者。
38.在实施例中，所述不透水层至少包括所述吸收制品的外层的一部分。在实施例中，所述不透水层包括印刷层或局部应用层或设置在吸收制品的外层上的条带，该外层本身可以是透水的或不透水的，其中所述电极纵向设置在所述不透水层上，所述不透水层从所述电极横向延伸一定距离。所述不透水层从所述电极横向延伸的距离可以为1mm至15mm中的任一个或其间的任何增量。
39.优选地，对于包含挤压的外层的吸收制品，其中塑化膜被挤压到无纺布上，在无纺布上挤出塑化膜之前将所述电极设置在所述无纺布上。在实施例中，在施加电极之前所述无纺布被局部制备或调节，例如具有印刷的清漆层。
40.优选地，所述系统包括处理器，其可以是上述处理器，用于监测所述电极的电容以确定指示吸收制品中失禁事件发生的数据。
41.另一方面，本发明提供了一种用于监测失禁和生理参数的方法，所述方法包括：
42.将设备电连接到施加到由穿戴者穿戴的吸收制品的电极；
43.监测由所述电极表现出的电气特性；
44.检测由于吸收垫中存在的来源于尿失禁事件的液体或来源于粪便失禁事件的成分而引起的电气特性变化；
45.根据电气特性的变化确定尿失禁或粪便失禁事件的发生；
46.接收和处理来自氧饱和度传感器的数据，用于监测穿戴者血液中的氧饱和度；
47.接收和处理来自身体姿势传感器的数据，以确定穿戴者的身体姿势；和
48.根据所确定的穿戴者的身体姿势控制所述氧饱和度传感器的操作。
49.优选地，控制所述氧饱和度传感器的操作包括控制由一对发光二极管(led)发出
的光的强度和/或控制调节对从光电探测器接收的信号的灵敏度。
50.优选地，所述方法包括根据从所述氧饱和度传感器接收的信号确定穿戴者的心率。
51.优选地，所述方法包括根据从所述氧饱和度传感器接收的信号确定穿戴者的呼吸率和/或呼吸深度。
52.优选地，接收和处理来自身体姿势传感器的数据包括接收来自加速度计的信号。
53.优选地，处理来自加速度计的数据以确定指示呼吸率和/或深度的穿戴者的运动。
54.另一方面，本发明提供了监测生理参数的系统，该系统包括：
55.一种可穿戴设备，包括发光二极管(led)、光电探测器和处理器，其中所述led向穿戴者的身体发出两种波长的光，并且响应于检测从穿戴者身体反射的光，所述光电探测器表现出电气特性；
56.其中，所述处理器根据光电探测器表现出的电气特性确定穿戴者的呼吸率和/或呼吸深度。
57.优选地，所述处理器根据光电探测器表现出的电气特性确定穿戴者的血液氧饱和度。
58.优选地，所述设备包括加速度计，并且来自所述加速度计的数据被处理以确定也指示呼吸率和/或深度的穿戴者的运动。
59.本发明的这些和其他方面和实施例将从附图的前述总结和详细描述中变得显而易见。
附图说明
60.现在将参照附图中所示的本发明的实施例更详细地描述本发明，其中：
61.图1是根据本发明实施例的用于监测失禁和生理参数的系统的示意图，包括吸收制品上的多个电极和用于与所述电极电连接的设备，该设备包括脉搏血氧仪、加速度计和温度传感器；
62.图2是图1的设备的示意图；
63.图3是氧合血红蛋白(hbo2)和脱氧血红蛋白(hb)在红色和红外波长下的吸收光谱图；
64.图4是权利要求1的系统的示意图，包括吸收制品上的多个电极和用于与所述电极电连接的设备，并说明了脉搏血氧仪、加速度计和温度传感器的操作；
65.图5是图1的设备紧贴穿戴者皮肤的示意图；
66.图6是图1的系统的示意图，所述系统紧贴穿戴者的腹股沟或腰部区域的皮肤；
67.图7是根据从图1的设备的脉搏血氧仪的光电探测器接收到的数据绘制的图表；
68.图8是根据图1的系统的实施例向用户呈现信息的设备的图形界面，包括表示氧饱和度、姿势、失禁状态、体温、心率、呼吸率和呼吸深度的数据；
69.图9是一种算法，用于提供图1的设备的穿戴者存在健康状况或疾病的可能性的警报；
70.图10是图1的系统的实施例的示意图，包括设备和充电座，其中所述设备和充电座被配置为通过电感耦合在它们之间传递能量来为所述设备中的电池充电；
71.图11是图10的所述设备和充电座的示意图；
72.图12是用于非失禁个体的设备的实施例，该设备仅用于监测生理参数而不用于监测失禁，其中所述设备可以用包括用于设备的集成口袋的内裤或裤子固定在腰部或腹股沟区域附近和上方；
73.图13是图12的设备用腰带固定在腰部或腹股沟区域附近和上方；和
74.图14是一个实施例，该实施例包括裤型拉起式尿布，该尿布包括多个电极和用于与所述电极电连接的设备以及所述尿布外壳中的开口以使所述设备能够插入其中。
具体实施方式
75.一方面，参考附图，本发明涉及用于监测失禁和生理参数的系统1。参照图1，所述系统1部分地包括吸收制品25上的多个电极12、14、16，所述吸收制品25包括吸收芯27，用于与所述电极12、14、16电连接并用于监测所述电极12、14、16的电气特性的设备30。如下所述，所述电极12、14、16适用于检测与尿失禁事件相关的湿度。可选地，提供第二组电极(未示出)用于与所述设备30电连接。所述第二组电极适用于检测粪便失禁事件。
76.如图2所示，所述设备30包括氧饱和度传感器40，用于监测穿戴者血液的氧饱和度。存在氧饱和度传感器并被称为脉搏血氧仪。脉搏血氧仪根据血液的光吸收特性测量动脉血氧饱和度。如图3中的图表所示，当它与氧气结合时，脱氧血红蛋白(hb)会改变其光吸收特性。脉搏血氧仪利用hb和氧合血红蛋白(hbo2)之间的光吸收差异。氧饱和度hbo2比hb吸收更多的红外光(660nm波长)和更少的红光(940nm波长)。
77.图4提供了所述设备30的组件的示意图。所述氧饱和度传感器40包括一对发光二极管(led)43、45和光电探测器47，例如光电二极管。所述led43、45和光电探测器47例如通过电路板电连接到所述设备30上的其他板载组件，包括处理器35和电源，优选地以电池37的形式，其可以是可充电电池。
78.如下文将进一步详细描述的，所述氧饱和度传感器40的操作需要将led43、45放置在靠近穿戴者皮肤的位置。所述设备30适用于安装到吸收制品25并与所述电极12、14、16电连接，使得当吸收制品被穿戴者穿戴时，所述设备30位于腹股沟或腰部区域。因此，所述设备30被配置成使得所述led43、45和光电探测器47位于腹股沟或腰部区域中靠近穿戴者皮肤6的位置。
79.所述led43，45和光电探测器47彼此相邻并面向同一方向，即朝向穿戴所述设备30的穿戴者的皮肤，如图4和5所示。所述led43、45发出两种波长的光(即红外光(660nm波长)和较少的红光(940nm波长))，入射到穿戴者的皮肤上。入射到与所述处理器30电连接的光电探测器47的光从穿戴者反射回来。所述处理器30从所述光电探测器47接收信号，所述信号指示入射到所述光电探测器47上的光的波长和/或强度。所述处理器30被配置为处理机载信号，或者可选地，数据在另一个处理器中处理，以确定所述led43、45发出的光在每个波长处的变化吸光度，从而确定穿戴者身体中由于脉动引起的的动脉和/或静脉血液的吸光度。
80.反射光信号由直流(dc)分量和脉动交流(ac)分量组成。脉搏血氧仪使用红色和红外信号的直流和交流分量计算调制比r，如下所示：
[0081][0082]
其中，acr和ac
ir
分别是红色和红外信号的交流分量的振幅。然后，根据经验得出的校准曲线用于根据调制比r估算sao2，如下面(i)中所示。
[0083](i)[0084]
acr和dc
ir
随着sao2的降低而增加，如(ii)中所示。另一方面，ac
ir
和dcr降低。
[0085]
(ii)
[0086]
相应地，所述处理器30使用光电探测器检测到的反射红光和红外光之间的偏移来计算穿戴者体内动脉和/或静脉血液的氧饱和度(sao2)。
[0087]
所述设备30被配置为根据穿戴所述设备30的穿戴者的身体姿势来控制所述氧饱和度传感器40的操作。控制所述氧饱和度传感器40的操作包括控制由led43、45发出的光的强度。通过调节led发出的光的强度到不同的强度发射设置来控制由led发出的光的强度。所述处理器35适用于调节提供给led43、45的电流，从而提供不同的光的强度发射设置。如下文所述，所述处理器35被配置为根据指示所述设备30的穿戴者的身体姿势或姿势的数据在不同的光的强度设置之间进行调节。
[0088]
当穿戴所述设备30的穿戴者躺下时，所述设备30的氧饱和度传感器40更靠近穿戴者的皮肤和/或以更大的力压在穿戴者的皮肤上。特别是当所述设备30连接到诸如尿布或衬垫之类的失禁服上使得所述设备30位于穿戴者的腹股沟或腰部时，情况更是如此。所述设备30压靠穿戴者皮肤的程度至少部分是由于重力以及由吸收制品25或用于携带所述设备30的松紧带施加的其他力的影响。
[0089]
当所述设备30的氧饱和度传感器40更靠近穿戴者的皮肤和/或以更大的力压在穿戴者的皮肤上时，为了提供足够准确和可靠的氧饱和度指示，检测来自穿戴者身体的强度足够高的反射光的所述光电探测器47所需的从led43、45发出的光的强度更低。
[0090]
当穿戴所述设备30的穿戴者站立时，与穿戴者躺下的前述情况相比，所述设备30的氧饱和度传感器40距离穿戴者的皮肤更远和/或以较小的力压在穿戴者的皮肤上。当所述设备30的氧饱和度传感器40距离穿戴者的皮肤更远和/或以较小的力压在穿戴者的皮肤上时，检测来自穿戴者身体的强度足够高的反射光的所述光电探测器47所需的从led43、45发射的光的强度更高。这可以是因为入射到穿戴者身体上的光的强度与led43、45和穿戴者身体之间的距离成正比，和/或穿戴者皮肤允许光通过的倾向与所述设备30的氧饱和度传感器40压在穿戴者的皮肤上的力成正比。反射回所述光电探测器47的光的强度也与穿戴者身体和光电探测器之间的距离成正比，和/或穿戴者皮肤允许光通过的倾向与所述设备30的氧饱和度传感器40压在穿戴者的皮肤上的力成正比。因此，所述氧饱和度传感器40的灵敏度对所述传感器40与穿戴者身体之间的距离非常敏感。
[0091]
当穿戴所述设备30的穿戴者就座时，所述设备30的氧饱和度传感器40可能位于距穿戴者皮肤中间距离处和/或被大于穿戴者躺着时、小于穿戴者站立时的力压靠在穿戴者的皮肤上。当所述设备30的氧饱和度传感器40位于距穿戴者皮肤中间距离和/或被中等大小的力压靠在穿戴者皮肤上时，检测来自穿戴者身体的足够强度的反射光的所述光电探测器47所需的从led43、45发射的光的强度处于中等水平。
[0092]
因此，所述设备30被配置为调节提供给led43、45的电流到不同的水平，从而将发射的光的强度调节到足以在例如躺下、坐着和站立的不同姿势下提供准确且可靠的氧饱和度指示的水平。因此，所述设备30被配置为使得所述处理器35在至少两个或优选地至少三个设置之间调节提供给led43、45的驱动电流，包括躺下或俯卧设置(即最低电流)；坐姿设置(即中间电流)；和站立设置(即最高电流)。
[0093]
所述设备30还包括用于检测穿戴者身体姿势的身体姿势传感器50。在图示的实施例中，所述设备30包括加速度计55，其可以由诸如电、压电、压阻或电容式加速度计的机械加速度计组成。可选地，可以使用小型微机电系统(mems)加速度计。
[0094]
所述身体姿势传感器50例如通过电路板电连接到所述设备30上的其他板载组件，包括所述处理器35。所述处理器35被配置为接收来自所述身体姿势传感器50的输入以确定
所述设备30的穿戴者的姿势，例如穿戴者是躺下(即俯卧)、坐着还是站立。在优选形式中，所述处理器35处理来自所述加速度计55的信号以确定指示穿戴者身体姿势的数据。所述处理器35还被配置成调节提供给led43、45的驱动电流，从而根据穿戴者的姿势调节从led43、45发出的光的强度。
[0095]
在另一个实施例中，所述处理器35除了适用于调节提供给led43、45的驱动电流，还适用于根据穿戴者的姿势调节对从所述光电探测器47接收的信号的灵敏度，或者所述处理器35适用于根据穿戴者的姿势调节对从所述光电探测器47接收的信号的灵敏度，而不适用于调节提供给led43、45的驱动电流。调节所述光电探测器47的灵敏度还可以提供在诸如躺下、坐着和站立的不同姿势下的氧饱和度的准确和可靠的指示。
[0096]
被配置为确定穿戴者的身体姿势和调节所述氧饱和度传感器40的操作的所述设备30的实施例是有利的，因为它们以驱动led43、45所需的最小功耗提供足够准确和可靠的穿戴者的血液中氧饱和度的指示。
[0097]
因此，所述处理器35从所述光电探测器47接收指示入射在所述光电探测器47上的光的波长和/或强度的信号。所述处理器35处理机载信号，或者可选地数据在另一个处理器中处理，以确定穿戴者体内动脉和/或静脉血液的氧饱和度(sao2)。在实施例中，所述处理器35还被配置为接收来自所述身体姿势传感器50的输入以确定所述设备30的穿戴者的姿势，例如穿戴者是躺下、坐着还是站立。在实施例中，所述处理器35还被配置为调节提供给led43、45的电流到不同的水平，从而将发出的光的强度调节到根据所述处理器35确定的穿戴者的姿势的水平，以提供准确和可靠的在例如躺下、坐着和站立不同姿势下的氧饱和度的指示。
[0098]
在实施例中，从所述光电探测器47接收的指示从穿戴者身体反射的光的信号，由所述处理器35处理以确定其他生理参数。如图7所示，穿戴者的心率、呼吸率和呼吸深度也是根据从所述氧饱和度传感器接收到的信号确定的。
[0099]
参照图6，已经发现所述设备30的位置，包括在穿戴者的腹股沟或腰部附近的氧饱和度传感器40，产生与心率、呼吸率和呼吸深度有关的信号。所述设备30在穿戴者的腹股沟或腰部区域的位置意味着由吸气和呼气期间隔膜的移动引起的穿戴者腹股沟或排泄物的移动在来自所述氧饱和度传感器40的信号中被揭示。因此，在所述处理器35从所述氧饱和度传感器40接收的信号中是指示穿戴者的呼吸率和/或深度的数据。
[0100]
在图7中，穿戴者的心率由信号中的局部最大值和最小值表示。呼吸率由信号中全局最大值或全局最小值之间的周期表示。呼吸深度由连续振荡信号的中值或平均值之间的信号幅度差异表示，连续振荡信号包括彼此相对接近的局部最大值和最小值。
[0101]
图7说明了包括三个不同的振荡序列的时域信号，其中局部最大值彼此相对接近，或在给定的公差范围内，以及局部最小值彼此相对接近，或在给定的公差范围内。
[0102]
特别在红色光谱中，其中包括局部最大值和最小值在大约109500和109700之间的范围内的第一序列，其中局部最大值和最小值在大约109300和109500之间的范围内的第二序列，以及其中局部最大值和最小值在大约109500和109700之间的范围内的第三序列。在红外光谱中，其中包括局部最大值和最小值在大约70900和71000之间的范围内的第一序列，其中局部最大值和最小值在大约70600和70900之间的范围内的第二序列，以及其中局部最大值和最小值在大约70900和71000之间的范围内的第三序列。
[0103]
本发明的实施例涉及分析频域中的信号，例如通过进行频谱分析。例如，识别可能指示或可能区分心率和呼吸率的显著或主导频率。在一个实施例中，所述处理器35被配置为执行傅里叶变换以将如图7所示的信号的时域表示转换为信号的频域表示。分布在整个频谱中的分量频率，表示为频域中的峰值。通过频谱分析确定的分量频率可以指示穿戴者的心率和呼吸率。
[0104]
呼吸率是通过参照三个序列之间的时间周期的测量来确定的。这样的测量可以包括第一序列的开始、中点或终点与第二序列的开始、中点或终点之间或第二序列的开始、中点或终点与第三序列的开始、中点或终点之间的周期。
[0105]
呼吸深度是通过参照与三个序列相关联的时间间隔内信号之间差异的测量来确定的。这种测量包括与每个序列相关联的时间间隔内的中值或平均信号之间的差异。
[0106]
所述设备30在穿戴者的腹股沟或腰部区域的位置意味着所述加速度计检测到的运动指示由于吸气和呼气期间隔膜运动引起的穿戴者腹股沟或排泄物的运动。因此，在由所述处理器35从所述加速度计55接收的信号中是指示穿戴者的呼吸率和/或深度的数据。特别地，所述处理器35从加速度计55接收到的信号包括指示由于吸气和呼气期间隔膜运动引起的穿戴者腹股沟或排泄物运动的数据。所述处理器35对来自加速度计55的信号的处理提供指示穿戴者的呼吸率和呼吸深度的数据。在一个实施例中，将来自加速度计55的信号确定的呼吸率和呼吸深度数据与通过处理来自所述氧饱和度传感器40的信号获得的呼吸率和呼吸深度数据进行比较以验证数据。
[0107]
所述设备30还包括用于检测穿戴者皮肤温度的非接触式温度传感器60。所述温度传感器60包括红外高温计，所述红外高温计例如通过电路板电连接到所述设备30上的其他板载部件，包括所述处理器35和电池37。所述处理器35处理来自高温计的信号以确定指示穿戴者体温的数据。
[0108]
所述温度传感器60包括红外高温计62，所述处理器35被配置为处理来自所述高温计62的信号以确定指示穿戴者体温的数据。
[0109]
所述吸收制品25上的多个电极12、14、16由至少两个且优选三个相互分离的柔性导电印刷电极组成。特别地，所述电极12、14、16是印刷在基材上的碳条所述基材被应用到所述吸收制品或结合在制造所述吸收制品25的过程中。
[0110]
所述设备30包括一组电触头(未图示)，适用于与所述电极12、14、16连接。所述触头可以是叉形件的形式，适用于被迫穿过电极12、14、16中的相应电极，并与其形成电连接。用于与所述设备30的触头建立电接触的所述电极12、14、16或电极12、14、16的至少一部分，每个都位于各自的横向位置而没有任何重叠，使得每一个叉形电触头将穿透并仅与所述电极12、14、16中的相应一个建立电接触。可选地，所述设备30可以配置为与所述电极12、14、16非接触式连接。
[0111]
所述设备30适用于监测所述电极12、14、16的一个或多个电气特性，例如所述电极12、14、16之间的电阻、电压或电容。在所述电极12、14、16和处理器35之间的电路中包括信号调节器31。当水或一些其他流体或尿液或粪便成分进入吸收层27时，例如随着尿失禁或大便失禁事件的发生，如前所述的设备30可以检测所述电极12、14、16的电气特性的变化。
[0112]
在所示实施例中，所述电极12、14、16设置在不透水外层29上和/或不透水基材13上，然后可将不透水基材应用到所述外层29(可透水的或不可透水的)。绝缘层15可以施加
到所述电极12、14、16。所述电极由此形成非极性可变电解电容器。成对的电极12、14、16用作电解电容器的两个电极。所述绝缘层15和/或不透水外层29和/或基材13用作所述电解电容器的电介质。吸收层27中的液体或其他尿液或粪便成分用作电解电容器的电解质(电解质溶液)。所述电解电容器的电容值与所述吸收层27中含有的液体或其他尿液或粪便成分的含量和分布有关。可以通过检测电解电容器的电容值或电压并分析电容值的变化模式来获得所述吸收制品25的吸收层27的湿润状态或污染状态。
[0113]
因此，所述电极12、14、16所表现出的主要随着水或其他尿液或粪便成分进入吸收层27而发生变化的电气特性是电容或电压。随着时间的推移，随着更多的失禁事件发生，更多的水或其他尿液或粪便成分被吸收到所述吸收层27中，并且这在电容值或电压的进一步变化中被检测到。所述电容值可用于指示定性信息，例如与尿失禁事件相关的液体的存在，以及定量信息，例如尿失禁事件中的液体量或吸收层或芯27中存在的液体的累积量。
[0114]
如上所述，所述设备30的实施例包括处理器35、电池37、氧饱和度传感器40、加速度计55和温度传感器60。所述设备30的实施例还包括板载存储器和发射器/接收器34。所述存储器具有相对小的容量，以使设备30的成本尽可能低。因此，所述设备30具有有限的容量来存储由处理器生成的数据，该数据指示由所述设备30监测的电极12、14、16的电气特性。此外，因为在设备30上的所述存储器和电源具有相对较小的容量，所述设备30被配置为在短距离内以小数据包无线传输数据，优选地传输到接收设备110，例如靠近或接近设备30的智能手机设备或平板电脑或固定设备(例如房间监视器)或智能手表。优选地，所述发送器/接收器34被配置为使用蓝牙标准无线地发送和接收数据。所述接收设备110远离所述发送设备30并且优选地还被配置为通过蓝牙标准接收数据。所述系统1可以被配置为需要或不需要所述发送设备34和所述接收设备110的配对。
[0115]
由于传输设备30的存储器有限，或者传输包大小有限，所述设备30不能存储它收集的所有数据。所述设备30被配置成处理指示所述电极12、14、16的电行为的数据并确定哪些信息与确定所述吸收制品25的状态相关，例如尿失禁和/或粪便失禁的发生、存在于吸收制品中的来源于多次失禁事件的累积湿量、失禁事件发生的时间或来源于每个单独失禁事件的湿量。可选地，所述设备30可以不执行预处理或执行最少的预处理，并且可以将原始的基于时间的数据发送到任何一个或多个接收设备110用于存储和进一步处理。
[0116]
所述设备30专门为低功耗设计。为此，所述设备采用容量相对有限的存储器，所述处理器35具有相对有限的计算能力，所述设备30被配置用于相对低频的数据采样或感测(即以秒为单位而不是几分之一秒)。所述设备30优选地被配置用于与所述电极12、14、16相关的相对低频的数据采样，例如每隔几秒甚至几分钟(即，当监测电阻和/或电容时)。通过根据穿戴者的姿势调节提供给所述led43、45的电流到不同水平，进一步增强所述设备30的低功耗。
[0117]
因此，本公开提供了一种可靠且具有成本效益的系统1，用于全时监测穿戴者穿戴的吸收制品中的失禁事件，以及全时监测可以指示健康状况变化的生理参数，例如可能出现呼吸窘迫或发烧。
[0118]
在实施例中，包括可穿戴设备30、吸收制品25和电极12、14、16的组合的系统1能够全时监测以下任何一项或多项：穿戴者体内的动脉和/或静脉血液的氧饱和度(sao2)；穿戴者的姿势；吸收制品25的失禁状态；穿戴者的体温；心率；呼吸率；和呼吸深度。
[0119]
在实施例中，所述系统1被配置为使得所述设备30中的处理器35可以确定穿戴者的姿势并根据确定的姿势调节所述氧饱和度传感器40的操作，以便消耗最小的必要功率来驱动所述led43、45，从而提供足够准确和可靠的穿戴者血液中的氧饱和度指示。
[0120]
在实施例中，从所述氧饱和度传感器40的光电探测器47接收的指示反射光的信号由所述处理器35处理以确定其他生理参数。特别地，如图7所示，穿戴者的心率、呼吸率和呼吸深度是根据从所述氧饱和度传感器40接收到的信号来确定的。
[0121]
凡是在本说明书中提到进行处理的地方，例如由所述处理器35或其他方式，此类处理可以在所述处理器35中进行，或者在位于远程的设备或服务器的处理器或云计算处理器中进行，或可以分布在它们的任何组合中。
[0122]
所述系统10收集的数据可用于全时监测穿戴者穿戴的吸收制品中的失禁事件，以及全时监测可以指示健康状况变化的生理参数，例如呼吸窘迫或发烧。如果所述系统10确定在吸收制品中已经发生失禁事件，或者正在监测的一些其他生理参数指示健康状况变化(例如呼吸窘迫或发烧)，所述接收设备110可以被配置为显示警报。可选地，所述系统10使用户能够为参数设置阈值或目标值，例如：穿戴者体内动脉和/或静脉血液的氧饱和度(sao2)；穿戴者的姿势；所述吸收制品25的失禁状态；穿戴者的体温；心率；呼吸率；和呼吸深度。所述系统10可以进一步配置用于所述设备110来显示参数是否超过了阈值或目标值中的任何一个。在一些实施例中，所述阈值或目标值是用户可配置的。
[0123]
如图8所示，所述系统10优选地被配置成使得表示氧饱和度、姿势、失禁状态、体温、心率、呼吸率和呼吸深度的数据以图形方式呈现在设备屏幕120或用户界面上。如图8所示，所述系统10还可以被配置为呈现诸如氧饱和度和体温的历史数据的表示。
[0124]
图9是一种算法，用于提供穿戴者存在健康状况或疾病的可能性的警报。所述算法包含常量a到g，可以使用例如神经网络或ai的学习算法对所述常量进行更新。特别地，所述算法适用于处理与变量相关的信息，例如：氧饱和度的变化、体温的变化、心率的变化、呼吸率的变化、呼吸深度的变化、活动的变化、失禁的变化。这些信息通过例如神经网络的人工智能算法进行处理，以生成输出，例如确定穿戴者是否可能患有疾病或感染，以及是否有必要进行人工调查和诊断。
[0125]
在一个实施例中，所述算法可以涉及应用函数，包括：为每个变量分配权重；计算加权变量的总和；并且确定加权变量的总和是否超过阈值，在这种情况下表明有疾病或感染。在一个实施例中，诸如临床医生的用户可以训练或以其他方式确定这些变量，并对警报设置边界，或可以对系统进行编程以忽略某些条件。所述算法还可以包括在诸如通过应用优化函数的迭代过程中确定权重。所述优化函数包括神经网络或线性回归或逻辑回归或梯度下降。
[0126]
参考图10和图11，所述系统1的一个实施例包括配置用于无线充电的设备30的形式。设置适于接收所述设备30的充电站5，其中所述充电站5和所述设备30一起被配置为通过电感耦合在它们之间传输能量。如图10所示，所述充电站5包括初级线圈7和接收所述设备30的支架。所述设备30包括电连接到所述电池37的次级线圈38。所述充电站5和设备30便于对所述设备30上的电池37进行方便的充电。
[0127]
在进一步的实施例中，本发明涉及一种系统101，用于在没有失禁的个体中使用，并且仅用于监测生理参数而不用于监测失禁。在这些实施例中，所述系统101包括没有用于
与所述电极12、14、16电连接的电触头的设备30的版本。因此，所述设备30包括处理器35、电池37、氧饱和度传感器40、加速度计55和温度传感器60中的任何一个或多个。所述设备30还包括次级线圈38，所述次级线圈38电连接到所述电池37用于通过电感耦合充电。
[0128]
所述设备30优选地配置为使得处理器35在至少两个或优选地至少三个设置之间调节提供给led43、45的驱动电流，包括躺下或俯卧设置(即最低电流)；坐姿设置(即中间电流)；和站立设置(即最高电流)。
[0129]
所述处理器35还优选地适用于根据氧饱和度传感器40数据和/或加速度计55数据确定穿戴者的呼吸率和/或深度。可选地，所述系统101使用户能够为参数设置阈值或目标值，例如：穿戴者体内动脉和/或静脉血液的氧饱和度(sao2)；穿戴者的姿势；穿戴者的体温；心率；呼吸率；和呼吸深度。所述系统101可以进一步配置为所述设备110显示阈值或目标值中的任何一个是否被超过。
[0130]
如图12所示，所述设备30可以用包括用于设备的集成口袋的内裤或裤子固定在腰部或腹股沟区域附近和上方。如图13所示，所述设备30可以用腰带9固定在腰部或腹股沟区域附近和上方。
[0131]
在一个实施例中，所述设备30包括麦克风或声学传感器，例如mems麦克风传感器。所述传感器可以被配置成“听”穿戴者的小肠，因为所述设备30在使用中将位于紧靠腰部或腹股沟的区域，目的在于将粪便排泄事件检测为肠道运动。根据本文所述的其他实施例确定的身体姿势数据优选地用于调节或过滤来自麦克风的数据以供分析。
[0132]
图14是一个实施例，包括吸收制品25，所述吸收制品25由裤型拉起式尿布150组成，包括设置在不透水外层上的电极12、14、16。所述尿布150包括在所述尿布150的外层或外壳中的开口155，紧贴在有衬料的腰部弹性区域152的下方。所述设备30连接到所述电极12、14、16并通过所述尿布150的外层或外壳中的开口155插入，以使所述氧饱和度传感器40和温度传感器60能够与穿戴者的皮肤接触。所述设备30优选地包括一种配置，用于夹紧或以其他方式摩擦地夹持所述电极12、14、16，以建立与设备30的电触头组的电连接。在所述设备30与电极12、14、16连接时，所述设备30可以在矢状面上旋转并通过所述开口155插入。
[0133]
在不脱离本文公开的发明的精神或范围的情况下，本发明可以进行其他修改或机械方面的等效物。

技术特征：
1.一种用于监测失禁和生理参数的系统，所述系统包括：多个电极，所述多个电极在包括吸收芯的吸收制品上，所述吸收制品由被监测的穿戴者穿戴；用于与所述电极电连接并用于监测指示失禁事件发生的电极的一个或多个电气特性的设备；氧饱和度传感器，用于监测穿戴者血液的氧饱和度；其中，根据穿戴者的身体姿势控制所述氧饱和度传感器的操作。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述氧饱和度传感器包括一对发光二极管(led)和光电探测器以及用于确定穿戴者血液中的氧饱和度的处理器，其中控制所述氧饱和度传感器的操作包括控制由led发出的光的强度。3.根据权利要求2所述的系统，其中，控制由所述led发出的光的强度包括在不同的强度设置之间调节由所述led发出的光的强度。4.根据权利要求2或3所述的系统，其中，处理器适用于根据指示穿戴者的身体姿势的数据调节提供给所述led的电流。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述处理器除了适用于调节提供给所述led的电流，还适用于调节对从所述光电探测器接收的信号的灵敏度，或者所述处理器适用于调节对从所述光电探测器接收的信号的灵敏度，替代调节提供给所述led的电流。6.根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其中，所述处理器根据从所述氧饱和度传感器接收的信号确定穿戴者的心率。7.根据权利要求2至6中任一项所述的系统，其中，所述处理器根据从所述氧饱和度传感器接收的信号确定穿戴者的呼吸率和/或呼吸深度。8.根据权利要求2至7中任一项所述的系统，其中，所述处理器包括所述设备中的处理器、位于设备中的处理器或位于所述设备远程的服务器中的处理器或云计算处理器中的任何一个或多个，或者分布在其任何组合中。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述身体姿势包括俯卧姿势、坐姿和站立姿势中的任何一种或多种。10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述设备还包括用于检测穿戴者的身体姿势的身体姿势传感器。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述身体姿势传感器包括加速度计和处理器，该处理器用于处理来自所述加速度计的信号以确定指示穿戴者身体姿势的数据。12.根据权利要求11所述的系统，其中，处理来自加速度计的数据以确定穿戴者的运动，所述穿戴者的运动指示穿戴者的呼吸率和/或呼吸深度。13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述设备还包括用于检测穿戴者皮肤温度的非接触式温度传感器。14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述非接触式温度传感器包括红外高温计和处理器，该处理器用于处理来自所述高温计的信号以确定指示穿戴者体温的数据。15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述电极包括至少两个相互分离的柔性导电电极，其中所述电极被监测的电气特性是电容。16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述电极设置在所述吸收制品的不透水层的外
表面上，背对穿戴者，所述吸收芯位于所述不透水层的的相对侧，面向穿戴者。17.根据权利要求15或16所述的系统，包括处理器，用于监测所述电极的电容以确定指示所述吸收制品中失禁事件发生的数据。18.一种用于监测失禁和生理参数的方法，所述方法包括：将设备电连接到电极，所述电极施加到由穿戴者穿戴的吸收制品；监测由所述电极表现出的电气特性；检测由于吸收垫中存在的来源于尿失禁事件的液体或来源于粪便失禁事件的成分而引起的电气特性的变化；根据电气特性的变化确定尿失禁或粪便失禁事件的发生；接收和处理来自氧饱和度传感器的数据，用于监测穿戴者血液中的氧饱和度；接收和处理来自身体姿势传感器的数据，用于确定穿戴者的身体姿势；和根据所确定的穿戴者的身体姿势，控制所述氧饱和度传感器的操作。19.根据权利要求18所述的方法，其中，控制所述氧饱和度传感器的操作包括控制由一对发光二极管(led)发出的光的强度和/或控制调节对从光电探测器接收的信号的灵敏度。20.根据权利要求18或19所述的方法，包括根据从所述氧饱和度传感器接收到的信号来确定穿戴者的心率。21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，包括根据从所述氧饱和度传感器接收的信号来确定穿戴者的呼吸率和/或呼吸深度。22.根据权利要求18至21中任一项所述的方法，其中，接收和处理来自身体姿势传感器的数据包括从加速度计接收信号。23.根据权利要求22所述的方法，其中，处理来自所述加速度计的数据以确定指示呼吸率和/或深度的穿戴者的运动。24.一种用于监测生理参数的系统，所述系统包括：可穿戴设备，包括发光二极管(led)、光电探测器和处理器，其中led向穿戴者的身体发出两种波长的光，并且响应于检测从穿戴者身体反射的光，所述光电探测器表现出电气特性；其中，所述处理器根据光电探测器表现出的电气特性确定穿戴者的呼吸率和/或呼吸深度。25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述处理器根据所述光电探测器表现出的电气特性确定穿戴者血液的氧饱和度。26.根据权利要求24或25所述的系统，其中，所述设备包括加速度计并且来自所述加速度计的数据被处理以确定穿戴者的运动，所述运动也指示呼吸率和/或深度。

技术总结
本发明涉及用于监测失禁和生理参数的传感器的组合、系统和方法。所述系统包括吸收制品上的多个电极，所述被监测的穿戴者穿戴的吸收制品包括吸收芯，用于与所述电极电连接并用于监测指示失禁事件发生的所述电极的一个或多个电气特性的设备，用于监测穿戴者血液的氧饱和度的氧饱和度传感器，并且其中根据穿戴者的身体姿势来控制所述氧饱和度传感器的操作。的身体姿势来控制所述氧饱和度传感器的操作。的身体姿势来控制所述氧饱和度传感器的操作。


技术研发人员：P
受保护的技术使用者：佛瑞德伯格曼保健有限公司
技术研发日：2021.09.20
技术公布日：2023/8/6