CN101917903B

CN101917903B - 呼吸暂停检测器与系统

Info

Publication number: CN101917903B
Application number: CN2008801221428A
Authority: CN
Inventors: 谢克德·拉哈明; 奥利·伊拉雅达
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2008-10-12
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2028-10-12
Also published as: US20130123654A1; EP2222226A2; US20100328075A1; WO2009050702A3; US9445747B2; JP2011501990A; WO2009050702A2; IL186768A0; CN101917903A

Abstract

本发明揭示了一种呼吸暂停检测器。与电容型传感器通信连接的检测器单元适用于接收电信号，该电信号是从对象的运动而导致的可变电容的指示，并当所接收的电信号是呼吸暂停的征兆的指示时，检测器单元发出警示信号。在一个实施例中，检测器单元是与曲率传感器通信连接的，该曲率传感器适用于检测从对象的呼吸模式导致的对象体表的可变曲率。该检测器单元是附着到对象的衣物。一种监测系统，包括检测器单元，用于检测一个或多个感兴趣的与对象相关的参数，以及当确认感兴趣的与对象相关的参数具有预设的状态时，用于发出声音信息；以及固定单元，设置在所述检测器单元的声频范围内，用于接收所述检测器单元发出的声音信息。

Description

呼吸暂停检测器与系统

技术领域

本发明涉及监测系统领域。尤其是，本发明涉及一种呼吸暂停检测器，它嵌入在尿布中或者以其他方式附着到衣物。

背景技术

对于睡眠中的婴儿，通常是小于一岁的婴儿，父母经常关注婴儿猝死综合症(SIDS)的发生。父母通常在夜间多次检查他们的婴儿，以确定是否有SIDS发生的征兆。

一种可取的方法是提供一种可靠和廉价的婴儿呼吸暂停检测器，呼吸暂停是SIDS的最主要的识别征兆之一。只有当父母已经受到训练能提供急救护理，并立即警觉到这种威胁生命的情形，才可能使已停止呼吸的婴儿复苏。

有些成年人也容易出现睡眠呼吸暂停，归因于多种医疗原因。这将是可取的，以提供一种可靠的和经济的检测器，用于监测睡眠呼吸暂停，以及用于当呼吸暂停发生时，刺激唤醒呼吸暂停的对象。

现有技术中已知有三种类型的呼吸暂停检测器：

1)正如在美国专利US 5,271,412、国际专利申请WO 2005/074379、美国专利US 4,146,885和US 5,684,460中披露的一类呼吸暂停检测器，放在婴儿床垫的下面，当检测到呼吸暂停时会立即通知父母。显然，当婴儿不睡觉时，例如，当婴儿在玩耍时，或者不上他的床垫睡觉时，这类检测器是无法检测呼吸暂停。这类检测器的制造成本也是较昂贵的。这类呼吸暂停检测器的另一个缺点是：床垫是介于婴儿和感知婴儿睡眠模式的检测器之间的。因此，接收到的信号会被床垫的材料减弱，由于海绵床垫材料的逐渐放松也会使信号的传输被延迟，造成在呼吸暂停事件中对危及生命的征兆的检测延迟。

2)另一类的呼吸暂停检测器，例如美国专利US 5,454,376或US 5,241,300中所揭示的，涉及一种具有弹性带的服装，该弹性带可延展包围婴儿的胸部或腹部。变形测量器被固定该弹性带内，检测在胸壁扩张和收缩过程中的呼吸运动。这种检测器是不舒服的，甚至对穿戴者有害，尤其是在夜间时，由于该弹性带所施加的压力，因此不能在整个24小时内使用。当清洗该服装时，无法检测呼吸暂停。这类检测器的其他缺点是：该检测器不适合于不同大小的婴儿，它也不能检测尿布中的潮湿程度。

美国专利US 5,295,490、US 4,696,307、US 4,989,612、US 5,107,855和US5,400,012中揭示了这类检测器的一种变化，其中，带装置环绕病人身体的一部分，延展并缩短对病人呼吸情况的反应。该带易发生缠绕，并导致婴儿窒息的危险。

3)另一类呼吸暂停检测器，例如在英国专利GB 2261290、美国专利US3,782,368、US 5,684,460、US 6,267,730和国际专利申请WO 2005/011491中所揭示的，包括用于检测由于呼吸和心脏功能造成的偏差的压电元件。压电元件是较昂贵的，因此不能一次性使用。另外，压电元件也是脆弱的，容易由于婴儿或父母的原因而破碎，因此是一个不可靠的检测器。

其他类型的呼吸暂停检测器揭示在国际专利申请WO 02/34133、日本专利JP 9,187,431、美国专利US 5,993,397和美国专利US 6,267,730中。

美国专利US 5,838,240和US 6,677,859披露了用于检测潮湿度的一种电容式传感器的用途，例如在尿布的使用。这种电容式传感器迄今尚未用于检测睡眠呼吸暂停。

发明目的

本发明的一个目的是提供一种可靠和廉价的婴儿呼吸暂停检测器。

本发明的另一目的是提供一种婴儿呼吸暂停检测器与系统，可在长达24小时内运行，即使当婴儿睡醒，或者不在指定位置时也可检测。

本发明的另一目的是提供一种婴儿呼吸暂停传感器，它嵌入在尿布中。

本发明的另一目的是提供一种婴儿呼吸暂停传感器，它是一次性使用的。

本发明的另一目的是提供一种婴儿呼吸暂停检测器，对于婴儿是舒适和安全的。

本发明的另一目的是提供一种婴儿呼吸暂停检测器，它附着到尿布中，很难从婴儿尿布中除去。

本发明的另一目的是提供一种婴儿呼吸暂停检测器与系统，它也能检测湿度和其他感兴趣的婴儿相关参数。

本发明的另一目的是提供一种婴儿呼吸暂停检测器系统，当检测到呼吸暂停时，它能即时向父母报警。

本发明的另一目的是提供一种婴儿呼吸暂停检测器系统，它不让婴儿遭受近距离的无线电频率(RF)辐射。

本发明的另一目的是提供一种婴儿呼吸暂停检测器和传感器，它们不与婴儿的身体直接接触。

本发明的其他目的和优势将在以下的描述中得以阐明。

发明内容

本发明提供了一种呼吸暂停检测器，包括：电容型传感器，适用于从对象的运动中(例如对象的呼吸模式)检测可变的电容，以及检测器单元，与所述传感器通信；该检测器单元用于接收来自所述电容型传感器的电信号，该电信号是对所述可变电容的指示；当所接收的电信号指示呼吸暂停的征兆时，该检测器单元也用于发出警示信号；所述检测器单元附着到对象的衣物，例如尿布。

正如这里所指，“对象(subject)”是一个人，他正通过一种呼吸暂停检测器的装置来监视，对象可以是一个成人，或者是一个婴儿。

在一个方面，所述的检测器单元是可分离地附着到对象的衣物。

在一个方面，所述的电容型传感器是适用于检测在两个串联电容器板与对象的身体表面之间的可变电容。

在一个方面，所述的对象是婴儿，所述的检测器单元是附着到尿布。

在一个方面，所述的电容型传感器包括导电表面，构成应用到(例如，附着到)合适的尿布表面(例如，尿布外层的内面)的电容器板，所述电容器适合于检测在所述电容器板与所述婴儿的身体表面之间的可变电容。

所述的可变电容是取决于尿布吸收核心材料的即时电容，以及介于在所述电容板与所述婴儿的身体表面之间的空气间隙。

在一个方面，所述的导电表面是通过导电油墨或热箔片烫印应用到合适的尿布表面。

在一个方面，所述的导电表面是附着到合适的尿布表面。

在一个方面，所述的传感器是电容耦合到所述的检测器单元。

在一个方面，所述的检测器单元是通过电接触装置连接所述传感器的。

所述的检测器单元包括：微控制器；发音器，连接到所述微控制器，用于当检测到呼吸暂停的征兆时发出声音信息；电池；柔性或刚性的印刷电路板；用于与所述电容型传感器通信的装置；以及凹按钮，用于激活或关闭所述微控制器，或者用于使声音警示信号沉默。

该微控制器接收和处理来自传感器的电信号，并由固件算法的装置决定是否展示了呼吸暂停的征兆。与对象相关的参数被存储在事件日志模块中，该模块连接到微处理器。通过一个外部数据接口与微控制器进行数据交换。

在一个方面，用于与所述电容型传感器通信的装置包括耦合板，外部附着到一个探测器单元的外壳底面，并与所述印刷电路板电连接。

在一个方面，所述的探测器单元包括两个或多个耦合板，用于与两个或多个间隔的电容型传感器通信。

在一个方面，所述的检测器单元还包括光学检测器，与所述微控制器通信连接，用于当检测到呼吸暂停征兆时向服务员视觉报警，或者用于指示检测器的状态。

在一个方面，所述的检测器单元还与一个或多个附加的传感器通信连接，这些附加传感器适用于检测感兴趣的与对象相关的参数。感兴趣的与对象相关的参数是选自：尿液检测、粪便检测、心跳检测、环境温度和湿度、光照水平、对象定位收发器、体温、身体活动、动脉血的氧饱和度以及婴儿的睡眠方向。

在一个方面，所述的电容型传感器包括两个间隔的导电表面，构成应用于基底的电容器板，所述基底是嵌入在尿布吸收核心材料内，以致所述两个间隔的导电表面彼此相对，所述的传感器适用于检测在所述两个间隔的导电表面之间的可变电容。

本发明还涉及一种呼吸暂停检测器，它包括：曲率传感器，适用于检测由于对象的呼吸模式导致的对象体表的可变曲率；以及检测器单元，与所述传感器通信；该检测器单元用于接收来自所述曲率传感器的电信号，该电信号是所述可变曲率的指示；当所接收的电信号指示呼吸暂停的征兆时，该检测器单元还用于发出警示信号；所述检测器单元是附着到对象的衣物。

所述的曲率传感器选自：电阻应变计，弯曲传感器，压电传感器，由压阻材料制成的传感器，通过光折射、衍射、散射、透射率或偏振的方式测量弯曲或拉伸的光纤元件，以及力敏电阻器。

在一个方面，所述的检测器单元包括：微控制器；发音器，连接到所述微控制器，用于当检测到呼吸暂停的征兆时发出声音信息；电池；柔性或刚性的印刷电路板；用于与所述电容型传感器通信的装置；以及凹按钮，用于激活或关闭所述微控制器，或者用于使声音警示信号沉默。

本发明还涉及一种监测系统，包括：检测器单元，用于检测一个或多个感兴趣的与对象相关的参数，以及当确认感兴趣的与对象相关的参数具有预设的状态时，用于发出声音信息；以及固定单元，设置在所述检测器单元的声频范围内，用于接收所述检测器单元发出的声音信息。

所述固定单元包括：麦克风；微处理器；用于过滤具有在预定的音频带之外的音频的噪音和音调的装置；用于将过滤后的信号传输到所述固定单元的微控制器的装置；以及当所述固定单元的微控制器确认过滤后的信号是由所述检测器单元发出的预定音频信号的指示时，用于产生警示信号的装置。

在一个方面，由检测器单元发出的预定的音频信号是一种声学信号。

在一个方面，由所述固定单元生成的警示信号是一种高容量预警信号。

在一个方面，所述的警示信号是适用于警示授权的服务员，告知感兴趣的与对象相关参数中有预定的状态。

在一个方面，所述的固定单元还包括收发器，所述警示信号是由所述固定单元的收发器传输的无线信号。

在一个方面，所述的固定单元包括用于接收、放大和发射由所述对象发出的声音信息的装置。

在一个方面，所述的固定单元包括显示器，与所述固定单元的微控制器通信连接，用于输出指示预定的对象状态的文本信息。

在一个方面，所述的固定单元包括一个或多个光学检测器，与所述固定单元的微控制器通信连接，表明由每个所述检测器发出的指示所产生的警示信号。在一个方面，所述的固定单元还包括一个外部数据接口，用于与固定单元微控制器交换数据。

在一个实施方式中，所述的系统还包括可移动单元，通过通信网络与所述固定单元的收发器通信连接，所述可移动单元是可访问授权的服务员，并适用于表明由所述固定单元发出的声音信息。

在一个方面，由所述检测器单元所检测的感兴趣的与对象相关的参数是特征的呼吸模式值(CBPV)。

在一个方面，与所述检测器单元通信的电容型传感器将电信号传输到可变电容CBPV的指示之处。

在一个方面，所述的电容型传感器包括导电表面，应用于合适的尿布表面，所述传感器适用于检测在所述导电表面与婴儿的身体表面之间的可变电容。

在一个方面，与检测器单元通信的曲率传感器将电信号传输到可变电容CBPV的指示之处，代表对象的身体表面的一种可变曲线。

在一个实施例中，所述系统还包括重载单元，与所述固定单元的收发器通信连接，并连接到家庭娱乐系统的机顶盒，所述重载单元适用于中断在所述家庭娱乐系统上播放的节目，并适用于播放在所述家庭娱乐系统上预定的视频帧。

附图简要说明

在这些附图中，

-图1是一个尿布的横截面示意图，保护性地附着到婴儿身体，并具有一个口袋以保留检测器单元；

-图2是检测器的示意图，该检测器包括电容型传感器，该传感器附着到尿布；

-图3是以图2所示的检测器提供的尿布的前部分的横截面示意图，根据本发明的一个实施例所述；

-图4A是一个示意图，显示了图3所示的检测器的每个部件的电气等效物，包括婴儿身体的贡献；

-图4B是图4A对应的电路；

-图5和图6分别显示了检测器单元的顶视图和横截面视图；

-图7是带有图2的检测器的尿布的前部分的横截面示意图，根据本发明的另一个实施例所述；

-图8A显示图7的检测器的每个部件的电气等效物，包括婴儿身体的贡献。

-图8B是对应于图8A的电路；

-图9是电容型传感器的另一个实施例的透视图；

-图10是带有图9所示的传感器的衣服的前部分的横截面示意图；

-图11是带有曲率型传感器的尿布的前部分的横截面示意图；

-图12A是图11所示的检测器单元的示意图；

-图12B是图12A所示的检测器单元的后部；

-图13A是在曲率型传感器与检测器单元之间的连接的放大示意图；

-图13B是一种检测器单元的横截面示意图，该传感器单元可分离地附着到衣物，并带有一个曲线型传感器；

-图13C是检测器单元的横截面示意图，该检测器单元可分离地附着到衣服，带有两种曲线型传感器和电容型传感器；

-图14是根据本发明的一个实施例所述的婴儿监控系统的示意图；

-图15是根据本发明的一个实施例所述的检测器单元的方块图；

-图16是由检测器单元的微控制器来检测呼吸暂停的每个步骤的流程图；

-图17是根据本发明的一个实施例所述的固定单元的方块图；

-图18是根据本发明的一个实施例所述的可移动单元的方块图；

-图19是根据本发明的另一个实施例所述的婴儿监测系统的示意图；

-图20是本发明的一个实施例所述的重载单元的方块图。

优选实施例详述

本发明是一种用于呼吸暂停的、尤其是用于婴儿呼吸暂停的新颖的检测器和监测系统。一种检测器单元，它附着到对象的衣物，与传感器通信连接，该传感器可以是超薄的，例如，厚度低于1mm。由于它的薄的尺寸和廉价的制造方法，例如通过以下印刷方式：导电油墨、热箔片烫印、导电聚合物带，以及真空金属化，该传感器是低价的，并能因此作为一种一次性产品来销售。该检测器单元是与一个系统进行整合，这将在后面描述，用于一旦检测到呼吸暂停时立即警示服务员。即使所述的呼吸暂停检测器在不断地使用，对象通常不会暴露给近距离的无线辐射。

当所述对象是婴儿时，检测器单元是嵌入或以其他方式附着到尿布，并由于它的符合人体工程学的配置，它充分地消除了给予该婴儿的任何不舒服，该检测器单元可以在24小时期间内不断使用，即使当婴儿睡醒，或该婴儿在一个常见的位置。虽然该检测器是适用于检测婴儿的呼吸模式，该婴儿远离他的床或他的家，但仍能被有利地确定呼吸暂停征兆以及婴儿猝死综合症(SIDS)，例如窒息，是否产生。

图1至图10显示了本发明的一个实施例，其中，传感器是一种电容型传感器，它适用于测量可变电容，例如，测量在传感器的电容器板与婴儿的身体表面之间的可变电容。当婴儿吸气和呼气时，在尿布与该婴儿的身体表面之间的空气间隙的厚度周期性地变化，因此，所感知的电容也相应改变，指示该婴儿有正常的呼吸模式。

正如图1所示，包括前部2和后部5的尿布10形成袋8，检测器保留在该袋8内。当尿布10被保护性地附着到婴儿身体12时，其内部器官未示出，尿布10的前部2和后部5是通过存在于尿布10和婴儿体12之间的粘合带7和可变空气间隙14等装置来连接。空气间隙14的厚度改变是渐进的，由于胸壁的扩张和收缩引起，也是由于尿布10的前部2的压缩而引起。保留在前部2内的传感器16和17检测胸壁的扩张和收缩。

图2示意性地显示了一个检测器，标号为数字6，它包括呼吸暂停检测器单元20A与传感器16和17。检测器单元20A保留在尿布10的袋8内，由粘性标签13确保在袋8内。呼吸暂停检测器单元20A是设置在两个导电表面16和17之间，并以电通信方式连接导电表面，这两个导电表面构成电容器板，优选是印刷的电路板，可由导电油墨和热箔片烫印等本领域技术人员所熟知的技术来印刷，但不限于此。检测器单元20A也可与一个或多个附加的传感器19通信连接，附加传感器19适用于检测感兴趣的与婴儿相关的参数，例如尿液检测、粪便检测、心跳检测、环境温度和湿度、光照水平、对象定位收发器、体温、身体活动、动脉血的氧饱和度以及婴儿的睡眠方向。检测器单元20A也可与一个电子设备(例如音频监控装置)通信连接，并可提供带有记录婴儿活动事件的装置的检测器单元。电容器板16和17、附加传感器19和监控装置都通过在检测器20A的外壳内的相应的电接触件21连接到检测器20A，或者，可选地通过电容耦合的方式穿过尿布10的层连接到检测器20A，将在下面进一步描述。优选地，袋8是形成一个或多个孔22。例如，孔22可被用于增强一个蜂鸣器声音传导，以便于达到一个停止按钮，或者被用于改善发光二极管(LED)指示器的可见性。

图3显示了尿布的前部2，该部分包括外层3、吸收核心层9和内层18，在放大的截面视图中显示了在电容器板16和17与检测器单元20A之间的连接。检测器单元20A被放置在袋8A中，袋8A被焊接或粘结到尿布的外层3的防水外表面。板16和17，被印刷在或者附着到，外层3的内面，并接触尿布的吸收核心层9，板16和17是通过耦合板23A-B电容耦合到检测器单元20A，耦合板23A-B要么印刷在尿布外层3的内面(下文中称“尿布侧面耦合板”)，要么附着到检测器单元20A的外壳(下文中称“检测器侧面耦合板”)。导体26连接板16与尿布侧面耦合板23A，而导体27连接板17与检测器侧面耦合板23B。

图4A至4B示意性地显示了本实施例的装置所定义的电路35的电气等效物。如图所示，电容31和电容32都是可变电容，分别在板16和17与婴儿身体12之间，该可变电容是取决于尿布的吸收核心层9的即时厚度以及空气间隙14(图3)的即时厚度。电阻34是婴儿身体12的电阻的等效物。电容36是在耦合板23A和24A之间的固定电容，而电容37是在耦合板23B和24B之间的固定电容。等效电路35包括：检测器20A、固定电容36、可变电容31、电阻34、可变电容32和固定电容37，它们都是串联的。

正如众所周知的，串联的电容器的合并电容是这些电容的倒数的综合的倒数。为了能够精确地检测和传输在电容器板与婴儿身体之间的即时电容，该即时电容是该婴儿是否具有正常的呼吸模式的指示，因此，固定电容的值最好但不是必然大于可变电容的值，可变电容串联固定电容。因此，电路37的等效电容受可变电容31和32的支配，而电阻34不会显著影响该电容测量。检测器单元20A适用于感知电路37的总等效电容，并随着时间的推移与总等效电容比较，也就是，与几次呼吸的总等效电容比较，或者与之前的测量结果比较，它能确定该婴儿是否具有正常的呼吸模式。通过总等效电容与正常值的比较，该正常值通常是经验测量值，检测器20A也可有利地确定：空气间隙14的平均值是否显著小于正常值，这指示了尿布是松软地附着到婴儿，或者可有利地确定：空气间隙14的平均值是否显著大于正常值，这指示了尿布是以过紧的方式附着到该婴儿，这时将警示其父母。

为了能制造容忍所述检测器在所述袋内的机械运动，可取的方式是：尿布侧面耦合板23A-B具有比相应的检测器侧面耦合板更大的尺寸，以致尿布侧面耦合板的整体区域覆盖相应的检测器侧面耦合板，以致在尿布侧面耦合板与相应的检测器侧面耦合板之间经常保持高的耦合电容。

图5和图6分别显示了检测器单元20A的顶视图和横截面视图。检测器20A的组件安装在外壳41内，外壳41可由塑料材料制造，该外壳是密封的和防水的。外壳41是配置了符合人体工程学的薄的和曲线的结构，所成形的结构没有任何尖锐突起，以致当保留在袋8A(图3)中时，外壳41不会导致婴儿的任何不舒服，此时外壳41与婴儿的一部分身体互相挤压。外壳41的拱形侧面38，可通过用于与袋的突起互补的相对侧的凹进部分54和55来接触袋8A(图3)，是整体形成的，带有下侧39和上部42。

检测器单元20A包括：微控制器43；凹按钮45，用于激活或关闭微控制器43，或用于使声音警示信号沉默，或用于任意其他想要的用户输出，取决于外壳上部42的重叠区域46的压下；发声器47，例如压电型发声器或电磁型发声器，用于以声音警示父母，当检测到呼吸暂停的征兆时，该发声器放置在外壳上部42的薄层48下面，以便使警示信号的衰减最小化；电池49，例如，CR2032钮扣电池；柔性或刚性的印刷电路板51，电连接到微控制器43；按钮45、发声器47和电池49，以及耦合板24A-B从外部附着到外壳的下侧39。耦合板24A-B的一部分穿过下侧39，并分别与导体53A-B连接，导体53A-B依次与印刷电路板51电连接。一个或多个灯、LED或任意其他合适的光学指示器，与微控制器42通信连接，可被用于视觉警示婴儿的父母，如果外壳41是不透明的话。用于连接一个或多个附加传感器的接触件57A-B也被连接到下侧39。

图7显示了尿布的前部2，包括外层3、吸收核心层9和内层18，在在放大的截面视图中显示了在电容器板16和17与检测器单元20A之间的连接。检测器单元20A被放置在袋8B中，袋8B被焊接或粘结到尿布的外层3的防水外表面。虽然袋8B被嵌入吸收核心层9内，它仍能通过在尿布的外层3的合适切割来轻易达到。

在本实施例中，检测器单元20A直接连接到传感器板16和17。附着到检测器20A的外壳下侧39(图6)的外面的检测器侧面接触件58A-B分别连接到尿布侧面接触件59A-B。接触件59A-B分别通过导体61A-B依次电连接到板17和16，导体61A-B分别附着到外层3的内面，从尿布侧面接触件延展到相应的板。通过使在袋8B的壁与检测器20A的外壳之间的空隙最小化，在检测器侧面接触件和对应的尿布侧面接触件之间的电连接是保持不变的，以致袋8B的壁可将足够高的直接向外(也就是，向外层3)的力施加到检测器单元20A，并通过提供合适的文本和/或结构给接触件58A-B与59A-B。

图8A-B示意性地显示了由本实施例的装置所定义的电路67的电气等效物。如图所示，电容31和电容32都是可变电容，分别在板16和17与婴儿身体12之间，该可变电容是取决于尿布的吸收核心层9的即时厚度以及空气间隙14(图3)的即时厚度。检测器单元20A通过接触件58B和59B连接到电容31，并通过接触件58A和59A连接到电容32。这样，等效电路67包括：检测器单元20A、可变电容31、电阻34和可变电容32，它们都是串联的。婴儿身体12的电阻和接触件58A-B和59A-B，它们是串联的，不会显著影响等效电容的测量。

图9是电容型传感器的另一个实施例，该传感器的标号为数字70。传感器70，显示为部分折叠，包括：柔性的基底72，例如，用纸、卡片或薄塑料片制作；以及两个间隔的矩形导电元件73和76，构成电容器板，通过导电油墨、热箔片烫印、粘结或真空镀膜应用到基底72的相同面。基底72是折叠的，以限定内部分65和外部分69，而不需接触元件76，而孔75是开设在带74的末端。弯曲的导电附属物77从元件76处延展，而孔78在那里开设。电绝缘层可被应用于导电元件73和76、带74和附属物77。

需要明确的是，基底72可以任意其他想要的方式来折叠，以致在这样的结构中，导电元件73和76可被应用到基底72的不同面上。

正如图10所示，传感器70以这样的方式被嵌入在尿布的吸收核心层9内：内部分65和外部分69彼此面对。基底的外部分69可被附着尿布的外层3，而基底的内部分65可被附着到尿布的内层18。检测器单元20B，其容纳如检测器单元20A(图6)相同的组件，耦合到传感器70，以致它从外面安装到尿布的外层3。检测器单元20B可通过金属铆钉(未示出)接合孔75和78(图9)耦合到传感器70，并与电路板51(图6)电通信连接。该铆钉也便于将基底的外部分69附着到尿布的外层3。可选地，可提供带有由Velcro

制作的衬背62的检测器单元20B的外壳的下侧，衬背62适用于与附着到尿布外层3的外表面的补充材料64耦合，并带有机电快速连接器63A-B，这些连接器适用于分别接合互补的终端，附着到外层3并与相应的导电元件电通信连接。如果需要的话，Velcro

材料可提供导电特性。需要明确的是，检测器单元20A被提供为带有电容耦合板，正如图6中所示，也可被应用。

当婴儿吸气和呼气时，在尿布内层与婴儿身体之间的空气间隙14的厚度周期性地变化，导致基底内部分65被移置，而吸收核心材料被压缩。基底内部分65相对于固定的基底外部分69的移置导致变化的电容，吸收核心材料的相应电容介于导电元件73和76之间，指示该婴儿具有正常的呼吸模式。

参见图9，一个附加的传感器，例如尿液检测器和/或粪便检测器，附加到呼吸暂停传感器70，能被应用到基底72。该附加的传感器包括电极81和82，它们也应用到基底71，并分别穿设有孔83和84，与检测器电通信连接。孔83和84可被这样配置以致它们与导电元件的孔75和78共线。为增强身体排泄物的感知，基底72可产自具有高级的液芯吸性能和导电性能的材料。电极81和82可被应用到基底内部分65，或者可选地，应用到基底内部分69。

图11-13显示了本发明的另一个实施例，其中，呼吸暂停传感器适用于测量婴儿的身体表面的曲率的周期性变化。体表的曲率的周期性变化指示了该婴儿具有正常的呼吸模式。

正如图11所示，传感器95适用于测量婴儿的身体表面92的曲率C。传感器95是与检测器单元20C通信连接的，检测器单元20C被显示为通过由Velcro

制作的背衬62和胶粘带7附着到尿布的前部2。传感器95可以是：电阻应变计、弯曲传感器，压电传感器，由压阻材料制成的传感器，通过光折射、衍射、散射、透射率或偏振的方式测量弯曲或拉伸的光纤元件、力敏电阻器，或者任意其他本领域技术人员所熟知的传感器。

图12A显示了一种示例性的检测器单元20C的截面视图，而图12B显示了从检测器单元20C的后部看的示意图。检测器单元20C的曲线外壳102是配置为带有翼状双边对称的结构，并被提供为带有提高的中间部分107和相对薄的末端108A-B。微控制器43、凹按钮45、发声器47、电池49和柔性电路板101都是安置在中间部分107。机壳102的翼状机构有利于增加Velcro背衬62的接合区域，而且，使其能够通过胶粘带7附着到末端108A-B，如图11所示。机壳102的翼状机构还可提供在传感器选择方面的灵活性。增加区域的柔性的电容板105A-B可被分别嵌入末端108A-B，或被分别印刷在末端108A-B的内表面106，用于增强灵敏度。可选地，曲率传感器，例如电阻应变计95A，可被设置在中间部分107内，例如所示的印刷在柔性电路板101上。可选地，电阻应变计可被分别安置在末端108A-B内。Velcro

背衬62可被应用到整个内表面106或者内表面106的部分区域。

为了支持与其他一次性传感器(例如，尿检测电极)的连接，Velcro

背衬62的选择区域可具有电导性质。可选地，胶粘带7(图11)可以是导电性的，以致将传感器连接到在外壳102上所提供的外部接触件。

在图13A中，所示的曲率传感器是一种弯曲传感器95B，例如，由美国犹他州德雷珀的Flexpoint传感器系统公司所制造的一种传感器，它适用于将基底的弯曲程度转变为可变电阻。检测器单元20D被保留在袋8A内，袋8A附着到尿布外层3的外面，检测器单元20D通过导体91与弯曲传感器95B通信连接，导体91连接到弯曲传感器95B和检测器单元20D的接触件93A-B，它们都与导体91通信连接。通过安装，或者直接印刷，在半柔性插入件97上的弯曲传感器95B附着到尿布外层3的内面，该尿布的任何曲度改变，例如由于呼吸运动导致的改变，都能被感知为电阻的周期性变化。

图13B显示了一种检测器单元20D，用于检测成人对象是否患有呼吸暂停。检测器单元20D包括：曲率传感器95，例如，图12A所示的传感器95A，或者图13A所示的传感器95B，适用于测量成人96的身体表面94的曲率。检测器单元20D的外壳102A可以配置为所示的带有翼状双边对称的结构，或者带有任意其他合适的结构。外壳102A可分离地附着到衣物111上，例如，裤子的上半部、睡衣或内衣，或衬衫的下半部，通过夹110A和110B附着到外壳102A的内表面106A。可选地，外壳102A可通过柔性磁体109A-B可分离地附着到衣物111上，例如，极性相反的多聚物磁体。磁体109A被放置在衣物111和身体表面94之间，而磁体109B是附着到或整合到内表面106A，以致磁体109A和109B能耦合在一起，当衣物111被放置，以确保身体表面94将有比预定的与外壳内表面106A的最大距离更短的间距。

在图13C中，成人呼吸暂停检测器单元20E配置为带有外壳102A，包括曲率传感器95和柔性电容板105A-B。需要明确的是，可以提供单独带有电容型传感器的成人呼吸暂停检测器单元。类似地，可以前述的任意实施例的有关方式来应用成人呼吸暂停检测器。

图14显示了根据本发明的一个实施例所述的一种监控系统，标记为数字120。系统120包括：检测器单元20；固定单元130，与检测器单元20通信连接；以及可移动单元150，可访问父母或任意其他授权服务员，并与固定单元130通信连接。检测器单元20被嵌入尿布10内，或者附着到衣物，优选地与呼吸暂停传感器通信连接，如上所述，并可选地与一个或多个附加传感器通信连接，这些附加传感器适用于检测感兴趣的与成人有关的参数，并可被配置为检测器单元20A(图6)、20B(图10)、20C(图11-12)、20D(图13)，或者其他想要的配置。

与现有技术中检测器单元相反，该单元被嵌入或其他方式附着到尿布，并通过无线电频率(RF)波远程传输感知的数据，因而，会将婴儿暴露在RF辐射的有害水平，检测器单元20有利于传输声音信息到固定单元130。在确定感兴趣的与对象相关的参数具有预定的状态后，检测器单元20发出音频信息A，正如通过与它通信的传感器之一来感知。固定单元130，由一个选择的结构(例如床柱或桌子)来支撑，该固定单元130被设置在检测器单元20的音频区域内，接收所发出的音频信息A，并确定该信息是预定的对象参数状态的指示。无线信号S是确定的对象参数状态的指示，然后通过任意合适的数据网络传输到可移动单元150，以致服务员能采取校正动作。对象参数状态可以是：尿布过湿或过紧，或者检测器单元的电池用完。当所确定的对象参数状态需要立即引起注意，例如当检测到呼吸暂停的征兆时，固定单元130发出警告音信号W，该声音信号显著高于声音信息A，并在显示器122和/或点亮的LEDs上显示文本信息，并通过可移动单元150立即警示授权的服务员。如果需要的话，检测器单元20可以是任意指定单元，用于检测感兴趣的与对象相关的参数，该检测器单元20能将音频信息传送到固定单元130，可选地，固定单元130不需要与可移动单元通信连接。

当对象是一个成人，他不需要服务员，将不再需要可移动单元。由检测器单元20发出的声音信息A，或者由固定单元130发出的警告信号W，将有利于在表现出睡眠呼吸暂停期间刺激该对象苏醒。

图15显示了检测器单元20的方块图。监测器单元20包括：微控制器43，例如，PIC-16xxx家族的微控制器，所提供的微控制器带有存储器112，例如，只读存储器(ROM)或者非易失性随机存取存储器(NVRAM)，用于存储固件算法，例如用于检测呼吸暂停的算法，正如后面所描述的，随机存取记忆体(RAM)114包括寄存器、事件日志116，例如基于NVRAM，以及数字信号处理器118。微控制器43接收来自传感器115的输入，包括呼吸暂停传感器和附加的传感器，例如尿液传感器、粪便传感器、环境温度传感器、湿度传感器、光照水平传感器、体温传感器、身体活动传感器、血氧仪，以及婴儿的睡眠方向传感器，来自模拟接口119，模拟信号到数字信号(A/D)转换器121，以及来自连接到电池49的电池水平检测器123。微控制器43也与停止按钮45、显示器122、LEDs124、发声器124、定时器127(例如，中断定时器)，以及外部数据接口129进行通信。检测器单元20适用于耦合对接端口135，该对接端口可整体附着到固定单元，或者可以是一个独立的对接单元，以便于通过数据接口129取回存储在时间日志116中的数据，或者便于对电池49充电，或者便于升级固件112。

图16显示了用于检测呼吸暂停的一种示例性方法。检测器单元的微控制器接收来自相应的呼吸暂停传感器(如上所述的电容型传感器或曲率传感器)的信号。所接收的信号是代表一种参数值，它是对象的呼吸模式的特征。该微控制器通过存储在存储器重的固件算法来处理所接收的特征的呼吸模式值(CBPVs)，并确定该CBPVs是否发生呼吸暂停的指示。

为使电池电量消耗最小化，微控制器在低的定期采样率运行，例如，当接收CBPVs时，采样率为每250毫秒1个采样，在两个采样操作之间的间隙，微控制器处于低功耗的非活动模式。即使该微控制器处于该非活动模式，检测器单元的LEDs总是周期性点亮，以表明该检测器单元在运行中。然而，需要明确的是，该微控制器也能连续运行，如果需要的话。该微控制器是在初始上电期间启动的，并能区分在起始上电时间的安装操作与定期上电时间的安装操作。寄存器可以用作一个计数器，在步骤140中该计数器递减，在每次后续时间间隔之后，例如，1毫秒，已经消逝。在预设的定期上电时间，在步骤142接收CBPV。除了CBPVs，对于辅助操作的性能的其他特征参数值(例如，尿液检测和电池水平检测)都由微控制器以预设的较慢的采样率来接收，以便减少电池消耗。

微控制器的RAM具有三个寄存器：(1)移位寄存器(“状态寄存器”或STRG)，代表以前存储的CBPV的复数个数据位被存储在该移位寄存器中；(2)寄存器(“吸气寄存器”或INRG)，代表在吸气期间接收的最大CBPV的数据位被存储在该寄存器中；以及(3)寄存器(“呼气寄存器”或EXRG)，代表在呼气期间接收的最小CBPV的数据位被存储在该寄存器中。

状态寄存器用作比较对象的不同呼吸模式的装置，无需校准，以确定是否已经检测到发生呼吸暂停。在确定目前接收的CBPV大于之前接收的CBPV后，移位寄存器的最低有效位(LSB)的值被设为0，指示该对象正在吸气。相反，在确定目前接收的CBPV小于之前接收的CBPV后，移位寄存器的LSB的值被设为1，指示该对象正在呼气。当存储LSB时，所有之前存储的数据位被迁移到左边，之前存储的最高有效位(MSB)被删除。在预设的期间内，通过保留所有之前存储的数据位，例如10秒，与存储在状态寄存器中的数据位进行比较，以确定该对象是否表现出正常的呼吸模式。也就是，当该对象周期性地吸气和呼气时，表现出正常的呼吸模式。然而，如果存储在状态寄存器的所有数据位是相同的，则表现出异常的呼吸模式，需要进行校正动作。

相应地，该微控制器在步骤144中确定状态寄存器的LSB是否被设为0。如果是的话，该微控制器在步骤146中确定存储在状态寄存器中的所有数据位是否都设为0。如果存储在状态寄存器中的所有数据位都设为0，已经表明该对象在该期间不在呼气，等于字节数的乘积，并处于在两次采样之间，于是在步骤148中设置一个报警标志。

如果存储在该状态寄存器中的一些数据位的值是1，指示正在显示正常的呼吸模式，目前接收的CBPV与在步骤151中存储在吸气寄存器的最大CBPV值进行比较。如果目前接收的CBPV大于存储在吸气寄存器的最大CBPV值与特征δ值的差额，考虑在数据获得期间的滞后现象，例如，婴儿的运动的结果或者部分吸气，该状态寄存器的LSB在步骤152被设为0，它的其他数位被迁移到左边，并删去它的MSB。如果目前接收的CBPV大于在步骤154所确定的存储在吸气寄存器的最大CBPV值，在步骤156中将吸入寄存器设为CBPV。然而，如果目前接收的CBPV大于存储在吸气寄存器的最大CBPV值与特征δ值的差额，会显示在呼吸模式的一个改变，状态寄存器的LSB在步骤158被设为1，于是呼气寄存器在步骤160被设为CBPV。

在确定吸气寄存器是否需要在步骤154被设为CBPV或执行步骤156或160，然后在步骤162确定是否已经设定报警标志。如果已经设定报警标志，警告音将在步骤164发出，该警告音优选是一种由预定数量的音调所定义的声音签名，每个音调具有预定的持续时间和频率。如果在步骤166按下停止按钮，在步骤168中将不会发出警告音。

对于呼气，在步骤176、178、181、182、184、186、188、190中类似地执行本方法，当该状态寄存器的LSB在步骤144被设为1时。然后，在步骤170将微控制器回复到非活动模式，在另一个采样操作之前用于另一个区间。

图17显示了固定单元130的方块图。固定单元130包括：微控制器195，所提供的微控制器带有存储器192，例如，只读存储器(ROM)或者非易失性随机存取存储器(NVRAM)，而随机存取记忆体(RAM)194包括多个寄存器，麦克风197用于检测由检测器单元20(图15)的发声器125发出的声音信号，例如声音签名，扩音器198，和音频带通过滤器(BPF)199。BPF199接收放大的音频信号并过滤不想要的噪音以及检测器单元发声器发出的在预定的音频带之外的频率的音调。过滤后的信号作为数字信号被传输到微控制器195。当微控制器195确定该过滤后的信号为由检测器单元发出的预定的音频信号的指示时，由扩音器201和扬声器202产生高音量的报警信号W，以声音警告方式通知授权的服务员，告知需要紧急采取校正动作。另外，或者除此之外，微控制器195可输出文本信息到显示器204，例如液晶显示器(LCD)，或者输出到光学指示器，例如LED。

微控制器195接收来自一个或多个用户初始控制器211(例如拨号、按钮或开关)的输入。固定单元130是由电源212供电，合适的电源例如电池214，或者通过交流电(AC)。电池214可被再充电，并当从AC电源供应的电能短缺或停电时，将电池214作为后备电源。

可以通过外部数据接口与微控制器195进行数据交换。固定单元130适用于耦合对接端口217，以便于通过数据接口219取回数据，或者对电池214充电，或者升级存储在存储器192中的固件。数据接口电路可接在对接端口217和微处理器195之间。这些数据接口电路也可被连接到通用串行总线(USB)、数据网络例如以太网，或者连接到互联网服务提供者，例如通过非对称数字用户线(ADSL)。这样的数据交换使能够分析事件日志116(图15)，固件192的升级和/或配置信息和用户设置的更新。可整体附着到固定单元130上的对接端口217，可以是检测器单元所耦合的相同的对接端口，因此，它适用于对检测器单元的电池49(图6)充电，并适用于升级检测器单元的固件112(图15)。

当采用可移动单元时，微处理器195也包括：收发器205，用于通过蜂窝网络传输无线信号S₁；以及收发器206，用于传输RF信号S₂。当需要采取校正动作时，信号S₁和S₂(取决于可移动单元正在通信的网络)被传输到该可移动单元。此外，信号S₁可通过蜂窝网路被传输到预定数量的授权的服务员，该服务员不在固定单元130的音频范围内，或者被传输到一个紧急医疗服务中心，例如当婴儿表现出呼吸暂停征兆，特别是睡眠时呼吸暂停时。另外，信号S₁或S₂可被传输到一个家庭自动化系统，用于激活某个设备以警示授权的服务员，该服务员可能在睡觉中，或者未能回应高音量的警告信号W，或者正在一个移动电话的通话中。该家庭自动化系统可启动，或闪动，或开动一个震动，以确保授权的服务员能采取紧急校正动作。

固定单元130也可放大由对象发出的声音信息。该声音信息是由麦克风197接收的，由扬声器202扩大和发出，或者由收发器205或206传送。

图18显示了可移动单元140的方块图。可移动单元140包括：RF收发器222、扬声器225和电池227，例如充电电池，用于供电给可移动单元140。电池227可通过对接端口239来充电，该对接端口239可以是用于固定单元或分离的充电器的相同的对接端口。当由固定单元传输时，收发器222接收无线信号S₂。接着，由扬声器225发出无线信号S₂。另外，可移动单元140可包括：蜂窝收发器(未示出)，用于接收通过蜂窝网络传输的无线信号。

可移动单元140还可包括麦克风231和一按通话(PTT)按钮232。当到达可移动单元140的授权的服务员想要有声的语音信息(例如，安抚婴儿的安慰话语)时，按下PTT按钮232，则麦克风231会将语音信息传送到收发器222，收发器222将同样的语音作为信号V传输到固定单元的收发器206(图17)。因此，该语音信息能由固定单元的扬声器202(图17)发出，让婴儿听到。

在一个实施例中，可移动单元140还包括微控制器237和显示器234(例如LCD)。指示感兴趣的与对象相关的参数的无线状态信号S₂能从固定单元传输到收发器222，收发器222从属于微控制器232。有关对象状态可被显示在字母数字显示器234，或者通过光学指示器例如LED来显示。

图19显示了对象监控系统的另一个实施例，该系统被标记为数字240。系统240包括：检测器单元20、固定单元130、可移动单元150和重载单元250，用于重载一个音频或语音程序，足以捕捉授权的服务员的注意力到这样的程度：该服务员不会注意到由固定单元产生的信号。系统240也可不提供可移动单元。

如图20所示，重载单元250包括RF收发器242和视频帧发生器。重载单元250连接到机顶盒251，机顶盒的功能是本领域技术人员所熟知的，机顶盒还连接到家庭娱乐系统255。当由收发器242接收到信号S₂时，通过机顶盒251显示节目，家庭娱乐系统255被暂时中断，于是预定的视频帧被显示在家庭娱乐系统255上。当信号S₂是警告信号或者是基于由婴儿发出的语音信息时，可在家庭娱乐系统255上听到该语音信息。如果想要的话，重载单元250可被用于启动家庭自动化系统，用于激活一个设备来警示授权的服务员。

虽然本发明已经通过图示描述了一些实施例，但需要明确的是，本发明还可以进行许多改变、变化和调整，而所采用的大量的等同的或可选择的解决方案都在本领域技术人员所熟知的范围内，不会脱离本发明的精神，不会超出本发明的权利要求的范围。

Claims

1.一种检测对象的呼吸暂停的方法，所述方法包括：

a)感知在电容器板与所述对象的身体表面之间可变电容，以产生从所述对象的运动中导致的电信号；

其中，所述的电容器板附着到由所述对象所穿的衣物或嵌入由所述对象所穿的尿布；以及

b)当所述电信号是呼吸暂停的征兆的指示时，发出警示信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电信号是从所述对象的呼吸模式导致的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电容感知是在一个电路内发生，该电路包括以下串联的电路元件：

i)第一电容器板；

ii)所述对象的身体；以及

iii)第二电容器板。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：有两个电容器板，每个电容器板是附着到所述衣物，以致这些电容器板是彼此相邻的，由所述衣物的一部分分离这些电容器板。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于：所述的电容器板是可分离地附着到所述衣物的。

6.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于：所述的电容器板是嵌入所述衣物内的。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述衣物是尿布。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述衣物是尿布。

9.用于检测对象的呼吸暂停的装置，包括：

a)电容型位移传感器，包括电容器板(16或17或105A或105B)，被配置为：当该传感器附着到由所述对象所穿的衣物或者嵌入由所述对象所穿的尿布时，感知在所述电容器板与所述对象的身体表面之间的可变电容，因而产生从所述对象的运动中导致的电信号；以及

b)检测器单元，被配置为：当所述电信号是呼吸暂停的征兆的指示时，发出警示信号。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述电信号是从所述对象的呼吸模式导致的。

11.一种用于检测对象的呼吸暂停的系统，包括：

a)衣物；以及

b)权利要求9至10之一所述的装置，所述的电容型传感器附着到所述衣物。

12.根据权利要求11所述系统，其特征在于：所述的衣物是尿布。

13.一种用于检测对象的呼吸暂停的系统，包括：

a)尿布；以及

b)根据权利要求9至10之一所述的装置，所述的电容型传感器是嵌入所述尿布内。

14.根据权利要求9至13之一所述的系统或装置，还包括：

固定单元(130)，所述固定单元包括麦克风和收发器，所述固定单元被配置为：采用所述麦克风来检测所述警示信号的声音信息，以及采用所述收发器实现传输。

15.根据权利要求9至10之一所述的装置，还包括：

固定单元(130)，该单元包括麦克风和扬声器，所述固定单元被配置为：采用所述麦克风来检测所述警示信号的声音信息，以及采用所述扬声器来发出第二警示信号，因而放大由所述检测器单元所产生的警告信号。