一种用于在分娩期间监测产程的可穿戴设备

技术领域

本发明涉及一种用于在分娩期间监测产程的可穿戴设备。更具体地，本发明涉及一种用于分娩期间监测胎儿的下降和母亲的疲劳水平的可穿戴设备。

背景技术

通常，经阴道娩出的分娩涉及三个阶段，即子宫颈的缩短和张开、胎儿的下降及其出生以及推出胎盘。在分娩期间发生子宫定期收缩，其使胎儿下降并出生。然而，在阴道娩出中，不可避免的是母亲必须能够推动胎儿通过骨盆通道。由母亲将胎儿推动通过骨盆通道需要持续的力量和能量。通常，这种活动引起母亲感到疲劳。

通常，当有氧呼吸无法满足身体所需的能量和力量时，就会出现疲劳。因此，为了提供所需的力量，身体转移到厌氧代谢。这也会引起身体中的筋疲力尽或疲劳。另外，这里提到的厌氧代谢涉及称为糖酵解的状况，其是将葡萄糖转化从而释放能量的不依赖氧的代谢途径。其特征在于在该过程期间由身体产生的汗液中乳酸的存在，并且乳酸的存在在通过皮肤排汗的汗液中遇到。汗液中乳酸的存在提供了糖酵解或无氧代谢的指示，这与身体遇到的疲劳水平相关。

疲劳的发作和持续使母亲劳累和虚弱，无法鼓足所需的力量将胎儿推动通过骨盆通道，因此不能持续很长时间。

因此，需要监测胎儿的下降，这对于监测阴道娩出期间遇到的产程和分娩的进程是至关重要的。由于胎儿的下降也与由母亲推动胎儿通过骨盆通道有关，因此不能忽略在此阶段母亲遇到的疲劳。因此，忽略监测疲劳水平连同胎儿下降并非是不重要的。因此，对胎儿的下降和母亲的疲劳水平的监测，共同提供整体的观察和对产程进程的洞察，并且能够基于这些观察、当前状况和母亲的其他相关因素做出适当的临床决策。

US 2015/0126834 A1公开了一种用于检测外部环境内的化学分析的可穿戴电化学传感器。通过使用称为肌电图(EMG)的技术记录由骨骼肌产生的电活动来检测由肌肉细胞产生的电势。在此，由于身体中的运动而引起的EMG电势影响电化学传感器的测量并且引起这种测量中的误差。而且，身体的温度中的波动影响分析的传导性并影响其测量。

因此，需要一种监测胎儿的下降以及疲劳水平并克服本文之前讨论的局限性的发明。

发明内容

因此，本发明提供一种用于在分娩期间监测人的产程的系统。本发明的系统包括第一传感器、第二传感器、处理单元和数据传输单元。提供第一传感器，用于检测来自人的身体的汗液中的乳酸。提供第二传感器，用于检测人的身体的腹部表面的肌肉运动。所述系统的处理单元基于由数据传输单元接收和传输的来自第一传感器和第二传感器的对应的和各自的信号来确定疲劳水平和胎儿的下降及其各自的模式。

根据本发明的一个方面，第一传感器是乳酸传感器，其被提供用于检测来自人的身体的汗液中的乳酸。

根据本发明的另一方面，第二传感器包括至少一个应变仪传感器。提供应变仪传感器，用于检测由子宫收缩导致的人的身体的腹部表面的肌肉运动。应变仪传感器可以以线性和/或垂直布置设置在人的身体的腹部表面上。

根据本发明的又一方面，第一传感器、第二传感器、处理单元和数据传输单元本身是单独的元件。称为第一传感器、第二传感器、处理单元和数据传输单元的系统的这些元件被分开布置，或者一个或多个这样的元件集成在一起。这些元件以彼此对应的关系布置并且电连接到彼此。

根据本发明的另一方面，称为第一传感器、第二传感器、处理单元和数据传输单元的系统的一个或多个元件是可穿戴部件。

因此，本发明还提供一种用于检测乳酸的传感器。用于检测乳酸的传感器包括桥接电路的多个电阻臂。多个电阻臂中的一个电阻臂是能够与皮肤表面直接接触以检测乳酸的电极。多个电阻臂中的其他电阻臂位于基板上，以提供与汗水的绝缘。

根据本发明的一个实施例，用于检测乳酸的传感器的电极由银墨和亚硝酸盐组成。

根据本发明的另一个实施例，用于检测乳酸的传感器的基板由导电橡胶组成。

根据本发明的又一个实施例，用于检测乳酸的传感器的多个电阻臂中的电极和其他电阻臂与其(therewith)电连接以形成桥接电路。

根据本发明的另一实施例，用于检测乳酸的传感器是可穿戴部件，例如生物传感器贴片等。

因此，本发明还提供一种用于检测肌肉运动的传感器。用于检测肌肉运动的传感器包括桥接电路的多个电阻臂。多个电阻臂中的一个电阻臂是设置在基板上的应变仪，并且其被提供为检测人的身体的腹部表面的肌肉运动。应变仪与位于单独的基板上的多个电阻臂中的其他电阻臂分开。

根据本发明的一个方面，应变仪或其他电阻臂的基板由诸如橡胶等的不导电且不可渗透的材料组成。

根据本发明的另一方面，应变仪和多个电阻臂中的其他电阻臂与其电连接以形成桥接电路。

根据本发明的又一方面，用于检测肌肉运动的传感器是可穿戴部件，例如生物传感器贴片等。

因此，本发明还提供了一种用于在分娩期间监测人的产程的方法。本发明的方法包括以下步骤：由第一传感器检测来自人的身体的汗液中的乳酸，由第二传感器检测人的身体的腹部表面的肌肉运动，以及由处理单元确定疲劳水平和胎儿的下降及其各自的模式。确定疲劳水平和胎儿的下降是基于由数据传输单元接收和传输的来自第一传感器和第二传感器的对应的和各自的信号。

附图说明

参考附图，其中：

图1示出了根据本发明实施例的用于在分娩期间监测人的产程的系统；

图2示出了根据本发明实施例的乳酸传感器的表示；

图3示出了图2的乳酸传感器的电极的表示；

图4示出了图2的乳酸传感器的电路图；

图5示出了根据本发明实施例的应变仪传感器的表示；

图6示出了图5的应变仪的电路图；

图7示出了例如皮肤表面上的贴片的生物传感器的布置；

图8示出了根据本发明的图1的系统的电路图；

图9示出了根据本发明的图1的系统的范例性布置；

图10示出了根据本发明的图1的系统的另一范例性布置；

图11示出了根据本发明的图1的系统的又一范例性布置；以及

图12示出了根据本发明的用于在分娩期间监测人的产程的方法。

具体实施方式

必须对胎儿的下降进行监测，以在分娩期间做出临床决定。同样，对正在产程的人的疲劳水平的监测也不是不重要的，以便了解人继续进行产程的耐力水平并决定可能需要的任何医疗干预。这是因人而异的，因此，胎儿的下降和疲劳水平的个性化模式提供对产程及其人的当前状况的更清楚的了解。

本发明旨在提供一种监测胎儿的下降和疲劳水平的解决方案。

在下文中参考图1至图12的非穷尽性范例性实施例进一步描述本发明。

图1示出了用于在分娩期间监测人的产程的系统(100)。本发明的系统(100)主要包括乳酸传感器(101)、应变仪传感器(102)、数据传输单元(103)和处理单元(104)。

提供乳酸传感器(101)，用于检测在分娩期间来自正在进行产程的人的身体出汗的汗液中的乳酸。乳酸传感器(101)可以被直接放置在人的皮肤上。当身体中发生厌氧代谢时，人的身体出汗，产生含有乳酸的汗液，最终导致疲倦和疲劳。这种状况将影响阴道产程的过程，因此需要进行监测。乳酸传感器(101)感测汗液中的乳酸，从而能够确定疲劳水平。

另一方面，提供应变仪传感器(102)，用于检测由子宫收缩导致的人的腹部区域的肌肉运动。对该运动的监测具体提供胎儿从腹部通过子宫颈通道的下降的清楚的了解。应变仪传感器(102)适于检测腹部区域中的伸展和压缩。

提供数据传输单元(103)，以接收来自乳酸传感器(101)和应变仪传感器(102)的信号并将其传输到处理单元(104)。提供处理单元(104)。以处理与乳酸传感器(101)和应变仪传感器(102)有关的信号，从而分别确定疲劳水平和胎儿的下降。数据传输单元(103)和处理单元(104)可以被提供为独立的或单独的元件，或者可以被集成在一起以提供所需的功能。数据传输单元(103)还被提供为将数据传输到其他处理设备、手持设备、通信网关等。可以通过诸如蓝牙、近场通信等的可用手段来无线地实现这种传输。

图2示出了本发明的乳酸传感器(101)。乳酸传感器具有与乳酸反应的或者分析乳酸的部件(201)。部件(201)包括但不限于银墨。将混合有硝酸盐的银墨与皮肤直接接触。部件(201)本质上形成电极。乳酸传感器(101)具有与电极一起的多个电阻元件，以形成桥接电路(202)。与桥接电路的电路一起的电阻元件(202)被放置在导电橡胶表面(203)上，以使它们与汗液绝缘。这种布置允许杂散的肌电描记器(EMG)信号通过导电橡胶表面(203)，并且因此，如果产生了EMG信号，则将其完全抵消。

图3示出了作为乳酸传感器(101)的电极的部件(201)。示出了与银墨一起的硝酸盐(301)的存在。能够将其直接放在皮肤表面上。

图4示出了桥接电路(400)的表示，其被称为部件(201)和属于电阻元件(202)的其他电阻臂(401a、401b和401c)的电路或连接。在此，除了每个构成其桥接电路的独立的臂的电阻臂(401a、401b和401c)之外，部件(201)本质上用作桥接电路的臂之一。

具有称为部件(201)的电阻臂和其他电阻臂(401a、401b和401c)的乳酸传感器的桥接电路在没有乳酸的情况下将处于平衡状态。因此，输出电压V

V

其中，V

V

V

然而，汗液中的乳酸的存在与乳酸传感器中存在的硝酸盐反应，因此增加了乳酸传感器(101)的部件(201)的电导率。换言之，作为电极并形成乳酸传感器的桥接电路的臂之一的部件(201)的电阻减小。电流I

V

汗液中乳酸的浓度越高，V

图5示出了应变仪传感器(102)的表示。应变仪传感器(102)具有由像导电橡胶(503)等的材料制成的应变仪部件(501)。应变仪部件(501)被放置在像不导电橡胶等的不可渗透且不导电的材料(504)上，以使应变仪部件(501)与汗液隔离。应变仪部件(501)能够并且适合拉伸和压缩。因此，在腹部表面上的拉伸和压缩直接影响应变仪部件(501)，并且其拉伸和压缩改变其电阻值。由于应变仪部件(501)放置在也适合于拉伸和压缩的不可渗透且不导电的材料(504)上，所以电阻值不受影响。属于应变仪传感器(102)的桥接电路的应变仪部件(501)和其他电阻元件(502)形成检测电阻中的变化的桥接电路，其可以用于确定肌肉运动。电阻元件可以被放置在单独的像塑料或橡胶等的不可渗透且不导电的表面(505)上。

图6示出了桥接电路(600)的表示，所述桥接电路被称为应变仪部件(501)和属于电阻元件(502)的其他电阻臂(601a、601b和601c)的电路或连接。在此，应变仪部件(501)除了每个形成其桥接电路的单独的臂的电阻臂(601a、601b和601c)之外，本质上用作桥接电路的臂之一。

应变仪部件(501)的特征在于，当拉伸时，应变仪部件的长度增加而面积减小，因此电阻增加。类似地，当应变仪部件(501)由于压缩而收缩时，电阻减小。这是用应变仪部件的应变系数GF表示的。

GF＝(ΔR/R)/€………公式(3)

其中，GF是应变系数，

ΔR是电阻中的变化，

R是当应变仪不变形时的电阻，

€是应变

对于具体的应变仪，通过检测电阻中的变化来确定应变。

当应变仪处于正常状态时，即没有拉伸也没有压缩时，具有称为应变仪部件(501)的电阻臂和其他电阻臂(601a、601b和601c)的应变仪传感器的桥接电路将处于平衡状态。因此，输出电压V

V

其中，V

V

V

然而，当应变仪部件被拉伸时，其电阻增加。换言之，作为电极并形成应变仪传感器的桥接电路的臂之一的部件(201)的电阻增加。电流I

V

另一方面，当应变仪部件被压缩时，其电阻减小。换言之，作为电极并形成应变仪传感器的桥接电路的臂之一的部件(201)的电阻减小。电流I

V

图7示出了在皮肤表面(701)上的作为贴片的生物传感器的布置(700)。在此，贴片(702)属于应变仪传感器(102)和/或乳酸传感器(101)，其能够分开提供或集成在一起以形成单个贴片。然而，可以将乳酸传感器(101)和应变仪传感器(102)独立或集成提供为可穿戴的贴片。皮肤表面(701)可以是在分娩期间正在产程的人的腹部表面。

随着胎儿下降，由于腹部恢复其原始形状，因此应变仪受到压缩。这种模式能够用于确定胎儿的下降。

考虑在产程开始时应用多个应变仪，并且胎儿下降尚未开始，那么所有应变仪都处于拉伸状态。现在，考虑胎儿下降已经开始并且处于第零站的状态。在这种状态下，顶部的几个应变仪经受压缩，并且最上面的应变仪将经受其中最大的压缩。类似地，每个应变仪在胎儿下降的不同阶段所经受的压缩量将不同。可以采用人工神经网络根据这些模式来确定胎儿下降的阶段或状态。

图8示出了电路(800)的表示，其示出了乳酸传感器(400)的桥接电路和应变仪传感器(600)的桥接电路的电连接。在此，在与图4中所示的相同的背景下，示出了具有部件(201)和属于电阻元件(202)的其他电阻臂(401a、401b和401c)的乳酸传感器(400)的桥接电路。类似地，在与图6所示的相同背景下，示出了具有应变仪部件(501)和属于电阻元件(502)的其他电阻臂(601a、601b和601c)的应变仪传感器(600)的桥接电路。

图9示出了根据本发明的系统(900)的一种范例性布置。在此，系统(900)被示出为具有彼此相邻布置的乳酸传感器和应变仪传感器。它们也可以作为单独的生物传感器贴片使用。在此，系统(900)具有连接至乳酸传感器(101)的桥接电路的其他电阻元件(202)的乳酸传感器的部件(201)。这里还示出了由放置在不可渗透且不导电的材料(504)上的导电橡胶(503)制成的应变仪部件(501)。应变仪部件(501)被电连接至应变仪传感器(102)的桥接电路的其他电阻元件(502)。应变仪传感器的桥接电路被放置在像塑料等的不可渗透且不导电的表面(505)上。提供数据传输单元(103)，以从乳酸传感器和应变仪传感器接收信号并且将信号传输到处理单元(104)。处理单元(104)处理这些信号，以相应地确定疲劳水平和胎儿的下降。

图10示出了根据本发明的系统的另一范例性布置。在此，系统(1000)被示出为具有处于堆叠或夹心布置中的乳酸传感器和应变仪传感器。在此，系统(1000)具有被连接至乳酸传感器(101)的桥接电路的其他电阻元件(202)的乳酸传感器的部件(201)。在此还示出了由被放置在不可渗透且不导电的材料(504)上的导电橡胶(503)制成的应变仪部件(501)。应变仪部件(501)被电连接至应变仪传感器(102)的桥接电路的其他电阻元件(502)。应变仪传感器的桥接电路被放置在像塑料等的不可渗透且不导电的表面上。提供数据传输单元(103)，以接收来自乳酸传感器和应变仪传感器的信号并且将信号传输到处理单元(104)。处理单元(104)处理这些信号，以相应地确定疲劳水平和胎儿的下降。

图11示出了根据本发明的系统的另一范例性布置。在此，示出了系统(1100)，其具有在集成布置中的乳酸传感器和应变仪传感器。它们可以作为单个生物传感器贴片使用。在此，系统(1100)具有被连接至乳酸传感器(101)的桥接电路的其他电阻元件(202)的乳酸传感器的部件(201)。电阻元件(202)被放置在导电橡胶表面(203)上。在此还示出了由被放置在不可渗透且不导电的材料(504)上的导电橡胶制成的应变仪部件(501)。应变仪部件(501)被电连接至应变仪传感器(102)的桥接电路的其他电阻元件(502)。应变仪传感器的桥接电路被放置在像塑料等的不可渗透且不导电的表面上。提供数据传输单元(103)，以接收来自乳酸传感器和应变仪传感器的信号，并且将信号传输到处理单元(104)。处理单元(104)处理这些信号，以相应地确定疲劳水平和胎儿的下降。

图12示出了用于在分娩期间监测人的产程的方法(1200)。本发明的方法(1200)主要包括以下步骤：检测乳酸(1201)，检测肌肉运动(1202)及确定疲劳水平和胎儿的下降(1203)。本发明的方法主要由之前在本文中描述的本发明的系统执行。检测来自人的身体的汗液中的乳酸(1201)的步骤由乳酸传感器(101)执行。检测人的身体的腹部表面的肌肉运动(1202)的步骤由应变仪传感器(102)执行。确定疲劳水平和胎儿的下降及其各自的模式的步骤由处理单元(104)基于由数据传输单元(103)接收和传输的来自乳酸传感器(101)和应变仪传感器(102)的相应的和各自的信号执行。

本文中仅具体示出和描述了本发明的某些特征，并且本领域技术人员将想到许多修改和改变。本发明不受说明书中本文描述的优选实施例的限制。应当注意，本发明通过范例性实施方式来说明，并且既不是穷尽性的也不是限制性的。本领域技术人员可以很好地理解本说明书中未详细阐述的本发明的某些方面。此外，在适用的情况下，说明书中本文所使用的与单数形式有关的术语也包括其复数形式，反之亦然。实际上，在说明书中未具体说明的任何相关修改或变化都应被解释为完全在本发明的范围内。所附权利要求书旨在涵盖落入本发明的精神内的所有这样的修改和改变。

因此，本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神及其实质特征的情况下，本发明能够以其他具体形式体现。因此，当前公开的实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求而不是前述说明书来指示，并且落入本发明的含义、范围及其等同物内的所有改变均旨在包含在其中。