对在表面上的 CPR 的按压参数的测量 相关申请的交叉引用
本公开要求 2009 年 3 月 6 日提交的美国临时专利申请号 61/158,002 和 2009 年 8 月 20 日提交的美国临时专利申请号 61/253,584 的优先权， 这两者特此通过引用被全部并 入。
技术领域 本公开涉及心肺复苏术 (CPR) 的施行。特别是， 本公开涉及用于在表面例如非刚 硬表面或可变形表面上施行 CPR 的 CPR 辅助设备。
背景
目前每年在加拿大有估计 40,000 例心搏停止事件， 其中大多数发生在医院环境 之外。医院外心搏停止的可能性目前保持在大约 5％。在美国， 每年有大约 164,600 个这样 的事例， 或每 1000 人大约 0.55。 降低从这些医院外心搏停止事件产生的死亡的数量可能是 合乎需要的。某些地方例如运动区域和某些个体例如老年人处于特别的危险， 且在这些地 方和对于这些人， 方便的解决方案可能是幸存和死亡之间的差异。
心肺复苏术 (CPR) 是医疗和非医疗职业人员提高经受心力衰竭的患者的生存机 会的被证明有效的技术。CPR 迫使血液通过循环系统， 直到专业医疗救助人员到达， 从而维 持在整个患者身体中的氧分布。然而， CPR 的质量常常很差。适当 CPR 技术和规程的保持 可能在大部分个体中是不够的， 且紧急情况的焦虑可能在提供正确的治疗中迷惑和阻碍个 体。
因此， 便于在紧急情况下正确给予 CPR 的设备可能是有用的。存在很多设备， 用于 将客观反馈传送到 CPR 施行者同时给予 CPR， 但这些设备都具有类似的不足。最近的研究 (Resuscitation.2009 Jan ； 80(1) ： 79-82.Epub 2008 Oct 25 ： ′ Compression feedback devices over estimate chest compression depth when performed on a bed′ ) 披露 了影响当前的 CPR 辅助设备的缺点。该研究指示， CPR 辅助设备往往当患者在非刚硬或可 变形的 ( 例如， 可压缩的 ) 表面例如床垫上接受 CPR 时过高地估计胸部按压深度。反馈设 备可能将床垫的运动错误地记录为胸部按压的部分。在 CPR 期间在患者下面的非刚硬或可 变形表面可能吸收由 CPR 施行者施加到患者胸部的力的一部分。作为结果， 在患者下面的 表面在按压期间可能连同患者的胸部一起被向下按压。 放置在患者胸部上的任何按压测量 设备将测量胸部的移位以及在患者下面的软表面的移位。因此， 设备可能低估胸部按压深 度， 最终导致在 CPR 期间的浅的按压。当在非刚硬或可变形表面上进行 CPR 时， 也可能消极 地影响其它按压参数例如胸部反弹或按压力的计算。 例如， 在一些情况下， 在支撑患者的表 面中的大约 0.5cm 或更大的变形可能导致不可接受的错误的传感器测量。
促成这个问题的一个因素是用于测量胸部按压深度的传感器的选择。例如， 加速 计一般不能够补偿可变形表面例如床垫的运动， 因为其测量是相对于地球而不是患者下面 的表面。相对于地球的任何运动将被加速计记录。此外， 传感器一般不能够区分开各种运 动源。
其它 CPR 辅助工具使用机械力测量作为胸部按压深度的指标。当对在非刚硬表面 上支撑的患者进行 CPR 时， 这些设备也容易出错。按压患者的胸部某个距离所需的力在非 刚硬表面上较大， 因为该表面吸收很多所施加的力。 然而， 设备通常不能够区分开床垫所吸 收的力和受难者的胸部所吸收的力。
目前， 靠背板和心肺功能支板 (cardioboard) 用于提高在 CPR 期间力到患者的胸 部的转移。心肺功能支板是相对刚硬或不可变形的支撑平台， 其可在患者的背部后面滑动 或放置， 在床垫和患者之间提供坚固平坦的底座。心肺功能支板可将力分布在较大的表面 区域上， 导致下层床垫的较小运动。靠背板以类似的方式操作。
在非刚硬表面或可变形表面上的 CPR 是在临床环境中的普通情况， 其中 CPR 常常 在有软垫的轮床或病床上进行。在其它情况下， 可能的非刚硬或可变形表面包括户外软草 皮、 湿地面或铺地毯的地板。提供在确定 CPR 参数例如按压深度时考虑表面的运动和 / 或 移位以及在非刚硬或可变形表面上进行 CPR 时考虑速率的设备可能是合乎需要的。提供可 与当前可用的工具例如心肺功能支板和靠背板一起使用的设备可能也是合乎需要的。
概述
本公开描述了用于在对患者施行 CPR 期间确定至少一个按压参数的设备和方法， 其考虑支撑患者的表面的运动和 / 或移位， 例如其中患者被非刚硬或可变形表面支撑。 在一些示例性实施方式中， 提供了用于在对患者施行心肺复苏术 (CPR) 期间确定 至少一个按压参数的设备， 该设备包括 ： 适合于按照患者的胸部移动的按压单元， 按压单元 具有信号部件和参考部件中的一个 ； 适合于按照支撑患者的表面移动的表面单元， 表面单 元具有信号部件和参考部件中的另一个 ； 以及配置成使用从信号部件和参考部件得到的数 据来确定按压单元和表面单元之间的相对测量的处理器， 处理器还配置成基于相对测量来 确定至少一个按压参数 ； 其中所确定的至少一个按压参数考虑表面的任何运动和表面的任 何移位的至少一个。
在上面描述的设备中， 信号和参考部件可以是运动传感器、 位置传感器、 力传感 器、 压力传感器、 场发生器 / 场探测器对、 或信号发射器 / 接收器对。设备还可包括用于向 CPR 施行者提供反馈的反馈部件。设备还可包括适合于相对于参考点是静止的基本单元。
本公开还包括确定与 CPR 相关的参数——包括按压参数——的方法。例如， 设备 可用于确定对非刚硬表面所支撑的患者进行的 CPR 的胸部按压速率。这样的示例性实施方 式还可能能够确定患者尺寸并根据患者的身体尺寸来确定适当的胸部按压深度。 设备还可 能能够探测对患者的通气的出现， 并可能能够估计通气量。
附图的简要说明
参考附图， 下面将详细讨论本公开的方面， 其中 ：
图 1 是示出当患者在相对刚硬的表面上时在按压期间患者胸部的移位的图示 ；
图 2 是示出当患者在非刚硬表面上时在按压期间患者胸部的移位和在患者下面 的表面的移位的图示 ；
图 3 是 CPR 辅助设备的示例性实施方式的图示， 其中表面单元和按压单元用于测 量按压深度， 反馈由按压单元提供 ；
图 4 是示例性实施方式的图示， 其中表面单元和按压单元用于测量按压深度， 反 馈由单独的基本单元提供 ；
图 5 是示例性实施方式的图示， 其中表面单元包括场发生器而按压单元包括场探测器 ； 图 6 是在一个例子中示出电磁场的产生和探测的图 ；
图 7 是示出场发生器或场探测器的示例性线圈组件的图示 ；
图 8 是示例性实施方式的图示， 其中表面单元包括场发生器而按压单元包括场探 测器， 且存在单独的基本单元来提供反馈 ；
图 9 是示例性实施方式的图示， 其中表面单元和按压单元每个包括场探测器， 而 单独的基本单元包括场发生器 ；
图 10 是示例性实施方式的图示， 其中表面单元包括信号发射器而按压单元包括 信号接收器 ；
图 11 是在非刚硬表面上的患者的侧视图， 其示出在胸部按压的最高处的表面回 弹；
图 12 是示例性实施方式的图示， 其中表面单元被拴到按压单元 ；
图 13 是示例性实施方式的图示， 其中表面单元与按压单元无线地通信 ；
图 14 是示出表面单元的示例性标签的图 ；
图 15 是在非刚硬表面上的患者的侧视图， 其示出在胸部按压的最深点处的非刚 硬表面的变形 ；
图 16 是示出在人背部上的屈曲减少的区域的图示 ；
图 17 是示出在患者的肩部和背部下滑动的表面单元的例子的图示 ；
图 18 是示出表示与非刚硬表面串联的胸部的两个串联的弹簧的图 ；
图 19 是示出具有力传感器的示例性按压单元的图 ；
图 20 是示出具有力传感器的示例性按压单元的图 ；
图 21 是在没有颈部支撑物的情况下的患者的气道 (airway) 的侧视图 ；
图 22 是当示例性颈部支撑物被使用时患者的气道的侧视图 ；
图 23 是本公开的示例性颈部支撑物实施方式的图示 ；
图 24 是具有连接机构的表面单元的例子的图示 ；
图 25 是连接到心肺功能支板或其它相对刚硬的支撑物的表面单元的例子的侧视 图；
图 26 是设置在心肺功能支板中的示例性表面单元和可连接到心肺功能支板的按 压单元的图示 ；
图 27 是设置在靠背支板中的示例性表面单元和可连接到靠背板的按压单元的图 示；
图 28 是在靠背板上的患者的顶视图， 示例性表面单元连接到靠背板的侧面 ；
图 29 是在具有把手 (handle) 的板内部的示例性表面单元的侧视图 ；
图 30 是设置在靠背板中的示例性表面单元的图示， 其中把手和示例性按压单元 连接 ；
图 31 是设置在病床中的示例性表面单元的图示 ；
图 32 是在具有示例性表面单元的幼儿靠背板的顶部上的幼儿的顶视图 ；
图 33 是示出都设置在去纤颤器的顶部电极衬垫中的示例性按压单元和示例性表
面单元的图示 ；
图 34 是示出都设置在去纤颤器的侧面电极衬垫中的示例性按压单元和示例性表 面单元的图示 ；
图 35 是示出设置在去纤颤器的顶部电极衬垫中的示例性表面单元和设置在去纤 颤器的侧面电极衬垫中的示例性按压单元的图示 ；
图 36 是示出设置在去纤颤器的顶部电极衬垫中的示例性按压单元和设置在去纤 颤器的侧面电极衬垫中的示例性表面单元的图示 ；
图 37 是示出设置在去纤颤器的顶部电极衬垫中的示例性表面单元和设置为在患 者胸部上的单独块的示例性按压单元的图示 ；
图 38 是示出设置在去纤颤器的侧面电极衬垫中的示例性表面单元和设置为在患 者胸部上的单独块的示例性按压单元的图示 ；
图 39 是示出设置在去纤颤器的顶部电极衬垫中的示例性按压单元和设置为在患 者背部后面的单独块的示例性表面单元的图示 ；
图 40 是示出设置在去纤颤器的侧面电极衬垫中的示例性按压单元和设置为在患 者背部后面的单独块的示例性表面单元的图示 ； 以及
图 41 是示出设置在去纤颤器的后电极衬垫中的示例性表面单元和设置在去纤颤 器的前电极衬垫中的示例性按压单元的图示。
详细描述
在一些示例性实施方式中， 设备包括表面单元、 按压单元和处理器。 表面单元可放 置在患者的背部、 肩部或颈部下和患者下面的表面上。 因此， 表面单元可适合于按照支撑患 者的表面移动， 包括表面的按压、 回弹、 变形或任何其它这样的运动和 / 或移位。在一些示 例性实施方式中， 按压单元可位于患者胸部上和 CPR 施行者的手下。因此， 按压单元可适合 于按照患者的胸部移动。按压单元可包括信号部件， 而表面单元可包括参考部件， 反之亦 然， 用于直接或间接地感测数据以确定按压参数， 例如按压深度。
信号部件和参考部件可例如是运动传感器 ( 例如， 加速计或速度传感器 )、 压力传 感器、 力传感器、 位置传感器例如场发生器 / 场探测器对、 或信号发射器 / 接收器对。不同 传感器类型的组合也是可能的， 例如其中参考部件是与信号部件不同类型的传感器。 例如， 信号部件可以是加速计， 而参考部件可以是力传感器。按压单元和表面单元可分别包括多 个信号或参考部件也是可能的。 例如， 按压单元可包括两个信号部件， 例如加速计和力传感 器。在下文更详细地描述了一些例子。
现在参考图 1 和 2。图 1 示出被支撑在相对坚硬的不可变形的表面 2 上的患者 1。 当在相对坚硬的不可变形的表面 2 上时， 施加到患者胸部的力 3 完全转换成胸部的向下位 移 4。然而， 如图 2 所示， 当在 CPR 的施行期间患者 1 被支撑在非刚硬的、 柔性的、 易弯的或 以其它方式可变形的表面 5 上时， 表面 5 可吸收由 CPR 施行者施加到患者胸部的一部分力 3。作为结果， 在患者 1 下面的表面 5 在按压期间可连同患者的胸部一起向下被按压。放置 在患者 1 的胸部上的常规胸部按压测量设备将测量胸部的位移 6 以及患者 1 下面的表面 5 的位移 7， 导致所测量的位移 8 错误地大于胸部按压的真实深度 6。使用加速计和力传感器 的常规设备可能容易受到这种问题， 因为它们的测量没有核对位置且没有考虑患者 1 下面 的表面 5 的运动和 / 或移位。通常， 表面 5 的运动和 / 或移位可以指包括表面 5 的按压、 回弹、 变形或整体移动的表面运动或移位。因此， 包括这样的传感器的常规 CPR 设备可能低估 胸部按压深度， 最终导致不正确的反馈被提供给 CPR 施行者， 这可能导致不适当地浅的胸 部按压。
现在参考图 3。CPR 辅助设备包括两个单元 ： 表面单元 9 和按压单元 10。表面单 元可放置在患者 1 下面， 例如患者的背部、 肩部或颈部后面， 在患者 1 下面的表面 7 上。按 压单元 10 可位于患者 1 的胸部 11 上和 CPR 施行者 ( 未示出 ) 的手下。按压单元 10 适合 于按照患者 1 的胸部 11 移动， 而表面单元 9 适合于按照表面 7 移动。表面单元 9 和按压单 元 10 的每个可以是参考部件和信号部件对 ( 未示出 ) 中的一个。考虑到表面 7 的运动和 / 或移位， 处理器使用从信号部件和参考部件得到的数据来确定信号和参考部件之间的相 对测量， 并根据相对测量进一步确定按压参数 ( 例如， 胸部按压的深度、 胸部按压的速率 )。 因为表面单元 9 按照表面 7 移动， 可使用表面单元 9 作为参考点来执行计算， 因而在确定按 压参数时考虑表面 7 的运动和 / 或移位。
运动传感器
参考图 3， 在一些例子中， 信号部件和参考部件可以每个都是运动传感器， 例如加 速计或速度传感器。当表面 7 在 CPR 的施行期间被按压时， 在患者 1 下面的表面单元 9 中 的参考部件 ( 例如， 加速计 ) 可配置成感测表面 7( 例如床垫 ) 的运动。信号部件 ( 例如加 速计 ) 可感测患者胸部 11 的运动和患者 1 下面的表面 7 的运动。在处理器， 从参考部件获 得的运动数据 ( 例如加速度、 速度或位移数据 ) 可从信号部件所得到的数据减去， 得到相对 测量以说明表面 7 的任何运动。例如， 表面 7 的运动的影响可从胸部 11 的所感测的运动被 消除。 在一些例子中， 信号部件和参考部件每个是加速计， 每个分别感测信号和参考加 速度测量。处理器可对加速度测量求积分， 分别获得信号和参考速度测量。处理器可对速 度测量求积分以分别获得信号和参考位移测量。信号位移测量可指示信号部件的位移， 而 参考位移测量可指示参考部件的位移。例如， 在信号部件在按压单元中而参考部件在表面 单元中的场合， 信号和参考位移测量可分别指示按压单元和参考单元的位移。处理器可从 信号位移测量减去参考位移测量以得到在信号部件和参考部件之间的相对位移测量。 以这 种方式， 可考虑表面 7 的运动的影响 ( 如表面单元的位移所指示的 )。
除了加速计或速度传感器以外的传感器可用于运动感测。例如， 信号部件和 / 或 参考部件可以是力或压力传感器。在使用力传感器的场合， 信号部件所测量的力数据可从 由参考部件所得到的数据减去， 以说明表面 7 的运动。
在一些例子中， 力传感器可用作测量运动的间接方法。 例如， 由表面吸收的力可由 力传感器测量， 且表面的相应变形可基于该力测量来计算。 类似地， 通过知道按压胸部所需 的力， 可计算胸部的位移。这两个位移可被减去， 以除去表面运动 ( 即， 进一步按压表面所 需的力 )。
在一些例子中， 传感器的组合也是可能的， 其中参考部件可以是与信号部件不同 类型的传感器。 例如， 按压单元可包括加速计以测量胸部和表面位移， 而表面单元可包括压 力传感器以确定转移到表面的力的量。力数据可用于计算表面的大致变形， 且表面的所计 算的位移可从按压单元的所计算的位移被减去。
场发生器和场探测器
在一些例子中， 信号部件可以是用于探测场 ( 例如电磁场 ) 的场探测器， 而参考部 件可以是用于产生场 ( 例如电磁场 ) 的场发生器。场发生器和场探测器可以是适合于所公 开的设备的位置传感器的例子。 相反， 信号部件可以是场发生器， 而参考部件可以是场探测 器。场发生器可包括配置成产生场例如电磁场的线圈组件， 而场探测器可包括配置成探测 所产生的场的线圈组件。场发生器和场探测器的线圈可包括在多个轴上的多个线绕组， 以 便在多个方向上产生多个场。 在一些例子中彼此正交的多个绕组可实现三维位置坐标的确 定。从信号部件和参考部件得到的数据在本例中是来自场探测器的响应信号， 其响应于场 发生器所产生的场。在一些例子中， 响应信号表示场探测器所感测的场强。处理器可使用 来自信号和参考部件的数据， 例如指示电磁场的强度的信号， 以计算相对测量， 在本例中是 场探测器相对于场发生器的位置。从相对位置信息中， 可计算按压参数， 例如胸部按压深 度。例如， 参考部件可以是场发生器， 并可放置在患者的背部后面 ； 信号部件可以是场探测 器， 并可位于患者的胸部上。 因为场探测器的位置是相对于场发生器的位置确定的， 且场发 生器在按照表面移动的表面单元中， 胸部的位移可与表面的位移分开地确定。
现在参考图 5。在所示例子中， 信号部件和参考部件是一对场发生器 14 和场探测 器 15。例如， 场发生器 14 可以是电磁场发生器， 而场探测器 15 可以是电磁场探测器。在 所示例子中， 表面单元 9 中的参考部件是场发生器 14， 而按压单元 10 中的信号部件是场探 测器 15， 然而， 在其它例子中， 参考部件可替代地是场探测器 15， 而信号部件可替代地是场 发生器 14。场发生器 14 可配置成产生电磁场 16， 而场探测器 15 可配置成探测电磁场 16。 例如， 场发生器 14 和场探测器 15 每个可包括分别用于产生和探测电磁场 16 的线圈组件。 图 6 示出可分别由场发生器 14 和场探测器 15 产生和探测的电磁场 16 的实例。 现在参考图 7， 其示出适合于用在场发生器 14 和场探测器 15 中的示例性线圈组 件 17。线圈组件 17 可配置成具有在多个轴上的多个绕组 18， 以便产生或探测在多个方向 上的多个场。在一些例子中， 线圈组件 17 可包括缠绕在 x19、 y20 和 z21 轴的每个上的三 个不同的线圈， 以便产生三个垂直的电磁场。适当的场发生器和探测器的例子在美国专利 申请号 12/354,913 中被描述， 该申请特此通过引用被全部并入。所产生的场通过场探测器 15 的探测产生响应信号， 其被传输或以其它方式提供到 CPR 辅助设备的处理器。响应信号 在一些例子中可以表示由场探测器 15 探测的场强。使用响应信号 ( 例如， 表示所探测的场 强 )， 处理器确定场探测器 15 相对于场发生器 14 的位置。从所确定的位置信息中， 可确定 按压参数例如胸部按压深度， 如在美国专利申请号 12/354,913 中所公开的。
在一些例子中， 无线同步信号可在表面单元 9 和按压单元 10 之间传输， 以确保场 探测器 15 与场发生器 14 同步。在发生器线圈组件 17 包括多个线圈 ( 例如三个线圈 ) 的 例子中， 由每个线圈产生的场可以是时间复用的， 并在这三个线圈的每个上排序。 同步信号 可向场探测器 15 指示哪个线圈正产生正被探测的场。在一些例子中， 所产生的场在所有线 圈上被频繁地复用。 在这种情况下， 同步信号可能不是必要的， 因为所有产生的场都可以同 时地但以不同的频率产生。场探测器 15 可例如通过使用对每个不同的频率或频带的带通 滤波并测量在该频率或频带处的场强来单独地探测每个场。在美国申请号 12/354,913 中 描述了适当方法的例子。
因为参考部件适合于按照支撑患者 1 的表面 7 移动， 可例如通过从按压参数的确 定来消除任何表面位移， 来考虑表面位移的影响。例如， 在参考部件是场发生器 14 的场合，
处理器确定场探测器 15( 在本例中， 是信号部件 ) 相对于场发生器 14( 在本例中， 是参考部 件 ) 的位置。 因为场发生器 14 与表面 7 一起移动， 胸部的位移相对于表面 7 的位移来确定。
在一些例子中， CPR 设备可包括如图 9 所示的单独的基本单元 22。在本例中， 信号 部件和参考部件是第一和第二场探测器 23、 24， 而场发生器 14 设置在基本单元 22 中。 场探 测器 23、 24 的每个探测场发生器 14 所产生的场， 并向处理器提供相应的第一和第二响应信 号。处理器使用相应的响应信号来确定场探测器 23、 24 的每个 ( 以及结果是按压单元 10 和表面单元 9 的每个 ) 相对于基本单元 22 的位置。基本单元 22 可被定位成相对于例如在 邻近患者 1 的相对刚硬的表面上的参考点 ( 例如， 静止泛光灯 ) 是静止的。因此， 处理器可 确定表面单元 9 相对于基本单元 22 的位置， 且该位置表示支撑患者 1 的表面 7 的位置 ( 包 括任何位移 )。类似地， 处理器可确定按压单元 10 相对于基本单元 22 的位置。处理器可接 着确定按压单元 10 相对于参考单元 9 的位置， 并因而考虑表面 7 的任何位移。例如， 在表 面单元 9 中的场探测器 24 的位置可从按压单元中的场探测器 23 的位置减去， 以消除在确 定按压参数例如胸部按压深度时从表面 7 的位移产生的任何误差。
发射器和接收器
在一些例子中， 参考部件可以是信号发射器， 而信号部件可以是信号接收器。 在本 例中， 从信号和参考部件得到的数据是从发射器到接收器的信号的所感测的飞行时间。所 传输的信号的飞行时间在它被拦截时可由接收器测量。飞行时间计算 ( 即， 从通过发射器 的信号发射到通过接收器的信号接收消逝的时间 ) 可由处理器使用来确定信号和参考部 件之间的相对测量， 在本例中是表面单元和按压单元之间的距离。 例如， 发射器和接收器可 被设计成发射并接收信号， 例如超声信号、 射频信号、 光学信号及其它信号。 现在参考图 10。 在所示例子中， 参考部件在表面单元 9 中并且是信号发射器， 而信 号部件在按压单元 10 中并且是信号接收器。在其它例子中， 参考部件可以是信号接收器， 而信号部件可以是信号发射器。 发射器将信号 25 发射到接收器。 处理器可基于在接收器接 收的信号的强度 ( 例如， 如接收器所感测的 ) 或接收的信号的飞行时间， 来确定接收器 ( 且 结果是按压单元 10) 和发射器 ( 且结果是表面单元 9) 之间的距离。例如， 如果发射器发送 超声信号， 则接收器可测量信号发射和信号接收之间的时间间隔。该时间间隔和距离之间 的已知关系 ( 例如， 基于超声信号的已知发射速度 ) 可在处理器用于确定按压单元 10 相对 于表面单元 9 的位置。当按压单元 10 的位置相对于表面单元被确定且表面单元 9 按照支 撑患者 1 的表面 7 移动时， 可例如通过减小或消除表面 7 的任何运动和 / 或移位的影响， 在 确定按压参数时考虑表面 7 的运动和 / 或移位。发射器和接收器可配置成分别发送和接收 不同类型的信号， 例如超声信号、 光学信号、 射频信号、 超宽带信号、 声信号、 红外信号或任 何其它适当的信号。
力传感器
在一些例子中， 参考部件和信号部件是力传感器。在信号和参考部件是力传感器 的例子中， 由参考部件感测的力测量可从由信号部件感测的力测量减去， 以说明表面运动。 这可类似于基于运动传感器的计算， 如上所述。
可结合其它传感器方法来使用力传感器。 因为胸部和表面顺应性一般从一个患者 到另一患者和从一个表面到另一表面变化， 根据简单的力测量， 按压参数例如胸部按压深 度的确定可能是不准确的。力测量对增加其它传感器类型的使用可能是有用的。例如， 如
果信号部件和力传感器是加速计， 且所确定的按压参数是胸部按压深度， 则一个误差源可 能是表面回弹 ( 例如， 其中表面是柔性或弹性表面， 例如床垫 )。在胸部按压的最高处和最 低处， 表面可以振动或回弹， 导致不准确的位置和深度测量。 通过将力传感器合并到按压单 元中， 设备能够确定何时实际力被施加到患者的胸部。
现在参考图 11。当确定被支撑在非刚硬表面 7 上的患者 1 上的胸部反弹时， 表面 回弹可能是明显的误差源。适当的胸部反弹需要 CPR 施行者完全释放在胸部按压的最高处 时患者 1 的胸部 11。该反弹允许血液重新填充心室， 以便在下一按压时重新循环。在反弹 期间， 应由 CPR 施行者对患者 1 的胸部 11 施加的很小的力或不施加力。然而， 由于在该阶 段期间没有 CPR 施行者所施加的外力， 在患者 1 下面的表面 7 可以回弹 26， 使胸部 11 稍微 移动到胸部按压的起始点 27 之上。该回弹效应可能减小按压参数例如胸部按压深度的确 定的精确性， 并且还可能阻止反弹被完全实现的正确确定。力或压力传感器到按压单元的 添加可帮助减小或消除归因于表面回弹的错误数据， 因为该运动在没有所施加的力的情况 下出现。使用压力和力数据， 因此可在确定按压参数时考虑该回弹运动。例如， 在没有任何 所感测的力的情况下确定的任何运动可被处理器忽略或丢弃。
反馈部件
CPR 辅助设备可包括用于根据所确定的按压参数向 CPR 施行者提供反馈的反馈部 件。例如， 反馈部件可设置在按压单元 10 和表面单元 9 中的一个上， 例如， 如图 3、 5、 10、 12 和 13 所示。在按压单元 10 上提供反馈允许在 CPR 被施行时向 CPR 施行者显示视觉反馈。 在这样的例子中， 反馈部件可以是屏幕或显示器。反馈部件还可以是提供音频或触觉反馈 以帮助在 CPR 的施行期间指导 CPR 施行者的音频或触觉部件。适当的反馈部件及其配置可 包括在美国专利申请号 12/354,913 和 11/936,184 中描述的那些， 这两个申请特此通过引 用被全部并入。
现在参考图 4。 在一些例子中， 设备包括基本单元 13， 且反馈部件 12 设置在基本单 元 13 中。基本单元 13 可放置在患者附近， 例如在患者旁边的地板上， 使得反馈 ( 例如视觉 和 / 或音频反馈 ) 可分开地从表面单元 9 和按压单元 10 被提供。在所示例子中， 基本单元 13 可容纳比在反馈部件直接合并到按压单元 10 或表面单元 9 中时更增强的反馈部件 12， 例如更大的视觉显示器或增强的音频质量部件。基本单元 13 还可包括额外的部件， 例如用 于数据存储的存储器和允许在所提供的反馈的量和类型中的 CPR 施行者灵活性的处理器 接口 ( 例如程序菜单 )。
现在参考图 8。该附图示出另一例子， 其中基本单元 13 提供反馈部件 12， 在这种 情况下， 信号部件和参考部件分别是场探测器 15 和场发生器 14。
物理变化
现在参考图 12。在一些例子中， 表面单元 9 和按压单元 10 可例如通过绳 28、 电缆 或连接器连接到彼此。 在其它例子中， 在表面单元 9 和按压单元 10 之间可以没有物理连接。 例如， 在表面单元 9 和按压单元 10 之间的通信是有用的场合 ( 例如， 在处理器包含在表面 单元 9 和按压单元 10 之一中的场合 )， 可建立无线数据通信路径 29， 如图 13 所示。来自按 压单元 9 或表面单元 9 的数据可被发送到包括处理器的单元用于处理。例如， 如果表面单 元 9 包括处理器， 按压单元 10 可具有能够将由信号部件所感测的数据发送到表面单元 9 的 无线发射器。数据可通过任何无线方式发送， 例如包括射频、 蓝牙、 Wi-Fi、 红外和任何其它适当的方法。
在一些例子中， 为了数据传输的目的， 表面单元 9 和按压单元 10 之间的通信可以 内在地是无线的， 而不需要单独的无线发射器。例如， 在表面单元 9 中的参考部件是场发生 器而按压单元 10 中的信号部件是场探测器的场合， 场的产生和探测内在地是无线的。来自 信号和参考部件的数据基于所产生的场的探测， 且场穿过自由空间是永久无线的。
虽然在某些物理配置中描述了目前公开的设备， 但变形是可能的。 在一些例子中， 例如在图 3 所示的例子中， 表面单元 9 可定位成使得它在患者 1 的背部后面以及在表面 7 的顶部上。按压单元 10 可定位成使得它在患者 1 的胸部 11 上和 CPR 施行者的手下。表面 单元 9 应定位成使得它按照患者 1 下面的表面 7 移动。按压单元 10 应定位成使得它按照 患者 1 的胸部 11 移动。当按压单元 10 和表面单元 9 因此被定位时， 例如通过经由从按压 单元 10 的位移减去表面单元 9 的位移而消除表面 7 的效应来考虑表面 7 的运动和 / 或位 移的过程是可能的， 导致患者胸部 11 的位移的确定， 而不影响表面位移的影响。例如通过 使用在表面单元 9 上的图 30， 可向 CPR 施行者指示表面单元 9 的适当定位， 图 30 描绘如图 14 所示的正确定位。
当放置表面单元 9 时， 在患者背部后面的部署的确切位置可能很重要。例如， 表面 单元 9 的适当放置可允许表面单元 9 按照表面 7 的整个运动和 / 或移位 ( 例如， 表面单元 9 的运动或移位与表面 7 的相应运动或移位相同 ) 或按照表面 7 的运动或移位的一部分移 动 ( 例如， 表面单元 9 的运动或移位是表面 7 的相应运动或移位的一部分 )。然而， 无论表 面单元 9 是否随着表面 7 的整个运动或移位或与该运动或移位的一部分移动， 在这两种情 况下， 表面单元 9 都被考虑为按照表面 7 移动。
如图 15 所示， 当胸部按压被给予时， 患者背部后面的表面 7 可屈曲， 使得其最深点 正好在按压点 32 之下。按压点 32 之下的表面 7 是凹的并变得较小， 以进一步形成按压点 32。因此， 表面单元 9 放置成接近于正好在按压点 32 之下的表面 7 的区域 33 可更完全地 捕获表面 7 的运动和 / 或移位。这通常被认为是在按压点 32 之后的人背部中的屈曲减少 的区域 34， 如图 16 所示。这个屈曲减少的区域 34 由于该区域中的脊柱 35 的刚硬性而在胸 部按压期间保持相对平坦。因此， 在屈曲减少的区域 34 附近的表面 7 将在按压期间保持相 对水平和平坦， 因此可表示表面凹陷的最深点， 且因此将表面单元 9 放置在这个区域中可 能是有用的。虽然将表面单元 9 放置在屈曲减少的区域 34 内或附近可能是有用的， 但放置 在患者 1 的背部、 肩部或颈部后面任何地方仍然可允许表面单元 9 按照表面 7 移动。在图 17 所示的例子中， 按压单元 10 可位于患者 1 的胸部 11 上， 且表面单元 9 可 ( 例如， 通过滑 动运动 36) 位于患者 1 的肩部之下并进入屈曲减少的区域 34 中。
当表面单元 9 位于屈曲减少的区域 34 之外或表面单元 9 可只遵循在按压点之下 的表面 7 的运动和 / 或移位的一部分的位置上时， 某些技术可用于减少误差并帮助估计表 面 7 的完全运动和 / 或移位。例如， 表面单元 9 和按压单元 10 的每个可包括分别作为参考 部件和信号部件的力传感器， 且此外每个包括用于感测平移数据的运动或位置传感器 ( 例 如， 加速计或场发生器 / 场探测器对 )。
现在参考图 18。在本例中， 处理器可配置成使用分别从力和运动或位置传感器 得到的力测量和平移数据将患者的胸部和表面建模为串联的弹簧。例如， 来自表面单元 9 中的参考部件的力测量数据可用于使用虎克定律来计算表面 7 的弹簧常数。例如， 已知 Fb＝ kbxb， 其中参考部件所测量的力 Fb 引起表面 7 的向下平移 xb， 如表面单元 9 中的运动或 位置传感器所测量的。通过重新整理上面的方程以对 kb 求解， 可计算表面 7 的弹簧常数 还已知 Ft ＝ ktxt， 其中信号部件所测量的力 Ft 引起患者的胸部 11 和表面 7 的统 称为 xt 的向下平移， 如按压单元 10 中的运动或位置传感器所感测的。这可被建模为表示 胸部顺应性的胸部弹簧 37 和表示表面顺应性的表面弹簧 38 的串联组合。这两个弹簧夹在 CPR 施行者的手 39 和支撑表面 7 的基部 40 或地板之间。因此， 由 CPR 施行者施加到患者胸 部 11 的力 Ft 也是作用在正好在患者胸部 11 之下的表面 7 上的力。如果表面单元 9 不是 正好位于按压点 32 之下， 由参考部件感测的力 Fb 小于施加到患者胸部 11 的总的力 Ft。然 而， 因为 kb 现在是已知的， Ft 可被代入表面单元 9 的原始方程中以对 xm 求解， 正好在按压点 之下的表面 7 的平移 这个平移运动 xm 可从信号部件所感测的运动 xt 减去， 以估计速度传感 按压的深度。平移运动 (xt 和 xb) 可由任何适当的运动或位置传感器例如加速计、 器或任何其它适当的运动传感器感测。可选地， 平移位移可使用位置传感器例如场发生器 和场探测器来感测， 如上所述。在图 19 所示的例子中， 力传感器 41 可夹在容纳另一传感器 ( 例如加速计 ) 的按压单元 10 中。在图 20 所示的例子中， 力传感器 41 可夹在容纳场探测 器 15 的按压单元 10 中。 在一些示例性实施方式中， 表面单元 9 适合于放置在屈曲减少的区域 34 之外。现 在参考图 22 和 23。在一些例子中， 表面单元 9 可位于患者 1 的颈部之下， 例如它可设置在 颈部支撑物中。当患者 1 平躺在表面 7 上时， 患者的气道 42 可能不是完全打开的， 如图 21 所示。通过例如使用颈部支撑物 44 向上和向后撑住颈部 43， 气道 42 可完全打开以提高氧 气到肺中的转移， 如图 22 所示。颈部支撑物 44 可能在患者 1 在非刚硬或可变形表面上时 是特别有用的。当患者 1 之下的表面 7 在胸部按压期间移动时， 患者 1 的颈部 43 可被迫进 入关闭的气道位置中。颈部支撑物 43 帮助确保气道 42 在 CPR 的施行期间保持打开。例如 具有作为参考部件的力传感器的、 设置在颈部支撑物 43 中的表面单元 9 可用于确定按压参 数。 在图 23 所示的例子中， 颈部支撑物 43 还可包括在复苏过程期间向 CPR 施行者提供的反 馈部件 12( 例如， 音频和 / 或视觉反馈部件 )。在本例中， 按压单元 10 可通过物理绳 28( 或 缆线 ) 连接到颈部支撑物 43， 如所示， 或按压单元 10 可使用无线连接进行通信。
到坚硬支撑物中的合并
虽然前述示例性实施方式将表面单元 9 描述为放置在患者 1 的背部、 肩部或颈部 之下， 其它示例性实施方式可具有连接到或设置在位于患者背部和表面 7( 例如非刚硬表 面 ) 之间的相对坚硬的支撑物中。坚硬支撑物可允许在 CPR 期间力更有效地转移到患者的 胸部 11。在患者背部和表面 7 之间的坚硬支撑物可降低表面 7 的运动的量。当坚硬支撑物 放置在患者 1 之下时， 施加到患者胸部的力主要不由下面的非刚硬表面 7 吸收。坚硬支撑 物可以是心肺功能支板、 担架、 靠背板或任何其它适当的坚硬平坦的物体。 心肺功能支板是 在医院中用来增加 CPR 的有效性的常用工具。它一般是可放置在患者 1 的背部后面并正好 在按压点 32 之下的小板。
表面单元 9 可在任何适当的位置或地方连接、 紧夹或以其它方式设置在坚硬支撑 物上， 因为坚硬支撑物将按照表面 7 移动。这可帮助减少或消除表面单元 9 更精确地放置
在患者背部后面的需要。在一些例子中， 表面单元 9 在连接到设置在患者之下的坚硬支撑 物时不必正好位于患者 1 后面。因为支撑物遵循表面 7 的运动和 / 或移位， 且表面单元 9 打开， 因此遵循支撑物的运动和 / 或移位， 表面单元 9 的运动和 / 或移位按照表面 7 的运动 和 / 或移位。因此， 在确定按压参数时可考虑表面 7 的运动和 / 或移位， 如上所述。在其它 例子中， 表面单元 9 和按压单元 10 每个可设置在块或楔形物中或设置在外部去纤颤器的电 极衬垫中。
现在参考图 24 和 25。在某些实施方式中， 表面单元 9 可包括连接机构， 例如夹紧 机构 45， 例如以将表面单元 9 连接到坚硬支撑物， 例如心肺功能支板 46。夹紧机构 45 可在 心肺功能支板 46 的边缘上滑动， 因而保持表面单元 9 相对于心肺功能支板 46 是静止的， 例 如， 如图 25 所示。在这个配置中， 表面单元 9 不必正好放置在患者后面， 因为它连接到在患 者之下的坚硬支撑物 ( 例如， 心肺功能支板 46)。
现在参考图 26。 在一些例子中， 表面单元 9 可直接嵌入或插入心肺功能支板 46 中。 按压单元 10 可例如使用连接器 47 连接到心肺功能支板 46， 以允许数据和功率传送到表面 单元 9 和从表面单元 9 传送。在一些例子中， 表面单元 9 可直接合并到靠背板 48、 担架、 轮 床或任何其它适当的支撑物中， 且按压单元 10 可例如使用如图 27 所示的连接器 47 连接到 靠背板 48、 担架、 轮床或支撑物。在一些例子中， 表面单元 9 还可使用在前面如图 28 所示 的夹紧机构 45 连接到担架或靠背板 48 上。当夹在靠背板、 心肺功能支板或其它坚硬支撑 物的侧面上时， 表面单元 9 可以不正好在患者 1 之下， 并可至少部分地对 CPR 施行者是可见 的。 因此， 表面单元 9 可包括反馈部件 12， 其用于例如在它所连接的板之外或之上延伸的表 面单元 9 的一部分上向 CPR 施行者提供视觉反馈。 现在参考图 29。在一些例子中， 心肺功能支板 46、 靠背板或其它适当的坚硬支撑 物可设计成使得它在患者 1 和表面 7 之间相对容易地滑动。在所示例子中， 表面单元 9 可 设置在心肺功能支板 46 中， 且心肺功能支板 46 具有可相对容易地被 CPR 施行者的手抓住 的延伸部分 49。这样的延伸部分 49 在推动患者 1 下面的心肺功能支板 46 时可向 CPR 施行 者提供额外的杠杆作用。反馈部件 12 也可设置在心肺功能支板 46 中， 例如在延伸部分 49 中， 如图 30 所示。在所示例子中， 按压单元 10 可贮存在心肺功能支板 46 内的隔间 50 中， 并为了使用可以是可拆卸或可移除的。
到表面中的合并
在一些例子中， 表面单元 9 可合并到患者 1 下面的表面 7( 例如非刚硬表面 ) 中。 例如， 表面单元 9 可嵌入床垫中， 或可缝到床垫纺织品上。 在一些例子中， 表面单元 9( 例如， 具有作为参考部件的柔性压力传感器 ) 可坚固地粘附到床垫的外表面。当患者 1 被放置在 床垫上时， 表面单元 9 已经在患者背部之下的位置上。按压单元 10 可连接到包含表面单元 9 的床垫， 并可位于患者 1 的胸部 11 上。由于表面单元 9 连接到床垫， 为了确定按压参数而 将考虑表面的运动和 / 或移位。
现在参考图 31。在一些例子中， 表面单元 9 可直接合并到表面 7 中。在所示例子 中， 表面单元 9 可设置在非刚硬表面例如床垫 51 中 ( 例如， 通过将表面单元 9 直接粘附到床 垫 51)， 或可用其它方式合并到床垫 51 的纺织品中。 例如， 具有作为参考部件的压力传感器 的表面单元 9 可粘附到床垫 51 的外表面， 使得当患者被放置在床垫 51 的表面上时， 表面单 元 9 可能已经适当地被定位成按照患者下面的表面 ( 在本例中， 床垫 51 的表面 ) 移动。按
压单元 10 可连接到表面 7， 并在施行 CPR 时可放置在患者的胸部 11 上。在其它例子中， 参 考部件可以是加速计， 其可在开始复苏过程之前粘附到床垫 51 的表面。在这样的例子中， 表面单元 9 可实质上是平的， 并包括在一侧上的粘性衬背。粘性衬背可被激活， 且表面单元 9 可直接连接到表面 7。当患者 1 放置在表面 7 上时， 患者 1 将在已经放置的表面单元 9 的 顶部上。
不同的身体尺寸
目前公开的设备可适合于不同的患者身体类型。例如， 幼儿 52 或小孩子可被放置 在容纳表面单元 9 的幼儿靠背板 53 上， 如图 32 所示。 按压单元 10 可被拴到幼儿靠背板 53， 并可放置在幼儿的胸部 54 上。幼儿靠背板 53 可放置在表面 7 上， 且 CPR 可被施行， 设备用 于确定按压参数， 如上所述。 此外， 本设备可根据所估计的患者的身体尺寸确定适当的按压 深度。当前的 CPR 方针建议， 针对胸腔的深度调节幼儿和孩子上的按压的深度。处理器可 确定表面单元 9 和按压单元 10 之间的距离， 并可使用这个确定的距离来确定或估计患者的 身体尺寸， 因而确定胸部按压的适当深度。 适当的按压深度在确定按压参数时可被考虑， 并 可包括在提供到 CPR 施行者的反馈中。这样的技术也可适合于成人患者。例如， 具有厚的 胸部的大骨架的成人可能需要比具有较小的骨架的成人更深的按压。在按压单元 10 和表 面单元 9 之间的确定的距离可因此用于确定或估计患者的胸部高度， 且适当的按压深度可 被相应地确定。
到去纤颤器中的合并
一般， 在心搏停止之后， 外部去纤颤器可用于使患者复苏。研究表明合并高质量 CPR 与迅速的去纤维性颤动的重要性。 因为外部去纤颤器常常用在医院和紧急环境中， 医疗 人员对被支撑在非刚硬表面上的患者工作并不是罕见的。 适当的去纤维性颤动需要两个单 独的电极衬垫的精确放置。 一般， 顶部电极衬垫正好位于患者的右肩之下， 而侧面电极衬垫 放置在患者的左侧上， 正好在胸腔 (ribcage) 之下。在一些例子中， 表面单元 9 和按压单元 10 中的至少一个可设置在去纤颤器的电极衬垫组件中。
现在参考图 33、 34、 35 和 36。 电极衬垫尺寸、 形状和放置的可变性实现一系列不同 的配置。例如， 如图 33 所示， 按压单元 10 和表面单元 9 可以都容纳在顶部电极衬垫 55 内， 保持侧面电极 56 没有任一个单元。 顶部电极衬垫 55 可配置成使得顶部电极衬垫 55 的胸部 部分 57 在患者 1 的胸部 11 上延伸并提供按压单元 10， 而顶部电极衬垫 55 的肩部部分 58 在患者 1 的肩部上和背部 59 后面延伸并提供表面单元 9。在另一例子中， 如图 34 所示， 按 压单元 10 和表面单元 9 都可设置在侧面电极衬垫 56 中。侧面电极衬垫 56 的胸部部分 57 可在患者 1 的胸部 11 上延伸并可提供按压单元 10， 而侧面电极衬垫 56 的侧面部分 60 提供 表面单元 9， 并可延伸出侧面电极衬垫 56 的侧面并缠绕在患者 1 周围， 使得表面单元 9 位于 患者背部 59 上。在另一例子中， 如图 35 所示， 表面单元 9 可设置在顶部电极衬垫 55 中， 而 按压单元 10 可设置在侧面电极衬垫 56 中。在另一例子中， 如图 36 所示， 按压单元 10 可设 置在顶部电极衬垫 55 中， 而表面单元 9 可设置在侧面电极衬垫 56 中。可能其它配置是可 能的。
现在参考图 37 和 38。在一些例子中， 按压单元 10 可设置在不是去纤颤器的电极 衬垫组件的部分的单独的胸部块 61 或衬垫中。在一些例子中， 表面单元 9 可设置在顶部电 极衬垫 55 中 ( 如图 37 所示 )， 或侧面电极衬垫 56 中 ( 如图 38 所示 )， 而按压单元 10 设置在与电极衬垫分离的衬垫或胸部块 61 中。
现在参考图 39 和 40。 在一些例子中， 表面单元 9 可设置在与去纤颤器的电极衬垫 组件分离的衬垫或单独的背部块 62 中， 而按压单元 10 可设置在顶部电极衬垫 55 中 ( 如图 39 所示 )， 或侧面电极衬垫 56 中 ( 如图 40 所示 )。
现在参考图 41。 在一些情况中， 外部去纤维性颤动需要前电极衬垫 63 和后电极衬 垫 64 的使用。例如， 通常在儿科外部去纤维性颤动中看到这种配置。为了适应该配置， 在 一些例子中， 表面单元 9 可设置在去纤颤器的后电极衬垫 64 中， 而按压单元 10 可设置在去 纤颤器的前电极衬垫 63 中。
按压参数
虽然被描述为按压参数的例子的胸部按压深度可由目前公开的设备确定， 但其它 按压参数也可被确定。例如， 目前公开的设备可通过确定在给定时间单位内出现的胸部按 压的数量来确定其它 CPR 参数， 例如胸部按压速率 ( 例如， 在非刚硬表面上 )。 一般， 在患者 下面的非刚硬表面的表面回弹和运动可能使胸部按压速率的确定复杂化， 其中表面的运动 或移位没有被考虑。用于确定胸部按压速率的算法可确定信号的峰值和谷值， 以便识别按 压。当这些峰值被探测到时， 按压计数可递增。反常运动和回弹例如由于非刚硬表面的运 动或移位产生的那些运动和回弹可能搞乱这样的算法。 目前公开的设备可帮助通过提供一 种在确定按压参数例如胸部按压速率时考虑表面的运动或移位的方法来处理此问题。
目前公开的设备也可用于确定 CPR 参数， 例如营救呼吸到非刚硬表面上的患者的 充足的给予。例如， 当呼吸或通气被给予患者时， 患者的胸部可上升。胸部的上升可被探测 为按压单元的运动。 根据表面单元的运动或移位将考虑表面的任何运动或移位， 如上所述。 而且， 在一些例子中， 可确定表面单元和按压单元之间的距离， 如上所述。这个确定的距离 对确定或估计患者的胸腔的近似容积可能是有用的。 所确定的胸部上升可接着与胸腔容积 关联， 以确定近似的通气量。
本公开提供了当患者在非刚硬的、 柔性的或易弯的表面上复苏时用于确定 CPR 参 数的设备和方法。虽然在本公开中提供了某些实施方式和例子， 但它们仅仅是为了说明的 目的， 且没有被规定为限制性的。本领域技术人员将理解， 变化是可能的。所提到的所有参 考资料特此通过引用被全部并入。