CN105873513A - 门诊诊断设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于获取以及处理主机设备上的传感器信号的设备和方法。所述设备包括接口，并且连接至所述主机设备上的插口。所述设备进一步包括仪器块，其从所述主机插口汲取电力以为其运行供电。所述仪器块进一步处理信号，并在所述设备接口连接至所述主机插口时，将此信息运送至所述主机。所述主机设备控制电子模块的某些方面，以获取并处理多个信号。所述设备中的所述仪器块通过电缆连接至一个或多个传感器，以检测心电图(ECG)、脑电图(EEG)、运动、呼吸系统的气流、体温、动脉血氧饱和度水平的光强、血压以及任何其他生理信号中至少之一。

Description

门诊诊断设备及其方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年9月29日提交的美国实用专利US 14/499,345、以及2013年11月27日提交的美国临时申请US 61/909,440的优先权，这两个申请的全部内容以引用的方式合并于此。

技术领域

本公开涉及生理监测设备，并且更具体地，涉及用于检测以及向用于监测和解释人体的生理现象的另一门诊设备提供生理信号的配件设备。

背景技术

移动计算和高效能通信的研究进展已在连续采集、存储和处理生理信号方面显示出前景。部署在下一代网络中的普适传感器使得高效且准确的信息处理的算法成为可能。可用由任何人经常使用的电子设备实施包括但不限于心电图(ECG或EKG)信号以及脑电图(EEG)信号的监测的人体的生理现象的监测。

如由附接到皮肤表面的电极所探测到的并且由人体的外部设备所记录的，通过一段时间内心脏的电活动的解释来实施ECG信号的监测。由心脏的电活动产生的记录称为ECG。通过沿人的头皮的电活动的记录和解释来实施EEG信号的监测。EEG测量由大脑神经元内的离子电流产生的电压波动。

本领域已知测量人的生理信号的方法，生理信号诸如呼吸、体温、血氧饱和度以及血压。为了监测人的呼吸，可使用肺活量计。肺活量计是测量呼吸时的气流以及估计肺部空气容量的仪器，其用于诊断哮喘或慢性阻塞性肺疾病(COPD)。体温是包括发热、脓毒症、皮疹或可能影响人的任何其他疾病的健康状况的重要指示。可使用具有红外(IR)传感器的电子设备执行温度的测量。

脉搏血氧仪可用于监测人体中的血氧饱和度，血氧饱和度是到达组织的动脉血中的氧浓度的测量。可使用脉搏血氧仪无创地测量周边血氧饱和度(SpO2)。脉搏血氧仪设备包括光电探测器，其响应通过组织(诸如指尖、耳垂等)的红色光和红外光，且随后，处理信号以估计SpO2。动脉血压(BP)是另一种生理信号，该生理信号可使用包括示波法原理的许多技术无创地估计。通过压力传感器检测人的上臂上的袖带(其先充气随后放气)中压力幅度变化。处理检测的信号以估计收缩以及舒张BP。为了测量任意生理参数，多个传感器用于检测基础生理学的一些特定方面。随后，使用专用医疗设备、通用目的计算机、微处理器、ASIC、或任何其他计算设备上运行的软件算法处理检测的信号。

进来，手机、智能电话、平板电脑以及其他个人设备已变得无所不在。这些设备以及笔记本电脑和台式机在本文的后面称为主机设备。大多数主机设备提供耳机插口，提供耳机插口向耳机提供音频信号。另外，它们向麦克风提供电力，并从麦克风接收信号。包含用于电通信的麦克风的耳机通常称为耳麦。在本说明书的后文中，术语耳机和耳麦可互换使用。耳机接口(jack)和耳机插口需要物理的、电的连接，以交互操作。在本说明书的后文中，术语接口和插口用于表示任何电连接。使用典型的3.5mm、4引脚接口及兼容的插口的耳机和耳麦的接线被称为如下示出的TRRS(尖、环、环和套管)结构。

引脚编号	引脚名称	描述
			1	尖	左音频输出
2	环1	右音频输出
			3	环2	公共/地
4	套管	麦克风输入

本领域已知的是一侧上具有耳机接口的耳机或驻极体麦克风电缆，其可与主机设备连接。无手、语音通话应用中常用的耳机需要麦克风偏置，以为麦克风组件内部的前置放大器供电。主机设备或移动设备或消费者设备上的插口在麦克风输入(引脚-4)以及公共/地(引脚-3)上提供该偏置，同时，在相同的两个引脚上从麦克风接收音频信号。重要的一点在于：为传感器提供的电力以及来自传感器的信号通信在两线接口上实现。这样的AC-耦合结构的限制在于：输入信号仅可以是AC信号，而在输入信号(诸如音频和语音)的低频中不具有任何信息。

图1示出到智能电话和平板电脑上的耳机插口的典型的麦克风连接。结型场效应晶体管(JFET)提供放大和阻抗匹配。电阻器R值在1-10KΩ范围内，其提供用于JFET运行所需要的偏置电压和源电流。另外，电容器C值在1-50μF范围内，且在为ADC传递音频信号时阻挡DC电压。麦克风变成电流源，传送几百μA。因此，两线接口可向传感器提供电力，并且还可使用AC耦合接口接收来自传感器的模拟数据。

图2示出传统的ECG等效电路。图3中示出了针对常用电极的图2的电路的阻抗。阻抗有时可高达500kΩ。此可变性是由于现成的银/氯化银电极中的变化，且由于一次性电极的老化。ECG信号具有0.05至100Hz范围的带宽。ECG信号的典型幅度大约为5mV。该信号有时取决于±300mV的DC偏置。在智能电话的音频插口处，将被高通滤波操作过滤掉的低频中存在重要的诊断信息。可重用的烧结的银/氯化银电极在很大程度上降低了电极可变性。类似地，对于对临床医生感兴趣的诸如气流、温度、光强和压力之类的对应于某些生理方面的信号，频率成分(frequency content)远低于语音和音频的频率成分。由于图1中的电容器C将阻挡低频信号，因此这样的插口对接收生理信号是没有用的。

在专利申请US 20130331663中公开了一种可与智能电话或计算机一起使用的心脏监测系统。其公开了一种具有传感器组件的个人监测系统，用于检测生理信号。该系统要求调频(FM)生理音频信号，且要求6-20kHz范围内的载频。这里，FM信号是音频信号，而不是电信号。另外，个人监测系统的音频发射器向麦克风发射音频信号。

专利US 8509882公开了一种可与智能电话或计算机一起使用的个人监测设备。该设备使用调频(FM)解调，并且生成声信号。载波信号在6-20kHz范围内。该设备使用内置麦克风以及音频隔离变压器来连接智能电话或计算机。

通常，针对耳机，使用由电子设备提供的麦克风偏置为麦克风传感器供电是已知的。麦克风传感器限于检测语音、音频以及环境声音信号。电子设备的音频接口不用于ECG、EEG及其他生理信号。用于为连接至音频接口并提供与电话数字通信的设备进行供电的系统在本领域中是已知的。在这些系统中，电话生成被整流并被滤波以生成用于外部设备的电力的音频信号。麦克风端口被保留用作从设备向电话传递离散的数据。麦克风偏置不用于向外部设备供电。

因此，存在对使用手机、智能电话、平板电脑及任何其他个人设备来监测生理信号的设备和方法的需要。

发明内容

通过提供如说明书中描述的方法和系统克服了现有技术的缺陷，且提供了其他优点。

本公开的一个实施例是一种第一设备，也称为智能配件或智能电缆。所述第一设备具有至少一个仪器块、以及可连接至具有插口的第二设备的接口、以及至少一个传感器。所述第一设备包括所述仪器块中的至少一个放大器，以及所述仪器块中的一个或多个调制器，所述至少一个放大器被配置成放大从所述至少一个传感器接收的至少一个信号。所述一个或多个调制器被配置成调制至少一个放大的信号。所述至少一个调制的信号在所述接口连接至所述插口时，被传输至所述第二设备。来自所述第一设备的所述模拟信号被称为“复合模拟信号”。从所述第一设备传输的信号将被理解为复合模拟信号，即使为了简洁未明确陈述。另外，所述第一设备被配置成在所述接口连接至所述插口时，从所述第二设备接收电力。所述至少一个信号是心电图(ECG)、脑电图(EEG)、运动、呼吸系统的气流、体温、动脉血氧饱和度水平的光强、血压和任何其他生理信号中之一。

本公开的另一示例是一种第二设备，也称为主机设备，具有至少一个ADC、至少一个控制单元、至少一个调制解调器以及可连接至具有至少一个仪器块和接口的第一设备的至少一个插口。所述第二设备包括：所述至少一个ADC，被配置成在连接至所述接口时，通过所述至少一个插口从所述第一设备接收模拟信号，并且将所述模拟信号转换成数字信号。由所述第二设备接收的所述模拟信号被理解为复合模拟信号，即使为了简洁未明确陈述。所述控制单元被配置成接收所述数字信号，并且实施带通滤波、解调以及从由所述第一设备检测的至少一个原始信号中提取特征。

本公开的又一实施例是一种第一设备，具有至少一个传感器、至少一个执行器、仪器块以及可连接至具有插口的第二设备的接口。所述第一设备包括所述仪器块中的至少一个放大器，被配置成放大从所述至少一个传感器接收的至少一个信号。另外，所述第一设备包括所述仪器块中的至少一个驱动器单元，用于驱动至少一个执行器，其中所述至少一个驱动器在所述接口连接至所述插口时，从所述第二设备接收驱动信号。由所述至少一个传感器检测的所述至少一个复合模拟信号在所述接口连接至所述插口时，被传输至所述第二设备。

本公开的另一实施例是一种第二设备，具有至少一个ADC、至少一个DAC、至少一个控制单元、至少一个调制解调器以及可连接至具有至少一个仪器块和接口的第一设备的至少一个插口。所述第二设备包括所述至少一个ADC，被配置成在连接至所述接口时，通过所述至少一个插口从所述第一设备接收复合模拟信号，并且将所述信号转换成数字信号。所述至少一个控制单元，被配置成向所述至少一个DAC提供至少一个激励信号，从所述至少一个ADC接收至少一个数字信号，并且处理从所述至少一个ADC接收的所述至少一个数字信号。所述至少一个驱动信号在所述至少一个插口连接至所述接口时，从所述至少一个DAC传输至所述第一设备。

本公开的另一实施例是一种用于使用第一设备处理由至少一个传感器检测的至少一个信号的方法。所述方法包括：接收由所述至少一个传感器检测的所述至少一个信号，放大所接收的至少一个信号，对所放大的至少一个信号实施预定义调制，以及在所述第一设备的接口连接至第二设备的至少一个插口时，通过所述接口将具有至少一个调制的信号的复合信号传输至所述第二设备。

本公开的又一实施例是一种用于获取以及处理来自至少一个传感器的至少一个信号的系统。所述系统包括：第一设备，所述第一设备具有至少一个仪器块、以及可连接至具有插口的第二设备的接口、以及所述至少一个传感器。所述第一设备包括：所述仪器块中的至少一个放大器以及所述仪器块中的一个或多个调制器，所述至少一个放大器被配置成放大从所述至少一个传感器接收的至少一个信号；其中所述一个或多个调制器中的每一个调制器被配置成调制至少一个放大的信号，具有至少一个调制的、放大的信号的复合信号在所述接口连接至所述插口时，被传输至所述第二设备。所述系统还包括第二设备，所述第二设备具有至少一个ADC、至少一个控制单元、至少一个调制解调器以及可连接至所述第一设备的至少一个插口。所述第二设备包括：所述ADC，被配置成在连接至所述接口时，通过所述至少一个插口从所述第一设备接收具有至少一个调制的、放大的信号的复合信号，并且将所调制的、放大的信号转换成数字信号；以及所述控制单元，被配置成接收所述数字信号，并且实施带通滤波、解调以及提取由所述第一传感器检测的至少一个原始信号。

本公开的另一实施例是一种用于处理传感器信号的方法。所述方法包括：接收由一个或多个传感器检测的一个或多个信号，放大所接收的一个或多个检测的信号，对所放大的一个或多个信号实施预定义调制，将所调制的一个或多个的信号组合以形成复合模拟信号，以及将所述复合信号传输至主机设备，以供进一步处理。

本公开的又一个实施例是一种用于获取以及处理第二设备上的复合信号的方法。所述方法包括：接收复合信号，转换到数字域，将一个或多个信号与所述复合信号分隔开，将所分隔开的一个或多个信号解调到基带，从所述基带信号中提取一个或多个特征，以及选择性地传递所述一个或多个基带信号和所提取的特征。

本公开的又一实施例是一种第三设备，其也是主机设备，包括至少一个控制单元、至少一个调制解调器以及至少一个图形用户界面单元。所述至少一个控制单元被配置成接收与由第一设备生成的复合模拟信号对应的至少一个数字信号，以及实施带通滤波、解调和提取由第一设备检测的至少一个原始信号中之一。所述第三设备进一步包括一个或多个带通滤波器，用于实施带通滤波。

前面的概述仅为说明性的，并且目的不在于任何方式的限制。除了上面描述的说明性的方面、实施例及特征之外，通过参照附图和以下详细描述，其他方面、实施例、和特征将显而易见。

附图说明

在所附的权利要求中陈述本公开的新特征和特性。但是，在结合附图阅读时，通过参照下面的说明性实施例的详细描述，将很好地理解本公开本身的实施例以及优选的使用模式、其他目的及其优点。现在参照附图，仅通过示例的方式描述一个或多个实施例，其中：

图1依照现有技术实施例示出麦克风接口和耳机插口的示意图；

图2依照现有技术实施例示出生物传感器的等效电路；

图3依照现有技术实施例示出将阻抗大小图示为典型的生物电位电极的频率的函数的图；

图4依照本公开的实施例示出用于在主机设备上获取ECG信号的智能配件或智能电缆设备；

图5A根据本公开的实施例示出智能电缆的电子模块或仪表单元的框图；

图5B示出传统的调制器电路；

图6A根据已知技术示出具有3终端接口的基于文丘里(Venturi)原理的气流传感器；

图6B根据本公开的另一实施例示出用于在主机上获取呼吸信号的智能配件；

图7A根据本公开的实施例示出智能配件或智能电缆的电子模块的框图；

图7B根据本公开的另一实施例示出智能配件的电子模块的框图；

图7C根据本公开的再一实施例示出不具有低压差线性稳压器的智能配件或智能电缆的电子模块的框图；

图8根据本公开的实施例示出使用脉搏血氧仪智能电缆来监测血氧饱和度的图示；

图9根据本公开的可替代的实施例示出用于多种生理参数的智能配件或智能电缆；

图10根据本公开的实施例示出主机设备的框图；以及

图11依照本公开的实施例示出用于ECG、EEG、运动、气流、温度、光强、压力及其他信号的主机侧的信号和特征提取模块。

为了统一，各附图仅为了说明的目的来描绘本公开的实施例。根据以下描述，本领域的技术人员将很容易地认识到：可使用本文说明的结构和方法的可替代的实施例，而不脱离本文描述的公开的原理。

具体实施方式

在本文档中，词语“示例性的”在本文中用于表示“用作一种示例、实例、或说明”。本文描述为“示例性的”的本主题的任何实施例或实现方式不一定构造为优选的或优于其他实施例。

虽然本公开容易受到各种修改和可替代的形式的影响，但已在各图中通过示例的方式示出了其特定实施例，且将在下面详细描述其特定实施例。但是应理解，其目的不在于将本公开限制于所公开的特定形式，而是相反，本公开将覆盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同物、及替代物。

术语“包括”、“包含”或其任何其他变形目的在于覆盖非排他性包含物，使得包括一系列部件或步骤的设置、设备或方法不仅包括那些部件或步骤，还可包括未明确列出的其他部件或步骤、或这种设置或设备或方法固有的部件或步骤。换句话说，在没有更多约束的情况下，被“包括…”跟随的系统或装置中的一个或多个元件不排除系统或装置中其他元件或额外的元件的存在。

本公开公开了通过一个或多个传感器获取并处理生理信号。生理信号包括但不限于：心电图(ECG)、脑电图(EEG)、运动、呼吸系统的气流、体温、动脉血氧饱和度水平以及血压，统称为手持设备或计算设备上的“信号”，手持设备或计算设备诸如但不限于：智能电话、平板电脑、个人电脑(PC)等，统称为使用智能配件或智能电缆或第一设备的“主机设备”或第二设备或第三设备。

本公开的一个实施例是一种也称为第一设备或智能配件或智能电缆的设备，该设备包括用于通过插口将第一设备连接至主机设备的接口，主机设备也称为第二设备。另外，第一设备包括在一侧上与接口连接的仪器块，并且在另一侧上具有一个或多个传感器电缆，其中仪器块通过一个或多个传感器电缆接收由一个或多个传感器检测的预定信号。仪器块包括放大器，用于放大从一个或多个传感器接收的检测信号。放大器是仪表放大器。另外，仪器块包括一个或多个调制器，用于对从放大器接收的、放大的检测信号实施预定的调制。调制包括但不限于：调幅(AM)、调相(PM)、调频(FM)等。在一个实施例中，预定的调制是FM，且调制器是压控振荡器(VCO)。调制保留放大的检测信号的低频成分，以供进一步处理。仪器块可包括主电池和/或副电池，用于为仪器块供电。进一步，仪器块可包括调节器，用于向放大器和调制器提供预定的电力，其中所述调节器通过接口从智能电缆连接到的主机设备的插口接收电力。通过第一设备的接口将来自调制器的调制信号作为复合模拟信号传输到第二设备，以供处理。被一个或多个传感器检测的信号是因动脉血氧饱和度水平、血压、以及任何其他生理信号而变化的ECG、EEG、运动、呼吸系统的气流、体温、光强中之一。

本公开的示例性的实施例是一种也称为智能电缆或智能配件或第一设备401的电缆，其在图4中示出。第一设备401包括接口407，用于连接到主机设备，主机设备也称为第二设备402。电子模块或仪器块403嵌入到第一设备401中，且从麦克风插口汲取电力，麦克风插口称为插口408，用于为电子模块或仪器块403的运行提供电力。电子模块403进一步处理信号，该信号诸如但不限于：心电图(ECG)、脑电图(EEG)、运动、气流、温度、光强、压力，并经由接口407以及插口408将此信息作为复合模拟信号传输到主机设备或第二设备402。此外，主机设备402可控制用于获取并处理多个信号的电子模块403的某些方面。在示例性的实施例中，第一设备中的电子模块403通过如图4中示出的、由标号405统一引用的电缆-1、电缆-2、电缆-i和电缆-n的电缆连接至一个或多个变换器/传感器，变换器/传感器诸如图4中示出的、由标号404统一引用的ECG电极。在这些电缆的另一端处的变换器可包括烧结的银/氯化银电极404，每个银/氯化银电极404嵌入到舒适的踝扣/腕扣中。烧结的银/氯化银电极404提供用于检测诸如EEG和ECG信号的生物电位信号的优越性能。变换器可包括但不限于连接至从电缆-1到电缆-n的其他传感器，诸如压力、温度、运动、气流、温度、光强、压力等(这些变换器在图4中未示出)。

在一个实施例中，主机设备或第二设备402包括内部模拟-数字转换器(ADC)409、中央处理单元(CPU)或称为控制单元或控制器410、存储器(图中未示出)以及用于在任何网络(图中未示出)上传输信息的调制解调器411，如图10中描绘的。ADC 409将通过插口408从第一设备401接收的复合模拟信号转换到离散域。主机设备402CPU 410处理离散域信息，以提取至少一个信号，诸如ECG、EEG、运动、气流、温度、光强、压力以及任何其他生理信号。主机设备402可从多个提取的原始信号中推断其他信息，诸如但不限于：与康复、健康监测、体能、耐力训练等有关的信息。主机设备402可经由有线或无线通信，通过调制解调器411向也称为第三设备的另一设备传递提取的信号和推断的信息中至少之一，该第三设备诸如但不限于：临床医生设备、教练设备。主机设备402还可经由接入点、网关等，向任何网络或互联网传递所述信息。在一个实施例中，主机设备402可数字化复合模拟信号，并将其传输到第三设备，以供进一步处理。

如图4中示出的，变换器/传感器检测的信号包括但不限于：ECG和EEG、运动、气流、温度、光强、压力、以及任何其他生理信号，其具有临床相关的非常低的频率成分。由于没有20Hz以下的音频信息，因此典型的主机设备402的耳机插口408是AC耦合的。仪表/电子模块403预处理信号，并实施到例如20-20000Hz范围的音频频带的调频(FM)。如图9中示出的，针对支持多个传感器404A、404B的第一设备或智能配件或智能电缆401，每个传感器信号被调制到不同的中心频率，因此，使得连接至引脚4 505和引脚3 504的一对线能够承载多个传感器信号。调制可以是FM，尽管对传感器信号的频谱进行频移的诸如AM、PM等的其他类型的模拟调制技术也是可能的。本公开使得诸如但不限于正变得越来越普遍的智能电话以及平板电脑之类的移动设备能够使用智能电缆系统获取并处理ECG、EEG、运动、气流、温度、光强、压力、及其他传感器信号，因此，将他们的使用扩展为门诊诊断仪器。利用主机设备402的电池和处理能力以降低成本，同时，提供与医院内使用的诊断仪器相适应的卓越的信号质量。

在一个实施例中，第一设备401可从包含在其他可穿戴设备中的传感器获得传感器信号，可穿戴设备诸如但不限于：提供足够的场地以放置用于处理和传输的ADC的背心和头盔，ADC包括向电子器件提供电力的电池。但是，将所有传感器404连接至电子模块403需要的多条电线或电缆405可能从空间、可靠性和成本的角度是被禁止的。作为示例，在一个实施例中，EEG帽可包括64至256个范围的电极。另外，可能存在与由提供其他信息的传感器生成的信号相关的运动。在一个实施例中，背心可包括几十个ECG传感器和其他传感器。在这种应用中，两线系统可用于承载复合模拟信号多传感器信号，其中每个传感器信号被调制到不同的中心频率。由于复合模拟信号将连接到不受音频频带耳机接口限制的ADC，因此可穿戴系统可使用比20-20000Hz的音频频带更高的频谱。在一个实施例中，这种可穿戴系统可使用向电子器件提供电力的单独的线，以及用于信号平面向电子模块传递复合模拟信号的双线接口。在另一实施例中，这种可穿戴系统可包含主电池或副电池，用于向所述第一设备中的电子器件供电。

图5A依照本公开的实施例示出包括智能电缆或第一设备401的电子模块或仪表单元403的系统的框图400以及第二设备402的框图。如图5A中示出的，仪表单元403包括仪表放大器(IA)501、至少一个低压差线性稳压器(LDO)503以及一个或多个调制器或调制器电路或压控振荡器(VCO)502。IA 501通过一个或多个电缆，从一个或多个传感器/变换器接收信号。该信号可包括但不限于ECG、EEG、气流、温度、光强、压力以及运动信号。来自连接至两个传感器/变换器的两个电缆(或一个ECG导联)的差分信号转换成单端信号，并由IA放大。在一个实施例中，第一设备401的电子模块403中可存在多个IA 501。为了保留信号中的低频信息，频率调制用于使用VCO 502将信号外差到音频频带。使用来自引脚4 505的麦克风偏置对IA 501和VCO 502供电。电容器(图5A中未示出)可位于接近IA 501和VCO 502的电源引脚，以提高电源抑制比(PSRR)。可替代地，低压差线性稳压器(LDO)503可用于向第一设备401电子组件提供稳定的电力。

第二设备或主机设备402包括ADC 409，用于将来自第一设备401的复合模拟信号数字化为复合离散信号。进一步，第二设备402包括具有带通滤波器的处理器，带通滤波器用于过滤复合离散信号，以提取至少一个调制信号。进一步，第二设备可包括软件或解调模块410，用于从所述离散信号中提取原始基带信号，原始基带信号诸如但不限于：ECG、EEG、运动、气流、温度、光强、压力、以及其他生理信号。例如大约5-6kHz、大致5-10kHz为中心的非常高的FM带宽可用于在解调后提供高分辨率信号。这将在解调后产生非常低的输入参考噪声(IRN)，例如，小于10μV。小于10μV的IRN通常专用于医院心脏手术期间使用的高端ECG监测仪器。对于其他信号，FM带宽可能基于所述信号的最大频率(即1/2尼奎斯特(Nyquist)频率)而不同，其他信号诸如：运动、气流、温度、光强、压力等。

本公开的一个实施例是ECG传感器接口。标号RA、LA、LL以及RL通常用于分别表示置于主体的右臂、左臂、左腿和右腿上的电极。ECG导联/电缆是在两个电极之间提供的差分信号。ECG肢体导联是置于主体的肢体上的两个ECG电极之间的差分信号。导联I对应于LA-RA，导联II对应于LL-RA并且导联III对应于LL-LA。为了降低电力线干扰的影响以及提高共模抑制比(CMRR)，置于右腿上的电极(RL)用于将检测信号的修改版本放回到患者上。此方法称为右腿驱动(RLD)。在从主线供电的ECG系统中，RLD非常有用。

在本公开的一个实施例中，第一设备401的仪表放大器(IA)501能够从肢体导联获取任何检测信号，诸如但不限于：ECG信号。如图5A中示出的，差分输入接口提供至IA 501。例如，所使用的IA 501可以是IC AD8232。AD8232在集成电路中提供许多ECG检测功能，减少对多个离散部件的需要。

可使用在音频频带中运行的多种配置实现如图5A中示出的电子模块403中的一个或多个调制器或压控振荡器(VCO)502。电子模块403的VCO 502用作频率调制器。VCO的一个示例是文氏桥振荡器(Vein Bridge Oscillator)。在另一示例中，VCO 502是图5B中示出的变容二极管VD₁。图5B图示本领域已知的许多调制电路中的一个示例调制器电路。IA 501中的输出驱动图5B中示出的VCO 502的调制输入。如图5B中示出的Vcc线510与图5A中的Vdd线507相同。

可使用电极检测诸如ECG和EEG之类的电生理信号或生物电位信号，但对于诸如但不限于运动、气流、温度、光强和压力之类的参数，首先使用适当的传感器将其转换成电信号。

在图6A中示出使用具有3终端接口的文丘里管600的气流传感器。文丘里管60的收缩产生图6A中示出的P1 603和P2 604之间的差分压力。硅差分压力传感器602将由于文丘里管中的气流产生的压差转换成电信号。差分压力传感器包括由地607、电源Vdd 605以及信号V 606组成的三线接口。信号V 606是肺活量测量信号(spirometry signal)，其具有对应于呼吸量的幅度和对应于呼吸率的频率。文丘里管600作为示例示出，并且用于检测气流的其他变换器是本领域已知的。肺活量测量信号包括对应于呼气和吸气的正负摆动，但是频率成分非常低。

在本公开的一个实施例中，传感器可以是连接至第二设备的第一设备中供给的气流传感器，其用于实施肺功能测试(PFT)，并且用于测量肺功能的生理信号。为了保留肺活量测量信号中的低频信息，频率调制技术用于使用调制器电路或压控振荡器(VCO)将肺活量测量信号外差到音频频带，调制器电路或压控振荡器(VCO)是电子模块608，如图6B中示出的。图7A依照本公开的实施例示出第一设备的电子模块或仪表单元的框图。如图7A中示出的，在第一设备的接口连接至第二设备的插口时，使用来自第二设备的引脚4的麦克风偏置对IA 501和VCO502供电。在一个实施例中，传感器404和电子器件403可包含在装备有接口407(该图中未示出)的呼吸管600中，接口407用于插入到第二设备的插口中。在另一实施例中，第一设备或智能电缆可具有可忽略的长度，使得接口407安装到呼吸管600上，如图6B中示出的。在本公开的另一种实施例中，主电池或副电池(该图未示出)可用在第一设备中以向传感器404、放大器501以及调制器或VCO502供电。

在本公开的一个示例实施例中，如图7A中示出的传感器是表压传感器(Gaugepressure sensor)。表压传感器包括一个端口(该图中未示出)，用于测量相对于大气压的压力。表压传感器和关联的电子器件可包含在可充气压缩袖带中，该可充气压缩袖带放在用户上臂以及具有用于插入到主机设备插口的接口(该图中未示出)的电缆上。在袖带充气到收缩压以上以及袖带放气时，表压传感器的输出信号反应收缩血压(BP)、舒张BP、以及平均动脉压(MAP)。通过示波法原理实施压力传感器信号的处理，以获取收缩BP、舒张BP以及MAP值。

表压传感器包括由地、电源Vdd以及信号V组成的三线接口。由于放气期间血液的脉动流影响传感器信号，因此信号V可称为具有与心率有关的频率分量的示波信号。为了保留示波信号中的低频信息，频率调制用于使用VCO将示波信号外差到音频频带，如图7A中示出的。使用来自引脚4的麦克风偏置对IA和VCO供电。主机设备实施解调，并提取收缩BP、舒张BP以及平均动脉压(MAP)值。在本公开的另一实施例中，主电池或副电池(该图未示出)可用在智能配件中，用于向传感器、放大器以及调制器供电。

在本公开的示例实施例中，如图7A中示出的传感器404可以是热电堆、红外(IR)传感器，用于检测温度。IR传感器包含用于探测温度的热电堆以及基于探测的温度改变电阻的热电阻或热敏电阻。IA 501将由于热敏电阻而产生的电阻变化转换成电压变化。图7A中示出的VCO 502生成对应于温度的音频范围中的频率。传感器404以及电子器件403可包含在具有用于插入到第二设备插口中的耳用探针和接口(该图未示出)的小模块中。第二设备在连接时从传感器404接收信号，并实施解调以估计温度。

图7B依照本公开的实施例示出第一设备的电子模块403，其被配置成接收在第二设备402处生成的用于实施频率调制的载波信号。使用处理器上的内部应用程序生成VCO 502的载频信号，且载频信号在引脚1(左音频)或引脚2(右音频)702上传送到第一设备。这种生成载频信号的方式提供额外的好处：在第二设备中的解调过程期间提供稳定的参考。此外，载频信号的这种生成降低了嵌入到如图7B中示出的第一设备中的电子模块403的成本和大小。

在一个实施例中，图7C中示出了不使用低压差线性稳压器的第一设备或智能配件或智能电缆的电子模块。仪表放大器(IA)501通过第一设备的一个或多个电缆从一个或多个传感器/变换器404接收信号。传感器404、602、803可包括但不限于：ECG、EEG、气流、温度、光强、压力和运动信号。来自连接至两个传感器/变换器的两个电缆(或一个ECG导联)的差分信号转换成单端信号，且被IA 501放大。使用来自引脚4 403的麦克风偏置对IA 501和VCO 502供电。电容器(图5中未示出)可置于接近IA 501和VCO 502的电源引脚，以提高电源抑制比(PSRR)。

本公开的一个实施例是连接至第二设备或主机设备的第一设备或智能电缆，用于测量周边动脉血氧饱和度(SpO2)。脉搏血氧仪用于测量周边组织中的动脉血氧饱和度。脉搏血氧仪包括多个发光二极管(LED)以及光电探测器。光电探测器将从所述LED接收的光转换成对应的电压。在激发时，LED以特定波长发射光，且引起来自光电探测器的响应。

图8根据本公开的实施例示出使用脉搏血氧仪的监测血氧饱和度的图示。如图8中示出的，在经由多个LED(804A和804B，统称为804)的光源和光电探测器803置于(血液)充分灌注的手指、耳垂或任何其他类似的身体部位中的一个上时，光电探测器的响应取决于搏动性血流量。使用红色LED驱动808以及IR LD驱动807的光源分别使红色LED 804B以及红外LED 804A照亮，以交替的方式引起光电探测器803对红色和红外光的响应。第二设备或主机设备分别使用IR LED刺激块822和红色LED刺激块823生成IRLED刺激信号和红色LED刺激信号。

如图8中示出的，LED的刺激包括在检测红光、IR光和环境光时使能光电探测器803的区域。当信号通过数模转换器(DAC)819以及分别通过引脚1 814、809和引脚2 815、810到达IR LED驱动807和红色LED驱动808时，在信号上观察到低通滤波效应。IR 807和红色LED驱动808提供必要的偏置和电流，以驱动LED 804。在一个实施例中，驱动包括二极管(该图中未示出)和电容器，二极管用于恢复用于促使信号的精确定时的方波脉冲形状，电容器用于存储引起来自光电探测器803的最佳响应的充足的电荷。LED 804中的每一个LED每秒被驱动约16000次，尽管如此，基于所使用的驱动电路，其他值是可能的。图8中示出的，仪表放大器(IA)805从用于实施信号调节的低压差线性稳压器(LDO)接收电力。

在一个实施例中，由于引脚4处的信息的频率已在音频频带中，因此可能不需要VCO。在第二设备或主机设备处，使用带通滤波器818带通滤波数字化的数据，以消除噪声。通过励磁同步采样模块820，与刺激信号同步地重采样过滤的数据，以在红色LED激活、IR LED激活以及环境条件期间生成样本，样本分别由IR采样单元825、红色采样单元825以及环境采样单元827接收。在一个实施例中，延迟校准模块821可补偿由于与音频接口、驱动电路、以及带通滤波器(BPF)有关的延迟造成的任何延迟。在一个实施例中，延迟校准模块821可接收来自IRLED励磁模块822以及红色LED励磁模块823的定时信息。

图9依照本公开的实施例示出具有多个传感器的第一设备或智能电缆。图9示出两个ECG信号404A、404B作为示例。由第二设备的耳麦插口和模数转换器(ADC)支持的音频带宽远大于频率调制ECG所需要的音频带宽，甚至具有5-6kHz的大的FM带宽。这允许第一设备通过具有合适的信道分配并且使用频分多址(FDMA)支持超过一个ECG导联。作为示例，第一设备可通过使用两个仪表放大器501A、501B，两个调制器或压控振荡器以及使用运算放大器的总和器或加法器901，支持3导联ECG，如图9中示出的。第二设备处理器410实现多个带通滤波器，用于分隔信道以及解调每个ECG信道。

如图9中示出的，针对第一设备或智能电缆，由于任意两个肢体导联能够如下面示出的那样结合来得到第三导联，因此使用两个FM信道获取多个肢体导联(I、II以及III)是可能的：

导联I＝LA-RA＝导联II-导联III

导联II＝LL-RA＝导联III+导联I

导联III＝LL-LA＝导联II-导联I

另外，如图9中示出的实施例可监测胎儿的ECG以及母亲的ECG。胎儿的ECG的两个电极将使用腰带，而不是两个腕扣/踝扣。这在图9中未示出，但本领域的技术人员将容易认识到：包括但不限于ECG、EEG、运动、气流、温度、光强、压力以及其他生理信号的多个传感器可通过第一设备中的多个IA和VCO模块检测，并作为复合模拟信号传递到第二设备或主机设备。主机设备中的ADC 409接收具有调制到不同的中心频率的多个信号频率的复合信号。ADC 409将此模拟数据转换成复合离散FM流，包括由于动脉血氧饱和度水平、血压、及其他生理信号造成的ECG、EEG、运动、气流、体温、光强变化中的一个或多个。

图10依照本公开的实施例示出第二设备或主机设备的框图。第二设备包括至少一个模数转换器(ADC)409、至少一个处理器410、至少一个显示单元1002、至少一个用户输入单元1001、存储器或存储单元1002以及至少一个调制解调器411。诸如但不限于智能电话、平板电脑、个人电脑、PDA以及任意其他计算设备之类的第二设备的ADC 409提供具有24比特/采样分辨率的48、96或192kHz的采样。常用的音频带宽是50Hz到18kHz范围。如图1中示出的，由于50Hz以下的频率中存在可以忽略的信息，因此由电容器C产生的AC耦合不影响音频性能。因此，由于对所有传感器的VCO的中心频率的选择远高于50Hz，第二设备中的AC耦合将不会影响第一设备或智能电缆的性能。人类听觉系统具有高达120dB的动态范围，且大部分消费者音频方案具有90+dB的动态范围。这被许多主机设备中的24比特/采样所支持。由24比特/采样提供的动态范围对于数字化来自智能电缆的复合FM信号是绰绰有余的。

图11依照本公开的实施例示出第二设备侧的信号处理模块。该信号处理模块包括带通滤波器、一个或多个FM解调块以及一个或多个特征提取块。带通滤波器实施复合FM信号的带通滤波，以提取一个或多个FM流。有限冲激响应(FIR)滤波器具有相位线性特性，且对于实施信号传感器信息的带通滤波是理想的。带通滤波器有效地将每个FM调制信号与从ADC接收的复合离散信号分隔开。FM解调模块将每个离散传感器流转换成基带流。使用诸如但不限于希尔伯特滤波器(Hilbert Filter)方法、锁相环(Phase Locked Loop)以及其他FM解调技术之类的技术实施FM解调。随后，处理模块提取信号特征，信号特征诸如但不限于ECG信用点(PORST)、平均心率(HR)、瞬时心率(IHR)以及pNN50或心率变异性、EEG特征、对应于物理活动的运动特征、对应于肺功能的肺活量特征、用于血氧饱和度的SpO2、血压特征、体温等等。

依照本公开的实施例，本公开的一个实施例是一种显示和存储模块。该显示和存储模块控制显示单元以及数据的存储，以供后处理和通信。如图10中示出的，显示单元为主机设备上的触摸屏界面提供用户输入单元和图形用户界面(GUI)中至少之一。主机设备为用户提供输入单元，以配置智能配件以及从智能配件接收信号。GUI还提供用于对原始信号和提取的特征在主机设备上的显示进行操控的触摸屏及鼠标控制，主机设备例如但不限于：智能电话、平板电脑、便携式电脑以及个人设备。存储单元存储传感器信号以及处理的数据，以供后处理，后处理包括：与之前记录进行比较以供趋势分析，与队列进行比较以供统计分析，等等。

在本公开的一个实施例中，通信模块向第三设备传输传感器原始信号以及提取的特征，第三设备诸如互联网中的另一计算机或数据库服务器。通信模块还可实施其他功能，诸如将适当的数据贴到电子病历(EMR)和/或在某些信号特征超过预编程的阈值时向第二设备发送警告。

本公开的一个实施例是一种第三设备，包括至少一个控制单元、至少一个调制解调器、以及至少一个图形用户界面单元。该至少一个控制单元被配置成接收至少一个复合数字信号，以及实施带通滤波、解调、以及提取由第一设备检测的至少一个原始信号中至少之一。第三设备进一步包括一个或多个带通滤波器，该带通滤波器用于实施带通滤波。在一个实施例中，一个或多个带通滤波器中的每一个带通滤波器可具有相等的带宽。在另一实施例中，一个或多个带通滤波器中的至少之一与至少一个另一带通滤波器相比具有不同的带宽。

第三设备的至少一个控制单元被配置成接收一个或多个阈值，并且将提取的至少一个原始信号的一个或多个提取的特征与一个或多个阈值进行比较。由至少一个控制单元实施的解调是频率解调、幅度解调以及相位解调中之一。第三设备的至少一个图形用户界面单元被配置成接收一个或多个输入命令，以及显示与解调关联的信息。

在一个实施例中，第三设备被配置成在至少一个提取的特征大于上阈值或小于下阈值时生成警报，其中上阈值和下阈值与心电图(ECG)、脑电图(EEG)、运动、呼吸系统的气流、体温、动脉血氧饱和度水平、血压以及任何其他物理信号中的至少之一关联。

如本文所使用的，术语“确定”包含各种动作。例如，“确定”可包括计算、估算、处理、推导、调查、查找(例如，在表、数据库或其他数据结构中查找)、查明等等。另外，“确定”可包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等等。另外，“确定”可包括解决、挑选、选择、建立等等。

如本文所使用的，涉及一系列项目中的“至少之一”的短语指那些项目的任何组合，包括一个成员。作为示例，“a、b和c中至少之一”意在覆盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c、以及a-b-c。

结合本公开描述的各种说明性逻辑块、模块以及电路可用通用目的处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列信号(FPGA)或其他可编程逻辑设备(PLD)、离散门或晶体管逻辑、包括运算放大器的离散硬件部件、仪表放大器或设计用于实施本文描述的功能的其任何组合来实现或实施。通用目的处理器可以是微处理器，但可替代地，处理器可以是任何市场上可买到的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核、或任何其他这种配置的结合。

本文公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或多个步骤或动作。方法的各步骤和/或各动作可彼此互换，而不脱离权利要求的范围。换句话说，除非指定了特定的步骤或动作顺序，可修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用，而不脱离权利要求的范围。

所描述的功能可以以硬件、软件、固件或其任意组合的方式实现。如果以软件实现，则各功能可作为一个或多个指令或代码存储到计算机可读介质上或通过计算机可读介质传输。计算机可读介质包括计算机存储介质以及通信介质，通信介质包括有助于计算机程序从一个地方到另一个地方的传输的任何介质。存储介质可以是可通过计算机访问的任何可用介质。通过示例且不限制的方式，这些计算机可读介质可包括：RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备、或可用于承载或存储指令或数据结构形式的期望的程序代码且可由计算机访问的任何其他介质。另外，任何连接恰当的称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤线缆、双绞线、数字订户线路(DSL)或无线技术(诸如红外(IR)、无线电以及微波)从网站、服务器或其他远程资源传输软件，那么同轴电缆、光纤线缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电以及微波之类的无线技术包括在介质的定义中。如本文所使用的，磁盘和光盘包括光碟(CD)、激光盘、光盘、数字化视频光盘(DVD)、软盘以及蓝光光盘，其中磁盘通常磁重现数据，而光盘用激光光学地重现数据。因此，在一些方面，计算机可读介质可包括非瞬态计算机可读介质(例如，有形介质)。此外，针对其他方面，计算机可读介质可包括暂时性计算机可读介质(例如，信号)。上述的结合还应包括在计算机可读介质的范围内。

因此，某些方面可包括用于实施本文提供的操作的计算机程序产品。例如，这种计算机程序产品可包括具有存储在其上(和/或编码在其上)的指令的计算机可读介质，所述指令由一个或多个处理器可执行，以实施本文描述的操作。针对某些方面，计算机程序产品可包括包装材料。

还可通过传输介质传输软件或指令。例如，如果使用同轴电缆、光纤线缆、双绞线、数字订户线路(DSL)、或诸如红外、无线电以及微波之类的无线技术，从网站、服务器、或其他远程资源发送软件，那么同轴电缆、光纤线缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电以及微波之类的无线技术包括在传输介质的定义中。

进一步，应理解：可由用户终端和/或基站(如果适用)下载和/或除此之外获取用于实施本文描述的方法和技术的模块和/或其他装置。例如，这种设备可联接至服务器，以有助于用于实施本文描述的方法的装置的传输。可替代地，可经由存储装置(例如，RAM、ROM、物理存储介质(诸如光盘(CD)或软盘)、USB存储设备等)提供本文描述的各种方法，使得用户终端和/或基站可在将存储装置联接或提供至该设备时，获取各种方法。而且，可使用向设备提供本文描述的方法和技术的任何其他合适的技术。

将理解到，权利要求不受限于上面说明的精确配置和部件。可在上面描述的方法和装置的设置、操作和细节中作出各种修改、改变以及变形，而不脱离权利要求的范围。

本文的教导可包含在各种装置(例如，设备)中(例如，在各种装置中实现或由各种装置实施)。例如，本文教导的一个或多个方面可包含在电话(例如，手机)、个人数据助理(“PDA”)、智能电话、娱乐设备(例如，便携式媒体设备，包括音乐和视频播放器)、耳麦(例如，耳机、听筒等)、麦克风、医疗传感设备(例如，生物传感器、心率监测器、计步器、心电图设备、智能绷带等)、用户I/O设备(例如，手表、远程控制、光开关、键盘、鼠标等)、环境传感设备(例如，轮胎压力监测)、可从医疗或环境传感设备接收数据的监测设备(例如，台式机、移动计算机等)、护理点设备、助听器、机顶盒、或任何其他合适的设备中。监测设备还可经由与网络的连接从不同的传感设备访问数据。

在一些方面，无线设备可包括用于通信系统的接入设备(例如，接入点)。这种接入设备可提供例如经由有线或无线通信链接到另一网络(例如，诸如互联网或蜂窝网络之类的广域网)的连通性。因此，接入设备可使得另一设备(例如，无线站)能够接入其他网络或一些其他功能。此外，应理解，这些设备之一或两者可以是便携式的，或者在一些情况下，是相对不便携的。另外，应理解，无线设备还能够以非无线的方式(例如，经由有线连接)，经由合适的通信接口传输和/或接收信息。

说明书已描述了一种用于由专家向新手用户提供实时远程指导以完成任务的方法和系统。陈述图示的步骤以解释示出的示例性实施例，且应预期，持续的技术发展将改变在其中特定功能实施的方式。本文为了说明且不限制的目的提供这些示例。进一步，为了方便描述，本文已任意定义了功能构建块的边界。只要适当地实施规定的功能及其关系，可定义可替代的边界。基于本文包含的教导，替代物(包括本文描述的那些等同物、扩展、变形、差异等)对相关领域的技术人员将是显而易见的。这些替代落入所公开的实施例的范围和精神内。另外，词“包括”、“具有”、“包含”及“含有”以及其他类似的形式目的在于在含义上等同，且是开放式的，此开放式在于：跟着这些词中的任意一个词的一个或多个项目不表示是这一个或多个项目的穷尽的列表，或者表示仅限于列出的一个或多个项目。还必须注意，如本文所使用的且在所附的权利要求中，除非上下文明确指示，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数。

目的在于，本公开和示例仅认为是示例性的，下面的权利要求指示公开的实施例的真实范围和精神。

本公开不限于依照本申请中描述的特定实施例，各特定实施例的目的是作为各种方面的说明。如对本领域的技术人员将是显而易见的，可作出许多修改和变形，而不脱离其精神和范围。除了本文列举的那些之外，根据前述描述，本公开的范围内的功能上等同的方法和设备对本领域的技术人员将是显而易见的。这些修改和变形目的在于落在所附的权利要求的范围内。本公开仅被所附的权利要求的条款以及这些权利要求所拥有的权利的等同物的整个范围限制。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，且目的不在于限制。

结合本文的大体上任意复数和/或单数术语的使用，在对上下文和/或申请合适时，本领域的那些技术人员可从复数转变成单数和/或从单数转变成复数。为了清楚，本文可明确地提出各种单数/复数置换。

此外，根据马库什组描述本公开的特征或方面的情况下，本领域的技术人员将意识到，还由此根据马库什组的任意单个成员或成员子组描述本公开。

虽然本文已描述了各种方面和实施例，其他方面和实施例对本领域的技术人员将是显而易见的。本文公开的各种方面和实施例用于说明的目的，且目的不在于限制，由下面的权利要求指示真实范围和精神。

Claims (54)

1.一种第一设备，具有至少一个仪器块、以及可连接至具有插口的第二设备的接口，以及至少一个传感器，所述第一设备包括：

所述仪器块中的至少一个放大器，所述至少一个放大器被配置成放大从所述至少一个传感器接收的至少一个信号；以及

所述仪器块中的一个或多个调制器，其中一个或多个调制器被配置成调制至少一个放大的信号；

其中至少一个调制的信号在所述接口连接至所述插口时，被传输至所述第二设备。

2.根据权利要求1所述的第一设备，被配置成在所述接口连接至所述插口时，从所述第二设备接收电力。

3.根据权利要求1所述的第一设备，其中所述至少一个信号是心电图(ECG)、脑电图(EEG)、运动、呼吸系统的气流、体温、动脉血氧饱和度水平的光强、血压和任何其他生理信号中的一种。

4.根据权利要求1所述的第一设备，进一步包括电源，所述电源被配置成向所述第一设备供应电力。

5.根据权利要求1所述的第一设备，可选地包括一个或多个仪器块，其中所述一个或多个仪器块中的每一个仪器块可连接至所述至少一个传感器。

6.根据权利要求1所述的第一设备，其中所述一个或多个调制器中的每一个调制器被配置成以唯一的调制频率运行。

7.根据权利要求1所述的第一设备，其中所述一个或多个调制器全部具有相等的带宽。

8.根据权利要求1所述的第一设备，其中至少一个调制器与至少一个其他调制器相比具有不同的带宽。

9.根据权利要求1所述的第一设备，其中所述至少一个调制器被配置成实施频率调制、幅度调制和相位调制中之一。

10.一种第二设备，具有至少一个ADC、至少一个控制单元、至少一个调制解调器以及可连接至具有至少一个仪器块和接口的第一设备的至少一个插口，所述第二设备包括：

所述ADC，所述ADC被配置成在连接至所述接口时，通过所述至少一个插口从所述第一设备接收复合模拟信号，并且将所述模拟信号转换成数字信号；以及

所述控制单元，所述控制单元被配置成接收所述数字信号，并且实施带通滤波、解调和提取由所述第一设备检测的至少一个原始信号。

11.根据权利要求10所述的第二设备，被配置成在连接至所述插口时，向所述第一设备提供电力。

12.根据权利要求10所述的第二设备，进一步包括一个或多个带通滤波器，所述带通滤波器用于实施带通滤波，其中所述带通滤波器全部具有相等的带宽。

13.根据权利要求10所述的第二设备，其中所述至少一个带通滤波器具有与至少一个另一带通滤波器带宽不同的带宽。

14.根据权利要求10所述的第二设备，其中所述解调是频率解调、幅度解调和相位解调中之一。

15.根据权利要求10所述的第二设备，进一步包括至少一个图形用户界面单元，所述至少一个图形用户界面单元被配置成接收一个或多个输入命令并且显示与所解调的信号关联的信息。

16.根据权利要求15所述的第二设备，其中所述原始信号的提取的特征被显示在所述至少一个图形用户界面上。

17.根据权利要求10所述的第二设备，其中所述至少一个调制解调器被配置成将所述至少一个原始信号的至少一个样本传输至第三设备。

18.根据权利要求10所述的第二设备，其中所述至少一个控制单元进一步被配置成将所述至少一个原始信号的至少一个特征传输至第三设备。

19.根据权利要求10所述的第二设备，其中所述至少一个调制解调器进一步被配置成传输所述原始信号的提取的特征。

20.根据权利要求10所述的第二设备，其中所述控制单元进一步被配置成接收一个或多个阈值，并且将所提取的一个或多个提取的特征与所述至少一个阈值进行比较。

21.根据权利要求10所述的第二设备，被配置成在至少一个提取的特征大于上阈值或小于下阈值时生成警报，其中所述阈值与心电图(ECG)、脑电图(EEG)、运动、呼吸系统的气流、体温、动脉血氧饱和度水平、血压和任何其他生理信号中的至少一种关联。

22.一种第一设备，具有至少一个传感器、至少一个执行器、仪器块以及可连接至具有插口的第二设备的接口，所述第一设备包括：

所述仪器块中的至少一个放大器，所述至少一个放大器被配置成放大从所述至少一个传感器接收的至少一个信号；以及

所述仪器块中的至少一个驱动器单元，所述至少一个驱动器单元用于激励至少一个执行器，其中所述至少一个驱动器在所述接口连接至所述插口时从所述第二设备接收驱动器信号；

其中所述至少一个传感器检测的至少一个信号在所述接口连接至所述插口时，被传输至所述第二设备。

23.根据权利要求22所述的第一设备，其中所述至少一个传感器是光电二极管。

24.根据权利要求22所述的第一设备，其中所述至少一个执行器是LED。

25.根据权利要求22所述的第一设备，被配置成在所述接口连接至所述插口时从所述第二设备接收电力。

26.根据权利要求22所述的第一设备，其中所述至少一个信号是由动脉血氧饱和度水平的变化引起的光强变化。

27.根据权利要求22所述的第一设备，进一步包括电源，所述电源被配置成向所述仪器块供电。

28.一种第二设备，具有至少一个ADC、至少一个DAC、至少一个控制单元、至少一个调制解调器以及可连接至具有至少一个仪器块和接口的第一设备的至少一个插口，所述第二设备包括：

所述至少一个ADC，所述至少一个ADC被配置成在连接至所述接口时，通过所述至少一个插口从所述第一设备接收模拟信号，并且将所述模拟信号转换成数字信号；以及

所述至少一个控制单元，所述至少一个控制单元被配置成：

向所述至少一个DAC提供至少一个激励信号；

从所述至少一个ADC接收至少一个数字信号；并且

处理从所述至少一个ADC接收的所述至少一个数字信号；

其中，至少一个驱动信号在所述至少一个插口连接至所述接口时，从所述至少一个DAC传输至所述第一设备。

29.根据权利要求28所述的第二设备，其中所述至少一个控制单元进一步被配成实施从所述至少一个数字信号中提取至少一个原始信号，并且根据所提取的至少一个原始信号估计动脉血氧饱和度。

30.根据权利要求28所述的第二设备，进一步包括至少一个调制解调器，所述至少一个调制解调器被配置成将所估计的动脉血氧饱和度传输至第三设备。

31.根据权利要求28所述的第二设备，进一步包括显示界面单元，所述显示界面单元被配置成显示所提取的原始信号和所估计的动脉血氧饱和度中至少之一。

32.根据权利要求28所述的第二设备，其中所述至少一个控制单元被配置成与所述至少一个激励信号同步地处理至少一个数字信号。

33.一种用于使用第一设备处理由至少一个传感器检测的至少一个信号的方法，所述方法包括：

接收由所述至少一个传感器检测的所述至少一个信号，放大所接收的至少一个信号；

对所放大的至少一个信号实施预定义调制；以及

在所述第一设备的接口连接至第二设备的至少一个插口时，通过所述接口将具有至少一个调制的信号的复合信号传输至所述第二设备。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述至少一个信号是心电图(ECG)信号、脑电图(EEG)、运动、呼吸系统的气流、体温、动脉血氧饱和度水平造成的光强变化、血压和任何其他生理信号中的一种。

35.根据权利要求33所述的方法，其中所述预定义调制是频率调制、幅度调制以及相位调制中之一。

36.一种用于获取以及处理包括来自至少一个传感器的至少一个信号的复合信号的系统，所述系统包括：

第一设备，所述第一设备具有至少一个仪器块、以及可连接至具有插口的第二设备的接口、以及所述至少一个传感器，所述第一设备包括：

所述仪器块中的至少一个放大器，所述至少一个放大器被配置成放大从所述至少一个传感器接收的至少一个信号；以及

所述仪器块中的一个或多个调制器，其中所述一个或多个调制器中的每一个调制器被配置成调制至少一个放大的信号，具有至少一个调制的、放大的信号的所述复合信号在所述接口连接至所述插口时，被传输至所述第二设备，以及

第二设备，具有至少一个ADC、至少一个控制单元、至少一个调制解调器以及可连接至所述第一设备的至少一个插口，所述第二设备包括：

所述ADC，所述ADC被配置成在连接至所述接口时，通过所述至少一个插口从所述第一设备接收具有至少一个调制的、放大的信号的复合信号，以及将所述调制的、放大的信号转换成数字信号；以及

所述控制单元，所述控制单元被配置成接收所述数字信号，并且实施带通滤波、解调和提取由所述至少一个传感器检测的至少一个原始信号。

37.根据权利要求36所述的系统，其中所述至少一个信号是心电图(ECG)信号、脑电图(EEG)、运动、呼吸系统的气流、体温、动脉血氧饱和度水平造成的光强变化、血压和任何其他生理信号中的一种。

38.根据权利要求36所述的系统，其中所述第一设备被配置成在所述接口连接至所述插口时从所述第二设备接收电力。

39.根据权利要求36所述的系统，其中所述第一设备进一步包括电源，所述电源被配置成向所述仪器块供电。

40.根据权利要求36所述的系统，其中所述一个或多个调制器被配置成实施频率调制、幅度调制和相位调制中之一。

41.根据权利要求36所述的系统，其中所述第二设备进一步包括一个或多个带通滤波器，所述带通滤波器用于实施带通滤波，并且所述一个或多个带通滤波器全部被配置成具有相等的带宽。

42.根据权利要求41所述的系统，其中至少一个带通滤波器与至少一个其他带通滤波器相比具有不同的带宽。

43.根据权利要求36所述的系统，其中所述解调是频率解调、幅度解调和相位解调中之一。

44.根据权利要求36所述的系统，其中所述第二设备进一步包括至少一个显示界面单元，所述至少一个显示界面单元被配置成接收一个或多个输入命令，并且显示与由所述至少一个传感器检测的所述至少一个信号关联的信息。

45.一种用于处理传感器信号的方法，包括：

接收由一个或多个传感器检测的一个或多个信号；

放大所接收的一个或多个检测的信号；

对所放大的一个或多个信号实施预定义调制；

将所调制的一个或多个信号组合以形成复合模拟信号；以及

将所述复合信号传输至第二设备，以供进一步处理。

46.一种用于获取以及处理第二设备上的复合信号的方法，所述方法包括：

接收复合信号；

从所述复合信号中分离一个或多个信号；

将所分离的一个或多个信号解调到基带；

从所述基带信号中提取一个或多个特征；

将所述一个或多个基带信号以及所提取的特征传递至第三设备。

47.一种第二设备，具有至少一个ADC、至少一个控制单元、至少一个调制解调器以及可连接至具有至少一个仪器块和接口的第一设备的至少一个插口，所述第二设备包括：

所述至少一个ADC，所述至少一个ADC被配置成在连接至所述接口时，通过所述至少一个插口从所述第一设备接收模拟信号，并且将所述复合模拟信号转换成数字信号；以及

所述至少一个控制单元，所述至少一个控制单元被配置成接收所述复合数字信号，并且通过所述调制解调器将所述复合数字信号传输至第三设备。

48.一种第三设备，具有至少一个控制单元、至少一个调制解调器以及至少一个图形用户界面单元：

所述至少一个控制单元被配置成接收至少一个复合数字信号，并且实施带通滤波、解调和提取由第一设备检测的至少一个原始信号中的至少一种。

49.根据权利要求48所述的第三设备，进一步包括一个或多个带通滤波器，所述一个或多个带通滤波器用于实施带通滤波，其中所述一个或多个带通滤波器中的每一个带通滤波器具有相等的带宽。

50.根据权利要求49所述的第三设备，其中所述一个或多个带通滤波器中至少之一与至少一个其他带通滤波器相比具有不同的带宽。

51.根据权利要求48所述的第三设备，其中所述解调是频率解调、幅度解调和相位解调中之一。

52.根据权利要求48所述的第三设备，其中所述至少一个图形用户界面单元被配置成接收一个或多个输入命令，并且显示与所述解调关联的信息。

53.根据权利要求48所述的第三设备，其中所述至少一个控制单元被配置成接收一个或多个阈值，并且将所述至少一个原始信号的所提取的一个或多个提取的特征与所述一个或多个阈值进行比较。

54.根据权利要求48所述的第三设备，被配置成在至少一个所提取的特征大于上阈值或小于下阈值时生成警报，其中所述上阈值和所述下阈值与心电图(ECG)、脑电图(EEG)、运动、呼吸系统的气流、体温、动脉血氧饱和度水平、血压和任何其他生理信号中的至少一种关联。