具体实施方式
下面,参照附图对本发明的具体实施例进行详细的说明。
图1是表示本发明的佩戴式无线12通道心电图系统的结构的图。
参照图1,本发明的佩戴式无线12通道心电图系统包括一体式心电图测量装置100A、无线设备200以及服务器300。
其中,一体式心电图测量装置100A包括:一个贴片式电极片10,多个电极全部形成在一个贴片(sheet)上,以使多个电极能够全部粘贴在胸部;以及微型心电图测量模块100,以一体形式直接附着于所述电极片上,从各电极接收电信号并进行处理之后向外部传送。
心电图测量模块100是测量并存储用户或患者的心电图信号并将所测量的心电图信号以无线方式进行传送的微型设备,后续将通过图7对心电图设备的结构及功能进行具体的说明。
此时,心电图测量模块100通过附着于患者胸部5的12通道心电图专用电极的10个电极中的第一电极V1与第二电极V2之间的弹簧针接合部20的弹簧针21(pogo pin)直接连接而附着在患者的胸部5上。
无线设备200对从心电图测量模块100接收的心电图信号进行处理并实时输出12通道心电图信号和心血管状态(例如,平均心率、最大心率、最小心率、瞬间心率等),对此的具体界面输出方式等将在后续的图8中进行说明。
无线设备200能够通过无线通信来控制心电图测量模块100的操作模式、增益(gain)等,通过有线/无线通信将用户的心电图信号和心血管状态传送至医院/专门机构的外部服务器300。
此时,作为有线通信方式可以利用以太网(Ethernet)通信,作为无线通信方式可以利用无线网(WiFi)、紫蜂(ZigBee)、蓝牙(Bluetooth)、射频(RF)、3G、4G、LTE、LTE-A、无线宽带网(Wireless BroadbandInternet)中的任意一个以上来实施,但不限定于此。
服务器300对无线设备200传送的心电图信号和心血管状态进行存储并管理,医生或专家可基于所接收的心电图数据诊断患者的状态,然后将诊断结果再次传送至无线设备200,以输出用于提示患者的心血管状态异常的警报(alarm)。
图2a是表示本发明的第一实施例的一体式12通道心电图专用电极片的图。
参照图2a,本发明的一体式12通道心电图专用电极片10是由10个电极,即,第一电极V1至第六电极V6以及四肢电极RA、RL、LA、LL以一个贴片(sheet)的形态一体构成。
以下观察一体式12通道心电图专用电极片10的连接关系,在第一电极V1与第二电极V2之间配置有弹簧针接合部20,第一电极V1与第一四肢电极RA和第二四肢电极RL隔开一定间距并电连接,第二电极V2与第三四肢电极LA和第三电极V3隔开一定间距并电连接,依次地,第三电极V3与第四电极V4隔开一定间距并电连接,第四电极V4与第五电极V5隔开一定间距并电连接,最后,第五电极V5与第四四肢电极LL和第六电极V6隔开一定间距并电连接。
另外,为了测量12通道心电图,需要10个电极,但是10个电极的配置位置没有绝对固定的位置,根据身体结构可按照表1决定位置。
下面的表1是例举构成一体式12通道心电图专用电极片10的10个电极粘贴在患者身体一部分的各个部位的一个例子的表。
[表1]
电极 |
电极位置 |
V1 |
第四肋间隙(第四肋骨和第五肋骨之间)右边的胸骨旁 |
V2 |
第四肋间隙(第四肋骨和第五肋骨之间)左边的胸骨旁 |
V3 |
V2与V4之间 |
V4 |
第五肋间隙(第五肋骨和第六肋骨之间)锁骨中线 |
V5 |
在水平方向上与V4平行,前部腋窝左边 |
V6 |
在水平方向上与V4、V5平行,腋中线 |
RA |
右臂的上部,避开厚肌肉 |
LA |
与放置在右臂的位置相同地放置在左臂上 |
RL |
右腿、小腿肌肉旁 |
LL |
与放置在右腿的位置相同地放置在左腿上 |
因而,不存在对于所有被测人共用的12通道心电图电极配置的绝对位置的标准方案,10个电极可根据被测人的身体形态等而配置在稍微不同的位置上。
但是,优选地,为方便被测人,将电极的大小最小化,例如,接受循环内科的咨询后,以第一电极V1至第四电极V4组成的四边形为基准,使四肢电极RA、RL、LA、LL分别位于右侧上端RA、右侧下端RL、左侧上端LA、左侧下端LL。
即,与通常在医院测量的12通道心电图的电极排列相比,四肢电极RA、RL、LA、LL更接近于V1-V6,因此为了更加准确地测量12通道心电图,如表1所示,所述四肢电极有必要位于右臂、左臂、右腿、左腿上,而不是位于胸部。
以下,对利用10个电极测量12通道心电图的原理进行简要说明。
下面的表2是表示利用10个电极来测量12通道心电图时的12通道的测量信息的表。
[表2]
通道Ⅰ |
LA-RA |
通道Ⅱ |
LL-RA |
通道Ⅲ |
LL–RA–LA=通道Ⅱ–通道Ⅰ |
V1 |
V1–WCT(RA、LA、LL的平均值) |
V2 |
V2–WCT(RA、LA、LL的平均值) |
V3 |
V3–WCT(RA、LA、LL的平均值) |
V4 |
V4–WCT(RA、LA、LL的平均值) |
V5 |
V5–WCT(RA、LA、LL的平均值) |
V6 |
V6–WCT(RA、LA、LL的平均值) |
aVR |
RA–(LA+LL)/2 |
aVL |
LA–(RA+LL)/2 |
aVF |
LL–(RA+LA)/2 |
参照表2,当10个电极V1至V6、RA、RL、LA、LL通过弹簧针将从各个电极测量的电压传递至微型心电图测量模块100时,心电图测量模块100将所接收的各电极的电压信息进行组合来获得12通道信息,并将所获得的12通道心电图信息传送至外部的无线设备200。
对此进行补充说明,首先,心电图测量模块100将12通道心电图中压缩形式的以下8通道心电图传送至外部的无线设备200。
①Lead V1=V1–WCT
②Lead V2=V2–WCT
③Lead V3=V3–WCT
④Lead V4=V4–WCT
⑤Lead V5=V5–WCT
⑥Lead V6=V6–WCT
⑦LeadⅠ=LA–RA
⑧Lead II=LL–RA
然后,心电图测量模块100根据上面的8通道心电图通过下面的关系式进一步生成4个通道,并向外部的无线设备200传送,从而完成12通道心电图信息。
①Lead III=Lead II–Lead I
②aVR=(Lead I+Lead II)/2
③aVL=Lead I–Lead II/2
④aVF=Lead II–Lead I/2
一体式12通道心电图专用电极片10和10个电极中对应于胸口部位的第一电极V1和第二电极V2的中心点与微型心电图测量模块100通过与弹簧针21(pogo pin)电连接的弹簧针接合部20来电连接。
弹簧针接合部20包括与10个电极电连接的10个弹簧针,可以以包括V字形、11字形的任意排列形式构成,并在连接一体式12-通道心电图电极片10的电极和电极的连接线以外的电极下端涂覆粘接剂物质,以使各电极能够容易地粘贴在患者的胸部。
此时,粘接剂可只涂覆在部分电极的周边部,或者也可以涂覆在整个电极部。
图2b是表示本发明的第二实施例的一体式12通道心电图专用电极片的图。
参照图2b,本发明的一体式12通道心电图专用电极片10由10个电极,即,第一电极V1至第六电极V6以及四肢电极RA、RL、LA、LL以一个贴片的形态一体构成,尤其,具有四肢电极RA、RL、LA、LL通过线缆连接的形态。
四肢电极RA、RL、LA、LL通常分别配置在10个电极中以包含心脏的方式配置的第一电极V1至第四电极V4所构成的四边形区域的上端、下端、左侧、右侧,如图2a所示,第一四肢电极RA在右侧上端通过线缆与第一电极V1连接,第二四肢电极RL在右侧下段通过线缆与第一电极V1连接,第三四肢电极LA在左侧上端通过线缆与第二电极V2连接,第四四肢电极LL在左侧下端通过线缆与第五电极V5连接。
目前四肢电极RA、RL、LA、LL的位置有多种规格,但是由于个人的身体结构、性别、年龄差距等原因,不同患者之间具有差异,因此,为了满足多种规格,不对四肢电极的位置进行固定,优选地,利用贴片和线缆等线将四肢电极的位置进行连接并使用。
尤其,对于如医院内的住院患者一样很少运动的用户,有必要尽可能远离配置四肢电极RA、RL、LA、LL,以准确地测量12通道心电图,在这种情况下,是使用已与贴片连接的一体式的线,从而具有消除用户后续另行连接线的不方便性的优点。
图2c是表示本发明的第三实施例的一体式12通道心电图专用电极片的图。
参照图2c,本发明的一体式12通道心电图专用电极片10由10个电极,即,第一电极V1至第六电极V6以及四肢电极RA、RL、LA、LL以一个贴片(sheet)的形态一体构成,尤其,具有10个电极中只有离第一电极V1至第六电极V6最远的第二四肢电极RL通过线缆等线与第一电极V1连接的形态。
以下,通过图2a至图2c的实施例对本发明的一体式12通道心电图专用电极片10的特征进行简要说明。
第一,本发明的一体式12通道心电图专用电极片10的技术特征在于,整个10个电极V1至V6、RA、RL、LA、LL具有无需额外的线(line)连接的一体式电极的形态,并能够以佩戴的方式测量患者的12通道心电图。
因此,本发明中电极与之后的心电图测量模块100不需要额外的线(line)连接,因此被测人能够在便利的状态下测量心电图,而且能够减少杂音的产生,从而能够更加准确地测量12通道心电图。
另外,本发明使用一体式电极在患者的固定位置上仅粘贴一次,以佩戴的方式测量12通道的心电图,从而具有能够以更高的检测灵敏度来测量心电图的优点。
第二,本发明的一体式12通道心电图专用电极片10的技术特征在于通过弹簧针接合部20与心电图设备100进行电连接。
第三,本发明的一体式12通道心电图专用电极片10的技术特征在于,在具有一体式电极和弹簧针接合部20的条件下能够灵活决定电极的配置及线连接情况等并实施。
图3a和图3b是分别表示本发明的第一实施例的支架式心电图测量模块的主视图和侧视图。
参照图3a和图3b,本发明的支架式心电图测量模块100包括电源开关111、显示部150、弹簧针接合部20、固定部25以及USB端口30。
电源开关111配置在心电图设备前面部100a的侧面,并用于控制电源(power),例如,可使用按钮开关、滑动开关等,但并不限定于此。
显示部150配置在心电图设备前面部100a的中央位置,可利用LED陈列的颜色和闪烁速度等来显示电源和电池状态、电极和设备附着状态、被测人的心血管状态、系统操作模式、蓝牙连接状态等,作为显示装置可采用LCD、LED等,但并不限定于此。
弹簧针接合部20配置在支架式心电图测量模块后面部100b的一侧面,如图3c所示,通过弹簧针21将支架式心电图测量模块100和一体式12通道心电图专用电极片10进行电连接。
固定部25是为了使电极与弹簧针结合之后固定而施加压力的部分,例如,作为用于实现稳定操作而施加压力的方法,可采用将磁铁配置在两侧并利用磁力施加压力的方法、利用小型夹子的方法、将带与设备连接的方法等,但并不限定于此。
图3c是表示本发明的第一实施例的弹簧针接合部的弹簧针与电极的电连接状态的主视图。
参照图3c,当弹簧针21上产生一定的压力时,弹簧针起到在特定范围内相应地移动的连接针的功能,由于这种功能,即使电极片10的电极插入至微型心电图测量模块21并产生微小公差,只要在弹簧针21的移动范围以内就能够顺利地接触,从而能够实现相互之间的电连接。
USB端口30配置在心电图测量模块前面部100a的下端,并与外部的USB(UniversalSerial Bus)连接并收发数据,此外通过USB端口对内部电池进行充电。
另外,支架式心电图测量模块100的前面部100a内置有心电图测量模块电路板(未示出)和电池(未示出),支架式心电图测量模块的后面部100b的弹簧针接合部20与前面部100a的电路板(未示出)利用柔性印刷电路板(F-PCB)、印制电路板(PCB)、导电物质等来电连接。
图4a和图4b是表示本发明的第二实施例的夹子式心电图测量模块的主视图和侧视图,图4c和图4d是表示夹子闭合时的夹子式心电图测量模块的后视图和夹子打开时的夹子式心电图测量模块的后视图。
参照图4a至图4d,本发明的夹子式心电图测量模块100包括夹子旋转部41、固定夹子42、电源开关111、显示部150、弹簧针接合部20以及USB端口30。
夹子旋转部41位于夹子式心电图设备100的上端部,并且对相邻配置的固定夹子42进行旋转。
固定夹子42形成以夹子旋转部41为中心分别配置在两侧的四边形板状,并且对一体式12通道心电图专用电极片10和夹子式心电图测量模块100进行固定。
因此,本发明的夹子式心电图测量模块100可通过夹子旋转部41旋转固定夹子42,以在弹簧针接合部20进行装卸。(参照图4c和图4d)
对于其他的电源开关111、显示部150、弹簧针接合部20以及USB端口30,在图3a至3c中已进行过说明,在此将省略重复的说明。
图5a和图5b是表示本发明的第一实施例的支架式心电图测量模块与12通道心电图专用电极片的结合状态的侧视图和主视图。
参照图5a和图5b,本发明的支架式心电图测量模块100可以以挂在一体式12通道心电图专用电极片10的形式结合。
在这种情况下,除了连接一体式12通道心电图电极片10的电极与电极的连接线以外的电极下端以电极的部分或全部的方式涂覆有规定的粘接剂物质,从而能够使各电极分别容易地附着在患者的胸部5。
图6a和图6b是将本发明的第二实施例的夹子式心电图测量模块与12通道心电图专用电极片的结合状态分别以侧视图的形式和主视图的形式示出的图。
参照图6a和图6b,本发明的夹子式心电图测量模块100可以以一体式12通道心电图专用电极片10通过固定夹子42而固定的形式结合。
在这种情况下,在除了连接一体式12通道心电图电极片10的电极与电极的连接线以外的电极下端,规定的粘接剂物质涂覆于电极的部分或全部,从而能够使各电极容易地附着在患者的胸部5。
图7是详细示出本发明的心电图测量模块的结构的图。
参照图7,本发明的心电图测量模块100包括电源管理部110、心电图检测处理部120、周边环境检测部130、心电图存储部140、显示部150、无线通信部160以及控制部170。
电源管理部110从心电图测量模块的电池接收电力并向个设备供给电力,以使各设备运行,此外电源管理部管理电池的充电状态。
心电图检测处理部120放大通过弹簧针接合部20内的弹簧针21从一体式12通道心电图专用电极片10输入的患者的心电图信号,并过滤心电图信号中的噪声之后,将检测的模拟信号转换为数字信号。
周边环境检测部130检测患者所处的病室温度、湿度及除心电图以外的患者的体温等。
心电图存储部140存储心电图检测处理部120检测和经过信号处理的患者的心电图数据,作为用于存储的存储器,可采用SD(SecureDigital)卡、micro SD卡、闪存等,但并不限定于此。
显示部150配置在心电图设备前面部100a的中央位置,可利用LED陈列的颜色和闪烁速度等来显示电源和电池状态、电极和设备附着状态、被测人的心血管状态、系统操作模式、蓝牙连接状态等,作为显示装置,可采用LCD、LED等,但并不限定于此。
无线通信部160将测量模块100测量的心电图数据传送至无线设备200,并提供用于从无线设备200接收控制信号的接口,作为无线通信模块,可采用紫蜂(ZigBee)、射频(RF)、无线网(WiFi)、3G、4G、LTE、LTE-A、无线宽带网(Wireless Broadband Internet)等,但并不限定于此。
控制部170对电源管理部110、心电图检测处理部120、周边环境检测部130、心电图存储部140、显示部150以及无线通信部160进行控制。
图8是表示本发明的一个实施例的无线设备的结构的图。
下面,参照图1及图8对本发明的无线设备的界面结构及操作进行详细说明。
如图8所示,示出了基于智能手机、平板电脑、PC等普及型无线设备的心电图控制器专用应用程序的界面结构,在这种情况下,专用应用程序与外部服务器300通过有线/无线通信来备注用户信息,并在用户登录后运行。
无线设备的心电图控制器专用应用程序基本实时地输出12通道(通道1至通道12)的心电图信号,输出当前用户的心血管状态信息(例如,平均心率、最大心率、最小心率、压力指数等),并且通过微笑(参照图1)、红/绿信号灯等显示方法来输出心血管状态的简要信息(例如,正常/非正常等)。
在用户和设备信息项目中显示用户名称、性别、年龄等和心电图测量模块操作模式(例如,基本模式、连续播放模式、设备存储模式)。
在时间和连接信息项目中显示无线设备200与心电图测量模块100的有线/无线网络连接状态或者无线设备200与外部的服务器300的有线/无线网络连接状态。
另外,参照图1,无线设备200通过有线/无线网络接收由外部服务器300传送的诊断结果,并输出警报(alarm),而且,当所测量的12通道心电图数据中部分通道完全不输出心电图信号时,无线设备可通过检测并输出警告电极附着状态异常的警报。
另外,当心血管状态异常时,无线设备200输出警告心血管状态异常的警报,并向外部的服务器300传送心血管状态异常警报信息。
在此,心血管状态异常是指当前的心率或心率变异脱离负责用户或外部服务器300的医生或专家设定的正常心率或心率变异区域的情况。
输出所述警报的方法可采用输出在显示器上的视觉警报、发出声音的听觉警报、振动的触觉警报等,但并不限定于此。
下面,对具有心电图控制器专用应用程序的无线设备的主要功能进行简要整理。
第一,本发明的无线设备执行12通道心电图收发功能,例如,通过有线/无线网络向外部服务器300传送从心电图测量模块100接收的12通道心电图。
第二,本发明的无线设备执行12通道心电图测量模块的控制功能,例如,对整个12通道心电图测量模块100的操作模式设定和增益(gain)进行控制。
第三,本发明的无线设备执行12通道心电图的分析功能,例如,通过分析从心电图测量模块100接收的12通道心电图来输出心血管状态指标(例如,当前心率、平均心率、最大心率、最小心率、瞬间心率等)。
在这种情况下,本发明的无线设备还可利用自动分析功能进一步检测室性异位搏动(ventricular ectopic beat,VEB)、心室扑动或心房颤动(ventricular flutter orfibrillation,VF)、室上异位搏动(supraventricular ectopic beats,SVEB)或者心房扑动或心房颤动(artrial flutter or fibrillation)等。
第四,本发明的无线设备执行心血管状态输出功能,例如,向被测人输出12通道心电图的分析结果和从外部服务器300的医生或专家接收的心血管状态的功能。
第五,本发明的无线设备执行电极状态和设备附着状态的警报功能,例如,当电极状态和设备的附着状态不适当时,向被测人输出警报。
图9a是表示本发明的佩戴式无线12通道心电图系统的操作模式中的基本模式的状态的图。
参照图9a,本发明的穿戴式无线12通道心电图系统的基本模式是指,在心电图测量模块100中测量的心电图数据实时传送至无线设备200,心电图数据再次从无线设备200实时被传送至外部服务器300,并且所有心电图数据分别实时地存储于心电图测量模块100、无线设备200以及外部服务器300中的模式。
其中,在心电图测量模块100中测量的心电图数据必定经过无线设备200传送至外部服务器300,这是为了减少心电图测量模块100的通信负荷(例如,通信距离、数据量),使得通过低容量的电池以低功率长时间地操作。
在这种情况下,服务器300基于实时传送和实时存储的心电图数据将异常信号发生时的诊断结果实时传送至无线设备200中。
对此进行补充说明,与心电图测量模块100中只存储一名被测人的12通道心电图信息不同,外部服务器300中不仅存储很多名被测人的12通道心电图信息,而且还包括心血管异常的患者的心电图信息和正常人的心电图信息。
即,外部服务器300能够基于大数据进一步进行只通过无线设备200无法进行的分析,例如,心率失常的患者中经常出现特定图案的心电图,因此可向患者提供督促患者接受进一步的心率失常检查的警报。
基本模式尤其是适合需要实时并连续地对所有心电图数据进行测量、存储及管理的医院患者的操作模式。
图9b是表示本发明的佩戴式无线12通道心电图系统的操作模式中的连续播放模式的状态的图。
参照图9b,本发明的穿戴式无线12通道心电图系统的连续播放模式是指将在心电图测量模块100中测量的心电图数据实时传送至无线设备200中,并在无线设备200中实时存储心电图数据的操作模式。
即,在连续播放模式中,心电图测量模块100和无线设备200实时存储所有心电图数据,无线设备200间歇性地向外部服务器300传送心电图数据。
另外,服务器300从无线设备200间歇性地接收心电图数据并间歇性地存储,并间歇性地向无线设备200传送诊断结果。
其中,“间歇性”是指,心电图测量模块100和无线设备200虽实时存储心电图数据,但无线设备200与服务器300之间定期地或不定期地相互传送心电图数据或诊断结果的一部分或全部的数据,或者,所测量的心电图数据异常时传送的情况。
例如,定期传送数据的一部分的情况,可例举以一小时间隔只传送脱离特定心率范围的区间的心电图数据的情况,非定期传送全部数据的情况,可例举在用户要求的时间将这期间所测量的全部数据从无线设备200传送至外部设备300的情况。
更具体地,可举如下例子:在日常生活中,长时间测量心电图数据之后、结束日常生活后,通过有线/无线网络一次性地将存储的数据从无线设备200传送至外部服务器300。
另外,在非定期的情况下,传送时间点的判断可由用户来判断,还可由无线设备200通过判断无线设备200中发生异常信号的情况来自动判断,还可通过外部服务器300的医生或专家的请求来进行判断。
图9c是表示本发明的佩戴式无线12通道心电图系统的操作模式中的设备存储模式的状态的图。
参照图9c,本发明的佩戴式无线12通道心电图系统的设备存储模式是指,所有的心电图数据实时存储于心电图测量模块100中,在心电图测量模块100中将心电图数据间歇性地传送至无线设备200和外部服务器300。
对此进行补充说明,在设备存储模式中,无线设备200从心电图测量模块100间歇性地接收心电图数据并间歇性地存储,并向服务器300间歇性地传送心电图数据。
另外,服务器300从无线设备200间歇性地接收心电图数据并间歇性地存储,并向无线设备200间歇性地传送诊断结果。
其中,与连续播放模式相同,“间歇性”是指定期地或不定期地传送数据的一部分或全部数据,在此将省略重复的说明。
设备存储模式是间歇性地利用心电图测量模块100的无线通信部,从而能够减少功耗,因此适合处于日常生活中长时间难以充电的环境中的用户使用。
另外,如基本模式或连续播放模式一样,心电图测量模块100一般只会执行单纯地测量心电图,并将其传送至外部的无线设备200的功能,但是,例外地,优选仅在设备存储模式中心电图信号发生异常信号而间歇性地向无线设备200传送心电图数据的情况,对所测量的心电图进行分析。
以上,参照附图对本发明的技术思想进行了说明,但这仅仅是以举例的方式对本发明的优选实施例进行说明,并不能限定本发明。另外,本发明所属技术领域的普通技术人员能够理解,在不脱离本发明的技术思想的范围内可以进行多种变更以及模仿。