CN107029355B - 具有隔离患者参数元件的可穿戴式心律转复除颤器（wcd）系统 - Google Patents

Abstract

实施例涉及可穿戴式心律转复除颤器(WCD)系统(101)，其包括至少基本上与所述WCD系统的其它电路电隔离的患者参数电极(114,118)，如ECG电极(114,118)。在实施例中，所述WCD系统包括均连接到第一电路接地(224)的电源(240)、能量存储模块(250)和处理器(230)。患者参数感测端口，例如ECG端口(219)，耦接到所述患者。测量电路(220)可以从患者参数感测端口接收的感测的患者参数实现生理输入，并且所述测量电路包括使所述患者参数感测端口与所述第一电路接地电隔离的隔离电路(222)。

Description

具有隔离患者参数元件的可穿戴式心律转复除颤器（WCD） 系统

对相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2015年12月4日提交的美国临时专利申请序列号 US62/263,566的优先权，其最初做出的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种心律转复除颤器(WCD)系统，特别是一种可穿戴式心律转复除颤器(WCD)系统。

背景技术

当人们患有某些类型的心脏心律失常时，结果可能是流向身体各部分的血液减少。一些心律失常甚至可能导致心脏骤停(SCA)。SCA可以非常快地导致死亡，例如在10分钟内，除非进行临时治疗。

一些人有增加的SCA风险。高风险的人包括患有心脏病发作或先前S CA发作的患者。经常建议这些人接受植入式心律转复除颤器(ICD)。ICD 通过手术植入胸部，并连续监测患者的心电图(ECG)。如果检测到某些类型的心律不齐，则ICD通过心脏传递电击。

在认为具有增加的SCA风险之后，并且在接收ICD之前，这些人有时被给予可穿戴的心律转复除颤器(WCD)系统。(这种系统的早期版本被称为可穿戴式心脏除颤器(WCD)系统。)WCD系统通常包括患者将穿着的背带，背心或其他衣服。WCD系统包括除颤器和耦接到背带、背心或其他衣服的电极。当患者穿戴WCD系统时，外部电极可以然后与患者的皮肤进行良好的电接触，并且因此可以帮助确定患者的ECG。如果检测到可电击的心律不齐，则除颤器通过患者的身体，并因此通过心脏传递适当的电击。

发明内容

本说明书给出了可穿戴式心脏除颤器(WCD)系统的实例，其使用可以帮助克服现有技术的问题和限制。

具体地，实施例涉及包括患者参数电极(例如ECG电极)的WCD系统，其通过使用单独的接地和任选的隔离电路与可穿戴式心律转复除颤器(WC D)系统的其它电路至少基本上电隔离。

与现有技术相比的优点是，可以改善对患者的生理输入的感测，导致更少的错误读数和假警报。

鉴于在本公开中描述并示出的实施例，即从本书面说明书和附图，本发明的这些和其他特征和优点将变得更加显而易见。

附图说明

图1是根据实施例制造的样本可穿戴式心律转复除颤器(WCD)系统的元件的图；

图2是示出根据实施例制造的的外部除颤器(例如属于图1的系统中的外部除颤器)的样本元件的图；

图3是根据实施例制造的图2的外部除颤器的测量电路的样本的框图；

图4是根据替代实施例制造的图2的外部除颤器的测量电路的样本的框图；

图5是根据实施例制造的图3的测量电路的样本隔离电路的框图；和

图6是根据实施例制造的作为图3的测量电路的实施例的图5的隔离电路的样本的电路图。

具体实施方式

如已经提到的，本描述是关于可穿戴式心律转复除颤器(WCD)系统。现在更详细地描述实施例。

根据实施例制造的WCD系统具有多个元件。这些元件可以作为可以互连的模块单独提供，或者可以与其他元件等组合。

WCD系统的元件可以是被配置为由患者穿戴的支撑结构。支撑结构可以是适于穿戴的任何结构，例如背带，背心，半背心-例如在躯干的左侧上，其将电极定位在心脏的相对侧上，一个或多个带，其构造成水平地或可能地竖直地穿在肩部、另一衣服等上。支撑结构可以实施为单个元件或多个元件。例如，支撑结构可以具有：靠在肩部的顶部元件，用于确保除颤电极处于用于除颤的适当位置；以及靠在臀部上的底部元件，用于承载除颤器的大部分重量。单个元件实施例可以具有围绕至少躯干的带。其它实施例可以使用粘合材料或另一种方式附接到患者，而不环绕身体的任何部分。可以有其他示例。

图1示出了根据实施例制造的WCD系统101的元件，因为其可以由患者82穿戴。例如患者82的患者也可以被称为人和/或穿戴者，因为该患者穿戴WCD系统的元件。

在图1中，示出了相对于患者82的身体并因此也相对于他或她的心脏85的一般的支撑结构170。结构170可以是如上所述的背带，背心，半背心，一个或多个带或衣服等。结构170可以实施为单个元件或多个元件等。结构170可由患者82穿戴，但是未描绘穿戴它的方式，因为在图1 中仅一般性地并且实上部分概念性地描述结构170。

根据实施例的WCD系统被配置为通过以一个或多个脉冲输送的电击的形式将电荷输送到患者身体来对穿着它的患者进行除颤。图1示出了样品外部除颤器100以及经由电极引线105耦接到外部除颤器100的样品除颤电极104,108。除颤器100和除颤电极104,108耦接到支撑结构170。因此，除颤器100的许多元件可因此耦接到支撑结构170。当除颤电极104, 108与患者82的身体进行良好的电接触时，除颤器100可以经由电极104, 108施用通过身体的短暂而强烈的电脉冲111。脉冲111(也称为除颤休克或治疗休克)旨在经过并重启心脏85，以努力拯救患者82的生命。脉冲 111还可以包括一个或多个起搏脉冲，等等。

现有技术的除颤器通常基于患者的ECG信号来决定是否除颤。然而，除颤器100也可以基于其他输入来进行除颤或不进行除颤。

在该实施例中，WCD系统101包括经由电极引线116耦接到外部除颤器100的患者参数电极114和118。患者参数电极114和118被图示为未被支撑结构170支撑。患者参数电极可以可替代地由支撑结构170支撑以适用于正在监测的患者参数。在一些实施例中，可以只有一个患者参数电极或多于两个患者参数电极以适用于正在监测的一个或多个患者参数。在患者参数电极包括ECG电极的实施例中，例如，根据所使用的配置，可能存在所需数量的患者参数电极，例如3、4、5或10个电极，这些电极适当地分布在患者身体上，如本领域中已知的。因此，患者参数电极114和 118意在表示适合于被监测的一个或多个参数的一组电极。

WCD系统可以任选地包括外部监测装置180。装置180被称为“外部”装置，因为它被提供为独立装置，例如不在除颤器100的壳体内。装置1 80可以被配置为感测或监测至少一个局部参数。局部参数可以是患者82 的参数，或WCD系统的参数，或环境的参数，如本文档中稍后将描述的。装置180可包括一个或多个换能器，其被配置为从其感测的一个或多个患者参数呈现一个或多个生理输入。

任选地，装置180物理地耦接到支撑结构170。另外，装置180可以与耦接到支撑结构170的其他元件通信耦接。这样的通信可以由通信模块来实现，如本领域技术人员根据本公开将认为适用的。

图2是示出根据实施例制造的外部除颤器200的元件的图。这些元件可以例如包括在图1的外部除颤器100中。图2所示的元件可以设置在壳体201中，其也称为壳体201。

外部除颤器200旨在用于将要穿戴它的患者，例如图1的患者82。除颤器200还可以包括用于用户282的用户接口270。用户282可以是患者 82，也称为穿戴者82。或者用户282可以是现场的本地救助者，例如可能提供帮助的旁观者或受过训练的人。或者，用户282可以是与WCD系统1 01通信的远程训练的护理人员。

用户接口270可以制造成任意数量。用户接口270可以包括用于与用户通信的输出设备，其可以是视觉的，听觉的或触觉的。例如，输出设备可以是灯或屏幕，以显示感测、检测和/或测量的内容，并且向救助者28 2提供视觉反馈以用于他们的复苏尝试等等。另一输出设备可以是扬声器，其可以被配置为发出语音提示等。声音、图像、振动以及用户282可以感知的任何东西也可以被称为人类可感知的指示。用户接口270还可以包括用于从用户接收输入的输入设备。这样的输入设备可以另外包括各种控制，例如按钮，键盘，触摸屏，麦克风等。输入设备可以是取消开关，其有时被称为“活人(live-man)”开关。在一些实施例中，致动取消开关可以防止即将输送电击。

除颤器200可以包括内部监测装置281。装置281被称为“内部”装置，因为其被并入壳体201内。监测装置281可以感测或监测患者参数，例如患者生理参数、系统参数和/或环境参数，所有这些参数可以称为患者数据。在与监测装置281(或外部监测装置，例如图1的外部监测装置 180)相关联地在患者上使用电极的实施例中，例如图1所示的电极114 和118，则相关联的监测装置还可以具有如下面参考测量电路220所讨论的隔离电路。内部监测装置281可以是图1的外部监测装置180的补充或替代。分配哪些系统参数将由哪个监测装置来监测可以根据设计考虑来完成。装置281可包括一个或多个换能器，其被配置为从其感测的一个或多个患者参数呈现一个或多个生理输入。

患者生理参数包括，例如，可以有助于通过可穿戴除颤系统检测患者是否需要电击的这些生理参数，任选地加上他们的病史和/或事件历史。这样的参数的示例包括患者的ECG，血氧水平，血流量，血压，血液灌注，光透射的脉动变化或灌注组织的反射性质，心音，心脏壁运动，呼吸声和脉搏。因此，监测装置可以包括灌注传感器，脉搏血氧计，用于检测血流的多普勒装置，用于检测血压的袖带，光学传感器，照明检测器以及可能用于检测组织的颜色变化的源，运动传感器，可以检测心壁运动的装置，声音传感器，具有麦克风的装置，SpO2传感器等。至少在Physio-Contro l的美国专利No.8,135,462中教导了脉冲检测，该专利通过引用整体并入本文。此外，本领域技术人员可以实现执行脉冲检测的其他方式。在这种情况下，换能器包括适当的传感器，并且生理输入是传感器对该患者参数的测量。例如，用于心音的适当的传感器可以包括麦克风等。

在一些实施例中，局部参数是可以在患者82的所监测的生理参数中检测的趋势。可以通过比较不同时间的参数值来检测趋势。检测到的趋势可以特别帮助心脏康复计划的参数包括：a)心脏功能(例如射血分数，搏出量，心输出量等)；b)休息或运动期间的心率变异性；c)在运动和活动活力的测量期间的心率分布，例如来自加速度计信号的分布和来自适应速率起搏器技术；d)心率趋势；e)灌注，例如来自SpO 2或CO 2； f)呼吸功能，呼吸频率等；g)运动，活动水平；等等。一旦检测到趋势，就可以通过通信链路存储和/或报告，可能伴随着警告。从该报告，监测患者82的进展的医生将知道不是改善或恶化的状况。

患者状态参数包括患者82的记录方面，例如运动，姿势，他们最近是否说过话，加上还可能他们说什么，等等，任选地加上参数的历史。或者，这些监测装置中的一个可以包括位置传感器，例如全球定位系统(GP S)位置传感器。这样的传感器可以检测位置，加上速度可以被检测为位置随时间的变化率。许多运动检测器输出指示检测器的运动并且因此指示患者身体的运动的运动信号。患者状态参数可以非常有助于缩小对SCA是否确实发生的确定。

根据实施例制造的WCD系统可以包括运动检测器。在实施例中，运动检测器可以在监测装置180或监测装置281内实现。这样的运动检测器可以被配置为检测运动事件。作为响应，运动检测器可以从检测到的运动事件呈现或生成可以由后续装置或功能接收的运动检测输入。运动事件可以被定义为方便的，例如运动从基线运动或休息等的变化。这样的运动检测器可以以本领域中已知的许多方式制成，例如通过使用加速度计。在这种情况下，患者参数是运动，换能器包括运动检测器，并且生理输入是运动测量。

WCD系统的系统参数可以包括系统识别，电池状态，系统日期和时间，自测的报告，输入的数据记录，发作和干预的记录等。

环境参数可以包括环境温度和压力。湿度传感器可以提供关于其是否可能下雨的信息。推定的患者位置也可以被认为是环境参数。如果监测装置180或281包括如上所述的GPS位置传感器，则可以推测患者位置。

除颤器200通常包括除颤端口210，例如外壳201中的插座。除颤端口210包括电节点214,218。除颤电极204,208的引线(例如图1的引线 105)可以插入除颤端口210，以便分别与节点214,218电接触。相反，除颤电极204,208也能够连续地连接到除颤端口210。无论哪种方式，除颤端口210可以用于经由电极将已经存储在能量存储模块250中的电荷引导至穿戴者。电荷将是用于除颤、起搏等的电击。

除颤器200可以任选地还在壳体201中具有患者参数感测端口219，该端口被配置为耦接到患者，例如用于插入感测电极209。在一些实施例中，患者参数端口219是ECG端口，在这种情况下，感测电极209是具有将电极连接到端口的ECG引线的ECG电极。相反，感测电极209也能够连续地连接到患者参数端口219。感测电极209是可以帮助感测患者参数信号(例如电压)的换能器类型。在其中感测端口是ECG端口的实施例中，感测电极209感测ECG信号，例如12引线信号，或来自不同数量的引线的信号，特别是如果它们与患者身体进行良好的电接触。感测电极209可以附接到支撑结构170的内部，用于与患者进行良好的电接触，类似于除颤电极204,208。

在一些实施例中，除颤器200还包括换能器，该换能器包括测量电路 220。测量电路220感测来自患者参数感测端口219的一个或多个电生理信号。参数可以是ECG，其可以被感测为感测电极209之间的电压差。另外，参数可以是阻抗，其可以在通过患者参数感测端口219的连接连接到测量电路220的单独的感测电极209之间被感测。感测阻抗尤其可用于检测感测电极209是否与患者身体实现良好的电接触。当可用时，可以感测这些患者生理信号。测量电路220然后可以呈现或生成关于它们的信息作为生理输入、数据、其他信号等。更严格地说，由测量电路220提供的信息从其输出，但是该信息可以被称为输入，因为它由后续装置或功能作为输入来接收。

在一些实施例中，测量电路220包括隔离电路222，其被配置为使患者参数感测端口219与其它外部除颤器电路连接到的第一电路接地224电隔离。隔离电路222可以继而使用第二电路接地226，其与用于电耦接到感测端口219的电路的第一电路接地224隔离。这种隔离提高了所采集的 ECG数据的质量，这可以导致更少的假警报以及提高的患者安全。这是对现有技术版本的改进，现有技术版本对于WCD系统的所有部分使用公共电压参考(通常称为“接地”)，因此不是隔离的。非隔离的ECG采集系统易受环境噪声源的影响，例如WCD系统附近的60Hz的声场。患者漏电流可能难以控制。此外，由开关模式电源或高压充电电路产生的电噪声可以耦接到WCD系统的ECG采集系统中。

除颤器200还包括连接到第一电路接地224的处理器230。处理器23 0可以以任何数量的方式来实现。这样的方式包括，作为示例而非限制，数字和/或模拟处理器，例如微处理器和数字信号处理器(DSP)；控制器，如微控制器；在机器中运行的软件；可编程电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)，现场可编程模拟阵列(FPAAs)，可编程逻辑器件(PLD)，专用集成电路(ASIC)，这些中的一个或多个的任何组合等等。

处理器230可以被认为具有多个模块。一个这样的模块可以是检测模块232。检测模块232可以包括心室纤颤(VF)检测器。来自测量电路22 0的患者感测到的ECG可用作生理输入、数据或其他信号，可由VF检测器使用以确定患者是否正经历VF。检测VF是有用的，因为VF导致SCA。检测模块232还可以包括(可电击的)室性心动过速(VT)检测器等。

处理器230中的另一个这样的模块可以是建议模块234，其产生做什么的建议。该建议可以基于检测模块232的输出。根据实施例可以有许多类型的建议。在一些实施例中，建议是处理器230可以例如经由建议模块 234作出的电击/无电击确定。可以通过执行存储的电击咨询算法来进行电击/无电击确定。电击咨询算法可以从根据实施例获取的一个或多个ECG 信号以及确定是否满足电击标准来作出电击/无电击确定。可以从获取的E CG信号的节律分析或其他方面作出确定。

在一些实施例中，当确定是电击时，向患者输送电荷。输送电荷也称为放电。电击可用于除颤，起搏等。

处理器230可以包括用于其他功能的附加模块，例如其他模块236。另外，如果实际上提供了内部监测装置281，则其可以部分地由处理器23 0等操作。

除颤器200任选地还包括存储器238，其可以与处理器230一起工作。存储器238可以以任何数量的方式来实现。这样的方式包括，作为示例而非限制，易失性存储器，非易失性存储器(NVM)，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质，光学存储介质，智能卡，闪存设备，这些的任何组合等。因此，存储器238是非暂时性存储介质。如果提供的话，存储器238可以包括用于处理器230的程序，处理器230能够读取并执行这些程序。更具体地，程序可以包括代码形式的指令集，处理器230 能够在读取时执行这些指令集。通过物理量的物理操纵来实现执行，并且可以导致要执行的功能，过程，动作和/或方法，和/或处理器使得其他设备或元件或块执行这些功能，过程，动作和/或方法。程序可以对于处理器230的固有需求而操作，并且还可以包括可以由建议模块234作出决定的协议和方式。另外，存储器238可以存储用户282(如果该用户是本地救助者)或患者的提示。此外，存储器238可以存储数据。数据可以包括患者数据，系统数据和环境数据，例如由内部监测装置281和外部监测装置180所学习的。数据可以在被传送出除颤器200之前存储在存储器238 中，或者在被除颤器200接收之后存储在存储器中。

除颤器200还可以包括也连接到第一电路接地224的电源240。为了使除颤器200具有便携性，电源240通常包括电池。这样的电池通常被实现为可再充电的或不可再充电的电池组。有时，使用可充电和不可充电电池组的组合。电源240的其他实施例可以包括能量存储电容器等。在一些实施例中，电源240由处理器230控制。

除颤器200另外包括也连接到第一电路接地224的能量存储模块250。能量存储模块可以耦接到WCD系统的支撑结构。模块250是在准备放电以施加电击时以电荷的形式存储一些电能的地方。模块250可以从电源240 充电到由处理器230控制的适量的能量。在典型的实施方式中，模块250 包括电容器252，其可以是单个电容器或电容器系统等。如上所述，电容器252可以以电荷的形式存储能量，用于输送给患者。

除颤器200还包括放电电路255.当决定是电击时，处理器230可以被配置为控制放电电路255以通过患者释放储存在能量存储模块250中的电荷。当这样控制时，电路255可以允许存储在模块250中的能量被释放到节点214、218，并且从那里也被释放到除颤电极204,208，以便使得电击被传递到患者。电路255可以包括一个或多个开关257。开关257可以以多种方式制成，例如通过H桥等。电路255也可以通过用户接口270来控制。

除颤器200可以任选地包括通信模块290，用于与例如远程协助中心、紧急医疗服务(EMS)等其他实体的其他设备建立一个或多个无线通信链路。模块290还可以包括天线，处理器的部分，以及本领域技术人员认为必要的其他子元件。这样，可以传送数据和命令，例如患者数据、事件信息、尝试的治疗、CPR性能、系统数据、环境数据等。

除颤器200可以任选地包括其他元件。

回到图1，在实施例中，为患者82定制了所示的WCD系统的一个或多个元件。这种定制可以包括多个方面。例如，支撑结构170可以安装到患者82的身体。对于另一个例子，可以测量患者82的基线生理参数，例如患者82在休息时、在行走时的心率，在行走时的运动检测器输出等。这种基线生理参数可以用于定制WCD系统，以便使其诊断更准确，因为身体行为不同。例如，这样的参数可以存储在WCD系统的存储器中，等等。

可以根据实施例制作编程接口，其接收这样测量的基线生理参数。这样的编程接口可以在WCD系统中自动输入基线生理参数以及其他数据。

图3示出了测量电路320的元件的样本。测量电路320是图2的测量电路220的实施例，其包括隔离电路322和ECG采集电路328。在该实施例中，患者参数是患者的电生理信号，例如在ECG端口319接收的ECG信号，作为患者参数感测端口219的示例，来自心电图(ECG)电极309的E CG信号，作为患者参数电极209的示例。因此，生理输入包括由ECG电极采集的ECG信号。ECG采集电路328被配置为检测ECG信号。ECG采集电路328可操作地耦接到患者参数感测端口(ECG端口319)和隔离电路32 2。ECG采集电路328使隔离电路322可操作地耦接到ECG端口319，患者参数感测端口，并且相应地耦接到ECG电极309。ECG采集电路328连接到第二电路接地326并且与第一电路接地324隔离。隔离电路322可以被认为限定隔离边界370，其在WCD系统中使隔离侧与非隔离侧分开。如将在本文档中稍后将看到的，隔离边界370可以由隔离屏障实现。

测量电路320具有与第一电路接地324隔离的第二电路接地326。隔离电路322被配置为使第一电路接地324与第二电路接地326电隔离，从而使作为患者参数感测端口的示例的ECG端口319与第一电路接地324电隔离。作为处理器230的示例的处理器330电连接到第一电路接地324，并且从也连接到第一电路接地324的隔离电路322的部分接收ECG数据。任选地，处理器330可以经由隔离电路322向ECG采集电路328发送一个或多个控制信号。

图4是根据替代实施例制造的图2的外部除颤器的测量电路的样本的框图。测量电路420包括隔离电路422和ECG采集电路428。在该实施例中，ECG端口419从ECG电极409接收患者参数ECG信号。ECG采集电路4 28被配置为检测ECG信号。隔离电路422可操作地耦接到ECG端口419和 ECG采集电路428。隔离电路422可操作地使ECG采集电路428耦接到EC G端口419，患者参数感测端口。在该实施例中，ECG采集电路428连接到第一电路接地，并且测量电路420的隔离电路422具有连接到第一电路接地424的部分和连接到与第一电路接地隔离的第二电路接地426的部分。

隔离电路422被配置为使第一电路接地424与第二电路接地426电隔离，从而使ECG端口419，并且由此使ECG电极409与第一电路接地424 电隔离。作为处理器230的示例的处理器430电连接到第一电路接地324 并且直接从ECG采集电路428接收ECG数据。任选地，处理器430可以向 ECG采集电路428发送一个或多个控制信号。隔离电路422可以被认为限定隔离边界470，该隔离边界使WCD系统中的隔离侧与非隔离侧分开。

图5是用于图3的测量电路的样本隔离电路的框图。隔离电路522包括隔离信号耦接器510，任选的电压差降低电路520和隔离电源530。隔离电路522包括连接到第一电路接地524的非隔离电路部分，以及连接到与第一电路接地隔离的第二电路接地526的隔离电路部分。隔离电路522 包括使隔离电路部分与非隔离电路部分电隔离的隔离屏障570。因此，患者参数感测端口219(例如ECG端口319或419)与第一电路接地524隔离，优选地跨越隔离屏障具有至少100伏特的保护。在一些实施例中，隔离屏障提供对除颤器放电电路施加的电压保护。

隔离信号耦接器510被配置为将表示来自隔离电路522的隔离电路部分的ECG信号的信号(所感测的患者参数)耦接到隔离电路的非隔离电路部分。在信号是数字信号的实施例中，例如对于图3的隔离电路322，隔离信号耦接器510包括隔离数字数据耦接器，其被配置为将来自ECG采集电路328的表示感测的患者参数的第一数字信号耦接到处理器330。

任选地，隔离信号耦接器510还被配置为通过隔离电路522的非隔离电路部分以及隔离电路的隔离电路部分将来自处理器330的第二信号(例如控制信号)耦接到连接至第二电路接地526的电路，例如ECG采集电路。根据隔离信号耦接器510的配置，信号可以在跨过隔离屏障570方向或两个方向上耦接。

隔离信号耦接器510可以是数字信号耦接器或模拟信号耦接器。隔离可以通过例如电耦接器的适当的装置提供，例如由电感或电容器件提供，例如由隔离变压器或隔离电容器提供，或由非电气装置，例如光隔离器提供。模拟信号和一些数字信号被转换为适于跨越隔离屏障或在其他的隔离信号传递元件之间交叉的交流电的形式。例如，可以使用例如由模数转换器(ADC)、开关电路或脉冲宽度调制器提供的适当的信号处理电路将模拟信号转换为二进制信号。然后，根据应用，信号形式可以被转换回其原始形式或者以其数字形式进一步处理。

隔离信号耦接器510的非隔离部分从非隔离直流(DC)电源NDC接收功率。隔离信号耦接器510的隔离部分从隔离的直流(DC)电源IDC接收功率。隔离电源IDC与非隔离电源NDC电隔离。隔离电源IDC可以由非隔离电源NDC产生，如由隔离电源530提供的。在一些实施例中，两个电源可以是完全独立的，每个具有分开且隔离的电源，例如电池和相关联的电源电路。

任选地，隔离电路522还包括电压差减小电路520，其被配置为减小第一和第二电路接地之间的电压差。第一电路接地524是未被隔离的除颤器的电路的公共参考。未连接到第一电路接地524的第二电路接地具有相对于第一电路接地的公共参考电平浮动的参考电平。因此，与第一电路接地相比，第二电路接地上的电压可以变化。电压差降低电路520在第一和第二电路接地之间提供跨越隔离屏障570的受保护的电流路径，其基本上不损害两个电路接地之间的隔离。该电流路径允许第一和第二电路接地的电压均衡或接近均衡。这保持第一和第二接地的参考电位接近相同的电平。因此，即使使用电路520，实施例也至少实质上隔离。并且，如果没有电路520，隔离甚至更完整。

隔离电源530被配置为将功率从非隔离电源(例如图2所示的除颤器 200的电源240)传输到隔离电路522的隔离电路部分。因此，当隔离电路522被配置为如图3所示时，隔离电源530被配置为将功率从非隔离电源240传输到隔离ECG采集电路328。

非隔离电源产生用于输入到隔离电源530的非隔离电源NDC。隔离电源530包括：变压器驱动器540，连接到非隔离第一电路接地524；隔离变压器550，具有连接到非隔离电路接地524的输入侧和连接到隔离电路接地526的隔离侧；以及隔离整流器560，连接到隔离电路接地526。

隔离变压器使用变化的电流(例如交流电)来传输功率。变压器驱动器540是将非隔离电源NDC的恒定DC电压转换为施加到隔离变压器550 的交流功率信号的开关电路。然后通过隔离屏障570与输入电隔离的隔离变压器的输出交流功率信号随后通过整流器560被转换为隔离的直流电源 IDC。

图6是根据实施例制造的作为图3的测量电路的实施例的图5的隔离电路的样本的电路图。在图6中，隔离侧在左侧示出，而非隔离侧在右侧示出，与图3和图5相比，其被翻转。

在图6中，隔离电路622设置在ECG隔离电路328和处理器330之间。隔离电路622包括隔离信号耦接器610，该隔离信号耦接器包括被实现为集成电路的集成电路隔离数字数据耦接器612(U1)，该集成电路被配置为将代表感测的患者参数的第一数字信号从ECG采集电路耦接到处理器。

ECG数据信号输入到隔离数字数据耦接器612的端子INB4，并在端子 OUTA4输出。隔离数字数据耦接器612相应地被配置为将代表来自隔离电路622的隔离电路部分(被图示为在图6中的隔离屏障670的左侧)的感测的患者参数的信号(即ECG信号)耦接到隔离电路622的非隔离电路部分(被图示为在隔离屏障的右侧)。连接到隔离第二电路接地626的隔离电路部分与第一电路接地624隔离。非隔离电路部分连接到第一电路接地 624。

隔离数字数据耦接器612还被配置为将来自处理器的三个数字控制信号耦接到ECG采集电路。控制信号在电路端子INA1-3输入并在电路端子O UTB1-3输出。数据信号通过相应的隔离电容器611耦接在隔离屏障670两端。隔离信号耦接器610包括低通RC输入滤波器614和输出滤波器616，其调节由隔离数字数据耦接器接收并输出的数据信号。尽管所示实施例包括跨越隔离屏障的双向数据，但是其它实施例包括仅从隔离电路的隔离侧传输到非隔离侧的数据。

隔离数字数据耦接器612从非隔离电压源VN接收用于电路的非隔离部分的功率，并且从隔离电压源VI接收用于电路的隔离部分的功率。

在一些实施例中，隔离电路622还包括电压差降低电路620，其延伸跨过隔离屏障670并被配置为减小隔离和非隔离电路接地之间的电压差。在该实施例中，电压差降低电路620包括使非隔离第一电路接地624连接到隔离的第二电路接地626的电阻器R9。可以选择电阻器R9的值以限制流过其的电流。作为示例，电阻器R9可以具有1千兆欧姆的值。跨过隔离屏障的1千兆欧姆电阻保持非隔离接地和隔离接地处于相对相同的电压，但对其它电路的操作没有影响或影响很小。

隔离电路622还包括隔离电源630，其被配置为将功率从非隔离电源传输到隔离电路的隔离电路部分，从而将电力从电源传送到ECG采集电路。

非隔离电源240用于产生非隔离电源VN。隔离电源630产生隔离电压源VI，并且包括连接到非隔离的第一电路接地624的集成电路变压器驱动器640(U2)。变压器驱动器640是将非隔离电源VN的恒定DC电压转换为施加到隔离变压器650的交流电源信号的开关电路。

隔离变压器650包括耦接到非隔离的第一电路接地624的第一绕组6 36以及通过隔离屏障670与第一绕组隔离并耦接到隔离的第二电路接地6 26的第二绕组638。隔离整流器660连接到变压器第二绕组638并连接到隔离电路接地626。整流器660将变压器650的第二绕组638上产生的交流电力信号转换成隔离的直流电源VI。

隔离电路622的电路元件具有适合于应用的值。在一些实施方案中，元件具有以下值：

电容器：C1-C8和C14：10pF；C9，C10，C13，C16和C19：0.1μF；C11：47μF；C12和C18：10μF；C15：1.0μF；和C17：4700pF。

电阻：R1-R8：100欧姆；R9：1G欧姆；R10：8.08k欧姆；R11：1 8.2k欧姆；R12：8.04k欧姆；R13：120k欧姆；R14：100k欧姆；R1 5：20.0k欧姆；和R16：43.2k欧姆。

电感器：L1和L3：电感器编号BLM18EG4718N1D；和L2：10μH。

在患者参数ECG端口，以及还优选地ECG采集电路与WCD系统的其余部分之间包括隔离屏障可以提供优于常规非隔离系统的优点。

1)ECG系统与除颤电路隔离，两者之间具有小电容。因此，除颤电路和非隔离电路接地可以不导致ECG采集系统中的不平衡，并且对ECG信号质量的不利影响很小或没有不利影响。

当在ECG采集系统(包括ECG电极)和除颤电路之间没有隔离时，与存在隔离时相比，ECG信号和用于数字化处理的参考之间的电容性负载具有较大的不平衡。这种较大的不平衡导致共模信号到差模信号的较大转换，其对应于ECG信号上的较大噪声分量。ECG电路与一般系统电路缺乏隔离导致较大的接地系统，包括印刷电路板(PCB)接地层、接地线和电缆屏蔽线。较大的接地系统与地球或电连接到地球的任何事物形成较大的电容器。当WCD接地系统的位置相对于地球或任何电连接到地球的任何事物变化时，该电容的值也不同。

这个较大的电容具有两个效果。这导致更多的共模信号被转换为使E CG信号劣化的差分信号。此外，较大电容的变化性质产生更多的共模信号，其被转换为差分信号并进一步降低ECG信号。

2)隔离ECG采集系统消除了来自包括ECG采集电路、ECG端口和ECG 电极的ECG采集系统的非隔离元件和电连接到地球的元件之间的电容的影响。对地电容被限制成较小的隔离接地系统和地球。这可以比完整的WCD 系统接地系统小得多。这可能导致与非隔离的WCD系统相比，通过在隔离接地和地球之间具有小得多的电容，使ECG信号显着降低。

3)在具有隔离的ECG电路的WCD系统的正常操作期间，来自ECG电极的患者泄漏电流被限制为由系统的隔离部分的元件产生，并且不具有通过除颤电极的返回路径。隔离的ECG采集系统是更简单的系统，并且更容易设计成以对整个WCD系统影响很小的方式限制患者泄漏电流。非隔离系统在电源或地球和患者之间具有附加的泄漏路径。这些附加路径应该被识别并仔细地设计，以便在附接到患者时维持安全操作。

4)隔离电路减少非隔离侧的电噪声源与ECG采集系统之间的耦接。这导致更高的ECG信号质量。

在例如参考图1-3、5和6所描述的实施例中，隔离电路形成隔离区，该隔离区包括隔离电源和用于在隔离的ECG采集系统和WCD系统的非隔离部分之间传输信息的隔离数字数据耦接器。非隔离WCD系统通常包括用于控制ECG采集系统并且从该系统接收ECG和其它数据的处理器。可以通过使用提供低至约100伏的隔离电压的隔离屏障来实现隔离的ECG采集系统的许多益处。然而，隔离屏障优选地提供足够的隔离以在除颤放电期间不击穿。

例如参考图1、图2、图4和图5所描述的其他实施例可以包括将模拟信号从WCD系统的隔离部分传送到非隔离部分的模拟隔离信号耦接器，其然后包括ECG采集电路。

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该描述包括一个或多个示例，但是这个事实并不限制如何实施本发明。实际上，本发明的示例、实例、版本或实施例可以根据所描述的或者还有不同的方式，并且还结合其他当前或未来的技术来实施。其他这样的实施例包括本文所描述的特征的组合和子组合，包括例如，等同于以下的实施例：以不同于所描述的实施例的顺序提供或应用特征；从一个实施例提取单个特征并将该特征插入另一个实施例；从实施例去除一个或多个特征；或者从实施例去除特征并且添加从另一实施例提取的特征，同时提供并入这样的组合和子组合中的特征。

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Claims (12)

1.一种可穿戴式心律转复除颤器(WCD)系统，包括：

支撑结构，被构造成由患者穿戴；

第一电路接地和与所述第一电路接地隔离的第二电路接地；

连接到第一电路接地的电源；

能量存储模块，连接到所述第一电路接地并被配置为从所述电源充电并存储电荷；

放电电路，耦接到所述能量存储模块；

患者参数感测端口，被配置为耦接到所述患者，该患者参数是从心电图ECG电极的患者参数感测端口接收的患者电生理信号；

测量电路，被配置为从所述患者参数感测端口接收的感测的患者参数来实现生理输入，其中所述生理输入包括由所述ECG电极检测的ECG信号，所述测量电路包括隔离电路，所述隔离电路包括连接到与所述第一电路接地隔离的第二电路接地的隔离电路部分以及连接到所述第一电路接地的非隔离电路部分；所述隔离电路还包括被配置为减小所述第一和第二电路接地之间的电压差的电压差降低电路；所述测量电路还包括可操作地耦接到所述患者参数感测端口和所述隔离电路的ECG采集电路；所述ECG采集电路被配置为检测所述ECG信号；和

处理器，连接到所述第一电路接地，可操作地耦接到所述测量电路，并且被配置为：

从所述生理输入确定是否满足休克标准；并且

如果满足所述休克标准，则控制所述放电电路以通过穿戴著所述支撑结构的所述患者释放存储于所述能量存储模块的电荷。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述隔离电路包括隔离数字数据耦接器，被配置为将表示所感测的患者参数的第一数字信号从所述ECG采集电路耦接到所述处理器。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述隔离数字数据耦接器被配置为将来自所述处理器的第二数字信号耦接到所述ECG采集电路。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述隔离电路还包括被配置为将功率从所述电源传送到所述ECG采集电路的隔离电源。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述隔离电路包括隔离信号耦接器，被配置为将表示所感测的患者参数的第一参数信号从所述患者参数感测端口耦接到所述ECG采集电路。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述ECG采集电路将所述隔离电路可操作地耦接到所述患者参数感测端口，并且所述ECG采集电路连接到与所述第一电路接地隔离的第二电路接地。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述隔离电路可操作地使所述ECG采集电路耦接到所述患者参数感测端口，并且所述ECG采集电路连接到所述第一电路接地。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述电压差降低电路包括使所述第一电路接地连接到所述第二电路接地的电阻器。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述隔离电路包括隔离信号耦接器，被配置为使表示所感测的患者参数的信号从所述隔离电路的隔离电路部分耦接到所述隔离电路的非隔离电路部分，所述隔离电路部分与所述第一电路接地隔离，并且所述非隔离电路部分连接到所述第一电路接地。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述隔离电路还包括被配置为将功率从所述电源传输到所述隔离电路的隔离电路部分的隔离电源。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述隔离电源包括隔离变压器：所述隔离变压器具有耦接到所述第一电路接地的第一绕组；以及

与所述第一绕组隔离并且耦接到所述第二电路接地的第二绕组。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述隔离电路包括隔离屏障，使所述患者参数感测端口与所述第一电路接地电隔离，跨越所述隔离屏障具有至少100伏特的保护。

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