CN111727007A - 个人用皮肤监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测个人心率的皮肤贴片，以及包括这种贴片的监测系统和包括这种类型的系统的组装体。

Description

个人用皮肤监测系统
技术领域
本发明涉及一种皮肤贴片，所述皮肤贴片旨在收集个人的心脏信号以及其它生理参数，以便获得每个患者的心脏活动的特征参数。这些参数允许在非卧床环境中实时监测个人的心脏活动。
本发明还涉及一种用于个人的心脏活动的监测系统，该监测系统包括这种类型的贴片，能够远程进行监测。
背景技术
在许多情况下(疑似心脏病、某些治疗的效果等)，在非卧床环境中进行心率监测。
已知有几种监测装置用于进行这种监测。最常用的是Holter ECG类型的装置，可以记录个人的ECG。
一个问题是这种装置体积庞大，因此不实用。
另一个问题是这种装置仅可以获取某种类型的信号，而不能进行实时跟进：个人必须佩戴装置24小时，并由从业人员分析信号。
又一个问题是，考虑到所获取的不同信号的数量有限，所获取的个人的心脏活动的特征参数受到限制。
因此，需要一种可以实时操作的、便于个人佩戴、并且可以有助于获取个人的心脏活动的多个特征参数的心脏活动监测装置。
发明内容
本发明响应于上述需求，并且根据第一个方面提出了一种用于监测心率的皮肤贴片，其用于个人佩戴，所述贴片相继包括：
-连接层，其包括第一粘性面和第二面，第一粘性面用于与个人的皮肤接触；
-柔性印刷电路，其包括：
-支撑多个传感器的第一面，所述电路的所述第一面与连接层的第二面接触，并且所述传感器包括：
-三个电极，所述三个电极配置为获取表示个人的心脏活动的信号，所述电极以等边三角形定位；
-压力传感器，其配置为测量个人的呼吸频率；
-连接器，电子模块连接至所述连接器；所述模块配置为控制传感器以获取个人的生理参数，并且通过所述获取的参数来原位地(in situ)确定个人的心脏活动的特征参数；
-第二面，其与第一面相反并支撑传感器的接触；
-壳体，其覆盖连接层和柔性印刷电路，所述壳体包括下部和上部，下部与柔性印刷电路的第二面接触，上部开口，所述下部包括用于容纳电子模块的容纳部；
所述连接层包括条带，所述条带的形状适于覆盖壳体的容纳部，所述条带可以打开或关闭容纳部从而可以插入或取出电子模块，壳体和条带共同用于确保容纳部的密封性，从而一方面防水，另一方面使容纳部内保持不变的压力。
有利地，通过以下特征，单独地或以任何一种技术上可行的组合的方式来完善本发明。
印刷电路进一步支撑：
-两个温度传感器，所述两个温度传感器配置为测量个人的皮肤温度；
-红外信号发射器/接收器，其配置为测量个人的氧饱和度；
-加速度计，其配置为测量个人的姿势。
印刷电路进一步支撑压电传感器，所述压电传感器配置为通过弹性成像测量组织的密度。
电极等边地定位，两两间隔开的距离介于65mm至82mm之间，通常为78mm。
红外信号发射器/接收器配置为发射信号，该信号的波长介于1420mm至1800mm之间，通常介于1450mm至1700mm之间。
红外信号发射器/接收器配置为向个人的皮肤发射信号，信号被皮肤折射的角度介于25°至65°之间，通常介于30°至60°之间。
壳体的下部包括设置在所述下部中的空间，以容纳例如纽扣电池类型的电池。
壳体的上部包括位于用于容纳电池的空间的上方的保护层，所述保护层配置为阻挡贴片工作期间来自电池的电磁波，所述保护层优选为聚碳酸酯。
贴片包括位于每个电极上的水凝胶垫，电极通过所述垫与个人的皮肤接触。
层包括三个电极尺寸的剖空，从而使得电极与个人的皮肤接触。
本发明还涉及一种皮肤监测系统，其包括根据本发明的贴片以及电连接至柔性印刷电路的电子模块，所述电子模块配置为控制传感器，并且基于来自传感器的信息来确定个人的心脏活动的特征参数。
本发明还涉及一种皮肤监测组装体，其包括根据前一权利要求所述的监测系统和移动终端，所述监测系统与移动终端无线连接。
本发明具有众多优点。
包括若干层的贴片的结构是特别有利的，因为其制造简单并且易于重复。
使用贴片，可以使用三个分路(dérivations)测量心脏的电信号，从而得到心脏的形态学信息(右心、左心)并明确心律失常的起源。
通过反射进行的红外(IR)测量可以测量热速率，从而确保通过ECG进行的测量的可靠性，还可以测量SPO2的变化。
通过两个热敏电阻类型的温度传感器进行的温度测量也可以确保温度的差分测量。通过该测量，我们可以追踪温度的斜率，以了解患者的温度是下降还是上升。
相对于通过ECG推算出的呼吸器频率，容纳在恒定压力的密封腔室中的压力传感器可以精确测量由于肋骨的运动而产生的压力变化。
此外，与通过ECG推算压力相比，通过专用传感器进行压力测量可以实现更精确的测量。
密度的测量可以评估缺血性坏死，并可以评估未知的前因。
在特定算法中组合的信息可以测量指标(生理指标)，从而可以较早地检测出梗塞、心律失常和呼吸困难。
贴片的重量轻，并且没有导线，使得使用者的活动完全自由。因此，电极上的导线断开的问题、在压力条件下使用的限制得以解除，并且可以优化治疗(prise en charge)。
实际上，由于贴片整合了与肌电噪声相关的伪影的过滤功能，在压力下使用贴片是可能的。
本发明可以实时监测个人的心脏活动。实际上，存在电子模块控制传感器并执行必要的处理以实时获取上述信息。
包括若干传感器的贴片尤其可以用于检测心脏疾病：心动过缓、心动过速、心房颤动(心房纤颤)、心室纤颤、室性心律不齐、(房性或室性)期外收缩、心脏传导障碍、梗塞。
附图说明
通过下面的描述将揭示本发明的其它特征、目的和优点，这些描述仅是说明性的而不是限制性的，并且必须参考附图进行阅读，所述附图中：
-图1示出了根据本发明一个实施方案的监测组装体；
-图2示出了根据本发明的一个实施方案的皮肤监测系统的皮肤贴片的正视图；
-图3示出了根据本发明的一个实施方案的皮肤监测系统的分解图；
-图4示出了根据本发明的皮肤监测系统的印刷电路的示意图；
-图5示意性地示出了根据本发明的皮肤监测系统的电子模块。
在所有附图中，相似的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出的个人1佩戴根据一个实施方案的包括贴片10的皮肤监测系统100。
除了心脏信号(称为ECG信号)以外，系统100还用于获取个人生理特征参数的若干信号：皮肤温度、姿势、氧饱和度、肌肉质量密度。
这些信号可以获取个人的心脏活动的特征参数。
系统100可以有利地经由蓝牙类型的无线连接而连接到移动终端2(例如智能手机或平板电脑)。
移动终端2具有移动应用程序，该移动应用程序可以从系统100接收数据以处理所述数据、显示所述数据甚至将所述数据发送到远程服务器3。
为此，移动终端2可以经由互联网类型的移动网络5而连接到远程服务器3。与该服务器的连接最好是加密的。该服务器3可以对来自系统100经过了移动终端2的数据进行远程存储。该远程服务器3经由移动网络5连接到远程终端4，该远程终端4包括接口(未示出)，允许诸如医生的用户可以访问所获取的数据以及个人心脏活动的特征参数。经由该终端4，医生或任何其他授权人员可以根据所获取的心脏活动的特征参数来接收警报。对于远程监测处于危险中的个人，这特别有利。
贴片10
如所提及的，系统100旨在由个人佩戴并且包括皮肤贴片10(在图2中可见)，该皮肤贴片10包括若干层(在图3中可见)以及电子模块14，电子模块14由例如为纽扣电池类型的电池18供电。
贴片10有利地包括以下连续堆叠：
-连接层11，其包括第一粘性面11a和第二非粘性面11b，第一粘性面11a与皮肤接触；
-柔性印刷电路12；
-壳体13，其覆盖连接层和印刷电路12。
皮肤连接层11确保贴片10与个人皮肤的连接。因此，第一面11a是粘性的并且支撑低过敏性的粘合剂以避免可能的过敏反应。第一粘性面11a优选地由可移除的薄片(未示出)保护，该可移除的薄片在将贴片10施用到皮肤上之前被移除。
第二非粘性面11b(该面不用于与皮肤接触)支撑印刷电路12(在图4中详细示出)，印刷电路12本身支撑一定数量的传感器，这些传感器可以测量一定数量的表示个人的心脏活动的信号。
柔性印刷电路12包括支撑若干传感器的第一面12a。印刷电路12的第一面与连接层11的第二面11b接触。印刷电路12包括三个电极121、122、123，三个电极121、122、123通过连接层11中的三个剖空区域111、112、113与个人的皮肤接触。作为补充，水凝胶垫15(每个电极各有一个)可以增加电极与个人皮肤的接触面并从皮肤的毛孔吸收水。
印刷电路12包括连接器129，在该连接器129上连接有电子模块14，电子模块14电连接至印刷电路12。以这种方式，可以取出电子模块14以将其与另一贴片重复使用或执行更新。
通过开口114可以从连接层的第一粘性面11a访问连接器129，开口114通过使用条带115是可重新封闭的。该条带115便于访问电子模块14，并且可以确保电子模块14所在区域的密封性。
壳体13包括覆盖印刷电路12的第二面12a的下部13a。该下部13a包括第一容纳部133，电子模块14位于第一容纳部133中。下部13a还包括第二容纳部134，在第二容纳部134中容纳电池18(例如一次性电池)。因此，可以通过开口114和条带115从连接层11的第一粘性面11a访问第一容纳部133。
壳体13还包括开口的上部13b，并且确保贴片的密封性。该上部13b优选地是聚氨酯。因此，壳体13是用于保护贴片10的组成元件的层。
有利地，覆盖电池18的部分包括聚碳酸酯罩，从而阻止了来自电池的可能会干扰印刷电路12和电子模块14的电磁辐射。该罩还可以吸收佩戴贴片时汗散发的湿气，并且吸收电池散发的热量。
以这种方式，可以持续约7天全天24小时佩戴贴片。
印刷电路12
印刷电路12在图4中示出，并且包括在下文描述的那些传感器中的若干传感器(并不限制同时存在的传感器)。
印刷电路12是柔性材料制成的，以便于将其集成到贴片10内，从而在与皮肤最佳接触的位置施加到个人的皮肤上。
如已经提到的，三个电极121、122、123等边地定位(成60°角)。电极可以从个人的心脏获取ECG信号。电极被两两间隔开的距离优选地介于65mm至82mm之间，通常为78mm。这样的定位可以限制心脏的电信号的重叠效应，并确保“右心”、“左心”的测量。这些“右心”、“左心”的测量可以从心脏获取形态信息。电极有利地覆盖有氯化银的沉积物，以降低氧化的风险。
两个温度传感器124、125距电极10mm，相对于电极中心成45度角，可以在两个不同的位置测量个人的皮肤温度。以这种方式，测量温度差。该差异对应于可以指示温度是上升还是下降的斜率。测量值是温度导数(dérivée)的图像，构成了追踪重要参数演变的基本要素。
红外信号发射器/接收器126可以测量个人的氧饱和度。具体地，发射器发射红外信号，该红外信号的波长介于1420mm至1800mm之间，通常介于1450mm至1700mm之间。另外，所发射的信号在空气/皮肤界面处具有的反射角介于25°至65°之间，通常介于30°至60°之间。通过对在漫射面上测得的值取平均值，设置反射角以减小饱和度的变化。
六轴加速度计127可以测量个人的姿势、个人的速度、个人行进的距离。来自加速度计的这些测量有助于评估患者的活动。
压力传感器128可以测量个人的呼吸频率。与通过ECG信号推算出的呼吸频率相比，这种类型的传感器128可以更好地测量呼吸频率。为了通过该传感器精确测量呼吸频率，壳体13和条带115使电子模块14的容纳部133处于恒定压力下。
压电传感器130可以通过弹性成像测量组织的密度。实际上，压电传感器130发出机械波，并接收其回波。发射的波与接收的波的振幅之比可以推算出组织的密度。这种类型的测量对于随后检测可能的细胞坏死很有用。
电子模块14
在图5中示意性地示出的电子模块14配置为控制传感器，并且基于来自传感器的信息确定个人的心脏活动的特征参数。有利地，所有特征参数是在组件100中原位地(insitu)获取的。
具体地，电子模块14包括：处理器141、存储器142以及无线通信接口143；所述处理器141配置为实施来自传感器的信号的各种处理；所述存储器142配置为存储所获取的信号；所述无线通信接口143配置为与终端2或服务器3进行通信(参见图1)。
具体地，处理器141配置为通过三个电极(三个分路(dérivations))控制来自心脏的电信号的采集。这三个分路I、II和III指示了心律异常的起源。考虑到三个电极，优选地在每个电极上以400Hz的频率进行采集，因此总计为1200Hz。
有利的是，通过两个模拟滤波器(一个高通滤波器和一个低通滤波器)以及小波类型的数字滤波器对每个电极采集的信号进行滤波。所使用的小波是从Meyer系数中获得参考的，但为了提高对每个峰值和间隔的检测，已经进行了修改。小波滤波可以提取所采集信号的特定元素。具体地，它可以从电极获取的ECG信号中提取P波、Q波、R波、S波、T波和U波。
基于这些波，可以有利地计算以下间隔：间隔PR、片段PR、间隔QRQ、片段ST、间隔ST、间隔RR。
最后，这些间隔可能与来自其它传感器的一条或多条信息结合，从而可以获取个人心脏活动的特征参数。

Claims (12)

1.一种用于监测心率的皮肤贴片(10)，其用于个人佩戴，所述贴片相继包括：
-连接层(11)，其包括第一面(11a)和第二面(11b)，第一面(11a)用于与个人的皮肤接触；
-柔性印刷电路(12)，其包括：
-第一面(12a)，其用于支撑多个传感器，所述电路的所述第一面(12a)与连接层(11)的第二面(11b)接触，并且所述传感器包括：
-三个电极(121、122、123)，所述三个电极(121、122、123)配置为获取表示个人的心脏活动的信号，所述电极以等边三角形定位；
-压力传感器(128)，其配置为测量个人的呼吸频率；
-连接器(129)，电子模块(14)连接至所述连接器(129)；
所述模块(14)配置为控制传感器以获取个人的生理参数，并且通过所述获取的参数来原位地确定个人的心脏活动的特征参数；
-第二面(12b)，其与第一面(12a)相反并支撑传感器的接触；
-壳体(13)，其覆盖连接层(11)和柔性印刷电路(12)，所述壳体(13)包括下部(13a)和上部(13b)，下部(13a)与柔性印刷电路的第二面接触，上部(13b)开口，所述下部(13a)包括用于容纳电子模块(14)的容纳部(133)；
所述连接层(11)包括条带(115)，所述条带(115)的形状适于覆盖壳体(13)的容纳部(133)，所述条带(115)能够打开或关闭容纳部(133)从而能够插入或取出电子模块(14)，壳体(13)和条带(115)共同用于确保容纳部(133)的密封性，从而一方面防水，另一方面使容纳部(115)内保持不变的压力。
2.根据权利要求1所述的贴片，其中，所述印刷电路(12)进一步支撑：
-两个温度传感器(124、125)，所述两个温度传感器(124、125)配置为测量个人的皮肤温度；
-红外信号发射器/接收器(126)，其配置为测量个人的氧饱和度；
-加速度计(127)，其配置为确定个人的姿势。
3.根据前述权利要求的任一项所述的贴片，其中，所述印刷电路(12)进一步支撑压电传感器(130)，所述压电传感器(130)配置为通过弹性成像测量组织的密度。
4.根据前述权利要求的任一项所述的贴片，其中，所述电极(121、122、123)等边地定位，两两间隔开的距离介于65mm至82mm之间，通常为78mm。
5.根据前述权利要求的任一项所述的贴片，其中，红外信号发射器/接收器(126)配置为发射信号，该信号的波长介于1420mm至1800mm之间，通常介于1450mm至1700mm之间。
6.根据前述权利要求的任一项所述的贴片，其中，红外信号发射器/接收器(126)配置为向个人的皮肤发射信号，所述信号被皮肤折射的角度介于25°至65°之间，通常介于30°至60°之间。
7.根据前述权利要求的任一项所述的贴片，其中，所述壳体的下部(13a)包括设置在所述下部(13b)中的空间(134)，以容纳例如纽扣电池类型的电池(18)。
8.根据权利要求6和7的任一项所述的贴片，其中，所述壳体(13)的上部(13b)包括位于用于容纳电池(18)的空间的上方的保护层(13c)，所述保护层配置为阻挡贴片工作期间来自电池的电磁波，所述保护层优选为聚碳酸酯。
9.根据前述权利要求的任一项所述的贴片，包括位于每个电极上的水凝胶垫(15)，电极通过所述垫与个人的皮肤接触。
10.根据前述权利要求的任一项所述的贴片，其中，层(11)包括三个电极尺寸的剖空(111、112、113)，从而使得电极与个人的皮肤接触。
11.一种皮肤监测系统(100)，其包括根据前述权利要求的任一项所述的贴片(10)以及电连接至柔性印刷电路的电子模块(14)，所述电子模块配置为控制传感器，并且基于来自传感器的信息来确定个人的心脏活动的特征参数。
12.一种皮肤监测组装体，其包括根据前一权利要求所述的监测系统和移动终端，所述监测系统与移动终端无线连接。
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