CN1426287A - 便携式ecg(心电图)信号装置 - Google Patents

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Abstract

一种便携式ECG信号装置(12)，包括一外壳(15)，支承用于固定在患者(10)身体不同部位上的多个胸部电极和肢电极(16，17，18，19)，以便测量患者的心律带和12导联ECG。一处于该外壳内的ECG信号电路(65)，适于在至少两个输出通道上实时地并行采集和发送部分ECG数据，从而与在单个输出通道上实时地顺序采集和发送全部ECG数据相比，能在更短的时间内发送全部ECG数据。该ECG信号电路最好适合于在第一输出通道上传送由两个电极测得的心律带，并且在至少第二和第三输出通道上传送由预先确定的那些胸部和肢电极测得的各自采样或函数。

Description

便携式ECG(心电图)信号装置
发明领域
本发明涉及一种便携式ECG信号装置。
发明背景
具有内科疾病历史的患者常常预约流动基础上的医疗监护服务。在实现与检测装置的通信时，经常需要患者与检测装置处的医疗人员进行交互对话，以便使医疗人员能够诊断患者的医学症状。由于许多患者特别处于遭受心脏病的危险之中，所以ECG通常是一种首先应该进行的检查。为此，已经进行了很多致力于提供便携式仪器的努力，以使患者能够自己进行ECG。在它们最初步的状态，这种仪器包括一对电极，该电极贴着患者身体，通常靠近其胸部，以便探测表示心脏电活动的电压。所产生的电流波形响应使得能够部分地判断患者的心脏健康状况。通过使用多于两个电极可以实现更加详细地判断，并且已知具有例如安装在一个共同支架上的例如十个电极的便携式装置，使患者能够用最小的努力将其放置在患者胸部区域上。
美国专利No.5,339,823(Reinhold，Jr.)表示出这样一种装置，用于以能够产生人的十二导联心电图的形式获得人的心电活动。该装置包括一便携式电极支架，具有一固定在其上的六个非粘贴式心前区电极的阵列，处于该阵列的预定位置处，相当于用于个人的Wilson心前导程。该装置还包括一右臂电极，一左臂电极，一左腿电极和用于将所述电极获得的人的心电活动转换成能产生十二导联心电图形式的电路。在使用过程中，将左腿、左臂和右臂电极放置于人皮肤的一定位置处，使得可以对该电路进行电操作，以便从中得到导联I，II，III，AVR，AVL和AVF。施加人为压力，使六个心前区电极的阵列能够与人胸部的皮肤相接触，处于操作关系，且电路工作足够长时间，以能够产生心电图的形式获得人的心电活动。
在这种装置中，测量全部ECG数据并将其从患者传送到远程监护中心，要花费一定量的时间，在这段时间内，患者必须将ECG监视器稳定地保持在适当的位置。一般，对于十二导联ECG，数据顺序地从各个电极馈送，读出并传送整组测量所花费的时间大约为一分钟。其中，需要大约20秒来发送仅使用两个电极探测的患者的心律带(rhythm strip)，给出表示患者的心跳是否不齐的指示。随后，顺序传送来自剩余电极的数据，持续大约45秒钟。对于患者保持装置稳定而言，这是一个较长的时间，尤其要考虑到需要ECG监视器的患者必然很虚弱，一般上了年纪并且不稳定。
美国专利No.5,365,935(Righter等)披露了一种便携式多通道ECG数据监视器/记录器，具有用于有选择地监测和记录患者心电图(ECG)数据信号的电路。第一电极设置于该装置外壳的第一表面上，用来与设置在患者身体上的ECG导联位置相接触，第二和第三粘贴电极附着在患者胸部上，处于将第二和第三电极形成标准的艾因托文(Eindhoven)三角形形式的位置。提供一个腕套，用于将该装置固定于患者的腕部，由微处理器控制该电子电路，使得从六个标准输入通道监测/记录患者的ECG信号。一调制解调器与该装置相连，用于实现数据向外部接收器的触发模式传输。
在Righter等人所提出的装置中，仅从附着在患者胸部的三个电极和与他或她的腕部相连的第四个电极，使用六个不同的通道(根据六标准ECG导联结构)采集少量数据。不过，注意这六个通道均为输入通道，其有选择地将信号馈入该装置中的微处理器，进行进一步处理。因此，如第5列第19ff行所解释的，通过改变三个选择信号的值，该ECG记录器能记录来自多个数据输入通道中任何一个的数据。从而，可以一次仅记录来自一个输入通道的数据。而且，如第6列第5ff行所述，在ECG数据监视器/记录器的正常操作期间，微处理器接收ECG数据，并将其保存在数字存储器中的顺序存储寻址位置。通过将选择信号M1，M2和M3设定为与所需的导联结构相应的值，微处理器可有选择地记录六个输入通道中的任何一个。在一分钟的周期中，将记录所有六个输入通道。
因此，显然，患者必须将美国专利5,365,935所披露的装置保持稳定整整一分钟，以便记录所有的ECG数据。还很明显，从六个通道分别采集数据，没有尝试用很少的时间传送数据，以便缩短患者保持装置稳定所需的时间。
美国专利No.5,343,870(Gallant等人)披露了一种用在流动ECG记录系统上的Holter型记录装置。该记录器的特征在于实时进行跳动鉴别，包括ST分析，和两个或三个通道取样心电图数据的步调跳动分析。该记录器的特征还在于将跳动形态和摘要信息实时编码到盒式磁带上。另外，可以编辑整个分析的摘要信息，并在分析结束时反过来将其记录到盒式磁带上，允许在倒磁带时将其下载到ECG扫描仪中。
注意，这种装置想要持久地与患者相连，以便连续监测心脏活动，并且在发生异常时实时地将其记录在盒式磁带上，以便医生随后能够进行分析。因此，就患者而言，减少ECG监视器必须与患者相连的时间不是问题所在。同样，在从多个输入通道采集数据时，没必要建议提供多个输出通道，因为还涉及到数据记录的速度。
必须理解，在便携式ECG监测器范围内，存在两种不同的方法。根据一种方法，使用多个输入通道快速进行测量，然后在发送给远程监护中心之前保存在存储器中。在这种情况下，当然不是实时地实现数据传送，而且患者不必在数据的实际传送过程中保持装置稳定，仅在可能会很快的测量期间保持装置稳定。相反，实际上控制患者何时以及甚至是否将所记录的数据发送到远程监护中心。
本申请人目前在流动的基础上与患者交往，患者是可移动的，使得感觉到不舒服的患者能启动与远程监护中心的通信。认为在这种情形中最好将任何有关患者健康状况的判断都留给医生，为此，认为最好确保必须将患者所记录的数据发送到远程监测中心。这最好通过实时地测量并传送ECG数据来实现，在传送之前不对数据进行缓冲。由于与测量本身相比，数据的传送相当耗时，故产生了如何在传送期间保持装置稳定的问题，以便继此之后，如何减小传送时间。
从而，涌现出具有多个输入通道的涉及流动ECG记录系统和装置的现有技术。不过，看起来很少的努力致力于减小将全部ECG数据实时地从患者传送到监护中心所花费的时间。因而，需要提供一种ECG监测器，实时地传送全部ECG数据，同时需要患者保持装置稳定一明显减小的时间。这不仅对患者有利，而且也允许监测中心在更短的时间内接收患者的ECG数据，从而可以更快地用于其它患者。
美国专利No.4,889,134(Greenwold等人)描述了一种用于测量用户心电活动的装置。该装置包括一数字存储器，用于在发送到远程监测中心之前保存ECG记录。在第4列第29ff行中描述了并行操作模式，其中同时从该装置的数字存储器读出并处理三个通道的输出，以便在电话线上并行输出。顺序操作模式要求一个接一个地发送三个信号，并且在接收端处由专业人员进行重建。不过，这种重建需要剪辑和粘贴所接收的信号，并且由于难于对准三个信号，即使可能也难于实现。因此，Greenwold等人所披露的装置支持并行传送，以便无需接收端处三个信号的同步。不过，它没有涉及ECG信号的实时测量，而是涉及一种在电话线上向专业人员播放预先存储的数据的装置。看起来没有在专用通道上连续发送心律带的任何建议。
还知道，内科监护装置的某些用户特别易于发病或发作，例如老年人和虚弱者。所以，还为这些人提供了紧急报警装置，以便在开始发病时，有可能处于任何状态，或者甚至在即将来临的危险事件中，可以手动操作紧急报警装置，以便在需要时要求帮助，并通知中央监测装置。一旦接收到紧急信号，中央监测装置就可以采取适当的动作。因而紧急报警装置是易于受到攻击的武库中的一个重要部件，从而为它们提供了更大的安全和自信。
一般，这种紧急报警包括一手动操作的RF发射器，由小型助听器电池提供能量，在操作时发送用户的编码信号特征。通过这种装置，远程监测装置一接收到该编码的信号，就知道信号从何处发出。更简单地说，可以通过用代表用户个人代码的数据调制RF信号而进行编码，使所接收的信号表示出发送者。
这种类型的紧急按钮和上面所讨论的ECG监测器一般是单独的装置。规定被认为受到心力衰竭威胁的患者属于可使用紧急按钮的患者群体，从而要求这些患者随身装备这两个装置，并且始终将两个装置携带在身上。这是不方便的，并且在匆忙或疏忽时增大了危险，患者可能忘记将其中至少一个装置携带在他或她身上。
发明概述
本发明的一个目的在于提供一种便携式ECG监测器，能将标准的十二导联ECG测量发送到监测中心，同时与迄今为止提出的装置相比，要求患者在明显减少的时间内保持该装置的稳定。
利用一种便携式ECG信号装置，根据本发明的主要方面实现了该目的，该便携式ECG信号装置包括：
一外壳，支承用于固定在患者身体不同部位上的多个胸部电极和肢电极，以便测量患者的心律带和12导联ECG，以及
一处于该外壳内的ECG信号电路，适于在至少两个输出通道上实时地并行采集和发送部分ECG数据，从而与在单个输出通道上实时地顺序采集和发送全部ECG信号相比，能在更短的时间内发送全部ECG数据。
具体来说，本发明允许在一个通道上连续发送患者的心律带，同时在其余通道上分开传送其它数据，按照这种方式，接收该数据的监测装置能重新组合患者的ECG。
根据一最佳实施例，该外壳为书形，包括一书脊和能被限制在各自关闭和打开位置之间围绕该书脊旋转的两个部分。该胸部电极包括各自的一对设置在每个部分的与所述书脊相对的边缘上的第一和第二电极，和至少一个选择器开关，该选择器开关可从外壳的外表面接触到，并与ECG信号电路和所设置的每对第一和第二电极相连，用于根据患者是男性还是女性将每对中的第一电极或者每对中的第二电极与ECG信号电路相连。
为了使患者能够将ECG信号传送到远程监测装置，可以提供一发声装置，用于将ECG信号转换成可通过电话发送到监测装置的典型的声音信号。或者，可以将ECG信号调制到RF载波信号，直接传送到监测装置，从而不需要患者备有电话。同样，使用集成在ECG监测器中的蜂窝式电话，可以转换ECG信号，用于直接发送。
附图的简要说明
现在将参照附图，仅通过非限定性例子，描述本发明的最佳实施例，其中：
图1图示出正在使用中的本发明的ECG信号装置；
图2，3和4表示该ECG信号装置的不同视图；
图5为方块图，从功能上表示出该ECG信号装置中的主要部件；
图6为方块图，从功能上表示出该ECG信号装置中可能的声音输出通道；
图7a和7b为流程图，表示该ECG信号装置中的微控制器所执行的主要操作步骤；以及
图8为采用本发明的ECG信号装置，与具有一适于从该ECG信号装置接收数据的接收器的监测中心联合的系统的图示表示。
本发明的详细描述
图1到图4图示出患者10，在他或她的左手11中持有一根据本发明的便携式ECG信号装置12，用于通过患者右手14中持有的电话13用声音传送ECG数据。该ECG信号装置12包括一外壳15，支承用于固定到患者身体不同部位上的多个胸部电极16和肢电极17，18和19。外壳15中的ECG信号电路测量患者的心律带和12导联ECG，并且在至少两个输出通道上并行传送部分ECG数据。与在单个通道上顺序传送全部ECG信号相比，能在更短的时间内传送全部ECG信号。下面参照附图5到7，进一步详细描述ECG信号电路。
外壳15为书形，并且包括一书脊21和能被限制在各自关闭位置(未示出)和打开位置之间围绕该书脊21旋转的两个部分22和23，如图1，2和4所示。该胸部电极包括各自的一对分别设置在每个部分22和23的与书脊21相对的边缘26，26’上的第一电极24，24’和第二电极25，25’。可由男性和女性患者分别从外壳15的外表面接触所设置的一对按颜色编码的选择器开关30和31(构成至少一个选择器开关)，进行操作。该选择器开关的构成，便于从开关的任何位置来操作，从而适用于手大小不同的患者。选择器开关30和31与外壳内的ECG信号电路相连，并且与第一电极24，24’和第二电极25，25’相连，用于根据患者10为男性还是女性，将其中的一个第一电极24，24’和相应的一个第二电极25，25’连接到ECG信号电路上。
肢电极包括与ECG信号电路相连的第一和第二臂下电极17和18，以及一腿电极19。第一臂下电极17通过细电缆32与ECG信号电路相连，并且由患者10将其放置在他或她的右腋窝下，同样，腿电极19通过细电缆33与ECG信号电路相连，并放置在患者腰上，可以由患者通过系上带子来固定。如果需要，ECG信号电路可以包括连接器插座(未示出)，可以从外壳15的外部接触到，用于将第一臂下电极17和腿电极19可拆卸地与之相连。或者，第一臂下电极17和腿电极19可以永久地与ECG信号电路相连。
胸部电极16以彼此隔开的关系支撑在薄的挠性电极支架36的第一表面35上。可以通过丝网印刷技术来形成该胸部电极16，不过可以采用任何其它适合的用于将电极设置在挠性绝缘衬垫上的方法。某些胸部电极是多余的，并且ECG信号电路包括一对旋转式开关37和38，一个用于男性，一个用于女性。旋转式开关37和38构成了具有多种设置的尺寸选择器开关，每一个相对于不同的患者尺寸范围。ECG信号电路则响应所选择的尺寸选择器开关的设置，用于选择不同的胸部电极。可以将某些胸部电极指定为专用于男性，将其它电极指定为专用于女性。在不使用时，可将挠性电极支架36折叠成一紧凑的装置。
第一臂下电极18设置于电极支架36的与第一表面相对的第二表面40上，并从第二表面伸出，成为沿电极支架长度方向延伸的细长的舌状部分41。第一臂下电极18包括多个与公共支撑电极43相连的空间分离的齿42，沿舌状部分41的整个宽度方向延伸。这种结构保证在使用时，至少一个齿42将稳固地位于患者左腋窝下面，而与患者尺寸无关。选定相邻齿42之间的间隔，使得在不使用时，可以围绕外壳折叠齿。
在支架36远离外壳15的一端处的狭缝44中容纳有一可调节的弹性带子45(构成固定器)，用于围绕患者身体固定该装置。因此，带子在其自由端具有一钩环47，用于连接外壳15中所形成的拴孔47，从而触发微开关(未示出)。ECG信号电路响应于该微开关的状态，决定是否系紧带子45，并产生相当的指示信号。在使用时，外壳可以完全打开到预先确定的大约36°的最大位置，并且防止该装置操作，直到其完全打开，在一个部分22中安装一簧片开关，在另一部分23中安装一磁铁。当装置关闭时，该簧片开关关闭，防止ECG信号电路的操作。ECG信号电路相应地与第一和第二臂下电极17和18，以及腿电极19相连，与所选择的胸部电极16，24和25一起，产生全部十二导联心电图。
参考普遍采用的符号V1，V2，V3，V4，V5和V6，LA，RA和LL，如美国专利No.5,339,823(Reinhold，Jr.)中所采用的，电极对24，24’和25，25’分别相应于V1和V2。用相应的单位表示这些电极之间的距离，并且在部分26和26’完全打开时自动得到该距离。为此，可以弹性偏置两个部分26和26’，使之不能仅被部分地打开。如图2所示，胸部电极16还包括电极50和51，分别相当于V3和V4。V3电极50应该处于V2和V4之间，即电极25或25’与51之间的几何中心位置(水平测量)。不过实际上，电极52和53也可也作为V4，由尺寸选择器开关37和38实现电极51，52和53之间的切换。为了保证V3电极处于V2和V4之间的几何中心位置，必须取决于哪一个V4电极51，52或53正在使用而移动V3电极50的有效位置。为此，将V3电极50分成三个相互绝缘的部分54，55和56，取决于尺寸选择器开关36和37的设置而仅选择其中的一个，从而所选择的V3电极部分处于V2电极与工作V4电极中间。
图1表示装置12如何用于确定全部十二电极ECG测量。患者10打开外壳，并将边缘26和26’贴在他或她的胸部，使得导联(lead)V1和V2大体上对称地围绕他或她的脊椎骨设置。将电极支架设计成靠近患者赤裸的胸部设置，并根据所选择的患者尺寸选择电极支架16中的不同电极。已经设置了相应于V1和V2的两个电极24和25(或24’和25’)，现在将四个电极V3，V4，V5和V6设置在患者的左胸腔上，并相互移动所需的距离，与患者相适应，使得六个电极V1到V6用作Wilson心前区电极。电极支架36的尺寸是这样的，对于一给定患者，臂电极17位于患者的右腋窝下面，同时至少电极18的一部分处于患者左腋窝下面。从而电极19安装在患者腰部附近，一般由带子60将其保持在适当的位置，如图1所示。
图5从功能上表示根据本发明的ECG信号装置65，包括一由电源67提供能量的微控制器66，微控制器66响应性地连接男性/女性选择开关68和患者尺寸电极选择器开关69。后者与臂、腿和胸部电极相连，如上面参照图1到4所描述的。微控制器66与导联产生和选择装置70，DTMF产生装置71和数字信息装置72相连。连接3通道ECG调节装置74、3通道ECG FM调制器75以及声音放大和扬声器76的3通道ECG放大器73，也与微控制器66相连。在导联产生与选择装置70和3通道ECG FM调制器75之间连接有校正信号发生器77。还提供了电缆和互联78以及EMC电路79。现在将更加详细地描述这些部件。
电源电路
电源电路使用9伏电池提供稳定的DC电压(Vcc)，能对ECG信号进行有效和高效的放大与处理。将DC电压电平(Vcc)调整为6.5伏DC。
由于待放大的ECG信号为双极性信号，故需要模拟接地。模拟接地电平大约处于稳定电压供应轨迹的中间。由于稳定电压的电平(Vcc)为6.5伏，且电池接地电平为0伏，所以将模拟接地电平(AGND)固定在2.8伏，使得实际电压可摆动到该模拟接地的任何一侧。
电源电路在传送之前检测低压电平，从而在传送过程中调节器断电的可能性最小。低电池电压断开值设定在7.5伏DC范围内，保证如果电池电压降到该阈值以下，ECG信号电路65不能工作。
患者尺寸电极选择
电路由V导联测量12导联ECG，V导联被选择为安装在外壳15上的V1及V2电极和安装在电极支架36上的电极的组合。如上所述，所使用的电极组合取决于患者的尺寸和性别。可以使用尺寸选择器开关37和38将患者尺寸设定为四个预先设置的尺寸其中之一，选择开关37和38一个用于男性，另一个用于女性。每一个尺寸使用一预先定义的电极组合。取决于按下了哪一个操作按钮30或31(男性/女性)，由相应的尺寸开关37或38定义患者尺寸。
微控制器66在传送之前读出尺寸开关，并且使用多路复用器的组合从电极支架选择正确的电极组合。在发送期间，所选择的电极处于工作状态。
男性/女性选择
存在两种传送模式，男性或女性，通过按下男性操作按钮30或女性操作按钮31来启动。操作按钮激活一开关，保持一短时间，以便能锁住电路。在电路已经被锁住之后，可以释放操作按钮30或31，电路完成初始的传送。在“锁住”期间，发射器发送2,850Hz音调，使得监测中心处的接收器可以检测出输入信号来自根据本发明的ECG信号装置。由不同的频率音调识别其它类型的装置。下面参照附图8描述监测中心。
如果按下了男性操作按钮30，对于所选择的由尺寸选择器开关37所设置的男性患者尺寸，微控制器决定使用那些电极进行ECG测量。相反，如果选择了女性操作按钮31，对于所选择的由尺寸选择器开关38设置的女性患者尺寸，微控制器确定被监测的正确的电极组合。作为在ECG信号之前要传送的数字信息部分，微控制器66监测已经按下了哪一个操作按钮30或31，并以数字格式用数字信息发送该信息。
导联的产生与选择
在微控制器66的控制下，通过多路复用器选择用于选择所需的ECG信号的电极组合。使用列于下表中的电极选择12导联ECG和心律带信号。
          导联     电极组合
  导联I 双极性肢导联(Einthoven)     LA-RA(左臂减去右臂)
  导联II     LL-RA(左腿减去右臂)
  导联III     LL-LA(左腿减去左臂)
  V1 单极性胸部导联(Wilson)     在选择V1电极的尺寸处的V，V1＝V-0.333(LA+RA+LL)
  V2     在选择V2电极的尺寸处的V，V2＝V-0.333(LA+RA+LL)
  V3     在选择V3电极的尺寸处的V，V3＝V-0.333(LA+RA+LL)
  V4     在选择V4电极的尺寸处的V，V4＝V-0.333(LA+RA+LL)
  V5     在选择V5电极的尺寸处的V，V5＝V-0.333  (LA+RA+LL)
  V6     在选择V6电极的尺寸处的V，V6＝V-0.333  (LA+RA+LL)
由微控制器66控制每个导联的传送定时。在每个导联被传送之前，以数字形式发送识别信号。发送数字“1”，作为与+1mV dc输入等价的100ms信号。相反，发送数字“0”，作为与-1mV dc输入等价的100ms信号。由微控制器来切换等价的+1mV和-1mV信号。
校正信号的产生
产生两个等价于在胸部上测得的+1mV和-1mV信号的校正信号。参考该模拟接地电平产生校正信号。+1mV校正信号稳定在±2.5％内，并且应该被缓冲，而通过使用一装置对同一信号进行增益逆缓冲，可以产生-1mV信号。
该校正信号被直接应用于调频电路75。该校正信号的幅值依赖于测量放大器级(stage)的增益(例如，如果测量放大器具有的增益为500，则输入FM调制级的应该为0.5伏)。
数字信息
在ECG传送之前，以双音调多频率(DTMF)格式发送下表中所示的数字信息。该数字信息包括在制造过程中编程的编程数据(序数和型号)和硬件结构数据。在发送之间可以改变硬件结构，从而在传送之前确定硬件结构，并将详情作为数字数据发送。DTMF电路由微控制器66直接控制，并且在DTMF传送过程中被切换到声音放大器级。在DTMF传送过程中从声音放大器级断开ECG传送电路(3通道FM信号)。
硬件                 说明
电池状况 微控制器在发送之前监测电池电压，并发送表示电池电平的DTMF数字
装置识别(ID)和型号 使监测中心能识别患者，并证明按下了正确的选择器开关
操作按钮(男性/女性) 如果按下了男性操作按钮，则将“高”信号发送给微控制器，反之亦然
尺寸选择器开关的形态(四种设置) 取决于按下了哪一个操作按钮(男性或女性)，微控制器从相应的尺寸选择器开关(男性或女性)接收一个数字代码，表示选择了哪个尺寸。发送表示尺寸的DTMF数字
所连接的电极带(正常或极小) 在电极带上提供导联，使微控制器可以监测一个点，指出所连接的带子是正常还是极小。如果连接有正常的带子，则监测点为“低”。如果连接有极小的带子，则带子上的导线将监测点驱动到“高”
RF发射器(安装或未安装)
弹性带子状态 在用于固定弹性带子的外壳的键槽47内安装一开关。当围绕身体固定弹性带子并且固定夹片时，将微控制器监测点驱动到“高”。如果没有围绕身体固定弹性带子，则监测点保持为“低”
三通道ECG放大
三个通道中的每一个都具有其自身的基于精确差动式放大器设计，并且能放大ECG(mV)信号的ECG放大器电路。每个ECG放大器级的增益为10。公共模式抑制比(CMRR)至少为80dB，系统噪声小于40μVr.t.i.。
每个ECG的动态范围决定可被调频和发送的ECG信号的幅值。该动态范围近似为±2.5mV，不过可以使用更加适宜的可用通道带宽，以便获得更好的偏差灵敏度。在动态范围以外，削减所放大的信号，保持为动态范围大小。
三通道ECG调节
调节三个通道的每一个，以便提供高质量的ECG信号。该ECG信号的频率成分应该在0.05-150Hz，由高通(0.05Hz)和低通(150Hz)滤波来保证。包含用于加宽脉冲宽度的电路，将一非常短持续宽度的脉冲转变成一更宽的脉冲，适合于由ECG信号装置发送，并且适合于由远程监测中心中的接收机来监测。
包含基线稳定，以便使肌肉后生现象(artifact)、呼吸和电极EMF所导致的偏移最小。因为动态范围的限制，在ECG信号装置中基线稳定性尤为重要。
三通道ECG FM调制
使用电压受控的振荡器结构，各个通道频率调制被放大的ECG信号。所产生的各个调频载波近似为正弦波形，从而使谐振成分最小。
为了更好地利用可用频谱，分别围绕设置为1275，1875和2850Hz的中心频率调频各个通道。除了ECG信号以外，FM调制电路处理所产生的校正信号。设定每个电压受控的振荡器(VCO)的增益，以便定义输入(mV)信号与FM输出处频率改变之间的关系。将该增益(称为“频移灵敏度”)设置为60Hz/mV。在下表中归纳了这些特征。
  通道  中心频率     动态范围 频移灵敏度
  通道1  1275Hz±10Hz     ±2.5mV ±60Hz/mV
  通道2  1875Hz±10Hz     ±2.5mV ±60Hz/mV
  通道3  2850Hz±10Hz     ±2.5mV ±60Hz/mV
声音放大和扬声器
将来自各个通道的调频信号混合在一起并放大，以产生声音信号。在声音放大器级执行混合和放大。在混合过程中，对各个通道进行加权，以形成各个通道的传输功率值。将声音放大器设计成驱动所选择的扬声器，产生适当的声音功率，同时使电流消耗最小，以延长电池寿命。设计声音放大器，使信号被进行加权，以保证从发射扬声器到电话的有效声音传送，和从电话通过电话线到接收器的有效声音传送。
图6概括了声音放大和扬声器76的切换，可以输入三个不同声音信号其中的一个。可以在FM调制之后由三通道ECG调节装置74输入信号，以便在所选择的通道上获得ECG信号。同样，也可以在FM调制之后输入校正信号和导联识别信号；或者可以通过DTMF产生装置71，将DTMF信号输入声音放大和扬声器76。
图7a和7b概括了图5中所示微控制器66所采用的主要步骤。因此，首先微控制器检查外壳是打开和激活的。之后，微控制器检查是否已经按下了男性或女性选择器开关，并读出适当的尺寸选择器开关设置，以便选择适当的电极。然后微控制器读出编程数据和硬件结构，并转换成DTMF信号。使用所选择的电极进行ECG测量，使用三个分离放大器进行放大，并使用三个分离的FM调制器进行调频。发送2,850Hz的音调，以便识别出患者正在使用的ECG信号装置的类型，然后在两个分离的声音通道上将数字数据作为DTMF信号发送出去。重复这个过程两次，使得即使一个或者甚至两个数据传送被篡改，监测中心仍然能接收有效的数据。之后，连续地在第一通道上传送从导联L2得到的心律带。在导联L1和L3上传送从臂和腿导联得到的ECG数据。然后为1.5秒恢复周期，在该期间没有数据被传送。此后，在第二和第三通道上，相继在2.5秒周期中传送从V1和V2电极，V3和V4电极，以及V5和V6电极得到的ECG数据。
图8图示出使用ECG信号装置81与适于从ECG信号装置81接收数据的远程监测中心82组合的系统80的详图。通过使用ECG信号装置81的患者84所操纵的电话83，由ECG信号装置81以声音形式将数据通过公共交换电话网85传送到监测中心82处的接收器86。接收器86读出所接收的数据，并重建用于可视地显示在显示监视器87上的患者的ECG和心律带，由护士或者其它医疗人士88进行检查。
如上面详细解释的，特别是参照图7a和7b，ECG信号装置81以DTMT模式发送数字信息，并且使用三通道FM调制模式发送ECG信息。接收器86被进行编程，以读出DTMF和FM信号，并重建ECG信号装置所传送的数据，从而得到患者的心律带和ECG数据。与此同时接收器86对所接收的数据进行初步查证。例如，由于监测中心82登记有使用ECG信号装置81的患者84，监测中心83知道该患者的性别。监测中心82查证该患者所选择的选择器开关是否与患者的性别相称，并且如果不相称则忽略任何数据(除此之外还采取人工补救工作以便向患者发出警报)。同样，虽然无意于由患者来调节尺寸选择器开关，也传送与它们的设置有关的数据，并且由监测中心来验证与所登记的患者相称。
还要理解不是用声音来传送模拟信号，可以用A/D转换器将信号转换成等价的数字信号，然后使用标准的数字技术来发送。
另外，虽然特别针对便携式ECG监测器描述了本发明，但可以想到便携式ECG监测器可以包含紧急报警系统的特征，从而避免患者在其身上携带分离的装置。这种便携式ECG监测器可与根据本发明的装置一致，不过显然，便携式ECG监测器与紧急报警系统的组合的新颖概念不限于任何特定形式的便携式ECG监测器或紧急报警系统。
应该理解在不偏离本发明的条件下可以对最佳实施例进行变型和改变。

Claims (73)

1.一种便携式ECG信号装置(12)，包括：
一外壳(15)，支承用于固定在患者身体(10)不同部位上的多个胸部电极和肢电极(16，17，18，19)，以便测量该患者的心律带和12导联ECG，以及
一处于该外壳内的ECG信号电路(65)，适于在至少两个输出通道上实时地并行采集和传送部分ECG数据，从而与在单个输出通道上实时地顺序采集和传送全部ECG数据相比，能在更短的时间内传送全部ECG数据。
2.根据权利要求1所述的便携式ECG信号装置，其中该ECG信号电路适于：
(a)在一第一输出通道上传送由两个电极测量的心律带，以及
(b)在至少第二和第三输出通道上传送由预先确定的那些胸部电极和肢电极测得的相应采样或函数。
3.根据权利要求2所述的便携式ECG信号装置，其中每个通道频率围绕所选择的相应中心频率调制所馈入的ECG信号，以便更好地利用可用频谱。
4.根据权利要求3所述的便携式ECG信号装置，其中各自的中心频率约为1275Hz，1875Hz和2850Hz。
5.根据权利要求2到4中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中整个传送序列占用大约16秒。
6.根据前面任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中：
该外壳为书形，并且包括一书脊(21)和能被限制在各自关闭和打开位置之间围绕所述书脊旋转的两个部分(22，23)，
该胸部电极包括设置在每个部分的与所述书脊相对的各自边缘(26，26’)上的一对第一电极(24，24’)和一对第二电极(25，25’)，以及
可从外壳的外表面接触到的至少一个选择器开关(30，31)，该选择器开关与ECG信号电路和所设置的每对第一和第二电极相连，用于根据患者是男性还是女性将第一电极之一和相应的第二电极之一与ECG信号电路相连。
7.根据权利要求6所述的便携式ECG信号装置，其中该肢电极包括能与ECG信号电路相连的第一(17)和第二臂下电极(18)以及一腿电极(19)。
8.根据权利要求7所述的便携式ECG信号装置，其中该胸部电极(16)以彼此分离的关系支撑在一薄的挠性电极支架(36)上，并且与第一和第二臂下电极以及腿电极联合运作，产生十二导联心电图。
9.根据权利要求8所述的便携式ECG信号装置，其中在不使用时该挠性电极支架(16)可折叠成一紧凑的装置。
10.根据权利要求6所述的便携式ECG信号装置，其中通过分别设置由男性和女性患者操作的第一和第二选择器开关(30，31)，构成该至少一个选择器开关。
11.根据权利要求10所述的便携式ECG信号装置，其中该第一和第二选择器开关为按颜色编码的。
12.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中：
该胸部电极(16)设置在电极支架(36)的第一表面(35)上，并且
该第一臂下电极(18)设置在该电极支架(36)的与第一表面相对的第二表面(40)上。
13.根据权利要求7所述的便携式ECG信号装置，其中该第一臂下电极(18)沿电极支架的长度方向延伸，以适用于不同尺寸的患者。
14.根据权利要求13所述的便携式ECG信号装置，其中该第一臂下电极(18)包括与一公共支撑电极(43)相连的多个空间分开的齿(42)。
15.根据权利要求14所述的便携式ECG信号装置，其中使相邻齿之间的间隔形成所需的尺寸，使得在不使用时可以围绕外壳折叠该齿。
16.根据权利要求7，13到15其中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中该第一臂下电极适于定位在患者左腋窝下面。
17.根据前面任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中通过丝网印刷技术形成电极。
18.根据前面任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中：
该多个胸部电极(16)包括多余电极，
该ECG信号电路包括一具有多种设置的尺寸选择器开关(37，38)，每种设置相对于患者的不同尺寸范围，并且
该ECG信号电路响应于所选择的尺寸选择器开关的设置，用于选择那些不同的胸部电极。
19.根据权利要求18所述的便携式ECG信号装置，其中某些所述电极专用于男性，其它电极专用于女性。
20.根据权利要求18或19所述的便携式ECG信号装置，其中胸部电极之一(50)具有多个部分(54，55，56)，根据所选择的尺寸选择器开关的设置选择其中之一，以使被选择的部分与在其任一侧相邻的所选择电极水平等偏移。
21.根据前面任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，包括一用于发送表示患者ECG的信号的发射器(76)。
22.根据权利要求21所述的便携式ECG信号装置，其中该发射器包括一发声装置，用于产生代表患者ECG的声音信号。
23.根据权利要求21所述的便携式ECG信号装置，其中该发射器包括用于产生代表患者ECG的数字信号的数字电路(71)。
24.根据权利要求22所述的便携式ECG信号装置，进一步包括一RF发射器，用于发射代表患者ECG的RF调制的载波信号。
25.根据前面任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，还包括一固定器(46)，用于围绕患者身体固定该装置。
26.根据权利要求21到24其中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中该发射器还适用于发送代表至少某些下列参数的数据：
(a)该便携式ECG信号装置的型号，
(b)该便携式ECG信号装置的识别(ID)号，
(c)该便携式ECG信号装置内电池的状况，
(d)指示选择了第一和第二电极中的哪一个，
(e)所选择的患者尺寸范围，
(f)固定器状态，
(g)电极支架的尺寸，以及
(h)RF发射器状态。
27.根据权利要求21到24中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中该发射器适合于发射：
(a)一识别该ECG信号装置的音调，
(b)识别ECG信号装置的硬件结构的数字信号和预编程数据，
(c)在第一输出通道上连续发送的患者的心律带，
(d)在第二和第三通道上同时传送的从臂电极和腿电极得到的ECG数据，
(e)在第二和第三通道上同时传送的从胸部电极得到的连续的ECG数据对。
28.一种便携式ECG信号装置，与一紧急报警装置结合成一体。
29.一种便携式ECG信号装置(12)，包括：
一书形外壳(15)，其包括一书脊(21)和能被限制在各自关闭与打开位置之间围绕所述书脊旋转的两个部分(22，23)，支承用于固定在患者身体(10)不同部位上的多个胸部电极和肢电极(16，17，18，19)，以便测量该患者的心律带和ECG，
一处于该外壳内的ECG信号电路(65)，以及
至少一个能够从外壳的外表面接触到的选择器开关(30，31)，该选择器开关与ECG信号电路和所设置的每对第一和第二电极相连，用于根据患者是男性还是女性将第一电极之一和相应的第二电极之一与ECG信号电路相连；
该胸部电极(16)包括设置在每个部分的与所述书脊相对的各自边缘(26，26’)上的一对第一电极(24，24’)和一对第二电极(25，25’)。
30.根据权利要求29所述的便携式ECG信号装置，其中该ECG信号电路适合于：
(a)在第一输出通道上传送由两个电极测得的心律带，以及
(b)在至少第二和第三输出通道上传送由预先确定的那些胸部电极和肢电极测得的相应采样或函数。
31.根据权利要求30所述的便携式ECG信号装置，其中每个通道频率围绕所选择的各个中心频率调制所馈入的ECG信号，以便更好地利用可用频谱。
32.根据权利要求31所述的便携式ECG信号装置，其中各自的中心频率约为1275Hz，1875Hz和2850Hz。。
33.根据权利要求30到32中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中整个传送序列占用大约16秒。
34.根据权利要求33所述的便携式ECG信号装置，其中该肢电极包括能与ECG信号电路连接的第一和第二臂下电极以及一腿电极。
35.根据权利要求34所述的ECG信号装置，其中该胸部电极(16)以彼此分离的关系支撑在一薄的挠性电极支架(36)上，并且与第一和第二臂下电极以及腿电极联合运作，产生十二导联心电图。
36.根据权利要求35所述的便携式ECG信号装置，其中在不使用时该挠性电极支架可折叠成一紧凑的装置。
37.根据权利要求29到36中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中通过设置分别由男性和女性操作的第一和第二选择器开关(30，31)，构成该至少一个选择器开关。
38.根据权利要求37所述的便携式ECG信号装置，其中该第一和第二选择器开关为按颜色编码的。
39.根据权利要求34所述的便携式ECG信号装置，其中：
该胸部电极(16)设置在电极支架的第一表面(35)上，并且
该第一臂下电极(18)设置在电极支架的与第一表面相对的第二表面(40)上。
40.根据权利要求39所述的便携式ECG信号装置，其中该第一臂下电极(18)沿着电极支架的长度方向延伸，以便适用于不同尺寸的患者。
41.根据权利要求40所述的便携式ECG信号装置，其中该第一臂下电极(18)包括与一公共支撑电极(43)相连的多个空间分开的齿(42)。
42.根据权利要求41所述的便携式ECG信号装置，其中使相邻齿之间的间隔形成所需的尺寸，使得在不使用时能够围绕外壳折叠该齿。
43.根据权利要求34，39到42其中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中该第一臂下电极适于定位在患者左腋窝下面。
44.根据权利要求29到43中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中通过丝网印刷技术形成电极。
45.根据权利要求29到44中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中：
该多个胸部电极(16)包括多余电极，
该ECG信号电路包括一具有多种设置的尺寸选择器开关(37，38)，每种设置相应于患者的不同尺寸范围，以及
该ECG信号电路响应于所选择的尺寸选择器开关的设置，用于选择那些不同的胸部电极。
46.根据权利要求18所述的便携式ECG信号装置，其中某些所述电极专用于男性，其它电极专用于女性。
47.根据权利要求18或19所述的便携式ECG信号装置，其中胸部电极之一(50)具有多个部分(54，55，56)，根据所选择的尺寸选择器开关的设置选择其中之一，以使被选择的部分与在其任一侧相邻的所选择电极水平等偏移。
48.根据权利要求29到47中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，包括一用于发送表示患者ECG的信号的发射器(76)。
49.根据权利要求48所述的便携式ECG信号装置，其中该发射器包括一发声装置，用于产生代表患者ECG的声音信号。
50.根据权利要求48所述的便携式ECG信号装置，其中该发射器包括用于产生代表患者ECG的数字信号的数字电路。
51.根据权利要求49所述的便携式ECG信号装置，还包括一RF发射器，用于发射代表患者ECG的RF调制的载波信号。
52.根据权利要求29到51中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，还包括一固定器(46)，用于围绕患者身体固定该装置。
53.根据权利要求48到51中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中该发射器还适合于发送代表至少某些下列参数的数据：
(a)该便携式ECG信号装置的型号，
(b)该便携式ECG信号装置的识别(ID)号，
(c)该便携式ECG信号装置内电池的状况，
(d)指示选择了第一和第二电极中的哪一个，
(e)所选择的患者尺寸范围，
(f)固定器状态，
(g)电极支架的尺寸，以及
(h)RF发射器状态。
54.根据权利要求48到51中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，其中该发射器适合于发射：
(a)一识别该ECG信号装置的音调，
(b)识别ECG信号装置的硬件结构的数字信号和预编程数据，
(c)在第一输出通道上连续发送的患者的心律带，
(d)在第二和第三通道上同时传送的从臂电极和腿电极得到的ECG数据，
(e)在第二和第三通道上同时传送的从胸部电极得到的连续的ECG数据对。
55.根据权利要求1到27或者29到54其中任一权利要求所述的便携式ECG信号装置，与一紧急报警装置结合成一体。
56.一监测中心，包括一接收器，用于接收根据前面任一权利要求所述的ECG信号装置所传送的数据。
57.根据权利要求56所述的监测中心，其中该接收器适合于抽取出识别使用该ECG信号装置的患者的数据，并且用于查证所接收的数据与所识别的患者相符。
58.一种用于远程监测患者ECG的系统，该系统包括：
一根据权利要求1到28中任一权利要求所述的ECG信号装置，和一根据权利要求56或57所述的监测中心。
59.一种用于使用便携式信号装置(12)测量患者ECG，并传输到一远程监测中心的方法，该方法包括由便携式信号装置执行的下列步骤：
(a)探测来自固定有便携式信号装置的电极的患者身体(10)不同部位的电信号，
(b)测量该患者的心律带和12导联ECG，以及
(c)在至少两个输出通道上实时地并行采集和传送部分ECG数据；
从而与在单个输出通道上实时地顺序采集和传送整个ECG数据相比，能够在更少的时间内传送整个ECG数据。
60.根据权利要求59所述的方法，其中步骤(c)包括：
i)在第一输出通道上传送由两个电极测得的心律带，并且
ii)在至少第二和第三输出通道上传送由预先确定的那些胸部电极和肢电极测得的相应采样或函数。
61.根据权利要求60所述的方法，其中每个通道频率围绕所选择的相应中心频率调制所馈入的ECG信号，以便更好地利用可用的频谱。
62.根据权利要求60或61所述的方法，其中整个传送序列占用大约16秒。
63.根据权利要求59到62中任一权利要求所述的方法，包括响应于用于选择不同电极的第一或第二选择器开关，来探测所述电信号。
64.根据权利要求63所述的方法，包括按颜色编码的第一和第二选择器开关。
65.根据权利要求59到64中任一权利要求所述的方法，包括：
(a)将胸部电极设置在一电极支架的第一表面上，并且
(b)将第一臂下电极(18)设置在该电极支架的与该第一表面相对的第二表面上。
66.根据权利要求65所述的方法，包括：
(c)将第一臂下电极(18)沿该电极支架的长度方向延伸，以便适用于不同尺寸的患者。
67.根据权利要求66所述的方法，包括：
(d)将第一臂下电极(18)形成为具有与一公共支撑电极(43)相连的多个空间分开的齿(42)。
68.根据权利要求67所述的方法，包括使相邻齿之间的间隔形成所需的尺寸，使得在不使用时能够围绕外壳折叠该齿。
69.根据权利要求59到68中任一权利要求所述的方法，包括通过丝网印刷技术形成电极。
70.根据权利要求59到69中任一权利要求所述的方法，包括：
(e)提供具有不同电极间隔的多余胸部电极，
(f)根据所选择的尺寸设置从多余胸部电极之中选择胸部电极。
71.根据权利要求70所述的方法，包括：
(g)在胸部电极之一中形成多个部分，并且
(h)根据所选择的尺寸设置从该多个部分中选择一个，以使被选择的部分与在其任一侧相邻的所选择电极水平等偏移。
72.根据权利要求71所述的方法，包括产生代表该患者ECG的声音信号。
73.根据权利要求59到72中任一权利要求所述的方法，其中步骤(c)包括传送：
i)一识别该ECG信号装置的音调，
ii)识别ECG信号装置的硬件结构的数字信号和预编程数据，
iii)在第一输出通道上连续发送的患者的心律带，
iv)在第二和第三通道上同时传送的从臂电极和腿电极得到的ECG数据，
v)在第二和第三通道上同时传送的从胸部电极得到的连续的ECG数据对。
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