KR20040101210A - 무선 ｅｃｇ 시스템 - Google Patents

Abstract

환자로부터 생리적 데이터를 검출하는 시스템, 더 상세하게는 환자로부터 심전계(ECG) 정보를 검출하고 상기 정보를 원격측정기를 통해 중앙 모니터링국에 전송하는 시스템이 개시된다.

Description

무선 ＥＣＧ 시스템{WIRELESS ECG SYSTEM}

심전계(ECG) 시스템은 환자의 심장 전기 활성도를 모니터링한다. 종래의 ECG 시스템은 각각의 비트 동안 심장에 의해 생성된 전기적 임펄스를 검출하기 위해 특정 위치에 있는 환자에 배치된 전도성 패드나 전극을 이용한다. 심장으로부터의 전기적 임펄스의 검출에 응답하여, 전극은 심장 활성도를 지시하는 전기 신호를 생성한다. 통상적으로, 이러한 전기 신호는 전극으로부터 다중 케이블 또는 와이어는 통해 고정된 ECG 모니터로 직접 전송된다. ECG 모니터는 상기 원시(raw) 전기 신호를 외과의사에 의해 검토되도록 프린트되거나 모니터 상에서 디스플레이될 수 있는 의미있는 정보로 변환하기 위해서 다양한 신호 처리 및 연산 동작을 수행한다.

원격측정 시스템은 보통 ECG 환자를 ECG 모니터에 구속하는 다수의 케이블및 와이어를 필요로 하는 배선(hardwired) ECG 시스템에 대한 대안 시스템을 제공한다. 종래의 원격측정 시스템은 휴대용 원격측정 박스를 이용하는데, 상기 박스는 환자의 몸에 위치된 다수의 전극들에 배선된다. 환자 심장으로부터의 전기 신호는 전극에 의해 검축되고 원격측정 박스에 의해 수집된다. 차례로, 원격측정 박스는 전기 신호를 파형으로 처리하고 상기 데이터를 중앙 모니터링국에 배선된 드롭 안테나(drop antenna)까지의 적당한 거리만큼 전송한다. 드롭 안테나에 의해 수신된 데이터는 중앙 모니터링국에 전송되는데, 상기 모니터링 국에서 주치의가 원격측정 시스템에 연결된 환자의 실시간 심전계 데이터를 원격에서 보고 모니터링할 수 있다.

그러나, 기존의 원격측정 시스템을 사용하기 위해서는, 병원은 환자로부터의 정보를 중앙 모니터링국까지 릴레이하기 위해서 기존의 케이블 및 안테나 네트워크를 갖는 병실을 갱신(retrofit)해야만 한다. 케이블, 안테나 및 시스템의 설치와 관련된 비용은 상당하다. 덧붙여, 많은 기존의 원격측정 시스템은 전용(proprietary)이고 종래의 고정 ECG 모니터 또는 다른 원격측정 부품들과 동작하도록 설계되지 않는다. 따라서, 비용 효율적이고 기존 또는 종래의 원격측정 시스템 및 ECG 부품과 폭넓게 호환가능한 ECG 원격측정 시스템이 필요하다.

본 발명은 심장 모니터링 시스템(cardiac monitoring system)에 관한 것이고, 특히 무선 심전계(electrocardiograph; ECG) 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 심장 모니터링 시스템은 심전계(ECG) 정보과 같은 환자로부터의 생리적 정보를 검출하고, 상기 정보를 원격측정기(telemetry)를 통해 중앙 모니터링국(monitoring station)으로 전송한다.

도 1은 예시적인 ECG 시스템의 실시예에 대한 투시도이고;

도 2는 흉부 어셈블리 및 심장앞 어셈블리에 대한 단면도이고;

도 3은 예시적인 흉부 어셈블리의 실시예에 대한 평면도이고;

도 4는 예시적인 심장앞 어셈블리의 실시예에 대한 평면도이고;

도 5는 예시적인 몸체 전자 유닛의 실시예에 대한 투시도이고;

도 6은 예시적인 어셈블리 커넥터들의 실시예에 대한 평면도이고;

도 7은 예시적인 몸체 전자 유닛의 실시예에 대한 전면도이고;

도 7a는 예시적인 전자 몸체 유닛의 사용자 인터페이스 실시예이고;

도 8은 예시적인 송신기의 실시예에 대한 블록 다이어그램이고;

도 9a는 토큰 키와 함께 사용된 예시적인 기지국 실시예에 대한 투시도이고;

도 9b는 토큰 키와 함께 사용된 몸체 전자 유닛을 묘사하고;

도 10은 예시적인 기지국 실시예에 대한 투시도이고;

도 11은 예시적인 기지국 실시예에 대한 전면도이고;

도 11a는 예시적인 기지국의 사용자 인터페이스 실시예이고;

도 12는 예시적인 수신기 실시예의 블록 다이어그램이고;

도 13은 예시적인 기지국 실시예의 투시도이고;

도 14는 ECG 시스템의 동작을 위한 예시적인 실시예에 대한 플로우 차트이며;

도 15는 원격측정 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다.

본 발명은 기존 또는 종래의 ECG 모니터와 폭넓게 호환가능한 무선 ECG 시스템에 관한 것이다. 덧붙여, 본 발명은 심전계 정보 및 환자로부터의 다른 생리적 데이터를 수집하고 전송하며 원격측정기를 통해 중앙 모니터링국까지 상기 정보 및데이터를 전송하는 심전계 원격측정 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 환자로부터 생리적 데이터를 수집하는 데이터 수집 유닛을 포함한다. 상기 데이터 수집 유닛은 흉부 어셈블리(chest assembly) 및 원격 전자 유닛을 포함한다. 흉부 어셈블리는 환자에 위치되고 환자 심장의 전기 신호를 검출한다. 흉부 어셈블리는 원격 전자 유닛에 연결되어 상기 전기 신호를 원격 전자 유닛에 전송한다. 원격 전자 유닛은 상기 신호를 처리하고 상기 데이터를 중계기(repeater)로 전송한다.

중계기는 다수의 원격 전자 유닛으로부터의 데이터 전송을 동시에 수신하고 릴레이할 수 있다. 다수의 중계기는 중첩 구역(overlapping zone)으로 이루어진 셀 패턴 커버리지(cell pattern coverage)를 제공하는 병원 전체의 위치에 위치되어, 상기 시스템을 사용하는 각각의 환자가 임의의 시간에도 다수의 중계기의 범위내에 있도록 한다. 차례로, 각각의 중계기는 원격 전자 유닛으로부터 중앙 모니터링국으로 상기 전송을 릴레이한다. 중앙 모니터링국은 다수의 중계기로부터 전송된 신호를 처리하고 상기 데이터를 모니터 또는 다수의 모니터까지 전송하는 중앙 기지국을 포함하여, 상기 모니터에서 병원 구성원은 시스템에 연결된 환자의 실시간 생리적 데이터를 원격으로 보거나 모니터링할 수 있다.

본 발명의 다양한 신규 장점, 상세점, 실시예들, 특징들 및 목적들은 다음의 본 발명에 대한 자세한 설명으로부터 당업자에 명백할 것이고, 이하 첨부 도면들을 사용하여 본 발명이 설명될 것이다.

본 발명의 전술한 특징들 및 많은 장점들은 첨부 도면과 함께 설명되는 바람직한 실시예들에 대한 다음의 자세한 설명을 참조함으로서 쉽게 인식될 것이다.

본 발명을 더 잘 이해하기 위해, 첨부된 청구항들 및 첨부 도면들과 함께 다음의 자세한 설명을 참조할 수 있다. 간략하게, 본 발명은 무선 휴대용 EGC 시스템에 관한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 ECG 시스템(10)은 흉부 어셈블리(12), 몸체 전자 유닛(14) 및 기지국(16)을 포함한다.

흉부 어셈블리(12)는 다수의 전극 커넥트들(18)을 연결하는 하나의 플렉서블 회로이다. 도 3을 참조하면, 상기 전극 커넥터들은 18a, 18b, 18c, 18d, 및 18e로 개별적으로 라벨링되어 있다. 전극 커넥터(18)는 전극 또는 센서(20)에 연결되느 해제가능한 접속부를 갖는다. 바람직하게는, 전극 커넥터(18)는 스탭 단자(snap terminal)를 갖는 전극(20)에 연결된 스탭 단자를 갖는다. 각각의 전극 커넥터(18)는 전기 전도성 소자 또는 전기 신호를 전송하는 트레이스에 연결된다. 전기 전도성 소자 또는 트레이스는 흉부 어셈블리(12)를 따라 연장되고 흉부 어셈블리 커넥터(21)에 연결된다.

도 2를 참조하면, 흉부 어셈블리(12)는 등록상표인 DuPont Sontara 또는 다른 적당한 구조물(fabric)과 같은 가볍고 상당한 정도로 방습성인 물질로 제조되는 외측 층들(22, 24)을 갖는다. 접착층들(26, 28)은 외측 층들(22, 24)에 절연층들(30, 32)을 각각 고정시킨다. 절연층들(30, 32)은 등록상표인 Mylar(폴리에스터) 필름 또는 다른 적당한 절연 물질로 제조된다. 부착층들(34, 36)은 베이스층(38)에 절연층들(30, 32)을 고정시킨다. 베이스층(38)은 바람직하게는 제 1 측면(40)과 제 2 측면(42)을 가지고 Mylar 필름으로 제조된다. 전극 커넥터들(18)에 연결되는 전기 전도성 소자 또는 트레이스는 베이스층(38)의 제 1 측면(40)에 위치된다. 하나의 이러한 전도성 소자 또는 트레이스는 (39)로 도시되어 있다. 흉부 어셈블리(12)에 있어 임의의 외부 간섭 또는 무선 주파수 노이즈를 감소시키기 위한 차폐층(44)은 베이스층(38)의 제 2 측면(42)에 위치된다. 차폐층(44)은 단일 또는 다중 유전체 층, 또는 전기 또는 자기 전도성 물질로 제조될 수 있다. 전극 커넥터(18)의 후면은 또한 흉부 어셈블리(12)를 더 절연시켜 외부 인가된 전위가 ECG 시스템으로 진입하는 것을 방지하기 위해 Mylar로 커버될 수 있다. 차폐층은 바람직하게는 X-패턴 그리드를 포함한다.

도 1을 다시 참조하면, 흉부 어셈블리(12)는 5개의 전극들(20)에 부착되어 환자에 전극들을 대략적으로 위치시키기 위한 수단을 제공하고, 이로서 심장 전기적 활성의 "7 리드"까지의 분석을 제공한다. 전극 커넥터들(18)은 흉부 어셈블리(12)가 적당한 전극들(20)에 연결되고 환자에 적당히 위치되는 것을 보장하기 위해 바람직하게는 라벨링되고 컬러-코딩된다. 예를 들어, 도 3을 다시 참조하면, 전극 커넥트들(18a, 18b, 18c, 18d, 18e)은 각각 RL, LA, LL, RA 및 V로 라벨링된다. 흉부 어셈블리(12)는 RA 전극 커넥터가 제 1 및 제 2 늑간(intercostal) 공간 레벨 근처에서 환자의 가슴의 오른쪽 상에 위치된 전극에 연결되고, LA 전극 커넥터는 제 1 및 제 2 늑간 공간 근처에서 환자 가슴의 왼쪽에 위치된 전극에 연결되고, RL 및 LL 전극 커넥트들은 환자의 몸통(torso)의 외쪽에 위치된 전극에 연결되며, V 전극 커넥터는 제 4 및 제 5 늑간 공간 레벨 근처에서 환자의 가슴의 중간에 위치된 전극에 연결되도록 제조된다. 흉부 어셈블리(12)는 환자의 쇄골(clavicle) 아래의 가슴에 중심이 맞춰지도록 설계된다.

도 3을 참조하면, 흉부 어셈블리(12)는 환자 상에 흉부 어셈블리(12)를 유연하게 유치시키도록 구성된다. 도 3은 단지 설명을 위한 것이고, 도 3에 묘사된 바와 같이, 흉부 어셈블리(12)는 어느 특정한 모양이나 구성으로 제한되지는 않는다. 흉부 어셈블리(12)는 가슴 어셈블리 커넥터(21)로부터 연장되는 선형 섹션 또는 꼬리(tail, 46)를 갖는다. 도 1을 다시 참조하면, 꼬리(46)는 꼬리(46)가 환자의 어느 일측으로 연장되도록 하는 고정 수단(46a)을 갖는다. 이러한 고정 수단(46a)은 접착제나 클립이 가장 바람직하지만 임의의 적당한 기계적인 디바이스일 수 있다. 도 3을 다시 참조하면, 꼬리(46)는 전극 보유 섹션(electrode retaining section, 47)으로 들어간다. 전극 보유 섹션(47)은 아치형(arcuate) 섹션(48)을 갖는다. 제 1 확장가능한 아암(50)은 아치형 섹션(48)에 부착된다. RA 전극 커넥터는 제 1 확장가능한 아암(50)에 부착된다. 아치형 섹션(48)은 전이 섹션(52)으로 들어간다. LA 전극 커넥터는 전이 섹션(52)에 부착된다. 전이 섹션(52)은 선형 런(linear run, 54)으로 들어간다. RL 전극 커넥터는 선형 런(54)에 부착된다. 제 2 확장가능한 아암(56) 및 연장 암(extension arm, 58)은 선형 런(54)에 부착된다. V 전극 커넥터는 제 2 연장 아암(58)에 부착되고, LL 전극 커넥터는 제 2 확장가능한 아암(56)에 부착된다.

확장가능한 아암(50, 56)은 S자형(serpentine) 패턴으로 다이 커팅(die cutting)된다. 확장가능한 아암(50, 56)은 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 구성물, 캡튼(Kapton), Mylar, 또는 다른 플렉서블하고 무기억(memoryless) 물질을 포함한다. 필요하다면, 확장가능한 아암(50, 56)은 S자형 패턴을 연장시킴으로써 확장된다. 확장될 때, 확장가능한 아암의 일부 또는 모두는 연장된다. 확장가능한 아암의 일부만이 연장되는 경우, 다른 부분은 접혀져서(folded) 남아있는다. 확장가능한 아암(50, 56)은 흉부 어셈블리(12)가 다양한 크기의 환자에 맞춰질 수 있도록 필요한 만큼 연장되도록 하고, 또한 환자가 흉부 어셈블리(12)를 착용할 때 환자가 움직일 수 있도록 한다. 연장 아암(58)은 전극 위치(V1, V2 또는 V3)에서의 위치와 같은 환자 가슴의 중간에 V 전극 커넥터를 플렉서블하게 위치시키도록 한다. 어떤 경우에는, 주치의는 심전계 측정을 위해 연장 아암(58)을 이용하지 않기를 바랄 수 있다. 따라서, 선형 런(58)에 고정된 연장 아암(58)을 유지하고 연장 아암(58)이 흉부 어셈블리(12)의 배치와 위치시킴과 간섭되지 않는 것을 보장하기 위해서, 연장 아암(58)은 연장 아암(58)의 길이를 따라 연장 아암(58)과 선형 런(54)을 연결하는 천공된 시임(perforated seam)으로서 다이 커팅된다. 만일 주치의가 연장 아암(58)을 사용하기를 원한다면, 천공된 시임은 연장 아암(58)이 환자 가슴에 선택적으로 위치될 수 있도록 파손되지 않는다.

흉부 어셈블리(12)는 심장의 전기 활성도의 "12- 리드" 분석을 제공하기 위해 심장앞 어셈블리(60)와 함께 사용될 수 있다. 흉부 어셈블리(12)와 유사하게, 심장앞 어셈블리(60)는 다수의 전극 커넥터들(62)에 연결되는 하나의 플렉서블 회로이다. 전극 커넥터들(62)은 전극들(미도시)에 연결되는 해제가능한 연결들을 갖는다. 바람직하게는 전극 커넥터들(62)은 스냅 단자들을 갖는 전극들에 연결되는 스냅 단자들을 갖는다. 각각의 전극 커넥터(62)는 환자의 가슴으로부터의 전기 신호를 전송하기 위해 전기 전도성 소자 또는 트레이스에 연결된다. 전기 전도성 소자 또는 트레이스는 심장앞 어셈블리(60)를 따라 놓이고 심장앞 어셈블리 커넥터(66)에 연결된다. 심장앞 어셈블리(60)는 도 2에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다.

심장앞 어셈블리(60)는 환자의 복부(abdomen)와 중간 가슴에 선택적으로 위치되는 6개의 전극들(64)에 부착된다. 심장앞 어셈블리(60)의 전극 커넥터들(62)은 바람직하게는 주치의가 환자에게 심장앞 어셈블리를 부적절하게 적용하거나 위치시키는 것을 방지하도록 적절하게 라벨링되고 컬러-코딩된다. 예를 들어, 전극 커넥터들(62a, 62b, 62c, 62d, 62e 및 62f)은 각각 V1, V2, V3, V4, V5 및 V6로 라벨링된다. 심장앞 어셈블리(60)가 사용될 때, 흉부 어셈블리(12) 상의 V 전극 커넥터는 전극으로부터 제거되고 심장앞 어셈블리(60) 상의 전극 커넥터로서 대체된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 심장앞 어셈블리(60)는 환자에 심장앞 어셈블리(60)를 유연하게 위치시키도록 구성된다. 도 4는 단지 설명을 위한 것으로서, 따라서 도 4에 묘사된 바와 같이, 심장앞 어셈블리(60)는 특정한 모양이나 구성으로 제한되지는 않는다. 심장앞 어셈블리는 심장앞 어셈블리 커넥터(66)로부터 연장되는 선형 섹션이나 꼬리(68)를 갖는다. 선형 섹션이나 꼬리(68)는 전극 보유 섹션(69)으로 들어간다. 전극 보유 섹션(69)은 제 1 전이 섹션(72)을 갖는 제 1 아치형 섹션(70)을 가진다. V2 전극 커넥터는 제 1 전이 섹션(72)에 부착된다. V1 전극 커넥터는 제 1 전이 섹션(72)에 연결된 제 1 연장 아암(74)에 부착된다. 제 2아치형 섹션(76)은 제 1 전이 섹션(72)으로부터 연장된다. 제 2 전이 섹션(78)은 제 2 아치형 섹션(76)에 인접하고 V4 전극 커넥터는 제 2 전이 섹션(76)에 부착된다. V3 전극 커넥터는 제 2 전이 섹션(76)에 연결된 제 2 연장 아암(80)에 부착된다. 제 2 아치형 섹션(82)은 제 2 전이 섹션(78)으로 들어간다. 제 3 아치형 섹션(82)은 제 3 전이 섹션(84)에 인접한다. V5 전극 커넥터는 제 3 전이 섹션(84)에 부착된다. 제 4 아치형 섹션(86)은 제 3 전이 섹션(84)으로부터 연장된다. V6 전극은 제 4 아치형 섹션(86)에 부착된다. 심장앞 어셈블리(60)의 구성은 주치의나 외과의사가 환자에 심장앞 어셈블리(60)를 적절히 위치시키기 위해 필요한 대로 전극 커넥터들(62)을 유연하게 위치시키도록 하고, 환자가 심장앞 어셈블리(60)를 착용하고 있을 때 이동할 수 있도록 한다.

동작 중에, 흉부 어셈블리(12) 및 심장앞 어셈블리(60)는 각각의 비트 동안 심장에 의해 생성된 전기 신호를 검출하고 이러한 신호를 몸체 전자 유닛(14)으로 전달한다. 시스템이 "7 리드" 모드(즉 흉부 어셈블리(12) 만이 사용되고 있을 때)에서 동작하고 있을 때, 몸체 전자 유닛(14)은 RL, RA, LL, LA 및 V 전극들로부터 신호를 획득한다. 몸체 전자 유닛(14)은 그라운드 기준으로서 RL 전극을 사용한다. 시스템이 "12 리드" 모드(즉, 흉부 어셈블리(12) 및 심장앞 어셈블리(60)가 사용되고 있을 때)로 동작하고 있을 때, 몸체 전자 유닛(14)은 심장앞 어셈블리(60)를 통해 RL, RA, LL 및 LA 전극들로부터 신호를 획득한다. 대안적으로, 다양한 개수의 전극들이 시스템에 의해 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 주치의 또는 외과의사는 심장을 모니터링하기 위해 단지 2개의 전극들을 사용하거나, 심장을 모니터링하기 위해 7개의 전극들을 사용하거나, 그 밖의 경우를 선택할 수 있다. 다시 말하자면, 본 시스템은 "7 리드" 및 "12 리드" 심장 분석을 수행하는 것에 제한되지는 않는다. 심장으로부터의 전기 신호들을 검출하는 것에 덧붙여, 흉부 어셈블리(12) 및 심장앞 어셈블리(60)는 예를 들어 펄스, 호흡 속도(respiration rate), 심박 속도(heart rate), 체온 EEG 신호, 및 펄스 산소농도계(oximeter) 신호와 같은, 환자의 다른 바이탈 싸인(vital sign)들을 검출하도록 구성될 수 있다.

도 5를 참조하면, 흉부 어셈블리(12)는 흉부 어셈블리 커넥터(21)를 통해 몸체 전자 유닛(14)에 연결된다. 특히, 흉부 어셈블리 커넥터(21)는 몸체 전자 유닛(14)에 위치된 흉부 어셈블리 포트(88)에 삽입된다. 마찬가지로, 심장앞 어셈블리(60)는 심장앞 어셈블리 커넥터(66)를 통해 몸체 전자 유닛(14)에 연결된다. 특히, 심장앞 어셈블리 커넥터(66)(미도시)는 심장앞 어셈블리 포트(90)에 삽입된다. 저항기가 몸체 전자 유닛(14)으로 과도한 전류가 들어가는 것을 방지하기 위해 흉부 어셈블리 포트(88) 및 심장앞 어셈블리 포트(90)에 연결되어서 - 몸체 전자 유닛(14)이 제세동기(defibrillator)에 의해 유발된 강한 전류(즉, 5kV 제세동(defibrillation) 여자(excitation))의 존재하에서 적절히 계속하여 동작하는 것을 보장한다. 흉부 어셈블리 커넥터(21) 및 심장앞 어셈블리 커넥터(66)는 어셈블리 커넥터들(21, 66)이 어셈블리 포트(88, 90) 내로 후퇴하여, 잘못 정렬되어, 또는 다른 부적절한 방식으로 삽입되는 것을 방지하도록 구성되거나 특별히 키잉된다(keyed). 나아가, 흉부 어셈블리 커넥터(21)는 심장앞 어셈블리 포트(90)와 호환가능하지 않도록 키잉되거나 구성된다. 유사하게, 심장앞 어셈블리 커넥터(66)는흉부 어셈블리 포트(88)와 호환가능하지 않도록 키잉되거나 구성된다. 특히, 흉부 어셈블리 커넥터(21)는 흉부 어셈블리 포트(88)의 상응하는 홈통들(21b)로 끼워지도록 특별히 구성되거나 배열된 설부들(tongues, 21a)을 갖는다. 따라서, 흉부 어셈블리 커넥터(21)는 단지 하나의 방향에서 흉부 어셈블리 포트(88)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 만일 설부들(21a)이 홈통들(21b)와 정렬되지 않는다면, 흉부 어셈블리 커넥터(21)는 흉부 어셈블리 포트(88)에 결합되지 않을 것이다. 유사하게, 심장앞 어셈블리 커넥터(66)는 심장앞 어셈블리 포트(90)의 상응하는 홈통들(미도시)에 끼워지도록 특별히 구성되거나 배열된 설부들(미도시)을 갖는다.

도 6에 도시된 바와 같이, 흉부 어셈블리 커넥터(21) 및 심장앞 어셈블리 커넥터(66)(미도시)는 커넥터들(21, 66)을 어셈블리 포트들(88, 90)에 탈착가능하게 고정하기 위해 커넥터들(21, 66)의 측면들 상에 위치된 클립들 또는 플랜지들(92)을 갖는다. 그러나, 다른 수단이 스크류, 핀 등과 같이, 커넥터들(21, 66)을 어셈블리 포트들(88, 90)로 탈착가능하게 고정하기 위해 사용될 수 있다. 덧붙여, 어셈블리 커넥터들(21, 66)은 어셈블리 포트들(88, 90)에 대해 바이어스 또는 장력을 제공하기 위해 커넥터들(21, 66)의 팁에 위치된 스프링 플랜지들 또는 클립들(94)을 가질 수 있다. 스프링 플랜지들 또는 클립들(94)은 어셈블리 포트들(88, 90) 내에 고정 끼움부(secure fit)를 가진 커넥터(21, 66)를 제공하여서, 어셈블리 포트들(88, 90) 내에 커넥터들(21, 66)의 운동이나 움직임을 감소시킨다. 전기 전도성 소자 또는 트레이스는 특히 심장으로부터의 전기 신호가 몸체 전자 유닛(14)에 적절히 전송되는 것을 보장하기 위해서 커넥터들(21, 66) 상에 구성된다. 다시 말하자면, 전기 전도성 소자 또는 트레이스는 전기 전도성 소자들에 따른 아크발생을 방지하는 방식으로 충분히 공간적으로 이격되거나 차단되어야 한다. 덧붙여, 전기 전도성 소자 또는 트레이스의 간격은 흉부 어셈블리 및 심장앞 어셈블리가 제세동 쇼크를 견디도록 한다. 나아가, 커넥터들(21, 66)은 커넥터들(21, 66)이 어셈블리 포트들(88, 90)로 삽입되어 있지 않을 때 전기 전도성 소자 또는 트레이스가 금속 물체 등과 접촉하는 것을 방지하기 위한 리브(rib, 96)들을 갖는다.

흉부 어셈블리 커넥터(21)는 흉부 어셈블리 커넥터(21)가 흉부 어셈블리 포트(88)로 플러깅될 때 몸체 전자 유닛(14) 내에 회로를 완성하는 센서 핀 또는 그라운드 핀(98)을 가지고, 이에 의해 전력을 활성화하고 "슬립 모드(sleep mode)" 밖으로 몸체 전자 유닛(14)을 전달한다. 센서 핀은 흉부 어셈블리 포트(88)에 위치된 홈통과 상응되고 상기 홈통으로 끼워지는 특정한 설부를 갖는다. 센서 핀(98)은 흉부 어셈블리(12)를 식별하고, 몸체-상(on-body) 전자 유닛(14)과 사용되도록 설계되지 않은 다른 흉부 어셈블리 또는 심전계 착용물(wearables)의 사용을 방지하는 몸체 전자 유닛(14)을 위한 수단으로서 역할을 한다. 다시 말하자면, 몸체 전자 유닛(14)의 전력은 몸체 전자 유닛(14)이 흉부 어셈블리(12)의 센서 핀(98)을 식별하거나 인식하지 않는다면 활성화되지 않을 것이다.

몸체 전자 유닛(14)의 외측 케이싱(casing)은 아크릴로니트릴-부타디엔-시티렌(acrylonitrile-butadiene-styrene; ABS) 또는 다른 적당한 물질과 같은, 가볍고 주조된 플라스틱으로 제조된다. 몸체 전자 유닛(14)의 모양과 구성은 특정한 모양이나 구성으로 제한되지는 않는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 몸체 전자 유닛(14)은 아암 밴드(100)를 통해 환자의 팔에 탈착가능하게 고정되어서, 몸체 전자 유닛(14)을 환자에게 용이하게 접근시킬 수 있도록 한다. 아암 밴드(100)는 환자의 오른쪽 또는 왼쪽 팔을 둘러싸고 Velcro 또는 핀, 스탭 등과 같은 다른 적당한 고정 수단을 통해 부착된다. 몸체 전자 유닛(14)은 아암 밴드(100) 상의 가죽끈(strap) 또는 포켓 아래로 미끄러진다. 도 7을 참조하면, 몸체 전자 유닛(14)은 사용자 인터페이스(102) 및 배터리(104)를 갖는다. 사용자 인터페이스(102)는 시스템의 동작 상태 또는 기능에 관한 환자에 대한 정보를 제공한다. 예를 들어, 예시적인 사용자 인터페이스(102)의 실시예는 몸체 전자 유닛(14)이 기지국(16)에 정상적으로 통신하거나 전송하고 있는지, 몸체 전자 유닛(14)의 배터리(104)가 충전중인지 또는 배터리(104)가 저충전상태인지, 몸체 전자 유닛(12)의 전력이 활성화되었는지, 또는 몸체 전자 유닛(14)이나 기지국이 오작동중인지에 대한 정보를 제공할 수 있다. 덧붙여, 사용자 인터페이스(102)는 몸체 전자 유닛(14)과 기지국(16)을 쌍을 이루게 하거나 결합시키기 위한 올바른 순서 또는 프로시저에 대한 명령들을 제공할 수 있다. 이러한 정보는 예를 들어, LED, LCD, 텍스트, 음성 등과 같은 다양한 방식으로 사용자 인터페이스(102)를 통해 환자에 통신될 수 있다. 예시적인 사용자 인터페이스 실시예가 도 7a에 도시되어 있다. 사용자 인터페이스(102)는 몸체 전자 유닛(14)이 아암 밴드(100)에 고정되어 있을 때 환자에 쉽게 접근가능하다.

배터리(104)는 몸체 전자 유닛(14)의 바닥에 위치된 배터리 포트(106)에 삽입된다. 배터리(104)는 래치 또는 클립, 스크류 등과 같은 다른 적당한 고정 수단에 의해 배터리 포트(106)에 유지된다. 배터리(104)는 바람직하게는 3.6V 리튬-이온 재충전가능한 배터리이다. 배터리(104)는 몸체 전자 유닛(14)이 아암 밴드(100)에 고정되어 있을 때 환자에 쉽게 접근가능하다.

몸체 전자 유닛(14)은 흉부 어셈블리(12) 및 심장앞 어셈블리(60)로부터의 ECG 신호들의 획득을 제어한다. 몸체 전자 유닛(14) 내의 송신기(108)는 바람직하게는 3kbps로 흉부 어셈블리(12) 및 심장앞 어셈블리(60)로부터 ECG 신호를 수신하거나 획득한다. 시스템이 "7 리드" 모드(즉, 흉부 어셈블리(12) 만이 사용되고 있을 때)로 동작하고 있을 때, 몸체 전자 유닛(14)은 RL, RA, LL, LA 및 V 전극들로부터의 신호를 획득한다. 시스템이 "12 리드 모드"(즉, 흉부 어셈블리(12) 및 심장앞 어셈블리(60)가 사용되고 있을 때)로 동작하고 있을 때, 몸체 전자 유닛(14)은 흉부 어셈블리(12)를 통해 RL, RA, LL 및 LA로부터 신호를 획득하고, 심장앞 어셈블리(60)를 통해 V1 내지 V6로부터의 신호를 획득한다. 덧붙여, 예를 들어 펄스, 호흡 속도, 심박 속도, 체온, EEG 신호 및 펄스 산소농도계 신호와 같은, 환자의 다른 바이탈 싸인들이 시스템에 의해 검출되고 몸체 전자 유닛(14)으로 전송될 수 있다. 환자로부터 수집된 생리적 데이터의 어떤 파형 처리도 몸체 전자 유닛(14)에서 수행되지 않는다. 대신에, 상기 신호의 모든 파형 처리는 기지국(16) 또는 종래의 모니터에서 수행된다. 반대로, 종래의 원격측정 시스템에서, 생리적 데이터의 파형 처리는 원격 전자기기 또는 원격측정 유닛에서 수행된다.

도 8을 참조하면, 송신기(108)는 ASIC, 프로세서 또는 다른 회로, 다수의 신호 채널들(112), 멀티플렉서(114), 아날로그-투 디지털 컨버터(ADC, 116), 제어기(118), 라디오(120)를 포함한다. 부가적으로, 더 적거나 상이한 구성품들이 사용될 수 있다. 몸체 전자 유닛(14)은 흉부 어셈블리(12) 및 심장앞 어셈블리(60)에 연결된 10개의 전극들에 상응하는 9개의 신호 채널들(112)을 갖는다. 전극 채널들(112)은 각각 커넥터(122), 필터(124), 증폭기(126), 나이퀴스트 필터(128)와 샘플 및 유지 회로(130)를 포함한다. 신호 채널들(112)의 커넥터들(122)은 전극 채널(112)이 흉부 어셈블리(12) 또는 심장앞 어셈블리(60) 상에 위치된 전극에 상응하는 지에 따라, 흉부 어셈블리 포트(88) 또는 심장앞 어셈블리 포트(90)에 연결된다. 필터(124)는 전자기적 간섭 신호를 제거하기 위해서 저역 통과 필터를 포함한다. 증폭기(126)는 전극으로부터의 신호를 증폭시킨다. 나이퀴스트 필터(128)는 샘플링 에러를 방지하기 위해 증폭된 신호의 대역외(out-of-band) 고주파 콘텐츠를 제거하기 위한 저역 통과 필터를 포함한다. 샘플 및 유지 회로(130)는 시스템이 동일하거나 상대적인 시간에서 모든 9개의 전극 채널들 신호들을 샘플링하도록 하여, 이러한 신호들이 ECG 모니터에서 나중에 조합될 때 생성되는 차동 에러(differential error)가 없도록 한다.

멀티 플렉서(114)는 시분할 멀티플렉싱을 사용하여 전극 신호 채널들(112)로부터의 신호를 순차적으로 선택한다. 그러나, 당업자는 다른 조합의 기능도 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. ADC(116)는 조합된 아날로그 신호를 전송하기 위한 디지털 신호로 변환시킨다. 바람직하게는 제어기(118)는 신호를 전송하기 위해 필요한 대역폭을 감소시키기 위해 디지털화된 신호를 제거하는(decimate) 디지털 신호 프로세서(DSP)를 포함한다. 라디오(120)는 전송하기 위해 반송 신호로서 디지털 신호를 변조시킨다. 예시적인 실시예에서, 라디오(120)는 정보를 수신하기위한 복조기를 포함한다. 제어기(118)는 ECG 데이터를 기지국(16)으로 디지털 방식으로 전송한다. 택일적인 실시예에서, 제어기(118)는 병원 전체의 다양한 위치에 위치될 수 있는 중계기로 상기 ECG 데이터를 전송한다(이하 자세히 기술됨). ECG 데이터를 전송하는 것에 덧붙여, 제어기(118)는 페이스메이커(pacemaker) 정보, 배터리 레벨 정보, 전극 단절 정보 및 필요한 다른 정보에 관한 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 펄스, 호흡 속도, 심박 속도, 체온, EEG 신호 및 펄스 산소농도계 신호와 같은 바이탈 싸인이 전송될 수 있다.

몸체 전자 유닛은 모든 환자 전극 연결들의 보전(integrity)을 계속하여 모니터링한다. 리드가 단절되는 경우에, 몸체 전자 유닛은 기지국으로, 또는 중계기 및 그 후에 기지국으로 신호를 전송할 것이고, 차례로 기지국으로 하여금 ECG 모니터 상에 "리드 오프(lead off)" 알람을 트리거링하도록 한다. 부가적으로, 몸체 전자 유닛은 마이크로프로세서, 데이터 획득, 내부 전압 기준 및 무선 주파수를 포함하는 주요한 기능들의 보전을 모니터링하는 자기-테스트 기능을 갖는다. 고장이 검출되는 경우에, 몸체 전자 유닛은 고장 상황을 캡처할 것이고, 데이터 획득 및 전송을 중지하고, 고장이 리드 오프 알람을 통해 발생했다는 것을 표시할 것이다.

몸체 전자 유닛(14)은 원치 않는 노이즈나 신호를 최소화하도록 동작한다. 예를 들어, 구성품들은 심장 벡터(heart vector)를 결정하는 레가시 ECG 모니터에서의 차동 증폭기로의 나중의 응용이 정확하도록 매칭된다. ECG 벡터들은 ECG 시스템(10)에 의해서가 아니고, 레가시 ECG 모니터에 의해서 형성된다. ECG 시스템(10)이 본질적으로 레가시 ECG 모니터와 "시리즈(in-series)"이기 때문에, 어떤 에러도 원치 않는 결과를 생성할 것이다. 하나의 가능한 에러 소스는 차동 에러이다. 이러한 차동 에러는 ECG 모니터 입력 단계에서 개별적인 전극 신호들을 조합함으로써 ECG 모니터가 ECG 리드 신호들을 형성할 때 레가시 ECG 모니터 상에서 관찰될 수 있다. 이러한 입력 단계는 전극(20)에서 생성된 신호로부터 공통 모드 간섭을 제거하기 위해 차이(difference), 또는 차동(differential) 증폭기를 포함한다.

레가시 ECG의 차동 증폭기가 ECG 리드 신호 또는 ECG 벡터를 형성할 때 각각의 전극 신호가 처리되는 방법에서의 차이가 있다면 인공물(artifact)이 존재하게 될 것이다. 예를 들어, 만일 증폭기의 이득에서 차이, 위신호 방지(anti-aliasing)(Nyquist) 필터에서의 차이, 또는 각각의 트랙 및 유지 회로가 전극 신호를 처리하는 방법에서의 차이가 있다면, 이러한 차동 에러는 레가시 ECG 모니터 상에 인공물을 생성한다. 이러한 잠재적인 차동 에러 소스를 최소화하는 한가지 중요한 기술은 매우 높은 나이퀴스트 필터 컷오프 주파수를 선택하는 것이다. 이는 각각의 개별적인 필터가 상이한 그룹 지연 성능(differing group delay performance)을 가지기 때문이다. 이러한 차이를 완화시키기 위해서, 이러한 그룹 지연이 작용할 주파수는 ECG 신호의 주파수보다 훨씬 더 높고, 대략 0.05Hz 내지 150Hz이다. 예를 들어, 1200Hz의 필터 컷오프 주파수를 선택하는 것은 이러한 에러 소스를 완화시킨다. 이러한 방식으로, 개별적인 전극 ECG 신호는 위신호를 만들지 않기 위해 약 3000Hz에서 과샘플링된다(over sampled). 물론, 더 높은 필터 컷오프 주파수 및 상응하는 더 높은 샘플링 레이트는 추가로 에러를 감소시킬 것이다. 더 낮은 컷오프 주파수 및/또는 샘플링 레이트가 사용될 수 있다.

전극 신호가 이제 상기와 같은 높은 레이트로 샘플링되기 때문에, 이러한 신호는 원하는 전송 대역폭을 최소화하기 위해 제거될(decimated) 수 있다. 예를 들어 디지털 샘플들은 제어기(118)에 의해 8의 인자로 제거된다. 전송하기 위해 이용가능한 대역폭의 함수로서 제거, 표현될 전극 신호의 개수 및 나이퀴스트 샘플링 레이트와 같은, 제거(decimation)의 더 크거나 더 적은 레이트가 사용될 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 기지국(16)은 몸체 전자 유닛(14)으로부터 송신된 전송 신호를 수신한다. 신호는 무선 신호 또는 반송 신호로써 변조된 다른 신호로서 전송된다. Bluetooth 또는 IEEE 802.11b와 같은 다양한 무선-인터페이스가 전송을 위해 사용될 수 있다. 몸체 전자 유닛(14)과 기지국(16) 사이의 적당한 통신을 구축하기 위해서, 기지국(16) 및 몸체 전자 유닛(14)은 기지국(16)과 몸체 전자 유닛(14)이 자신의 짝으로부터의 신호만을 인식하도록 쌍을 이룰 필요가 있다. 이는 기지국(16)과 몸체 전자 유닛(14)의 직접적인 연결을 포함하는 많은 방식으로 달성될 수 있다. 바람직하게는, 토큰 키(token key, 132)가 몸체 전자 유닛(14)과 기지국(16) 간의 쌍 또는 무선 주파수 링크에 사용될 수 있다. 도 9a를 참조하면, 토큰 키(132)는 메모리 칩을 가지고, 선택적으로 기지국(16)의 토큰 키 포트(134)내에 위치된 홈통들 내에, 그리고 몸체 전자 유닛(14)의 토큰 키 포트(136)의 홈통 내에 끼워지는 다수의 설부들 또는 핀들(133)을 가질 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 토큰 키(132)는 기지국의 토큰 키 포트(134)로 삽입되고, 기지국(16)에 대한 식별 번호를 판독하고 기록한다. 그 후에 토큰 키(132)는 토큰 키 포트(134)에서 제거되고 몸체 전자 유닛(14)에 위치된 토큰 키 포트(136)에 삽입된다. 전자 유닛(14)은 토큰 키(132)로부터 기지국(16)에 대한 식별 번호를 수신한다. 차례로, 토큰 키(132)는 몸체 전자 유닛(14)에 대한 식별 번호를 판독하고 기록한다. 그 후에 토큰 키는 몸체 전자 유닛(14)에서 제거되고, 기지국(16)의 토큰 키 포트(134)로 재삽입되어, 기지국(16)이 토큰 키(132) 상에 자신의 식별 번호의 존재를 확인하고, 또한 토큰 키(132)로부터 몸체 전자 유닛(14)에 대한 식별 번호를 판독한다. 몸체 전자 유닛(14) 및 기지국(16)은 쌍을 이룬다. 대안적으로, 쌍을 이룸 또는 결합은 토큰 키(132)를 몸체 전자 유닛(14)에 먼저 삽입하고, 토큰 키(132)를 제거하고 토큰 키(132)를 기지국(16)에 삽입하고, 토큰 키(132)를 제거하고 토큰 키(132)를 몸체 전자 유닛(14)으로 재삽입함으로서 달성될 수 있다. 다시 말하자면, 토큰 키(132)가 몸체 전자 유닛(14) 및 기지국(16)으로 삽입되는 순서는 시스템의 적당한 동작에 중요하지 않다. 도 7을 다시 참조하면, 사용자 인터페이스(102)는 몸체 전자 유닛(14)과 기지국(16)을 쌍을 이루게 하는 정확한 순서에 대한 명령들을 사용자 또는 주치의에게 제공할 수 있다. 토큰 키(132)의 사용은 쌍을 이루는 기능으로 하여금 몸체 전자 유닛(14)을 환자가 착용하고 있는 동안 발생하도록 한다. 이러한 특징은 환자가 병원 주위를 이동하는 결과로서 상이한 ECG 모니터에 연결될 필요가 있을 때 몸체 전자 유닛(14)을 단절하고 재연결할 필요를 제거한다. 환자의 몸체 전자 유닛(14)은 단지 토큰 키(132)를 사용하여 새로운 기지국과 다시 쌍을 이룬다.

몸체 전자 유닛(14) 및 기지국(16)이 쌍을 이룬 후에, 몸체 전자 유닛(14)및 기지국(16)은 토큰 키(132)가 기지국(16)의 토큰 키 포트(134)에(또는 쌍을 이룬 프로세스의 순서에 따라, 몸체 전자 유닛(14)의 토큰 키 (136)에) 남아있는 한 서로 통신을 유지하게 될 것이다. 다시 말하자면, 토큰 키(132)가 기지국(16)으로부터 제거되자 마자, 전자 유닛(14) 및 기지국(16)은 단절 또는 통신중단 될 것이다. 임의의 특정 토큰 키(132)가 임의의 특정 기지국(16)과 임의의 특정 몸체 전자 유닛(14)과 쌍을 이루게 하도록 사용될 수 있다.

기지국(16)의 외측 케이싱은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 또는 다른 적당한 물질과 같은 가볍고 주조된 플라스틱으로 제조된다. 기지국(16)의 모양과 구성은 특정한 모양 또는 구성에 제한되지는 않는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기지국(16)은 등록상표인 Velcro, 듀얼-록 스트립(dual-lock strip), 양-측 폼 테입(double-sided foam tape) 등과 같은 적당한 실장 수단을 통해 ECG 모니터(138)에 탈착가능하게 고정된다. 바람직하게는, 기지국(16)은 적당한 실장 수단을 통해 ECG 모니터(138) 근처에 고정된 실장 플레이트에 탈착가능하게 실장된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 기지국(16)은 몸체 전자 유닛(14)이 사용 중이지 않거나 환자가 착용하고 있지 않을 때 몸체 전자 유닛(14)을 저장하기 위한 크래들(cradle, 140)을 갖는다. 덧붙여, 기지국(16)은 기지국 배터리(144)가 탈착가능하게 삽입되는 배터리 포트(142)를 갖는다. 기지국(16)은 배터리가 사용되고 있지 않을 때 배터리를 저장하고 충전하는 다수의 배터리 포트를 갖도록 제조될 수 있다. 기지국(16)이 AC 전원 콘센트 인렛(wall power inlet)으로 플러깅되어 있지 않을 때, 기지국 배터리(144)는 기지국(16)에 전력을 제공한다. 기지국(16)이 AC전원 콘센트에서 동작하고 있는 경우, 기지국은 기지국 배터리(144)가 배터리 포트(142)에 있을 때 기지국 배터리(144)를 충전시킨다. 기지국(16)은 기지국(16)으로 전력을 활성화/비활성화시키는 전력 스위치(146) 및 AC 전력 콘센트 인렛으로 전력 코드를 연결시키기 위한 전력 코드 연결부(148)를 갖는다. 기지국 배터리(144)는 바람직하게는 3.6V 리튬-이온 재충전가능한 배터리이다. 따라서, 기지국 배터리(144)는 몸체 전자 유닛 배터리(104)가 바람직하게는 동일하고 상호교환가능하여, 각 배터리가 몸체 전자 유닛(14) 또는 기지국(16)에서 사용될 수 있도록 한다. 본 시스템은 방전된 몸체 전자 유닛 배터리104)가 충전된 기지국 배터리(144)에 대해 교환되도록 설계된다. 이러한 방식으로 충전된 배터리는 항상 몸체 전자 유닛에 대해 쉽게 이용가능하다. 덧붙여, 기지국(16)은 주치의로 하여금 기지국(16)을 "7 리드" 모드 또는 "12 리드" 모드로 동작하도록 명령하게 하는 리드 스위치(lead switch, 150)를 갖는다.

도 11에 묘사된 바와 같이, 기지국(16)은 시스템의 동작 상태 또는 기능에 관하여 주치의 또는 환자에게 정보를 제공하는 사용자 인터페이스(152)를 갖는다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(152)는 몸체 전자 유닛(14)이 기지국(16)에 정상적으로 통신 또는 전송하고 있는지, 기지국 배터리(144)가 충전하고 있거나 배터리(144)가 저충전상태인지, 몸체 전자 유닛 배터리(144)가 저충전상태인지, 또는 기지국(16)의 전력이 활성화되었는지, 기지국(16)이 오작동 중이거나 서비스를 필요로 하고 있는지에 대한 정보를 제공할 수 있다. 덧붙여, 사용자 인터페이스(102)가 몸체 전자 유닛(14)과 기지국(16)을 쌍을 이루게 하거나 결합하는 프로시저 또는 정확한 순서에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이러한 정보는 예를 들어 LED, LCD, 텍스트, 음성 등과 같은 다양한 방식으로 사용자 인터페이스(152)를 통해 주치의 또는 환자에게 전송될 수 있다. 예시적인 사용자 인터페이스(102) 실시예는 도 11a에 도시되어 있다.

부가적으로, 기지국은 마이크로프로세서, 데이터 획득, 내부 전압 기준 및 라디오 기능(radio functionality)을 포함하는 주요한 기능의 보전을 모니터링하는 자기-테스트 기능을 갖는다. 고장이 검출되는 경우에, 몸체 전자 유닛은 고장 상황을 캡처할 것이고, 데이터 획득 및 전송을 중지시키고, 리드 오프 알람을 통해 고장이 발생했다는 것을 표시할 것이다.

기지국(16) 내에 위치된 수신기(154)는 몸체 전자 유닛(14)으로부터 기지국(16)으로 전송된 신호를 수신한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 수신기(154)는 라디오(156), 제어기(158), 디지털-투-아날로그 컨버터(DAC, 160), 디-멀티플렉서(162), 트랜시버, 및 다수의 전극 신호 채널들(166)을 포함한다. 라디오(156)는 조합된 전극 신호를 나타내는 디지털 데이터를 식별하기 위해 수신된 신호를 복조한다. 예시적인 실시예에서, 라디오(156)는 제어 정보를 전송하는 변조기를 포함한다. 제어기(158)는 다양한 구성품들의 동작을 제어하고 라디오(156)로부터 신호를 추가로 처리할 수 있는데, 상기 처리는 데이터를 삽입하고, 신호를 디지털 정보로 변환시키고, 전자 유닛(14) 내의 송신기(108)에 대한 제어 신호를 생성하고, 임의의 사용자 출력 또는 입력 디바이스를 동작시키며, ECG 시스템의 동작을 분석하는 것들이다. 바람직하게는, 제어기(118)는 효율적인 샘플 레이트를 약 3kHz 또는다른 주파수까지 복귀시키기 위해 전극 신호를 삽입한다. 이는 복원 필터(reconstruction filter)로 하여금 전극 신호의 대역폭의 수 배인 컷오프 주파수를 가지도록 하여, 관심있는 주파수, 즉 150Hz 이하의 주파수에서 그룹 지연(group delay)에서의 차이를 최소화시킨다. DAC(160)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시킨다. 디멀티플렉서(162)는 개별적인 전극 신호 채널들(166) 상으로 개별적인 재생성된 전극 신호들을 분리시킨다. 트랜시버(164)는 송신기(108)와의 양방향 통신을 위해 Bluetooth 명세(specification)에 따라 동작가능하게 동작시킨다.

수신기(154)는 흉부 어셈블리(12) 및 심장앞 어셈블리(60)에 연결된 10개의 전극에 상응하는 9개의 전극 신호 채널들(166)을 갖는다. 전극 신호 채널들(166) 각각은 샘플 및 유지 회로(168), 필터(170), 및 감쇄기(172)를 포함한다. 샘플 및 유지 회로(168)는 변환된 전극 신호가 각 전극 신호 채널(166) 상에 동시에 나타나도록 제어기(118)에 의해 제어된다. 다른 실시예들은 실질적으로 동시에 신호를 제공하는 개별적인 DAC를 포함할 수 있다. 필터(170)는 DAC 변환 프로세스와 연관된 고주파 신호를 제거하기 위해 저역 통과 복원 필터를 포함한다. 감쇄기(172)는 전극에서 신호와 연관된 레벨까지 진폭을 감소시키는 증폭기를 포함하는데, 상기 전극들은 몸체 전자 유닛(14)의 증폭기에서 초기에 증폭되었다. 이는 전극과 종래의 ECG 모니터 사이에 에러를 생성하지 않도록 단위 시스템 이득(unity system gain)을 초래한다.

기지국(16)은 이미-존재하거나 종래의 모니터 케이블들(174)을 통해 ECG 모니터(138)로 ECG 신호를 전송한다. 차례로, 정보는 ECG 모니터 상에 디스플레이되고 외과의사에 의해 검토된다. 도 13에 묘사된 바와 같이, 모니터 케이블들(174)은 기지국(16)에 위치된 스냅 단자들(176) 상으로 탈착가능하게 삽입된다. 바람직하게는, 기지국(16)은 기지국(16)의 왼쪽 및 오른쪽에 배열된 10개의 스냅 단자들(176)을 갖는다. 스냅 단자들(176) 및 모니터 케이블들(174)은 바람직하게는 모니터 케이블들(174)이 기지국(16)에 적절히 연결되도록 라벨링되고 컬러-코딩된다. 예를 들어, 기지국 및 모니터 케이블(174)의 외쪽에 위치된 5개의 스냅 단자들(176)은 RL, LA, LL, RA 및 V/V1으로 라벨링될 수 있다. 덧붙여, 기지국(16) 및 모니터 케이블(174) 오른쪽 상의 5개의 스냅 단자들(176)은 V2, V3, V4, V5 및 V6로 라벨링될 수 있다. ECG 시스템이 "7 리드" 모드(즉, 흉부 어셈블리(12)만이 사용됨)에서 동작하고 있을 때, 모니터 케이블(174)은 기지국(16)의 왼쪽 상의 5개의 스냅 단자들(176)로 플러깅된다. ECG 시스템이 "12 리드" 모드(즉, 흉부 어셈블리(12) 및 심장앞 어셈블리(60) 모두가 사용됨)에서 동작하고 있을 때, 모니터 케이블들(174)은 스냅 단자들(176)로 플러깅되는데 - 기지국(16) 왼쪽의 상부 4개의 스냅 단자들(176)이 흉부 어셈블리 전극들에 대해 사용될 것이고, 나머지 6개의 스냅 단자들(176)이 심장앞 어셈블리 전극들에 대해 사용될 것이다.

도 14는 본 발명의 ECG 시스템을 사용하는 환자 심장의 심장 활성도를 모니터링하는 방법을 도시한다. 단계(198)에서, 전극은 환자의 모에 위치된다. 단계(200)에서, 흉부 어셈블리(12) 및/또는 심장앞 어셈블리(60)는 전극에 전극 커넥터(21, 62)를 연결시킴으로써 환자 몸에 위치된다. 단계(202)에서, 흉부 어셈블리(12) 및/또는 심장앞 어셈블리(60)는 몸체 전자 유닛(14)으로 플러깅된다. 단계(204)에서, 전자 유닛(14) 및 기지국(16)은 기지국(16)으로 토큰 키(132)를 삽입하고, 상기 토큰 키(132)를 기지국(16)에서 제거하고, 상기 토큰 키(132)를 몸체 전자 유닛(14)으로 삽입하고, 상기 토큰 키(132)를 전자 유닛(14)에서 제거하며, 상기 토큰 키(132)를 기지국(16)에 재삽입함으로써 쌍을 이루거나 결합된다. 택일적으로, 토큰 키(132)를 몸체 전자 유닛(14)에 삽입하고 토큰 키(132)를 몸체 전자 유닛에서 제거하고, 토큰 키(132)를 기지국(16)에 삽입하고, 토큰 키(132)를 기지국(16)에서 제거하며, 토큰 키(132)를 몸체 전자 유닛(14)에 재삽입함으로서 결합이 이루어질 수 있다. 단계(206)에서, 환자 심장으로부터의 전기 신호가 검출되어 흉부 어셈블리(12) 및 심장앞 어셈블리(60)에 전송된다. 단계(208)에서, 심장으로부터의 전기 신호는 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 몸체 전자 유닛(14)에 의해 변환된다. 단계(210)에서, 몸체 전자 유닛(14)은 무선 전송을 통해 기지국(16)으로 상기 디지털 신호를 전송한다. 단계(212)에서, 기지국(16)은 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 단계(214)에서, 기지국(16)은 상기 아날로그 신호를 모니터 케이블(174)을 통해 ECG 모니터(138)로 전송한다. 단계(216)에서, ECG 모니터(138)는 상기 아날로그 신호를 모니터(138)에 디스플레이될 수 있는 의미있는 정보로 처리한다.

택일적인 실시예에서, 몸체 전자 유닛(14)은 상기 디지털 신호를 중계기(218)로 전송하고, 상기 중계기는 상기 신호를 기지국(16)으로 릴레이한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 중계기(218)는 도 18에 도시된 바와 같이 병원 전체의 다양한 위치에 위치될 수 있다. 몸체 전자 유닛(14) 및 중계기(218)는 원격측정기를통해 통신한다. 다양한 무선 인터페이스가 몸체 전자 유닛(14)으로부터, 예를 들어, Bluetooth, IEEE 802.11b, WiFi 또는 다른 적당한 무선 LAN 시스템 프로토콜을 통해 중계기(218)로 상기 생리적 데이터를 전송하도록 사용될 수 있다. 몸체 전자 유닛(14)은 몸체 전자 유닛(14)에 상응하는 전자 식별 번호로써 중계기(218)에 송신된 각각의 디지털 신호를 태깅할(tag) 수 있다. 결과적으로, 필요하다면, 각각의 신호는 그것이 기원한 몸체 전자 유닛(14)으로 다시 추적될 수 있다.

각각의 중계기(218)는 다수의 몸체 전자 유닛(14)과 통신할 수 있다. 각각의 몸체 전자 유닛(14)은 몸체 전자 유닛(14)이 병원 병실 전체를 통해 환자가 이동할 때 중계기(218)와의 연결을 계속하여 구축하도록 시도하는 "스위치 오버(switch over)" 프로토콜로서 구성될 수 있다. 상기 "스위치 오버" 프로토콜은 몸체 전자 유닛(14)으로 하여금 병원 병실 내의 주어진 환자 위치에서 최상의 링크 성능 또는 최상의 신호 강도를 제공하는 중계기(218)로 전송하도록 한다.

중계기(218)는 중첩 구역으로 이루어지는 셀 패턴 커버리지를 제공하기 위해, 병원 병실 전체에 서로 이격되어 위치된다. 각각의 중계기(218)는 약 100 미터의 전송 범위를 가지고, 임의의 표준 전기 아웃렛(outlet)으로 벽부 실장되도록(wall mounted) 제조된다. 택일적으로, 각각의 중계기(218)는 병원의 전기 그리드 시스템으로 배선될 수 있다. 중계기(218)는 바람직하게는 서로 충분한 거리로 이격되어 시스템을 사용하는 각 환자가 임의의 시간에 다수의 중계기(218)의 범위 내에 있도록 한다.

예시적인 실시예에서, 중계기(218)는 수신기, 신호 조절 유닛, 에러 정정 유닛, 신호 압축 유닛, 및 송신기를 구비할 수 있다. 수신기는 몸체 전자 유닛(14)으로부터 송신된 신호를 수신한다. 신호 조절 유닛은 상기 신호를 증폭하거나, 원하는 주파수 범위 내로 원치 않는 노이즈를 필터링하거나 공통 모드 전압 에러를 제거하도록 사용될 수 있다. 신호 압축기는 대역폭을 보존하기 위해서 디지털 신호를 디지털 방식으로 압축한다. 그 후에 중계기(218)는 다수의 몸체 전자 유닛(14)으로부터 수신된 디지털 방식으로 압축된 신호를 별개의 데이터 패킷으로 묶고(bundle), 송신기는 데이터 패킷을 원격측정기를 통해 중앙 모니터링국(220)으로 전송한다. 다양한 무선인터페이스들이 상기 데이터 패킷을 중계기(218)로부터, 예를 들어, Bluetooth, IEEE 802.11b, WiFi, 또는 다른 적당한 무선 LAN 시스템 프로토콜을 통해 중앙 모니터링국(220)으로 전송하기 위해 사용될 수 있다.

중앙 모니터링국(220)은 생리적 데이터 및/또는 각 환자와 관련된 비-생리적 데이터를 디스플레이하기 위해 모니터에 연결된 다수의 기지국(16)을 포함할 수 있다. 기지국(16)은 전술한 바와 동일한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 기지국(16)은. 그 중에서도 특히(inter alia), 수신기, A/C 컨버터, 및 디멀티플렉서를 가질 수 있다. 덧붙여, 기지국(16)은 신호 압축해제기(decompressor)를 가질 수 있다. 수신기는 다수의 중계기(218)로부터 신호를 수신한다. 신호 압축해제기는 신호를 압축해제하고, 디멀티플렉서는 각각의 중계기(218)에 의해 송신된 각각의 신호에 포함된 정보의 데이터 패킷들을 분리시킨다(unbundle). A/D 컨버터는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다.

하나의 예시적인 실시예에서, 중앙 모니터링국(220)은 각각의 몸체 전자 유닛(14)과 관련된 적어도 하나의 기지국(16)을 포함한다. 기지국(16)은 스냅 단자를 통해 전술한 바와 같이 종래의 모니터 또는 디스플레이에 연결될 수 있다. 택일적으로, 중앙 모니터링국(220)은 생리적 데이터 및/또는 비-생리적 데이터를 디스플레이하기 위해 적당한 모니터에 접속된 중앙 기지국(222)을 포함할 수 있다. 중앙 기지국(222)은 다수의 환자에 속하는 생리적 및/또는 비-생리적 정보를 디스플레이하기 위해 스탭 단자(미도시)를 통해 단일 모니터 또는 다수의 모니터에 연결될 수 있다. 택일적으로, 중앙 기지국(222)은 표준 원격측정 리드 시스템을 통해 단일 모니터 또는 다수의 모니터에 배선될 수 있다. 중앙 모니터링국(220)은 병원 구성원으로 하여금 시스템에 연결된 환자의 실시간 생리적 데이터를 원격에서 보고 모니터링할 수 있도록 한다. 원격 전자 유닛(14)으로부터 송신되고 중계기(218)에 의해 모든 릴레이된 생리적 데이터의 파형 처리는 기지국(16), 중앙 기지국(222) 또는 모니터 중 어느 하나에서 수행된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 중계기(218)는 데이터 패킷을 수집 유닛(224)으로 전송할 수 있다. 수집 유닛(224)은 다수의 중계기(218)로부터 송신된 다수의 신호를 수집하고 중앙 기지국(222)으로 상기 신호를 릴레이한다. 수집 유닛(224)은 상기 신호를 무선 LAN 또는 유선 링크를 통해 중앙 기지국으로 전송할 수 있다.

전술한 명세서에서, 본 발명은 특정한 바람직한 실시예들을 참조하여 기술되었다. 본 발명을 이해할 수 있는 자는 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고서도 본 발명의 원리를 이용하는 변형들 또는 다른 실시예들 또는 변화들을 생각할 수 있다는 것은 당업자에 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면들은 제한적인 의미라기보다는 예시적으로 간주되어야 한다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항의 견지에서 필수적인 것 이외로 제한되도록 의도되지 않는다.

Claims (27)

1. 적어도 하나의 환자와 연관된 생리적 데이터를 모니터링하는 시스템으로서,

   환자로부터 생리적 신호들을 획득하는 다수의 센서들을 구비한 흉부 어셈블리에 탈착가능하게 접속된 적어도 하나의 몸체 전자 유닛으로서, 상기 생리적 신호들을 전송하는 송신기를 포함하는 몸체 전자 유닛;

   상기 몸체 전자 유닛으로부터 상기 생리적 신호들을 수신하기 위한 수신기 및 상기 생리적 신호들을 전송하기 위한 송신기를 포함하는 적어도 하나의 중계기; 및

   상기 적어도 하나의 중계기로부터 상기 생리적 신호들을 무선으로 수신하기 위한 수신기를 포함하고 적어도 하나의 모니터에 연결될 수 있는 적어도 하나의 기지국을 조합하여 포함하는 모니터링 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 중계기는 신호 조절 유닛, 에러 정정 유닛, 및 신호 압축 유닛을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 몸체 전자 유닛과 상기 적어도 하나의 중계기 사이에 전송된 생리적 신호들은 Bluetooth 프로토콜을 이용하여 전송되는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 중계기와 상기 적어도 하나의 기지국 사이에 전송된 상기 생리적 신호들은 Bluetooth 프로토콜을 이용하여 전송되는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 기지국은 상기 적어도 하나의 몸체 전자 유닛으로부터 수신된 데이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 몸체 전자 유닛은 상기 적어도 하나의 몸체 전자 유닛에 상응하는 전자적 식별 번호로서 상기 적어도 하나의 중계기에 송신된 각각의 디지털 신호를 태깅(tagging)할 수 있는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
7. 제 1항에 있어서,

   다수의 중계기들을 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 몸체 전자 유닛은 상기 중계기들과의 통신을 구축하기 위한 스위치 오버(switch over) 프로토콜을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 흉부 어셈블리는,

   상기 다수의 센서들에 탈착가능하게 연결되는 다수의 전극 커넥터들을 구비한 보유 섹션;

   상기 보유 섹션에 부착된 흉부 어셈블리 커넥터; 및

   상기 몸체 전자 유닛 내의 회로를 완성하기 위한 상기 흉부 어셈블리 커넥터 상의 센서 핀을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 흉부 어셈블리는,

   다수의 전기 전도성 소자들에 부착된 제 1 측면 및 차폐층에 부착된 제 2 측면을 구비한 베이스층;

   상기 베이스층 위에 위치된 제 1 절연층; 및

   상기 베이스층 아래에 위치된 제 2 절연층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 생리적 신호들의 파형 처리는 상기 적어도 하나의 기지국에서 수행되는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 생리적 신호들의 파형 처리는 모니터에서 수행되는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 기지국은 스냅 단자들을 통해 적어도 하나의 모니터에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
13. 제 1항에 있어서,

    생리적 신호들을 상기 적어도 하나의 중계기에 동시에 전송하는 다수의 몸체 전자 유닛들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
14. 다수의 환자들 중 적어도 하나의 환자로부터 생리적 데이터를 수집하는 시스템으로서,

    환자로부터 생리적 신호들을 획득하는 다수의 센서들을 구비한 흉부 어셈블리에 탈착가능하게 연결되고, 상기 생리적 신호들을 전송하기 위한 송신기를 포함하는 적어도 하나의 몸체 전자 유닛;

    상기 몸체 전자 유닛으로부터 상기 생리적 신호들을 수신하는 수신기 및 상기 생리적 신호들을 전송하기 위한 송신기를 포함하는 적어도 하나의 중계기; 및

    상기 중계기로부터 상기 생리적 신호들을 무선으로 수신하는 수신기를 포함하고, 적어도 하나의 모니터에 연결될 수 있는 중앙 기지국을 포함하는 데이터 수집 시스템.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 중계기는 신호 조절 유닛, 에러 정정 유닛 및 신호 압축 유닛을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
16. 제 14항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 몸체 전자 유닛과 상기 적어도 하나의 중계기 사이에 전송된 생리적 신호들은 상기 Bluetooth 프로토콜을 사용하여 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
17. 제 14항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 중계기와 상기 중앙 기지국 사이에 전송된 생리적 신호들은 상기 Bluetooth 프로토콜을 사용하는 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
18. 제 14항에 있어서,

    상기 중앙 기지국은 상기 적어도 하나의 몸체 전자 유닛으로부터 수집된 데이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
19. 제 14항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 몸체 전자 유닛은 상기 적어도 하나의 몸체 전자 유닛에 상응하는 전자적 식별 번호로써 상기 적어도 하나의 중계기에 송신된 각각의 디지털 신호를 태깅할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
20. 제 14항에 있어서,

    다수의 중계기들을 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 몸체 전자 유닛은 상기 중계기들과의 통신을 구축하기 위한 스위치 오버 프로토콜을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
21. 제 14항에 있어서,

    상기 생리적 신호들의 파형 처리는 상기 적어도 하나의 기지국에서 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
22. 제 14항에 있어서,

    상기 생리적 신호들의 파형 처리는 모니터에서 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
23. 제 14항에 있어서,

    상기 흉부 어셈블리는,

    상기 다수의 센서들에 탈착가능하게 연결되도록 다수의 전극 커넥터들을 구비한 보유 섹션;

    상기 보유 섹션에 부착된 흉부 어셈블리 커넥터; 및

    상기 몸체 전자 유닛 내의 회로를 완성하기 위한 상기 흉부 어셈블리 커넥터 상의 센서 핀을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
24. 제 23항에 있어서,

    상기 흉부 어셈블리는,

    다수의 전기 전도성 소자들에 부착된 제 1 측면 및 차폐층에 부착된 제 2 측면을 구비한 베이스층;

    상기 베이스층 위에 위치된 제 1 절연층; 및

    상기 베이스층 아래에 위치된 제 2 절연층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
25. 제 14항에 있어서,

    상기 중앙 기지국은 스탭 단자들을 통해 적어도 하나의 모니터에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
26. 제 14항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 중계기에 상기 생리적 신호들을 동시에 전송하는 다수의 몸체 전자 유닛들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.
27. 제 14항에 있어서,

    상기 중앙 기지국에 상기 생리적 신호들을 동시에 전송하는 다수의 중계기들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 시스템.