KR20140144173A - 이카드 심전도 모니터 - Google Patents

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KR20140144173A
KR20140144173A KR1020147019514A KR20147019514A KR20140144173A KR 20140144173 A KR20140144173 A KR 20140144173A KR 1020147019514 A KR1020147019514 A KR 1020147019514A KR 20147019514 A KR20147019514 A KR 20147019514A KR 20140144173 A KR20140144173 A KR 20140144173A
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KR1020147019514A
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살바토레 리차드 인차디
산드라 디. 엘리엇
프레드릭 아인버그
크리스티안 스벤손
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임팩 헬스, 엘엘씨
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Abstract

의료적 진단 및 정보적 목적을 위하여 사용자의 처리된 ECG(심전도)를 기록하고 표시하기 위하여 카드-유사 부재에 수용되어 있는 센서 및 집적 전자장치(integrated electronics)를 가지는 소형 기기로부터 샘플 데이터를 기록, 전송 및 표시하는 휴대용 ECG 모니터링 기기 조합. 본 발명의 모니터링 기기는, 원 데이터를 처리, 분석하여 소형 기기로부터 디스플레이 기기로 처리 오버헤드를 이동시키기 위하여, 소형 샘플링 기기 및 선택적으로 추가적인 무선 ECG 센서로부터 원격 연계된 디스플레이 기기로 원시 샘플 ECG 데이터를 기록하고 무선으로 전송한다.

Description

이카드 심전도 모니터{ECARD ECG MONITOR}
본 출원은, 그 내용이 참조를 위하여 본 명세서에 통합되어 있는, 발명의 명칭을 "이카드 심전도 모니터"로 하여 2012년 4월 11일자로 출원된 미국 임시특허출원 제61/622,566호의 우선권의 이익을 주장한다.
본 발명은 심박수(heart rate) 모니터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 의료적 진단 및 정보적 목적을 위하여 샘플 심전도(electrocardiograph, ECG)를 기록, 전송 및 표시하고, 심전도(electrocardiograph, ECG)를 측정하고 표시하는 휴대용 소형(portable handheld) 심전도 모니터링 기기의 조합에 관한 것이다. 더욱 특별하게, 본 발명의 모니터링 기기는, 원시 데이터를 처리함으로써 휴대용 기기(handheld device)로부터 디스플레이 기기로의 처리 오버헤드(processing overhead)를 변환(shifting)하기 위하여, 원시 샘플 데이터를 기록하여 원격 연계된 디스플레이 기기로 전송한다.
현대의 앉아서 지내는 라이프스타일에 의해 야기되는 해로운 영향에 대응할 수 있도록 사람들은 규칙적으로 운동한다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 일반적인 심장 모니터링은 물론이고, 신체단련(fitness), 체력 조정(conditioning), 체중감소, 성취목표성향(goal-oriented) 심박수 훈련을 포함하는 다양한 목적을 위하여, 신체훈련과 관련된 활동에서 종종 심박수 모니터링 기기가 사용되고 있다. 심박수는, 인간이 쉬고 있거나 또는 운동을 하고 다른 힘든 육체적 활동을 할 때, 인간의 신체 상태를 나타내는 중요한 파라미터이다. 아울러, 심박수 모니터는 종종 만성 및/또는 급성 심장 조건 모니터링 및/또는 진단을 위하여 건강관리 전문가에 의해 채택될 수 있다.
보행용(ambulatory) ECG 모니터링은 의료인(health care provider)에게 장기간에 걸쳐 환자 심장의 전기적 활동의 기록을 제공한다. 기본적으로 이러한 형태의 모니터링에는 2가지 변형이 있는데, 홀터 모니터링(Holter monitoring)과 이벤트 모니터링(event monitoring)이다. 홀터 모니터는 최소한 24 시간(종종 1회에 2주까지의 기간 동안) 심혈관계의 다양한 전기적 활동을 연속적으로 모니터링하기 위한 휴대용 기기이다. 보다 일과성인 증상을 가지는 환자에 대하여, 1달 이상 착용할 수 있는 심장 이벤트 모니터가 사용될 수 있다. 이벤트 모니터링을 사용하면, 7일까지 그 기기를 착용할 수 있으나, 환자가 그렇게 하도록 명령할 때에만 기록된다.
환자가 가슴 통증 또는 부정기적 심장박동(부정맥(arrhythmia) 또는 종종 심박장애(dysrhythmia)라고 불림)을 느낄 때, 2개의 모니터는 심박수(heart rate)와 심장 율동(rhythm)을 기록할 수 있다. 심장병 전문의는 기록 또는 관찰된 이벤트 증상의 시간 즈음의 기록들을 살펴볼 수 있다. 이러한 정보는 어떠한 심장 문제의 존재 및 본성을 명확히 하는데 도움을 줄 수 있다.
종종 심박수 모니터링 기기는 비싸며, 일부의 경우에 많은 환자들에게는 비용이 엄두도 못 낼 정도로 고가이다. 이러한 기기를 보다 싸게 제조하기 위한 많은 시도가 있었으나, 그렇게 하면 종종 정확도와 신뢰도를 잃게 된다. 아울러, 이러한 기기를 보다 휴대용으로 만들기 위한 시도에서, 이들 기기는 휴대용임에도 사용하기 귀찮고, 많은 전극과 이에 연계된 배선을 필요로 하며, 종종 지나치게 복잡하고, 통상의 수요자가 사용하기에는 적합하지 않다.
예를 들면, 운동, 스포츠 또는 신체적 활동을 하는 동안에, 개인적 안전을 위해서는 물론이고 최적의 결과를 위해서 심박수를 모니터하는 것이 종종 소망된다. 심박수를 측정하기 위한 가장 간단한 방법은 아마도 손가락을 손목에 대고 주어진 시간 안의 심장 박동의 횟수를 세어, 분당 심장 박동을 계산하는 것이다. 하지만, 이러한 방법은 상대적으로 원시적인 방법이어서 정확한 결과를 제시하지 않을 수 있고, 종종 상대적으로 긴 맥박-계수 기간을 필요로 하며, 가장 실질적인 목적을 위해서는 충분히 신뢰성이 없을 수 있다. 보다 정확하고 편리한 심박수 측정을 가능하게 하기 위하여, 심전도(electrographic, ECG) 신호 처리 및 측정 수단을 구비한 기기가 활용될 수 있다.
인체 내에서 근육 수축은 전기적 생체신호(biosignals)에 의해 유발된다. 심장 근육 수축은 심전도(electrocardiogram, ECG) 신호로 언급되는 생체신호에 의해 유발된다. ECG 신호는 심장의 전기적 활동을 나타내는, 심장을 통과하여 흐르는 전기적 신호이다. ECG 기기는, 각각의 심장박동 동안에 심장 근육이 탈분극 될 때 유발되는 피부에서의 미세한 전기적 변화를 탐지, 증폭한다. 움직이지 않을 때(at rest), 각각의 심장 근육 세포는 그 외부 벽(또는 세포막)에 걸쳐서 음전하(막 전위)를 갖는다. 이 음전하를 0쪽으로 증가시키는 것(양이온, Na+ 및 Ca++의 유입을 통하여)은 탈분극(depolarization)이라고 불리는데, 탈분극은 근육 세포의 대응을 유발시키는 근육 세포 내의 기전(mechanism)을 활성화시킨다. 각각의 심장 박동 동안에, 건강한 심장은 동방결절(sinoatrial node) 내의 세포에 의해 촉발된 탈분극 파장의 정돈된 진행을 가지며, 심방을 통하여 퍼져나가, "고유 전도 경로(intrinsic conduction pathway)"를 통과한 뒤, 심실 곳곳으로 퍼진다. 이것은 심장 양단에 놓인 2개의 전극 사이의 전압에서의 미세한 상승과 하강으로 탐지되며, 스크린 또는 페이퍼 상에서 물결선(wavy line)으로 표시된다. 이러한 표시는 심장의 전체적 리듬과 심장 근육의 다른 부위에서의 취약성을 나타낸다.
일반적으로 2개 이상의 전극이 사용되며, 다수의 쌍으로 조합될 수 있다(예를 들면, 왼팔(Left arm, LF), 오른팔(Right arm, RF) 및 왼발(left leg, LL) 전극은 3개의 쌍 LA+RA, LA+LL 및 RA+LL을 형성한다). 각 쌍으로부터의 출력은 리드(lead)로 알려져 있다. 각각의 리드는 다른 각도에서의 심장을 쳐다본다고 말해진다. 다른 형태의 ECG는 기록되는 리드의 수로 언급될 수 있는데, 예를 들어 3-리드, 5-리드 또는 12-리드의 ECG(종종 단순히 "12-리드")이다. 12-리드 ECG는, 12개의 다른 전기적 신호가 거의 동시에 기록되는 것 중의 하나로서 종종 ECG의 일회성(one-off) 기록으로 사용되며, 통상적으로 종이 카피(paper copy)로 인쇄된다. 3-리드 및 5-리드 ECG는 연속적으로 모니터링 되는 경향이 있으며, 예를 들면 수술하는 동안 또는 앰뷸런스에 이송되는 동안, 적절한 모니터링 기기의 스크린 상으로만 보인다. 사용되는 장비에 따라 3-리드 또는 5-리드 ECG에서 임의의 영속적인 기록이 있거나 없을 수도 있다.
이는 심장의 비정상적 리듬, 특히 전기적 신호를 전달하는 연결 조직으로의 손상에 의해 야기되는 비정상적 리듬, 또는 전해질 불균형에 의해 야기되는 비정상적 리듬을 측정하고 진단하기 위한 최선의 방법 중 하나이다. 예를 들면, 심근경색증(myocardial infraction, MI)에서, 비록 심장의 모든 영역을 포함하지 않더라도 심장 근육이 특정 영역에서 손상되었는지의 여부를 확인할 수 있다. 심장의 펌핑 능력(pumping ability)을 시험하기 위해서는 초음파 기반(심초음파검사, echocardigraphy) 또는 핵의학(nuclear medicine) 테스트가 사용되어야 하므로, 이러한 ECG는 심장의 펌핑 능력을 신뢰성 있게 측정할 수 없다. 인간 또는 다른 동물은 여전히 정상적인 ECG 신호를 가지면서도 심장마비에 이를 수 있다(무맥박 전기 활동(pulseless electrical activity)으로 알려진 상태).
각각의 통상적이고 완전한 ECG 신호 또는 심전도(electrocardiogram)는, 더욱 독특한 P, Q, R, S 및 T 라벨을 가지는 완전한 파형을 포함하는데, 이 파형의 더욱 독특하고 주요한 특징을 나타낸다. QRS파(QRS complex)는 각각의 심장박동 동안의 ECT 신호에서의 특별한 활동 영역을 설명한다. 일반적으로 P파는 심방의 탈분극으로부터 발생하며, QRS파는 심실의 탈분극으로부터 발생하며, T-파는 심실 근육의 재-분극으로부터 발생하는 것으로 인식되고 있다. PRS파 중의 높고 뾰족한 R파의 크기는 대략 1 mV이다. 심장이 박동할 때, 독특한 P-QRS-T 파형을 가지는 일련의 반복적인 ECG 신호가 탐지될 수 있다. 예를 들어, 일련의 ECG 신호 중 바로 인근의 뾰족한 R-피크 사이의 시간 차이를 측정함으로써, 일련의 ECG 신호의 주기로부터 즉각적인 심박수가 결정될 수 있다.
보다 짧은 시간 안에, 정확도, 민감도 및 편의성을 향상시키기 위한 자동화된 ECG 분석에 의하여 이 심박수가 결정될 수 있도록, 자동화된 ECG 분석 성능을 구비한 기기가 요구된다. ECG 신호는 전극을 피부에 인가함으로써 통상적으로 탐지되지만, 또한 통상적으로 노이즈(noise)가 존재하는 조건이다. 예를 들어 ECG 신호를 붕괴시키는 것으로 통상 알려진 노이즈 원의 통상적인 예는, 전선 간섭(power line interference), 전극 접촉 노이즈 이동 잡음(electrode contact noise motion artifacts), 근육 수축(전극 근운동기록, electrode myographic, EMG), 호흡에 따른 기초 전선 편류 및 ECG 진폭 변조(base line drift and ECG amplitude modulation with respiration), 전자 기기에 의해 발생되는 기구적 노이즈(instrumental noise), 전기외과(electrosurgical) 노이즈 및 다른 덜 중요한 노이즈 원을 포함한다. 많은 간행물에서 이러한 노이즈 원의 본성 및 중요성에 대해서 광범위하게 연구되고 논의되었다.
피부로부터 수신된 ECG 신호 데이터가 노이즈와 함께 통상적으로 오염됨에 따라, ECG 신호 분석 수단이 장착된 심박수 측정 장치는 ECG 신호 처리 및 분석 수단 또는 알고리즘 이외에도 항상 노이즈 필터링 수단 또는 알고리즘을 포함한다. 다소 복잡한 ECG 신호 파형은 물론이고 많은 다른 형태의 노이즈로 인하여, ECT 신호 처리 및 분석은 물론이고 노이즈 필터링을 수행하기 위하여 디지털 신호 처리 기법이 빈번하게 사용되고 있다. 하지만, 종래의 노이즈 필터링 및 ECG 신호 처리 기법은 매우 복잡하고, 상당한 연산 과부하(computational overload)를 요구하는데, 이는 통상적으로 높은 에너지 소모는 물론이고 다소 긴 연산 시간을 의미한다.
사람들이 보다 건강을 의식함에 따라, 휴대용 심박수 모니터링 또는 측정 기기 및 장치에 대한 요구가 마찬가지로 크게 증가하고 있다. 예를 들어, 이러한 스펙트럼의 낮은 비용이라는 목적에서, 쉽게 이용할 수 있는 많은 손목-착용형(wrist-worn type) 심박수 모니터가 존재한다. 이들은 통상적으로 손목시계의 일부로서 통합되어 있으며, 한 가지 형태의 휴대용 심박수 모니터링 또는 측정 기기의 좋은 예이다. 통상적인 손목-착용 심박수 모니터링 시계는 손목 띠, 전도성 후면 커버를 구비한 시계 케이싱, 시계 케이싱에 장착된 ECG 감지 전극 및 그날의 시간과 단위분당-심장박동(beats-per-minute, BPM)에서의 심박수를 표시하기 위한 디지털 디스플레이 패널을 포함한다. 손목-착용 심박수 모니터링 시계는 많은 이점을 가지고 있지만, 경량과 콤팩트 디자인을 달성하기 위하여 단일 버튼 전지에 의해 통상적으로 구동되기 때문에, 배터리 수명을 늘리기 위하여 과도한 전력 소비를 필요로 하지 않을 수 있도록, 이면의 노이즈 필터링 또는 ECG 신호 처리 알고리즘 또는 수단을 필요로 한다.
손목-착용 심박수 모니터링 시계는 잘 알려져 있는데, 예를 들면 미국 특허 제5,289,824호 및 5,738,104호이다. 미국 특허 제5,289,824호에 개시되어 있는 손목-착용 심박수 모니터링 시계에서, 심박수를 결정하기 위해서 QRS파의 탐지 및 검증(validation) 처리되기 전에, 입력(incoming) ECG 신호 데이터는 많은 필터링 단계를 통과하여야 한다.
미국 특허 제5,738,104호는 2단계의 디지털 필터링, 즉 제 1 단계의 저역 필터(low pass filter)와 제 2 단계의 대역 필터(band-pass filter)를 포함하는 손목-착용 심박수 모니터링 와치를 또한 개시하고 있다. 디지털 필터링 된 ECG 신호 데이터는, 이어서 적산 또는 절대 값 연산(squaring or absolute value operation)이 수반되는 미분 단계(differentiation step)를 포함하는 강화 신호 처리 블록(enhancement signal processing block)에 의해 처리된 뒤, 이동 평균(moving average)의 계산에 의해 처리된다. 계속해서 디지털 필터링 된 입력 신호 데이터에 대하여 템플릿 매칭(template matching) 또는 상호-상관 처리(cross-correlation processing)가 수행되어 강화 신호 처리의 결과에 대하여 비교 또는 상호 점검된다. 이어서 사용자의 심박수를 측정하기 위하여 생성된 디지털 데이터가 분석된다. 하지만, 대부분의 공지된 손목-착용형 심박수 모니터링 시계에서 사용되는 알고리즘은 종종 점차 증가하고 있는 엄격한 소비자의 요구를 충족시키기에는 충분히 전력(power) 효율적이거나 시간 효율적이지 않다.
손목-착용이 아닌 다른 형태의 심박수 모니터링 기기 또한 쉽게 구입할 수 있다. 이들 기기는 종종 보다 정확하고 신뢰성이 있다는 점에서 일부 장점을 가지지만, 사용의 편의성을 잃게 된다. 이들 형태의 많은 기기들은, 사용자가 전문 의료인의 감독 하에 있는 임상적인 환경에 보다 적합하다. 하지만, 가능한 증상 또는 반응을 관찰하기 위한 목적만으로, 전문 의료인이 정해진 기간 동인 환자를 끊임없이 모니터하는 것, 환자가 정해진 기간 동안 병원(또는 전문 의료인이 있는 다른 장소)에 머무르는 것은 전혀 현실성이 없다. 대신에, 보행 가능한 환자들은 정기적인 일상 업무를 수행하면서 정해진 기간 동안 모니터링 기기에 연결하도록 권장된다.
모니터링 기기의 다른 예는 홀터 기록계로서, 소정의 기간에 걸쳐 보행 가능한 환자의 심장 신호를 기록한다. 손목-착용 기기와 달리, 홀터 기록계는 통상적으로 상대적으로 장기간에 걸쳐 심장 활동 정보, 및 특히 심전도(electrocardiogram, ECG) 기록을 제공하도록 구성되어 있다. 이러한 기록으로 인하여 심장 리듬의 드물고 한시적인 장애(disturbance)를 확인할 수 있어서, 어지럼증, 일시적의식상실(blackout) 또는 실신(fainting spell)과 같은 희미하거나 간헐적인 증상을 갖는 환자를 진단하는데 도움을 줄 수 있다. 이러한 기록들은 또한 환자의 드문 증상과 연계되어 있는 시간 및/또는 활동을 정량화하고 정확히 보여줄 수 있다. 외과의는 특이한 ECG 이벤트는 물론이고, 약물 치료, 수술, 임플란트 또는 스트레스와 같은 영향에 대하여 느리거나 종합적인 반응을 포함할 수 있는, 그 배후 리듬에 대해서 흥미를 가질 수 있다. 아울러, 보행 가능한 환자는 인위적인 환경(예컨대 진료실)이 아니한 자택 환경(예컨대 자연적 또는 실제 환경)에 있기 때문에, 가정용(take-home) 진단 기기는 보다 정확하고 유의미한 ECG 기록을 제공한다.
ECG 기록 기기의 효율은, 심혈관 신호가 얼마나 잘 측정되고 기록되는가는 물론이고, 사용의 편의성 및 비용-효율성과 관련되어 있다. 불행하게도, 통상적인 홀터 기록계는 저렴하지 않다. 진단 기기, 특히 가정용 진단 기기를 사용하는 것은 또한 최종-소비자(즉, 환자)를 위해서 비용-효율적이며 가장 이롭지만, 기기의 구매 및 유지비용과 주어진 환자로부터의 장래 예약에서의 수입의 손실(loss of revenue)로 인하여 의료진에게는 사실 보다 비용이 들 수 있다. 예산의 한계가 있는 병원에 있어서, 각각의 홀터 기록계를 위해 수천 달러를 소비하는 것은 지나치게 값비싼 것일 수 있다. 대부분의 경우에 이들 기록계는 소비자 수준에서 비용이 엄두도 못 낼 만큼 비싸다.
통상적인 홀터 기록계의 사용의 편의성 또한 문제가 있다. 통상적인 보행용 기록에서 전극 조립체는 많은 환자를 위하여 다시 사용되고, 경우에 따라서는 1개의 조립체에 대하여 수백 명까지의 환자에게 다시 사용된다. 이 전극 조립체는 사용자들 사이에서 소독되어 있지 않다. 환자들은 심지어 최장 수일까지 피부에 이러한 케이블을 착용하여야 한다는 것을 불쾌하다고 생각한다.
뿐만 아니라, 통상적인 홀터 기록계는 커지는 경향이 있어서, 기록 기간 동안에 환자가 항상 휴대하는 것은 번거롭다. 이와 같은 대형 크기와 아울러, 통상의 홀터 기록계는 전력 소모에서 비효율적일 수 있어서, 큰 배터리의 사용을 또한 필요로 한다. 마지막으로, 이용의 편의성 이슈로 인하여, 환자들이 성급하게 기록 기간을 종료하는 것도 드물지 않다. 대안적으로, 일상 활동에서의 불편과 간섭의 정도로 인하여, 환자들은 심지어 모니터링을 수행하는 것을 꺼릴 수 있다.
종래 기술은 ECG 데이터 또는 유사 데이터가 환자로부터 특정 진료실 또는 건강 서비스 센터로 모니터링 되고/모니터링 되거나 전송되는 많은 시스템을 또한 포함하고 있다. 많은 이들 시스템은, 전기적 신호로 변환된 뒤 원격 기록소(remote recording station)로 전송되는, 가청 또는 가청 이하(audible or sub-audible) 신호의 전송에 의존하고 있다. 예를 들면, 미국 특허 제5,735,285호는 환자의 ECG 신호를 주파수 변조된 오디오 신호로 변환하고, 이 오디오 신호가 전화 시스템을 경유하여 선택된 소형 컴퓨터 기기 또는 지정된 진료실로의 가청 입력(audio inputting)에 의하여 분석될 수 있는 소형 기기의 사용을 개시하고 있다.
유사하게, 미국 특허 제6,264,614호는 심장박동과 같은 생물학적 기능을 감지하고, 컴퓨터 마이크로 가청 신호를 출력할 수 있도록 환자에 의해 조작되는 심장 모니터를 개시하고 있다. 이 컴퓨터는 가청 신호를 처리해서 결과로 생성된 데이터 신호를 네트워크 또는 인터넷 상으로 전송한다. 미국 특허 제6,685,633호는 환자가 가슴에 대고 파지할 수 있는 심장 모니터를 개시하고 있다. 이 기기는 심장의 박동과 같은 기능 또는 상태에 응답하는 가청 신호를 컴퓨터에 연결된 마이크로 출력한다. 이들 각각의 오디오 전송은 가청 음성의 전송으로 제한된다. 다시 말하면, 인간이 청취하는 범위를 초과, 즉 17 ㎑를 초과한 반송 주파수(carrier frequency)에서의 주파수 변조된 음성 전송은 생각되지 않았다.
미국특허출원공개 제2004/0220487호는 조합되어 있으며 진폭이 변조되어 있는 ECG 전기 신호를 감지하는 ECG 전극이 구비된 시스템을 개시하고 있다. 이 복합 신호(composite signal)는 무선 또는 유선을 통하여 컴퓨팅 장치의 사운드 포트로 전송된다. 19 ㎑ 내지 21 ㎑까지의 통과대역(pass band)을 가지는 디지털 대역 필터가 고려된다. 하지만, 상업적으로 입수할 수 있는 컴퓨팅 장치를 사용하여 이 주파수 범위에서의 복조(demodulation) 수단을 고려하고 있지 않다. 뿐만 아니라, 전송에 영향을 주는 음파의 사용은 생각되고 있지 않다.
미국특허출원공개 제2010/0113950호는 사용자의 심장 신호를 탐지하기 위하여 다수의 리드를 포함하고 있는 심장 센서를 가지는 전자 기기를 개시하고 있다. 시야로부터 센서를 숨기기 위하여 이들 리드는 전자 기기 하우징의 내면에 연결되어 있다. 탐지된 신호를 사용하고 나서, 이 전자 기기는 사용자를 확인하고 인증할 수 있다.
미국 특허 제6,820,057호는 ECG 데이터를 획득, 기록 및 전송하는 시스템을 개시하고 있는데, 이 시스템에서 ECG 신호는 가청 범위 내의 반송 톤(carrier tone)을 가지는 주파수 변조된 오디오 톤(audio tone)에 인코딩되어 있다. 하지만, 약 3 ㎑를 초과하는 반송 주파수를 실제로 고려하고 있지 않으며, 가청 범위를 초과하는 반송 주파수를 고려하고 있지 않고, 이보다 높은 반송 주파수에서 복조 방법을 고려하고 있지 않다.
전화상(trans-telephonic) 및 가청 음향 신호(audible acoustic signal)를 이용하는 종래 기술의 한계는 인근의 대화 또는 임의의 다른 시끄러운 활동에 의해 감소되어, 심장 모니터링 데이터 신호의 무결성(integrity)을 잠재적으로 위험하게 만드는 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)를 포함한다. 뿐만 아니라, 가청 신호는 컴퓨터 및 심장 모니터 인근의 누군가에 의해 청취될 수 있는데, 이는 인근의 타인은 물론이고 사용자에게 성가실 수 있다.
마지막으로, 미국 특허 제8,301,232호는 사용자의 피부와 접촉하면 심장-관련 신호를 감지하고, 감지된 심장-관련 신호를 ECG 전기 신호로 변환하도록 구성되어 있는 전극 조립체를 포함하는 ECG 기기를 개시하고 있다. 전극 조립체와 통합되어 있으며 전기적으로 연결되어 있는 컨버터 조립체가 센서에 의해 생성된 ECG 전기 신호를 수신하여, 음성 전송부를 통하여 음성 전송부의 영역 내에서 컴퓨팅 장치 내의 마이크로 ECG 음성 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 이 컨버터 조립체는 또한 초음파 FM 음성 신호로서 ECG 신호를 출력하도록 구성되어 있다.
몇몇 주장된 개선점에도 불구하고, 오디오 신호의 전송은 고유한 한계를 가지고 있으며, 여전히 음향 및 전자 간섭을 받기 쉽다. 이들 및 다른 종래 기술의 해결책은, 오디오 신호의 전송이 없는 스마트폰과 같은 현존하는 컴퓨팅 장치와 용이하게 호환되는 신뢰성 있고 저렴한 개인 모니터링 기기를 제공하지 못한다. 실시간으로 생리적 데이터를 전송하는 개인 모니터링 기기 내에서 이러한 문제점이 처리된다면 유리할 것이다.
이와 같이 따라 보행용 ECG 신호를 획득하기 위한 소형, 경량의 모니터링 및 진단 기기에 대한 요구가 있다. 또한 내구성이 있고 정확하고 상대적으로 저렴하며, 특별한 전극 및/또는 복잡한 배선이 필요가 없는 가정적 환경에서 사용될 수 있으며, 건강관리 요원에 의한 치료적 또는 진단적 사용을 위한 충분한 데이터를 제공하는 장치에 대한 요구가 있다. 아울러, 사용하기 편하고, 위생적이며 휴대용인 장치에 대한 요구가 여전히 있다. 뿐만 아니라, 여전히 지나치게 야단스럽지 않으면서도 간단한 셋업과 데이터 최적화 특성을 제공하는 기기에 대한 요구가 있다.
이런 이유로 신뢰성 있는 정확성과 낮은 전력 소비를 구비하여, 심박수 및 ECG 측정을 위하여 저렴하고 개선된 신호 처리 기기를 제공할 수 있다면 매우 바람직하다. 이와 같이 휴대용, 저-전력, 응용에 적합한 심박수 측정을 위하여 간단한 계획 및 방법을 제공할 수 있다면 매우 바람직할 것이다.
본 발명의 일 측면은 카드-유사 부재(card-like member); 1쌍의 전극, 상기 전극에 작동 가능하게 연결되어 있는(operatively coupled) 신호 프로세서(signal processor), 상기 카드-유사 부재 내에서 데이터를 저장하고 전송하기 위한 메모리 소자(memory device) 및 상기 카드-유사 부재로부터 원격에 위치하는 데이터 프로세서(data processor)를 포함하는 사용자의 심박수와 심전도(ECG)를 측정하기 위한 휴대용 장치이다. 사용자는 손가락을 회로 기판에 적용하고, 이어서 심장 근육에 의해 발생된 전압이 CPU에 의해 측정, 증폭 및 샘플링된다(sampled). 하나의 실시형태에서, 데이터가 처리되고 표시되는 무선 프로토콜을 경유하여 데이터가 원격 표시 장치(remote display device)로 무선 전송된다.
본 발명의 다른 측면은 카드-유사 부재; 1쌍의 전극, 상기 전극에 작동 가능하게 연결되어 있는 신호 프로세서, 상기 카드-유사 부재 내에서 데이터를 저장하고 전송하기 위한 메모리 소자 및 상기 카드-유사 부재에서 원격에 위치하는 데이터 프로세서로서, 상기 원격 데이터 프로세서에 작동 가능하게 연결되어 있는 디스플레이를 가지는 데이터 프로세서를 포함하는 사용자의 심박수와 ECG를 표시하기 위한 휴대용 장치이다.
본 발명의 또 다른 측면은 카드-유사 부재; 1쌍의 전극, 상기 전극에 작동 가능하게 연결되어 있는 신호 프로세서, 상기 카드-유사 부재 내에서 데이터를 저장하고 전송하기 위한 메모리 소자, 상기 카드-유사 부재로부터 원격에 위치하는 데이터 프로세서, 상기 프로세서에 작동 가능하게 연결되어 있는 디스플레이를 포함하고, 상기 데이터 프로세서는 "한도를 벗어난(out of bounds)" 데이터를 탐지하기 위한 사전-저장된 계산 데이터(calculation data)를 더욱 포함하는 사용자의 심박수와 ECG를 측정하고 표시하기 위한 1쌍의 통합된 휴대용 기기이다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 카드-유사 부재; 1쌍의 전극, 상기 전극에 작동 가능하게 연결되어 있는 신호 프로세서, 상기 카드-유사 부재 내에서 데이터를 저장하고 전송하기 위한 메모리 소자, 상기 카드-유사 부재로부터 원격에 위치하는 데이터 프로세서, 상기 프로세서에 작동 가능하게 연결되어 있는 디스플레이를 포함하고, 상기 데이터 프로세서는 상기 저장되고 전송된 데이터를 데이터 수신자(recipient)에게 전송하는 생리적 상태(physiological condition)를 측정하기 위한 휴대용 장치가 제공된다. 하나의 실시형태에서, 이 데이터는 NFC, ZigBee, UWB, BlueTooth 또는 다른 근거리 데이터 전송 프로토콜을 경유하여 이동전화 또는 개인컴퓨터로 무선 전송된다.
본 발명의 다른 측면은 카드-유사 부재; 1쌍의 전극, 상기 전극에 작동 가능하게 연결되어 있는 신호 프로세서, 상기 카드-유사 부재 내에서 데이터를 저장하고 전송하기 위한 메모리 소자, 상기 카드-유사 부재로부터 원격에 위치하는 데이터 프로세서, 상기 원격 데이터 프로세서에 작동 가능하게 결합되어 있으며 상기 프로세서에 작동 가능하게 결합되어 있는 디스플레이를 포함하고, 상기 데이터 프로세서는 "한도를 벗어난" 데이터를 탐지하기 위한 사전-저장된 계산 데이터를 포함하고, 상기 데이터 프로세서는 데이터 수신자에게 경보를 전송하는 생리적 상태를 측정하기 위한 휴대용 장치를 포함하는 생리적 상태를 측정하기 위한 건강 경보 시스템(health alert system)이다.
아울러, 본 개시는 종래 ECG 기기에 대하여 많은 이점을 제공한다는 점이 인식될 것이다. 제조비용 면에서, 바람직하게는 무선 연결을 경유하여, 모든 처리 및 표시가 스마트-폰 또는 기능성 태블릿(집합적으로 "스마트폰")과 같은 원격 표시 장치에서 수행되기 때문에 훨씬 저렴하다. 이로 인하여 기기 상의 LCD와 비교해서 더욱 용이하게 보이는 그래픽 및 사용자 인터페이스가 유도된다. 보다 소형의 요인으로 인하여, 본 발명의 기기는 휴대용이 될 수 있으며, 포켓, 지갑, 핸드백 또는 다른 개인 용품 내에서 용이하게 휴대할 수 있다. 뿐만 아니라, 비록 본 발명의 ECG 장치의 일부 실시형태는 사용자의 선택에 따라 무선 및 유선 연결 모두를 통하여 데이터를 전송할 수 있게 하는 것으로 인식될 것이지만, 스마트-폰으로의 무선 연결에 의하여, 컴퓨터와 도킹(docking)할 필요 없이, 의사, 병원 또는 데이터 보관소(data repository)로 데이터를 직접 보고할 수 있다.
하기에서 제공되는 상세한 설명으로부터, 본 발명의 다른 응용 분야는 명백하게 될 것이다. 상세한 설명 및 특정 실시예는 본 발명의 바람직한 실시형태를 나타내기는 하지만, 단지 예시적인 목적으로 의도되었으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 의도가 아니라는 점이 이해되어야 한다.
본 발명은 상세한 설명과 첨부하는 도면으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다. 도면에서,
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 시스템의 개요이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 기기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 시스템의 전체적 작동의 개략도이다.
도 4는 도 3의 기기의 상부 평면도이다.
도 5는 도 3의 기기의 하부 평면도이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시형태에 따라 도 3의 기기를 사용하는 방법이다.
도 7은 도 6의 플로 차트의 간략 버전이다.
도 8은 본 발명의 기기의 대안적 실시형태이다.
바람직한 실시형태에 대한 후술하는 설명은 본질상 단지 예시적인 것으로, 결코 본 발명, 그 응용 및 용도를 한정하기 위한 의도가 아니다.
본 발명의 원칙에 따른 예시적인 실시형태의 설명은 첨부한 도면과 함께 판독될 의도이며, 도면은 전체 기술된 설명의 일부로 간주된다. 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시형태에 대한 설명에서, 방향 또는 지향에 대한 임의의 언급은 단지 설명의 편의를 위한 것으로, 결코 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 의도가 아니다. "하부(lower)", "상부(upper)", "수평(horizontal)", "수직(vertical)", "위쪽(above)", "아래쪽(below)", "위(up)", "아래(down)", "상면(top)", "하면(bottom)" 및 이들의 파생어(예컨대, 수직적으로(horizontally), 아래쪽으로(downwardly), 위쪽으로(upwardly) 등)와 같은 상대적인 용어들은 논의되고 있는 도면에서 설명되었거나 또는 도시되어 있는 지향을 언급하는 것으로 해석되어야 한다. 이들 상대적인 용어들은 단지 설명의 편의를 위한 것으로 명백히 그와 같이 지시하지 않는다면, 장치가 특정 방향으로 구성되거나 작동하는 것을 요구하지 않는다. "부착된(attached)", "첨부된(affixed)", "연결된(connected)", "결합된(coupled)", "상호결합된(interconnected)"와 같은 용어들 및 유사 표현은, 명백히 달리 설명하지 않는다면, 구조물들이 직접 또는 매개하는 구조물을 통하여 간접적으로 상호 고정 또는 연결되어 있는 관계는 물론이고, 양자가 이동가능하거나 견고한 부착 또는 관계를 지칭한다. 아울러, 본 발명의 특징 및 이점은 예시된 실시형태를 참조함으로써 예시된다. 따라서 명백히 본 발명은 단독으로 존재할 수 있거나 다른 특징들과의 조합 형태인 일부 가능한 비-한정적인 특징들의 조합을 보여주는 이러한 예시적인 실시형태로 제한되어서는 안 된다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 첨부된 청구의 범위에 의해 정의된다.
본 개시는, 심전도(electrocardiograph, ECG) 데이터를 보여주기 위한 디스플레이를 가지는 연계된 데이터 프로세서로, 무선 데이터 링크 수단에 의하여 실시간으로 ECG 데이터를 기록, 저장 및/또는 전송하는, 향상되고, 콤팩트한 소형 신용카드-유사 크기의 ECG 모니터링 기기 또는 센서이다. 이 모니터링 기기는 가정용 건강 용도를 위하여 실시간으로 ECG 데이터를 기록하고 전송하기 위한 개인의 단일 리드(single lead) 심전도(electrocardiographic) 모니터로서, 전송될 때 원격 데이터 수신 장치 또는 수신자에 의해 처리되고 보일 수 있다. 본 개시의 장치는 모두 가정 기반의 ECG 모니터링으로 의도되었는데, 가정 기반의 ECG 모니터링은 전문 의료인에 의해서 또는 임상적 환경에서 유익하다고 여겨지고 있다. 본 개시는 또한, 장기간의 자기-시험을 개발하고자 하는 건강한 사람, 및 심장 상태의 비정상을 암시하는 일과성 증상을 이미 경험한 사용자에게 적합한 성인 사용자에 의한 자기-시험(self-testing)으로 의도된 장치이다.
본 개시는 또한 자발적인 모니터링을 가능하게 하며, 아울러 일반의(general practitioner)와 같은 전문 의료인(healthcare professionals)을 위한 레퍼런스로서 그 결과가 이용될 수 있게 한다.
본 개시는 또한 정상적 일상 활동 동안에 심장의 모니터링 및 개인적 심장 데이터베이스를 편집(compiling)하기 위한 소중한 도구를 제공한다. 연계된 소프트웨어를 통하여 사용자는 기록된 데이터를, 개인적 용도로 저장하기 위한 목적으로 또는 그들의 의사가 소급적으로(retrospectively) 이용할 수 있도록 하기 위하여, 통신 포트를 경유한 개인 컴퓨터를 포함하는 다양한 데이터 보관소로 다운로드할 수 있다. 본 개시로 인하여 기록은 물론이고 모니터링 및 자기-모니터링이 모두 가능하며, 약품 평가 목적에 적합하다: 심장 스크리닝(cardiac screening) 및 보행 가정 기반 ECG 모니터링. 연계된 표시 장치와 소프트웨어는 센서 카드에 의해 전송된 원시 데이터의 처리를 수행한다. 이러한 점에서, 배타적인 것은 아니더라도, 데이터 처리 오버헤드는 스마트-폰이나 다른 표시 장치에 의해 주로 다루어진다.
본 개시의 시스템은 ECG 기록 장치와, 데이터 처리, 분석, 표시 및 보고를 위하여 관련된 스마트-폰 모바일 응용 프로그램을 포함한다. 사람이 손가락을 회로 기판에 적용하면, 심장 근육에 의해 생성된 전압은 CPU에 의하여 측정, 증폭 및 샘플링된다. 이 데이터는 NFC-프로토콜, 블루투스 또는 다른 근거리 무선 데이터 전송 프로토콜을 경유하여 이동 전화로 무선 전송된다. 원시 ECG 샘플은 모바일 소프트웨어에 의해 처리되고 분석된다.
아래에서 전체적으로 확인되는 주요 컴포넌트 부품들을 구비하고 있는, 본 발명의 ECG 장치의 실시형태에 대한 근접(close-up) 및 확대 단면도가 도시되어 있다. 내부 전자 장치에 따라 통상의 신용카드와 대략 동일하거나 큰 주변 크기(peripheral dimension)를 가지는 플라스틱 하우징 내에 그 모두가 둘러싸이게 되는 주요 전자 컴포넌트를 모두 포함하는 인쇄회로기판 상에 전자 장치가 내장되거나(embedded), 집적(integrally) 형성되어 있다는 것이 이해될 것이다.
본 명세서에서 "카드-유사 부재(card-like member)"는 그 내부에 센서와 연계된 전자 장치가 에워싸일 수 있는 카드 크기의 하우징(card sized housing)을 색인(index)할 수 있는 임의의 전체적으로 평면인 대략 신용-카드를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 전극은 사용자의 반대 손가락에 접근할 수 있는 방식으로 위치할 수 있으며, 카드-유사 부재의 상면 및/또는 하면보다 위에 있거나(raised), 같은 높이거나(flush) 또는 보다 약간 낮게 위치할 수 있다. 전극은, 선택적인 금속 코팅을 구비하는 전도성 접착제, 전도성 고무 또는 폼(foam)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 도전성(electro-conductive) 소재의 레이어로 제조될 수 있다. 최소한의 비용을 위하여, PCB 상에 직접 식각된 전도성 금속(예. Au/Ni, Au, Ag, Cu)판으로 구현된다. 피부로의 전기 접촉 임피던스를 감소시키기 위하여, 손가락을 적용하기 전에 전해질 용액(예, H2O에 용해된 NaCl 또는 Na+ Cl-(aq), 또는 H2O에 용해된 H+ CO3 -)이 판상에 점적(dropped)될 수 있다.
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대안적인 전극 설계는 피부 접촉을 개선시키기 위하여 플렉시블(flexible) 전도성 소재로 제조된 평상 패치(planar patches)를 사용한다. 피부 구조로의 순응(adaptation) 때문에 고무의 유연성(flexibility)은 접촉 영역을 증가시킨다. 또한, 딱딱한 금속판과 비교해서 손가락과 전극 사이의 접촉 영역은 더욱 일정하기 때문에, 사용자 손가락이 움직이거나 떨리는 동안에, 이 유연성은 임피던스를 안정화시킨다. 플렉시블 패치는 전도성 고무 또는 폼으로만 실현될 수 있다. 대안적으로, 매우 얇은 층(마이크로미터)의 금속으로 코팅되어 있는 전도성 고무 또는 폼의 레이어가 사용될 수 있다. PCB로의 연결은 전도성 접착제 및 식각 금속판을 통하여 이루어진다.
하나의 실시형태에서, 본 개시의 시스템은 전체적으로 편평하고 평상인(flat, planar) 신용카드 크기로 포맷 및, 데이터 처리, 분석, 표시 및 보고를 위하여 스마트폰을 통상 경유하는 별도 응용 프로그램을 가지는 ECG 기록 장치를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 데이터는 근거리통신(Near Field Communication, NFC), 블루투스 및/또는 다른 무선 프로토콜을 통하여 카드로부터 복구된다(retrieved).
센서 카드는 엄지손가락 크기의 ECG 신호 기록계로서, 표준 ECG 측정 원칙을 이용한다. 즉, 심장 근육 활동에 의해 야기되는 전기적 변화는 피부를 통하여 측정된다. 가슴과 사지(extremities)에 연결되는 전극을 사용하는 대신, 사용자는 카드 상에 통합되어 있는 2개의 전극 패치 상에 손가락을 놓아 전극에 연결한다. 표준 ECG 용어(terminology)를 사용하면, 단일 리드 측정 셋업(single lead measurement setup)이 달성된다.
이 ECG 신호는 통합된 전극을 통하여 측정되고, 이어서 적절한 범위(통상 ㅧ100)로 증폭된다. 기본적인 아날로그 저역 반-에일리어싱 필터(basic analog low-pass anti-aliasing filter)가 채택되고, A/D 컨버터를 사용하여 신호가 디지털로 전환되고, 샘플링되어 비-휘발성 메모리에 저장된다. 통상적으로, 이 신호는 30초 동안 250㎐에서 샘플링된다. 무선 인터페이스를 통하여 메모리는 기기로부터 판독된다. 다시 말해, 센서 기기는 무선 데이터 보고 수단을 구비하고 있는 ECG 전극 샘플링 기기이다.
이 ECG 신호 샘플은 센서 기기로부터 판독된다. 주요 잡음(mains hum, 50/60 ㎐), 베이스 라인 변동(base line wandering) 등을 제거하기 위해 디지털 신호 처리가 채택된다. ECG 파형의 표시, 및 R-R 간격(intervals), ST 간격, 심박수를 계산하기 위한 QRS 탐지와 같은 추후의 처리, 인증 및 분석을 위해, 그 결과 생성된 신호가 사용된다. 처리 장치는 그 데이터를 처리하고 그 결과를 저장, 표시한다.
본 개시의 하나의 실시형태에서, 측정을 시작하려면 사용자는 먼저 파워-온 버튼을 활성화시키고 사용자의 오른손 및 왼손에서 반대 손가락과 엄지손가락 사이에 이 카드를 파지한다. 이러한 방법의 하나는, 카드의 상면에 통합되어 있는 2개의 전극 패치 영역에 각각의 엄지손가락 패드를 놓고, 동시에 카드의 하면의 대응되는 패치 중 각각에 남은 손가락의 1쌍(즉, 오른손 및 왼손)을 놓아, 그 카드를 파지할 수 있으며 내부 회로로의 전원을 활성화시킬 수 있는"꼬집기 그립(pinching grip)"을 형성하는 것이다.
참조의 편의를 위하여, 각각의 전극쌍은 상면과 하면을 가질 수 있으며, 예를 들어 일 전극에 대해서는 P1 및 P2로, 다른 전극에 대해서는 P3 및 P4로 표기된다. 이러한 배치를 통하여 ECG 전압을 샘플하고 측정할 수 있는 충분한 접촉 가능성이 크게 증가한다는 점이 확보된다. 카드 표면에 내장된(embedded) 녹색 LED는 샘플링이 진행되고 있다는 것을 나타낸다. 판독 에러가 발생하면, 카드에 내장된 적색 LED가 점등될 것이다. 선택적으로, 가청 신호전달(signalling) 장치에 시각적 LED 표시부가 수반되어, 작동의 판독기 동안에 ECG 카드의 작동 상태를 사용자에게 경고할 수 있다. ECG 전압 신호는 30초 동안 샘플링되고 카드 메모리에 저장된다. 측정이 완료되면, 샘플 데이터는 블루투스 또는 NFC와 같은 무선 전송을 통하여, ECG 데이터를 처리, 표시하기 위한 소프트웨어를 가지는 스마트-폰으로 전송된다.
다른 실시형태는 ECG의 측정을 시작하기 전에 회로에 전원을 제공하기 위한 온/오프 스위치를 선택적으로 포함할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 장치를 활성화하기 위한 대안적인 방법이 또한 채택될 수 있다. 푸시-버튼을 통하여 또는 유지된 기간 동안 전극을 적절히 파지하여 사용자가 장치를 활성화시키는 것이 가능할 수 있다. 활성화 시점에서, 적색 LED가 점등될 것이다. ECG 데이터의 데이터 획득(data acquisition)이 개시되기 전에, 사용자는 센서 패드 상에 손가락을 놓을 수 있는 시간 프레임, 통상 2-4초를 가질 것이다. 데이터가 획득되고 있는 동안, 샘플링이 진행되고 있다는 것을 나타내는 녹색 LED가 점등될 것이다.
하나의 실시형태에서, 측정이 이루어질 때, 50/60 ㎐의 잡음(hum) 및 다른 잡음(artifacts)을 제거하기 위하여, 데이터의 디지털 필터링이 필요하다. 심장 근육에 의해 발생된 작은 증폭 전압 신호를 수신할 수 있도록 계측 증폭기(instrumentation amplifier)가 사용된다. 이 증폭기는 5 내지 10배의 내장(built-in) 증폭을 제공하며, 큰 범위의 공통 모드 억제(common mode suppression)를 가지고 있다. 인체는 약한 ECG 신호와 함께, 회로 내부로 상당한 양의 50/60 ㎐의 노이즈를 삽입하는(inserting) 안테나로서 기능한다. 이 노이즈는 대부분 공통-모드 노이즈로서 계측 증폭기에 의해 억제된다. 이어서, 측정된 신호가 추후 분석을 위해 충분히 깨끗한지를 확인할 수 있도록, 이 데이터는 검증되고, 예비 분석된다. 만약 이 데이터 판독이 사용할 수 없다면, 제 2 신호가 필요하다는 것을 사용자에게 경고할 수 있도록 사용자는 시각 또는 청각 신호를 받게 될 것이다.
데이터는 반드시 자체적으로(locally) 분석되어야 하는 것은 아니라는 점이 인식될 것이다. 장치에 의한 데이터 정량화는 단순히, 수집된 데이터가 대부분 ADC(analog-to-digital converter)의 측정 범위 안에 있다는 것을 확인할 수 있는 범위 점검(range check)일 수 있다. 측정된 데이터는 이어서 원격 처리를 위해 전송된다.
계기 증폭기 내에 존재하는 모드 억제를 구비하더라도, 원시 데이터 내에 상당한 50/60 ㎐ 노이즈 기여분이 여전히 존재할 수 있다. 이를 억제하기 위한 가장 손쉬운 방법은 ADC 데이터 변환 주파수를 다중 파워라인 주파수로 설정하는 것이다. 이렇게 하면 단순한 이동평균(running average)에 의해 계측 증폭기를 통과하는 50/60 ㎐ 노이즈를 상당히 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 50 ㎐ 및 60 ㎐의 배수인 300 ㎐ 데이터 획득 주파수를 사용하여, 50 ㎐ 라인 주파수가 존재하면 6개의 데이터 포인트를 평균하고, 60 ㎐ 라인 주파수가 존재하면 5개의 데이터 포인트를 평균함으로써, 전원 라인 간섭이 필터링 될 수 있다. 이러한 형태의 필터링은 장치 상에서 또는 이동 기기 또는 PC로 전달된 이후에 행해질 수 있다.
사용할 때, 환자/사용자는 자신의 손가락을 센서 기기에 적용하고, 심장 근육에 의해 발생된 전압은 CPU에 의해 측정, 증폭 및 샘플링된다. 데이터는, 예를 들어 NFC-프로토콜, 블루투스 또는 다른 유사한 무선 프로토콜을 경유하여, 이동 전화기로 무선 전송된다. 측정되고 있는 사람은 한 손으로 전극 P1 및 P2를, 다른 손으로 전극 P3 및 P4를 파지한다는 점이 이해될 것이다. 이어서 신호는 증폭기로 이송된다.
응용의 하나의 초점은 부정맥(arrhythimias) 또는 다른 심장 이상을 측정할 수 있도록 데이터를 제시하는 것이다. 분석 및 계산 데이터는 일반적으로 후술하는 파라미터를 사용하여 진행된다. 데이터를 처리할 때, (30초 동안 측정되는 것과 같이) 평균 심박수(Average Heart Rate, AHR)가 먼저 결정된 뒤, QRS 탐지 및 일련의 R-R 간격 시간(순각적인 심박수)이 계산된다.
하나의 실시형태에서, 공통 모드 경로를 고려하여 저항기가 필요할 수 있다. 저항기가 없으면, 입력 값이 부동하고, 출력 값은 포화될 것이다.
최종 증폭 및 필터링
하나의 실시형태에서, ADC의 전체 동적 범위(dynamic range)를 가장 잘 사용할 수 있도록, CPU ADC로 이송된 신호의 진폭은 가능한 한 ADC의 동적 범위의 중앙에 근접하는 것이 바람직하다. 따라서 계측 증폭기 이후에 추가로 증폭될 필요가 있는데, 이는 하기 표 1에 표시된 회로를 사용하여 수행된다.
Figure pct00002
일반적으로, 이 증폭기는 제 1 등급(first degree)의 저역 필터를 구비하는 43㏈ 이득값(gain, 143 배)을 가지는 표준 역 증폭기(inverting amplifier)이다. 필터의 -3㏈ 차단주파수(cutoff frequency)는 ~34㎐이고, 원하지 않는 신호가 측정되는 것은 회피하는데 도움을 준다.
이 차단주파수는 C8 및 R16 컴포넌트에 의해 설정되며, 다음 식으로부터 구해진다:
Figure pct00003
Figure pct00004
측정되고 있는 사람의 오른손과 왼손 사이에서의 접촉 저항의 차이로 인하여 계측 증폭기의 출력 상에 보이는 DC-전압이 야기된다는 점이 더욱 인식될 것이다. IC2:2의 큰 증폭을 사용하면, 증폭기의 출력은 쉽게 포화되어 왜곡된 신호를 야기한다. 따라서 표 3에 도시되어 있는 피드백 루프(feedback loop)가 사용되어 IC3의 REF-입력을 조정하여, IC 출력 상의 DC-오프셋이 VREF 수준으로 복귀한다.
Figure pct00005
따라서 역 적분기 IC2:1을 사용하여 IC3의 출력이 VREF 전압과 비교된다. 이 원리는 다음 시뮬레이션으로 가장 잘 입증된다.
Figure pct00006
유용한 신호는, 계측 증폭기로 이송되는 6 mV, 30 Hz의 사인파로 시뮬레이션 된다. 이 신호는 중앙의 1.25 V (V(중간)- 도 5의 가운데 그래프) 주위에서 5배 증폭된 출력으로 나타난다. 이어서 50 ms 후에 V2를 사용하여 3 mV의 DC-오프셋이 인가된다. 계속해서 출력은 이 오프셋을 5배 증폭하여 위로 점프한다. 이어서 역 전분기의 출력이 하단 그래프에 도시되어 있다. ~1.25V에서 시작하지만, 펄스가 들어옴에 따라 출력을 다시 중앙의 1.25V로 조정하기 위하여 서서히 강하된다.
DC-오프셋이 제거될 때 시뮬레이션에서의 200 ms에서 반대 현상이 일어난다. 출력(V(mid))는 우선 아래로 점프하지만, 피드백 출력이 증가함에 따라 잠시 후에 원래로 조절된다.
Figure pct00007
아래에서 전체적으로 설명되는 것과 같이, 출력은 최대 1.25V(ADC 범위)이어야 한다. 오프셋은 따라서 대략 0.5V로 설정된다.
Figure pct00008
표 6은 ECG 탐지 전자 장치의 대안적인 구현을 도시하고 있다. TP1과 TP2는 사용자가 터치하는 전극이다. R28/C36 및 R25/C37의 조합은 7㎐의 3dB 포인트를 구비한 저역 필터를 제공한다. 이 조합에 의하여, 파워 라인 픽업(power line pickup)으로 인하여 고주파(higher frequency) 신호를 제거할 수 있는 제 1 필터 단계를 제공하면서, 인간의 심장 박동으로부터의 신호가 통과될 수 있게 한다. QRS파와 같은 심박수의 고주파 컴포넌트의 일부는 다소 감쇠될 수 있지만, 이 기기의 주요 목적은, 7㎐의 훨씬 낮은 주파수에서 발생하는 박동에서 박동까지의 간격(beat to beat interval)의 통계를 측정하는 것이다. 원하는 경우에 이들 값을 변경하는 것이 또한 가능하다는 사실이 인식될 것이다.
바이어스 공급
REFC1, REFC2, 및 REFC3은, 마이크로컨트롤러에 의해 접지(grounded)될 수 있는 3개의 다른 위치이다. 이로 인하여 손가락으로의 다양한 바이어스 신호를 설정할 수 있지만, 가장 통상적으로는 REFC1 및 REFC2는 부동하게 두면서, REFC3를 접지하는 것이다. 이로 인하여 레퍼런스 전위는 배터리 전압의 중간쯤(halfway)이 되어서, 계측 증폭기의 동적 범위가 가장 효율적으로 사용될 수 있다.
파워 컨트롤
마이크로프로세서는 또한, 계측 증폭기, U2, 또는 다른 작동 증폭기인 U3에 각각 동력을 제공하는 신호인 IASHDN# 및 AMPPWR를 제공한다. 마이크로컨트롤러를 통하여 전원을 제어함으로써, 장치가 활성화되지 않은 동안에 최저량의 전원이 사용되는 것이 확보될 수 있다.
계측 증폭기
많은 가능한 계측 증폭기가 있다. 우리는 텍사스 인스트루먼트의 INA321, U2를 사용하였는데, 이 증폭기는 94dB의 공통 모드 제거 비율(Common Mode Rejection Ratio, CMRR)을 가지고 있다. 데이터시트는 ECG 측정을 위한 참조 설계를 함유하고 있어서, 이로부터 표 6의 구현이 파생된다.
피드백 루프
측정되고 있는 사람의 왼손과 오른손의 접촉 저항의 사소한 차이는 계측 증폭기의 출력으로 나타나는 DC-전압을 유발한다. U2의 큰 증폭을 사용하여, 증폭기의 출력은 쉽게 포화되어 왜곡된 신호를 초래한다. U3A는 이러한 효과를 제거할 수 있도록 계측 증폭기의 레퍼런스로의 피드백 루프를 구현한다. 유사한 구현이 INA321 데이터시트에 도시되어 있다.
최종 이득 단계(FINAL GAIN STAGE)
U3B는 최종 이득 단계 증폭기이다. 그 이득은 R31과 R29의 비율에 의해 결정되는데, 이 특정 예에서 147이다. 16㎐을 넘는 주파수를 갖는 신호는 감쇠된다.
바람직한 전원 및 대기 모드(STANDBY MODE)
하나의 실시형태에서, 회로로의 전원은 3V 1차 리튬 배터리에서 나온다. 배터리로부터의 전압은 직접 ASIC로 이송된다. 측정이 수행되지 않았을 때, OP-amps로의 전압의 ASIC 턴(turns)은 IO-pin(IO5)로부터 직접 이송된다. 이러한 방법으로, 대기 전류 소비는 매우 낮아진다.
레퍼런스 전압 생성
op-amp가 파형 주변의 중앙에 모일 수 있는 가상 접지(virtual ground)를 생성하기 위하여 레퍼런스 전압이 사용된다. 이 레퍼런스 전압은 (ASIC 상의) 2개의 디지털 출력에 의해 3개의 다른 값 사이에서 변할 수 있다. 이는 (하기에서 VREF로 지칭되는) ASIC의 VREFBUF 출력에 기인하는데, 배터리 수명에 걸쳐 항상 2.4V를 유지하고 있다.
Figure pct00009
도처에서 사용되는 것처럼, 범위 내의 통상적인 값을 설명하기 위한 약칭으로서 범위(ranges)가 사용된다. 이 범위 내의 임의의 값은 그 범위의 한계(terminus)로 선택될 수 있다. 아울러, 본 명세서에서 언급된 모든 참조들은 전적으로 참조를 위하여 본 명세서에 통합되어 있다. 본 개시에서의 정의와 참조된 레퍼런스의 정의 사이에 충돌이 있는 경우, 본 개시가 통제한다(control).
사용할 때, 본 개시의 ECG 장치는 하기의 개략적인 설명에 따라 일반적으로 작동한다.
Figure pct00010

하기 실시형태는 예시이다. 본 명세서는 다양한 위치에서 "어떤(an)","하나의(one)", "일부(some)" 실시형태(들)를 언급하고 있지만, 이와 같은 각각의 참조가 동일한 실시형태(들), 또는 그 특징이 단일 실시형태에만 적용되는 것을 반드시 의미하지 않는다. 다른 실시형태의 단일 특징은 다른 실시형태를 제공할 수 있도록 또한 조합될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 시스템(1000)의 개요가 예시되어 있다. 장치(100)는 사용자로부터 판독을 얻어서, 측정된 생리적 파라미터, 이 경우에는 ECG 파라미터와 관련된 신호를 생성하고, 수신된 판독과 관련된 값을 계산하여, 외부 장치로 그 값과 대응하는 정보를 전송한다. 하나의 실시형태에서, 외부 장치는 개인컴퓨터(901), 이동 통신 기기(902), 원격 서버(903) 및/또는 원격 개인 컴퓨터(905)일 수 있다. 측정된 값의 전송은 장치 내에 위치하고 있는 무선 통신 기기 또는 외부 장치로의 무선 연결에 의해 행해질 수 있다. 도시된 실시형태에서, 이 장치는 필터링 되어 있는 원시 데이터를 연계된 표시 장치로 전송하는데, 표시 장치에서 원시 데이터는 처리, 분석 및 표시된다.
본 개시에 따르면, 데이터의 처리, 분석 및 표시는 장치(100)로부터 원격에서 일어난다. 이러한 배치로 인하여, 대체로 제거되지는 않지만, 장치(100)에서의 오버헤드를 최소화하여, 소프트웨어 및/또는 표시 능력(capabilities)과 연계되어 있는 외부 장치로 오버헤드를 이동시킨다. 대체적인(alternate) 실시형태에서, 장치(100)가 스캐닝되고 정보가 복구되는 집중형(centralized) 데이터 처리 및 진단 부위로 장치(100)가 전송될 때까지, 장치(100)는 단순히 실제 측정된 값과 대응하는 정보를 단순히 저장할 수 있다. 대체적인 실시형태에서, 생리적 파라미터는 사용자의 위치에서 개인 컴퓨터(901) 또는 이동 통신 기기(902)로 무선 전송된 뒤, 외과의 또는 진료실에 위치한 개인 컴퓨터와 같은 개인 컴퓨터(905)에서 보기 위하여 인터넷(904)을 통하여 원격 서버(903)로 전송될 수 있다. 선택적으로, 추후의 복구, 분석 또는 이력 참조의 목적으로, 원시 데이터는 하나 이상의 데이터베이스(905)에 저장될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시형태에 따른 장치(100)의 개요가 예시되어 있다. 이 장치는 프로세서(processor, 101), 전원(103), 필터/증폭기 유닛(104), 무선 통신 유닛(105), 메모리 유닛(106), 전극(200), 및 적어도 하나의 표시 장치(indication device, 300)를 포함한다. 본 개시에서 사용을 위해 적절한 필터는 A/D 샘플링 잡음을 감소시킬 수 있는 기본적인(basic) 아날로그 저역 반-에일리어싱 필터이다. 장치의 복잡성과 비용을 절감시킬 수 있는 원격 신호 프로세서에 의하여 보다 개선된 필터링이 행해질 수 있다.
예시된 실시형태에서, 프로세서(101)는 신호-조정 수단(signal-conditional means), 데이터 처리 수단, 데이터 취득 수단(data acquisition means), 아날로그-디지털 컨버터(A/D, 102), 및 내부 시계(internal clock, 107)를 포함한다. 프로세서(101)는 전원(103), 필터/증폭기 유닛(104), 무선 통신 유닛(105), 메모리(106), 전극(201) 및 적어도 하나의 표시 장치(300)에 작동 가능하게 연결되어, 이들의 상호작용을 제어하도록 구성되어 있다. 구체적으로, 프로세서(101)는 장치(100) 내에 구성되어 있는 전극(201)의 ECG 판독 세부사항(specifics)을 처리하도록 구성되어야 한다. 시계(107)는 장치(100)의 각각의 측정이 시간 지정되어(time-stamped) 메모리 유닛(106)에 저장될 수 있게 하는 시간-기록(time-keeping) 수단을 제공하도록 구성되어 있다. 전원(103)은 프로세서(101), 증폭기 유닛(104), 무선 통신 유닛(105), 메모리(106), 전극(201), 및 적어도 하나의 표시 장치(300)에 작동 가능하게 연결되어 이들에 전원을 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 메모리 유닛(106)은 프로세서(101)에 작동 가능하게 연결되어 있으며, 데이터를 저장하고, 프로세서(101)를 경유하여 무선 통신 유닛(105)으로 데이터를 전송할 수 있도록 구성되어 있다. 한 실시형태에서, 메모리 유닛(106)은 비-휘발성 메모리 유닛일 수 있다. 다른 실시형태에서, 고정된 속도로 A/D 데이터를 변환하기 위하여 제 2 내부 시계 또는 타이머 내부의 프로세서(101)가 사용될 수 있다.
무선 통신 유닛(105)은 외부 장치에 작동 가능하게 연결되며, 외부 장치로 데이터를 무선으로 전송할 수 있도록 구성되어 있다. 한 실시형태에서, 이 무선 통신 기기(105)는 통합 평면 안테나를 포함한다. 아울러, 한 실시형태에서, 무선 통신 기기(105)는 외부 장치와 통신하기 위하여 무선식별(radio frequency identifier, RFID)을 사용한다. 이 무선 통신 기기(105)는 능동, 수동, 반-수동 RFID 기술을 이용할 수 있다. 대체적인 실시형태에서, 이 무선 통신 기기(105)는 블루투스(Bluetooth)® 가능(enabled) 기기 또는 지그비(Zigbee)® 가능 기기일 수 있다.
일부 대체적인 실시형태에서, 무선 통신 기기는 일시적으로 불활성 될 수 있으며, 이 기기는 또한 외부 장치로의 유선 연결을 위하여 다양한 포트를 포함할 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 또한, 무선 통신 기기(105)에 의해 전송되는 정보는 비밀(confidential)일 수 있으므로, 데이터가 교환되기 전에 선택적인 암호화 작동(cryptographic operations)이 수행되어, 적법한(legitimate) 수신자만 장치(100)로부터 복구된(retrieved) 데이터를 해독하여(decrypt) 확인할 수 있다. 다른 대안적인 실시형태에서, 사용자의 위치에서 장치(100)와 개인컴퓨터(901) 또는 이동 통신 기기(902) 사이의 무선 전송에 의해서는 물론이고, 유선 또는 다른 비-무선 수단을 통하여 데이터가 전송되고, 이어서, 환자의 주거지, 의료시설 또는 진료실에 위치한 개인컴퓨터와 같은 개인컴퓨터(905) 상에서 보이기 위하여 인터넷(904)을 통하여 원격 서버(903)로 전송될 수 있다는 점이 인식될 것이다.
도 3은 본 발명의 한 실시형태에 따른 시스템의 전체적 작동의 개요이다. 사용자는 가벼운 쥐기(light pinch grasp)로 오른손과 왼손의 반대 엄지와 검지 사이에 장치를 파지하여 장치와 상호작용할 것이다. 통상 사용자 업지 패드를 수용하는 카드의 상면(face surface)에 위치하는 1쌍의 전극을 가지는 장치(100)가 도시되어 있으며, 장치(100)의 저면에는, 도 5에서 더욱 분명히 도시되는 것과 같이, 사용자의 손끝을 통상 수용하는 보완적인 1쌍의 전극이 위치한다. 개시되어 있는 많은 실시형태에서, 2개의 리드가 유지되는 한, (다리를 포함하는 신체의 다른 부위를 포함하여) 다른 손가락이 사용될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
한 실시형태에서, 전극(400, 및 400')은 얕은 요입부(shallow recess) 내에 위치하고 있어서, 사용자는 최소한의 시각적 단서(visual cues)로 전극 내에 엄지와 손가락을 보다 용이하게 위치시킬 수 있다. 적어도 하나의 표시부(300)는 장치의 작동 상태에 대한 시각적 신호를 제공한다. 한 실시형태에서, 표시부(300)는 예를 들면 녹색(300) 및 적색(300')인 다른 색채의 1쌍의 LED로서, 사용자에 의해 수용 가능한 측정이 이루어졌는지의 여부를 나타낼 것이다. 이 실시형태에서, 측정이 양호하면 표시부(300)가 점등되고, 측정이 수용할 수 없다거나 또는 측정이 다시 수행될 필요가 있다면 표시부(300')이 점등될 것이다. 표시부(300)로서 단일 다중색채의 LED가 적용될 수 있으며, 음성 생성 장치, 및/또는 힘, 진동 또는 사용자로의 모션에 의한 사용자의 촉각을 이용하는 촉각 피드백(tactile feedback)을 위하여 진동 또는 촉각 기술(haptic technology) 장치와 같은 다른 신호전달 수단을 포함할 수 있다는 점이 인식될 것이다. 다른 실시형태에서, 장치(100)는, ECG 측정을 하기 전에 사용자가 수동으로 활성화시키는, 선택적인 파워 스위치(500)를 포함할 수 있다. 원시 ECG 정보의 성공적인 측정 및 처리 후에, 데이터 패킷(90)은 NFC를 경유하여 표시 장치(902)로 전송되어, 표시 장치에서 판독, 분석 및/또는 2차 또는 3차 원격 위치로 다시 전송될 수 있다.
아울러, 또 다른 실시형태에서, 전극(400, 400')은, 공지된 접착 수단에 의하여 사용자 신체로 일시적으로 고정될 수 있는 다른 전극으로 보완될 수 있다. 이들 보완 전극은 샘플링된 데이터를 장치(100)로 무선 전송 가능하게 할 수 있다. 이들 실시형태에서, 장치(100)는 전극(400, 400')으로부터는 물론, 다수의 전극으로부터 무선으로 입력을 수신하도록 조정될(adapted) 수 있으며, 정확도를 더욱 향상시키기 위하여 전극의 수와 배치는 증가될 수 있어서, 3, 5, 6, 또는 심지어 12 리드 ECG 모니터로서 효과적으로 기능할 수 있다는 사실이 인식될 것이다. 이와 같은 실시형태에서, 무선 전극의 바람직한 조합은 장치(100)와 쌍을 이루거나 장치(100)에 연결되어, 원하는 다중 리드 구성을 형성하는 것이다. 아울러, 이들 및 다른 실시형태에서, ECG 모니터링은 홀터 모니터링에 유사한 방식으로 다소 일정하게 선택적으로 작동할 수 있고/있거나, 사전-설정 기간 동안 또는 시간 간격(timed interval)을 두고 장치를 파지하여 활성화 될 때, 파워 버튼/온-오프 스위치와 같은 사용자 인터페이스를 경유하는 장치(100)의 사용자 활성에 의하여 유발될 수 있다는 점이 또한 인식될 것이다.
도 4는 도 3의 장치(100)의 상부 평면도로서, 사용자의 엄지 패드를 통상 수용하는 카드의 상면(face surface) 상에 위치하는 1쌍의 전극(400)을 가지며, 장치(100)의 저면에는, 도 5에서 보다 분명히 도시되는 것과 같이, 사용자의 손끝을 통상 수용하는 1쌍의 보완 전극이 위치하는 장치를 도시하고 있다. 묘사된 실시형태에서, 전극(400 및 400')은 얕은 요입부 내에 위치하여, 사용자가 최소한의 시각적 단서로 엄지 및 손가락을 전극 내에 용이하게 위치시킬 수 있다. 예를 들면 녹색(300) 및 적색(300')인 다른 색채인 1쌍의 LED 광선은 사용자에 의해 수용 가능한 측정이 이루어졌는지의 여부를 표시할 것이다. 이 실시형태에서, 측정이 양호하면 표시부(300)가 점등되고, 측정이 수용할 수 없다거나 또는 측정이 다시 수행될 필요가 있다면 표시부(300')이 점등될 것이다. 또한 장치(100)는, ECG 측정을 하기 전에 사용자가 활성화시키는 파워 스위치(500)를 포함한다. 장치(100)는 또한, 장치를 작동할 때 사용자를 지시할 수 있도록, 카드의 표면에 짧은 설명(instructions)을 포함할 수 있다.
도 5는 도 4의 장치(100)의 하부 평면도로서, 사용자의 손끝 패드가 통상 수용될 카드의 저면에 1쌍의 전극(400')이 위치하고 있는 것을 도시하고 있다. 묘사된 실시형태에서, 전극(400')은 얕은 요입부 내에 위치하여, 사용자가 최소한의 시각적 단서로 엄지 및 손가락을 전극 내에 용이하게 위치시킬 수 있다. 장치(100)는 또한, 장치를 작동할 때 사용자를 지시할 수 있도록, 카드의 아래쪽에 짧은 설명을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 ECG 모니터링 장치의 전체적인 작동을 도시한 순서도이다. 장치(100)는 시작 단계(601)에서 개시하여, 시작 스위치를 통하여 장치를 활성화시키거나 또는 602 단계에서 카드-유사 부재를 움켜쥔 뒤, 전극을 통하여 장치를 파지하여 휴먼 중인 회로에 전원을 공급함으로써 시작한다. 603 단계에서, 사용자는 손끝을 하부 전극 요입부에 놓고 "쥐기" 그립("pinching" grip)을 사용하여 카드를 살짝 집는다. 604 단계에서, 사용자는 판독을 수행하고, 성공적인 측정을 위한 시각적 및/또는 청각적 표시부를 소정 기간 동안 기다린다. 정확한 측정을 개시하기 위해서는, 통상 10초 내지 60초까지의 초기 판독을 위해 사전-설정된 시간이 요구될 것이다. 단계 605는 그 측정이 성공적이었는지의 여부를 테스트한다. 성공적이지 않으면, 사용자는 단계 604로 돌아가서 다시 측정한다. 측정이 성공적이면, 사용자는 그립을 풀고, 단계 606에서 신호는 시간 및 일시를 스탬프하고(stamped), 원시 데이터로서 휘발성 메모리에 저장된다. 단계 607에서, 원시 데이터는 하나 이상의 원격 표시 장치로 전송되고 처리되어, ECG 신호 파형을 생성한다. 통상, 많은 QRS파를 가지는 ECG 파형이 표시될 것이며, 질의 공통 주제는 바로 QRS이다; 하지만, QRS는 전체 파형의 단지 일부라는 점이 인식될 것이다. 단계 608에서, 과정이 완료되고, 장치는 휴면 또는 전원이 차단된(power down) 상태로 돌아간다.
도 7은 도 6의 순서도의 간략 버전이다. 가장 기본적인(elemental) 작동 모드에서, 장치(100)는 스타트 스위치를 통하여 장치를 활성화시킴으로써 시작 601 단계에서 시작한다; 단계 604에서 ECG 신호는 30초 동안 샘플링되고, 이어서 이 신호는 시간 및 일시를 스탬프한 뒤, 원시 데이터로서 휘발성 메모리에 저장되고, 하나 이상의 표시 장치로 전송되고, 단계 608에서 과정이 종료되고, 장치는 종료 단계에서 전원이 차단된 상태로 돌아간다.
도 8은 전극(400, 400')이 무선 전극(401, 402, 403, 404 등)으로 보완될 수 있는 본 발명의 대체적인 형태이다. 이들 무선 전극은 공지된 접착 수단에 의해 사용자의 신체에 일시적으로 고정될 수 있다. 이 실시형태에서, 전극은 RFID, NFC, 블루투스, 지그비, UWM 및 다른 저전압 및/또는 근거리 프로토콜과 같은 전용(dedicated) 무선 프로토콜을 사용하여 샘플링된 데이터를 장치(100')로 무선 전송하도록 할 수 있다. 이 무선 전극들은 전력 소모를 줄일 수 있도록 저전압 배터리 회로에 의해 바람직하게 구동된다.
이들 실시형태에서, 장치(100')는 전극(400, 400')으로부터 입력을 수신하는 것은 물론, 다수의 상을 이루는 무선 전극으로부터 전송된 무선으로 수신한 뒤, 무선 프로토콜(90)을 경유하여 모든 샘플링된 데이터의 처리를 위하여 표시 장치(902)로 전송하도록 조정되어 있는 트랜시버(transceiver)이다. 본 명세서에 사용된 트랜시버는 전송기와 수신기 모두가 조합되어 있으며, 공통 회로 또는 단일 하우징을 공유한다. 정확도를 보다 향상시키기 위하여 무선 전극의 수와 배치는 증가할 수 있어서, 전극(400, 400')과 함께 사용될 때, 이로 인하여 장치(100')는 3, 5, 6, 심지어 12 리드 ECG 모니터로 효과적으로 기능할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 무선 전극의 바람직한 조합은 장치(100')와 쌍을 이루거나 장치에 연결되어, 카드-유사 부재의 폼팩터(form factor)를 크게 변경시키지 않으면서 원하는 다중 리드 구성을 형성하는 것이다.
측정된 데이터 값의 수신 및 전송은 장치 내에 위치하고 있는 무선 통신 유닛에 의해서 및/또는 이부 장치로의 유선 연결에 의해서 수행된다. 도시된 실시형태에서, 장치(100')는 필터링 되어 있지만 주로 처리되지 않은, 즉 원시 데이터를 연계된 표시 장치로 전송하고, 표시 장치에서 원시 데이터는 외부 장치에 의해 처리, 분석 및 표시됨으로써, 장치(100')에서의 처리 오버헤드를 감소시킨다. 외부 장치는 개인컴퓨터(901), 이동 통신 기기(902), 원격 서버(903) 및/또는 원격 개인컴퓨터(905)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 몇몇 실시형태가 특별히 예시되고 설명된다. 하지만, 본 발명의 변형 및 변경은 상기 교시에 의해, 본 발명의 정신 및 의도된 범위를 이탈하지 않는다면, 첨부한 청구의 범위 안에 포함된다는 것이 인식될 것이다.

Claims (7)

  1. 사용자의 심전도를 측정하기 위한 휴대용 장치로서,
    전체적으로 평면 형상인 카드-유사 부재;
    상기 카드-유사 부재 내의 마이크로프로세서;
    전원;
    심장의 전기 신호를 나타내는 데이터를 캡처링(capturing)하기 위한 적어도 한 쌍의 전극으로서, 상기 카드-유사 부재에 고정되어 있으며 상기 마이크로프로세서에 작동 가능하게 연결되어 있는 적어도 한 쌍의 전극; 및
    원격 처리 기기(remote processing device)로 데이터를 전송하기 위한 무선 전송부
    를 포함하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 마이크로프로세서에 작동 가능하게 연결되어 있는 메모리 소자(memory device)를 더욱 포함하고, 상기 마이크로프로세서는 상기 메모리 소자 내에 데이터를 저장하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서에 의해 캡처된 데이터가, 상기 전극이 정확한 측정을 등록하였는지의 여부 및/또는 상기 센서가 부정확한 측정을 등록하였는지의 여부를, 표시하는 것인지의 여부를 표시하도록 구성되어 있는 표시부(indicator)를 더욱 포함하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 카드-유사 부재에 고정되어 있으며, 센서가 오프 모드 또는 온 모드에 있는지의 여부, 센서가 다중 판독을 저장하기 위하여 충분한 메모리를 가지고 있는지의 여부 또는 연계된 무선 연결된 디스플레이 장치가 인근에 있는지의 여부로 구성되는 군에서 선택되는 현재 상태를 사용자에게 나타낼 수 있도록 상기 프로세서에 작동 가능하게 연결되어 있는 표시부를 더욱 포함하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 한 쌍의 센서는 상기 카드-유사 부재 상면의 오목부(depression) 내에 위치하고 있는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 한 쌍의 센서는 상기 카드-유사 부재 상면의 오목부(depression) 내에 위치하고 있으며, 제 2 한 쌍의 전극은 상기 적어도 한 쌍의 전극의 실질적으로 하부인 상기 카드-유사 부재의 하면에 위치하고 있는 장치.
  7. 사용자의 심전도를 측정하기 위한 휴대용 장치로서,
    전체적으로 평면인 카드-유사 부재;
    상기 카드-유사 부재 내부에 수용된(housed) 마이크로프로세서;
    상기 마이크로프로세서에 작동 가능하게 연결되어 있는 전원;
    심장의 전기 신호를 나타내는 데이터를 캡처링(capturing)하기 위한 적어도 1쌍의 전극으로서, 상기 카드-유사 부재에 고정되어 있으며, 상기 마이크로프로세서에 작동 가능하게 연결되어 있는 적어도 1쌍의 전극;
    심장의 전기 신호를 나타내는 데이터를 캡처링하기 위한 적어도 하나의 전극으로서, 상기 카드-유사 부재에 무선으로 연결되어 있으며 상기 마이크로프로세서에 작동 가능하게 연결되어 있는 적어도 하나의 전극; 및
    원격 처리 기기로 데이터를 무선으로 수신하고 전송하기 위한 무선 트랜시버를 포함하는 장치.
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