TWI711430B - 包含外部浮動高通濾波器的貼片以及包含其之心電圖貼片 - Google Patents

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TWI711430B
TWI711430B TW105137547A TW105137547A TWI711430B TW I711430 B TWI711430 B TW I711430B TW 105137547 A TW105137547 A TW 105137547A TW 105137547 A TW105137547 A TW 105137547A TW I711430 B TWI711430 B TW I711430B
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白敏建
趙熙在
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南韓商三星電子股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種心電圖（ECG）貼片，其包含：第一電極；第二電極；高通濾波器，其經組態以接收偏壓電壓及將偏壓電壓提供至第一電極及第二電極；以及信號處理單元，其經組態以產生偏壓電壓及將偏壓電壓提供至高通濾波器。

Description

包含外部浮動高通濾波器的貼片以及包含其之心電圖貼片 [相關申請案的交叉參考]
本申請案依據35 U.S.C.§ 119(e)主張2015年11月18日申請的美國臨時專利申請案第62/256,951號的優先權，且依據35 U.S.C.§ 119(a)主張2016年3月09日申請的韓國專利申請案第10-2016-0028210號的優先權，所述專利申請案的揭露內容以全文引用的方式併入本文中。
本發明概念的例示性實施例是有關於一種心電圖(electrocardiograph；ECG)貼片，且更特定言之，是有關於一種包含兩個電極及一浮動高通濾波器的ECG貼片。
ECG監測為使用置放於人的身體上的電極來在一段時段內記錄心臟的電活動的過程。這些電極偵測人的皮膚上起因於心 臟每次心跳期間去極化的微小電改變。接近心臟而置放的ECG貼片允許易於獲取ECG信號。大體而言，ECG貼片包含用於偵測ECG信號的ECG電極、及用於將偏壓電壓供應至人的身體的偏壓電極。偏壓電極通常與ECG電極一起附接至人的身體。
根據本發明概念的一例示性實施例，提供一種心電圖(ECG)貼片，其包括：第一電極；第二電極；高通濾波器，其經組態以接收偏壓電壓及將所述偏壓電壓提供至所述第一電極及所述第二電極；以及信號處理單元，其經組態以產生所述偏壓電壓及將所述偏壓電壓提供至所述高通濾波器。
根據本發明概念的一例示性實施例，提供一種心電圖(ECG)貼片，其包括：第一貼片，其包含第一電極、高通濾波器及ECG信號處理單元；第二貼片，其包含第二電極及電池；以及纜線，其包含用於將偏壓電壓自所述第一貼片提供至所述第二電極的第一電線、用於將操作電壓提供至所述第二貼片的第二電線、以及用於將接地電壓提供至所述第二貼片的第三電線。
根據本發明概念的一例示性實施例，提供一種資料處理系統，其包括：ECG貼片，其包括第一電極、第二電極、經組態以產生待提供至所述第一電極及所述第二電極的偏壓電壓的高通濾波器、以及無線收發器；以及經組態以與所述ECG貼片通信的行動通信裝置。
根據本發明概念的一例示性實施例，提供一種資料處理系統，其包括：ECG貼片，其包括第一電極、第二電極、經組態 以產生待提供至所述第一電極及所述第二電極的偏壓電壓的高通濾波器、以及無線收發器；健康照護伺服器，其經組態以接收佩戴所述ECG貼片的個人的ECG醫療資料；以及行動計算裝置，其經組態以自所述健康照護伺服器接收所述個人的所述ECG醫療資料。
根據本發明概念的一例示性實施例，一種ECG貼片包括：第一電極，其經組態以偵測第一ECG信號；第二電極，其經組態以偵測第二ECG信號；高通濾波器，其經組態以對所述第一ECG信號執行高通濾波以產生第一經高通濾波信號，及對所述第二ECG信號執行高通濾波以產生第二經高通濾波信號；以及信號處理單元，其經組態以基於所述第一ECG信號與所述第二ECG信號之間的差而產生ECG輸出信號，其中所述高通濾波器經進一步組態以基於驅動電壓而產生第一偏壓電壓及將所述第一偏壓電壓提供至所述第一電極，以及基於所述驅動電壓而產生第二偏壓電壓及將所述第二偏壓電壓提供至所述第二電極。
根據本發明概念的一例示性實施例，一種ECG貼片包括：第一貼片，其包含第一電極及ECG感測器；第二貼片，其包含第二電極；以及纜線，其連接於所述第一貼片與所述第二貼片之間，其中所述ECG感測器經組態以接收第一經高通濾波信號及第二經高通濾波信號，以及放大所述第一經高通濾波信號與所述第二經高通濾波信號之間的電壓差以產生輸出電壓，其中所述第一貼片包含高通濾波器，所述高通濾波器經組態以使用驅動電壓來產生第一偏壓電壓及第二偏壓電壓，以及將所述第一偏壓電壓提供至所述第一電極及將所述第二偏壓電壓提供至所述第二電極。
根據本發明概念的一例示性實施例，提供一種ECG貼片，其包括：第一電極；第二電極；電線；以及高通濾波器，其經組態以產生第一偏壓電壓及第二偏壓電壓，經由傳輸線將所述第一偏壓電壓施加至所述第一電極，以及經由所述電線將所述第二偏壓電壓施加至所述第二電極。
根據本發明概念的一例示性實施例，提供一種ECG貼片，其包括：第一電極，其經組態以偵測來自人的心臟的第一ECG信號；第二電極，其經組態以偵測來自所述人的所述心臟的第二ECG信號；高通濾波器，其經組態以對所述第一ECG信號執行高通濾波以產生第一經高通濾波信號，及對所述第二ECG信號執行高通濾波以產生第二經高通濾波信號；以及ECG處理單元，其包含：ECG感測器，其經組態以感測所述第一經高通濾波信號與所述第二經高通濾波信號之間的差及產生對應於感測結果的ECG輸出信號，以及偏壓電壓產生電路，其經組態以將偏壓電壓提供至所述高通濾波器。
100:可穿戴式心電圖(ECG)貼片
110:第一貼片
111、151:黏著層
112:第一心電圖(ECG)電極
120、120-1:心電圖(ECG)信號處理單元
121-1:第一接墊
121-2:第二接墊
121-3:第三接墊
121-4:第四接墊
121-5:第五接墊
122-1:第一傳輸線
122-2:第二傳輸線
123:心電圖(ECG)感測器
125:電壓調節器
127:分壓器
129:驅動器
130:高通濾波器
131、133、134、136:電阻器
132、135:電容器
140、142:靜電放電(ESD)保護電路
150:第二貼片
152:第二心電圖(ECG)電極
154:電池
170:纜線
210:傳輸線
220:屏蔽結構/屏蔽層
230:數位線
300:個人
410:類比至數位轉換器(ADC)
420:中央處理單元(CPU)
430:記憶體控制器
435:內部記憶體裝置
440:安全電路
450:無線收發器
460:記憶體裝置
470:感測器
500、801:物聯網(IoT)裝置
510:顯示裝置
520:患者資訊
521:年齡
522:血型
523:家庭醫生(醫療助理)
524:病史
530:生物資訊
531:心跳速率
532:心電圖(ECG)波形
800A、800B、900:資料處理系統
810、830、905、912、914:網路
820:第一醫療伺服器
821、855、917:資料庫
840、920:醫療機構
845、925:計算裝置
850:第二醫療伺服器
910:行動計算裝置
915:醫療伺服器(健康照護伺服器)
C、CC、FC:電容
DDATA、HDATA:資料
ECG_N:第二經高通濾波心電圖(ECG)信號
ECG_P:第一經高通濾波心電圖(ECG)信號
IC:噪聲電流
IFM:電極介面模型
L1:第三傳輸線
LAYER1:第一層
LAYER4:第四層
LAYER5:第五層
LAYER6:第六層
ND:節點
R1、R2:電阻值
VDD:操作電壓
VDD/2:驅動電壓
VECG:電壓
Vhc:電壓差
VSS:接地電壓
VSSPCB:印刷電路板(PCB)的接地電壓
W1:第一電線
W2:第二電線
W3:第三電線
Zelec:接觸阻抗
S110、S120、S130、S140、S150、S800、S801、S803、S804、S805、S807、S809、S811、S813、S821、S823、S901、S903、S905、S906、S907、S909、S911:操作
藉由參考隨附圖式詳細描述本發明概念的例示性實施例，本發明概念的上文以及其他特徵將變得較顯而易見，在圖式中：圖1為根據本發明概念的一例示性實施例的包含兩個ECG電極及一浮動高通濾波器的可穿戴式心電圖(ECG)貼片的透視圖。
圖2為根據本發明概念的一例示性實施例的繪示圖1中所說明的可穿戴式ECG貼片圍繞人類心臟而置放的狀態的透視圖。
圖3為根據本發明概念的一例示性實施例的圖1中所說明的可穿戴式ECG貼片的詳細方塊圖。
圖4為根據本發明概念的一例示性實施例的包含於圖1中所說明的可穿戴式ECG貼片的第一貼片中的浮動高通濾波器及ECG傳輸線的佈局的示意圖。
圖5為根據本發明概念的一例示性實施例的包含於圖1中所說明的可穿戴式ECG貼片的第一貼片中的印刷電路板(printed circuit board；PCB)的佈局的示意圖。
圖6為根據本發明概念的一例示性實施例的圖1中所說明的可穿戴式ECG貼片的詳細方塊圖。
圖7為根據本發明概念的一例示性實施例的包含圖6中所示的ECG信號處理單元的資料處理系統的圖。
圖8、圖9以及圖10為說明根據本發明概念的一例示性實施例的包含圖1中所示的可穿戴式ECG貼片的資料處理系統的圖。
圖1為根據本發明概念的一例示性實施例的包含兩個ECG電極及一浮動高通濾波器的可穿戴式心電圖(ECG)貼片100的透視圖。圖2為根據本發明概念的一例示性實施例的繪示圖1中所說明的可穿戴式ECG貼片100圍繞人類心臟而置放的狀態的透視圖。
參考圖1，可穿戴式ECG貼片100可包含第一貼片110、第二貼片150以及纜線170。可穿戴式ECG貼片100可稱為ECG貼片或ECG感測器貼片。
ECG電極112及152分別置放於貼片110及150上。可穿戴式ECG貼片100並不需要在貼片110及150中的任一者中實施用於身體偏壓的特殊ECG電極。因此，可穿戴式ECG貼片100僅包含兩個ECG電極112及152。ECG電極112及152為置放於身體上(且更特定言之，圍繞個人300的心臟而置放)的ECG電極或ECG信號電極。
在圖2中，參考數字111指示用於將第一貼片110的第一ECG電極112固定或附著至人心臟周圍的胸部的表面的黏著層，且參考數字151指示用於將第二貼片150的第二ECG電極152固定或附著至人心臟周圍的胸部的表面的黏著層。黏著層111及151中的每一者可包含導電凝膠，但不限於此。此外，參考標號111及151可分別指示電連接至ECG電極112及152的拋棄式ECG電極。
圖3為根據本發明概念的一例示性實施例的圖1中所說明的可穿戴式ECG貼片100的詳細方塊圖。參考圖3，VECG指示由人300的心跳產生的ECG信號的電壓；電極介面模型IFM中的Zelec指示各模型化ECG電極112或152與人300之間的接觸阻抗；Vhc指示電壓差，例如，ECG電極112與152之間的直流電(direct current；DC)分量；且△Z指示第一貼片110的阻抗與第二貼片150的接觸阻抗之間的差。△Z為增大運動噪聲的因數中的一者。運動噪聲可由人300的運動或ECG電極112與152之間的實體差異(例如，存在於相應ECG電極112及152與人300的身體之間的黏著層111與黏著層151的厚度之間的差)增大。可藉由電阻(例如，51kΩ)及電容(例如，47nF)判定接觸阻抗Zelec， 且電壓差Vhc可為±300mV，但這些值51kΩ、47nF以及±300mV僅為實例。
50/60Hz指示自噪聲源(noise source；NS)產生的電源噪聲，且IC指示自NS產生的噪聲電流。舉例而言，當具有圍繞心臟置放於身體上的可穿戴式ECG貼片100的人300接近NS(例如，螢光燈或量測裝置，其按50Hz或60Hz的頻率操作)時，電源噪聲50/60Hz及噪聲電流IC可影響人300的身體。FC指示地面接地(ground；GND)與人300的身體之間的電容；VSSPCB指示ECG信號處理單元120的接地(或印刷電路板(PCB)的接地)；且CC指示地面接地GND與PCB接地VSSPCB之間的電容。
參看圖1至圖3，第一貼片110包含第一ECG電極112、ECG信號處理單元120、高通濾波器130、以及傳輸線122-1、122-2及L1。
第一ECG電極112可偵測來自人300的心臟的第一ECG信號。高通濾波器130可對第一ECG信號執行高通濾波以產生第一經高通濾波ECG信號ECG_P。
ECG信號處理單元120可包含多個接墊121-1、121-2、121-3、121-4以及121-5、ECG感測器123、電壓調節器125、分壓器127以及驅動器129。ECG信號處理單元120，其可處理生物信號ECG_P及ECG_N，可為ECG晶片或生物處理器。
ECG感測器123可感測經由第一接墊121-1輸入的第一經高通濾波ECG信號ECG_P與經由第二接墊121-2輸入的第二經高通濾波ECG信號ECG_N之間的差，且可產生且處理對應於感測結果的ECG輸出信號。
電壓調節器125可經由第三接墊121-3接收操作電壓VDD、可調節操作電壓VDD、且可產生包含於ECG信號處理單元120中的ECG感測器123的操作電壓。操作電壓VDD由嵌入於第二貼片150中的電池154產生，且可經由第二電線W2及第三接墊121-3供應至電壓調節器125。
分壓器127可劃分已由電壓調節器125調節的電壓(例如，VDD)以產生驅動電壓。驅動電壓可為VDD/2，但不限於此。驅動器129可經由第五接墊121-5將驅動電壓VDD/2驅動至高通濾波器130。驅動器129可具有1的增益，且可實施為電流驅動器，但本發明概念不限於此實例。
高通濾波器130可使用驅動電壓VDD/2來產生第一偏壓電壓及第二偏壓電壓、可經由第三傳輸線L1及第一ECG電極112將第一偏壓電壓施加至人300的身體、且可經由第一電線W1及第二ECG電極152將第二偏壓電壓施加至人300的身體。第一偏壓電壓的位準可與第二偏壓電壓的位準相同，但本發明概念不限於此實例。第一及第二偏壓電壓的位準可由在ECG電極112及152附接至人300的身體時自驅動器129輸出的驅動電壓(例如，VDD/2)判定。
因此，第一ECG電極112可在某時間將第一偏壓電壓施加至人300的身體且偵測第一ECG信號，且第二ECG電極152可在某時間將第二偏壓電壓施加至人300的身體且偵測第二ECG信號。所述時間可相同、實質上同時或彼此不同。
因為驅動電壓VDD/2被施加至高通濾波器130，所以高通濾波器130可實施為浮動高通濾波器。高通濾波器130可包含 多個電容器132及135、及多個電阻器131、133、134以及136。儘管在圖3中所說明的實施例中高通濾波器130置放於ECG信號處理單元120外部，但高通濾波器130可整合於ECG信號處理單元120中或置放於ECG信號處理單元120內。
第一電容器132連接於第三傳輸線L1與第一傳輸線122-1之間。第二電容器135連接於第一電線W1與第二傳輸線122-2之間。第一傳輸線122-1連接至第一接墊121-1。第二傳輸線122-2連接至第二接墊121-2。
第一電阻器131連接於第三傳輸線L1與連接至第五接墊121-5的節點ND之間。第二電阻器133連接於第一傳輸線122-1與節點ND之間。第三電阻器134連接於節點ND與第二傳輸線122-2之間。第四電阻器136連接於節點ND與第一電線W1之間。
電容器132及135可具有相同電容C，且電阻器131、133、134以及136可具有相同電阻值R。然而，電阻器131及136可具有電阻值R1且電阻器133及134可具有電阻值R2。在此情況下，電阻值R1可不同於電阻值R2。電阻器131、133、134以及136中的每一者可為被動或主動電阻元件。電容器132及135中的每一者可為開關電容器。
高通濾波器130的共模DC增益GCM,DC可為1。舉例而言，當R=R1=R2時，高通濾波器130的截止頻率fHPf,-3dB為1/2π RC，且差動輸入阻抗Zin,Diff接近R。
當ECG電極112及152圍繞心臟附著至人300的身體，且驅動電壓VDD/2施加至高通濾波器130時，第一傳輸線122-1 的電壓為VDD/2+G1．VECG/2+Vhc/2，且第二傳輸線122-2的電壓為VDD/2-G1．VECG/2+Vhc/2，其中G1可指示由電容C、電阻值R2及電壓VECG的頻率判定的增益。儘管圖3中所說明的公式不包含G1，但在實踐中這些公式可包含G1。
因此，差動DC輸入(例如，Vhc)由高通濾波器130衰減，且所衰減差動DC輸入可自ECG感測器123消除。人300的身體由兩個電阻器131及136及兩個ECG電極112及152偏壓。換言之，ECG貼片100並不包含用於獨佔地供應偏壓電壓的單獨偏壓電極。
電池154的接地及PCB接地VSSPCB可經由第三電線W3及第四接墊121-4與彼此連接。
第二貼片150可包含第二電極152及電池154。由第二電極152偵測到的第二ECG信號被經由第一電線W1傳輸至高通濾波器130。高通濾波器130對第二ECG信號執行高通濾波以輸出第二經高通濾波ECG信號ECG_N。可經由第二傳輸線122-2及第二接墊121-2將第二經高通濾波ECG信號ECG_N傳輸至ECG感測器123。
纜線170可包含用於將由置放於第二貼片150中的第二ECG電極152偵測到的第二ECG信號傳輸至第一貼片110的第一電線W1、用於將操作電壓VDD傳輸至第一貼片110的第二電線W2、以及用於將接地電壓傳輸至第一貼片110的第三電線W3。纜線170可為經屏蔽纜線。
圖4為根據本發明概念的一例示性實施例的包含於圖1中所說明的可穿戴式ECG貼片100的第一貼片110中的浮動高通 濾波器130及ECG傳輸線的佈局的示意圖。參考圖4，當ECG貼片100實施於包含多個層LAYER1至LAYER6的PCB中時，ECG信號處理單元120可置放於第一層LAYER1處，且高通濾波器130可置放於第六層LAYER6處，但本發明概念不限於當前實施例。
第一靜電放電(electrostatic discharge；ESD)保護電路140可置放於電極112及152與高通濾波器130之間。高通濾波器130可儘可能接近ECG感測器123而置放。用於供應接地電壓VSS的傳輸線可置放於第五層LAYER5處。ESD保護電路140及142、用於傳輸第一經高通濾波ECG信號ECG_P的第一傳輸線122-1、以及用於傳輸第二經高通濾波ECG信號ECG_N的第二傳輸線122-2可置放於第六層LAYER6處，但本發明概念不限於所述當前實施例。
圖5為根據本發明概念的一例示性實施例的包含於圖1中所說明的可穿戴式ECG貼片100的第一貼片110中的PCB的佈局的示意圖。參考圖5，用於傳輸第一經高通濾波ECG信號ECG_P的傳輸線及高通濾波器130置放於第六層LAYER6處，置放於第五層LAYER5處以傳輸接地電壓的傳輸線210可具有用於屏蔽用於傳輸第一經高通濾波ECG信號ECG_P的傳輸線的結構，以防止置放於第四層LAYER4處的數位線230與置放於第六層LAYER6處以傳輸第一經高通濾波ECG信號ECG_P的傳輸線之間的耦合噪聲。此外，屏蔽結構220或屏蔽層220可置放於數位線230與高通濾波器130之間，以防止數位線230與高通濾波器130之間的耦合噪聲。
圖6為根據本發明概念的一例示性實施例的圖1中所說 明的可穿戴式ECG貼片的詳細方塊圖。參看圖1、圖2、圖3以及圖6，ECG處理單元120-1可包含ECG感測器123、類比至數位轉換器(analog-to-digital converter；ADC)410、中央處理單元(central processing unit；CPU)420、記憶體控制器430、內部記憶體裝置435、安全電路440以及無線收發器450。參看圖1、圖3以及圖6，ECG貼片可包含記憶體裝置460及感測器470。
參看圖3及圖6，ECG感測器123可接收第一經高通濾波ECG信號ECG_P及第二經高通濾波ECG信號ECG_N，處理(或放大)第一經高通濾波ECG信號ECG_P與第二經高通濾波ECG信號ECG_N之間的電壓差，且產生對應於處理(或放大)的結果的ECG輸出。
ADC 410可將ECG輸出轉化成ECG數位信號，且將ECG數位信號輸出至CPU 420。CPU 420可使用ECG數位信號來分析人的心律。CPU 420可使用ECG數位信號來偵測、預計或分析人的心跳驟停(sudden cardiac arrest；SCA)。舉例而言，CPU 420可使用ECG數位信號來偵測、預計或分析心律不整(cardiac arrhythmias)，諸如心室性震顫(ventricular fibrillation)及/或心室性心博過速(ventricular tachycardia)。
記憶體控制器430在CPU 420的控制下可將與經高通濾波ECG信號ECG_P及ECG_N相關的資料傳輸至內部記憶體裝置435及/或記憶體裝置460，且自內部記憶體裝置435及/或記憶體裝置460接收與經高通濾波ECG信號ECG_P及ECG_N相關的資料。
內部記憶體裝置435可為唯讀記憶體(read only memory； ROM)、隨機存取記憶體(random access memory；RAM)、動態RAM(dynamic random access memory；DRAM)或靜態RAM(static random access memory；SRAM)，但不限於此。記憶體裝置460可儲存用於啟動ECG貼片100的啟動映像、及待由CPU 420執行的應用程式。記憶體裝置460可包括揮發性記憶體及/或非揮發性記憶體。揮發性記憶體可為RAM、DRAM或SRAM，但不限於此。非揮發性記憶體可為電可擦除可程式化ROM(electrically erasable programmable ROM；EEPROM)、NAND型快閃記憶體、NOR型快閃記憶體、磁性RAM(magnetic RAM)、自旋轉移力矩(MRAM)、鐵電RAM(ferroelectric RAM；FeRAM)、相變RAM(phase change RAM；PRAM)、電阻式RAM(resistive RAM；RRAM)、全像(holographic)記憶體、分子電子元件(molecular electronics)記憶體裝置或絕緣體阻變(insulator resistance change)記憶體，但不限於此。
內部記憶體裝置435及/或記憶體裝置460可在記憶體控制器430的控制下儲存關於人(諸如患者)的資訊(例如，患者資料)及/或與經高通濾波ECG信號ECG_P及ECG_N相關的資料。舉例而言，可包含經高通濾波ECG信號ECG_P及ECG_N的資料、與心跳速率相關的資料、與心律不整相關的資料、與心室性震顫相關的資料(例如，心室性震顫的歷史及去顫的歷史)、及/或由感測器470產生的感測資料。舉例而言，資料可由安全電路440編碼或解碼。
安全電路440可將自CPU 420輸出且與心律相關的資料編碼成安全性資料，且將經編碼安全性資料輸出至無線收發器 450。此外，安全電路440可對自無線收發器450傳輸的資料進行解碼，且將經解碼資料傳輸至CPU 420。舉例而言，安全電路440可經組態(例如，經程式化)有加密及解密程式碼。
無線收發器450可在CPU 440的控制下將自安全電路440輸出的經編碼安全性資料傳輸至外部物聯網(Internet of Things；IoT)裝置500(例如，無線通信裝置、智慧型手錶、智慧型電話、平板個人電腦(personal computer；PC)、可穿戴式電腦、行動網際網路裝置等)。ECG處理單元120-1可使用通信電路(例如，無線收發器450)用於連接至外部IoT裝置500。舉例而言，ECG處理單元120-1可判定通信電路連接至何種類型的外部智慧型裝置。
無線收發器450可經由以下各者將與經高通濾波ECG信號ECG_P及ECG_N相關的資料(例如，安全性資料或生物資料)傳輸至外部IoT裝置500：區域網路(local area network；LAN)、諸如無線保真(wireless fidelity；Wi-Fi)的無線LAN(wireless local area network；WLAN)、諸如藍芽的無線個人區域網路(wireless personal area network；WPAN)、無線通用串列匯流排(universal serial bus；USB)、Zigbee連接、近場通信(universal serial bus；NFC)連接、射頻識別(radio-frequency identification；RFID)連接或行動蜂巢式網路。舉例而言，行動通信網路可為第3代(3rd generation；3G)行動通信網路、第4代(4th generation；4G)行動通信網路或長期演進行動通信網路(long term evolution；LTETM)。舉例而言，無線收發器450可包含收發器及天線以用於數據機通信。藍芽介面可支援藍芽低能量(Bluetooth Low Energy；BLE)。
圖7為根據本發明概念的一例示性實施例的包含圖6中所示的ECG信號處理單元120-1的資料處理系統的圖。參看圖6及圖7，IoT裝置500的使用者可執行(例如，選擇以供使用)安裝於IoT裝置500中的應用程式(S110)。
IoT裝置500的通信模組(或無線收發器)可在由IoT裝置500的CPU執行的應用程式的控制下將資訊請求傳輸至ECG處理單元120或120-1(在下文中統稱為120)(S120)。ECG處理單元120(例如生物處理器120)的CPU 420可藉由經由無線收發器450執行資訊請求來要求驗證(S130)。
在完成驗證之後，CPU 420可使用記憶體控制器430自記憶體裝置435或460讀取患者資訊及生物資訊，且經由安全電路440將患者資訊及生物資訊傳輸至無線收發器450。無線收發器450可經由無線網路將患者資訊及生物資訊傳輸至IoT裝置500(S140)。
由包含於IoT裝置500中的CPU執行的應用程式可在IoT裝置500的顯示裝置510上顯示患者資訊520及/或生物資訊530(S150)。舉例而言，患者資訊520可包含年齡521、血型522、家庭醫生(醫療助理)523及/或患者的病史524。生物資訊530可包含心跳速率531及ECG波形532。
IoT裝置500的使用者可使用患者資訊520及/或生物資訊530判定可穿戴式ECG貼片100附著至的患者的狀態，且根據判定的結果對患者執行恰當的醫療處理或緊急診斷。
圖8、圖9以及圖10為說明根據本發明概念的例示性實施例的包含圖1中所示的可穿戴式ECG貼片的資料處理系統的 圖。參考圖8，資料處理系統800A可用以提供遠距醫療服務。資料處理系統800A可包含可穿戴式ECG貼片100及第一醫療伺服器(健康照護伺服器)820，第一醫療伺服器820可經由無線網路810(例如，網際網路或Wi-Fi)與可穿戴式ECG貼片100通信。
根據一個實例，資料處理系統800A可進一步包含第二醫療伺服器(健康照護伺服器)850，第二醫療伺服器850可經由無線網路810與可穿戴式ECG貼片100及/或第一醫療伺服器820通信。舉例而言，健康保險公司及/或保險公司可管理第二醫療伺服器850及資料庫855。
可穿戴式ECG貼片100的無線收發器450可傳輸對應於ECG信號ECG_P及ECG_N的資料HDATA。應用程式可儲存第一醫療伺服器820的統一資源定位符(uniform resource locator；URL)及/或第二醫療伺服器850的URL。因此，可穿戴式ECG貼片100的無線收發器450可在CPU 420的控制或由CPU 420執行的應用程式(「app」)的控制下經由網路810將資料HDATA傳輸至第一醫療伺服器820(S801)及/或第二醫療伺服器850(S821)
資料HDATA可包含ECG信號ECG_P及ECG_N、基於ECG信號ECG_P及ECG_N所產生的資料、及患者資訊。舉例而言，基於ECG信號ECG_P及ECG_N所產生的資料可包含關於心室性震顫的資料、關於心室性心博過速、心跳速率、心律不整或患者的去顫歷史的資料，但不限於此。
無線網路810可將資料HDATA傳輸至第一醫療伺服器820及/或第二醫療伺服器850(S803及/或S821)。第一醫療伺服器820可將資料HDATA儲存於資料庫821中(S804)，且經由網 路830將資料HDATA傳輸至在醫療機構840處工作的醫生的計算裝置845(S805)。舉例而言，醫生的計算裝置845可為PC或平板PC，但不限於此。醫生可(例如)在醫療機構、公共健康中心、診所、醫院或救援中心處工作。
醫生可使用經由計算裝置845所顯示的資料HDATA來診斷患者的狀態，且將診斷資料輸入至計算裝置845中(S807)。計算裝置845經由網路830將診斷資料DDATA傳輸所述第一醫療伺服器820(S809)，且第一醫療伺服器820將診斷資料DDATA儲存於資料庫821中(S804)且將診斷資料DDATA傳輸至網路810(S811)。網路810可將診斷資料DDATA傳輸至可穿戴式ECG貼片100(S813)或至第二醫療伺服器850(S821)。ECG貼片100可將診斷資料DDATA儲存於記憶體裝置435或460中。第二醫療伺服器850可將診斷資料DDATA儲存於資料庫855中(S823)。
伺服器820及850中的每一者可將資料HDATA及DDATA中的每一者儲存在資料庫821及855中或分析資料HDATA及DDATA中的每一者。此外，伺服器820及850中的每一者可將分析的結果傳輸至網路810及830。
參考圖9，資料處理系統800B可用以提供遠端醫療服務。資料處理系統800B可包含可穿戴式ECG貼片100、IoT裝置801(例如智慧型手錶或智慧型電話)、以及可經由無線網路810與IoT裝置801通信的第一醫療伺服器820。IoT裝置801可為在圖6及圖7中繪示且參考圖6及圖7所描述的實例的IoT裝置500，但不限於此。圖9的資料處理系統800B就其結構及操作而言類似於圖8的資料處理系統800A，除了IoT裝置801以外，可穿戴式ECG 貼片100經由IoT裝置801向無線網路810傳輸資料或自無線網路810接收資料。
可穿戴式ECG貼片100可將由可穿戴式ECG貼片100產生的資料HDATA傳輸至IoT裝置801(S800)。舉例而言，可穿戴式ECG貼片100可根據IoT裝置801的請求或當偵測到患者的心臟功能的反常時自動地將資料HDATA傳輸至IoT裝置801(S800)。IoT裝置801可將資料HDATA傳輸至網路810(S801)，且接收自網路810輸出的診斷資料DDATA(S813)。IoT裝置801可在IoT裝置801的顯示器上顯示診斷資料DDATA。因此，IoT裝置801的使用者可使用診斷資料DDATA向佩戴可穿戴式ECG貼片100的患者提供適當的醫療照護或對其執行急救。
參考圖10，資料處理系統900可用以提供遠端醫療服務。資料處理系統900可包含可穿戴式ECG貼片100及可經由網路905與可穿戴式ECG貼片100通信的行動計算裝置910。資料處理系統900可進一步包含可經由網路912與行動計算裝置910通信的醫療伺服器(健康照護伺服器)915。
可穿戴式ECG貼片100的無線收發器450可在CPU 420的控制或由CPU 420執行的應用程式的控制下經由網路905將對應於ECG信號ECG_P及ECG_N的資料HDATA傳輸至行動計算裝置910(S901)。
舉例而言，行動計算裝置910可為智慧型電話、平板PC、最小侵入式裝置(minimally invasive device；MID)、IoT裝置、萬物聯網(internet of everything；IoE)裝置、但不限於此。可執行待參考圖10描述的應用程式的行動計算裝置910的使用者可為醫 療小組、監護人或過路人。過路人可能為已完成急救訓練的某人；然而，本發明概念不限於此。
由行動計算裝置910的CPU執行的應用程式可由顯示於行動計算裝置910的顯示器上的圖示、介面等表示。行動計算裝置910可在應用程式的控制下經由網路912將資料HDATA傳輸至醫療伺服器915(S903及S905)。行動計算裝置910儲存醫療伺服器915的URL，使得行動計算裝置910可在應用程式的控制下將資料HDATA傳輸至對應於URL的醫療伺服器915(S903及S905)。
醫療伺服器915可將資料HDATA儲存於資料庫917中(S906)，且經由網路914將資料HDATA傳輸至在醫療機構920處工作的醫生的計算裝置925。
醫生可使用經由計算裝置925所顯示的資料HDATA來診斷患者的狀態，且將診斷資料輸入至計算裝置925中(S907)。計算裝置925可經由網路914將診斷資料DDATA傳輸至醫療伺服器915，且醫療伺服器915可將診斷資料DDATA儲存於資料庫917中(S906)，且經由網路912將診斷資料DDATA傳輸至行動計算裝置910(S909及S911)。行動計算裝置910可在行動計算裝置910的顯示器上顯示醫生的診斷資料DDATA。因此，行動計算裝置910的使用者可使用診斷資料DDATA向佩戴可穿戴式ECG貼片100的患者提供適當的醫療照護或對其執行急救。
如上文所描述，根據本發明概念的一例示性實施例，ECG貼片包含兩個電極及一浮動高通濾波器，但並不包含用於將偏壓電壓施加至人體的偏壓電極。為了產生偏壓電壓，ECG貼片使用 高通濾波器，且經由ECG電極將偏壓電壓施加至人體。換言之，因為ECG貼片並不包含偏壓電極，所以ECG貼片的外觀尺寸在大小方面減小。此外，因為ECG貼片具有最小數目個電極，所以最小化ECG貼片與皮膚之間的接觸區域，使得將ECG貼片附著至皮膚/從皮膚拆離的便利性增大，且亦最小化受附接電極影響的皮膚的面積。
雖然本發明概念已參考其例示性實施例進行特定繪示及描述，但一般熟習此項技術者將理解，可在不脫離如由以下申請專利範圍定義的本發明概念的精神及範疇的情況下在其中進行形式及細節的各種改變。
100‧‧‧可穿戴式心電圖(ECG)貼片
110‧‧‧第一貼片
112‧‧‧第一心電圖(ECG)電極
120‧‧‧心電圖(ECG)信號處理單元
121-1‧‧‧第一接墊
121-2‧‧‧第二接墊
121-3‧‧‧第三接墊
121-4‧‧‧第四接墊
121-5‧‧‧第五接墊
122-1‧‧‧第一傳輸線
122-2‧‧‧第二傳輸線
123‧‧‧心電圖(ECG)感測器
125‧‧‧電壓調節器
127‧‧‧分壓器
129‧‧‧驅動器
130‧‧‧高通濾波器
131、133、134、136‧‧‧電阻器
132、135‧‧‧電容器
150‧‧‧第二貼片
152‧‧‧第二心電圖(ECG)電極
154‧‧‧電池
170‧‧‧纜線
300‧‧‧個人
C、CC、FC‧‧‧電容值
ECG_N‧‧‧第二經高通濾波心電圖(ECG)信號
ECG_P‧‧‧第一經高通濾波心電圖(ECG)信號
IC‧‧‧噪聲電流
IFM‧‧‧電極介面模型
L1‧‧‧傳輸線
ND‧‧‧節點
R1、R2‧‧‧電阻值
VDD‧‧‧操作電壓
VDD/2‧‧‧驅動電壓
VECG‧‧‧電壓
Vhc‧‧‧電壓差
VSSPCB‧‧‧印刷電路板的接地電壓
W1‧‧‧第一電線
W2‧‧‧第二電線
W3‧‧‧第三電線
Zelec‧‧‧接觸阻抗

Claims (20)

  1. 一種心電圖(ECG)貼片，其包括：第一電極；第二電極；高通濾波器，其經組態以接收偏壓電壓及將所述偏壓電壓提供至所述第一電極及所述第二電極；以及信號處理單元，其經組態以經由連接所述高通濾波器與所述信號處理單元的線路產生所述偏壓電壓及將所述偏壓電壓提供至所述高通濾波器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的ECG貼片，其中所述信號處理單元包括：電壓調節器，其經組態以接收操作電壓；分壓器，其經組態以劃分已由所述電壓調節器調節的電壓，以產生所述偏壓電壓；以及驅動器，其經組態以將所述偏壓電壓驅動至所述高通濾波器。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的ECG貼片，其中所述驅動器為電流驅動器。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的ECG貼片，其中所述操作電壓是自電池提供至所述電壓調節器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的ECG貼片，其中所述高通濾波器為浮動高通濾波器。
  6. 一種心電圖(ECG)貼片，其包括：第一貼片，其包含第一電極、高通濾波器以及ECG信號處理單元，其中所述ECG信號處理單元產生並提供偏壓電壓至所述高 通濾波器；第二貼片，其包含第二電極及電池；以及纜線，其包含用於將所述偏壓電壓自所述第一貼片提供至所述第二電極的第一電線、用於將操作電壓提供至所述第一貼片的第二電線、以及用於將接地電壓提供至所述第一貼片的第三電線。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的ECG貼片，其中所述ECG信號處理單元包括：電壓調節器，其經組態以接收所述操作電壓；分壓器，其經組態以劃分已由所述電壓調節器調節的電壓，以產生所述偏壓電壓；以及驅動器，其經組態以將所述偏壓電壓驅動至所述高通濾波器。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的ECG貼片，其中所述高通濾波器經組態以自所述ECG信號處理單元接收所述偏壓電壓、將所述偏壓電壓提供至所述第一電極，以及經由所述第一電線將所述偏壓電壓提供至所述第二電極。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的ECG貼片，其中所述高通濾波器經組態以對由所述第一電極偵測到的第一ECG信號執行高通濾波以產生第一經高通濾波ECG信號，及對由所述第二電極偵測到的第二ECG信號執行高通濾波以產生第二經高通濾波ECG信號，且其中所述ECG信號處理單元經組態以基於第一經高通濾波ECG信號與第二經高通濾波ECG信號之間的差而產生ECG輸出信號。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的ECG貼片，其中所述第 一貼片包含具有多個層的印刷電路板，且其中所述ECG信號處理單元安置於所述多個層的第一層處，且所述高通濾波器安置於所述多個層的最後一層處。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的ECG貼片，其中所述ECG信號處理單元與所述高通濾波器相對於彼此而安置。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的ECG貼片，其中用於傳輸接地電壓的傳輸線經組態以屏蔽用於傳輸第一經高通濾波信號的傳輸線。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的ECG貼片，其中屏蔽層安置於所述高通濾波器與所述ECG信號處理單元的信號線之間。
  14. 一種心電圖(ECG)貼片，其包括：第一電極，其經組態以偵測第一ECG信號；第二電極，其經組態以偵測第二ECG信號；高通濾波器，其經組態以對所述第一ECG信號執行高通濾波以產生第一經高通濾波信號，及對所述第二ECG信號執行高通濾波以產生第二經高通濾波信號；以及信號處理單元，其經組態以基於所述第一經高通濾波信號與所述第二經高通濾波信號之間的差而產生ECG輸出信號，其中所述高通濾波器經進一步組態以基於從所述信號處理單元接收的驅動電壓而產生第一偏壓電壓及將所述第一偏壓電壓提供至所述第一電極，以及基於所述驅動電壓而產生第二偏壓電壓及將所述第二偏壓電壓提供至所述第二電極。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的ECG貼片，其中所述 第一偏壓電壓與所述第二偏壓電壓具有相同位準。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的ECG貼片，其中當所述第一偏壓電壓施加至人的身體時偵測到所述第一ECG信號，且當所述第二偏壓電壓施加至所述人的身體時偵測到所述第二ECG信號。
  17. 如申請專利範圍第14項所述的ECG貼片，其中所述高通濾波器為浮動高通濾波器。
  18. 如申請專利範圍第14項所述的ECG貼片，其中所述高通濾波器包括：第一電容器，其連接於第一傳輸線與第三傳輸線之間，其中所述第一傳輸線連接至所述信號處理單元的第一接墊；第二電容器，其連接於第一電線與第二傳輸線之間，其中所述第二傳輸線連接至所述信號處理單元的第二接墊；第一電阻器，其連接於所述第三傳輸線與第一節點之間，所述第一節點連接至所述信號處理單元的第五接墊；第二電阻器，其連接於所述第一傳輸線與所述第一節點之間；第三電阻器，其連接於所述第一節點與所述第二傳輸線之間；以及第四電阻器，其連接於所述第一節點與所述第一電線之間。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的ECG貼片，其中所述第一電容器與所述第二電容器具有與彼此相同的電容值，且所述第一電阻器至所述第四電阻器具有與彼此相同的電阻值。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的ECG貼片，其中所述信號處理單元包括： 電壓調節器，其連接至所述信號處理單元的第三接墊，且經組態以經由所述第三接墊接收操作電壓及調節所述操作電壓，其中所述第三接墊連接至第二電線；分壓器，其經組態以劃分已由所述電壓產生器調節的所述電壓以產生驅動電壓；以及驅動器，其經組態以驅動所述驅動電壓及經由所述第五接墊將所述驅動電壓提供至所述高通濾波器。
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