健康監(jiān)視系統(tǒng)和方法
【專利摘要】用于在健康監(jiān)視中減小噪聲的系統(tǒng)、方法和設備包括接收健康信號和/或具有用于健康監(jiān)視的至少一個電極或傳感器的監(jiān)視系統(tǒng)、方法和/或設備。
【專利說明】
健康監(jiān)視系統(tǒng)和方法
技術領域
[0001] 軟件技術、電子技術、傳感器技術以及材料科學的發(fā)展已經使得患者監(jiān)視技術發(fā) 生了翻天覆地的變化。尤其是，許多設備和系統(tǒng)已可用于各種健康監(jiān)視應用中。然而，仍需 要對健康監(jiān)視設備和系統(tǒng)進行改進，以提供高效的數(shù)據(jù)收集和/或用于參數(shù)確定的控制中 的一種或多種。
【背景技術】
[0002] 然后可開發(fā)用于患者和其醫(yī)師的其他替代方式以包括魯棒且便利的監(jiān)視器，該監(jiān) 視器在某些情況下可以收集并傳遞長期數(shù)據(jù)，以及可以實時監(jiān)視事件，其包括多變量參數(shù) 確定。

【發(fā)明內容】

[0003] 本文所描述的是用于參數(shù)確定的若干種替代性的監(jiān)視設備、系統(tǒng)和/或方法，在某 些情況中可用于長期感測和/或記錄個體(諸如嬰兒、運動員或心臟病患者）的心臟和/或呼 吸數(shù)據(jù)。在下文以整個說明書中總結和/或示例性示出了多種替代性的實施方式和應用。
[0004] 在一個替代性的方面，本發(fā)明可以包括以下實施方式，其中健康設備被配置成根 據(jù)由一個或多個傳感器所收集的時間一致測量值來監(jiān)視個體的多個生理參數(shù)，所述一個或 多個傳感器包括但不限于下述內容中的一項或多項：用于測量心電圖（ECG)的離子電位變 化的電極、用于基于光學的氧飽和度測量的光源和一個或多個光電探測器(諸如LED光電二 極管組）、溫度傳感器、用于運動和體力活動測量的xyz加速計等。在某些實施方式中，本發(fā) 明的方法和設備可以被用于生成呼吸波形。其他實施方式可以包括模擬右腿驅動電路(在 本文中有時被稱為"代理右腿驅動電路"）的電路，該電路能夠減小被便捷地粘附至個體或 具有粘附至個體能力的占地面積較小的設備中的共模噪聲。
[0005] 在本發(fā)明的另一個替代性的方面，可以根據(jù)對脈搏傳導時間的確定來進行血壓確 定。該脈搏傳導時間是心臟壓力波從心臟傳播至身體中的其他位置的時間。脈搏傳導時間 的測量值之后可以被用于估算血壓。來自ECG或其他以及光電血管容積圖（亦稱為PPG)信號 的心跳計時可以被用于生成脈搏傳導時間。應當注意，可以根據(jù)傳統(tǒng)的或其他將來開發(fā)的 過程和/或設備或系統(tǒng)來生成這種信號;或者，可以從諸如也將在下文中描述的一個或多個 穿戴式監(jiān)視設備取得這種信號。
[0006] 在另一個替代性的方面，本發(fā)明可以包括用于根據(jù)時間一致的脈搏血氧測量信號 和ECG信號來測量和/或確定氧飽和度參數(shù)的一個或多個方法和/或設備。在一個實施方式 中，ECG信號可以被用于定義脈搏血氧測量數(shù)據(jù)的間隔或"幀"，收集這些間隔或"幀"并對其 求平均值，以用于確定脈搏血氧測量信號的恒定分量和主要周期分量(例如，直流(DC)分量 和交流(AC)分量），由此繼而可確定氧飽和度的值。具有脈搏血氧測量傳感器和ECG傳感器 的這些實施方式中的患者穿戴式設備當被放置在患者胸部時，特別地可用于所述信號采 集。
[0007] 這些以及其他替代性和/或附加的方面在多個說明的替代性和/或附加的實施方 式和應用中被示例性示出，其中的某些在附圖中示出并且由之后的權利要求部分來表征。 然而，如本領域普通技術人員將要理解的，上述總結和下文的詳細描述并沒有描述本發(fā)明 的全部范圍，并且實際上并非旨在對本發(fā)明的每一個示出的實施例或每種實施方式進行描 述，也并非旨在限制下文所提出的權利要求或保護范圍。
【附圖說明】
[0008] 附圖包括：
[0009] 包括子圖1A-1K并且由這些子圖所限定的圖1，示出了本發(fā)明的數(shù)個替代方式，包 括設備和替代性導電粘附結構的各種等比例俯視圖、仰視圖和立面圖。
[0010] 包括子圖2A-2D并且由這些子圖所限定的圖2,在圖2A-2C中提供了右腿驅動電路 的替代方式的電路圖，以及在圖2D中提供了脈搏血氧測量法的替代方式的電路圖。
[0011] 圖3是包括所使用的替代方法的流程圖。
[0012] 圖4示出了本發(fā)明的實施方式中可以使用的示例性計算機系統(tǒng)或計算資源。
[0013] 包括子圖5A_f5D并且由這些子圖所限定的圖5,提供了根據(jù)本發(fā)明的替代性軟件實 施方式的替代性屏幕截圖。
[0014] 圖6A和6B示出了用于使用脈搏血氧測量信號和心電圖信號來測量氧飽和度的一 個實施例的特征。
[0015] 圖6C是示出了用于確定氧飽和度值的一個實施例的步驟的流程圖。
[0016] 圖6D和6E示出了用于確定呼吸深度值的實施例。
[0017]圖7A、7B和7C提出了本發(fā)明的替代性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 雖然本發(fā)明適于多種修改和替代形式，但是其中的細節(jié)已經通過附圖中的示例和 下文描述被示出。然而，應當理解的是，其意圖并非旨在將本發(fā)明限制為所描述的特定實施 例。該意圖在于涵蓋落入本發(fā)明的精神和范圍之內的所有修改、等效和替代，這些修改、等 效和替代在本申請中進行描述，或者即便并未以文字方式給出也足以被理解為包括在本申 請中。
[0019] 在一個方面，本申請中的系統(tǒng)可以包括用于監(jiān)視生理參數(shù)的設備，生理參數(shù)諸如 為以下各項中的一個或多個或全部：心電圖（亦稱ECG或EKG)、光電血管容積圖（亦稱PPG)、 脈搏血氧測量、溫度和/或患者加速度或移動信號。
[0020] 此外，本申請的系統(tǒng)可以被建立用于使用或包括下述元件中的一個或多個來測量 和/或處理患者的此類信號：（a)電路，該電路在彈性或柔性電路板之中或之上或者形成該 彈性或柔性電路板，該電路被嵌入在具有上表面和下表面的平整彈性基板或板中，該電路 具有下述內容中的一項或多項：（i)至少一個傳感器，該傳感器被安裝在平整彈性基板的下 表面之中或之上或附近，該至少一個傳感器能夠與患者電連通或光連通，（? )至少一個信 號處理模塊，用于接收和/或接受來自該至少一個傳感器的信號，在某些實施方式中，還對 該信號進行轉換以將其儲存為患者數(shù)據(jù)，（m)至少一個存儲器模塊，用于接收和/或接受并 儲存患者數(shù)據(jù)，（iv)至少一個數(shù)據(jù)通信模塊，用于將所儲存的患者數(shù)據(jù)或其他傳遞至外部 設備，以及（V)控制模塊，用于對至少一個傳感器、以及上述至少一個信號處理模塊、至少 一個存儲器模塊、至少一個數(shù)據(jù)通信模塊中的一個或多個的定時和操作進行控制，和/或該 控制模塊能夠接收命令以通過至少一個數(shù)據(jù)通信模塊來實現(xiàn)患者數(shù)據(jù)的傳遞并從至少一 個存儲器模塊中擦除和/或清除患者數(shù)據(jù)；以及(b)導電粘合劑，該導電粘合劑可移除地粘 附至平整彈性基板的下表面，該導電粘合劑僅能沿著與平整彈性基板的下表面基本垂直的 方向粘附于患者的皮膚并傳導電信號，和/或在某些實施方式中，導電粘合劑包括與一個或 多個傳感器鄰近的導電部分以及非導電部分。在某些實施方式中，導電粘合劑是各向異性 導電粘合劑，其中包括僅沿著與皮膚基本垂直的方向（即"Z軸"導電）來傳導電流的材料區(qū) 域。
[0021] 在某些實施方式中，本發(fā)明的設備將尤其用于綜合長期的心臟監(jiān)視。其特征可以 包括導聯(lián)1ECG、PPG、脈搏血氧測量儀、加速計、溫度傳感器和/或進行手動患者事件標記的 按鈕或其他指示器中的一個或多個。這種設備可以適于儲存例如多達兩周的連續(xù)數(shù)據(jù)(盡 管在替代性實施方式中還可能儲存更長或更短時間的連續(xù)數(shù)據(jù)），該連續(xù)數(shù)據(jù)在某些實施 方式中可以經由有線或無線的計算機連接(如在一個示例中通過USB進行連接)或其他可接 受的數(shù)據(jù)連接僅在約為90秒(盡管在替代性實施方式中可以更長或更短）的短時間內被下 載至門診計算機或其他計算機上。配套的軟件數(shù)據(jù)分析包可以適于提供自動事件捕獲和/ 或允許即時或延遲的本地數(shù)據(jù)解析。
[0022] 醫(yī)師通常難以對間歇性心臟異常進行檢測和/或診斷，這是因為通常只有在對患 者進行體檢期間出現(xiàn)異常才能進行對其檢測和/或診斷。本發(fā)明的設備可以解決這個問題， 該設備在某些實施方式中可以對一個或多個生命體征進行連續(xù)或者基本連續(xù)的監(jiān)視。
[0023] 某些替代性特征可以包括下述內容中的一項或多項：（i) "右腿"驅動電路，其電極 僅位于胸部上，（ii )"z軸"或各向異性導電粘合劑電極接口，僅可以允許電極與該電極正下 方的患者皮膚之間的電連通，（m)數(shù)據(jù)被傳輸至可由CCU/ICU人員訪問的本地計算機并由 該計算機進行解析，（iv)獨特的硬件組合，可允許對多個數(shù)據(jù)資源進行時間一致性關聯(lián)以 協(xié)助診斷。
[0024] 在某些替代性實施方式中，本發(fā)明的設備和系統(tǒng)可以提供1)重復使用性(在某些 情況中，可重復用于接近或多于1000位患者），使得僅經過約10至15位患者測試便能夠收回 設備成本;2)ECG波形數(shù)據(jù)、慣性施加感測、手動事件標記、溫度感測和/或脈搏血氧測量中 的一個或多個，上述內容中的任一項或全部具有時間一致性，以更好地檢測和分析心律失 常事件;3)有效的水密性或防水性(使得患者/穿戴者在穿戴設備時能夠游泳）；以及4)綜合 分析包，典型地用于即時的本地數(shù)據(jù)解析。一種替代性設備可以適于利用柔性電路技術，來 提供一種輕薄、耐用以及在患者/穿戴者運動期間可靈活地貼合患者皮膚并隨患者皮膚移 動的設備。
[0025] 圖1和2示出了可適用于此的設備的替代性實施方式的示例。
[0026] 圖1示出了設備100,該設備100具有組件側或上側101、患者側或電路側102、總體 上由標記103所標識的一個或多個內電層以及細長條帶層105。條帶層105的上方和/或內部 可以具有電子器件。圖IA在被視為基本透明的設備中等比例地示出了以上組件以及本申請 中可能使用的其他元件。圖IB更具體地針對于上側101的平面圖，并且圖IC更具體地針對于 下側的患者側102的平面圖，并且圖ID更具體地針對于第一立面?zhèn)纫晥D。
[0027] 本發(fā)明中的許多電子器件可以被設置在一個或多個電子層103中，并且如本文一 般性所指示的，電子器件可以被封裝在材料1〇4(諸如醫(yī)用級硅膠、塑料等或灌封材料）中 (參見用于某些示例的圖1A、1B、1D和1K)，以將電子器件固定在細長條帶層105之上或之中 的工作位置處，或以其他方式相對于細長條帶層105功能性地布置。在許多實施方式中，灌 封材料或其他材料也可以或替代性地為電子器件提供防水或水密或阻水覆蓋，以使得電子 器件即使在水或汗液的使用環(huán)境中仍可持續(xù)工作。一個或多個接入點、接合點或其他功能 單元106可以被設置在封裝材料104的任一側上和/或可以穿過封裝材料104的任一側，以用 于從外部連接被布置在封裝材料104之中或下方的電子器件，和/或與被布置在封裝材料 104之中或下方的電子器件進行通信。圖1A、1B和ID示出了位于上側的四個該類接入點106。 這些接入點可以包括高Z數(shù)據(jù)通信端口和/或充電觸點等。設備100的該上側或組件側101可 被硅酮化合物覆層以用于保護和/或防水，在某些示例中，僅有經由一個或多個端口 106所 暴露的HS USB連接頭，例如用于數(shù)據(jù)通信或數(shù)據(jù)傳遞和/或用于充電。
[0028] 細長條帶層105可以是或可以包括諸如電引線或其他內層導體之類的電路或電路 部分，例如圖ID中所示出的用于在電子器件103和將在下文進一步描述的導電襯墊或接觸 點108、109和110(在某些示例中，108和109用于心電圖ECG的高阻抗/高Z的銀或銅/銀電極， 并且110有時為參考電極。）之間進行通信的引線107。在許多實施方式中，條帶層105可以是 或可以包括柔性電路系統(tǒng)，該柔性電路系統(tǒng)被理解為提供可接受的形變、扭曲、彎曲等，并 且依然保持柔性電路系統(tǒng)內的魯棒電線路連接。應該注意的是，盡管電子器件103和電極 108、109、110被示為附接至層105;頂部附接有電子器件103，并且底部或患者側附接有電極 108、109、110;但是這樣的元件還可以形成在層105中或者被置于層105內，又或者至少被相 對無差別地置于實際上具有或者鄰近層105或在層105上的一個或更多層中的相對工作位 置處。類似地，引線或跡線107示為被嵌入(通過圖ID中的虛線表示）；然而，即便引線和跡線 更可能位于上側以與其他皮膚側的電連通絕緣，但是引線和跡線可以位于上側或下側。如 果開始位于上側（下側），則跡線隨后可以被絕緣密封劑或相似的保護覆蓋物(并未獨立示 出）覆蓋，在許多實施例中，使用柔性材料覆蓋以靈活地選擇用于維持層105的整體柔性或 者大部分柔性。
[0029]在患者側102，ECG電極108、109和110可以露出以用于基本上直接接觸患者皮膚 (盡管在二者之間可能至少涂有導電膠）；和/或在許多實施方式中，患者側電極108、109和/ 或110可以被如下所述的導電粘合劑材料覆蓋。電極可以鍍有魯棒高導電材料或者可以是 魯棒高導電材料(例如，銀/氯化銀），以獲得生物相容性以及較高的信號質量，并且在某些 實施方式中可以具有強魯棒性，對于一個非限定示例，則適于在多個患者之間經受超過大 約1000次的酒精清洗循環(huán)。脈搏血氧測量儀可以設置有窗口或其他通信通道或開口 111、 112(圖1C)，例如，LED和傳感器。這種開口 111、112典型地可以被布置成使得到達或來自患 者皮膚的光通信最優(yōu)。圖ID中的非限定示例示出了一個或多個光導管llla/112a(以及 lllb/112b)的替代性布置，該一個或多個光導管llla/112a(以及l(fā)llb/112b)被布置得更靠 近電子器件103和/或被連接至電子器件103。在本申請中可使用多種替代性布置。
[0030] 在某些實施方式中，可以提供對環(huán)境光(LED熄滅）的采樣，并且隨后從脈搏ox信號 中的每一個中減去環(huán)境光以抵消由太陽光或其他環(huán)境光源引起的噪聲。
[0031] LED和光電二極管傳感器還可以和/或可以替代性地被覆蓋有硅酮層，以除去傳感 器/LED與患者皮膚之間的任何空氣間隙。分別在圖IH和IK中給出了兩個這種示例，其中，硅 酮層或覆蓋層121被示出為覆蓋/包圍光導管和/或傳感器/LED lllC/llld/112C(3LED Illc (圖IH和IK中）可以是紅光LED，LED Illd(圖IH和IK中）可以是紅外光（IR)LED，并且設備 112c(圖IH和IK中）可以是傳感器。這可以減少皮膚所反射出的光損失，并由此大幅地增加 了信號，并且減小了因皮膚相對于傳感器的運動而引起的噪聲。在某些實施方式中，該硅酮 可以被稱為光導管，并且在某些情況下可以是清潔、無色和/或醫(yī)用級別的硅酮。如下文進 一步所描述的，根據(jù)在發(fā)射或反射接收之一或全部時，硅酮層或覆蓋層121與光發(fā)射或光傳 輸?shù)年P聯(lián)程度，硅酮層或覆蓋層121在本申請中也可以/可以替代性地被稱為光導管或透鏡 121/121a/121b〇
[0032] 在一個或多個實施方式中，這里的透鏡121/121a/121b可以由醫(yī)用級硅酮制成，該 醫(yī)用級硅酮具有清潔、無色、柔軟、低硬度特征中的一個或多個。本發(fā)明所使用的這種專業(yè) 硅酮的示例被稱為"黏性凝膠"（若干個供應商），并且典型地具有優(yōu)選地被嵌入在兩側的超 高黏度粘合劑。在黏性凝膠上與雙面粘合劑結合的低硬度硅酮能夠構成可同時貼合于電子 傳感器和皮膚的透鏡121/121a/121b，以及在某些實施方式中，通過限制皮膚-透鏡-傳感器 接口之間的運動來顯示出運動偽影減小的特性。根據(jù)本發(fā)明的透鏡還可以/可以替代性地 被特殊成形，以致該透鏡可以被卡入復合粘合劑條帶層之間（例如，見圖1D、1G、1I和1J)，并 且在某些實施方式中，通過提升的部分，位于粘合劑條帶中的開口（通常為矩形開口）的尺 寸允許透鏡從粘合劑條帶的患者側略微凸起(進一步參見下文所述的圖1K)。
[0033] 在圖IK中，用于LED和傳感器lllc/llld/112c的另一種替代性硅酮覆蓋層或封裝 劑121a的實施方式可以包括在外表面121b覆蓋層處或附近的凸透鏡。在許多實施方式中， 外表面和透鏡是同一個，和/或透鏡可以由封裝材料121a的表面121b來限定。這提供了一種 用于將脈搏血氧測量LED發(fā)射器111 c/1 Ild和一個或多個光電二極管傳感器112c與胸部或 前額(例如，幼兒或嬰兒)的皮膚表面進行連接或另外被安裝在患者或用戶身體上的結構和 方法。
[0034] 更特別地，如本申請另外描述的，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和/或設備100可以利用所選 波長的一個或多個LED發(fā)射器lllc/llld以及一個或多個光電二極管。然而，為了使得LED/ 傳感器組合與穿戴者1000的皮膚1001的耦合最大化，由光學清潔的、醫(yī)用級硅酮所構成的 透鏡121b可以在LED/傳感器組合上塑?；蛘呖梢员凰苣３墒沟迷撏哥R121b之后可以以覆 蓋的形式附著在LED/傳感器組合111〇/111(1/112(3上。在許多實施方式中，透鏡12113可以是 部分球形的或可能為半球形，雖然該透鏡并不必須為這種形狀。其他形狀的彎曲也是可用 的。當設備100由穿戴者運動或其他方式而被移動時，彎曲減少了皮膚接觸的損失。即，穿戴 者1000的運動或設備100相對于穿戴者1000的運動可以導致透鏡在皮膚1001上或關于皮膚 1001的類似滾動接觸。保持更好的皮膚接觸意味著在沒有干擾和/或具有減小的噪聲的情 況下具有更好的數(shù)據(jù)采集。
[0035] 此外，保持接觸的功能所涉及的是光導效應，當即使高度不同的LED和傳感器在沒 有空氣間隙干擾的情況下通過封裝材料121a的光導管進行通信時，也可以實現(xiàn)該光導效 應。由于從發(fā)射器至光導管121a并經過光導管121a的過程中沒有空氣間隙并且彎曲表面與 皮膚基本保持恒定接觸，因此在發(fā)射進入皮膚并經過皮膚且從皮膚內反射而返回，以及經 由相同的光導管材料121a返回至傳感器的過程中不存在空氣間隙干擾(發(fā)射和反射均指的 是光傳播）。這降低了由光波在空氣間隙接口處散射所引起的低效性(空氣間隙使得光能夠 從皮膚或其他表面反射）。即，對LED和傳感器的封裝使得到皮膚之間沒有空氣間隙并且提 供了傳至皮膚的光導效應，并且彎曲表面使得射入皮膚和對從皮膚和骨骼反射的接收具有 高品質的低散射性。光導管和彎曲的透鏡表面保持了皮膚和透鏡的連續(xù)接觸，并減少了由 皮膚反射所產生的損失信號。信噪比降低并且數(shù)據(jù)采集的質量得到提高。
[0036] 這種透鏡121b因此可以被用于一個或多個用途，在某些情況中尤其包括下述內 容：1)提供"光導管"效應以確保對不同高度的LED和傳感器具有等同品質或其他高品質的 耦合以及與皮膚的基本恒定貼合具有等同品質或其他高品質，從而減少運動偽影;2)使發(fā) 射光通過皮膚聚焦至骨骼;以及3)使反射光通過皮膚聚焦至光電二極管傳感器。
[0037] 另外應當注意的是，透鏡的半徑可以被設計為使得1)至3)中的內容最大化。透鏡 的高度被設計成使得透鏡能夠從設備100的復合粘合劑113上方凸起并進入皮膚，但進入的 深度不足以影響毛細血管床，因為這種情況也將導致不良數(shù)據(jù)的產生。此外，不必并且無需 對彎曲半徑和LED光波發(fā)射的角度進行高度控制，這是因為用于穿透皮膚的LED (例如，紅光 LED和紅外LED)提供了廣泛的發(fā)射角度陣列，并且因此大量的反射光波陣列將通過各種彎 曲表面被聚焦回傳感器。即，彎曲表面有助于在運動(偶然的或有意的）中維持接觸，并且對 于發(fā)射穿過皮膚的角度與返回到傳感器的反射的角度的重要性更低。換言之，許多不同的 彎曲半徑對數(shù)據(jù)/波的發(fā)射和反射在作用效果上的區(qū)別甚微;因此LED的寬角度發(fā)射考慮了 多個半徑的情況。然而，該彎曲可能對因設備100的運動而維持接觸的過程有更多限制，例 如，彎曲程度越小將不易于滾動，并且很小的曲率半徑將致使無法發(fā)射或接收等量的數(shù)據(jù)。 [0038] 在某些實施方式中，對于在尺寸約為12.6mm X 6.6mm的隔間內具有LED和傳感器的 設備而言，被證實有用的曲率半徑的范圍約在20到40mm之間（20.34mm和39.94mm的曲率半 徑已被證實有用）。還應當注意的是，LED可以位于一側或另一側或兩個相對側上，或可能位 于傳感器周圍的四個或更多個基本等距的點處，并且可以提供期望的結果。
[0039]還應當注意，如圖IH和IK的布置中的一種所示出的，本申請中的脈搏血氧測量法 可以涉及多個光源和/或傳感器。典型的脈搏血氧測量電路系統(tǒng)在每個波長(典型地為紅 光、紅外線和其他）內使用一個光源(LED)。然而，本發(fā)明中的設備和/或方法可以在每個波 長內使用多個光源。這允許對位于患者/穿戴者之上/之中的毛細血管床的更廣區(qū)域進行訊 問，以便減小局部運動偽影的影響。類似地，出于相同的目的或優(yōu)勢，可以使用多個傳感器。
[0040] 此外，對右腿驅動和/或代理右腿驅動與脈搏血氧測量法的結合可以提供額外的 優(yōu)勢。用于胸部或前額或其他電極位置的右腿電路、代理右腿和/或右腿驅動可以去除將 會/可能以其他方式被電容性耦合至脈搏血氧測量傳感器中的共模噪聲和電力線噪聲，并 且削弱噪聲在其中產生的效果。對右腿驅動和/或代理右腿驅動與具有用于圖IK以及圖IK 中所描繪的透鏡的改進的脈搏血氧測量法的結合能夠顯著地削弱這種噪聲，并由此增強了 數(shù)據(jù)采集的品質。對于驅動電極，進一步參見下述細節(jié)。
[0041] 圖ID提供了本申請所使用的粘合劑113的第一示例。粘合劑層113在此為雙面粘合 劑，用于應用至設備100的下側102,并且第二側可能使用不同類型的粘合劑以用于粘附于 人類患者的皮膚(未示出）?？墒褂貌煌愋偷恼掣讲牧希驗閷φ澈蟿訉⒁街乃x 材料是不同的；典型地，將要附著的材料為用于連接至設備100的電路或電路板材料，以及 將要附著于患者側的患者皮膚(未單獨示出）的材料。保護性背襯114可以被布置在患者側， 直到希望將該保護性背襯應用于患者。應當注意，在許多應用中，粘合劑113是各向異性的， 這是因為其較優(yōu)地可以僅在單一方向上或基本單一的方向上導電，例如，在與粘合接觸的 表面相垂直的軸線上導電。因此，通過粘合至電接觸點或電極108、109和110上的粘附層的 這種粘合劑/通過電接觸點或電極108、109和110上的粘附層所粘合的這種粘合劑，能夠產 生用于信號通信的良好電導電接觸。應當注意的是，在圖ID的示例的粘合劑113中示出了相 應的一個或多個光孔隙lllb/112b，該一個或多個光孔隙lllb/112b連同層105中或穿過層 105的一個或多個光導管llla/112a用于傳遞光，從而用于在脈搏血氧測量法中通常涉及的 光數(shù)據(jù)的通信。
[0042] 粘合劑因此可以被放置或布置在設備100上，在某些實施方式中，以基本永久的方 式或者具有一定的可更換性的方式進行布置。在某些實施方式中，圖IA至ID和/或IG中所示 出的沒有(或在某些實施方式中具有)粘合劑的設備可重復使用。在許多這種情況中，在每 次后續(xù)使用之前，粘合劑層113可以被去除并更換，雖然并不排除后續(xù)再使用層113的可能。 在可更換粘合劑層113的第一次或后續(xù)使用中，將設備應用于患者的用戶可以是，例如醫(yī)師 或技術人員或甚至患者自己，該用戶將導電傳輸粘合劑113應用至設備100的患者側102。之 后保護性背襯114可以被去除，設備被粘附至患者并且被激活。
[0043] 當設備被應用至患者/穿戴者之后，可以通過多種方式對設備進行激活;在某些情 況下，激活可以被預設為并非必須是來自醫(yī)生或患者等的肯定激活交互，這是因為慣性激 活和/或脈搏血氧測量儀激活可以基本上自動激活，例如，在接收到足夠的最小輸入時自動 激活(在慣性系統(tǒng)或者脈搏血氧測量儀的血液流動的光反射情況下的運動）；然而，可以在 接入點106或者鄰近電子器件的某些其他位置處提供按鈕，以允許患者啟動或停止設備，或 在需要的情況下標記事件。在一個示例性實施方式中，設備可以被穿戴諸如兩周的時長以 用于進行基本連續(xù)的收集數(shù)據(jù)，或者以本申請的系統(tǒng)中或由本申請的系統(tǒng)所優(yōu)選和建立的 時間間隔來收集數(shù)據(jù)。
[0044] 在監(jiān)視周期結束后，醫(yī)師、技術人員、患者或其他人則可以從患者身上移走設備， 在某些情況下使用酒精去除粘合劑，并且建立用于數(shù)據(jù)傳遞的數(shù)據(jù)通信連接，例如，使用無 線通信或者通過插入/連接USB或類似的數(shù)據(jù)接頭以下載數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)隨后可被處理和/或解 析，并且在許多情況下，如果需要的話可立即被解釋。板載電源可以包括電池組，并且電池 組則還能夠在使用間隙被再充電，在某些實施方式中，能夠在大約24小時內快速完全充電， 之后設備則可以認為準備好用于下一個患者或下一次使用。
[0045] 本申請中可以使用某些替代性導電粘合劑。圖1E、1F和IG示出了一種這樣的替代 性導電粘合劑113a;圖IE中的下平面視圖以及圖IF和IG中的立面?zhèn)纫晥D（在圖IG中被連接 至設備100)。在某些實施方式中，如上所述導電性可以是各向異性的；即便不是完全也是主 要在Z軸方向上導電；Z軸方向與圖IE中的紙面垂直(垂直紙面向內和/或向外），和/或相對 于圖IF的實施方式視圖中的設備100的水平長軸垂直或橫切。
[0046]該特定示例的實施方式包括復合粘合劑113a，復合粘合劑113a自身可以包括某些 非導電部分113b以及一個或多個導電部分113c。根據(jù)以上所述的粘合劑113,復合粘合劑 113a可以為雙面粘合劑，以使得一側粘附至患者而另一側粘附至設備100的下側102(參見 圖1G)，以使得一個或更多導電部分113c可以被布置或放置在與電子監(jiān)視設備100上的整合 電極相接觸的電連通和/或導電接觸點處。因為電極在彼此電隔離或電絕緣的情況下可更 好地工作，所以在使每個電極與患者的皮膚電接觸或電連通的情況下，粘合劑還可以更加 具體地以下述某些實施方式來布置。
[0047] 如圖IE和IF所不，三個隔離的導電部分113c可以通過非導電的主體部分113b被彼 此分離地布置。這些導電部分之后可與上述示例中的電極108、109、110相對應，并且尤其是 如同在圖IG中所示意性示出的（注意到粘合劑113a的比例被放大，并且因此并不必示出與 設備100的電極的精確匹配）。在某些示例中，電極區(qū)113c可以為是或不是粘合劑的導電性 水凝膠，并且在某些示例中，導電性水凝膠可以由粘性導電材料制成，諸如3M公司的98880 水凝膠粘合劑(3M公司，St.Paul ,Minnesota)。這些區(qū)域113c則可以通過非導電材料113b彼 此隔離，諸如3M公司的9836膠帶或者3M雙面轉印粘合劑9917(31，5丨.？ &111，1^)或等效物。附 加層113d在被使用時可以是3M 9917粘合劑，并可與9836材料制成的113b粘合起來。這些結 構可以提供以下效果:創(chuàng)建電極區(qū)域113c的Z軸方向（垂直于圖IE的紙面并且為垂直/橫切 于圖IF和IG中的紙面）上的低電阻抗路徑，并且在電極之間創(chuàng)建X/Y方向上的高電阻抗路 徑。（參見圖1E、IF和1G;在圖IE中與紙張共面，并且與圖IF和IG中的紙面水平垂直。）因此， 復合粘合條帶不僅能夠保證將設備粘附至患者，而且能夠保證無論是兩個還是所示的三個 電極都通過粘合條帶的導電部分導電連接，其中，導電部分和非導電部分的結合則能夠減 少信號噪聲和/或增強無噪聲特性。電極相對于皮膚移動能夠引起噪聲；即，通過膠體電連 通/連接至皮膚的電極可能因相對于皮膚的移動而引起噪聲。然而，在復合粘合劑中被連接 至各個電極并之后被基本牢固地連接至皮膚的一個或更多導電粘合劑部分將保持各個電 極相對于皮膚基本被固定，并由此減少甚至消除電極相對于皮膚的運動。去除這種運動則 會去除噪聲，由此可提供純凈的信號，該純凈信號能夠允許對心臟P波進行監(jiān)視，從而提高 了對無法用其他方式來檢測的心律失常進行檢測的可能性。以下給出進一步的說明。
[0048]在某些實施方式中，可以按照圖113d中所示出的方式來實現(xiàn)另一種可選的連接 和/或絕緣結構113d，從而在下側102上連接至設備100的電極之間提供進一步的結構和絕 緣分離(參見圖1G)。盡管在圖IF和IG中所述連接和/或絕緣結構113d被示為分離形式，但是 這些視圖中的所述連接和/或絕緣結構113d可以與絕緣粘合劑113b相鄰。
[0049] 可以使用與粘合劑相關的的某些替代性實施方式。在某些實施方式中，所使用的 復合粘合劑條帶可以具有用于減少一個或多個運動偽影的特征。典型的ECG附著系統(tǒng)使用 位于電極上的導電膠。然而，這里可以使用水凝膠粘合劑，該水凝膠粘合劑被嵌入在覆蓋了 設備的所選區(qū)域或整個占地面積的連續(xù)的層壓粘合劑片中。水凝膠本身所具有的較強的粘 合特性連同使用粘合劑覆蓋設備的整個覆蓋面積一起可以確保設備和患者皮膚之間的堅 固粘結。一種將設備垂直放置在胸骨上的替代性方式可以有助于減少運動偽影，其結果是 減小了 ECG信號、光電容積描記波形以及氧飽和度信號中的一個或多個的運動偽影。
[0050] 在某些實施方式中，對復合粘合劑的改進可以包括對水凝膠粘合劑進行防水封 裝，以防止因歐姆阻抗減小而引起信號幅值的削減。這也有助于防止水狀膠質粘合劑的降 解。特別地，如圖II和IJ中的非限制性的替代性示例所示出的;可以使用若干個層。這里，層 1可以是水狀膠質，該水狀膠質是一種被設計成通過吸收汗液和細胞來進行長期皮膚接觸 的粘合劑。之后層2也可以是一種被設計成進行長期皮膚接觸的層，然而，該層2隔離了層3 與皮膚的接觸。更小尺寸的層2在層1和層3之間產生了間隙。當層1和層3聯(lián)結在一起時，在 層2周圍便形成了水密密封。該層2還隔離了水狀膠質和水凝膠，以保護水狀膠質的粘合特 性。之后，層3和層5通常為電隔離的雙面粘合劑型的防水層。這兩層封裝了水凝膠粘合劑， 以防止下文所述關于層4的"短路"。層4是水凝膠粘合劑，該水凝膠粘合劑在本文中是導電 元件。層4的水凝膠粘合劑的三個島狀區(qū)必須保持彼此電隔離。然而，由于層1中的水狀膠質 吸收汗液，因此該水狀膠質便能夠導電并且可能在層4中的水凝膠粘合劑的三個島狀區(qū)之 間產生"短路"，從而減小信號幅值。然而，該"短路"可以通過上述層3和層5來避免。
[0051] 本申請中的某些替代性實施方式可以包括具有一個或多個僅適于胸部的電極 ("驅動胸部電極"）的右腿驅動ECG電路。除了被用于對單個或多個導聯(lián)心電圖信號進行測 量的電極以外，設備100還可以使用諸如參考電極11〇(參見圖1A、1C、ID和1G)之類的附加電 極來減小共模噪聲。這種電極的工作方式可以與常用的右腿驅動電極的工作方式相似，但 是在此情況中電極可以位于患者的胸部上而非患者的右腿上，然而該第三/參考電極可以 起到腿部電極的作用。該胸部電極因此可以模仿右腿電極和/或被視為代理右腿驅動電極。 適于以這種方式工作的電路或者整個電路的一部分可以包括若干放大器級以用于提供增 益，以及用于濾波以確保電路穩(wěn)定性和修整綜合頻率響應。這種電路可以被偏置以控制心 電圖信號的共模偏置。該驅動胸部電極實施方式可以與差分放大器或測量放大器共同使用 以減小共模噪聲。在這種情況下，感測電極可以被用作心電圖電極中的一個。替代性地，單 端心電圖放大器可以被用在將差分心電圖信號與接地點或某些其他的已知電壓進行參比 的情況中。
[0052] 圖2中所示出的使用晶體管201的電路或子電路200便可以是這種電路（亦稱模 塊），并且因此如圖2A中進一步所示，該電路可以包括感測電極202、驅動電極203和放大器 204。感測電極202和驅動電極203都被放置在患者的胸部上，以使得兩者可與患者電連接。 放大器204可以包括增益和濾波功能。放大器輸出端被連接至驅動電極，反相輸入端被連接 至感測電極，并且非反相輸入端被連接至偏置電壓205。放大器將感測電極的電壓維持成接 近偏置電壓的水平。之后可以使用附加電極測量心電圖信號。實際上，在上述通過使用各向 異性粘合劑部分來增強導電性的情況下，在此同樣或者替代性地，將該第三電極用作代理 右腿電極（即代理右腿驅動電極)能夠在其他不可用的情況下提供信號接收。純凈信號因此 可以允許接收心臟P波，這提高了對無法用其他方式來檢測的心律失常進行檢測的可能性。 [0053]電路系統(tǒng)的其他替代性描述包括圖2B和2C中所示內容;在其中所示的非限定性替 代方式中，三個鄰近電極E1、E2和E3可以被用于采集ECG信號，其中一個電極被用作傳統(tǒng)EGC 監(jiān)視器的遠肢電極。因為電極一患者接口具有關聯(lián)阻抗(Rel和Re2)，所以流經該接口的電 流將在患者與電極之間引起電壓差。電路可以使用感測電極(El)來檢測患者電壓。因為該 示例性電路節(jié)點相對于電路接地點(GND)具有高阻抗，所以僅有極小的電流流經電極接口， 這使得患者與該節(jié)點之間的電壓降達到最小。這些替代性非限定電路中的第一個(圖2B)還 包括放大器(Ul)，該放大器(Ul)的低阻抗輸出端被連接至單獨的驅動電極(E2)。該放大器 使用負反饋來控制驅動電極，以使得患者電壓（由感測電極El測量)等于偏置電壓(VI)。這 可以在不考慮驅動電極(E2)與患者之間的任何電壓差的情況下來有效地將患者電壓維持 為與偏置電壓相等。該電壓差能夠包括由在驅動電極與患者之間所流經(通過Re2)的電力 線感測電流而引起的電壓差。這種設置與傳統(tǒng)的"右腿驅動"電路的不同之處在于以下至少 兩方面:驅動電極被放置在患者的胸部上(而非右腿上），并且ECG信號為來自第三電極(E3) 的單端(非差分)測量值。因為在胸部安裝的示例中全部的電極都位于患者的胸部上，所以 放置在患者胸部上的小型設備可以包含ECG測量所需的全部電極。單端測量的一個可能的 有益效果是，在記錄(ECG輸出端)之前，確定ECG信號所需的增益和濾波電路系統(tǒng)(U2和相關 組件（圖2C))需要更少的組件并且對組件容差匹配的敏感性更低。圖2A、2B和2C的示例是非 限定示例，而且并非旨在將權利要求的范圍限制于此，本領域的技術人員可根據(jù)本發(fā)明的 觀念并在本發(fā)明的權利要求的精神和范圍內來形成具有其他電路元件的其他電路。
[0054] 在許多實施方式中，本發(fā)明的系統(tǒng)可以包括可與ECG電極共同工作的其他電路系 統(tǒng)，該電路系統(tǒng)因此可以伴有其他傳感器以提供如下所述的時間一致性軌跡：i)ECG p波、 qrs波和t波；ii)使用脈搏血氧測量法測量的氧飽和度;和/或iii)xyz加速度，以提供物理 活動的指數(shù)。這樣的電路系統(tǒng)可以被應用于以下電氣規(guī)范中的一個或多個?？傮w系統(tǒng)在某 些實施方式中可以包括長達兩周(或更長時間）的持續(xù)運行時間；并且在此段時間內收集數(shù) 據(jù)。某些實施方式可以適于提供多達甚至超過1000次使用。替代性方式可以包括甚至在暴 露于液體或潮濕環(huán)境中之后或期間的工作能力；在某些這樣的示例中為抗水的、防水的或 者水密的；在某些情況下在完全被浸沒(在低鹽度水中）時能夠完好地工作。其他實施方式 可以包括快速數(shù)據(jù)傳遞，例如使用HS USB以在小于大約90秒的時間內傳遞全部數(shù)據(jù)。通常 可以使用可充電電池組。
[0055] 另一個替代性實施方式可以包括電子"接地"：在本發(fā)明的設備中，該設備被整體 安裝在柔性電路板上，接地層功能可以由鄰近信號導線的同軸接地導線提供。該類型的接 地系統(tǒng)的主要作用在于可以允許設備具有貼合以及粘附至皮膚所需的柔性。
[0056]對于心電圖EKG或ECG而言，某些實施方式可以包括大于約10兆歐的輸入阻抗;某 些實施方式可以工作在0.1-48HZ的帶寬下;并且某些實施方式的采樣率接近256Hz;并且可 以實現(xiàn)12位的分辨率。對于PPG和脈搏血氧測量儀，其工作可以使用660和940nm的波長、大 約80-100Sp氧飽和范圍、0.05-4.8Hz帶寬、16Hz采樣率以及12位分辨率。對于加速計，可以 采用3軸測量，并且在某些實施方式中使用±2G范圍、16Hz采樣率以及12位分辨率。
[0057]對于脈搏血氧測量法，則可以包括對PPG環(huán)境光的去除選擇。描述了一種用于減小 脈搏血氧測量過程中由環(huán)境光所引起的誤差的方法和電路系統(tǒng)，并且在圖2D中示出了一種 電路系統(tǒng)選擇。這里示出了一種相關的雙重采樣技術，其用于去除環(huán)境光、光電探測器、暗 電流和閃光噪聲的影響。
[0058]在圖2D中示意性示出的內容可以被用于噪聲信號可首先被測量的情況。光源被關 閉，開關Sl閉合，并且開關S2斷開。這使得與噪聲信號成比例的電荷將積累在Cl上。之后，開 關Sl被斷開。在此，Cl上的電壓等于噪聲信號電壓。之后，可以對光信號進行測量。光源被開 啟，開關S2閉合，并且電荷能夠依次流過Cl和C2。之后，S2被斷開，并且維持C2上的電壓直到 下一個測量周期，此時整個過程被重復。
[0059] 如果Cl遠大于C2,則C2將承受幾乎所有的電壓，并且C2上的電壓將等于一個或多 個無噪聲信號。否則，C2上的電壓將為之前的C2電壓(p)和無噪聲信號的線性組合：（C2 X s+ Cl Xp)/(C1+C2)。這樣產生的效果是將一階、低通IIR離散時間濾波器應用于該信號。如果 該濾波效果并非是所期望的，則在每個周期測量信號之前，C2上的電壓可以被放電至零，以 致C2上的電壓僅保持為：（C2Xs)/(Cl+C2)。
[0060] 這種電路可以使用跨阻抗放大器來代替電阻器R、光電晶體管來代替光電二極管、 以及FET來代替開關。輸出端后面可以接續(xù)有附加緩沖級、放大級、濾波級以及處理級。
[0061] 某些總結方法在這里可以參照圖3進行理解，盡管其他的總結方法可以通過并根 據(jù)本公開的剩余內容中的部分進行理解。圖3中的流程圖300可以示出某些替代性方式;其 中，初始操作301可以是將設備100應用于患者。實際上，這可以包括上述粘合劑應用的替代 方式中的一個或多個，可借助于/通過使用諸如圖ID中的113之類的粘合劑，或借助于圖1E、 IF和/或ID中的粘合劑。之后，如所示出的，沿著流程線311移動，可以執(zhí)行數(shù)據(jù)收集操作 302。應當注意的是，這可以包括連續(xù)或基本連續(xù)的收集，或者間隔性或周期性的收集，又或 者甚至是一次性事件收集。這可以取決于所要收集數(shù)據(jù)的類型和/或取決于其他特征或替 代方式，例如，對于ECG是否需要長期的數(shù)據(jù)量，或者在脈搏血氧測量法的某些情況下相對 的單個數(shù)據(jù)點是否有用(有時，可能關注單個飽和點，例如，盡管比較數(shù)據(jù)顯示出單個飽和 點隨時間的趨勢，但是如果單個飽和點明顯過低，實際上則更加典型）。
[0062] 之后在圖3的流程圖300中示出了若干個替代方式:第一替代方式可以沿著流程線 312到達數(shù)據(jù)傳輸操作303,之后數(shù)據(jù)傳輸操作303可以涉及從設備100到數(shù)據(jù)分析設備和/ 或數(shù)據(jù)存儲設備和/或系統(tǒng)(并未在圖3中單獨示出，可以包括計算設備，例如參見以下所述 的圖4或類似附圖）的無線或有線（例如，USB或其他)的數(shù)據(jù)通信。這一點的選項也很明顯； 然而，第一替代方式可以包括沿著流程線313到達數(shù)據(jù)分析操作304以分析數(shù)據(jù)，進而用于 確定相對健康和/或用于患者的狀況診斷。計算系統(tǒng)，例如計算機(可以是許多類型的，手 持、個人、主機或其他，參見圖4和以下描述），可以被用于進行該分析;然而，可以將充足的 智能性整合至設備100的電子器件103中，以使得可以在設備100之上或之內運行某些分析。 一種非限定性示例可以是閾值比較，例如對于脈搏血氧測量法，其中，當達到低閾值電平 (或者在某些示例中可以是高預高閾值電平)時，可以完全在設備100的電子器件103上或由 設備100的電子器件103激活指示或警告。
[0063] -個類似的此類示例為，可選的替代性流程路徑312a可以考慮進行其自身兩個分 部312b和312c中的哪個分支。沿著流程路徑312a，并且隨后在第一示例性路徑312b中，略過 傳輸數(shù)據(jù)操作303便能夠被理解，從而在沒有大量數(shù)據(jù)傳遞的情況下便可實現(xiàn)分析304。這 可以解釋板載分析，例如根據(jù)以上閾值示例，或者在某些情況中根據(jù)電子器件103之上或之 中所整合的智能程度可以包括更詳細的分析。另一個觀點關于，即使使用傳輸操作303還可 能需要多少傳輸量；由于這在一個層面上可能包括從患者皮膚經過導體1〇8、109和/或110 再經過引線107到達電子器件103,以用于分析電子器件103處的數(shù)據(jù)。當然，在其他示例中， 傳輸可以包括在板外下載至其他計算資源上(例如，圖4)。在某些情況中，該種數(shù)據(jù)的板外 加載可以通過使用具有更高計算能力的資源來允許或者提供更加復雜的分析。
[0064] 另一些替代方式在使用時可以主要涉及數(shù)據(jù)存儲的時間和地點。由于具有智能 性，因此某些或者沒有存儲設備或存儲器可用在設備100的板載電子器件103中或者由電子 器件103使用。如果某些存儲設備（不論是很少還是許多）可用在設備100上，則沿著路徑 312a并通過路徑312c便可以被用于實現(xiàn)某些數(shù)據(jù)存儲305。這可能出現(xiàn)在許多情況中，即便 并不必須出現(xiàn)在傳輸或者分析之前(注意到，對于某些類型的數(shù)據(jù)，可以同時并行采用多條 路徑，盡管這可能并非在同一時刻或者是相繼進行的(例如，路徑312b和312c并不需要完全 彼此獨立地進行），以致存儲和傳輸或者存儲和分析可以在不必要求在開始或執(zhí)行另一操 作之前便完成任何特定操作的情況下發(fā)生）。因此，在存儲305之后(或期間），流程路徑315a 可以跟隨其后，以使得存儲數(shù)據(jù)可以經由路徑315b傳輸?shù)讲僮?03,和/或經由路徑315c傳 輸?shù)讲僮?04進行分析。在該存儲示例(在許多情況下還可以是板載存儲示例）中，數(shù)據(jù)能夠 被收集并且隨后被存儲在本地存儲器中，并在之后被載出/傳輸?shù)揭粋€或多個魯棒計算資 源(例如，圖4)以供分析。普遍地，該過程可以包括長期數(shù)據(jù)收集，例如以數(shù)天或數(shù)周甚至更 長的方式，并且因此可以包括當患者離開醫(yī)生辦公室或者其他醫(yī)療設施時的遠程收集。因 此，能夠在患者所處的真實世界環(huán)境中從患者處收集數(shù)據(jù)。之后，在收集之后，數(shù)據(jù)能夠從 其設備100上的存儲設備被傳回至期望的計算資源(例如，圖4)，并且該傳送可以以無線方 式或有線方式或者兩者的結合，例如使用藍牙或WiFi連接至個人計算機（圖4中為一個示 例），之后個人計算機可以通過互聯(lián)網將數(shù)據(jù)傳送至用于最終分析的指定計算機。另一個示 例可以包括通過USB連接至計算機，所連接的計算機可以是PC或主機（圖4)，以及可以是患 者計算機或用于分析的醫(yī)生計算機。
[0065] 如果設備100上駐留有很少存儲設備或存儲器或沒有存儲設備或存儲器(或者，在 某些示例中，甚至可能具有大量的可用駐留存儲器），那么在收集后不久，需要或者可能希 望對數(shù)據(jù)進行傳輸并之后存儲(參見操作303之后的路徑313a)、和/或對數(shù)據(jù)進行傳輸和分 析(參見路徑312和313)或者兩者均有。如果使用路徑313a，則之后更典型地，數(shù)據(jù)存儲設備 可以位于板外（雖然也可以使用板載存儲器)計算資源（圖3中未示出，但可參見下文的圖4) 之中或之上，并且之后可以使用路徑315a、315b和315c中的任一個。
[0066] 本發(fā)明的一個特征可以包括整體系統(tǒng)，該整體系統(tǒng)包括一個或更多設備100以及 計算資源(例如參見圖4)，計算資源板載或獨立于設備100,例如在個人或移動或手持計算 設備(一般由圖4給出）中，整體系統(tǒng)還提供了使得醫(yī)師或醫(yī)生具有即時室內分析能力以及 呈現(xiàn)所收集的測試數(shù)據(jù)的能力。在某些實施方式中，這將允許在不使用第三方進行數(shù)據(jù)提 取和分析的情況下由設備進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析。
[0067] 本發(fā)明的替代性實施方式因此可以包括一個或多個硬件和軟件組合，以用于多個 替代性數(shù)據(jù)源解析。如上文所指出的，本發(fā)明的設備100包括硬件，該硬件對一個或多個不 同生理參數(shù)進行監(jiān)視，隨后生成并存儲代表所監(jiān)視參數(shù)的相關數(shù)據(jù)。之后，系統(tǒng)包括諸如設 備100和/或其中組件的硬件、軟件以及用于在其中進行處理的計算資源(通常在圖4中示 出）。于是系統(tǒng)不僅包括數(shù)據(jù)收集，而且包括數(shù)據(jù)的解釋和相關內容。
[0068] 例如，可以對表現(xiàn)了在強烈鍛煉期間的心室性心律失常的心電圖跡線與休息期間 的相同心律失常進行區(qū)別性地解析。隨著運動大幅變化的血氧飽和度尤其能夠指示出比休 息時嚴重得多的情況。四項生理參數(shù)的更多組合是可能的，并且本發(fā)明的軟件顯示并突顯 可能存在的問題的能力將極大地協(xié)助醫(yī)師進行診斷。因此，本發(fā)明中所描述的系統(tǒng)能夠提 供有益的數(shù)據(jù)解析。
[0069]能夠有助于實現(xiàn)此目的的某些特征可以被歸入圖3的操作303和304中的一個或多 個中，其中，在設備100上收集的數(shù)據(jù)能夠更容易被傳送/發(fā)送至計算資源（同樣，可以板載 于設備100或獨立于設備100,例如圖4所示）。對于一個示例，當已經被應用了設備（操作 301)的患者在收集數(shù)據(jù)(操作302)的測試階段之后返回醫(yī)師辦公室時，設備經由一個或多 個數(shù)據(jù)傳輸替代方式被連接至辦公室中，例如經由USB連接到辦公室中的計算機上 (Windows或Mac)(通常參照本發(fā)明的圖4和說明書），從而允許在患者等待期間（應當注意， 設備100在進行傳輸和分析以確定是否需要更多數(shù)據(jù)的過程中首先可以從患者身上移走或 者可以保留在患者身上）由醫(yī)師進行即時分析。在某些實施方式中，數(shù)據(jù)分析時間可能相對 較短，在某些實施方式中為約為15分鐘，并且可以通過使用用戶友好GUI (Graphic User InterfaCe(圖形用戶界面））來實現(xiàn)，以通過分析軟件引導醫(yī)師。
[0070] 分析/軟件包可以被設置成用于以多種格式向醫(yī)師呈現(xiàn)結果。在某些實施方式中， 可以將測試結果的概覽與更詳細的結果一起呈現(xiàn)，或以測試結果的概覽替代更詳細的結 果。在任一種情況下，都可以提供檢測的異常情況和/或患者觸發(fā)事件的概要，該概要作為 概覽的一部分和/或作為更詳細呈現(xiàn)內容的一部分。選擇單個的異常情況或者患者觸發(fā)事 件可以提供期望的靈活性，以允許醫(yī)師查看額外的細節(jié)，包括來自ECG和/或其他傳感器的 源數(shù)據(jù)。該軟件包還可以允許對數(shù)據(jù)進行打印，以及采用工業(yè)上的標準EHR格式將數(shù)據(jù)與注 釋一起存儲。
[0071] 在一個實施方式中，可以使用具有一個或多個以下規(guī)范的軟件分析患者數(shù)據(jù)。某 些替代性能力可以包括：1、數(shù)據(jù)采集，即從設備上加載數(shù)據(jù)文件;2、數(shù)據(jù)格式化，即將源數(shù) 據(jù)格式化為工業(yè)標準文件格式(例如，aECG(xml)、DIC0M或SCP-ECG)(應當注意，這種數(shù)據(jù)格 式化可以是采集、存儲或分析的一部分，或者可以為從一種格式到另一種格式的轉換（例 如，數(shù)據(jù)采用緊湊格式可以更好地被存儲，這可能需要進行轉換或其他解封裝以進行分 析））；3、數(shù)據(jù)存儲(儲存在本地、診所/醫(yī)療設施中，或者例如在云端(可選地并且允許基于 離線便攜瀏覽器進行呈現(xiàn)/分析））；4、分析，尤其可以包括例如噪聲濾波(高通/低通數(shù)字濾 波）；和/或QRS(心跳）檢測（在某些情況中，可以包括用于速度和精確度的連續(xù)波變換 (CWT));和/或5、數(shù)據(jù)/結果呈現(xiàn)，可包括一個或多個圖形用戶界面(GUI)，該一個或更多圖 形用戶界面更特別地具有綜合概要和/或總體統(tǒng)計和/或一個或多個患者觸發(fā)事件的異常 概要;呈現(xiàn)出額外的細節(jié)水平:事件(前后）的血氧飽和度、壓力相關性等的異常數(shù)據(jù)的一個 或多個條帶視圖；和/或允許護理人員通過事件和/或打印能力進行書簽標記/注釋/注解。
[0072] 另外，在硬件與合適的軟件包的替代性組合中：i) 一個設備上的軟件包可以適于 對從一個或更多的EKG/ECG上采集的數(shù)據(jù)信號的測量值(右腿和/或p波、qrs波和/或t波）、 或氧飽和度測量值、或xyz加速度測量值以時間一致方式進行存儲，以致醫(yī)師可以訪問測量 值的臨時歷史（即，在某些示例中，維持1至2周的間隔），這可以提供在心臟事件發(fā)生之前、 期間和之后與患者活動級別相關的有用信息。ii) 一個替代方式為替代性地管理實時測量 參數(shù)到附近基站或中繼器的實時傳輸。和/或，iii)設備外ECG分析軟件旨在識別心律失常。 [0073]上述軟件可以是由第三方提供的工業(yè)許可軟件，或者特別適用于從本發(fā)明的可穿 戴設備100產生、發(fā)出和/或接收到的數(shù)據(jù)。在使用標準(MIT-BIH/AHA/NST)心律失常數(shù)據(jù)庫 的整個測試過程中，F(xiàn)DA 510(k)被認為是優(yōu)選的。這種軟件可以為適于允許下述內容中的 一項或多項：通過為ECG信號處理提供可調用函數(shù)的自動ECG分析與解析、QRS檢測和測量、 QRS特征提取，正常心跳和心室異常心跳的分類、心率測量、PR和QT間隔的測量以及心跳節(jié) 律解析。
[0074] 在許多實施方式中，軟件可以適于提供和/或被設置為能夠提供以下測量值中的 一個或更多：
[0075] 表1:
[0076] 1、心率最小值、最大值和平均值
[0077] 2、QRS持續(xù)時間平均值
[0078] 3、PR間隔平均值
[0079] 4、QT間隔平均值
[0080] 5、ST偏差平均值
[0081] 以及，可以適于識別寬范圍的心律失常，諸如以下所給出的：
[0082] 表2A:
[0083] 1、竇性節(jié)律
[0084] 2、竇性節(jié)律+下腔靜脈直徑
[0085] 3、竇性心動過緩
[0086] 4、竇性心動過緩+下腔靜脈直徑
[0087] 5、竇性心搏過速
[0088] 6、心跳停止
[0089] 7、未分類心跳節(jié)律
[0090] 8、偽影
[0091] 以上給出的第一組8種心律失常類型在即便沒有可辨別的P波的情況下也可以被 識別。這些心律失常類型典型地由我們提出的門診患者監(jiān)視市場中的現(xiàn)有產品來識別。
[0092] 下述第二組集或第二組心律失常可能需要可分辨別且可測量的P波。本發(fā)明的某 些實施方式可以適于能夠檢測和識別該P波，如設備100能夠如上所述根據(jù)受設備100位置 影響的P波的強度或患者的生理情況來檢測P波。
[0093] 表2B:
[0094] 9、心房纖維性顫動/振顫外周血管阻力(緩慢）
[0095] 10、心房纖維性顫動/振顫心臟機械瓣膜(正常頻率）
[0096] 11、心房纖維性顫動/振顫心室重復反應(快速）
[0097] 12、一級房室傳導阻滯+竇性節(jié)律
[0098] 13、一級房室傳導阻滯+竇性心搏過速
[0099] 14、一級房室傳導阻滯+竇性心動過緩
[0100] 15、二級房室傳導阻滯
[0101] 16、三級房室傳導阻滯
[0102] 17、房性期前收縮
[0103] 18、室上心搏過速
[0104] 19、室性期前收縮
[0105] 20、室性聯(lián)結
[0106] 21、室性二聯(lián)
[0107] 22、室性三聯(lián)
[0108] 23、心室自身節(jié)律
[0109] 24、室性心搏過速
[0110] 25、遲緩室性心搏過速
[0111]另外，在替代性軟件實施方式中，某些樣本屏幕截圖在圖5中示出。第一個這種替 代方式在圖5A中示出，該替代方式是示出了通過使用諸如本發(fā)明的設備100之類的塊設備 而獲得的ECG和氧飽和度數(shù)據(jù)的示例屏幕截圖。這里示出了一個非常純凈的信號(沒有對該 數(shù)據(jù)進行過濾波或平滑化）。還示出了不同的P波(其中的3個示出為具有箭頭的示例KP波 檢測對于ECG異常情況檢測是至關重要的。使用脈搏血氧測量法測量的氧飽和度在底部的 曲線圖中示出。該數(shù)據(jù)是由胸部上的設備獲得，并且該數(shù)據(jù)與ECG數(shù)據(jù)時間一致。
[0112]圖5B中示出了另一個替代方式，該替代方式是分析軟件的示例屏幕截圖。這是從 MIT-BIH心律失常數(shù)據(jù)庫的記錄205中獲得的ECG數(shù)據(jù)樣本。正如本發(fā)明的系統(tǒng)所分析的，我 們在事件發(fā)生概要列表(左上方）的五個(5)異常情況類型（更加正常的正弦節(jié)律）中可以看 出。該列表還示出了每個異常情況的出現(xiàn)次數(shù)、整個ECG中異常情況的總持續(xù)時長、以及整 個ECG中發(fā)生該異常情況的時間比例。為了查看每個異常情況的特定情況，用戶雙擊事件發(fā) 生概要列表中的特定行，如圖5C中所示。
[0113]如前所述，圖5C是示出了心室性心播過速的特定情況的示例屏幕截圖。ECG曲線圖 自動導航至ECG波形的特定時刻，并且標記事件的開始和結束。在發(fā)生細節(jié)中示出了關于該 特定事件的更詳細的數(shù)據(jù):該事件期間的HR平均值、HR最大值等。為了示出該ECT中的另一 種異常情況的實例，用戶可以點擊事件發(fā)生概要的室性期前收縮(PVC)行，如圖f5D中所示。
[0114] 如前所述，圖5D是示出了室性期前收縮的特定情況的示例屏幕截圖。該圖示出了 PVC的發(fā)生。起始時間列表（中間上部)示出了在該ECG中發(fā)生PVC的全部情況，并且列出了每 次發(fā)生的起始時間。在這種情況中，用戶能夠點擊起始于00:15:27的PVC(第11次發(fā)生）。ECG 曲線圖自動到達該時間點，以示出并指示波形中的PVC情況。因為在該時間段中存在PVC的3 種情況，全部3次發(fā)生都被標記出來。
[0115] 如上所述，在本發(fā)明成果的一個方面中，與脈搏血氧測量信號時間一致地收集到 的ECG信號可以被用于減小脈搏血氧測量信號中的噪聲，并且允許計算氧飽和度值，尤其是 在脈搏血氧測量數(shù)據(jù)的傳感器位于諸如患者的胸部之類的噪聲易發(fā)位置上的環(huán)境中。在某 些實施例中，此方面可以通過以下步驟實現(xiàn)：（a)測量多次心跳的心電圖信號；（b)測量多次 心跳期間的一個或多個脈搏血氧測量信號，以使得在一個或多個心跳期間的心電圖信號和 一個或多個脈搏血氧測量信號在時間上一致；（c)將一個或多個心跳期間在時間上一致的 心電圖信號的一部分與一個或多個脈搏血氧測量信號進行比較，以確定一個或多個脈搏血 氧測量信號中每一個的恒定分量以及主要周期分量；以及(d)根據(jù)一個或多個脈搏血氧測 量信號的恒定分量和主要周期分量確定氧飽和度。對ECG信號和脈搏血氧測量信號的測量 可以通過本發(fā)明設備的實施例來實現(xiàn)。特別地，脈搏血氧測量信號可以是本發(fā)明設備中的 光電探測器所收集的反射紅外信號和反射紅光信號。與心跳對應的脈搏血氧測量信號的間 隔可以通過將該信號與時間一致的ECG信號進行比較來確定。例如(并不旨在限制），時間一 致的ECG信號的連續(xù)R波峰值可以被用于識別這種間隔，盡管同樣可以使用ECG信號的其他 特征進行識別。一旦識別出這樣的間隔，可以對間隔內的相應時刻處的值求平均值，以減小 信號噪聲并獲得脈搏血氧測量信號（例如，Warner等人，麻醉學，108:950-958(2008))的恒 定分量(有時稱為"直流分量"）和主要周期分量(有時稱為"交流分量"）的更加可靠的值。在 一個間隔中記錄的信號值的數(shù)量取決于所使用的檢測器和處理電子器件的信號采樣率。同 樣，由于間隔的時長可以變化，因此可以對間隔中的數(shù)值子集求平均值。如下所述，可以使 用傳統(tǒng)算法根據(jù)所述直流和交流分量來計算氧飽和度值。如下所述，心跳的次數(shù)以及計算 平均值的間隔可以在很寬的范圍內變化。在某些實施例中，可以對來自一個或更多心跳或 間隔的信號進行分析;在其他實施例中，可以對來自多個心跳或間隔的信號進行分析;并且 在某些實施例中，該多個心跳或間隔的范圍從2至25，或者從5至20，或者從10至20。
[0116] 在另一些替代性實施方式中，可以使用線性回歸算法來計算氧飽和度。同樣地，患 者的ECG信號可以被用于確定心跳何時發(fā)生。心跳位置能夠對兩個光電血管容積圖信號中 的每一個在相關的時間中求平均值。之后總體均值的線性回歸可以被用于確定所述兩個信 號之間的線性增益因數(shù)。該增益因數(shù)可以被用于確定患者的氧飽和度。
[0117] 可以對ECG數(shù)據(jù)與具有不同光波長的兩個或更多個光電血管容積圖進行時間一致 性地記錄。該心跳在ECG信號中被檢測。這些心跳允許對兩個相鄰心跳之間的時間內的光電 血管容積圖數(shù)據(jù)的'幀'進行定義。之后可以在每個時間點處對這些幀中的兩個或更多個共 同求平均值，以創(chuàng)建該時間間隔的平均幀。由于光電血管容積圖與心跳是相關聯(lián)的，因此光 電容積描記信號通過該平均化過程被增強。然而，在時間上與心跳無關的任何運動偽影或 其他噪聲源被消除了。因此，平均幀的信噪比典型地高于單個幀的信噪比。
[0118] 在已經為具有不同光波長的至少兩個光電容積描記圖構建了平均幀之后，便可以 使用線性回歸法來估計所述兩個平均幀信號之間的增益。該增益值可以被用于估算血氧飽 和度信息或血液中所呈現(xiàn)的其他成分，諸如血紅蛋白、二氧化碳或其他。為此，可以對附加 的光波長重復進行該過程。
[0119] 本發(fā)明中的一個示例性/替代性方法可以包括，如果/當可被使用時，確定特定信 號之間的增益，如確定紅光和紅外幀信號之間的增益?？梢允紫韧ㄟ^對兩個幀一起求平均 值來求取該增益。這可能導致信號的噪聲減小。通過執(zhí)行相對結合的紅光和相對結合的紅 外光的線性回歸并且之后求取這兩個結果的比率來求取該增益。
[0120] 另一種方法涉及選擇可能的增益值，用平均幀信號乘以該增益值，并確定相對于 不同波長的平均幀的殘余誤差。對于多個潛在增益值，該過程可以被重復。雖然簡單的線性 回歸求取了全局最小增益值，但是該方法也可以求取局部極小值。因此，如果全局最小值能 夠表示由運動偽影、靜脈血運動或另一個噪聲源所引起的關聯(lián)性，則該全局最小值可以被 忽略，并且可以選擇局部極小值來進行代替。
[0121] 如上所述，本發(fā)明用于實現(xiàn)以上方面的患者可穿戴設備對于這種測量的監(jiān)視噪聲 區(qū)域中的氧飽和度尤其有用，例如，諸如胸部位置中具有明顯的局部皮膚運動。
[0122] 圖6A-6C中示出了本發(fā)明上述方面中的一個實施例。在圖6A中，曲線A(600)示出了 本發(fā)明的設備的光電二極管的紅外（IR)反射隨時間變化的輸出，并且曲線B(602)示出了設 備的光電二極管的紅光反射隨時間變化的輸出。在某些實施例中，替代性地使用紅光LED和 紅外LED照亮皮膚以生成由相同的光電二極管收集的信號。在圖6B中，曲線C(604)示出的時 間同步（即時間一致)ECG數(shù)據(jù)被添加到圖6A的曲線圖中。ECG數(shù)據(jù)中的峰值(例如，峰值606 和608)可以用于限定脈搏血氧測量數(shù)據(jù)的幀或間隔。額外的連續(xù)幀或間隔由612和614指 示，并且以類似方式確定其他幀。根據(jù)該方面，對來自多個幀的脈搏血氧測量數(shù)據(jù)進行收 集。多個幀的模值根據(jù)特定應用可以大范圍地變化。在某些實施例中，收集的多個幀從5個 到25個;在一個實施例中，多個幀從8個到10個幀。典型地，脈搏血氧測量數(shù)據(jù)的幀或間隔包 含不同數(shù)量的信號樣本。即，可以以預定采樣率對傳感器的輸出采樣，例如每秒鐘32個樣 本。如果ECG峰值之間的時間發(fā)生變化，則每幀的樣本數(shù)量將變化。在一個實施例中，選擇了 ECG數(shù)據(jù)中用作一個幀的起始點的特征，以致脈搏血氧測量數(shù)據(jù)中的關聯(lián)峰值近似位于該 幀的中間點或中心，此后對每個幀記錄預定數(shù)量的信號樣本。較優(yōu)地，在該實施例中，預定 數(shù)量被選擇為足夠大以保證脈搏血氧測量信號的峰值基本是中間幀。與上述時間點對應的 大于預定值的樣本值并沒有被使用。在收集了多個數(shù)據(jù)幀之后，對這些幀的相應時間點處 的值的平均值進行計算。根據(jù)的該平均值中的數(shù)值，確定了脈搏血氧測量數(shù)據(jù)的交流分量 和直流分量，并且該交流分量和直流分量之后被用于通過傳統(tǒng)方法來計算相對氧飽和度， 諸如比率比算法，例如Cypress Semiconductor(塞普拉斯半導體)文件No .00l_26779Rev A (2010年1月18日）。圖6C的流程圖中對該基本程序進行了總結。對幀尺寸(也就是樣本的數(shù) 量)進行確定(620)。將每個幀內的相應時間點處的樣本值相加(622 )，之后計算每個時間點 處的平均值，并依次給出了具有降低的噪聲的紅外光反射和紅光反射的交流分量和直流分 量。在某些實施例中，這些分量的值能夠被用于通過使用傳統(tǒng)算法來計算氧飽和度(626)。 通過對特定實施例的測量值進行校準，可以將氧飽和度的相對值轉換為絕對值?？梢栽谑?控環(huán)境中實施校準，其中，個體暴露在不斷變化的大氣氧濃度中，并且所測量的氧飽和度值 與相應的氧水平相關。
[0123] 除了以上將ECG信號與脈搏血氧測量信號進行比較的實施例以外，用于這種比較 的一些其他實施例都在本領域的普通技術人員的理解范圍內。例如，為了在存在噪聲的情 況下求取脈搏血氧測量信號的AC分量的峰值，位于脈搏血氧測量最大和/或最小值之前和 之后的特征時刻處的時間一致性ECG信號的特征可以被用于，在對多個心跳求取平均值時 可靠地確定脈搏血氧測量峰值和谷值(而不需要對多個心跳期間的脈搏血氧測量信號的全 部值求取平均值）。例如，如果在一個間隔內，ECG信號的R波峰值特征性地在脈搏血氧測量 信號的最大值之后X毫秒并且在脈搏血氧測量信號的最小值之前y毫秒，則關于脈搏血氧測 量信號的交流分量的關鍵信息可以通過對脈搏血氧測量信號中的僅兩個值進行重復測量 來獲得。
[0124] 在某些實施例中，光電二極管測量到的紅外反射或紅光反射的值可以被用于估算 呼吸深度和/或呼吸速率。在圖6D中示出了紅光值或紅外值關于時間的曲線（630)。在圖6E 中，曲線(630)的最大值和最小值分別由虛曲線(632)和(634)示出。某時間點處的最大值和 最小值之差與被監(jiān)視個體的呼吸深度單調地相關聯(lián)。因此如圖所示，時刻(636)處的呼吸比 時刻(638)處的呼吸更淺。在某些實施例中，可以在個體中監(jiān)視并計算呼吸深度相對于時間 的關系。隨著時間的推移，可以根據(jù)最大值和最小值隨時間變化的曲線來估計呼吸速率。
[0125] 此外，基于對從ECG R-S幅值和/或R-R間隔所衍生的呼吸波形的理解，可以看出本 申請中所描述的PPG和/或脈搏血氧測量儀可以被用于相對直接地估計呼吸波形。由于胸部 在呼吸期間會擴張和收縮，因此這里的運動在PPG信號上顯示為基線漂移的偽影。可以通過 對PPG數(shù)據(jù)濾波來隔離呼吸信號，以專門關注呼吸信號。這尤其可以是關于胸部安裝的PPG 的情況。
[0126] 此外，胸部安裝的加速計也可以/可以替代性地被用于測量呼吸波形，尤其當用戶 仰面平躺時。由于胸部擴張和收縮，胸部將會加速和減速(或橫向地，或取決于定向），該加 速和減速可以通過加速計來測量。
[0127] PPG和/或加速計、設備和/或方法中的任一項可以被分離地或彼此結合地被使用， 和/或與上述基于ECG的呼吸估算技術共同使用。相較于基于單一方法的估算，使用多種方 法可以提高精確度。之后，可以使用時域和/或頻域方法來根據(jù)呼吸信號估算呼吸速率和呼 吸深度。
[0128] 在某些實施方式中，心跳計時（例如，來自ECG)和PPG信號可以被用于確定脈搏傳 導時間；即氣壓波從心臟傳播至身體中其他位置的時間。脈搏傳導時間的測量值之后可以 被用于確定或估算血壓。應當注意，可以通過傳統(tǒng)方法或其他將來開發(fā)的方法、系統(tǒng)或設備 來生成ECG和/或PPG信號，或可以由諸如本申請中其他部分所描述的穿戴式設備來產生。 SP，本申請中的算法可以是獨立可用的，并且在穿戴式心臟設備中可用。
[0129] 如這里或本文其他地方所公開的，可以通過將若干個心跳的PPG信號中的每一個 與各自的心跳相關聯(lián)來對若干個心跳的PPG信號求平均值。結果為PPG幀，其中與心率相關 聯(lián)的PPG信號被增強，而無關的噪聲被消除。此外，由于已經將PPG幀與心跳計時相關聯(lián)，因 此可以通過確定與幀本身的開始或結束相關的峰值或谷值的位置來估算脈搏傳導時間。這 可以通過求取一個或多個最小和/或最大樣本來實現(xiàn)，或可以通過對信號進行插值以求取 測量樣本之間的多個點來實現(xiàn)。例如，可以通過二次擬合、三次樣條、數(shù)字濾波或許多其他 方法來實現(xiàn)插值。
[0130] 還可以通過將PPG幀與樣本信號進行關聯(lián)來估算脈搏傳導時間。通過使兩個信號 相對于彼此進行移位，可以對產生最大關聯(lián)度的時間移位進行確定。如果樣本信號是所期 望的PPG幀的近似值，則具有最大關聯(lián)度的時間移位可以被用于確定脈搏傳導時間。
[0131] 這里描述了一種示例性方法或算法，并且在附圖7A、7B和7C中示出。首先，該方法 710(包括部分710a、710b和/或710c，和/或由部分710a、710b和/或710c定義)采用了至少一 個心跳（典型地為ECG)信號712以及至少一個PPG信號711作為圖7A中所示出的輸入，例如， 心跳計時信息/信號712被用于通過從每個心跳中檢測R波或其他ECG特征來生成心跳計時 信息；多個ECG信號（即來自于身體上多個位置的不同導聯(lián))可以被用于獲得對心跳計時信 息的更好估算。PPG 711可以使用單一的光波長或來自于多個光波長的信號。使用與每個 PPG信號711相關的相應心跳計時信息，每個PPG信號711被劃分成多個"幀"，參見圖7A中的 PPG幀I、PPG幀2以及PPG幀N，其中每個幀包含在一個相應的心跳持續(xù)時間內的單一波長的 PPG信號。
[0132] 可選地但并非典型地，也可以執(zhí)行PPG信號質量估算。一個這種示例示出為圖7B中 的方法部分710b。該估算可以考慮PPG信號的方差、PPG信號的估算信噪比、PPG信號飽和度、 來自于加速計或陀螺儀的患者運動信息、E C G或阻抗測量噪聲估算、或關于P P G信號質量的 其他信息。圖7B中示出了通過使用加速計信號713連同PPG信號711來生成PPG信號質量值/ 估算714的示例。之后可以將該信號質量估算714與心跳計時信息712聯(lián)合使用，以生成每個 幀的增益，參見圖7B中的PPG幀1增益、PPG幀2增益以及PPG幀N增益，其中更低的信號質量會 導致更小的增益。為了縮減計算時間，可以省略信號質量估算714,并且增益信息可以使用 某個常數(shù)。
[0133] 如圖7C所示，可以將增益信息(來自圖7B的PPG幀1增益、PPG幀2增益以及PPG幀N增 益）與幀信息（來自圖7A的PPG幀I、PPG幀2以及PPG幀N) -起使用(本文示出為組合/操作）， 以創(chuàng)建加權的η個樣本移動平均幀715,其中與心跳計時相關聯(lián)的PPG信號被增強，而無關的 噪聲被削弱。被包含在幀(η) 715中的樣本數(shù)量可以適于減小噪聲或減少響應時間?？梢杂?時間對幀進行額外的加權，以便提升最近或近期的幀相對于漸漸遠離和相關度可能更低的 幀的作用。這種由時間進行的額外加權可以通過使用IIR或FIR濾波器來實現(xiàn)。
[0134] 一旦已經產生了某個給定瞬時的平均幀，便可以通過求取與心跳相關的幀信號的 移位來確定脈搏傳導時間716。這可以僅通過求取樣本指數(shù)717來實現(xiàn)，其中信號位于最小 值或最大值處，并且將該信號與幀范圍（心跳計時)進行比較，以確定脈搏傳導時間。為了得 到更精確的結果，可以使用樣條法或多項式擬合在最小值或最大值附近對信號進行插值 718,以使得能夠以相較于采樣率更好的精度來確定最小值或最大值。最后，可以將所述幀 與參考幀模板進行比較719,其中平均幀相對于模板被移位。使得平均幀和模板之間具有最 高關聯(lián)度的該移位指示了傳導時間716。該參考模板可以是預定信號，或通過使用長期幀平 均值可以使得該模板適應于已知的傳導時間。
[0135] 應當注意，這些方法可以與從多個源所得到的PPG和心跳計時信息一起使用，所述 多個源包括但不限于傳統(tǒng)的和/或將來開發(fā)的技術;或單獨使用其中的一種或另一種或二 者共同使用，和/或與從下文將描述的穿戴式設備和/或系統(tǒng)獲得的質量信號(PPG方差、估 算的PPG信噪比、PPG信號飽和度、患者運動加速計或陀螺儀數(shù)據(jù)、ECG或阻抗測量噪聲估算、 或關于PPG信號質量的其他信息)一起使用，而獲得這些方法。
[0136] 另一些替代方式可以包括由本地醫(yī)療設施進行的數(shù)據(jù)傳送和/或解析，本地醫(yī)療 設施可以是醫(yī)師或醫(yī)生辦公室或例如，I⑶/(XU(Intensive Care/Coronary Care Units (重癥監(jiān)護室/冠心病監(jiān)護室））。相應地，本發(fā)明中將測量大量生理信號中的一個或多個的 設備100將位于患者的胸部上并且如本申請中所述使用粘合劑進行固定，該一個或多個生 理信號可以包括心電圖、光電血管容積圖、脈搏血氧測量和/或患者加速度信號。設備將生 理信號以無線或有線(例如，USB)方式傳送到附近的基站，以在需要時用于解析和進一步的 傳送。無線傳送可以使用藍牙、Wi-Fi、紅外線、RFID (Radio Frequency IDentif icat ion (射 頻識別））或其他無線協(xié)議。設備可以通過無線感應、電池組或兩者的結合被供電。設備100 監(jiān)視生理信號和/或收集代表生理信號的數(shù)據(jù)。收集的數(shù)據(jù)之后可以通過無線方式或有線 連接被實時發(fā)送至附近基站。設備可以由基站或電池組無線供電，從而在患者與基站之間 無需導線。
[0137] 相關性地和/或替代性地，可以在醫(yī)院中對患者或穿戴者進行無線監(jiān)視，包括ICU (重癥監(jiān)護室)或其他設施。同樣地，可以使用本發(fā)明中的小型無線塊設備來在患者身上測 量ECG信號。信號之后被數(shù)字化，并且被無線傳送至接收器。接收器將信號轉換回模擬格式， 以致該信號在幅值上近似等于原始ECG信號。該輸出之后通過標準電極導聯(lián)被呈遞給現(xiàn)有 的醫(yī)院ECG顯示器。這使得在不必通過任何導線將患者連接至監(jiān)視器的情況下，能夠使用現(xiàn) 有的醫(yī)院基礎設施來監(jiān)視患者。也可以對患者胸部阻抗進行測量，以使得重建的信號能夠 不僅在幅值上也能在輸出阻抗上近似等于ECG信號。這可以被用于檢測斷開連接的塊。輸出 阻抗可以是連續(xù)可變的，或可以具有可被選擇的離散值(例如，一個用于連接設備的低值以 及一個表示塊已經開始松散的高位值）。阻抗也可以被用于表示無線傳送所具有的問題。
[0138] 其他替代性實施方式可以包括將一個或多個傳感器安裝至嬰兒的前額。首先，如 上文所介紹的，可以使用一種用于通過將設備安裝在嬰兒的前額來獲得氧飽和度數(shù)據(jù)的方 法。然而，延伸或替代方式可以包括將氧飽和度傳感器以及相關的位置和溫度傳感器耦接 至同一個前額安裝的設備上。組合數(shù)據(jù)可以被用于根據(jù)面部向下的位置來確定嬰兒是否有 任何室息的危險。
[0139] 因此，本發(fā)明的某些替代性組合可以包括下述內容中的一項或多項：1)根據(jù)醫(yī)療 級粘合劑與皮膚密切接觸數(shù)天(在某些示例中長達10天或者兩周)但不傷害皮膚的能力，以 及與不同類型的傳感器共同工作的能力，來選擇醫(yī)療級粘合劑(具有許多可能的來源）；2) 能夠提供來自皮膚或來自皮膚上或皮下組織的光響應電信號的導電電極或光敏檢測器;3) 能夠處理并存儲這些電信號的放大器、微處理器和存儲器;4)用于本發(fā)明的電子器件的電 源，具有儲存的或無線接入的充電能力;5)柔性電路，能夠將以上元件共同綁定在能夠與所 關注皮膚區(qū)域貼合的柔性條帶內。
[0140]被監(jiān)視、記錄/收集和/或分析的生理參數(shù)示例可以包括下述內容中的一項或多 項;心電圖、用于例如血氧飽和度的光激發(fā)組織的光響應;脈搏速率和相關波動;物理活動/ 加速度指標。這些內容中的一項或多項可以用于在若干個晝夜中對流動的心臟病門診患者 進行監(jiān)視的情況，由此這可以提供用于對測試后分析的數(shù)天連續(xù)ECG信號的價值進行記錄 以及同時記錄的氧飽和度和體力活動指數(shù)。類似地，這些內容中的一項或多項可以被用于 在數(shù)個晝夜中對流動的肺病患者進行監(jiān)視，以便對氧飽和度進行記錄，并且同時記錄體力 活動的指數(shù)，以用于測試后分析。替代性地和/或另外地，這些內容中的一項或多項可以用 于以無線方式(或者在某些情況下以有線方式)監(jiān)視在診所、急救室或者重癥監(jiān)護室中的住 院患者或其他感興趣的患者(例如嬰兒），在某些實例中檢測EKG參數(shù)、氧和/或體力活動的 參數(shù)，但是并不存儲參數(shù)，而是以無線方式將參數(shù)傳送至床邊監(jiān)視器或者中央站監(jiān)視器，因 此使患者免于附接物理導線。特別地，本發(fā)明的設備可以被粘附至嬰兒的前額以用于監(jiān)視 呼吸和氧飽和度。在另一些替代方式中，本發(fā)明的設備可以被用于監(jiān)視患有睡眠呼吸暫停 綜合征的患者的呼吸和ECG。
[0141] 在此將對本發(fā)明所使用的示例性計算機系統(tǒng)或計算資源進行描述，即使應當注意 計算系統(tǒng)和資源的許多替代方式在本發(fā)明的合理預見范圍內都是可用且可工作的，以致下 文決非旨在對恰當?shù)剡m于本發(fā)明的精神和范圍內的種種可能的計算替代方式進行限制。
[0142] 本發(fā)明的實施方式中的某些包括多個步驟。這些步驟中的各個步驟可以由硬件組 件來實現(xiàn)，或者可以由機器可執(zhí)行指令實現(xiàn)，機器可執(zhí)行指令可以被用于使編譯有該指令 的通用處理器或專用處理器執(zhí)行各個步驟。替代性地，這些步驟可以由硬件、軟件和/或固 件的組合來執(zhí)行。因此，圖4為使得可以使用本發(fā)明的實施方式的計算資源或計算機系統(tǒng) 400的一個示例。根據(jù)本示例，該示例計算機系統(tǒng)400的一個樣本可以包括總線401、至少一 個處理器402、至少一個通信端口 403、主存儲器404、可移除存儲介質405、只讀存儲器406以 及大容量存儲設備407。這些元件中的更多或更少可以被用在本發(fā)明的特定實施方式中。
[0143] 一個或多個處理器402可以是任何已知的處理器，諸如但并不限于，英特爾（丨ntel?)、 安騰（Itanium?)或安騰2(Itanium2?)處理器、或AMD暗龍_( AMD? Opteron? )或速 龍MP(Athloii MP?)處理器、或者摩托羅拉(Motorola? )的處理器產品線。一個或多 個通信端口 403可以是下述內容中的任一項:與基于撥號連接的調制解調器共同使用的RS-232端口、10/100以太網端口、通用串行總線(USB)端口、或者使用銅線或光纖的吉比特端 口。一個或多個通信端口 403可以根據(jù)網絡來選擇，例如，局域網（LAN)、廣域網(WAN)、或者 是計算機系統(tǒng)400所連接或者適于連接的任何網絡。
[0144] 主存儲器404可以是隨機訪問存儲器(RAM )、或者本領域中公知的一個或多個任何 其他動態(tài)存儲設備。只讀存儲器406可以是一個或多個任何靜態(tài)存儲設備，例如用于存儲諸 如處理器402指令的靜態(tài)信息的可編程只讀存儲器(PROM)芯片。
[0145] 大容量存儲設備407可以被用于存儲信息和指令。例如，可以使用硬盤，例如SCSI 驅動的Adaptec?系列，光盤、硬盤陣列（諸如RAID，例如RAID驅動的Adaptec系列）、或者任 何其他的大容量存儲設備。
[0146] 總線401將一個或多個處理器402與其他存儲器、存儲設備和通信塊進行可通信地 耦接。總線401可以是根據(jù)所使用的存儲設備來確定的基于PCI/PCI-X或SCSI的系統(tǒng)總線。
[0147] 可移除存儲介質405能夠是下述內容中的任何一種：外部硬盤驅動器、軟盤驅動 器、丨OMEGA? Zip驅動器、光盤只讀存儲器(⑶-R0M)、可重寫光盤(⑶-RW)、數(shù)字只讀光盤 存儲器(DVD-ROM)。
[0148] 以上所述的組件旨在對某些可能類型舉例說明。因為這些示例僅為示例行實施 例，因此前述示例并不會限制本發(fā)明的范圍。
[0149] 本發(fā)明的實施例尤其涉及用于監(jiān)視和處理心臟參數(shù)和數(shù)據(jù)的設備、系統(tǒng)、方法、介 質以及設置。雖然上文已經給出了本發(fā)明的一個或多個實施例的詳細描述，但是在不超出 本發(fā)明的精神的情況下，各種替代方式、變型和等效對于本領域的技術人員是顯而易見的。 因而，以上說明并不應被理解為對由附加權利要求書所限定的本發(fā)明范圍進行限制。
【主權項】
1. 一種用于監(jiān)視生理參數(shù)的設備，所述設備被配置成被粘附至對象的皮膚以用于生理 參數(shù)監(jiān)視;所述設備包括： 基板； 導電傳感器，被連接至所述基板；以及 雙面復合粘合劑，包括： 至少一個導電粘合劑部分;和 至少一個非導電粘合劑部分； 所述雙面復合粘合劑被附接至所述基板和所述導電傳感器； 所述至少一個導電粘合劑部分被布置為與所述導電傳感器導電連通接觸，以及 被配置成被導電地粘附至所述對象的皮膚，以用于進行從所述對象到所述導電傳感器 的導電信號通信。2. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述復合粘合劑的所述導電粘合劑部分被連接至 各自的傳感器，并且被配置成被基本牢固地連接至皮膚以使得各自的傳感器相對于皮膚保 持基本固定，將所述導電粘合劑部分連接至各自的傳感器和皮膚基本被配置成下述內容中 的一項或多項： 減少或消除所述傳感器相對于皮膚的可能的運動;或 消除所述傳感器相對于皮膚的運動以實現(xiàn)減小噪聲或提供純凈信號中之一或全部。3. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述生理參數(shù)包括一個或多個信號以用于下述內 容中的一項或多項或全部:心電描記、光電容積描記、脈搏血氧測量、溫度或對象加速度。4. 根據(jù)權利要求3所述的設備，其中包括下述兩項內容中之一或全部： 所述導電傳感器是用于心電描記的電極，或 所述電極是代理右腿驅動電極。5. 根據(jù)權利要求1所述的設備，所述設備包括： 被連接至所述基板的多個導電傳感器； 具有多個導電粘合劑部分的復合粘合劑， 所述多個導電粘合劑部分被設置為與所述多個導電傳感器中的各個傳感器導電連通 接觸，并且適于被導電地粘附至所述對象的皮膚，以用于從所述對象到所述導電傳感器的 導電信號通信。6. 根據(jù)權利要求5所述的設備，其中，所述多個導電傳感器包括下述兩項內容中之一或 全部： 用于心電描記的至少一個、兩個或三個電極;或 作為代理右腿驅動電極的至少一個電極。7. 根據(jù)權利要求1所述的設備，所述設備適于將收集到的數(shù)據(jù)或分析中之一或全部提 供給接收系統(tǒng)組件;并且包括下述兩項內容中之一或全部： 其中，所述收集到的數(shù)據(jù)和分析中之一或全部通過無線連接或有線連接中之一或全部 而被傳送，或 其中，所述接收系統(tǒng)組件是計算設備。8. -種用于監(jiān)視生理參數(shù)的設備，所述設備被配置成被粘附至對象的皮膚以用于生理 參數(shù)監(jiān)視;所述設備包括： 基板； 導電傳感器，被連接至所述基板； 以及雙面復合粘合劑，包括： 至少一個導電水凝膠粘合劑部分;和 至少一個連續(xù)的粘合劑層； 所述導電水凝膠粘合劑被嵌入在所述連續(xù)的粘合劑層中，并且被附接于所述基板和所 述導電傳感器； 所述至少一個導電水凝膠粘合劑部分被設置成與所述導電傳感器導電連通接觸，并且 被配置成被導電地粘附至所述對象的皮膚，以用于進行從所述對象到所述導電傳感器的導 電信號通信。9. 根據(jù)權利要求8所述的設備，其中，所述復合粘合劑的導電水凝膠粘合劑部分被嵌入 多個層中。10. 根據(jù)權利要求9所述的設備，其中，所述導電水凝膠粘合劑部分的連接為中心層，并 且水狀膠質是其他多個層中的一個。11. 根據(jù)權利要求8所述的設備，其中，所述水凝膠部分是位于一側的層1、2和3與另一 側的層5和6之間的內層4。12. 根據(jù)權利要求8所述的設備，其中，所述設備被垂直地放置在胸骨上。13. 根據(jù)權利要求12所述的設備，所述設備提供了ECG信號、光電容積描記波形和氧飽 和度信號中的一個或多個的減小的運動偽影。14. 一種用于收集并分析與對象的生理信號相對應的生理數(shù)據(jù)的系統(tǒng);所述系統(tǒng)包括： 穿戴式設備，用于從對象收集生理數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行傳輸所述生理數(shù)據(jù)和分析所述生理 數(shù)據(jù)中之一或全部；以及 接收系統(tǒng)組件，用于接收所述設備所發(fā)出的生理數(shù)據(jù)； 其中，所述穿戴式設備具有至少一個電極和復合粘合劑，所述復合粘合劑具有與所述 至少一個電極進行通信的至少一個導電粘合劑部分。15. -種用于監(jiān)視患者的生理參數(shù)的設備，包括： 柔性電路，被嵌入具有上表面和下表面的平整彈性基板中，所述柔性電路具有下述內 容中的一項或多項： (i) 至少一個傳感器，被安裝在所述平整彈性基板的所述下表面中，所述至少一個傳感 器能夠與所述患者電連通或光連通， (ii) 至少一個信號處理模塊，用于從所述至少一個傳感器接收信號并對這些信號進行 轉換以將其存儲為患者數(shù)據(jù)； (i i i)至少一個存儲器模塊，用于接收和存儲患者數(shù)據(jù)， (iv)至少一個數(shù)據(jù)通信模塊，用于將存儲的患者數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠吭O備，以及 (V)控制模塊，用于對所述至少一個傳感器、所述至少一個信號處理模塊、所述至少一 個存儲器模塊和所述至少一個數(shù)據(jù)通信模塊的定時和操作進行控制，所述控制模塊能夠接 收命令以通過所述至少一個數(shù)據(jù)通信模塊實現(xiàn)患者數(shù)據(jù)的傳遞，并且從所述至少一個存儲 器模塊中擦除和/或清除患者數(shù)據(jù)；以及 導電粘合劑，被可移除地粘附至所述平整彈性基板的所述下表面，所述導電粘合劑能 夠粘附至所述患者的皮膚，并且能夠基本僅在與所述平整彈性基板的所述下表面垂直的方 向上傳導電信號。16. 根據(jù)權利要求15所述的設備，包括下述內容中的一項或多項： 所述導電粘合劑是各向異性導電粘合劑； 所述至少一個傳感器包括用于從所述患者心臟測量電信號的電極以及光學血氧傳感 器； 所述至少一個數(shù)據(jù)通信模塊能夠將所述患者數(shù)據(jù)通過無線信號傳送至外部設備；其 中，接收所述患者數(shù)據(jù)的所述外部設備是信號中繼設備和計算設備中的一個或多個； 所述至少一個信號處理模塊根據(jù)從所述患者心臟測量電信號的至少一個電極接收信 號，并且接收來自右腿驅動電路的信號以用于減小來自于所述患者數(shù)據(jù)的共模噪聲；以及 所述柔性電路被配置成以無線方式被供電。17. -種用于健康監(jiān)視的方法，包括： 導電地將穿戴式健康監(jiān)視器粘附至所述對象的皮膚，以用于進行從所述對象到所述導 電傳感器的導電信號通信； 由所述健康監(jiān)視器通過所述健康監(jiān)視器的導電粘合劑部分來接收表示健康狀況的導 電信號； 通過所述健康監(jiān)視器的非導電粘合劑部分來阻止導電信號的傳送。18. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中接收導電信號還包括各向異性地接收所述導電 信號。19. 根據(jù)權利要求17所述的方法，所述方法進一步包括下述內容中的一項或多項： 通過導電粘附劑來減小穿戴式健康監(jiān)視器的運動，以實現(xiàn)減小噪聲和提供純凈信號中 之一或全部； 提供ECG信號、光電容積描記波形和氧飽和度信號中的一個或多個的減小的運動偽影； 將信號傳送至穿戴者的皮膚中； 對所接收到的導電信號進行解析；以及 將所收集到的數(shù)據(jù)或分析中之一或全部傳送至接收系統(tǒng)組件。20. -種測量個體中的氧飽和度的方法，所述方法包括下述步驟： 測量多個心跳期間的心電圖信號； 測量多個心跳期間的一個或多個脈搏血氧測量信號，以致在一個或多個心跳期間的所 述心電圖信號和所述一個或多個脈搏血氧測量信號在時間上一致； 將所述心電圖信號的一部分和與之在一個或多個心跳期間具有時間一致性的所述一 個或多個脈搏血氧測量信號進行比較，以確定所述一個或多個脈搏血氧測量信號中每一個 的恒定分量和主要周期分量；以及 根據(jù)所述一個或多個脈搏血氧測量信號的所述恒定分量和所述主要周期分量確定氧 飽和度。21. 根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，所述脈搏血氧測量信號包括反射紅外信號和反 射紅光信號。22. 根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，所述比較步驟包括基于所述心電圖信號的特性 來限定所述脈搏血氧測量信號的間隔，以及求取所述脈搏血氧測量信號在多個所述間隔期 間的平均值。23. 根據(jù)權利要求22所述的方法，其中，根據(jù)所述平均值來確定所述脈搏血氧測量信號 的所述恒定分量和所述主要周期分量。24. 根據(jù)權利要求20所述的方法，其中所述心電圖信號包括R波信號，每個R波信號在所 述心跳中的每一個中具有峰值，并且根據(jù)所述R波信號的所述峰值確定所述間隔。25. 根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，從所述個體身上的胸部位置測量所述心電圖信 號和所述脈搏血氧測量信號。26. -種用于監(jiān)視生理參數(shù)的設備，所述設備被適于被粘附至對象的皮膚以用于生理 參數(shù)監(jiān)視;所述設備包括： 基板； 導電傳感器，被連接至所述基板，并且具有下述兩項內容中之一或全部： 被連接至所述基板的多個脈搏血氧測量傳感器，以及 具有一個或多個波長的多個光源。27. 根據(jù)權利要求26所述的設備，其中，所述多個脈搏血氧測量傳感器和/或光源提供 了對毛細血管床的更廣區(qū)域的訊問，以便減少局部運動偽影的影響。28. -種用于監(jiān)視生理參數(shù)的設備，所述設備被適于被粘附至對象的皮膚以用于生理 參數(shù)監(jiān)視;所述設備包括： 基板； 導電傳感器，被連接至所述基板，以及 電路系統(tǒng)，用于使用相關的雙重采樣技術來減小由環(huán)境光所引起的誤差； 所述電路系統(tǒng)包括： 光傳感器； 第一開關和第二開關；以及 第一電容器和第二電容器， 其中，所述第一電容器與所述光傳感器串聯(lián)，并且所述第二電容器與輸出端并聯(lián)，并且 所述第一開關和第二開關被設置在所述輸出端和接地點之間，以選擇性地提供輸出或分流 接地。29. 根據(jù)權利要求28所述的設備，所述設備還包括下述內容中的一項或多項： 與其他電路元件并聯(lián)的電阻器;或 代替所述電阻器而使用的跨阻抗放大器;或 代替所述光傳感器的光電晶體管，或 代替所述第一開關和第二開關的FET;或 輸出端后面可以接續(xù)有附加緩沖級、放大級、濾波級以及處理級中的一個或多個。30. 根據(jù)權利要求28所述的設備，其中，所述第一電容器是Cl，所述第二電容器是C2,所 述第一開關是Sl，所述第二開關是S2,并且 其中，當所述光源被關閉時，開關Sl被閉合并且開關S2被斷開;與噪聲信號成比例的電 荷積累在Cl上，并且之后開關Sl被斷開，并且之后Cl上的電壓等于噪聲信號電壓；以及， 其中，之后可以測量光信號；開關S2被閉合，并且電荷能夠依次流經Cl和C2;并且之后 S2被斷開，并且C2上的電壓被保持一直到下一個測量周期，此時整個過程被重復；以及， 如果Cl遠大于C2，則C2將承受近乎所有電壓，并且C2上的電壓將等于一個或多個無噪 聲信號；否則，C2上的電壓將為之前的C2電壓(p)和所述無噪聲信號的線性組合：（C2*s+Cl* p)/(Cl+C2)〇31. 根據(jù)權利要求30所述的設備，包括下述內容中的任一項： 效果相當于對信號應用一階、低通、IIR離散時間濾波器;或 如果該濾波效果并非是所期望的，則在每個周期測量信號之前，C2上的電壓可以被放 電至零，C2上所保持的電壓為：（C2*s)/(Cl+C2)。32. -種用于在健康監(jiān)視過程中減小噪聲的設備，包括穿戴式健康監(jiān)視設備，所述穿戴 式健康監(jiān)視設備具有： 用于健康監(jiān)視的至少一個傳感器； 復合粘合劑，具有在鄰近所述傳感器處所應用的至少一個導電部分；以及 用于使所述至少一個傳感器在接收具有降低的噪聲的信號方面具有增強效果的一個 或多個適配部分;其中，所述一個或多個適配部分包括凸透鏡。33. 根據(jù)權利要求32所述的設備，其中，所述凸透鏡適于下述兩項內容中之一或全部： 被設置成與穿戴者/使用者的皮膚可操作地接觸；以及 被設置成在或鄰近穿戴者/使用者的前額或胸部處與所述穿戴者/使用者的皮膚可操 作地接觸。34. 根據(jù)權利要求32所述的設備，其中，所述凸透鏡為密封劑。35. 根據(jù)權利要求34所述的設備，其中，所述凸透鏡密封劑適于下述兩項內容中之一或 全部： 密封所述傳感器;或， 密封所述傳感器并且與所述傳感器可操作地接觸，以致不允許所述傳感器和所述密封 劑之間存在干擾縫隙。36. 根據(jù)權利要求34所述的設備，所述設備還包括一個或多個LED，其中所述凸透鏡密 封劑執(zhí)行下述兩項內容中之一或全部： 密封所述一個或多個LED;或 密封所述一個或多個LED并且與所述一個或多個LED中的至少一個可操作地接觸，以致 不允許所述一個或多個LED中的至少一個和所述密封劑之間存在干擾空隙。37. 根據(jù)權利要求32所述的設備，其中，所述至少一個傳感器提供了下述內容中的一項 或多項： 脈搏血氧測量， EKG、PPG和穿戴者加速度中的一個或多個;或 右腿驅動和/或代理右腿驅動中之一或全部。38. 根據(jù)權利要求32所述的設備，所述設備還包括位于穿戴者胸部或穿戴者前額上的 驅動電極或代理驅動電極。39. 根據(jù)權利要求32所述的設備，其中，所述一個或多個適配部分被設置成以及被配置 成維持與所述穿戴者/使用者的皮膚的交錯的可操作接觸。40. 根據(jù)權利要求32所述的設備，所述設備提供了下述兩項內容中之一或全部： 將LED波經由所述設備傳送至所述穿戴者/使用者的皮膚，但不妨礙傳送至述穿戴者/ 使用者的皮膚中；或 在不妨礙從所述穿戴者/使用者的皮膚到所述傳感器的傳送的情況下，接收從所述穿 戴者/使用者的皮膚到所述傳感器的反射傳送的LED波。41. 根據(jù)權利要求32所述的設備，其中，所述凸透鏡是清潔、無色的硅酮和醫(yī)用級別的 硅酮中的一個或多個;以及 其中，所述醫(yī)用級別硅酮具有下述特征中的一個或多個:基本清潔、基本無色、基本柔 軟、基本低硬度、黏性凝膠，或者在兩側被嵌入有超高黏度粘合劑。42. 根據(jù)權利要求41所述的設備，其中，所述具有雙面粘合劑的硅酮提供了下述兩項內 容中之一或全部： 將所述透鏡貼合到所述電子傳感器和皮膚中之一或全部，或 通過限制皮膚-透鏡-傳感器接口之間的運動而顯示出運動偽影減少。43. 根據(jù)權利要求41所述的設備，所述設備進一步被配置成使得至少所述凸透鏡被卡 入穿戴式健康監(jiān)視設備的所述復合粘合劑條帶層之間，通過提升的部分，位于所述粘合劑 條帶中的矩形開口的尺寸允許所述凸透鏡從所述粘合劑條帶的患者側略微凸起。44. 一種用于健康傳感器的設備，所述設備包括透鏡，所述透鏡 被配置成與所述穿戴者/使用者的皮膚可操作地接觸;并且 被配置成提供能量波在非干擾光導管中的傳送。45. -種用于健康監(jiān)視的方法，包括： 根據(jù)使用者的ECG信號來確定心跳何時發(fā)生； 對與所述心跳位置相關聯(lián)的兩個光電血管容積圖信號中的每一個求取關于時間的平 均值； 生成總體均值； 使用總體均值的線性回歸來確定所述兩個信號之間的線性增益因數(shù)； 根據(jù)所述增益因數(shù)確定患者的氧飽和度。46. 根據(jù)權利要求45所述的方法，所述方法還包括： 對ECG數(shù)據(jù)與具有不同光波長的兩個或更多個光電血管容積圖進行時間一致性地記 錄； 檢測所述ECG信號中的心跳，這些心跳允許對兩個相鄰心跳之間的時間內的光電血管 容積圖數(shù)據(jù)的'幀'進行定義； 在每個時間點處對這些幀中的兩個或更多個一起求取平均值，以創(chuàng)建所述時間間隔的 平均幀;其中，因為所述光電血管容積圖與所述心跳相關聯(lián)，因此所述光電血管容積圖信號 通過該平均過程被增強，并且在時間上與所述心跳無關的任何運動偽影或其他噪聲源被消 除； 將所述平均幀的信噪比解析為典型地高于單個幀的信噪比； 使用線性回歸來估算所述兩個平均幀信號之間的增益； 根據(jù)該增益值估算所述血氧飽和度或在血液中出現(xiàn)的其他成分中的一個或多個，諸如 血紅蛋白、二氧化碳或其他。47. 根據(jù)權利要求46所述的方法，其中，對于附加的光波長重復進行所述操作，以便根 據(jù)所述增益值估算所述血氧飽和度或在血液中出現(xiàn)的其他成分中的一個或多個，諸如血紅 蛋白、二氧化碳或其他。48. -種用于進行包括平均幀信號的健康監(jiān)視的方法，所述方法包括： 選擇可能的增益值， 將所述平均幀信號乘以所述可能的增益值，以及 確定關于不同波長的平均幀的殘余誤差。49. 根據(jù)權利要求48所述的方法，所述方法包括： 對于多個潛在增益值，重復根據(jù)權利要求48所述的方法的操作。50. 根據(jù)權利要求48所述的方法，所述方法進一步包括： 求取局部極小值； 其中，如果全局最小值能夠表示由運動偽影、靜脈血運動或另一個噪聲源所引起的關 聯(lián)性，則所述全局最小值可以被忽略，并且可以選擇局部極小值來進行代替。51. 根據(jù)權利要求48所述的方法，根據(jù)所述方法，通過下述過程來求取紅光信號和紅外 (IR)信號之間的增益： 首先對所述兩個幀一起求平均值以提供具有減小的噪聲的信號； 執(zhí)行相對結合的紅光和相對結合的紅外光的線性回歸并且之后求取這兩個結果的比 率。52. 根據(jù)權利要求48所述的方法，所述方法用于確定呼吸深度和/或呼吸速率。53. 根據(jù)權利要求52所述的方法，其中，ECG數(shù)據(jù)、PPG數(shù)據(jù)、脈搏血氧測量數(shù)據(jù)和/或加 速計數(shù)據(jù)中的一個或多個被用于確定呼吸速率和/或呼吸深度。54. 根據(jù)權利要求53所述的方法，所述方法包括： 使用ECG數(shù)據(jù)、PPG數(shù)據(jù)、脈搏血氧測量數(shù)據(jù)和/或加速計數(shù)據(jù)中的一個或多個來生成呼 吸波形。55. 根據(jù)權利要求52所述的方法，所述方法進一步包括下述兩項內容中之一或全部： 使用隨時間變化的紅光或紅外光值；以及 通過光電二極管來測量紅外反射或紅光反射，以估算呼吸深度和/或呼吸速率。56. 根據(jù)權利要求55所述的方法，所述方法進一步包括下述兩項內容中之一或全部： 所述紅外數(shù)據(jù)或紅光數(shù)據(jù)的曲線或波形中的最大值和最小值表示與被監(jiān)視個體中的 所述呼吸深度相關聯(lián)的最大值和最小值之間的差，或 隨著時間的推移，可以根據(jù)所述最大值和最小值的曲線隨時間的變化來估算呼吸速 率。57. 根據(jù)權利要求53所述的方法，所述方法進一步包括使用PPG數(shù)據(jù)和下述內容中的一 項或多項： 當胸部在呼吸期間擴張和收縮時，生成所述PPG信號，這里的運動表示為PPG信號上的 基線漂移的偽影； 通過對PPG數(shù)據(jù)進行濾波來隔離所述呼吸信號，以專門關注所述呼吸信號;或 在胸部安裝PPG。58. 根據(jù)權利要求53所述的方法，所述方法進一步包括使用加速計信號和下述內容中 的一項或多項： 當發(fā)生胸部擴張和收縮中之一或全部時生成加速計信號，或由所述加速計來測量胸部 的加速和減速； 通過對加速計數(shù)據(jù)進行濾波來隔離所述呼吸信號，以專門關注所述呼吸信號； 在胸部安裝加速計;或 在仰面平躺的使用者胸部上安裝加速計。59. -種使用根據(jù)權利要求48所述的方法的設備，其中，信號中的一個或多個從下述內 容中的一項或多項中得到： 穿戴式健康監(jiān)視設備，所述設備具有： 基板； 導電傳感器，被連接至所述基板； 以及雙面復合粘合劑，包括： 至少一個導電粘合劑部分;和 至少一個非導電粘合劑部分； 所述雙面復合粘合劑被附接至所述基板和所述導電傳感器； 所述至少一個導電粘合劑部分被布置為與所述導電傳感器導電連通接觸，以及 被配置成被導電地粘附至所述對象的皮膚，以用于進行從所述對象到所述導電傳感器 的導電信號通信。60. -種使用根據(jù)權利要求59所述的設備的系統(tǒng)，并且所述系統(tǒng)還包括計算機。61. 根據(jù)權利要求52所述的方法，所述方法進一步包括下述兩項內容中之一或全部： 使用PPG和加速計方法中的一個或多個是指被分離地使用或彼此結合地使用或與基于 ECG的呼吸估算一起使用； 相較于基于單一方法的估算，使用PPG、加速計或基于ECG的呼吸中的兩個或更多個可 以提高精確度。62. 根據(jù)權利要求48所述的方法，所述方法使用軟件和計算機硬件來確定所述氧飽和 度。63. -種用于確定呼吸速率和/或呼吸深度的方法，包括： 根據(jù)使用者的呼吸生成ECG、PPG和/或加速計數(shù)據(jù)中的一個或多個； 由此創(chuàng)建呼吸波形；以及， 使用呼吸波形來確定所述呼吸速率和呼吸深度。64. 根據(jù)權利要求63所述的方法，其中，通過使用時域和/或頻域方法，來根據(jù)呼吸信號 估算呼吸速率和/或呼吸深度中之一或全部。65. -種設備，使用根據(jù)權利要求63所述的方法。66. 根據(jù)權利要求65所述的設備，所述設備包括穿戴式健康監(jiān)視設備。67. -種用于確定脈搏傳導時間的方法，包括： 根據(jù)心跳信息以及一個或多個PPG信號來生成一個或多個PPG幀； 創(chuàng)建加權的η個樣本移動平均幀；以及 通過使用η個樣本移動平均幀求取所述幀信號相對于所述心跳的移位，來確定脈搏傳 導時間。68. 根據(jù)權利要求67所述的方法，其中，所述脈搏傳導時間被用于確定血壓。69. 根據(jù)權利要求67所述的方法，其中在一個相應心跳期間，每個幀包含單一波長的 PPG信號。70. 根據(jù)權利要求67所述的方法，所述方法包括通過根據(jù)每次心跳檢測所述R波或其他 ECG特征，來使用ECG生成心跳計時信息。71. 根據(jù)權利要求67所述的方法，所述方法包括下述兩項內容中之一或全部： 執(zhí)行PPG信號質量估算；以及， 執(zhí)行PPG信號質量估算，其中，所述PPG信號質量估算使用PPG方差、估算的PPG信噪比、 PPG信號飽和度、患者運動加速計或陀螺儀數(shù)據(jù)、ECG或阻抗測量噪聲估算、或關于PPG信號 質量的其他信息中的一個或多個。72. 根據(jù)權利要求71所述的方法，所述方法包括下述內容中的一項或多項： 將所述信號質量估算與所述心跳計時信息聯(lián)合使用，以生成每個幀的增益； 將所述信號質量估算與所述心跳計時信息聯(lián)合使用，以生成每個幀的增益，其中低信 號質量導致低增益;或 使用所述信號質量估算作為所述增益信息的常量。73. 根據(jù)權利要求72所述的方法，所述方法進一步包括將所述增益信息與所述幀信息 一起使用，以創(chuàng)建加權的η個樣本移動平均幀。74. 根據(jù)權利要求73所述的方法，所述方法進一步包括增強與所述心跳計時相關聯(lián)的 PPG信號，同時削弱無關的噪聲。75. 根據(jù)權利要求73所述的方法，所述方法包括下述內容中的一項或多項： 被包含在幀(η)中的樣本數(shù)量適于減小噪聲或縮短響應時間； 對所述幀進行額外的時間加權，以便提升最近或近期的幀相對于漸漸遠離和相關度可 能更低的幀的作用；以及 使用IIR或FIR濾波器來進行額外的時間加權。76. 根據(jù)權利要求73所述的方法，所述方法進一步包括，通過求取所述幀信號關于所述 心跳的移位來確定脈搏傳導時間。77. 根據(jù)權利要求73所述的方法，所述方法進一步包括下述兩項內容中之一或全部： 求取樣本指數(shù)，其中所述信號位于最小值或最大值處，并且將所述信號與幀范圍（心跳 計時)進行比較，以確定所述脈搏傳導時間； 使用樣條法或多項式擬合在所述最小值或最大值附近對信號進行插值，以使得能夠以 比采樣率更好的精度來確定所述最小值或最大值;或 在所述平均幀關于所述模板進行移位的情況下，將所述幀與參考幀模板進行比較;其 中，使所述平均幀和所述模板之間具有最高關聯(lián)度的所述移位指示所述傳導時間；其中： 所述參考模板可以是預定信號，或 能夠通過使用長期幀平均值使得所述參考模板適應于已知的傳導時間。78. 根據(jù)權利要求67所述的方法，所述方法包括下述兩項內容中之一或全部:執(zhí)行PPG 信號質量估算；以及將所述信號質量估算與所述心跳計時信息共同使用，以生成每個幀的 增益;并且其中， 將所述PPG信號質量估算和所述增益信息中之一或全部與所述幀信息共同使用，以創(chuàng) 建加權的η個樣本移動平均幀。79. 根據(jù)權利要求67所述的方法，其中，與所述心跳計時相關聯(lián)的PPG信號被增強，同時 無關的噪聲被削弱。80. 根據(jù)權利要求67所述的方法，所述方法包括下述內容中的一項或多項： 被包含在幀(η)中的樣本數(shù)量適于減小噪聲或縮短響應時間； 對所述幀進行額外的時間加權，以便提升最近或近期的幀相對于漸漸遠離和相關度可 能更低的幀的作用；以及 使用IIR或FIR濾波器來進行額外的時間加權。81. 根據(jù)權利要求67所述的方法，所述方法進一步包括下述兩項內容中之一或全部： 求取樣本指數(shù)，其中所述信號位于最小值或最大值處，并且將所述信號與幀范圍、心跳 計時進行比較，以確定所述脈搏傳導時間； 使用樣條法或多項式擬合在所述最小值或最大值附近對信號進行插值，以使得能夠以 比采樣率更好的精度來確定所述最小值或最大值;或 在所述平均幀關于所述模板進行移位的情況下，將所述幀與參考幀模板進行比較;其 中，使所述平均幀和所述模板之間具有最高關聯(lián)度的所述移位指示所述傳導時間；其中： 所述參考模板可以是預定信號，或 能夠通過使用長期幀平均值使得所述參考模板適應于已知的傳導時間。82. -種使用根據(jù)權利要求67所述的方法的系統(tǒng)，其中，信號中的一個或多個從下述內 容中的一項或多項中得到： 穿戴式健康監(jiān)視設備，被配置成被粘附至對象的皮膚以用于生理參數(shù)監(jiān)視;所述設備 包括： 基板； 導電傳感器，被連接至所述基板； 以及雙面復合粘合劑，包括： 至少一個導電粘合劑部分;和 至少一個非導電粘合劑部分； 所述雙面復合粘合劑被附接至所述基板和所述導電傳感器； 所述至少一個導電粘合劑部分被布置為與所述導電傳感器導電連通接觸，以及 被配置成被導電地粘附至所述對象的皮膚，以用于進行從所述對象到所述導電傳感器 的導電信號通信。83. -種設備，使用根據(jù)權利要求67所述的方法。84. -種使用根據(jù)權利要求83所述的設備的系統(tǒng)，所述設備為穿戴式健康監(jiān)視設備。
【文檔編號】A61B5/0205GK105960197SQ201580005960
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年1月27日
【發(fā)明人】喬治·斯蒂芬·果爾達, 丹尼爾·范贊特·莫耶, 馬克·P·瑪若特, 薩姆·以萊特, 布魯斯·奧尼爾
【申請人】節(jié)奏診斷系統(tǒng)公司