具有肢体导联和可扩展胸导联的模块化心电图设备制造技术

一种用于利用可扩展ECG电极系统的数据采集系统。所述数据采集系统包括主单元和一个或多个扩展单元，该一个或多个扩展单元用于增加应用于患者的ECG导联的数量，以增强监测能力。示出了多个实施例，用于在所述主电极单元和扩展单元之间提供共模信号，而不需要在所述主单元和所述扩展单元之间物理传输电压电位。在一个实施例中，所述主单元和所述扩展单元共用公共接地参考电位。在第二实施例中，在所述主单元和所述扩展单元之间传输光信号以中继共模信息，而在第三实施例中，公共电极电位被提供给所述主单元和所述扩展单元两者以构建它们自己的公共参考信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有肢体导联和可扩展胸导联的模块化心电图设备相关申请的交叉引用本申请要求2016年3月3日提交的美国专利申请第15/059,922号的优先权，所述专利申请的全文通过援引并入本文。
技术介绍
本公开大体涉及无线ECG设备。更具体地，本公开涉及模块化地扩展无线ECG设备的技术方案。心电图(ECG)测量心脏的电活动。它描绘了心跳的速率和规律性，以及心脏疾病或损伤、心律失常等的存在。ECG是心脏病专家可用的最重要的非侵入性诊断工具之一。通过将电极放置在患者的胸部和肢体上并测量由心脏产生的生物电势来测量ECG。附连到患者的电极通过导联连接到ECG监视器或与ECG监视器无线通信以供进一步的信号处理。用于从患者获得ECG的标准方法是3导联、5导联、12导联或15导联的ECG。3导联和5导联ECG通常用于医院的常规ECG监测。12导联ECG监测提供比可从3导联或5导联ECG获得的信息多得多的信息，例如，关于可能的心脏缺血的信息。因此，12导联ECG是这些方法中最常用的，并且因此通常被称为“标准12导联ECG”。5导联测量提供七个信号：肢体导联I、II、III、aVR、aVL、aVF和一个心前区导联例如V5。这种测量可以通过在患者的四肢的每一个上在手腕和脚踝处放置一个电极并且在患者的胸部放置一个心前区电极来完成。肢体电极被称为左臂(LA)、右臂(RA)、左腿(LL)和右腿(RL)。对于标准12导联ECG来说，十个电极以图1所示的方式附连到患者的身体。如图1所示，六个电极附连在胸部上围绕心脏的标准位置。因此，标准12导联ECG提供来自肢体导联I、II、III、aVR、aVL和aVF的正面以及来自心前区导联V1、V2、V3、V4、V5和V6的水平面的信息。如本领域公知的，十个电极通过引线和电阻网络连接到放大器，以记录十二个单独的ECG通道或导联。利用LA、RA和LL电极的各种排列获得正面导联，其中RL电极用作电接地。正面导联包括肢体电极中的两个之间的电位：导联I对应于LA和RA之间的电位，导联II对应于LL和RA之间的电位，导联III对应于LL和LA之间的电位。导联aVR、aVL和aVF(称为加压导联)包括一个电极和参考输入之间的电位，参考输入是两个电极的平均值。例如，导联aVF是LL和参考输入之间的信号，其中参考输入是电极RA和LA处的电位的平均值。除了四个肢体电极中的三个之外，还利用附连到患者胸部的六个电极的各种排列获得水平导联V1-V6。六个水平导联中的每一个包括放置在患者胸部上的特定电极的电位和威尔逊中央电端处的电位之间的信号。威尔逊中央电端是指RA、LA和LL电极之间的平均电位，如图2中简化示出的。三个肢体电极通过等值电阻器连接到公共节点，并且在这个节点(威尔逊中央电端)处的电压是每个电极处的电压的平均值。将导联V1-V6中的每一个与威尔逊电端进行比较，例如，导联V1是电极V1和威尔逊中央电端之间的信号。在开始治疗时，并不总是很清楚将来需要什么类型的监测。患者可以接受初步检查，并且可以应用3导联或5导联ECG。有时需要进一步的检查，例如用于消除可通过记录12导联ECG而检测到的某些疾病。从5导联ECG变为12导联ECG可能既费时又困难。更换电极组并拆卸和重新附连电极可能需要相当长的时间，特别是当由非专业人员执行时。这个问题可以通过始终使用12导联或15导联ECG电极组和电缆并仅使用特定测量所需的电极来解决。然而，12导联和15导联ECG测量电缆通常厚且长，这使护理人员优选更小且更方便的5导联ECG测量电极组。为了满足这种不断变化的需求，已经开发出ECG系统，其包括5导联ECG主单元和可以被配置成与5导联主单元一起操作的12导联ECG扩展单元。为了组合这些系统，必须在系统之间共用共模参考信号。与本申请共同拥有的美国专利7,881,778公开了一种具有可扩展ECG测量系统的浮动患者数据采集系统。患者侧采集单元形成模块化ECG测量系统，其包括可通过12导联ECG扩展单元扩展的5导联ECG主测量单元。当由5导联ECG主测量单元和12导联ECG扩展单元获取的信号被组合时，形成完整的12导联ECG信号。‘778专利要求在所有数据采集单元之间共用公共威尔逊电端信号或值。例如，可以首先获取5导联ECG，并且在需要更仔细的检查的情况下，仅通过应用由12导联ECG扩展单元提供的五个附加电极就可以扩展5导联ECG测量。由于测量单元使用相同的公共威尔逊电端，因此可以组合信号以形成完整的12导联ECG信号。‘778专利要求主测量单元和扩展单元共用相同的公共地电位。然后，当从主测量单元传输到一个或多个扩展单元时，相对于该公共地电位参考公共威尔逊电端信号。如上所述，在现有的患者监测设备中，用户可以通过简单地将不同数量的引线施加到监视器上的连接器块中来选择心电图(ECG)电极的数量。通过这种方式，可以基于临床医生的需要而将ECG测量从5导联监测重新配置为12导联监测。在身体穿戴式ECG设备(例如，无线电池供电的传感器或USB供电的传感器)的情境下，类似的模块化重新配置最方便的是通过添加或移除实际的测量电子器件而不仅仅是引线来构建。通过这种方式，可以在物理上使设备更小并且可以避免电缆连接器。为了能够模块化地将胸导联添加到包含肢体导联的主单元，通常在设备之间共用参考信号，例如威尔逊中央电端或右臂电极。由于身体穿戴式传感器与人体皮肤接触并因此暴露于汗液和其他流体，因此当电触头周围存在汗液或其他流体时会引起可靠性问题。因此，需要和期望用于在主单元和一个或多个扩展单元之间传递共模参考信号或电压值的替代的、更可靠的技术方案。
技术实现思路
本公开涉及用于从患者获得ECG信号的数据采集系统。更具体地，本公开涉及一种数据采集系统，其允许通过添加扩展单元来扩展ECG监测主单元。本公开的数据采集系统包括主单元，该主单元连接到位于患者肢体上的多个肢体电极。主单元从肢体电极接收多个模拟信号，并且能够基于这些模拟信号产生第一ECG信号。第一ECG信号可被中继到主机ECG监测系统。作为说明性示例，主单元可以是5导联ECG测量单元。数据采集系统还包括可与主单元结合使用的扩展单元。扩展单元以众所周知的图案从位于患者身上的多个胸部电极接收多个模拟信号。扩展单元从胸部电极接收多个模拟信号并产生第二ECG信号。分别来自主单元和扩展单元的第一和第二ECG信号可以组合以产生12导联ECG。为了组合第一和第二ECG信号，在主单元和扩展单元之间形成共模信号连接。共模信号连接在主单元和扩展单元之间传送共模信号。主单元和扩展单元二者利用共模信号来产生第一和第二ECG信号。在本公开的一个实施例中，共模信号是存在于主单元和扩展单元之间的公共接地。主单元和扩展单元之间存在的公共接地允许基于相同的公共接地信号产生第一和第二ECG信号。在这种情况下，共模参考信号被测量并且任选地在主单元内相对于地电位数字化。然后将该共模参考信号用在主单元中或发送到主机ECG监测系统以计算最终的心电图。在本公开的另一个实施例中，共模信号是从肢体电极中的一个(诸如RA电极)提供给主单元和扩展单元两者的模拟信号。来自肢体电极的公共模拟信号允许主单元和扩展单元两者产生相同的共模参考信号，而主单元和扩展单元之间不需要任何直接电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从患者获得心电图(ECG)的数据采集系统，包括：主单元，所述主单元被配置成从位于所述患者的身上的多个肢体电极接收多个电生理信号并产生第一ECG；至少一个扩展单元，所述至少一个扩展单元被配置成从位于所述患者的身上的至少一个胸部电极接收至少一个电生理信号并相对于所述第一ECG产生附加信息；以及所述主单元和所述一个或多个扩展单元之间的单个电流参考连接，所述单个电流参考连接在所述主单元和所述扩展单元之间提供共模参考，其中所述共模参考用于组合所述第一ECG信号和所述附加信息以产生来自所述患者的所述心电图。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.03 US 15/059,9221.一种用于从患者获得心电图(ECG)的数据采集系统，包括：主单元，所述主单元被配置成从位于所述患者的身上的多个肢体电极接收多个电生理信号并产生第一ECG；至少一个扩展单元，所述至少一个扩展单元被配置成从位于所述患者的身上的至少一个胸部电极接收至少一个电生理信号并相对于所述第一ECG产生附加信息；以及所述主单元和所述一个或多个扩展单元之间的单个电流参考连接，所述单个电流参考连接在所述主单元和所述扩展单元之间提供共模参考，其中所述共模参考用于组合所述第一ECG信号和所述附加信息以产生来自所述患者的所述心电图。2.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述主单元是5电极ECG测量单元。3.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述主单元和所述至少一个扩展单元之间的所述单个电流参考连接是地电位。4.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述共模参考来源于来自所述肢体电极中的一个或多个肢体电极的至少一个模拟信号。5.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述主单元和一个或多个扩展单元之间的所述单个电流参考连接是所述主单元的内部参考电压。6.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述共模参考被数字化以用于随后的心电图参考。7.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，来自所述主单元的所述共模参考被数字化并发送到主机监测系统，以与来自所述扩展单元的附加信息组合从而形成所述心电图的一部分。8.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，两个或更多个单元之间的所述单个电流参考连接通过共用测量电极来沿着引线建立。9.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述主单元和所述至少一个扩展单元之间的所述单个电流参考连接通过位于所述患者的身上的相邻电极来建立。10.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述共模参考从所述主单元光学地传送到所述至少一个扩展单元。11.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述主单元和所述至少一个扩展单元的内部电位电平通过引线的互连来均衡。12.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，两个或更多个单元的内部电位电平通过使用为此...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·菲利普·阿诺德·桑塔纳，威乐·培特·瓦肖瓦拉，朱哈·佩特里·维尔塔嫩，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US