具有多个感测电极的可穿戴移动医疗装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本分案申请是申请日为2011年5月17日、申请号为201180035326. 2、发明名称为 "具有多个感测电极的可穿戴移动医疗装置"的分案申请。
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 本申请依据35U.S.C. § 119(e)要求于2010年5月18日提交的、名称为"具有多个 感测电极的可穿戴移动医疗装置（WEARABLEAMBULATORYMEDICALDEVICEWITHMULTIPLE SENSINGELECTRODES)"、序列号为61/345, 914的美国临时申请以及于2010年12月17日提 交的、名称为"具有多个感测电极的可穿戴移动医疗装置（WEARABLEAMBULATORYMEDICAL DEVICEWITHMULTIPLESENSINGELECTRODES)"、序列号为 61/424, 344 的美国临时申请的 优先权，上述申请的每一个通过引用完整地被合并于本文中。
技术领域
[0004] 本发明大体上涉及检测患者的心脏功能，并且更特别地涉及在诸如可穿戴除颤器 的移动医疗装置中检测心脏功能并且治疗心脏状况。
【背景技术】
[0005] 使用诸如由移动患者穿戴的可穿戴除颤器的便携式医疗装置，从身体表面电极获 得患者的心电图（ECG)信号。当以该方式获得ECG信号时，电噪声或电极脱落经常降低ECG 信号的品质。该挑战变为从由身体表面电极导出的有时有噪声的信号提取干净的ECG信号 的挑战。
[0006] 电极噪声可以由患者的过度运动（例如剧烈运动）所引起的电极在患者的身体上 滑动而导致。噪声也可以由允许电极随着微小的患者运动在患者的身体上滑动的不合身电 极围带或衣服而导致。电极脱落可以由电极在身体上翻转并且与身体失去接触、或从身体 提升并且失去接触而导致。即使在电极正确地定位在患者的身体上的情况下，过干的皮肤 也可以导致噪声。
[0007] 已知的移动可穿戴除颤器（例如可从马萨诸塞州切姆斯德市（Chelmsford)的 Zoll医疗公司获得的LifeVest?可穿戴心复律器除颤器）使用以双通道配置的四个ECG感 测电极。也就是，由四个ECG感测电极中的一个提供的电信号与由四个ECG感测电极中的 另一个提供的电信号配对以形成通道。ECG感测电极的该布置通常是合适的，原因是在多数 情况下噪声或电极运动影响整个身体环境是罕见的。双通道配置提供冗余并且必要时，当 通道中的一个由于ECG感测电极脱落或由于差的信噪比而宣告不能使用时，允许系统以单 通道操作。由于信号品质在患者之间也不同，因此具有两个通道提供改善信号拾取的机会， 原因是ECG感测电极位于不同的身体位置。两个通道系统也允许分析ECG信号以确定心脏 状况，如美国专利第5, 944, 669中所述。
[0008] 在移动医疗治疗装置（例如可穿戴除颤器）中使用的现有电极系统的问题是仍然 存在两个通道上都有噪声的情况。当有噪声或脱落时，装置发出警报使得患者可以采取行 动纠正该问题。使用噪声ECG信号，可穿戴除颤器装置中的心律失常检测算法会"误"将噪 声检测为心律失常，由此导致装置发出治疗序列，如果未被患者终止，所述治疗序列可能输 送非必要的电击。
【发明内容】
[0009] 本发明的实施例涉及一种可穿戴医疗监测装置和/或一种可穿戴医疗监测和治 疗装置，其包含布置在围绕患者的身体的不同轴向位置的多个ECG感测电极并且可以从对 应于那些多个ECG感测电极的不同配对的多个通道进行选择以极大地改善所获得的ECG信 号的品质。该改善的ECG传感器信号可以用于减小噪声、减小脱落警报的数量、减小心脏心 律失常假性检测的数量或以上的全部。
[0010] 根据本发明的一个方面，提供了一种移动医疗装置，其包括：配置成布置在围绕患 者的身体的间隔位置的多个电极；具有多个输入的电极信号采集电路，所述多个输入的每 个相应输入电耦合到所述多个电极的相应电极，所述电极信号采集电路被配置成感测由所 述多个电极的多个不同配对的每一个提供的相应信号；以及电耦合到所述电极信号采集电 路的输出的监测电路，所述监测电路被配置成分析由所述多个不同配对的每一个提供的相 应信号，并且指示所述电极信号采集电路选择所述多个不同配对中的至少一个以至少基于 由所述多个不同配对中的被选择的至少一个提供的相应信号的品质进行监测；以及控制 器，配置成分析由所述多个不同配对中的被选择的至少一个提供的相应信号，并且基于分 析对患者启动治疗。
[0011] 根据本发明的一个方面，提供了一种移动医疗装置。在一个实施例中，所述移动医 疗装置包括配置成布置在围绕患者的身体的间隔位置的多个电极、电极信号采集电路以及 监测电路。所述电极信号采集电路具有多个输入，所述多个输入的每个相应输入电耦合到 所述多个电极的相应电极。所述电极信号采集电路被配置成感测由所述多个电极的多个不 同配对提供的相应信号。所述监测电路电耦合到所述电极信号采集电路的输出。所述监测 电路被配置成分析由所述多个不同配对的每一个提供的相应信号并且指示所述电极信号 采集电路选择所述多个不同配对中的至少一个以基于下列的至少一个进行监测：由所述多 个不同配对中的被选择的至少一个提供的相应信号的品质，由所述多个不同配对中的被选 择的至少一个提供的相应信号和由所述多个不同配对中的另一个被选择的至少一个提供 的相应信号之间的相位差，所述多个不同配对中的被选择的至少一个的相应电极相对于患 者的身体的位置，由所述多个不同配对中的被选择的至少一个的相应电极限定的平面，以 及患者的心脏的心动周期。
[0012] 根据一个实施例，所述移动医疗装置还包括配置成围绕患者的身体穿戴的衣服， 并且所述多个电极整合到所述衣服中。根据另一个实施例，所述多个电极是ECG感测电极， 并且所述监测电路是心脏监测和心律失常检测电路。
[0013] 在一个实施例中，所述多个ECG感测电极包括至少三个ECG感测电极。在另一个 实施例中，所述多个ECG感测电极不全部位于共同平面中。
[0014] 在一个实施例中，所述心脏监测和心律失常检测电路被配置成分析由所述多个不 同配对的每一个提供的相应信号，并且指示所述电极信号采集电路选择所述多个不同配对 中的至少一个，以基于由所述多个不同配对中的被选择的至少一个提供的相应信号的品质 以及由所述多个不同配对中的被选择的至少一个提供的相应信号和由所述多个不同配对 中的另一个被选择的至少一个提供的相应信号之间的相位差进行监测。根据该实施例的另 一个方面，所述移动医疗装置还包括多个治疗电极，所述多个治疗电极整合到所述衣服中， 并且被配置成响应由所述心脏监测和心律失常检测电路检测到可治疗心脏心律失常将除 賈页电击输送到患者的身体。
[0015] 根据另一个实施例，所述心脏监测和心律失常检测电路被配置成分析由所述多个 不同配对的每一个提供的相应信号，并且指示所述电极信号采集电路选择所述多个不同配 对中的至少一个，以基于由所述多个不同配对中的被选择的至少一个提供的相应信号的品 质以及由所述多个不同配对中的被选择的至少一个的相应电极限定的平面进行监测。
[0016] 在另一个实施例中，所述心脏监测和心律失常检测电路被配置成分析由所述多个 不同配对的每一个提供的相应信号，并且指示所述电极信号采集电路选择所述多个不同配 对中的至少一个，以基于所述多个不同配对中的被选择的至少一个的相应电极相对于患者 的身体的位置以及患者的心脏的心动周期进行监测。
[0017] 在备选实施例中，所述心脏监测和心律失常检测电路被配置成选择所述多个不同 配对中的至少三个以基于下列的至少一个进行监测：由所述多个不同配对中的被选择的至 少三个的每一个提供的相应信号的品质，由所述多个不同配对中的被选择的至少三个的每 一个提供的相应信号之间的相位差，所述多个不同配对中的被选择的至少三个的相应电极 相对于患者的身体的位置，由所述多个不同配对中的被选择的至少三个的相应电极限定的 平面，以及患者的心脏的心动周期。
[0018] 在一个实施例中，所述多个电极包括不全部位于共同平面中的至少四个ECG感测 电极。
[0019] 根据一个实施例，所述监测电路被配置成分析由所述多个不同配对的每一个提供 的相应信号，并且指示所述电极信号采集电路选择所述多个不同配对中的至少一个，以基 于由所述多个不同配对中的被选择的至少一个提供的相应信号的品质以及由所述多个不 同配对中的被选择的至少一个提供的相应信号和由所述多个不同配对中的另一个被选择 的至少一个提供的相应信号之间的相位差进行监测。
[0020] 根据另一个实施例，所述监测电路被配置成分析由所述多个不同配对的每一个提 供的相应信号，并且指示所述电极信号采集电路选择所述多个不同配对中的至少一个，以 基于由所述多个不同配对中的被选择的至少一个提供的相应信号的品质以及由所述多个 不同配对中的被选择的至少一个的相应电极限定的平面进行监测。
[0021] 根据又一个实施例，所述监测电路被配置成分析由所述多个不同配对的每一个提 供的相应信号，并且指示所述电极信号采集电路选择所述多个不同配对中的至少一个，以 基于所述多个不同配对中的被选择的至少一个的相应电极相对于患者的身体的位置以及 患者的心脏的心动周期进行监测。
[0022] 根据一个实施例，所述监测电路被配置成选择所述多个不同配对中的至少三个以 基于下列的至少一个进行监测：由所述多个不同配对中的被选择的至少三个的每一个提供 的相应信号的品质，由所述多个不同配对中的被选择的至少三个的每一个提供的相应信号 之间的相位差，所述多个不同配对中的被选择的至少三个的相应电极相对于患者的身体的 位置，由所述多个不同配对中的被选择的至少三个的相应电极限定的平面，以及患者的心 脏的心动周期。根据另一个实施例，所述监测电路被配置成在第一时段期间选择所述多个 不同配对中的被选择的至少三个中的至少两个进行监测并且在第二时段期间选择所述多 个不同配对中的被选择的至少三个中的不同的至少两个进行监测。
[0023] 在一个实施例中，所述多个ECG感测电极包括至少三个ECG感测电极。
[0024] 根据一个实施例，所述电极信号采集电路包括选择电路和多个差动放大器。所述 选择电路具有多个输入和多个输出，所述选择电路的所述多个输入的每个相应输入电親合 到所述多个电极的相应电极。所述多个差动放大器的每个相应差动放大器具有一对输入 和一输出，所述一对输入的每个相应输入电親合到所述选择电路的所述多个输出的相应输 出，所述多个差动放大器的每个相应输出提供对应于所述相应差动放大器的所述一对输入 之间的差异的输出信号。
[0025] 根据另一个实施例，其中所述电极信号采集电路包括多个差动放大器和选择电 路，所述多个差动放大器包括用于所述多个电极的每个唯一配对的相应差动放大器。在该 实施例中，所述选择电路被配置成选择所述多个差动放大器的至少一个输出以提供给所述 监测电路。
[0026] 根据另一个实施例，所述电极信号采集电路包括模拟多路复用器和模数转换器。 所述模拟多路复用器具有多个输入和一输出，所述多个输入的每一个电親合到所述多个 电极中的相应的一个，并且所述模数转换器具有电耦合到所述模拟多路复用器的输出的输 入。根据该实施例的方面，所述模数转换器具有的采样率是由所述多个电极的每一个提供 的信号的期望采样率的至少N倍，其中N是将被监测的所述多个电极的数量。根据该实施 例的另一个方面，所述监测电路包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成接收 对应于所述多个电极的第一电极的第一数字信号和对应于所述多个电极的第二电极的第 二数字信号，反相所述第一和第二数字信号中的一个，并且求和所述第一和第二数字信号 中的所述反相的一个和所述第一和第二数字信号中的另一个，以分析由所述第一电极和所 述第二电极的配对提供的相应信号。
[0027] 根据另一个实施例，所述电极信号采集电路包括多个模数转换器，每个相应的模 数转换器具有电耦合到所述多个电极中的相应的一个的相应输入。在一个实施例中，所述 多个模数转换器的每一个由串行总线连接到所述多个模数转换器中的另一个。
[0028] 根据本发明的另一个方面，提供了一种监测ECG信号的方法。在一个实施例中，所 述方法包括从多个ECG传感器之中选择ECG传感器的多个不同配对；分析由所述多个不同 配对的每一个提供的相应ECG信号；识别所述多个不同配对中的至少一个以基于下列的至 少一个进行监测：由所述多个不同配对中的所述被识别的至少一个提供的相应ECG信号的 品质，由所述多个不同配对中的所述被识别的至少一个提供的相应ECG信号和由所述多个 不同配对中的另一个被识别的至少一个提供的相应ECG信号之间的相位差，所述多个不同 配对中的所述被识别的至少一个的相应ECG传感器相对于患者的身体的位置，由所述多个 不同配对中的所述被识别的至少一个的相应ECG传感器限定的平面，以及患者的心脏的心 动周期；以及监测所述多个不同配对中的所述被识别的至少一个。
[0029] 根据一个实施例，识别所述多个不同配对中的至少一个以进行监测的动作，基于 由所述多个不同配对中的所述被识别的至少一个提供的相应ECG信号的品质、以及由所述 多个不同配对中的所述被识别的至少一个提供的相应ECG信号和由所述多个不同配对中 的另一个被识别的至少一个提供的相应ECG信号之间的相位差。
[0030] 在一个实施例中，从所述多个ECG传感器之中选择ECG传感器的多个不同配对的 动作包括从所述多个ECG传感器之中选择ECG传感器的每个唯一配对的动作，并且分析由 所述多个不同配对的每一个提供的相应ECG信号的动作包括分析由ECG传感器的每个唯一 配对提供的相应ECG信号。
[0031] 在另一个实施例中，监测的动作包括监测所述多个不同配对中的所述被识别的至 少