用于捕获身体信号的模块的制作方法

本发明涉及用于捕获患者(人类或动物)的身体信号(例如，心脏电信号和身体阻抗信号)的模块。

本发明的背景

电阻抗断层摄影术(EIT)是一种成像技术，其基于将具有在10kHz与2.5MHz之间的频率的交替电信号施加到患者的身体表面。用于此目的的设备包括放置成与皮肤接触的多个传感器(电极)，所述多个传感器通过电导体而连接到产生所述交替信号的处理单元。所使用的方法包括多个步骤，在所述每个步骤中，选择一对电极来注射所述信号，同时测量诱发的电压，通过未选择的电极来捕获所述诱发的电压。在后面的步骤中，选择其它对电极来注射信号，继续此序列，直到设备的所有电极都已经被选择，从而完成探测循环。通过电极捕获的诱发的电压由特定软件进行处理，从而允许产生表示所关注的身体内的通气和输液现象的图像。

在研究环境中，可以接受的是，所述电极个别地定位在患者的胸部周围。然而，此方法是困难的，并且依赖于用户，用户必须小心地维持所定位的电极的适当对准。为了解决此问题，已经描述和开发了用于在容易施加到患者身上的模块中安装电极的不同解决方案。

在每个循环处捕获的阻抗信号包含由起因于正常组织功能的多个因素引发的信号。因此，举例来说，由电极在每个测量循环中捕获的信号将由于由心脏活动产生的电信号和机械信号的影响而遭受失真，并且因此必须将此影响与通过机械通气发起的信号分离，以便改进对这些现象中的每一者的分析。

因此，众所周知需要使阻抗信号的获取与可以供应心电图(ECG)信号的装置同步，使得EIT装置的算法能够识别即时心率，并且因此将此活动的影响与通气活动进行分离。可选地，提供ECG信号的装置还可能指示出现心跳的瞬间，以及心脏循环的其它相关瞬间。

可以通过不同方法实现与ECG装置的此集成。

举例来说，根据第一方法，ECG装置可为与EIT设备不同的设备，或者其可为单独设备的一部分(例如，在重症监护病房、手术室和急救室中常见的多参数生命特征监测仪)。在此情况下，存在关于集成的缺点，因为医院环境通常具有不同品牌的设备，并且ECG设备与EIT设备的集成会需要不同提供商之间的协调以及它们的利益的结盟。

根据第二方法，举例来说，ECG装置可以并入EIT装置中。此解决方案也是众所周知的，并且解决了通常来自不同供应商的不同装置的集成问题。用于获取ECG的电路可以置于与EIT电路独立的电子板上，或者其可以集成到自身的EIT电路中，从而共享一些其电子组件的使用。

此第二方法虽然解决了第一方法的主要缺陷，但呈现出将过多电极施加到患者的较大问题。在此情况下，应该向EIT装置安装到其身上的患者的胸部应用两组电极来用于获取ECG信号，其中：第一组电极既定供EIT装置使用；且第二组电极将由ECG监测仪使用，其可为独立设备或多参数生命特征监测仪的一部分。

此外，这种过多电极导致的另一缺陷是，除了患者遭受的极大不适之外，使用EIT装置自身也比较困难。

用于ECG获取的这些组电极通常包括3根、5根或10根缆线，所述缆线集中在中间连接组件中，含有所有信号的较厚缆线从所述中间连接组件导向ECG装置的连接器。

当EIT装置是多参数生命特征监测仪的模块时，会存在相同问题，并且具有更糟的问题，因为在此情况下，没那么自由地定位EIT装置来促进电极的施加。与ECG获取模块的同步是通过来自同一制造商的事实而得到促进，但并不合适，因为其通常通过将仅在心电图信号的数字分析之后识别的心脏事件发送到ECG模块来进行，这意味着不一定一致的延迟。

除了前述实例之外，还有必要提到反映现有技术的一些文献。

在此方面，参考文献PI 0704408-9，其描述具备多个电极的模块化带子，其既定用于应用在患者或甚至动物的身体片段周围，然而，其未提到将心电图电极添加到同一带子上。

另一方面，文献PI 0805365描述用于将经皮电刺激施加到患者和/或捕获患者的电信号的电极，目标在于提供对患者的经济且简易施加的解决方案。此文献却也未描述包括心电图电极，并且因此其没有解决与心电图装置的集成问题。

文献US 2006/0058600描述安装在模块化带子上的电极，所述模块化带子通过配件纵向地耦合，这允许获得具有不同量的电极的多组。然而，此文献未提到通过此带子来获取心电图信号。

文献US 4,722,354描述一种导电性可变形针织物，其被导电性粘合剂浸渍，所述导电性粘合剂粘附到患者的皮肤上。通过柔软的多导体缆线提供电接触，且移除缆线的末端处的绝缘物，从而允许这些导体在所述织物的表面上分离。将绝缘塑料板胶粘在此组上，从而避免与电极的导电部分的意外电接触。

文献US 4,736,752描述电极的导电部分是由施加于绝缘柔软基底(例如，聚乙烯薄片)上的多个导电涂料迹线组成。

上文评论的文献涉及用于捕获身体信号的带状模块的建设性方面和电极，但未解决当前袋子具有的问题。

最后，文献PI 0801014-5文献提到使用由不同的构件和设备捕获的数据、信号、事件和信息来提高电阻抗断层摄影术的功能。此文献考虑到其中ECG装置可以并入EIT装置中的情况，但未解决施加两组心电图电极的重要实际问题。

因此，为了解决上文识别的问题以及现有技术中存在的其它问题，本发明的目的之一是提供一种用于捕获身体信号的模块，所述模块包括专用于从心脏捕获电信号的传感器，这些传感器布置在所述模块的同一表面中。

本发明的另一目的是提供一种用于捕获身体信号的模块，其包括同时捕获心脏电信号和身体阻抗信号两者的传感器，这些传感器布置在所述模块的同一侧上。

通过本发明的特定特性，本发明还可以进一步解决未在本文提出的其它现有技术问题，因为在本文报告的用于捕获身体信号的装置和方法及其问题的列表是示例性的，而不是详尽的。

本发明的描述

为了克服现有技术的前述缺陷，本发明尤其涉及一种用于捕获身体信号的模块，其包括用于捕获心脏电信号的至少一个传感器，和用于捕获身体阻抗信号的至少一个传感器。

在相同背景下，本发明还涉及一种用于捕获身体信号的模块，其包括能够同时捕获心脏电信号和/或身体阻抗信号的至少一个传感器。

遵照本发明的额外或替代性实施例，还可以单独地或组合地存在以下特性及其可能的变体：

-心脏电信号是心电图信号；

-身体阻抗信号是用于电阻抗断层摄影术的信号；

-用于心脏电信号和身体阻抗的传感器是电极；

-用于同时捕获的传感器是电极；

-所述模块包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面与所述第二表面相对，且其中所述第一表面能够与身体接触；

-所述用于捕获心脏电信号的至少一个传感器和用于捕获身体阻抗信号的至少一个传感器置于所述第一表面上；

-所述至少一个同时传感器置于所述第一表面上；

-所述模块具有细长形状；以及

-所述模块是由挠性材料制成。

对图式的简要描述

本领域技术人员通过对特定实施例的以下描述将明白构成本发明的目的的用于捕获身体信号的模块的目的、功能改进和优势，所述特定实施例参看了附图。这些图是示意性的，并且其大小和比例可能不对应于现实，因为它们仅旨在以说教的方式描述本发明，而不会在进一步描述的所附权利要求书中界定的限制之外强加任何限制，其中：

图1是本发明的第一实施例的透视图；以及

图2是本发明的第二实施例的透视图。

对本发明的实施例的描述

现在将参考附图相对于本发明的特定实施例来描述本发明。在以下图和描述中，在整个说明书和图中使用相同的参考数字来指示类似的部分。图不一定按比例绘制。某些特性可能被夸大或者呈相当示意的方式，且出于本描述的更加清楚和简明起见，可能未表示常规元件的一些细节。本发明允许不同的实施例。详细地描述且在图中示出特定实施例，且它们应被视为构成本发明的原理的示例，且不打算将本发明限制于仅本说明书中说明和描述的内容。应认识到，可以单独地或者以任何合适的组合使用下文论述的实施例的不同教导来产生相同的所要的效果。

图1示出本发明的第一实施例。根据此第一实施例，模块1是细长的，并且包括两个表面，其中第一表面2被配置成与患者(人类或动物)的身体接触，且第二表面3与第一表面2相对，表面2和3中的每一者的形状可以在本发明的范围内变化，使得图1中示出的大体上矩形形状可以不同，这取决于将如何实现本发明。因此，在替代性实施例中，举例来说，第一表面2可以展现出具有圆角的矩形形状，或者甚至表面在其外形上包括波纹。

此外，为了促进将它们应用到患者(无论人类还是动物)的身体上，模块1是由挠性材料制成，举例来说，由具有弹性性质的聚合材料制成。另外，模块1可以具有带子的形状，这可以与由所述聚合材料带来的柔性进行组合，从而使得容易施加并且对患者更加舒适。

再次参看图1，应注意，所述模块包括两种类型的传感器：用于捕获心脏电信号的至少一个传感器4，和用于捕获身体阻抗信号的至少一个传感器5，且这些传感器4和5置于模块的第一表面2上。因此，应注意，传感器4和5布置在同一区域中，或者换句话说，布置在同一“占用区域”上。

特定来说，心脏电信号是心电图(ECG)信号，且身体阻抗信号用于电阻抗断层摄影术(EIT)。另外，在本发明的特定实施例中，用于心脏电信号的传感器4和用于身体阻抗信号的传感器5是电极。

具体来说，模块1可包括8到32个传感器来捕获身体阻抗信号5，所述传感器布置在第一表面2上。重要的是，用于捕获阻抗信号的额外量的传感器5可能会取决于本发明的实施例而变化。此外，这些传感器5的布置可以符合间距和分布模式，即，这些传感器可以对准或不对准地加以设置，并且在彼此之间具有预定距离。

而且具体来说，所述模块可包括用于捕获心脏信号的可变量的传感器4，其中在模块1的第一表面上的这些传感器4的布置可以顺从或不顺从布置模式。因此，这些传感器4可以布置在随机位置中，任凭将实现本发明的人处置。

因此，鉴于前述布局以及布置选项，可以将本发明实现为将用于捕获心脏电信号的传感器4布置在用于捕获阻抗信号的传感器5之间，或甚至布置在第一表面2的另一区中。

因此，由于模块1在其主体(更精确地说，在第一表面2上)中已经包括用于捕获心脏电信号的传感器4和用于捕获阻抗信号的传感器5，所以不需要添加、耦合或连接额外的传感器来测量心脏电信号(例如，ECG信号)。

另外，用于捕获心脏电信号的传感器4和用于捕获身体阻抗信号的传感器5可以具有各种形状，且因此此特征不对本发明的范围设定限制。因此，举例来说，这些传感器可以展现出(例如)圆形形状、长方形、矩形、椭圆形，以及其它可能的形状。

如图1中所示，至少一个电导体6连接到每个传感器4和5，并且这些电导体6朝向与模块1的主体相关联的出口7聚集。在此阶段值得指出的是，图1中的电导体6的表示具有说教的目的，且因此其为示意性的，这是因为在模块1内部设置这些导体6。

所述出口7具有管状，并且其可以与模块1的主体一体地形成，或者可以构成附接到模块1的单独的装置。另外，可将此出口7设置为连接到模块1的主体的单个或主要缆线(“缆线干线”)，其组合了各种传感器4和5的电导体6。另外，构造为单个或主要缆线的出口7还可以包括能够将模块1的电导体6连接到以下各者的连接器(未示出)：阻抗断层摄影术(EIT)装置；集成了阻抗断层摄影术(EIT)和心电图(ECG)的功能的装置；或使用由传感器4和5捕获的数据来监测患者状况的其它装置。

图2示出本发明的第二实施例。本发明的第二实施例的模块1具有第一实施例的相同的特性，不同之处在于以下事实：其包括能够同时捕获心脏电信号和/或身体阻抗信号的至少一个传感器8。因此，在此第二实施例中，模块1包括能够捕获心脏电信号以及身体阻抗信号两者的通用型传感器。

此同时传感器8的形状和布置也可以变化，并且甚至可以对准或不对准地设置一个以上传感器8，例如在第一实施例的传感器4和5的情况中。此外，传感器8还可实现为电极，其置于模块1的第一表面2上，即，置于同一区域或“占用区域”中，例如已经针对本发明的第一实施例的传感器4和5所描述。因此，由于模块1在其主体中(更精确地说，在第一表面2上)中已经包括用于捕获心脏电信号和阻抗信号的传感器，所以不需要添加、耦合或连接用于测量心脏电信号(例如，ECG信号)的额外传感器。

布置在模块1的第一表面2上的同时传感器8的确切量还可以在本发明的范围内变化。例如在第一实施例中那样，本发明的第二实施例的模块1可以包括8到32个同时传感器8。显然，这些图表示数量的实例，且因此不是严格的或限制本发明的范围。

另外，如图2中示意性地示出，至少一个电导体6连接到每个同时传感器8，例如在第一实施例中那样。这些电导体6也朝向出口7聚集，可将所述出口7实现为连接到以下各者的单个或主要缆线(“干线缆线”)：阻抗断层摄影术(EIT)装置；包括阻抗断层摄影术(EIT)和心电图(ECG)的功能的装置；心电图装置；或使用由同时传感器8捕获的数据的用于监测患者状况的其它装置。

与本发明的第一实施例的值得指出的另一差异在于以下事实：接收由同时传感器8捕获的信号的设备包括用于识别和分离心脏电信号和身体阻抗信号的构件。

具体来说，这些对由同时传感器8捕获的信号进行识别和分离的构件可包括放大器和滤波器。因此，举例来说，具有高输入阻抗的放大器可以连接到主要缆线自身，或者更精确地说，连接到电导体6。在通过放大器之后，可以应用高通滤波器来消除传感器偏移。此高通滤波器可以是具有2Hz截止频率的一阶滤波器。随后，还可以应用低通滤波器来消除装置的电流供应的高频，和在用于产生图像所执行的传感器扫描之后产生的高频。此低通滤波器可为增益是150且截止频率是40Hz的八阶滤波器。在这些放大和滤波步骤结束时产生心脏电信号。

可以注意到，在模块1的同一表面2(或“占用区域”)上布置用于捕获心脏电信号的传感器4和用于捕获身体阻抗信号的传感器5给本发明带来显著的优势。在这些优势之中，可以提到以下事实：不需要用于测量心脏电信号(例如，心电图信号)的额外或耦合的传感器。因此，消除了现有技术的过多电极的问题。

此外，以下事实还与另一优势相关联：电导体6朝向出口7聚集，所述出口直接与模块1的主体相关联并且实现为连接到患者监测装置的单个或主要缆线(“干线缆线”)。在所述优势之中，可以提到以下事实：患者和医疗团队不再受大量电线和缆线妨碍，如果还记得每个现有技术电极都连接到一根电线或缆线。但是，还值得记住的是，这些现有技术电线和缆线被放置在医院病床上、在患者身上，或者甚至在病床与用于监测患者状况的设备之间。本发明成功地消除了此问题。

还值得提到的是，通过将传感器4、5或8位于模块1的同一表面2(或“占用区域”)上与电导体朝向以单个缆线或主要缆线的形式实现的出口7聚集组合起来，存在协同效应。通过这些两个因素的组合而带来的实用特性和使用简易性使得模块1比现有技术明显具优势和发明性。

另外，值得指出的是，本发明的第二实施例带来关于通用性的优势。更精确地说，在同时传感器8可以同时捕获心脏电信号和/或身体阻抗信号的情况下，可以将监测患者的装置配置成将此传感器8用作心电图电极、阻抗断层摄影术电极，或两者。因此，特定量的同时传感器8可以被配置成操作为心电图电极，且另一特定量的同时传感器可以被配置成操作为阻抗断层摄影术电极。

虽然本发明的用于捕获身体信号的模块尤其可用于捕获心脏电信号和身体阻抗信号，但本发明的模块可以被构造用于其它类型的应用，并且可以所实施的方式进行修改，使得本发明的保护范围仅受到所附权利要求书(包含其可能的等效变化)的内容限制。