生理数据采集组件和用于采集生理数据的系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了生理数据采集组件和用于采集生理数据的系统。该生理数据采集组件包括：至少一个生理数据的单通道，其中至少一个有源电极和至少一个参考电极非常接近；以及单个传感器片，其中所述至少一个有源电极和所述至少一个参考电极位于所述单个传感器片中，但是所述至少一个有源电极和所述至少一个参考电极未电耦合。
【专利说明】
生理数据采集组件和用于采集生理数据的系统
[00011 本申请是申请日为2010年10月27日、申请号为"201080056226.3"、发明名称为"头 带和无线EEG监视系统"的原案申请的分案申请。
[0002] 交叉引用
[0003]本申请要求享有2009年10月27日提交的第61/255343号美国临时专利申请的优先 权，所述文献在此全文引入作为参考。
技术领域
[0004] 本发明总体上涉及用于采集生理数据的设备。更特别地，本发明涉及一种生理数 据采集组件，其可以与头带组合使用，由用户佩戴而无需协助，并且其采集包括但不局限于 EEG、EKG、EMG和E0G信号的品质生理数据。
【背景技术】
[0005] 脑电图（EEG)是脑动作电位的图形记录。EEG提供了关于患者的脑功能的重要信 息。常规的监视和诊断设备以如下的方式构成，即将数个电极安装在对象上，其监听信号并 且经由电缆将该信号传递至放大器单元。通常地，对各个测量参数使用单独的电极，并且通 常需要将大量电极置于患者头上。正确地放置电极是重要的，并且通常遵循国际10/20系 统，其是广泛被接受的方法，描述了将电极放置在患者头部上。结果，通常在临诊环境中收 集EEG数据，在临诊环境中可以使用技术援助而正确地放置电极。
[0006] 由于在EEG检查中应用的常规方法的属性，在患者上悬挂许多电缆。电缆的麻烦之 处在于它们限制了患者，并且极大地限制了移动自由度。此外，正确地放置大量电极的过程 是耗时的，并且由于电线和电极的数量，通常将导致无效的粘连以及丢失与患者头皮的接 触。
[0007] 这些常规方法在监视处于睡眠中心的患者时常常存在问题。与常规检测的麻烦属 性相关的复杂因素以及与处于外部环境中的对象耦合的记录设备，相当大地妨碍了监视患 者的睡眠阶段。电缆和睡眠中心环境的组合将对患者睡眠能力和随后的检查结果造成影 响。如果对象具有能力在家中舒适地接收监视，而无需限制他们的移动自由度，那么将因而 减少焦虑，而产生更精确的结果。
[0008] 因而，需要提供一种新的、改进的生理数据采集系统和装置，其有利于患者施加电 极而无需技术援助，并且其从单一有源电极收集品质生理数据，包括但不局限于EEG、EKG、 EMG和E0G信号。
【发明内容】
[0009] 本发明提供了一种用于采集生理数据的系统和组件，其可以由用户使用而无需技 术援助，并且采集包括但不限于EEG、EKG、EMG和E0G信号的品质生理数据。首先，本发明与用 于检查、诊断和治疗睡眠障碍的睡眠中心结合使用。
[0010] 在本发明的优选实施例中，提供了一种与头带组合使用的生理数据采集组件。生 理数据采集组件包括了生理数据采集模块，其适于由头带而可移除地收纳，其中头带包括 适于可调整地固定在用户头部周围的基带、收纳生理数据采集模块的上部部分以及用于将 用于生理数据采集模块的外壳可拆卸地固定至基带的多个纵向延伸带。该生理数据采集组 件还包括用于有源电极上的至少一个电极按扣连接器组件，以及用于偏压接地电极上的至 少一个电极按扣连接器组件。
[0011]根据本发明另一实施例，提供了一种生理数据采集组件，其包括至少一个生理数 据的单通道，其中至少一个有源电极和至少一个参考电极非常接近。生理数据采集组件还 包括单个传感器片，至少一个有源电极和至少一个参考电极位于该单个传感器片中但是未 电親合。
[0012] 根据本发明又一实施例，提供了一种采集生理数据的系统，包括生理数据采集模 块，其耦合至用于有源电极上的至少一个电极按扣连接器组件以及用于参考电极上的至少 一个电极按扣连接器组件。该系统还包括头带，用于收纳生理数据采集模块，其中头带包括 适于可调整地固定在用户头部周围的基带、收纳生理数据采集模块的上部部分以及用于将 用于收纳生理数据采集模块的上部部分可拆卸地固至基带的多个纵向延伸带。该系统还包 括用于显示、存储、处理和分析由生理数据采集模块传送的数据的器件。
[0013] 根据本发明又一实施例，提供了一种采集生理数据的系统，其包括至少一个生理 数据的单通道，其中至少一个有源电极和至少一个参考电极非常接近。生理数据采集组件 还包括单个传感器片，其中至少一个有源电极和至少一个参考电极位于该单个传感器片中 但是未电耦合。该系统还包括用于显示、存储、处理和分析由生理数据采集模块传送的加密 数据的器件。
[0014] 将预期的是，可以参考本文所述的任何其他方法、系统或信息而实现本文所述的 任何方法、系统或信息。
[0015] 除非另外限定，本文所使用的所有术语的含义与本发明所属领域普通技术人员常 规理解的相同。本文描述了用于本发明的方法和材料;也可以使用本领域已知的其他合适 的方法和材料。材料、方法和实例仅是示意性的，而不意于进行限制。本文提及的所有公开 物、专利申请、专利和其他参考内容在此全文引入作为参考。如果发生冲突，包括定义在内 的本说明书将进行控制。
[0016] 当与下列说明书和随附附图一同考虑时，将更好地意识和理解本发明。然而，应当 理解，虽然下列说明书指示了本发明的各个实施例及其大量的特定细节，但是仅是示意性 地而非限制性。在本发明的范围内，可以进行许多替换、修改、添加和/或重新设置，而不脱 离本发明的精神，并且本发明包括所有这些替换、修改、添加和/或重新设置。
【附图说明】
[0017] 参考下列说明书，结合附图，可以最优地理解本发明的构造和运作方式，以及其他 目的和优点，在附图中：
[0018] 图1是与头带组合使用的生理数据采集组件的分解透视图。
[0019] 图2是与应用至患者的头带组合使用的生理数据采集组件的正面透视图。
[0020] 图3示出了根据本发明的系统的流程图。该设备包含下列部件，而不限制本发明的 基本概念。
【具体实施方式】
[0021 ]在过去，在包括但不局限于睡眠的正常的日常活动过程期间，需要繁琐的检测和 分析仪器才能监视用于研究脑性能的生理数据，并且在许多情况下需要技术协助。本文公 开的本发明通过允许从患者家中舒适情况下收集设计生理事件的数据，而提供了优于现有 常规方法的优点。本发明使用了新型的生理数据采集组件和用户友好的易于使用的系统， 并克服了常规监视方法的缺点。
[0022]参考图1，示出了与头带10组合使用的生理数据采集组件的分解透视图。头带10可 以收纳一个或多个设备或电线。头带佩戴在患者的头和头发上。头带包括具有第一端14和 第二端16的前垫12。前垫12适于延伸跨越患者的前额。第一端14和第二端16适于使用紧固 件而可调整地固定在患者头部周围，紧固件优选为钩22和环24。在另一实施例中，紧固件可 以是钩和环、维可牢尼龙搭扣、按扣、按钮、带扣或者允许常规佩戴、调整和舒适度的任何其 他紧固设备。
[0023] 头带还包括上部部分40,其包括纵向延伸的带18和20,用于将上部部分40可拆卸 地固定至基带12、14和16上。使用紧固件、优选地为钩26和28和环42而将纵向延伸的带18和 20固定至基带14和16处。在另一实施例中，紧固件可以是钩和环、维可牢尼龙搭扣、按扣、按 钮、带扣或者允许常规佩戴、调整和舒适度的任何其他紧固设备。
[0024]在优选实施例中，头带可以由一层或多层材料制成，以产生通过头带所有部件的 中空芯部。生理数据采集模块50可移除地收纳在上部部分40的中空芯部42和44中，参见图 2。在该优选实施例中，上部部分40和纵向延伸的带18和20包括多个槽32、34、36和38,用于 接收电极按扣连接器组件68和69以及耦合至生理数据采集模块50的相关导线56、58和60。 [0025]电极按扣连接器组件68表示偏压接地电极和参考电极按扣连接器的组合，并且在 优选实施例中，电极67置于患者左右耳后，参见图2。偏压接地电极按扣连接器组件和参考 电极按扣连接器组件68可以进行颜色编码以区别两者。在本发明另一实施例中，仅需要一 个参考电极按扣连接器组件用于采集电生理数据。电极按扣连接器组件69表示有源电极按 扣连接器，而在优选实施例中，电极67置于患者前额上。有源电极和参考/偏压接地电极67 可以是自粘附导电电极、湿电极、干电极、接触电极、非接触电极或EKG电极。电极按扣连接 器组件还在电极连接级处包括噪声减少或消除放大器62,以减少任何可被导线56、58和60 捕获的电噪声。为了进一步改善生理数据采集模块50的性能，模块或电极按扣连接器组件 68和69被配置成持续地监视电极阻抗，并且可以包括指示当前的电极接触的完整性的状态 的灯。
[0026]在本发明另一实施例，有源电极和参考电极67关于彼此设置比较靠近，但是非电 连接。在该实施例中，有源电极和参考电极位于单个传感器片中。
[0027]在优选实施例中，生理数据采集模块50包括电池电源组件，其包括可充电小封装、 大容量电池。生理数据采集模块50包括电源和充电电路，用于通过电源线82和AC单元80而 接受电能。电线82耦合至生理数据采集模块，用于通过端口 54而对可充电小封装、大容量电 池充电，所述端口 54可以是但不局限于USB、DB-25等。生理数据采集模块50包括的电源开关 52,用于当不使用时保存可充电小封装、大容量电池的电能。生理数据采集模块50还可以包 括电源开关指示器灯，指示生理数据采集模块50的当前状态。在另一实施例中，生理数据采 集模块可充电小封装、大容量电池可以通过与电脑的USB连接而充电。
[0028]生理数据采集模块50配置以记录、传送和存储从电极按扣连接器组件69收集的加 密数据，所述电极按扣连接器组件69用于施加在患者前额区域的有源电极67上。用于参考 和偏压接地电极67的电极按扣连接器组件68置于患者耳后。偏压接地电极67用以以稳定基 线和改善对外部干扰的抗扰度。
[0029]在优选实施例中，生理数据采集模块50配置以包括无线收发器，用于将所记录和 存储的加密数据无线地传输至远程中心或计算机用于进一步显示、存储、处理和分析，或者 用于将加密数据实时地无线传输至远程中心或计算机用于进一步显示、存储、处理和分析。 在本发明另一方面中，可以将所记录和存储的数据无线地传输至包括但不局限于移动电 话、智能电话、iPad?和/或计算机的设备。无线收发器还可以包括在单个传感器片上，以无 线地传送至包括但不局限于移动电话、智能电话、iPad?和/或计算机的设备。所记录和存 储的数据还可以通过包括在生理数据采集模块50的端口 54处的USB传输功能而直接传送至 计算机、移动电话、智能电话和/或iPad?。
[0030] 现在参考图2,示出了与应用至患者的头带组合使用的生理数据采集组件的正面 透视图。在优选实施例中，生理数据采集模块50收纳在头带的上部部分40的中空腔44内。在 另一实施例中，生理数据采集模块50通过紧固件而可移除地固定至头带，所述紧固件可以 是钩和环、维可牢尼龙搭扣、按扣、按钮、带扣或者允许常规佩戴、调整和舒适度的任何其他 紧固设备。
[0031] 在头带的又一实施例中，还可以具有开口，允许访问头带内部，以及允许形成头带 内部与外部部件的连接。在另一实施例中，设计可以独立于任意特定设备或除了本文所列 的有线目的。头带允许移除任意设备、电线或电子部件用于维修、更换或安全。头带可以清 洗、清洁或消毒。头带还可以是一次性的，独立于所收纳的设备或电线。
[0032] 现在参考图3,示出了根据本发明的系统流程图。在优选实施例中，向用户提供本 发明，并且允许用户在家中使用该应用100。应当理解，本发明的属性允许用户在任何环境 下使用该设备，而不局限于家中或临诊使用。由于应用的简便性，在102处，用户应用至少一 个作为有源电极的电极和至少一个作为参考电极的电极。在一个实施例中，可以将有源电 极和参考电极分别应用于前额和耳后。在另一实施例中，将有源电极应用于前额，而将参考 电极和偏压接地电极应用于用户耳后。在又一实施例中，有源电极和参考电极彼此靠近地 包含在单个传感器片上，并且应用至患者头部。应当理解，电极的应用可以与头带组合使用 或可以不与头带组合使用。
[0033] 一旦用户已经设置电极，收集生理电数据。在104,由生理数据采集模块50无线地 传输生理数据，或者直接从单个传感器片无线地传送至外围设备，其包括但不局限于计算 机、移动电话、智能电话和/或iPad?。外围设备配置以记录和存储数据106。此外，外围设备 配置以显示、存储、处理和分析108已传送的加密数据。用于显示、存储、处理和分析的器件 可以但不局限于计算机、移动电话、智能电话和/或iPad?或任意其他远程显示设备。
[0034]在本发明的特定备选实施例中，组件和系统配置以容纳生理数据的一个以上的通 道。例如但并非限制性地，组件和系统包括传感器，即头位置传感器、使用声音的传感器、鼻 呼吸速度测定器、体温传感器和血氧计，这些传感器单独地或以各种组合地使用，用以收集 数据。
[0035] 该组件和系统还可以与远程控制设备通信。远程控制设备可以作为连接至其他外 围设备的网关设备。在该能力中，远程控制设备配置以记录和存储由组件和系统传输的加 密数据、监视小封装、大容量电池的寿命以及由生理数据采集模块维持的所记录和存储的 数据水平。此外，在作为网关设备的能力中，远程控制设备可以通过与用于显示、存储、处理 和分析的外围设备的有线或无线连接而传送和接收所记录和存储的加密数据。
[0036] 本文描述了系统和材料。然而，也可以使用类似或等效于本文所述内容的其他系 统和材料，以获得本发明的变化方案。材料、系统和实例仅是示意性地，而非限制性。
[0037] 对于本领域技术人员而言将显然的是，可以在本发明中进行各种修改和改变，而 不脱离本发明的范围或精神。在考虑了本文所公开的本发明的说明书和实施，本发明的其 他实施例对于本领域技术人员将是显然的。这意味着，应当认为说明书和实例仅是示例性 的，而本发明的真实范围和精神由随附权利要求所示。
[0038] 对一些方面提供了在先的描述，以允许本领域技术人员制造或使用本发明。对于 本领域技术人员而言，对这些方面进行各种修改将是容易的，并且可以将本文所限定的一 般原理应用于其他方面，而不脱离本发明的精神或范围。例如，可以重新设置和/或组合一 个或多个元件，或者可以添加附加元件。因而，本发明并不意于限制于本文所示的方面，而 是根据与本文所公开的原理和新特征所一致的最宽范围。
【主权项】
1. 一种生理数据采集组件，该生理数据采集组件包括： 至少一个生理数据的单通道，其中至少一个有源电极和至少一个参考电极非常接近； 以及 单个传感器片，其中所述至少一个有源电极和所述至少一个参考电极位于所述单个传 感器片中，但是所述至少一个有源电极和所述至少一个参考电极未电耦合。2. 根据权利要求1所述的生理数据采集组件，其中，所述单个传感器片包括RF收发器， 所述RF收发器用于将加密数据传送至远程中心或计算机，用于进一步显示、存储、处理和分 析。3. 根据权利要求2所述的生理数据采集组件，其中，无线地传送的加密数据传送至从包 括移动电话、智能电话和计算机的组中的至少一者选择的设备。4. 一种用于采集生理数据的系统，该系统包括： 生理数据的单通道，其中至少一个有源电极和至少一个参考电极非常接近； 单个传感器片，其中所述至少一个有源电极和至少一个参考电极位于所述单个传感器 片中，但是所述至少一个有源电极和所述至少一个参考电极未电耦合;以及 用于显示、存储、处理和分析由生理数据采集模块传送的加密数据的器件。5. 根据权利要求4所述的系统，其中所述单个传感器片包括RF收发器，所述RF收发器用 于将加密数据传送至用于显示、存储、处理和分析的所述器件。
【文档编号】A61B5/04GK105997047SQ201610309224
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2010年10月27日
【发明人】菲利普·罗, 禹·M·齐, 悉达哈斯·乔希, 克里斯多佛·尤伯莱尔, 伊冯·A·迪布瓦, 凯文·刘
【申请人】纽尔络维吉尔公司