专利名称：用于从单一的、公共的解剖部位检测和传送电信号与相关声频信号的方法和装置的制作方法
相关申请的交叉参考本申请的权利要求已在美国临时专利中请序号为NO.60/364,768的专利中作过申请，申请日为2002年3月14日，发明名称为″可重复使用的心电图/声音传感器″。因此那些临时申请的全部内容通过引用被结合进本申请。
引言本发明涉及对人体活动监测，并且非常特定地涉及一种利用遥控的，并且最好为可以重复使用的以及/或者可弃式的，结合了电的和声音的传感器的方法和装置，该传感器可以直接地应用到人体解剖结构以同时地采集电信号及其相关部位的声频信号，用于耦合到外部的监控装置。本发明的一个优选方案将在心脏监护器的设置中进行描述。其中描述了一个小型的、大致上装备齐全的传感器单元，其中有一个诸如小型麦克风的声音传感器，该传感器单元沿一公共探测轴与一个声学的、保护层的结构结合在一起，该结构具有一个似圆形嘴的开口，该开口至少部分被一环行电导体所定义，电导体的作用为探测一心电图电信号的导电元件。在此以集中描述的本发明用于心脏监护器的设置，来例述本发明对其他种类的人体活动电信号和声频信号的有效地处理能力。因此，读者应同时想到本发明在其他的专门应用中所提供的功效。
通过用这样的方式结合共轴的并共同作用的声学的和心电图检测器/传感器，有用的同一部位心脏相关活动，通过声频信号和与时间相关的心电图电信号显示出来，可以非常有帮助地被传递给医务人员以进行评估。虽然本发明装置的可以重复使用性，至少对于若干次数连续的操作，是需要的，而一次性使用的可弃式设计也是可行的选择。本发明如此构造有助于实现相对的低成本。
至少一部分起电信号采集结构作用的保护鞘结构，相对于在此所指的探测轴而电对称地布置，并且使用该结构作为轴向布置的麦克风采声器的声波保护鞘，人们可以非常简单地使用本发明快速容易地把该装置放置到一个选定的组织部位的适当地方上，并有极高的把握使从那些部位的中心沿着所述轴传出的电信号和声频信号相对于彼此位置较精确地排列。这种在同一位置在声学和电检测器之间精确的定位使得在结合心脏产生的声频信号与在检测到声频信号同样的位置处产生的，与时间同步的心电图电信号方面具有充分地准确度。
本发明的提供的各种特征和重要的优点下面将接合附图进行描述，从而可以完全明确。
图1是一简化的方框图/示意图，图解说明本发明预期的该用于检测和传送从单一公共组织部位采集和传送的心电图(或者其他的有关电的)和相关声频信号的方法和装置。
附图2是一非常简化而程式化的剖视图，通过限定了一个检测轴的传感器，沿轴布置的声学和电学元件的对称地排列，用于有效地接收同一部位的从所选人体组织部位发出的相关心脏产生的信号。
附图3是一从附图2底部看过去的简化图，图解了在电的和声波探测器元件之间的共轴排列，并随同附图2一起图解容纳电采集传导组件的机械结构是怎样形成一个声学的声音收集和封闭保护层以用来与在传感器结构中使用的声学传声器采集装置配套使用。
附图4是一与附图3一样角度剖出的简化剖视图，图解一种依照本发明可用来构造一种传感器装置的相关机械组件。
发明的详细说明现在参照附图，并首先参考图1-3，包括，显示在图1中的10是一个传感器结构12和一个耦合器结构14，根据本发明其通过传感器结构检测和传送用于一个选定的组织18表面的邻近人体组织16所采集到的公共组织部位心脏相关的心电图(或者其他由身体所产生的电的)和声频信号。如图1和2种所示，传感器12的结构定义为此处所述的事件检测轴20，其中它被布置在与该传感器结构如图所示的人体的相对的位置上，从而使得该轴能够理想的直接通过部位18。
在传感器结构12中包括一个传感器主体结构22，一个电信号电极结构24，和一个传声器26形式的声频信号传感器。如此处所图示的该传感器结构12的具体实施方案还包括一个电池28和一个可选配置的指示器30，它指示当传感器12在使用状态时电池28的电荷水平。当然，当该传感器处于使用状态时，该指示器有助于保证电源在进行传声器26的偏压操作时通常所需的合适的电力。
现在所描述的本发明的特殊具体实施方案中，传感器结构12有意被做成可拆卸地与一个耦合部件相耦合，正如先前提到并在图1中14部分图解的那样，通过如图1中32中显示出的一个锁扣在一起的连接/拆接结构。当附图中所画的所有元件恰当地连接起来工作时，并使用传感器12和耦合器14如同刚刚简要地提到的那样相互连接，信号流开始在传感器和耦合器之间产生，在图1中用宽的阴影箭头34作图解，这样的信号信息通过耦合器，如同在图1中宽的阴影箭头36所图解的那样，从那里向外对着外部的检测器结构(未图示出)，检测器结构是用来接收，检查及信息信号分析的。为了操作方便，在图1中一般地通常由箭头线38，40所示的两个传导线路通过在图1中耦合器14内部的虚线部分42所示的导电通路进行导电连接以形成一个用于传声器26的电池供电连接。
看一下图1将会很明确电极结构24和传感器或者传声器26不是所画的沿着共同的探测轴20布置的。此处，毫无疑问，是因为图1是用来提供一个关于组件和这些组件是怎样相互连接以在传感器12中工作的方框图/原理图。然而，在图2，3和4中，任何人可以清楚地看出本发明的一个重要的特征，也就是电极结构24和传声器26的确在本质上是对称地分布在探测轴20上和沿着探测轴间隔开布置的。优选方案为，电极结构24取连续的环形圈的形式，在图3中可以看的更加清楚，此环的弯曲中心定位于该轴并围绕在轴20的四周。这样的环被认为是相对于轴20具有电对称性，并且在电信号，例如由结构24产生的电信号例如心电图信号可被处理的方式中具有重要的作用，该信号实质上从选定人体部位18所发出，并且优选地使轴20与使用的传感器12在该人体部位交汇。
此外，以及根据本发明的一个特征，电极结构24形成传感器主体结构22的一部分，或者电极结构24以如下方式与传感器主体结构22适当地连接在一起从而使得它能有效地限定位于传感器结构12内部的旋转主体44的空间的包藏体积的开口侧的周长。在图2中，通过一种非常简化的方式显示了体44，如图所示，其具有稍显铃状的横截面，并且传声器26沿轴20声学有效地固定在该体内部，以及与电极24格开。如图1和图2所示的46，48分别是从电极结构24和转换器26直接传递信号的导电通路的线路。
优选，当传感器结构12被放在组织上以用于有效地从部位18采集信息时，结构24的接触面带有常规的、导电的、粘着的凝胶与人体形成良好电连通，并且将空间44的体积密封起来以避免内部/外部空气流动。通过这种方式，被指定为44的空间的体积有效地操作以聚集和隔离，以用于通过声频传感器26接收那些部位相关的，以及如图中所示的那样，从人体部位18明显发出的声音。通过将人体与导体24接触而使空间44密封，以及通过这样的处理从而使得一个被包围的声学体积，例如体积44，在有效分离用于通过转换器26收到的该心脏所产生的声频信号中起着重要的作用，该信号与心电图电信号直接相关，该电信号是现在所述的专门应用中从电极结构24所采集的。通过以一种相对于部位18电对称的方式安置电极结构24，所采集的电信号可以被看作它们是直接并且仅仅从部位18所发出。
通过密封被指定为44的空间的体积，本发明的一种改良形式包括一个合适的泵和流体耦联装置，例如图2中通过阻塞46和双箭头线48所图示代表的那些。
可以使用任何适当的结构。抽气可以将有传感器置于人体上的体积44内部的压力减少至低于大气压，并且这样有助于将传感器锁定在适当的位置，并且相对改善了传声器的信噪比。
在图4中，通过一定但非唯一的方式对图2中非常简化的一般示意图进一步进行精确的说明，其中可以选择构造位于传感器之中及为其所用的各种构件。
在所给出的图中，组件以及它们各自的相对位置是不一定按比例或者按照机械精度画出的，从而在这里可以看出传感器主体结构包括一外壳22a和一个在壳22a内部的紧密并同轴安装的内插件22b。外壳22a包括一个向外放射性伸展张开的边缘22c，在其下面带有电极结构24。
如图所示使内插件22b被塑造成以定义前述空间体积44的形状，并且在轴20与内插件22b相交处，该内插件具有一个如图22d所示的轴通孔。然而在图2中，显示空间体积44是通过一个曲线的，一般为铃状的轮廓所定义的，在图4中，该体积一般是通过一个大致为抛物面弯曲的表面22e被限定在内插件22b的内部。当然也可以使用其他种类的弯曲表面，例如球曲面。在图4中所特别显示的结构中，通孔22D开向体积44，接近于表面22e焦点22f，但是又稍微与之隔开并位于其“后面”，并且在图4中可以看见传声器16刚好位于此通孔上方。在图4中电池28和指示器结构30显示为一个简单模块的形式，其占据了内插件22b上方的空间，并且位于此内插件和主体结构壳22的上部之间。
应了解，虽然在图4中画出了传感器12的一个更具体的组件构成，仍存在许多不同种类可以提供本发明特征的构成，这些构成不一定需要图4中所示的组成。
如先前所已经提到过的，本发明的一个特征在于导电电极结构24被设计为相对于轴20电对称并且以探测轴20为中心。在本发明一个优选的具体实施方案中，通过结合连续环形结构的导电电极结构24，如图3中为淡影所勾勒出的轮廓。当然可以使用其他形式的对称分布电极结构，而且其中一个可能选择如图3所示出，其包括三个弓形分布的，等角片段25a，25b，25c，这些片段围绕轴20对称地分布。在图3中通过阴影表示片段25a，以便它能清楚其表示显示出来，而片段25b，25c在图中仅通过虚线表示。
现已描述了本发明装置的具体特征，并且已经指出对在实现这些特征时的各种不同方法的认可。
本发明所提供的独特的方法可以表示为一种用于检测和传送从临近的组织所采集的共同部位、身体相关的电(例如心电图)和声频信号的方法，并且包括如下步骤(a)建立一个信号探测轴；(b)将一个声频信号传感器布置在轴上以采集一般地沿该轴朝向转换器的一面所传播的声频信号；(c)提供一个相对于该形成的信号探测轴电中心对称布置的电信号电极结构，并且位于朝向上述声频信号转化器的一面并与之有一定间隔；以及(d)相对于一人体的选定的表面部位共同布置该轴、转换器和电极结构，从而使得该轴通过该部位，该电极结构以一般相对于该部位对称的方式与人体导电接触，并且该声频转换器与该部位有一定间隔。一种更特别的理解是，该同样宽泛定义的方法可以被进一步地解释为如下一种方法，其中提供电信号电极结构的步骤包在一个限定的空间体积内括有机械和声频的保护层的该转换器，该空间具有一个周围开放的面，并且以一种沿着该包围空间体积的上述开口面的周边适当地分配的方式定位该轴向对称布置的导电体。
描述本发明方法的又一种方式是，其特征为一种用于检测和传送从邻近一个人体组织所采集的，共同人体部位、身体相关电(例如心电图)和声频信号的方法，并且包括如下步骤(a)沿着一个共同事件探测轴对称地布置其该声学和导电传感器组件；以及(b)然后利用这种相对于一个单一的共同的人体部位的对齐的组件分别检测相关的声频信号和电信号，这些信号一般地是沿着该共同时间探测轴所有效散发的。
相应地，尽管这里已经描述和说明了本发明的一个优选的和最佳方式的具体实施方案，其数种变化，以及实施本发明的优选的和最佳的方式，应了解，可以在本发明的范围内对其进行改变和修正。
权利要求
1.一种用于检测和传送从邻近一个人体的解剖组织所采集的人体同一部位的与身体相关的电和声频信号的装置，包括定义人体同一部位的探测轴的传感器主体结构，携带在所述传感器主体结构上的电信号电极结构，并且与所述的轴电间隔、中心对称，在使用该装置时，以一种通常排列在所选择人体结构周围的方式与人体接触，以及声频信号传感器结构，它也被携带在所述的主体结构上，并且被用于检测从所选择的部位沿着所述轴或在所述轴附近所产生的身体相关声频信号。
2.如权利要求1所述的装置，在其中所述的电极结构用于检测与心脏相关的心电图电信号。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述的传感器主体结构包括一个实质上以所述轴为旋转中心的一个侧面开放的体积，并具有实质上定义所述体积的开放侧面的一个周界，所述的电极结构一般地位于所述的周界上，并且所述的转换器结构一般地沿着所述轴设置并且在所述周界对着所述体积的方向布置。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述的电极包括至少一个基本上以所述轴为中心的环形连续体的导体。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述的体积为至少部分由凹曲面结构所限定。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述表面结构的弧度是抛物面型的。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述传感器主体结构是按照多次使用、具有可重复使用性的目的构造的。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述传感器主体结构是按照一种单次使用、可丢弃的目的构造的。
9.一种用于检测和传送从邻近一个人体的组织处所采集的共同人体结构部位、与身体相关的电和声频信号的方法，包括建立一个信号探测轴；将一个声频信号传感器布置在该轴上以采集一般地沿该轴朝转换器的一面单向传播的声频信号；提供一个相对于该形成的轴电中心对称布置的电信号电极结构，并且位于朝向上述声频信号转化器的一面，并与之间隔开；以及相对于一人体中的选定表面部位共同布置该轴、转换器和电极结构，从而使得该轴通过该部位，该电极结构以一般相对于该部位对称的方式与人体导电接触，而该声频转换器与该部位有一定间隔。
10.如权利要求10所述的方法，其中被特别用于检测和传送与心脏相关的心电图电信号。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述提供的电信号电极结构包括在一个限定的空间体积中机械地和声学覆盖该转换器，所述空间具有一个有周界的开放侧面，并且以一种沿所述开放面的周界合适地分布的方式安置该轴向对称导电体结构。
12.一种用于检测和传送从邻近一个人体的解剖部位所采集的共同组织部位的与心脏相关的心电图和声频信号的方法，包括沿着共同事件检测轴对称地对齐声学和导电传感器组件，然后使用该相对于单一共同人体部位对齐的组件分别检测一般地沿着该共同轴从该部位有效发出的声频和心电图电信号。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述的对齐包括提供有效地带有导电组件的结构，并利用该结构以限定一个产生体积的声音采集覆盖物，该覆盖物分布在该声学组件附近。
14.一种用于检测相关的与心脏相关的声频信号和电信号的传感器，包括一个具有一个明确的事件检测轴的电信号检测电极，该轴在使用传感器时可与人体部位相交，以及一个具有一个明确的事件检测轴的声频转换器，该轴实质上与所述电极的所述事件检测轴是重合的。
15.如权利要求14所述的传感器，其中所述电极形成至少部分声频采集覆盖物，该覆盖物容纳所述的转化器。
全文摘要
一种用于采集和传送单一部位相关的身体产生的电信号和声频信号，例如与心脏活动相关的信号的传感器(12)，其中电极(24)与声频转换器(26)结构沿一共轴(20)布置。该电极结构的一部分形成一个环绕该声频转化器的绝缘保护层。
文档编号A61N1/08GK1652840SQ03810795
公开日2005年8月10日 申请日期2003年3月14日 优先权日2002年3月14日
发明者彼得·M·盖伦, 大卫·B·斯威德罗, 史蒂夫·A·马奥尼, 马丁·鲍默 申请人:伊诺维思医疗公司