專利名稱：用于從單一的、公共的解剖部位檢測和傳送電信號與相關聲頻信號的方法和裝置的制作方法
相關申請的交叉參考本申請的權利要求已在美國臨時專利中請序號為NO.60/364,768的專利中作過申請，申請日為2002年3月14日，發明名稱為″可重復使用的心電圖/聲音傳感器″。因此那些臨時申請的全部內容通過引用被結合進本申請。
引言本發明涉及對人體活動監測，并且非常特定地涉及一種利用遙控的，并且最好為可以重復使用的以及/或者可棄式的，結合了電的和聲音的傳感器的方法和裝置，該傳感器可以直接地應用到人體解剖結構以同時地采集電信號及其相關部位的聲頻信號，用于耦合到外部的監控裝置。本發明的一個優選方案將在心臟監護器的設置中進行描述。其中描述了一個小型的、大致上裝備齊全的傳感器單元，其中有一個諸如小型麥克風的聲音傳感器，該傳感器單元沿一公共探測軸與一個聲學的、保護層的結構結合在一起，該結構具有一個似圓形嘴的開口，該開口至少部分被一環行電導體所定義，電導體的作用為探測一心電圖電信號的導電元件。在此以集中描述的本發明用于心臟監護器的設置，來例述本發明對其他種類的人體活動電信號和聲頻信號的有效地處理能力。因此，讀者應同時想到本發明在其他的專門應用中所提供的功效。
通過用這樣的方式結合共軸的并共同作用的聲學的和心電圖檢測器/傳感器，有用的同一部位心臟相關活動，通過聲頻信號和與時間相關的心電圖電信號顯示出來，可以非常有幫助地被傳遞給醫務人員以進行評估。雖然本發明裝置的可以重復使用性，至少對于若干次數連續的操作，是需要的，而一次性使用的可棄式設計也是可行的選擇。本發明如此構造有助于實現相對的低成本。
至少一部分起電信號采集結構作用的保護鞘結構，相對于在此所指的探測軸而電對稱地布置，并且使用該結構作為軸向布置的麥克風采聲器的聲波保護鞘，人們可以非常簡單地使用本發明快速容易地把該裝置放置到一個選定的組織部位的適當地方上，并有極高的把握使從那些部位的中心沿著所述軸傳出的電信號和聲頻信號相對于彼此位置較精確地排列。這種在同一位置在聲學和電檢測器之間精確的定位使得在結合心臟產生的聲頻信號與在檢測到聲頻信號同樣的位置處產生的，與時間同步的心電圖電信號方面具有充分地準確度。
本發明的提供的各種特征和重要的優點下面將接合附圖進行描述，從而可以完全明確。
圖1是一簡化的方框圖/示意圖，圖解說明本發明預期的該用于檢測和傳送從單一公共組織部位采集和傳送的心電圖(或者其他的有關電的)和相關聲頻信號的方法和裝置。
附圖2是一非常簡化而程式化的剖視圖，通過限定了一個檢測軸的傳感器，沿軸布置的聲學和電學元件的對稱地排列，用于有效地接收同一部位的從所選人體組織部位發出的相關心臟產生的信號。
附圖3是一從附圖2底部看過去的簡化圖，圖解了在電的和聲波探測器元件之間的共軸排列，并隨同附圖2一起圖解容納電采集傳導組件的機械結構是怎樣形成一個聲學的聲音收集和封閉保護層以用來與在傳感器結構中使用的聲學傳聲器采集裝置配套使用。
附圖4是一與附圖3一樣角度剖出的簡化剖視圖，圖解一種依照本發明可用來構造一種傳感器裝置的相關機械組件。
發明的詳細說明現在參照附圖，并首先參考圖1-3，包括，顯示在圖1中的10是一個傳感器結構12和一個耦合器結構14，根據本發明其通過傳感器結構檢測和傳送用于一個選定的組織18表面的鄰近人體組織16所采集到的公共組織部位心臟相關的心電圖(或者其他由身體所產生的電的)和聲頻信號。如圖1和2種所示，傳感器12的結構定義為此處所述的事件檢測軸20，其中它被布置在與該傳感器結構如圖所示的人體的相對的位置上，從而使得該軸能夠理想的直接通過部位18。
在傳感器結構12中包括一個傳感器主體結構22，一個電信號電極結構24，和一個傳聲器26形式的聲頻信號傳感器。如此處所圖示的該傳感器結構12的具體實施方案還包括一個電池28和一個可選配置的指示器30，它指示當傳感器12在使用狀態時電池28的電荷水平。當然，當該傳感器處于使用狀態時，該指示器有助于保證電源在進行傳聲器26的偏壓操作時通常所需的合適的電力。
現在所描述的本發明的特殊具體實施方案中，傳感器結構12有意被做成可拆卸地與一個耦合部件相耦合，正如先前提到并在圖1中14部分圖解的那樣，通過如圖1中32中顯示出的一個鎖扣在一起的連接/拆接結構。當附圖中所畫的所有元件恰當地連接起來工作時，并使用傳感器12和耦合器14如同剛剛簡要地提到的那樣相互連接，信號流開始在傳感器和耦合器之間產生，在圖1中用寬的陰影箭頭34作圖解，這樣的信號信息通過耦合器，如同在圖1中寬的陰影箭頭36所圖解的那樣，從那里向外對著外部的檢測器結構(未圖示出)，檢測器結構是用來接收，檢查及信息信號分析的。為了操作方便，在圖1中一般地通常由箭頭線38，40所示的兩個傳導線路通過在圖1中耦合器14內部的虛線部分42所示的導電通路進行導電連接以形成一個用于傳聲器26的電池供電連接。
看一下圖1將會很明確電極結構24和傳感器或者傳聲器26不是所畫的沿著共同的探測軸20布置的。此處，毫無疑問，是因為圖1是用來提供一個關于組件和這些組件是怎樣相互連接以在傳感器12中工作的方框圖/原理圖。然而，在圖2，3和4中，任何人可以清楚地看出本發明的一個重要的特征，也就是電極結構24和傳聲器26的確在本質上是對稱地分布在探測軸20上和沿著探測軸間隔開布置的。優選方案為，電極結構24取連續的環形圈的形式，在圖3中可以看的更加清楚，此環的彎曲中心定位于該軸并圍繞在軸20的四周。這樣的環被認為是相對于軸20具有電對稱性，并且在電信號，例如由結構24產生的電信號例如心電圖信號可被處理的方式中具有重要的作用，該信號實質上從選定人體部位18所發出，并且優選地使軸20與使用的傳感器12在該人體部位交匯。
此外，以及根據本發明的一個特征，電極結構24形成傳感器主體結構22的一部分，或者電極結構24以如下方式與傳感器主體結構22適當地連接在一起從而使得它能有效地限定位于傳感器結構12內部的旋轉主體44的空間的包藏體積的開口側的周長。在圖2中，通過一種非常簡化的方式顯示了體44，如圖所示，其具有稍顯鈴狀的橫截面，并且傳聲器26沿軸20聲學有效地固定在該體內部，以及與電極24格開。如圖1和圖2所示的46，48分別是從電極結構24和轉換器26直接傳遞信號的導電通路的線路。
優選，當傳感器結構12被放在組織上以用于有效地從部位18采集信息時，結構24的接觸面帶有常規的、導電的、粘著的凝膠與人體形成良好電連通，并且將空間44的體積密封起來以避免內部/外部空氣流動。通過這種方式，被指定為44的空間的體積有效地操作以聚集和隔離，以用于通過聲頻傳感器26接收那些部位相關的，以及如圖中所示的那樣，從人體部位18明顯發出的聲音。通過將人體與導體24接觸而使空間44密封，以及通過這樣的處理從而使得一個被包圍的聲學體積，例如體積44，在有效分離用于通過轉換器26收到的該心臟所產生的聲頻信號中起著重要的作用，該信號與心電圖電信號直接相關，該電信號是現在所述的專門應用中從電極結構24所采集的。通過以一種相對于部位18電對稱的方式安置電極結構24，所采集的電信號可以被看作它們是直接并且僅僅從部位18所發出。
通過密封被指定為44的空間的體積，本發明的一種改良形式包括一個合適的泵和流體耦聯裝置，例如圖2中通過阻塞46和雙箭頭線48所圖示代表的那些。
可以使用任何適當的結構。抽氣可以將有傳感器置于人體上的體積44內部的壓力減少至低于大氣壓，并且這樣有助于將傳感器鎖定在適當的位置，并且相對改善了傳聲器的信噪比。
在圖4中，通過一定但非唯一的方式對圖2中非常簡化的一般示意圖進一步進行精確的說明，其中可以選擇構造位于傳感器之中及為其所用的各種構件。
在所給出的圖中，組件以及它們各自的相對位置是不一定按比例或者按照機械精度畫出的，從而在這里可以看出傳感器主體結構包括一外殼22a和一個在殼22a內部的緊密并同軸安裝的內插件22b。外殼22a包括一個向外放射性伸展張開的邊緣22c，在其下面帶有電極結構24。
如圖所示使內插件22b被塑造成以定義前述空間體積44的形狀，并且在軸20與內插件22b相交處，該內插件具有一個如圖22d所示的軸通孔。然而在圖2中，顯示空間體積44是通過一個曲線的，一般為鈴狀的輪廓所定義的，在圖4中，該體積一般是通過一個大致為拋物面彎曲的表面22e被限定在內插件22b的內部。當然也可以使用其他種類的彎曲表面，例如球曲面。在圖4中所特別顯示的結構中，通孔22D開向體積44，接近于表面22e焦點22f，但是又稍微與之隔開并位于其“后面”，并且在圖4中可以看見傳聲器16剛好位于此通孔上方。在圖4中電池28和指示器結構30顯示為一個簡單模塊的形式，其占據了內插件22b上方的空間，并且位于此內插件和主體結構殼22的上部之間。
應了解，雖然在圖4中畫出了傳感器12的一個更具體的組件構成，仍存在許多不同種類可以提供本發明特征的構成，這些構成不一定需要圖4中所示的組成。
如先前所已經提到過的，本發明的一個特征在于導電電極結構24被設計為相對于軸20電對稱并且以探測軸20為中心。在本發明一個優選的具體實施方案中，通過結合連續環形結構的導電電極結構24，如圖3中為淡影所勾勒出的輪廓。當然可以使用其他形式的對稱分布電極結構，而且其中一個可能選擇如圖3所示出，其包括三個弓形分布的，等角片段25a，25b，25c，這些片段圍繞軸20對稱地分布。在圖3中通過陰影表示片段25a，以便它能清楚其表示顯示出來，而片段25b，25c在圖中僅通過虛線表示。
現已描述了本發明裝置的具體特征，并且已經指出對在實現這些特征時的各種不同方法的認可。
本發明所提供的獨特的方法可以表示為一種用于檢測和傳送從臨近的組織所采集的共同部位、身體相關的電(例如心電圖)和聲頻信號的方法，并且包括如下步驟(a)建立一個信號探測軸；(b)將一個聲頻信號傳感器布置在軸上以采集一般地沿該軸朝向轉換器的一面所傳播的聲頻信號；(c)提供一個相對于該形成的信號探測軸電中心對稱布置的電信號電極結構，并且位于朝向上述聲頻信號轉化器的一面并與之有一定間隔；以及(d)相對于一人體的選定的表面部位共同布置該軸、轉換器和電極結構，從而使得該軸通過該部位，該電極結構以一般相對于該部位對稱的方式與人體導電接觸，并且該聲頻轉換器與該部位有一定間隔。一種更特別的理解是，該同樣寬泛定義的方法可以被進一步地解釋為如下一種方法，其中提供電信號電極結構的步驟包在一個限定的空間體積內括有機械和聲頻的保護層的該轉換器，該空間具有一個周圍開放的面，并且以一種沿著該包圍空間體積的上述開口面的周邊適當地分配的方式定位該軸向對稱布置的導電體。
描述本發明方法的又一種方式是，其特征為一種用于檢測和傳送從鄰近一個人體組織所采集的，共同人體部位、身體相關電(例如心電圖)和聲頻信號的方法，并且包括如下步驟(a)沿著一個共同事件探測軸對稱地布置其該聲學和導電傳感器組件；以及(b)然后利用這種相對于一個單一的共同的人體部位的對齊的組件分別檢測相關的聲頻信號和電信號，這些信號一般地是沿著該共同時間探測軸所有效散發的。
相應地，盡管這里已經描述和說明了本發明的一個優選的和最佳方式的具體實施方案，其數種變化，以及實施本發明的優選的和最佳的方式，應了解，可以在本發明的范圍內對其進行改變和修正。
權利要求
1.一種用于檢測和傳送從鄰近一個人體的解剖組織所采集的人體同一部位的與身體相關的電和聲頻信號的裝置，包括定義人體同一部位的探測軸的傳感器主體結構，攜帶在所述傳感器主體結構上的電信號電極結構，并且與所述的軸電間隔、中心對稱，在使用該裝置時，以一種通常排列在所選擇人體結構周圍的方式與人體接觸，以及聲頻信號傳感器結構，它也被攜帶在所述的主體結構上，并且被用于檢測從所選擇的部位沿著所述軸或在所述軸附近所產生的身體相關聲頻信號。
2.如權利要求1所述的裝置，在其中所述的電極結構用于檢測與心臟相關的心電圖電信號。
3.如權利要求1所述的裝置，其中所述的傳感器主體結構包括一個實質上以所述軸為旋轉中心的一個側面開放的體積，并具有實質上定義所述體積的開放側面的一個周界，所述的電極結構一般地位于所述的周界上，并且所述的轉換器結構一般地沿著所述軸設置并且在所述周界對著所述體積的方向布置。
4.如權利要求3所述的裝置，其中所述的電極包括至少一個基本上以所述軸為中心的環形連續體的導體。
5.如權利要求4所述的裝置，其中所述的體積為至少部分由凹曲面結構所限定。
6.如權利要求5所述的裝置，其中所述表面結構的弧度是拋物面型的。
7.如權利要求1所述的裝置，其中所述傳感器主體結構是按照多次使用、具有可重復使用性的目的構造的。
8.如權利要求1所述的裝置，其中所述傳感器主體結構是按照一種單次使用、可丟棄的目的構造的。
9.一種用于檢測和傳送從鄰近一個人體的組織處所采集的共同人體結構部位、與身體相關的電和聲頻信號的方法，包括建立一個信號探測軸；將一個聲頻信號傳感器布置在該軸上以采集一般地沿該軸朝轉換器的一面單向傳播的聲頻信號；提供一個相對于該形成的軸電中心對稱布置的電信號電極結構，并且位于朝向上述聲頻信號轉化器的一面，并與之間隔開；以及相對于一人體中的選定表面部位共同布置該軸、轉換器和電極結構，從而使得該軸通過該部位，該電極結構以一般相對于該部位對稱的方式與人體導電接觸，而該聲頻轉換器與該部位有一定間隔。
10.如權利要求10所述的方法，其中被特別用于檢測和傳送與心臟相關的心電圖電信號。
11.如權利要求9所述的方法，其中所述提供的電信號電極結構包括在一個限定的空間體積中機械地和聲學覆蓋該轉換器，所述空間具有一個有周界的開放側面，并且以一種沿所述開放面的周界合適地分布的方式安置該軸向對稱導電體結構。
12.一種用于檢測和傳送從鄰近一個人體的解剖部位所采集的共同組織部位的與心臟相關的心電圖和聲頻信號的方法，包括沿著共同事件檢測軸對稱地對齊聲學和導電傳感器組件，然后使用該相對于單一共同人體部位對齊的組件分別檢測一般地沿著該共同軸從該部位有效發出的聲頻和心電圖電信號。
13.如權利要求12所述的方法，其中所述的對齊包括提供有效地帶有導電組件的結構，并利用該結構以限定一個產生體積的聲音采集覆蓋物，該覆蓋物分布在該聲學組件附近。
14.一種用于檢測相關的與心臟相關的聲頻信號和電信號的傳感器，包括一個具有一個明確的事件檢測軸的電信號檢測電極，該軸在使用傳感器時可與人體部位相交，以及一個具有一個明確的事件檢測軸的聲頻轉換器，該軸實質上與所述電極的所述事件檢測軸是重合的。
15.如權利要求14所述的傳感器，其中所述電極形成至少部分聲頻采集覆蓋物，該覆蓋物容納所述的轉化器。
全文摘要
一種用于采集和傳送單一部位相關的身體產生的電信號和聲頻信號，例如與心臟活動相關的信號的傳感器(12)，其中電極(24)與聲頻轉換器(26)結構沿一共軸(20)布置。該電極結構的一部分形成一個環繞該聲頻轉化器的絕緣保護層。
文檔編號A61N1/08GK1652840SQ03810795
公開日2005年8月10日 申請日期2003年3月14日 優先權日2002年3月14日
發明者彼得·M·蓋倫, 大衛·B·斯威德羅, 史蒂夫·A·馬奧尼, 馬丁·鮑默 申請人:伊諾維思醫療公司