用于经由非粘附性直接接触电极装置来获得患者的心电图信号的方法和系统

文档序号:143509 发布日期:2021-10-22 浏览:11次 >En<

阅读说明:本技术 用于经由非粘附性直接接触电极装置来获得患者的心电图信号的方法和系统 (Method and system for obtaining an electrocardiogram signal of a patient via a non-adhesive direct contact electrode arrangement ) 是由 T·瓦伦特 N·施托费尔 M·M·凯尔 S·福克 于 2020-03-04 设计创作,主要内容包括:本发明提供了用于织物套的各种方法和系统,该织物套包括用于测量与多个集成电极中的至少一个子集直接接触的患者的心电图信号的多个集成电极。作为一个示例,用于婴儿培养箱或保暖器的织物套包括:多个电极,该多个电极在适于与患者直接接触的该织物套的表面的测量区域内彼此间隔开,该多个电极包括横跨测量区域的整个宽度延伸的最顶部电极、横跨测量区域的整个宽度延伸的最底部电极和在垂直于宽度的方向上在测量区域内布置在最顶部电极与最底部电极之间的一组电极。(Various methods and systems are provided for a fabric sleeve including a plurality of integrated electrodes for measuring an electrocardiogram signal of a patient in direct contact with at least a subset of the plurality of integrated electrodes. As one example, a fabric sleeve for an infant incubator or warmer includes: a plurality of electrodes spaced apart from one another within a measurement region of a surface of the fabric sleeve adapted to be in direct contact with a patient, the plurality of electrodes including a topmost electrode extending across an entire width of the measurement region, a bottommost electrode extending across the entire width of the measurement region, and a set of electrodes disposed between the topmost electrode and the bottommost electrode within the measurement region in a direction perpendicular to the width.)

用于经由非粘附性直接接触电极装置来获得患者的心电图信 号的方法和系统

技术领域

本文所公开的主题的实施方案涉及包括多个电极的装置,该装置适于与患者的心电图信号具有直接但非粘附性的接触并测量患者的心电图信号。

背景技术

心电图(ECG)可提供心脏的电信号的测量结果。用于测量患者的电势(例如,生物电势)并且获得患者的ECG信号的标准方法可包括将电极直接固定到患者的皮肤。例如,多个电极可经由粘合剂附着到患者的皮肤。所获取的ECG信号可用于诊断患者的心脏病症,以及确定患者的心率。心率可用于患者监测和诊断。当用于新生儿或婴儿护理应用时(通常直接在新生儿/婴儿分娩之后),在复苏和/或监测患者期间可能需要ECG信号和/或心率,以用于进行附加干预。

发明内容

在一个实施方案中,用于婴儿培养箱或保暖器的织物套包括:多个电极,该多个电极在适于与患者直接接触的织物套的表面的测量区域内彼此间隔开,该多个电极包括横跨测量区域的整个宽度延伸的最顶部电极、横跨测量区域的整个宽度延伸的最底部电极和在垂直于宽度的方向上在测量区域内布置在最顶部电极与最底部电极之间的一组电极。

应当理解,提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在

具体实施方式

中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征,该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外,所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本发明,其中以下:

图1示出了新生儿或婴儿护理环境的示例,该护理环境包括织物套,该织物套具有用于与患者直接接触的集成传感器。

图2示出了用于测量患者的生物电势的系统的示例性框图,该系统包括具有传感器阵列的装置和信号处理电路。

图3示出了动态切换电路的示例,该动态切换电路用于控制图2的传感器阵列的传感器。

图4示出了患者在织物套上的示例性位置的示意图,该织物套包括用于测量患者的生物电势的多个集成传感器。

图5示出了用于动态地切换与患者直接接触的装置的传感器阵列的驱动电极并且借由从传感器阵列的多个测量电极获取的信号来确定患者的心电图(ECG)信号和/或心率的方法的流程图。

图6至图10示出了适于被放置成与患者直接接触的织物套的电极的示例性布置。

图11示出了织物套的示意图,该织物套被配置为在测量患者的生物电势的同时,有利于患者与护理提供者之间的皮肤间接触。

具体实施方式

以下描述涉及装置(例如,织物套)的各种实施方案,该装置包括用于测量与多个电极的至少一个子集直接接触的患者的心电图信号的多个电极。为了监测和护理患者,诸如新生儿或婴儿,可获取患者的心电图(ECG)和/或心率信号并将其显示给用户(例如,医疗专业人员)。如上所述,用于测量患者的ECG信号的标准电极可附着到患者的皮肤。然而,粘附到患者的皮肤的此类电极可对新生儿或婴儿的更娇嫩的皮肤造成损害。此外,医疗专业人员可能需要一段时间以附接所有ECG引线(例如,电极)。然而,附接ECG电极的时间对于向新生儿或婴儿施用必要且救命的护理通常是至关重要的。在一个示例中,在出生后,可将新生儿或婴儿放置在新生儿或婴儿护理环境(其可包括摇篮、保暖器或培养箱)中,放置在平台或床垫的顶部上。诸如织物套(在一些实施方案中,其可以是毯子、床单或床垫套的形式)等装置可包括附接或集成在其中的多个电极(在本文中也称为传感器)。然后可将包括电极的布置的织物套定位成与患者直接接触(例如,放置在床垫的顶部,其中患者直接躺在织物套上)。例如,当患者被放置在其中嵌入有电极的织物套上时,织物套的电极的信号处理电路(诸如图2和图3所示的信号处理电路)或与织物套的电极进行电子通信的信号处理电路可自动并立即开始获取患者的生物电势信号。虽然织物套的电极可与患者的皮肤直接接触,但它们可以不物理地附着(例如,粘附)到患者。因此,如图4所示,患者可能能够横跨电极和织物套的表面四处移动,从而改变织物套的哪些电极与患者的皮肤直接接触。电极可以按阵列的形式进行布置并且包括多个测量电极(适于测量患者的生物电势)和一个或多个专用驱动电极(适于输出驱动共模输出信号,该驱动共模输出信号适于减小所测量的生物电势信号的噪声)。然后,所获取的生物电势信号可用于确定患者的ECG信号和/或心率。如图5的方法所示,该电极中的哪些电极正被用作用于数据获取的驱动电极可在操作期间基于哪些电极被确定为与患者直接接触而动态地切换。因此,即使当患者在织物套的顶部四处移动或抵靠织物套移动时,也可获得(在一个示例中,连续地)具有减小的噪声的更准确的ECG信号。该系统可与患者具有最小的无源接触,同时仍允许与患者的皮肤直接接触。因此,可减小对婴儿/新生儿的影响。

图1示出了新生儿或婴儿护理环境的示例,该护理环境包括织物套,该织物套具有用于与患者直接接触的结合(例如,在一个实施方案中为集成)传感器。具体地,图1示出了新生儿或婴儿护理环境100。如图1所示,环境100可包括可被称为婴儿保暖器的新生儿/婴儿辐射保暖器102,该婴儿保暖器可包括用于支撑患者108(新生儿或婴儿)的床垫104。在另选实施方案中,环境100可为培养箱。在另选实施方案中,环境100可为摇篮。培养箱和/或保暖器和/或摇篮可用于新生儿重症监护病房(NICU)和/或紧接婴儿的分娩后使用。

具有传感器阵列的装置110被定位在床垫104与患者108之间。如本文所用,传感器阵列和传感器也可分别称为电极阵列和电极。在图1所示的示例中,装置110是织物套106,该织物套被定位在床垫104上/上方,使得织物套106的顶表面112与患者108直接接触。织物套106包括集成在其中的多个电极(例如,传感器),以用于测量患者108的生物电势。如下文进一步所述,该多个电极可布置在顶表面112上,使得它们可与患者108的皮肤直接接触。在一个示例中,织物套106可为一种类型的床垫或床单。在一个示例中,织物套106可以是毯子。

如本文进一步所述,装置110可提供患者(诸如新生儿或婴儿)的心电图(ECG)监测。装置110可由多个传感器(例如,电极)组成,该多个传感器限定与装置110的其余部分集成(例如,与织物套106的织物集成或缝合到该织物中)的传感器阵列。装置110可为可运输的和可重复使用的(例如,可洗涤的)。此外,装置110可插入患者(诸如新生儿或婴儿)下方以及任何表面(诸如毯子、床垫(如图1所示)或母亲的胸部或腹部(如图11所示))上。例如,如图11所示并且如下文进一步所述,装置110可被集成到袋鼠式护理/可穿戴的皮肤间的应用(诸如悬带、颈部系带、带匝、哺乳用上衣等)中。如下文进一步所述,装置110可包括用于以下项的电子器件:生物电势(例如,心率)的直接接触测量、信号调节和处理,和/或与附加电子器件、处理器、或控制单元的有线或无线通信。即使在患者横跨装置110的表面移动的情况下(使得患者改变装置110的哪些传感器/电极与患者直接接触),装置110也可被配置用于快速测量ECG信号。例如,装置110可通过与患者在装置110上(例如,在床单或毯子上)的移动相关联的运动伪影来实现ECG信号的测量。

图2示出了用于测量患者(例如,新生儿或婴儿)的生物电势的系统200的示例性框图,该系统包括具有传感器阵列201的装置110和信号处理电路212。装置110可以是织物套(诸如图1所示的织物套106,在一些实施方案中,其可以是床单、床垫套和/或毯子,或者诸如图11的织物套1110,其可以是颈部系带、悬带、带匝等)。因此,装置110可以是或包括织物基部203,在该织物基部中集成(例如,以某种方式嵌入、缝合、结合或粘着)有传感器阵列201的多个单独的传感器或电极(202、204、206和208)。如图2所示,传感器阵列201包括四个单独的传感器202、204、206和208,该四个单独的传感器全部经由间隙(例如,距离)205彼此间隔开(例如,彼此不触摸或直接接触)。然而,在另选实施方案中,传感器阵列201可包括多于或少于四个单独的传感器(例如,两个、三个、五个、八个、十个等)。传感器阵列201的各个传感器可以按图案的形式进行布置。用于装置110的传感器阵列的传感器的不同图案的示例在图4和图6至图10中示出。对于所有图案,各个传感器可彼此间隔开,使得织物基部203的一定量的织物使相邻传感器彼此电绝缘。以这种方式,电信号不会在传感器之间传输。

在一个实施方案中,传感器阵列201的每个传感器均可为电极,该电极适于测量与传感器的表面直接接触的患者的生物电势。传感器(例如,传感器202、204、206和208)在本文中也可称为ECG传感器,因为它们适于测量来自患者的心电图(ECG)信号并基于所测量的信号来确定患者的心率。传感器阵列201可包括多个测量电极(例如,其接收并测量来自患者的ECG信号)和一个或多个专用驱动电极(例如,其向患者输出驱动共模输出信号)。在一些示例中,测量电极中的每个测量电极可被切换为驱动电极(例如,从接收来自患者的生物电势信号切换到将共模输出信号递送到患者)。然而,所有专用驱动电极可保持为驱动电极,并且不可切换到测量电极。以这种方式,被指定为专用驱动电极的电极可仅用于输出驱动共模输出信号,并且不可用于测量患者的生物电势。如下文进一步所述,在任何一个时刻,可选择一个或多个传感器以主动地成为驱动电极并递送驱动共模输出信号。在一个实施方案中,第一传感器202、第二传感器204和第三传感器206可以是测量电极,而第四传感器208是专用驱动电极。在另一个实施方案中,第一传感器202和第二传感器204可以是测量电极,而第三传感器206和第四传感器208是专用驱动电极。在又一个实施方案中,第一传感器202、第二传感器204、第三传感器206和第四传感器208中的每一者均可以是适于被单独地切换为充当驱动电极的测量传感器。在又一个实施方案中,第一传感器202、第二传感器204、第三传感器206和第四传感器208中的每一者均可以是测量传感器,并且其中第二传感器204和第三传感器206均适于被切换为充当驱动电极。以这种方式,传感器阵列201中所包括的测量电极和驱动电极的不同组合是可能的。

每个单独的传感器(202、204、206和208)均经由不同的电连接件209电耦接到电连接器210。在一个实施方案中,电连接件209可为织造或嵌入织物基部203内的导电线。以这种方式,电信号可在各个传感器与连接器210之间来回传递。例如,由测量电极从患者接收的信号可经由对应的电连接件209传输到连接器210,并且驱动共模输出信号可经由对应的电连接件209从连接器210被发送到驱动电极。图2中示出了单个连接器210。然而,在另选实施方案中,可存在多个连接器(例如,一个用于传感器阵列201中的每个单独的传感器的连接器)。

系统200的信号处理电路212经由有线或无线连接件211来电耦接到连接器210(或多个连接器)。在一个实施方案中,信号处理电路212的所有部分或选择部分可被包括在装置110内,并且经处理的信号可经由无线连接件传输到附加的处理电子器件或远程数据获取和/或显示设备。在该实施方案中,可以省略连接器210。另选地或除此之外,装置110可包括集成电子层213,该集成电子层电耦接到连接器210(和/或包括在该连接器内)并且适于对从多个传感器接收的电信号执行测量。例如,集成电子层可包括信号处理电路212的一个或多个部件和/或动态切换电路300(如下文参考图3进一步所述)。在另一个实施方案中,如图2所示,信号处理电路212的所有部件可以与装置110分离(例如,远离)定位,因此连接器210和有线或无线连接件211可以在装置110与信号处理电路212之间传输电信号(所获取的测量结果和驱动信号)。在一些实施方案中,连接器210可包括无线吊舱,该无线吊舱包括用于在装置110与信号处理电路212之间传输无线信号的发射器/接收器。在另一个实施方案中,装置110可包括单独无线吊舱,该单独无线吊舱与连接器210或传感器阵列201的每个单独的传感器电耦接。在另一个实施方案中,诸如当传感器和/或连接器210无线连接到信号处理电路212时,传感器可经由结合到装置110中(例如,结合到织物套中)的电池230来接收电力。

在一个实施方案中,信号处理电路212可基于处理器。在一个实施方案中,信号处理电路212可包括用于与例如传感器阵列201的传感器202、204、206和208和/或一个或多个外部处理电路通信的一个或多个输入/输出接口设备214。一个或多个输入/输出接口设备214可包括相关联的模数和/或数模电路,以用于促进与传感器阵列201的双向信号通信。信号处理电路212还可包括一个或多个中央处理单元(CPU)216、一个或多个存储器设备218(例如,随机存取存储器(RAM)和/或高速缓存存储器,其可具有易失性)、一个或多个存储设备(例如。非易失性存储设备)220以及一个或多个输出设备222。一个或多个存储器设备218和/或一个或多个存储设备220可限定信号处理电路212的有形计算机可读存储介质。信号处理电路212还可包括电源224,该电源可以是基于电池的电源,以有利于信号处理电路212的移动操作。在一个实施方案中,可例如通过具有或不具有相关联的触摸屏的显示器和/或一个或多个音频输出设备(例如,扬声器)中的一者或多者来提供一个或多个输出设备222。在一个实施方案中,设备214、216、218、220、222和224经由系统总线226进行通信。信号处理电路212可经由输出设备222来输出数据,该输出设备可包括如图2所示的总线连接输出设备,并且/或者将数据输出到装置110的输出设备,该输出设备被提供为经由输入/输出接口设备214与信号处理电路212进行通信的输出设备。

图3示出了用于控制装置110的ECG传感器(例如,传感器202、204、206和208)的动态切换电路300的示例。在一个实施方案中,动态切换电路300可以是信号处理电路212的一部分,诸如CPU 216的一部分。在另一个实施方案中,动态切换电路300可被包括在装置110上/内,诸如连接器210的一部分和/或与该连接器电连接(例如,经由集成电子层213)。

动态切换电路300包括传感器阵列201,该传感器阵列包括多个ECG传感器(例如,电极)。如上文参考传感器阵列201和图2所讨论的,传感器阵列201的ECG传感器中的至少一个(并且在一些示例中,为至少两个)ECG传感器是专用的,选择性地输出驱动共模输出信号和多个ECG传感器的驱动电极是适于测量患者的生物电势并输出这些信号以用于确定患者的ECG信号的测量电极。还可切换测量电极以选择性地输出驱动共模输出信号。此外,如下文所述,可在任何一个时刻选择可切换的测量电极中的多于一个的测量电极以输出驱动共模信号。然而,动态切换电路300可基于哪个传感器与躺在装置110上的患者的皮肤直接接触来动态地切换可用电极中的哪个电极输出驱动共模信号。

参见图3,动态切换电路300包括与除颤器保护电路302双向电子通信的传感器阵列201的ECG传感器。除颤器保护电路302可包括多个电阻器和/或附加电路元件,其吸收重复的去纤颤和其他高能量脉冲(例如静电放电)以保护动态切换电路300和/或装置110中的更灵敏的电子电路元件。除颤器保护电路302经由双向电子通信而电耦接到一个或多个输入滤波器304。作为一个示例,一个或多个输入滤波器304可包括一个或多个滤波器(例如,带通滤波器、自适应滤波器等),该一个或多个滤波器滤除由测量电极(并且该测量电极用于确定患者的ECG信号)测量的信号中的噪声(诸如来自患者在ECG电极上方移动/横跨ECG电极移动的常见运动/移动噪声)。如果使用一个或多个自适应滤波器以滤除常见运动噪声,则可能需要至少两个输入通道和一个驱动电极,每个输入通道均包括在ECG传感器与患者的皮肤之间的至少2个接触点。例如,在这种情况下,传感器阵列201中被确定为与患者的皮肤直接接触的ECG传感器中的至少两个ECG传感器(例如,传感器的至少阈值部分与患者直接接触,如下文进一步解释的)可被选择作为测量电极,并且传感器阵列201中的ECG传感器中的不同(第三)ECG传感器(该不同(第三)ECG传感器也被确定为与患者的皮肤直接接触)可被选择作为驱动电极。自适应滤波器可以调整从患者接收的信号的频率范围,并且可以由CPU 216执行。

来自输入滤波器304的经滤波的信号被电传输到一个或多个ECG差分放大器306,以用于放大来自患者的所测量的信号。然后将经放大的信号电传输到输入开关矩阵308。在一个示例中,输入开关矩阵308可确定ECG传感器的测量电极中的哪个测量电极与患者的皮肤接触,并且选择从那些接触测量电极接收的信号以传输到模数转换器(ADC)310,以用于进一步处理和确定患者的ECG信号和/或心率。以这种方式,输入开关矩阵308可选择性地切换哪些测量电极用于获得用于确定患者的ECG信号和/或心率的信号。确定哪些ECG传感器与患者的皮肤接触可包括:从ECG传感器中的每个ECG传感器接收信号,其可包括患者的皮肤的皮肤阻抗的测量结果;以及基于皮肤阻抗测量结果中的哪个皮肤阻抗测量结果满足阈值水平来确定ECG传感器中的哪个ECG传感器与患者的皮肤接触(从而指示提供该信号的传感器具有与患者的皮肤的阈值接触量,因此可提供用于测量患者的ECG信号的足够强的信号)。来自确定与患者的皮肤接触的ECG传感器(并且该传感器因此为测量电极)的信号被传输到ADC 310以用于进一步处理和确定患者的ECG信号和心率。测量电极可各自连接到ADC310,并且输入开关矩阵308可确定哪些测量电极与患者接触,因此可用于将驱动共模信号提供回患者。

ADC 310将来自所选择的测量电极(ECG传感器)的、经滤波和放大的模拟信号转换为数字信号以用于进一步处理和输出。例如,来自ADC 310的经转换的数字信号可经由信号处理电路212的附加电子器件来进行处理,以确定患者的ECG信号和患者的对应心率。然后可经由一个或多个输出设备(例如,图2的输出设备222)将这些所确定的ECG信号和/或心率输出到用户。作为一个示例,输出设备可以是电子显示设备。

基于确定哪些ECG传感器与患者的皮肤充分接触从而提供低电阻抗,因此被认为是接触传感器,输入开关矩阵308还可选择ECG传感器的测量电极的哪个测量电极应当用作驱动电极以用于递送驱动共模输出信号。例如,输入开关矩阵308可确定哪些输入测量电极将用于馈送放大器312。例如,可由输入开关矩阵308选择至少一个输入测量电极。在另一个示例中,所有输入测量电极可用于馈送放大器312或其任何子集。

然后,输入开关矩阵308将所选择的ECG传感器发送到驱动电极信号源,并且将那些信号源递送至可生成驱动共模输出信号的驱动共模输出放大器312。然后将驱动共模输出信号以及驱动电极的选择以电子方式发送到输出开关矩阵314。输出开关矩阵314起到如下作用:切换哪个ECG接触正在将驱动共模输出信号递送到患者并且将驱动共模输出信号递送到所选择的ECG传感器。以这种方式,通过输出开关矩阵314来确定选择哪些测量电极将被切换并用于驱动输出。

以这种方式,使用传感器阵列201的一个或多个直接接触ECG传感器而生成和测量的信号可被数字采样和组合以形成患者的ECG信号,并且根据ECG信号确定患者的心率。如上所述,选择接触ECG传感器以用于确定ECG信号可包括:在输入开关矩阵308处,针对测量信号从至少两个接触ECG传感器(例如,两个接触点)选择信号,以及选择一个接触ECG传感器作为驱动电极。在另一个示例中,针对测量信号,输入开关矩阵308可从多于两个接触ECG传感器(如果确定多于两个ECG传感器正接触患者)中选择信号,以用于确定患者的ECG信号和心率。

现在转向图4,示出了患者424在织物套410上的示例性位置的示意图。织物套410可类似于上文参考图1至图3所讨论的装置110和/或织物套106。如上文所讨论的,织物套410包括多个集成ECG传感器412、414、416、418、420和422,该多个集成ECG传感器在本文中可称为电极或电极垫。ECG传感器中的每个ECG传感器彼此间隔开,使得它们经由织物套410的居间织物彼此电绝缘(因此不能在彼此之间传递信号,从而减少ECG传感器之间的信号干扰)。图4示出了织物套410的表面上的ECG传感器的示例性布置,这并不旨在是限制性的,并且ECG传感器的其他布置也是可能的。如图4的示例所示,ECG传感器包括最顶部ECG传感器412、左上ECG传感器414、左下ECG传感器416、最底部ECG传感器418、右下ECG传感器422和右上ECG传感器420。患者424可小于织物套410,因此可在织物套410的表面的顶部四处移动并横跨该织物套的表面移动。由此,在不同的时间点,患者的皮肤可与织物套410的不同ECG传感器接触。因此,包括在织物套410中或与该织物套电耦接的信号处理电路的动态切换电路(诸如图3的动态切换电路300)可实时(例如,动态地)切换哪些ECG传感器被选择作为测量电极和驱动电极,以用于基于患者在织物套410上的位置(如根据本文参考图3和图5所述的方法所确定的)来产生患者的ECG信号并确定患者的心率。

具体地,图4示出了处于织物套410上的第一位置(例如,左上角)的患者(例如,新生儿或婴儿)424的第一视图400。在该第一位置,患者424与最顶部ECG传感器412、左上ECG传感器414和左下ECG传感器416接触。虽然患者手臂的一小部分可能正在接触右上传感器420,但可能不存在足够的皮肤对电极接触以产生足够强的皮肤阻抗和测量信号。因此,织物套410的动态切换电路可选择ECG传感器412、414和416作为接触传感器(例如,与患者424的皮肤的一部分直接共面接触的ECG传感器)。接触ECG传感器412、414和416中的一者可被选择为驱动电极(传感器),而剩余两者被选择作为测量电极。来自被确定为非接触式ECG传感器的剩余ECG传感器(418、420、422)的信号可被丢弃(或不获取)并且不用于确定患者的ECG信号和心率。在一个实施方案中,ECG传感器416和422可以是专用驱动电极。因此,动态切换电路可自动选择左下ECG传感器416以递送驱动共模输出信号。在另选实施方案中,织物套410的ECG传感器中的不同的一个或多个ECG传感器可为专用驱动电极。在又一个实施方案中,织物套410的所有ECG传感器可为适于在作为测量电极与作为驱动电极之间切换(如由动态切换电路确定和选择)的测量电极(例如,没有一个专用于仅被驱动)。然而,通过包括一些专用驱动电极和一些可切换的测量电极,如果所有测量电极均可用于捕获ECG信号(例如,因为测量电极具有良好的患者接触),则提供总是可以用于减少共模噪声的电极表面积,这可改善信号处理结果以使用由CPU进行的自适应滤波来减轻运动和噪声伪影。此外,更多ECG信道可改善自适应滤波结果,同时使用用于提供驱动输出的测量电极减少了可用于数字化后信号处理的信道数量,因此可期望提供专用驱动电极,使得所有可能的信道可用于ECG信号获取。

图4还示出了处于织物套410上的第二位置(例如,右上角)的患者424的第二视图402。在一个示例中,患者424可能已从第一位置(在第一视图400中)移动到第二位置(在第二视图402中),从而改变患者424与ECG传感器中的哪个ECG传感器直接物理接触(因此改变织物套410的接触点)。在该第二位置中,患者424与最顶部ECG传感器412、右上ECG传感器420和右下ECG传感器422接触。因此,患者424不再接触ECG传感器414和416,并且刚刚接触ECG传感器420和422。因此,在一个示例中,动态切换电路可响应于患者在织物套410上的移动位置以及改变哪些ECG传感器正在接触传感器而将驱动电极切换为右下ECG传感器422(从第一视图400中的左下ECG传感器416进行切换)。此外,动态切换电路可继续使用最顶部ECG传感器412作为一个测量电极,并且切换到使用右上ECG传感器420(而不是右下ECG传感器416,如第一视图400中所用)作为第二测量电极。

在图4的第三视图404中,患者424处于织物套410上的第三位置(例如,中下区域)。在一个示例中,患者424可能已从第二位置(在第二视图402中)移动到第三位置(在第三视图404中),从而改变患者424与ECG传感器中的哪个ECG传感器直接物理接触(因此改变织物套410的接触点)。在该第三位置中,患者424与左上ECG传感器414、左下ECG传感器416、最底部ECG传感器418、右下ECG传感器422和右上ECG传感器420接触。因此,患者424不再接触最顶部ECG传感器412,保持与ECG传感器420和422接触,并且刚刚接触ECG传感器414、416和418(与第二视图402相比)。因此,在一个示例中,动态切换电路可将驱动电极保持为右下ECG传感器422,并且不将驱动电极切换为不同的ECG传感器。此外,动态切换电路可继续使用右上ECG传感器420作为一个测量电极,并且切换到使用左上ECG传感器414和最底部ECG传感器418作为附加测量电极。在左下ECG传感器416是专用驱动电极的情况下,除了当前被选择作为驱动电极的右下ECG传感器422之外,该左下ECG传感器还可用于施加驱动共模输出信号。

在图4的第四视图406中,患者424处于织物套410上的第四位置(例如,左下)。在一个示例中,患者424可能已从第三位置(在第三视图404中)移动到第四位置(在第四视图406中),从而改变患者424与ECG传感器中的哪个ECG传感器直接物理接触(因此改变织物套410的接触点)。在该第四位置,患者424与左上ECG传感器414、左下ECG传感器416和最底部ECG传感器418接触。因此,患者424不再接触右上ECG传感器420和右下ECG传感器422(例如,即使患者424的一小部分被示出为接触传感器422,但没有足够的患者的皮肤与传感器422接触,因此该传感器的所测量的皮肤阻抗低于阈值水平)并且保持与ECG传感器414、416和418接触(与第三视图404相比)。因此,在一个示例中,动态切换电路可将驱动电极切换为左下ECG传感器416(从右下ECG传感器422进行切换)。此外,动态切换电路可继续使用左上ECG传感器414和最底部ECG传感器418作为测量电极。

在图4的所有视图中,选择至少两个接触ECG传感器作为测量电极,并且选择不同的一个接触ECG传感器作为驱动电极。由此,可从所获取的信号获得患者的具有减小的噪声(例如,减少的来自患者的运动的噪声)的ECG信号。如图4的示例所示,用作测量电极和驱动电极的ECG传感器可基于以下条件来进行选择:哪些传感器被确定为正在直接接触患者的皮肤并且至少在一些条件下随着患者横跨织物套移动到不同的接触位置而动态地切换。例如,经由有线或无线连接件211依据到信号处理电路212的连接来固定专用驱动电极。专用驱动电极总是被启用和被驱动。如果使用阻抗测量,则感测到驱动电极不与患者接触,则系统可选择哪些测量电极将用于驱动输出信号。哪些传感器被选择并用作驱动电极和测量(例如,输入)电极可在织物套的操作期间的任何时间(例如,当患者在织物套上和/或与织物套接触时)进行切换。例如,可在(从测量电极)初始获取ECG信号之前执行测量电极和驱动电极的切换。在另一个实施方案中,响应于确定接触ECG传感器已改变(例如,当前用于确定ECG信号的ECG传感器不再与患者接触并且需要切换到与患者接触的其他传感器),测量电极和驱动电极的切换可在ECG获取期间发生(例如,在从测量电极获取测量信号时)。

如图4所示,在将患者(例如,婴儿/新生儿)应用到织物套的表面时立即进行患者与ECG传感器板之间的多个接触。虽然该多个接触是患者的皮肤与ECG传感器板之间的直接接触点,但ECG传感器板均不粘附或在物理上附着到患者的皮肤(例如,经由粘合剂),从而减小对婴儿/新生儿的娇嫩的皮肤的损害和刺激。还如图4的不同视图所示,患者自由地在织物套的表面和传感器阵列的上方移动。由此,患者在传感器阵列上的位置可进行改变,因此哪些电极与患者的皮肤接触也可在操作/数据收集期间进行改变。如上文所讨论的和下文进一步所讨论的,可根据接触传感器的该移动和变化来选择和切换传感器阵列的测量电极和驱动电极。

图5示出了用于动态地切换与患者直接接触的装置的传感器阵列的驱动电极并且借由从传感器阵列的多个测量电极获取的信号来确定患者的ECG信号和/或心率的方法500的流程图。在一个示例中,装置可为图1和图2所示的装置110。并且/或者可以是织物套,诸如本文参考图1、图4和图6至图11所公开的织物套中的一个或多个织物套。例如,织物套可包括图1、图4和图6至图11所示的织物套的一个或多个方面。如本文所公开的,装置或织物套可包括传感器阵列,该传感器阵列具有横跨织物套的表面而彼此间隔开的多个传感器(例如,电极)。织物套和传感器阵列适于与患者的皮肤直接接触(例如,新生儿或婴儿可直接放置在织物套的传感器阵列的顶部上)。然而,患者可横跨织物套的表面自由移动,从而改变其在套上的位置。因此,并非传感器阵列的所有传感器均可在任何一个时刻接触患者(经由直接接触),并且哪些传感器与患者接触可能随着患者在套上移动/改变在套上的位置而改变。如本文所用,传感器阵列的“接触传感器”可被定义为被确定为与患者的皮肤直接接触从而能够从患者获取信号(例如,生物电势)的传感器。另外,如本文所用,“直接接触”是指电极接触患者的皮肤,其间没有布置居间部件。以这种方式,患者的电极与皮肤可共面接触。

方法500在502处通过如下方式开始:在将患者(例如,婴儿或新生儿)放置成与织物套的传感器阵列接触时,从传感器阵列的多个传感器(例如,电极)接收信号。例如,502处的方法可包括:从包括在传感器阵列中的每个传感器接收(或获取)信号。所接收的信号可为患者的可测量生物电势,并且可具有变化的强度(例如,量值)。在一些实施方案中,如果传感器中的一个或多个传感器不与患者直接接触(例如,根本不与患者接触),则所接收的信号可为零或低于较低阈值水平,或者所测量的阻抗可高于阈值水平。一旦患者被放置为与传感器阵列接触,来自传感器的信号就可由织物套的信号处理电路或与织物套电连通的信号处理电路自动且立即获取。

在504处,该方法包括基于各个皮肤阻抗测量结果来确定传感器阵列的哪些传感器与患者直接接触。例如,在502处从传感器接收的信号可用于确定对应于每个传感器的单独的皮肤阻抗测量结果。然后,在504处的方法包括对于传感器阵列的每个传感器,响应于该传感器的单独的皮肤阻抗测量结果高于阈值水平,确定该单独的传感器与患者直接接触(因此是接触传感器)。在一个示例中,阈值水平可为非零阻抗值,这指示传感器(其可为传感器板,如本文所讨论的)具有与患者的皮肤接触的其整个表面积的足够大的部分,以便获得用于确定患者的ECG信号(和心率)的可测量的生物电势信号。如果传感器的单独的皮肤阻抗测量结果不低于阈值水平,则在504处的方法可包括确定传感器不与患者接触(因此从该接触接收的任何信号不应用于确定患者的ECG信号)。

在506处,该方法包括:基于哪些传感器被确定为接触传感器(例如,与患者接触,如504处所确定),从传感器阵列的所有传感器中选择传感器以用作驱动电极,并且经由所选择的传感器来输出驱动共模输出信号。作为一个示例,驱动共模输出信号可以是具有经由所选择的驱动传感器连续施加给患者的量值的电压,以便消除由于患者移动/运动和其他环境伪影(诸如电力线频率等)引起的电磁干扰。如上所述,在一个实施方案中,传感器阵列的所有传感器可以是测量传感器,该测量传感器适于接收和测量来自患者的生物电势信号以用于处理为患者的ECG信号。这些测量传感器中的每个测量传感器可通过输出驱动共模输出信号来单独地切换为充当驱动电极。如果在504处确定这些测量传感器与患者直接接触,则可选择这些测量传感器中的任一个测量传感器作为驱动电极。在另一个实施方案中,传感器阵列可分成第一组传感器和第二组传感器,该第一组传感器为也可用作驱动电极的测量传感器,该第二组传感器为专用驱动电极。专用驱动电极可仅用于递送共模输出信号,并且可不用于从患者获取用于确定患者的ECG信号的信号。在一个示例中,专用驱动电极(传感器)的数量可小于测量传感器的数量。在该实施方案中,共模输出信号可被递送到驱动电极以用于将共模输出信号递送到患者。如果多于一个专用驱动传感器与患者接触,则输出最高皮肤阻抗测量结果的传感器可被选择为驱动电极。另选地,如果多于一个专用驱动传感器与患者接触,则处理器可随机选择接触的专用驱动传感器中的一个以作为驱动电极。在又一个示例中,如果多于一个专用驱动传感器与患者接触,则处理器可选择预先确定的专用驱动传感器(例如,存储在信号处理电路的存储器中)以作为驱动电极并输出驱动共模输出信号。在又一个示例中,如果多于一个专用驱动传感器与患者接触,则处理器可选择所有专用驱动电极并输出驱动共模输出信号。如果专用驱动传感器中均不与患者直接接触,则处理器可选择与患者直接接触的测量传感器中的一个测量传感器作为驱动电极,并且将所选择的测量电极从测量患者的生物电势切换到输出驱动共模输出信号。基于患者的位置选择传感器以用作驱动电极的示例如图4所示,如上文所讨论的。

然后,方法500继续进行到508以接收(或继续接收)来自接触测量传感器(例如,与患者接触的测量传感器)的信号。在一个示例中,仅与患者直接接触的测量传感器可从患者获取信号并将这些信号传输到信号处理电路。在另一个示例中,信号处理电路可从每个单独的测量传感器接收信号,即使传感器不与患者接触,然后只有来自低接触阻抗低于阈值的传感器的所接收的信号可用于确定ECG信号,如下文进一步所述。

在510处,该方法包括对从测量传感器接收的信号进行滤波。如上文参考图3所述,滤波器可包括一个或多个不同类型的滤波器,诸如自适应滤波器、带通滤波器等。然后,该方法继续进行到512以使用来自被确定为与患者接触(例如,直接接触)的测量传感器的经滤波的信号,以确定患者的ECG信号并从所确定的ECG信号来确定患者的心率。例如,信号处理电路的动态切换电路可适于仅从被确定与患者直接接触的测量传感器中选择经滤波的信号(例如,经由输入开关矩阵,诸如图3所示的输入开关矩阵308),然后仅从这些所选择的经滤波的信号中确定患者的ECG信号。然后可直接从所确定的ECG信号来确定患者的心率。

在514处,该方法包括经由输出设备向用户输出ECG信号和/或心率。在一个示例中,输出设备可以是与信号处理电路进行电子通信的显示设备。用户可以是医疗提供者,诸如技术人员、医师或护士。方法500可连续运行,使得ECG信号和/或心率被连续地确定和更新,并且显示设备可连续显示更新的信号,同时经由织物套的传感器阵列从患者获取信号。以这种方式,用户可以在患者与织物套以最小程度的干预(例如,没有粘合性电极粘附到患者的皮肤)进行接触的同时,监测患者的状况。

继续进行到516,该方法包括确定接触传感器是否已改变。例如,在516处的方法可包括确定先前(或最近)被选择作为驱动电极的传感器是否不再接触患者。在这种情况下,当前所选择的驱动传感器可能无法递送驱动共模输出信号以用于降噪。如果接触传感器尚未改变,则该方法继续进行到518以继续从测量传感器获取信号并且使用与驱动传感器相同的(先前选择的)传感器。如果接触测量传感器中的任一个接触测量传感器已改变,则该方法还可包括继续从测量传感器获取信号,但是切换哪些测量传感器信号用于确定ECG信号(例如,经由选择仅来自直接接触患者的传感器的信号)。

如果接触传感器已改变,则该方法继续进行到520以动态地切换哪个传感器用作驱动传感器(例如,电极),同时如果当前选择的驱动传感器不再接触患者,则继续从接触测量传感器获取信号。例如,在520处的方法可包括从输出来自第一传感器(经确定不再与患者直接接触)的驱动共模输出信号切换为输出来自第二传感器(经确定与患者直接接触)的驱动共模输出信号。如上所述,图4中示出了哪个传感器用作驱动电极的此类切换的示例。动态地切换哪个传感器用作驱动电极可包括:随着从测量传感器连续获取信号并且随着患者横跨传感器阵列的表面移动(并改变位置),实时切换哪个传感器输出驱动共模输出信号。在520处的切换还可包括如果一个或多个测量传感器不再接触患者,则切换哪些测量传感器用于确定ECG信号。

图6至图10示出了织物套(诸如本文所讨论的织物套中的一个织物套)的电极的示例性布置。具体地,织物套可类似于上文参考图1至图4所述的装置110和/或织物套106和410。因此,下文参考图6至图10所讨论的织物套可包括类似部件,包括传感器阵列,该传感器阵列包括与织物套的其余部分集成的多个传感器。在一些实施方案中,织物套可以是床单、床垫套、毯子或可穿戴制品(诸如悬带或带匝)。多个传感器可以是电极垫的形式,并且可适于作为测量电极和/或驱动电极,如本文所讨论的。在一个实施方案中,织物套的织物基部和电极垫均可为多孔的,以便与皮肤进行交互并允许通过它们交换湿气和气体,同时仍然能够从电极垫进行测量。织物套的表面上的电极垫阵列的尺寸可被设定为包括所选择的数量的电极垫,以适应从新生儿到较大婴儿到成人的一系列尺寸的患者。

下文参考图6至图10所讨论的织物套可进行优化,以使相邻地布置的电极(例如,电极垫)之间的分离距离(例如,间隙)最大化,使电极阵列内的多个电极最大化,使电极分离距离最大化,并且使每个电极的表面积最大化。例如,在电极阵列的设定区域(称为测量区域,如下文进一步解释的)内,通过具有数量增加的潜在接触点(其中每个电极垫被认为是接触点)同时使每个接触点的表面积最大化,即使随着患者改变织物套上的位置,也可获取用于确定ECG信号的数量增加的传感器信号,从而增加ECG信号的准确性并减小信号噪声。最大化电极之间的分离距离允许获取更强的信号峰对峰电压。下文参考图6至图10所讨论的各种实施方案旨在实现电极垫的这种布置。

首先转向图6,织物套600的第一实施方案被示出为具有织物基部602,该织物基部具有集成在其中的多个电极垫。电极垫包括半圆形电极垫604,该半圆形电极垫被布置在织物套600的织物基部603的测量区域608的最顶部位置和最底部位置处,同时多个矩形电极垫606被布置在其间。在另选实施方案中,电极垫606可具有不同的形状,诸如正方形、圆形、半圆形、椭圆形、六边形等。

测量区域608被定义为包括织物套的传感器阵列的所有电极垫的织物套的区域。可不存在布置在测量区域608的周边之外的电极垫(例如,电极)。如图6所示,两个半圆形电极垫604均横跨测量区域608的整个宽度610延伸,并且矩形电极垫中的每个矩形电极垫仅横跨宽度610的一部分延伸。通过具有横跨测量区域的整个宽度延伸的最顶部电极垫和最底部电极垫,更有可能在患者的任一端部处获得接触点。例如,两个半圆形电极垫604均可以是专用驱动电极,并且如果患者正相对于织物套滚动或移动,半圆形电极垫的范围和形状可优化与患者的头部的接触。

矩形电极垫606中的每个电极垫均被布置为与矩形电极垫606中的两个其他电极垫以及半圆形电极垫604中的一个半圆形电极垫直接相邻。矩形电极垫606的间距、布置和/或形状可优化与患者的躯干区域的接触,以用于ECG信号获取。在相邻地布置的电极垫之间布置有间隙612。间隙612可具有不同的尺寸。在一个示例中,间隙612可小于阈值距离,诸如半英寸。然而,在另选示例中,间隙612可介于0.25英寸与0.5英寸之间或介于0.4英寸与0.6英寸之间。两个信号电极之间的间隙越大,它们之间的皮肤阻抗就越高,因此所测量的ECG信号的振幅越大。间隙612内、电极垫之间的材料是织物基部602的织物材料,并且可以是绝缘的,使得电信号不会在相邻的电极垫之间传输。

图7示出了具有织物基部602的织物套700的第二实施方案,该织物基部具有集成在其中的多个电极垫。在该实施方案中,电极垫包括布置在测量区域608的最顶部位置和最底部位置处的半圆形电极垫702。半圆形电极垫702具有比图6的半圆形电极垫604更小的高度(方向垂直于宽度610)。电极垫还包括矩形电极垫704,该矩形电极垫各自横跨测量区域608的整个宽度610的大部分延伸。在另选实施方案中,电极垫704中的每个电极垫或该电极垫的一部分可横跨整个宽度610延伸。此外,在一些实施方案中,矩形电极垫704可具有另选的形状,诸如椭圆形、具有半圆形端部的矩形、半圆形等。如图6所示,相邻的电极垫由间隙612分离,该间隙可在不同的电极垫对之间变化或者对于每个相邻的电极垫对可为相同的。

本文所公开的织物套可由织物材料(包括棉、尼龙、人造丝、氨纶等中的一种或多种)构成。电极(电极垫)和电极垫与连接器或连接元件之间的电连接件,以及连接器(或引线)可由导电沉积材料(诸如银)构成。例如,电极垫和电连接件和/或连接器可为织物基部上的银沉积电极层,该织物基部包含上文列出的织物材料中的一种或多种织物材料。掩模或蚀刻工艺可用于限定有源电极区域及其对应的导电电连接件(例如,到连接器的信号路径)。这与织物套的织物基部的非导电或绝缘区域形成对比。将银材料用于电极和/或信号路径可允许电信号传输,同时提供具有增加的生物相容性的抗菌特性。从每个电极垫到织物套的电子接口处的连接器或测量点的信号布线通路(电连接件)可通过添加介电层来绝缘,避免与患者皮肤进行非期望的接触。测量或接收来自每个电极垫的信号的电接触或连接器(诸如图2所示的连接器210)可以是简单的连接器,其在织物基部上具有足够节距密度的弹力接触垫,从而使得连接能够将生物电势信号传递到数据获取前端设备(例如,其可为信号处理单元的一部分),该传递或者经由来自连接器的有线电缆,或者直接传递到在织物套上执行测量并将数据无线传输到监测站的集成电子层。

织物套可旨在用于单次使用或重复使用。例如,织物套可在多次使用之间(例如,在患者之间)洗涤。然而,织物套可具有有限数量的使用次数,因为电接触和/或电极垫可由于在洗涤期间与水接触而随时间推移而恶化。

现在转向图8至图10,示出了织物套的电极垫的布置和从每个电极垫到测量点(在一个示例中,其可包括连接器)的电连接件(例如,信号路径)的附加实施方案。具体地,图8示出了具有与图7类似的电极垫的布置的第一织物套800。例如,织物套800包括最顶部的和最底部的半圆形电极垫802以及布置在其间的多个细长电极垫804。每个电极垫均通过电连接件808耦接到单独的测量点806。每个测量点806可耦接到或包括其自身的连接器(例如,类似于图2的连接器210),或者织物套的同一侧上的所有测量点可耦接到公共连接器,该公共连接器经由有线或无线连接件与附加信号处理电子器件进行电子通信。附加信号处理电子器件的全部或一部分可被包括在织物套上或离开(例如,远离)织物套。

图9示出了第二织物套900,该第二织物套具有不同布置的电极垫,该电极垫包括最顶部的和最底部的半圆形电极垫902以及布置在它们之间的多个六边形电极垫904。六边形电极垫904中的一些六边形电极垫可以是部分(例如,对半切割)六边形,以便适应六边形电极垫的类蜂窝状布置(例如,相邻六边形以交替的图案偏移),如图9所示。六边形电极垫904中的每个六边形电极垫彼此间隔开并且与半圆形电极垫904间隔开。在另选实施方案中,六边形电极垫904可具有另选的多边形形状,诸如五边形、七边形、八边形、十边形等。类似于上文参考图8所述,图9的每个电极垫均通过电连接件908耦接到单独的测量点906。

图10示出了第三织物套1000,该第三织物套具有电极垫的又一布置,该电极垫包括最顶部的和最底部的半圆形电极垫1002、多个细长电极垫1006和多个矩形电极垫1004。具体地,图10示出了经由两个细长电极垫1006(其彼此间隔开并与相邻地布置的一行矩形电极垫1004间隔开)彼此分离的两行矩形电极垫1004,以及定位在每行矩形电极垫1004与半圆形电极垫1002中的一个半圆形电极垫之间的细长电极垫1006。然而,在另选实施方案中,第三织物套1000可包括附加或更少行的矩形电极垫1004,以及在多行相邻的矩形电极垫1004之间和/或一行矩形电极垫1004与半圆形电极垫1002之间间隔开的更多或更少的细长电极垫1006。类似于上文参考图8所述,图10的每个电极垫均通过电连接件1010耦接到单独的测量点1008。

图11示出了患者1124的示意图1100,该患者定位在护理提供者1102上并且使用织物套1110保持在适当位置。织物套1110可类似于上文参考图1至图3所讨论的装置110和/或织物套106。然而,如图11所示,织物套1110可为可穿戴制品的形式,该可穿戴制品被配置为有利于患者1124与护理提供者1102(其可为患者的父母或其他护理提供者)之间的皮肤间接触。因此,织物套1110可为带匝、悬带、携载件、哺乳用上衣或其他可穿戴制品的形式。如图所示,患者1124被定位在护理提供者1102与织物套1110之间,使得患者1124与护理提供者1102进行直接皮肤间接触(例如,经由患者的第一侧),并且患者1124与织物套1110进行直接皮肤对织物和/或电极接触(例如,经由患者的第二相对侧)。

如上文所讨论的,织物套1110包括多个集成ECG传感器1112、1114、1116、1118、1120和1122,该多个集成ECG传感器在本文中可被称为电极或电极垫。ECG传感器中的每个ECG传感器彼此间隔开,使得它们经由织物套1110的居间织物彼此电绝缘(因此不能在彼此之间传递信号,从而减少ECG传感器之间的信号干扰)。图11示出了织物套1110上的ECG传感器的示例性布置,这并不旨在是限制性的,并且ECG传感器的其他布置也是可能的。此外,织物套1110上的ECG传感器可定位在织物套1110的面向患者的表面上,使得电极可与患者1124进行直接接触,而绝缘层(出于视觉目的,未在图11中示出)可形成织物套1110的面向外的表面。

如图11的示例所示,ECG传感器包括最顶部ECG传感器1112、左上ECG传感器1114、左下ECG传感器1116、最底部ECG传感器1118、右下ECG传感器1122和右上ECG传感器1120。患者1124可小于织物套1110,因此可横跨织物套1110的面向患者的表面四处移动。由此,在不同的时间点,患者的皮肤可与织物套1110的不同ECG传感器接触。因此,包括在织物套1110中或与该织物套电耦接的信号处理电路的动态切换电路(诸如图3的动态切换电路300)可实时(例如,动态地)切换哪些ECG传感器被选择作为测量电极和驱动电极,以用于基于患者在织物套1110上的位置(如根据本文参考图3和图5所述的方法所确定的)来产生患者的ECG信号并确定患者的心率。

织物套1110可类似于上文所述的织物套,因此可由织物材料(包括棉、尼龙、人造丝、氨纶等中的一种或多种)构成。电极可类似于上文所述的电极,因此电极(电极垫)和电极垫与连接器或连接元件之间的电连接件,以及连接器(或引线)可由导电沉积材料(诸如银)构成,例如织物基部上的银沉积电极层,该织物基部包含上文列出的织物材料中的一种或多种织物材料。

织物套1110可被配置为使电极与患者1124的接触最大化,同时使电极与护理提供者1102的接触最小化。因此,在被定位为优先接触患者的测量区域中,集成在织物套1110中的电极可定位在织物套1110上。织物套可包括条带、紧固件或图11中未示出的其他特征,以有利于患者1124相对于护理提供者1102的牢固定位,同时也确保患者1124与电极之间的最大接触。织物套1110可包括在织物套1110的面向外的表面(与面向患者的表面相对)上的绝缘层,以及可防止护理提供者1102与电极之间的接触的集成电极。

然而,考虑到患者运动的可能性高并且患者相对于护理提供者1102的体型小,并且还考虑到期望即使随着患者运动也最大化患者与电极的接触(因此电极横跨织物套进行宽延伸/长延伸),在所有条件下,可能无法防止电极中的一个或多个电极与护理提供者之间的意外接触,或者以其他方式使护理提供者免于对患者的ECG信号产生干扰。因此,至少在一些示例中,在患者ECG信号获取之前和/或期间,可执行诊断例程以确定护理提供者是否正对由系统获取的ECG信号产生影响。如果护理提供者正对ECG信号产生影响,则可暂停ECG信号的获取,直到护理提供者不再对ECG信号产生影响,或者可滤除来自护理提供者的对ECG信号的影响。

图1和图6至图10示出了具有各种部件的相对定位的示例性构形。至少在一个示例中,如果被示为彼此直接接触或直接耦接,则此类元件可分别被称为直接接触或直接耦接。相似地,至少在一个示例中,彼此邻接或相邻的元件可分别彼此邻接或相邻。例如,设置成彼此共面接触的部件可被称为共面接触。又如,在至少一个示例中,被定位成彼此间隔开并且其间仅具有空间而不具有其他部件的元件可被如此描述引用。又如,被示为位于彼此的上面/下面、位于彼此相对侧、或位于彼此的左侧/右侧之间的元件可相对于彼此被如此描述引用。此外,如图所示,在至少一个示例中,元件的最顶部元件或点可被称为部件的“顶部”,并且元件的最底部元件或点可被称为部件的“底部”。如本文所用,顶部/底部、上部/下部、上面/下面可为相对图的竖直轴而言的,并且可用于描述图中元件相对于彼此的定位。由此,在一个示例中,被示为位于其他元件上面的元件被竖直地定位在其他元件上面。又如,图中所示的元件的形状可被称为具有这些形状(例如,诸如为圆形的、平直的、平面的、弯曲的、倒圆的、倒角的、成角度的等等)。此外,在至少一个示例中,被示为彼此相交的元件可被称为相交元件或彼此相交。另外,在一个示例中,被示为位于另一个元件内或被示为位于另一个元件外的元件可被如此描述引用。

以这种方式,织物套可包括布置在织物套的表面上的多个电极,以便测量和ECG信号和/或患者的心率。织物套的表面适于与患者直接接触(例如,患者可被放置在织物套的顶部上和/或抵靠织物套放置)。然而,电极可能不在物理上附着到患者(经由粘合剂或其他方法),并且可允许患者横跨织物套的表面自由移动。由此,织物套的信号处理电路可确定多个电极中的哪些电极与患者的皮肤直接接触,并且在经由电极获取信号期间,动态地切换多个电极中的哪个电极用于输出驱动共模输出信号以及哪个电极信号用于确定患者的ECG信号。因此,即使随着患者横跨织物套移动并改变织物套上的位置时,也可获取患者的具有减小的噪声的更准确的ECG信号和心率,并将其用于诊断和干预。在患者与具有集成在其中的多个电极的织物表面直接接触的同时,从多个电极接收信号的技术效果;基于所接收的信号,选择多个电极中的至少第一电极作为测量电极并且选择多个电极中的第二电极作为驱动电极;接收并处理来自至少第一电极的信号,以确定并输出患者的具有减小的噪声的心电图信号;以及响应于多个电极中的哪个电极与患者直接接触的变化,动态地切换多个电极中的哪个电极被选择作为驱动电极是为了更快速地获得具有减小的噪声的更准确的ECG信号和心率,同时也减小对患者皮肤的刺激。由此,在干预或治疗患者的时间更为至关重要的情况下(对于分娩后的婴儿或新生儿),可更快速且有效地递送基于ECG信号和/或心率的患者治疗。

作为一个实施方案,用于婴儿培养箱或保暖器的织物套包括:多个电极,该多个电极在适于与患者直接接触的织物套的表面的测量区域内彼此间隔开,该多个电极包括横跨测量区域的整个宽度延伸的最顶部电极、横跨测量区域的整个宽度延伸的最底部电极和在垂直于宽度的方向上在测量区域内布置在最顶部电极与最底部电极之间的一组电极。在织物套的第一示例中,该组电极中的每个电极均横跨测量区域的整个宽度的大部分延伸。在织物套的第二示例中,其中任选地包括第一示例,该组电极中的每个电极均被布置为与该组电极中的两个其他电极以及最顶部电极和最底部电极中的一个直接相邻。在织物套的第三示例中,其中任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者,最顶部电极和最底部电极是专用驱动电极,并且其中该组电极中的每个电极均为测量电极。在织物套的第四示例中,其中任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者或每一者,该多个电极中的每个电极和织物套是多孔的。在织物套的第五示例中,其中任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者或每一者,织物套还包括至少一个电连接器和多根电引线,多根电引线中的每根电引线经由介电层与多个电极绝缘并且在相应电极与至少一个电连接器之间延伸。在织物套的第六示例中,其中任选地包括第一示例至第五示例中的一者或多者或每一者,至少一个电连接器经由无线电连接件无线连接到信号处理电路。在织物套的第七示例中,其中任选地包括第一示例至第六示例中的一者或多者或每一者,织物套还包括集成电子层,该集成电子层电耦接到至少一个电连接器并且适于对从多个传感器接收的电信号执行测量。在织物套的第八示例中,其中任选地包括第一示例至第七示例中的一者或多者或每一者,集成电子层包括动态切换电路,该动态切换电路包括输入开关矩阵和输出开关矩阵,该输入开关矩阵和该输出开关矩阵适于切换多个电极中的哪个电极被驱动以输出驱动共模输出信号以及从多个电极接收的哪些信号被使用以确定患者的心电图信号。在织物套的第九示例中,其中任选地包括第一示例至第八示例中的一者或多者或每一者,多个电极经由结合到织物套中的电池来接收电力。在织物套的第十示例中,其中任选地包括第一示例至第九示例中的一者或多者或每一者,多个电极中的每个电极均为包括银沉积电极层的电极垫,并且其中每个电极以及电极与电连接器或测量电子器件之间的对应的电连接件为导电的,而织物套的其余部分为非导电的。

作为另一个实施方案,用于测量患者的生物电势的系统包括多个电极,该多个电极沿着适于被放置为与患者直接接触的表面彼此间隔开;以及电子处理器,该电子处理器与多个电极中的每个电极进行电子通信并且适于:获得从与患者直接接触的多个电极中的至少两个测量电极输出的信号,并且在表面的至少一部分与患者接触的同时动态地切换多个电极中的哪个电极被选择作为驱动电极。在系统的第一示例中,多个电极包括适于仅输出驱动共模输出信号的第一组专用驱动电极和适于测量患者的生物电势的第二组测量电极,其中驱动电极选自第一组专用驱动电极,并且两个测量电极选自第二组测量电极。在系统的第二示例中,其中任选地包括第一示例,第一组专用驱动电极包括至少两个电极,其中第二组测量电极中的电极数量大于第一组专用驱动电极中的电极数量,并且其中多个电极经由间隙彼此间隔开,该间隙包括使相邻电极彼此绝缘的材料。在系统的第三示例中,其中任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者,电子处理器还适于:基于从多个电极中的每个电极接收的单独的皮肤阻抗测量结果来确定多个电极中的哪些电极与患者直接接触,并且将驱动电极选择作为具有处于阈值水平的单独的皮肤阻抗测量结果的电极。在系统的第四示例中,其中任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者或每一者,电子处理器还适于从由至少两个测量电极输出的信号来确定患者的心电图信号,该至少两个测量电极被确定为与患者直接接触,其中具有用于确定心电图信号的信号的电极不包括所选择的驱动电极。在系统的第五示例中,其中任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者或每一者,电子处理器还适于从所确定的心电图信号确定患者的心率,并且经由显示设备来显示所确定的心率和心电图信号中的一者或多者。

作为又一个实施方案,方法包括在患者与具有集成在其中的多个电极的织物表面直接接触的同时:从多个电极接收信号;基于所接收的信号,选择多个电极中的至少第一电极作为测量电极并且选择多个电极中的第二电极作为驱动电极;接收并处理来自至少第一电极的信号,以确定并输出患者的具有减小的噪声的心电图信号;以及响应于多个电极中的哪个电极与患者直接接触的变化,动态地切换多个电极中的哪个电极被选择作为驱动电极。在该方法的第一示例中,动态切换包括:接收第二电极不再与患者直接接触的信号;以及选择不同的、多个电极中的第三电极作为驱动电极;以及在继续确定并输出心电图信号的同时,切换为从第一电极到第三电极将驱动共模输出信号递送到患者。在该方法的第二示例中,其中任选地包括第一示例,选择多个电极中的至少第一电极作为测量电极包括:从多个电极接收信号,确定哪些信号指示多个电极中的对应电极与患者直接接触,以及处理被指示为与患者直接接触的每个对应电极的信号以确定心电图信号,并且还包括经由显示设备显示所确定的心电图信号和从心电图信号确定的心率中的一者或多者。

如本文所用,以单数形式列举并且以单词“一个”或“一种”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤,除非明确说明此类排除。此外,对本发明的“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除也包含所引用特征的附加实施方案的存在。此外,除非明确地相反说明,否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定特性的元件或多个元件的实施方案可包括不具有该特性的附加此类元件。术语“包括”和“在…中”用作相应的术语“包含”和“其中”的简明语言等同形式。此外,术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记,而不旨在对其对象施加数字要求或特定位置次序。

该书面描述使用示例来公开本发明,包括最佳模式,并且还使相关领域中的普通技术人员能够实践本发明,包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定,并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元件,或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元件,则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。

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