專利名稱：實時采集生物數(shù)據(jù)的個人計算機卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及個人計算機(PC)卡，更特別地涉及與個人計算機一起用于實時采集生物數(shù)據(jù)的PC卡。
美國健康保健系統(tǒng)正處于從專用醫(yī)學(xué)向更有意識的、面向初級保健的系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變過程中。具有診斷和監(jiān)護病人的廉價裝置的設(shè)備在市場中有希望獲得成功。在醫(yī)學(xué)工業(yè)中，存在許多現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集裝置，但是這些裝置，如果有的話，很少是廉價的、重量極輕的、便于攜帶的、精確的、多功能的、并且能與其它生物數(shù)據(jù)采集裝置互換的。
一種由本發(fā)明的受讓人制造的現(xiàn)有技術(shù)裝置，包括一個與個人計算機的串口相連的診斷盒。這種診斷盒具有較昂貴的外殼、近似于書的尺寸、交流(AC)CHORD和電源適配器、串口電纜、微處理器和其它硬件元件。
診斷盒允許用戶執(zhí)行實時肺活量測定操作，同時使用PC機的顯示器、鍵盤、打印機和其它功能。PC機的顯示器利用可選的病人刺激指導(dǎo)用戶，并生產(chǎn)用戶化的報告。個人計算機的顯示器能顯示體積-時間和流量-體積曲線。另外，可以計算例如最大呼出體積、最大吸入體積和最大流動速率等參數(shù)，并顯示在個人計算機的顯示器上。
現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)采集卡通過數(shù)據(jù)采集卡將來自數(shù)據(jù)傳感器的電信號傳送到個人計算機。這些數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計成個人計算機存儲卡國際協(xié)會(PCMCIA)卡。
現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)采集卡經(jīng)常測量0到10伏的電壓信號，其精度設(shè)置為12位。典型的現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)采集卡包括30針接頭和電纜，用于連接連接板。連接板允許用戶接入各種信號。除了相對較高的電壓信號范圍(0到10伏)、低精度(例如12位)、額外的硬件(30針接頭、電纜、和接口板)和附加可選硬件之外，這些現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)采集卡具有多個輸入和輸出端，還有，不適合把個人計算機轉(zhuǎn)變成一個強大的采集、處理和監(jiān)視生物數(shù)據(jù)信號的系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)采集卡不適于進行肺活量采集和分析，因為這些卡沒有配備將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膲毫ψ儞Q器。即使這些現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)采集卡配備了壓力變換器，它們也沒有配備高精度、低壓信號采集和調(diào)節(jié)電路。另外，現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)采集卡不適于采集和處理其它生物數(shù)據(jù)，例如心電圖(ECG)生物數(shù)據(jù)采集，因為這些現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)采集卡沒有配備任何使病人與電壓沖擊隔離的隔離裝置，這種電壓沖擊能夠從數(shù)據(jù)采集卡傳送到病人。
另一個現(xiàn)有技術(shù)裝置公布在授予Morgan等人的美國專利5,549,115中。MORGAN等人的專利一般地公布了一種PCMCIA格式卡，這種卡類似于軟盤存儲裝置，適于用作數(shù)據(jù)存儲裝置。Morgan等人的PCMCIA格式卡配備了為主系統(tǒng)提供時間和日期數(shù)據(jù)的實時鐘，用來同步主系統(tǒng)時間和數(shù)據(jù)的實際采集時間。Morgan等人的PCMCIA格式卡沒有提供任何用于實時數(shù)據(jù)采集和處理的裝置，因此，不適于把主PC機轉(zhuǎn)變成實時采集、處理和監(jiān)視生物數(shù)據(jù)信號的系統(tǒng)。Morgan等人的專利系統(tǒng)需要一臺用于采集數(shù)據(jù)的獨立專用計算機裝置，和一臺用于后續(xù)數(shù)據(jù)處理的獨立個人計算機裝置。
授予Thomson的美國專利5,546,432公布了一種肺活量計，它包括與手持外殼分離的電子控制裝置。在包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器和放大器的手持外殼之間的通訊是通過電纜進行的。Thomson裝置具有包括專用于控制肺活量計操作的簡化鍵盤的專用微處理器。Thomson專利的手持形外殼與PC卡截然不同。
在現(xiàn)有技術(shù)中需要極輕的、便于攜帶的實時采集、處理、和監(jiān)視生物數(shù)據(jù)的系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)沒有提出任何廉價的、適于把個人計算機轉(zhuǎn)變成各種實時數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的PC卡。
本發(fā)明的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡重量輕、廉價且便于攜帶。本發(fā)明的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡能把主個人計算機轉(zhuǎn)變成一個強大的診斷儀器。每個實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡都能夠從一個或多個生物數(shù)據(jù)傳感器輸入和處理生物數(shù)據(jù)，并且與其它實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡可互換。具有三種不同的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡的行醫(yī)者，每一種PC卡對應(yīng)一種生物數(shù)據(jù)采集裝置，相當(dāng)于攜帶三種完整的強大診斷儀器。對于每一種生物數(shù)據(jù)采集裝置，通過插入實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡中的一種，就可以利用主個人計算機的全部資源，并將其轉(zhuǎn)化成強大的診斷儀器。
根據(jù)本發(fā)明，用于采集生物數(shù)據(jù)的便攜式計算機卡包括一個通過空氣管接收空氣壓力并將空氣壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膲毫ψ儞Q器。便攜式計算機卡包括接收和數(shù)字化電信號的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，和在便攜式計算機卡和主微處理器系統(tǒng)之間提供接口的便攜式計算機卡。便攜式計算機卡接口包括PCMCIA卡接口。一個用于接收和放大來自壓力變換器的電信號的放大器安裝在壓力變換器和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器之間。放大的電信號與空氣壓力有關(guān)。便攜式計算機卡還包括一個外殼，用于固定壓力變換器、放大器、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器和便攜式計算機卡接口。壓力輸入口安裝在外殼上。這個壓力輸入口與壓力變換器進行流動通訊，接收來自空氣管的氣壓。便攜式計算機卡還包括一個與外殼整體連接的柔性空氣通路，為壓力輸入口提供氣壓。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置包括便攜式計算機卡外殼、生物數(shù)據(jù)接收器、信號調(diào)整電路和便攜式計算機接口。生物數(shù)據(jù)接收器接收生物數(shù)據(jù)和輸出生物數(shù)據(jù)，信號調(diào)整電路接收來自生物數(shù)據(jù)接收器的生物數(shù)據(jù)并把生物數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成數(shù)字化的生物數(shù)據(jù)。便攜式計算機卡接口安裝在便攜式計算機卡外殼內(nèi)，并且在信號調(diào)整電路轉(zhuǎn)變生物數(shù)據(jù)時，實時地與主計算機通訊，以便將數(shù)字化生物數(shù)據(jù)傳送到主計算機。
生物數(shù)據(jù)接收器能接收來自脈搏血氧量測試傳感器的生物數(shù)據(jù)，該傳感器位于便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置的外部。生物數(shù)據(jù)接收器還接收來自ECG傳感器的生物數(shù)據(jù)。生物數(shù)據(jù)傳感器輸出毫伏量級的低幅值信號。來自模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字化數(shù)據(jù)優(yōu)選地具有高于12位的分辨率，最優(yōu)有16位的分辨率。生物數(shù)據(jù)傳感器還包括肺活量計空氣管。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，主計算機可以設(shè)置為多種生物數(shù)據(jù)采集裝置模式中的一種。主計算機包括用于插入便攜式計算機卡的便攜式計算機卡槽、與插入便攜式計算機卡槽的便攜式計算機卡通訊的便攜式計算機卡接口、微處理器、數(shù)據(jù)總線和接收來自便攜式計算機卡槽內(nèi)的便攜計算機卡的目的數(shù)據(jù)的輸入裝置。便攜式計算機卡接口接收來自便攜式計算機卡槽內(nèi)的便攜式計算機卡的數(shù)字化生物數(shù)據(jù)，輸入裝置連接到微處理器。目的數(shù)據(jù)表示來自插入便攜式計算機卡槽內(nèi)的便攜式計算機卡的數(shù)字化生物數(shù)據(jù)類型。目的數(shù)據(jù)或者包括指示微處理器把數(shù)字化生物數(shù)據(jù)解釋成肺活量計壓力數(shù)據(jù)的第一標(biāo)志位，或者包括指示微處理器把數(shù)字化生物數(shù)據(jù)解釋成脈搏血氧量測試電子數(shù)據(jù)的第二指示位。主計算機包括在接收第一標(biāo)志位時將主計算機設(shè)置為實時肺活量計壓力數(shù)據(jù)采集和分析裝置、在接收第二標(biāo)志位時將主計算機設(shè)置為實時脈搏血氧量測試電子數(shù)據(jù)接收和分析裝置的設(shè)置裝置。當(dāng)從輸入裝置接收第三標(biāo)志位時，主計算機設(shè)置成ECG數(shù)據(jù)采集裝置模式。另外，當(dāng)接收附加標(biāo)志時，主計算機可以設(shè)置成其它生物數(shù)據(jù)采集裝置模式。
依照本發(fā)明的另一個方面，多個可互換的生物數(shù)據(jù)便攜計算機卡的組合包括肺活量計便攜計算機卡和脈搏血氧量測量便攜計算機卡。肺活量計便攜計算機卡和脈搏血氧量測量便攜計算機卡都可以插在個人計算機系統(tǒng)中，可以互換。肺活量計便攜計算機卡把主計算機轉(zhuǎn)變成肺活量計數(shù)據(jù)采集和分析裝置，脈搏氧氣測量便攜計算機卡把主計算機轉(zhuǎn)變成脈搏氧氣測量數(shù)據(jù)采集和分析裝置。可互換的生物數(shù)據(jù)便攜計算機卡組合還包括ECG便攜卡，以及其它計算機卡，每種卡都把主計算機轉(zhuǎn)變成一種不同類型的生物數(shù)據(jù)采集和分析裝置。
依照本發(fā)明的另一個方面，向主計算機傳送生物數(shù)據(jù)的便攜式計算機卡，包括便攜式計算機卡外殼，至少一個與便攜式計算機卡外殼相連的導(dǎo)體，與至少一個導(dǎo)體相連的放大器，與放大器相連的電源，和在電源和導(dǎo)體之間提供電絕緣的絕緣裝置。導(dǎo)體收集來自病人的生物數(shù)據(jù)，放大器接收生物數(shù)據(jù)和輸出放大的信號。絕緣裝置包括光學(xué)譯碼器，并放置在導(dǎo)體和放大器之間。便攜式計算機卡還包括用于數(shù)字化放大信號的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，和在便攜計算機卡和主個人計算機系統(tǒng)之間提供通訊連接的便攜式計算機卡接口。當(dāng)生物數(shù)據(jù)從病人收集到時，便攜式計算機卡接口實時地將數(shù)字化的放大信號傳遞到主計算機。電源包括用于從主個人計算機接收功率的導(dǎo)體。
通過參考下面結(jié)合附圖進行的描述，能夠更好地理解本發(fā)明及其附加特性和優(yōu)點。
附圖簡述

圖1示例了依照本發(fā)明的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡；圖1a示例了圖1的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡的端面視圖，從1a-1a線方向上截??；
圖1b示例了沒有空氣管連接的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡的頂面視圖；圖2示例了依照本發(fā)明的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡和主個人計算機系統(tǒng)的電路的簡單框圖；圖3示例了依照本發(fā)明的主個人計算機系統(tǒng)；圖4示例了依照目前最優(yōu)方案的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡；圖5示例了依照目前最優(yōu)方案的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡電路的示意框圖；圖6a示例了依照目前最優(yōu)方案的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡的主電路板的簡化透視圖；圖6b示例了依照目前最優(yōu)方案的脈搏血氧量測量計模塊電路板；和圖7示例了依照目前最優(yōu)方案的活結(jié)手指夾傳感器。
轉(zhuǎn)到圖1，示例的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10具有個人計算機存儲卡國際協(xié)會(PCMCIA)格式的外殼12和壓力變換器外殼14。壓力變換器外殼14最優(yōu)包括壓力輸入口16，用于可移動地容納柔性空氣通路18。一次性肺活量測量接口21連接在柔性空氣通路18的一端，連接器連接在柔性空氣通路18的另一端。根據(jù)目前方案所體現(xiàn)的，連接器呈平頭圓錐形狀，以便安裝在壓力輸入口16內(nèi)。在用戶呼吸進入一次性肺活量測量接口21后，就可以從壓力輸入口16上去除并丟棄柔性空氣通路18和一次性肺活量測量接口21實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10的PCMCIA格式外殼12最優(yōu)設(shè)計得與PCMCIA尺寸標(biāo)準(zhǔn)一致。依照目前最優(yōu)的方案，PCMCIA格式外殼的寬度近似為2.95英寸。PCMCIA格式外殼12的長度最優(yōu)近似為3.40英寸。依照目前最優(yōu)的方案，壓力變換器外殼14的尺寸大于PCMCIA規(guī)范的允許值。依照目前方案所體現(xiàn)的，壓力變換器外殼14的高度大約為1英寸。這些加大的壓力變換器尺寸有利于放置生物傳感器電路，例如壓力變換器。
圖1a示例了實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10的端面視圖，沿著圖1的1a-1a線方向上截取，圖1b示例了實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10的頂面視圖。主個人計算機27包括PCMCIA格式插槽30，為了便于插入PCMCIA格式外殼12，該插槽的大小遵從PCMCIA尺寸標(biāo)準(zhǔn)。
圖2示例了與實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10和主個人計算機27相關(guān)的元件框圖簡圖。實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10包括壓力傳感器32、放大器34、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器36，模-數(shù)定時電路38，存儲緩沖器41和PCMCIA接口43。柔性空氣通路18連接一次性肺活量測量接口21到壓力傳感器32，導(dǎo)線45連接壓力傳感器32到放大器34。放大器34通過導(dǎo)線47連接到模-數(shù)轉(zhuǎn)換器36，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器36通過導(dǎo)線50連接到存儲緩沖器41。導(dǎo)線52連接模-數(shù)轉(zhuǎn)換器36到模數(shù)定時線路38，導(dǎo)線54連接模-數(shù)定時電路38到PCMCIA接口43。存儲緩沖器41通過導(dǎo)線51連接到PCMCIA接口43。當(dāng)實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10插入PCMCIA格式插槽30時，PCMCIA接口43通過總線61連接到PCMCIA總線接口58。
主個人計算機27包括微處理器61、存儲器63、顯示器65、鍵盤67、和PCMCIA接口70。當(dāng)然，主個人計算機27可以包括其它未顯示在圖2上的元件。微處理器61通過總線72連到存儲器63，通過總線74連到鍵盤67?？偩€76連接顯示器65到總線74，總線78連接顯示器65到鍵盤67。微處理器61通過總線81連接到PCMCIA接口70，PCMCIA接口70通過總線83連接到PCMCIA總線接口58。
當(dāng)實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10和主個人計算機27如圖2中設(shè)計時，在器件10和27之間的通訊能通過標(biāo)準(zhǔn)化的PCMCIA協(xié)議進行。PCMCIA開發(fā)指導(dǎo)-第二版，在1994年由Sycard Technology出版，該書的內(nèi)容在此引用作為參考，公布了關(guān)于PCMCIA規(guī)范和協(xié)議的信息。
雖然圖2示出的方案包括壓力傳感器32和一次性肺活量測量接口21，但是任何生物數(shù)據(jù)傳感器和/或相關(guān)元件都可以合并到實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10中。依照目前最優(yōu)的方案，每個具有不同生物數(shù)據(jù)格式的生物數(shù)據(jù)傳感器可以設(shè)計成獨立的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡。各種實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡具有互換性，由此可以把主個人計算機設(shè)計成各種實時生物數(shù)據(jù)采集和處理模式。另外，單個實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10可以設(shè)計成包括一個或多個不同類型的生物數(shù)據(jù)傳感器。根據(jù)本發(fā)明，各種通用實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡能把主個人計算機27設(shè)計成各種采集、處理和監(jiān)視模式，例如包括肺活量測試、心電圖掃描(包括休息、24小時、緊張測試、信號平均，事件ECG，和心率變化)、血壓、體溫、腦電圖掃描(EEG)，心電圖掃描、DOPPLER、脈搏血氧量測試(SP02)、睡眠分析、TCP02、TCPC02、二氧化氮、CAPNOGRAPHY、呼吸速率、脈搏速率、多核糖掃描、一氧化氮、胃食管pH，氫、氮氧化物、身體成分、糖分測量、聲音測量、體積描記器、體重、肌動電流測量、UROMETRY、和TYMPANOMETRY。在利用相應(yīng)的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡配置之后，主個人計算機27還可以搜集和處理其它生物數(shù)據(jù)。
圖2示出的、將主個人計算機27設(shè)置成肺活量測試儀的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10從嘴接口21接收壓力信號。優(yōu)選地包括壓力變換器的壓力傳感器32將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號又通過放大器34放大。由模-數(shù)定時電路38定時的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器36接收來自放大器34的放大的生物數(shù)據(jù)信號，并將其數(shù)字化。模-數(shù)定時電路38提供定時信號，這有利于在導(dǎo)線47上對放大生物數(shù)據(jù)的取樣。這種數(shù)字化生物數(shù)據(jù)輸出到導(dǎo)線50上。存儲緩沖器41接收數(shù)字化生物數(shù)據(jù)，并輸出這種數(shù)字化生物數(shù)據(jù)到導(dǎo)線51，其中數(shù)字化生物數(shù)據(jù)能到達PCMCIA接口43。存儲緩沖器41最優(yōu)包括先入先出(FIFO)緩沖器，在不需要緩沖能力的地方可以忽略該緩沖器以簡化設(shè)計。實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10還包括控制電路，PCMCIA接口43最優(yōu)包括輸入輸出(I/O)接口膠合邏輯和輸入輸出連接器。
當(dāng)把實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10插入主計算機27的PCMCIA格式插槽30時，微處理器61、主計算機27的PCMCIA接口70和實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10的PCMCIA接口43開始通過建立的PCMCIA格式規(guī)范進行通訊。微處理器61判斷插入PCMCIA格式插槽30的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡的類型。在圖2的示例中，來自PCMCIA接口43的目的數(shù)據(jù)指示微處理器61已經(jīng)插入肺活量測試類型實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10。另外，來自PCMCIA接口43的目的數(shù)據(jù)可以把實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10鑒別為向主個人計算機27傳送氧化測試、ECG、或其它生物數(shù)據(jù)。作為圖2示例的方案的另一種方案或附加于其上，用戶可以通過鍵盤67或顯示器65輸入目的數(shù)據(jù)，指示插入主個人計算機27的PCMCIA格式插槽30中的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10的類型。
當(dāng)主個人計算機27已經(jīng)設(shè)置實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10后，主個人計算機27通過顯示器65提示用戶開始肺活量測試。依照目前方案所體現(xiàn)的，為了指導(dǎo)病人如何進行生物數(shù)據(jù)測試，在主個人計算機27上使用了例如有趣的顯示和聲音的多媒體裝置。顯示器65提示病人開始測試，并在測試期間利用有趣的提示指導(dǎo)病人。將這種多媒體指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計成幫助病人，特別在家庭疾病管理環(huán)境中的病人，例如幫助哮喘和膀胱纖維化的病人遵守測試協(xié)議。另外，，本發(fā)明系統(tǒng)還降低了為了成功地進行生物數(shù)據(jù)測試而對熟練工作者的需要。
來自壓力傳感器32的生物數(shù)據(jù)，在經(jīng)放大器34和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器36處理后，最優(yōu)立即從實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10的PCMCIA接口43傳送到主個人計算機27的PCMCIA接口70。當(dāng)已經(jīng)接收到指示實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10是肺活量測試實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡的目的數(shù)據(jù)時，將主個人計算機27設(shè)置成具有全部的肺活量測試數(shù)據(jù)采集、處理、和監(jiān)視裝置。例如，體積-時間波形或流量-體積曲線顯示在顯示器65上，指示通過壓力傳感器32接收的實時生物數(shù)據(jù)。其它參數(shù)，例如最大呼出體積、最大吸入體積、和最大流動速率，可以顯示在主個人計算機27的顯示器65上。這些數(shù)據(jù)也可以按照各種分析和比較格式進行編輯和打印。
圖3示例了依照目前最優(yōu)方案的主個人計算機27。主個人計算機27最優(yōu)包括個人數(shù)字助手(PDA)。主個人計算機27包括膝上型計算機的任何桌面。當(dāng)主個人計算機27包括個人數(shù)字助手時，依照目前最優(yōu)的方案，最優(yōu)使用Window CE(神馬)軟件。這種軟件最優(yōu)在Window CE操作系統(tǒng)上運行。其它的商用軟件包，或定制軟件包，可用于本發(fā)明。由用戶的手90拿著的點擊設(shè)備87可通過觸摸屏65輸入數(shù)據(jù)到主個人計算機27。當(dāng)已經(jīng)插入圖1所示的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10時，把主個人計算機27設(shè)置成強大的肺活量測試數(shù)據(jù)采集和分析儀器。因為實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10使用主計算機系統(tǒng)27的鍵盤67、顯示器65、存儲器63、微處理器61、電源(未示出)、和數(shù)據(jù)傳送和打印裝置(未示出)，所以實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10本身在設(shè)計上是很便宜和基本的。然而，實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10是很強大的。在主個人計算機27中安裝的軟件最優(yōu)設(shè)置成允許實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10通過PCMCIA格式與其它多種個人計算機，例如臺式個人計算機或筆記本個人計算機，進行通訊。
主個人計算機27能通過任何傳統(tǒng)裝置傳送數(shù)據(jù)，例如串口電纜或通過RJ11電話插頭的調(diào)制解調(diào)器連接。例如，數(shù)據(jù)可以通過因特網(wǎng)傳輸。例如，在家庭疾病管理中，主個人計算機27能設(shè)置成采集、處理、和傳輸關(guān)于病人的藥品、飲食、癥狀和其它參數(shù)的附加信息。因而，各種本發(fā)明元素的組合提供了十分便攜的、重量輕的和廉價的用于診斷和監(jiān)視病人的裝置。
圖4示例了具有一次性肺活量測試接口21和脈搏血氧量測試手指夾98的實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10，。相同的元件分配了相同的參考號碼。象圖1的方案一樣，一次性肺活量測試接口21通過柔性空氣通路18和壓力輸入口16連接到壓力變換器外殼14。脈搏血氧量測試手指夾98通過脈搏血氧量測試電纜101連接到壓力變換器外殼14，其中電纜101過渡進入連接器103。
圖5示例了圖4中目前最優(yōu)方案的示意性流程圖?；旧希瑏碜悦}搏血氧量測試傳感器105的數(shù)據(jù)，例如脈搏血氧量測試夾98(圖4)，通過導(dǎo)線110輸入到脈搏血氧量測試模塊107。依照目前方案所體現(xiàn)的，在脈搏血氧量測試手指夾98和連接實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10的電源(未示出)之間放置一個光耦，以阻止病人從那里受到震動。來自脈搏血氧量測試模塊107的數(shù)據(jù)通過導(dǎo)線112反饋到PCMCIA接口43。脈搏血氧量測試模塊107最優(yōu)包括相似于放大器34、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器36、模-數(shù)定時電路38和存儲緩沖器41的元件。脈搏血氧量測試模塊107可以與元件34、36、38、41組合在一起，或如目前方案所體現(xiàn)的，在脈搏血氧量測試模塊107中保持各元件的獨立性。
依照本發(fā)明方案，主個人計算機27實時接收、處理、和監(jiān)視肺活量測試數(shù)據(jù)和脈搏血氧量測試數(shù)據(jù)，或者同步或者異步地進行。在目前最優(yōu)的方案中，目的數(shù)據(jù)指示主個人計算機27實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10同時包括肺活量測試數(shù)據(jù)和脈搏血氧量測試數(shù)據(jù)傳感器。壓力傳感器32還可以安裝在一次性肺活量測試接口21上，如同放大器34、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器36、和模-數(shù)定時電路38，或其任意組合一樣。這些元件中的任何一個或全部，以及存儲緩沖器41，均可以放置在一次性肺活量測試接口上、脈搏血氧量測試傳感器105上，或者放置在實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10上，或者放置在其中的任意組合上，或一起去掉。因為本發(fā)明不想限制于PCMCIA接口43，能夠?qū)⒛M信號傳送到主個人計算機27的任何電路都可以降低對實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡10上的元件的需要。脈搏血氧量測試傳感器105和脈搏血氧量測試模塊107可以通過位于明尼蘇達州，普利茅斯的NONIN制藥公司制造。依照一個方案，脈搏血氧量測試傳感器105包括一個由NONIN制藥公司制造的8600便攜式脈搏血氧量測試儀。
圖6a示例了目前最優(yōu)方案的的主電路板118，通常對應(yīng)圖5的32-54元件。主電路板118示例包括數(shù)個IC芯片121、壓力輸入口16和壓力傳感器32。脈搏血氧量測試模塊連接器125容納在圖6b所示的脈搏血氧量測試模塊連接器127。圖6b的脈搏血氧量測試模塊連接器127電連接到輔助電路板130。輔助電路板130通常對應(yīng)圖5的脈搏血氧量模塊107。
圖7示例了連接到用戶手87的脈搏血氧量測試手指夾98的透視圖。脈搏血氧量測試手指夾通過脈搏血氧量測試電纜101連接到輔助電路板130。
盡管已經(jīng)示出和描述發(fā)明的典型方案，在不偏離本發(fā)明宗旨和范圍的條件下，除了在上文所提及的以外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進行許多其它的改變、修訂和替換。
權(quán)利要求
1.用于采集生物數(shù)據(jù)的便攜式計算機卡，包括壓力變換器，壓力變換器接收來自空氣管的空氣壓力并還將空氣壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?；?數(shù)轉(zhuǎn)換器，接收并數(shù)字化電信號；和便攜式計算機卡接口，在便攜式計算機卡和主微處理器系統(tǒng)之間提供接口。
2.權(quán)利要求1的便攜式計算機卡，便攜式計算機卡接口包括符合個人計算機存儲卡國際協(xié)會(PCMCIA)的卡接口。
3.權(quán)利要求1的便攜式計算機卡，還包括接收和放大來自壓力變換器的電信號的放大器，放大的電信號與氣壓有關(guān)；和外殼、壓力變換器、放大器、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，和安裝在外殼內(nèi)的便攜式計算機卡接口。
4.權(quán)利要求2的便攜式計算機卡，還包括安裝在外殼內(nèi)的壓力輸入口，壓力輸入口與壓力變換器進行液體通訊，接收來自空氣管的氣壓。
5.權(quán)利要求4的便攜式計算機卡，還包括完整地連接到外殼的柔性空氣通路，壓力輸入口通過柔性空氣通路接收來自空氣管的氣壓。
6.便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置，包括便攜式計算機卡外殼；生物數(shù)據(jù)接收器，用于接收生物數(shù)據(jù)和輸出生物數(shù)據(jù)；信號調(diào)節(jié)電路，用于接收來自生物數(shù)據(jù)接收器的生物數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化生物數(shù)據(jù)；和安裝在便攜式計算機卡外殼內(nèi)的便攜式計算機卡接口，當(dāng)生物數(shù)據(jù)由信號調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)變時，便攜式計算機卡接口與主計算機實時通訊并向主計算機傳送數(shù)字化的生物數(shù)據(jù)。
7.權(quán)利要求6的便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置，生物數(shù)據(jù)接收器接收來自脈搏血氧量測試傳感器的生物數(shù)據(jù)，其中傳感器安裝在便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置的外部。
8.權(quán)利要求7的便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置，生物數(shù)據(jù)接收器還接收來自心電圖掃描(ECG)傳感器的生物數(shù)據(jù)。
9.權(quán)利要求6的便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置，生物數(shù)據(jù)接收器接收來自ECG傳感器的生物數(shù)據(jù)。
10.權(quán)利要求6的便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置，便攜式計算機卡外殼具有外表面，和包括生物數(shù)據(jù)傳感器的生物數(shù)據(jù)接收器，其中傳感器連接到便攜式計算機卡外殼的外表面。
11.權(quán)利要求10的便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置，生物數(shù)據(jù)傳感器輸出毫伏量級的低幅值信號，和信號調(diào)節(jié)電路輸出精度高于12位的數(shù)字化生物數(shù)據(jù)。
12.權(quán)利要求11的便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置，信號調(diào)節(jié)電路輸出16位精度的數(shù)字化生物數(shù)據(jù)。
13.權(quán)利要求12的便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置，信號調(diào)節(jié)電路包括連接到生物數(shù)據(jù)傳感器上的壓力變換器；連接到壓力變換器上的放大器；和連接到放大器上的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器。
14.權(quán)利要求10的便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置，生物數(shù)據(jù)傳感器整體形成在便攜式計算機卡外殼的外表面上。
15.權(quán)利要求14的便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置，生物數(shù)據(jù)傳感器包括肺活量計空氣管。
16.權(quán)利要求6的便攜式生物數(shù)據(jù)采集裝置，便攜式計算機卡接口包括PCMCIA接口。
17.可設(shè)置成多種生物數(shù)據(jù)采集裝置模式的主計算機，包括便攜式計算機卡槽，用于插入便攜式計算機卡；便攜式計算機卡接口，與插入便攜式計算機卡槽的便攜式計算機卡進行通訊，接收來自插入便攜式計算機卡槽的便攜式計算機卡的數(shù)字化生物數(shù)據(jù)；微處理器；數(shù)據(jù)總線，連接在微處理器和便攜式計算機卡接口之間；輸入裝置，接收來自便攜式計算機卡槽內(nèi)的便攜式計算機卡的目的數(shù)據(jù)，輸入裝置有效地連接到微處理器，目的數(shù)據(jù)指示來自插入便攜式計算機卡槽的便攜式計算機卡的數(shù)字化生物數(shù)據(jù)的類型，目的數(shù)據(jù)包括第一標(biāo)志符和第二標(biāo)志符中的一個，第一標(biāo)志符指示微處理器將數(shù)字化生物數(shù)據(jù)解釋成肺活量計-壓力數(shù)據(jù)，第二標(biāo)志符指示微處理器將數(shù)字化生物數(shù)據(jù)解釋成脈搏血氧量測試電子數(shù)據(jù)；和設(shè)置裝置，當(dāng)接收到第一標(biāo)志符時，把主計算機設(shè)置成實時肺活量計-壓力數(shù)據(jù)采集和分析裝置，當(dāng)接收到第二標(biāo)志符時，把主計算機設(shè)置成實時脈搏血氧量測試電氣數(shù)據(jù)，設(shè)置裝置連接到微處理器。
18.權(quán)利要求17的主計算機，主計算機也可設(shè)置成ECG數(shù)據(jù)采集裝置模式。
19.權(quán)利要求18的主計算機，除了肺活量計生物數(shù)據(jù)采集裝置模式和脈搏血氧量測試生物數(shù)據(jù)采集裝置模式，主計算機還可設(shè)置成其它的數(shù)據(jù)采集裝置模式。
20.權(quán)利要求17的主計算機，輸入裝置接收來自鍵盤或觸摸屏的目的數(shù)據(jù)。
21.權(quán)利要求17的主計算機，輸入裝置接收來自便攜計算機卡的目的數(shù)據(jù)。
22.權(quán)利要求17的主計算機，便攜式計算機卡槽包括PCMCIA卡槽。
23.多種可互換的生物-數(shù)據(jù)便攜式計算機卡的組合，包括a) 肺活量計便攜式計算機卡，包括1) 具有外表面的肺活量計便攜式計算機卡外殼；2) 安裝在肺活量計便攜式計算機卡外殼內(nèi)的壓力輸入口，壓力輸入口接收來自空氣管的氣壓；3) 安裝在肺活量計便攜式計算機卡外殼內(nèi)的壓力變換器，壓力變換器通過壓力輸入口接收來自空氣管的氣壓，并產(chǎn)生電信號，所產(chǎn)生的電信號的強度與接收到氣壓成比例；4) 連接到壓力變換器的放大器，放大器接收所產(chǎn)生的電信號，并輸出放大信號；5) 連接到放大器的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化放大的信號；6) 安裝在肺活量計便攜式計算機卡外殼內(nèi)的便攜式計算機卡接口，便攜式計算機卡接口與主計算機通訊，當(dāng)電信號由氣壓產(chǎn)生時，實時地向主計算機傳遞數(shù)字化放大信號；和b) 脈搏血氧量測試便攜式計算機卡，包括1) 具有外表面的脈搏血氧量測試便攜式計算機卡；2) 至少一個連接到脈搏血氧量測試便攜式計算機卡外殼的導(dǎo)體，至少一個采集來自病人的血氧量測試數(shù)據(jù)的導(dǎo)體；3) 連接到至少一個導(dǎo)體的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化放大的信號；和4) 安裝在脈搏血氧量測試便攜式計算機卡外殼內(nèi)的便攜式計算機卡接口，便攜式計算機卡接口與主計算機通訊，并當(dāng)脈搏血氧量測試數(shù)據(jù)從病人處采集時，實時地向主計算機傳遞數(shù)字化的放大的信號。
24.權(quán)利要求23的可互換的生物數(shù)據(jù)便攜式計算機卡的多種組合，肺活量計便攜式計算機卡把主計算機轉(zhuǎn)變成肺活量計數(shù)據(jù)接收和分析裝置，和脈搏血氧量測試便攜式計算機卡把主計算機轉(zhuǎn)變成脈搏血氧量測試數(shù)據(jù)采集和分析裝置。
25.權(quán)利要求23的可互換的生物數(shù)據(jù)便攜式計算機卡的多種組合，還包括ECG便攜式計算機卡，它包括1) 具有外表面的ECG便攜式計算機卡外殼；2) 至少一個連接到ECG便攜式計算機卡外殼的導(dǎo)體，該至少一個導(dǎo)體采集來自病人的ECG數(shù)據(jù)；3) 連接到該至少一個導(dǎo)體的放大器，放大器接收電信號和輸出放大信號；4) 連接到放大器的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化放大的信號；和5) 安裝在ECG便攜式計算機卡外殼內(nèi)的便攜式計算機卡接口，便攜式計算機卡接口與主計算機通訊，并當(dāng)ECG數(shù)據(jù)從病人處采集時，實時地向主計算機傳遞數(shù)字化的放大的信號。
26.用于傳送生物數(shù)據(jù)到主計算機的便攜式計算機卡，包括具有外表面的便攜式計算機卡外殼；至少一個連接到便攜式計算機卡外殼的導(dǎo)體，該至少一個導(dǎo)體采集來自病人的數(shù)據(jù)；連接到所述至少一個導(dǎo)體的放大器，放大器接收電信號和輸出放大信號；連接到放大器的電源；在電源和所述至少一個導(dǎo)體之間提供電絕緣的絕緣裝置，絕緣裝置位于至少一個導(dǎo)體和放大器之間；連接到放大器的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化放大的信號；和安裝在便攜式計算機卡外殼內(nèi)的便攜式計算機卡接口，便攜式計算機卡接口與主計算機通訊，并當(dāng)生物數(shù)據(jù)從病人處采集時，實時地向主計算機傳送數(shù)字化的放大的信號。
27.權(quán)利要求26的傳送生物數(shù)據(jù)到主計算機的便攜式計算機卡，絕緣裝置包括光學(xué)譯碼器，和電源包括接收來自主計算機的功率的導(dǎo)體。
全文摘要
一種實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡重量輕、廉價且便于攜帶。實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡能夠把主計算機系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成強大的診斷儀器。每種實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡輸入和處理來自一個或多個生物傳感器的生物數(shù)據(jù),并且與其它實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡通用。具有三種不同實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡的行醫(yī)者,例如每種卡對應(yīng)不同的生物數(shù)據(jù)采集裝置,相當(dāng)于攜帶了三種全功能的、強大的診斷儀器。通過插入實時生物數(shù)據(jù)處理PC卡,對于每一種生物數(shù)據(jù)采集裝置,都可以充分利用主個人計算機的全部資源。并將其轉(zhuǎn)變成強大的診斷儀器。
文檔編號A61B5/0205GK1252703SQ9880434
公開日2000年5月10日 申請日期1998年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月28日
發(fā)明者P·A·利希特, S·J·利恩 申請人:Qrs診斷有限公司