專利名稱：用于檢測遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中引線故障的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過使用軟件借助于分析輸入的生理信號，用于檢測在遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中使用的引線故障的方法和裝置。
遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)例如心電圖(ECG)或腦電圖(EEG)通過在受驗者機體上連接引線標記采集生理信息，并分析和處理采集的信息。生理信號采集器(下面稱為“引線標記”)包括直接和受驗者的皮膚接觸的電極，以及用于連接引線標記和測量設備的主體的引線。如果和被連續(xù)觀察的受驗者的機體相連的引線標記和機體分離，則產生報警信號，使得可以重新固定引線標記。
美國專利No.3859988披露了一種用于檢測遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中引線故障的裝置。在該裝置中，一個具有特定波形和頻率的小電流信號被重復地施加于引線標記，如果至少一個引線標記被斷開，則輸出一個特定施加的信號，用于指示引線標記的故障。因而，這種引線故障檢測裝置另外要求用于產生具有特定波形的信號的一個發(fā)生器和用于重復發(fā)送所述信號的計數器。
在美國專利No.4658831中披露了用于檢測遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中引線故障的另一種裝置。在這種用于檢測ECG中引線故障的裝置中，施加于引線標記的ECG信號和脈沖信號被一起進行頻率調制，并用無線電方式傳輸。兩個傳輸信號在接收機中被分開，并在一個附加的電路中檢測被分離的脈沖信號，以便判斷引線故障。這種裝置也要求附加裝置，例如脈沖信號發(fā)生器。在美國專利Nos.5649969和3602215中披露了用于檢測引線故障的另一些裝置。然而，這些裝置也需要附加的引線故障檢測器11，如

圖1所示，采用這種方案的遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)的體積和功率消耗增加，因而不能應用于小型的便攜式遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中。
本發(fā)明的目的在于提供一種消耗功率小的用于檢測小型的以及便攜式遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中引線故障的方法和裝置。
為了實現本發(fā)明的第一個目的，提供一種用于檢測遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中引線故障的方法，所述遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)包括和受驗者機體相連的生理信號采集器，用于采集生理信號；濾波和放大部分，用于除去生理信號中的噪聲成分并放大所述信號；模數轉換器，用于把生理信號轉換為數字信號；控制器，用于處理來自模數轉換器的數字信號，以便對所述生理信號進行分析，以及引線故障信息顯示器，用于顯示生理信號采集器是否和受驗者分離，所述方法包括(a)使用來自模數轉換器的數字信號，確定生理信號是否改變；以及(b)如果在步驟(a)中生理信號沒有改變，則使用引線故障信息顯示器提供生理信號采集器發(fā)生分離的指示。
最好是，在步驟(a)中包括(a1)使用來自模數轉換器的信號，確定生理信號是否被輸入；(a2)如果生理信號沒有被輸入，則通過顯示器提供生理信號采集器發(fā)生分離的指示；(a3)如果生理信號被輸入，則比較來自模數轉換器的信號和具有生理信號周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號；以及(a4)如果來自模數轉換器的信號的周期和預先存儲在控制器中的數字信號的周期不同，則提供生理信號采集器發(fā)生分離的指示。
最好是，具有生理信號周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號被表示為在預定的時間間隔內生理信號的峰值數量，并且步驟(a3)被這樣實現在預定時間間隔內對來自模數轉換器的信號中的相應于生理信號的峰值或谷值的峰數或谷數進行計數，并比較計數值和預先存儲的生理信號的峰值數或谷值數。此外，具有生理信號的周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號可以被表示為生理信號的頻率范圍，并且步驟(a3)可以被這樣實現測量來自模數轉換器的生理信號的頻率范圍，并比較測量的生理信號的頻率范圍和被存儲在控制器中的數字信號的頻率范圍。
為實現本發(fā)明的第二個目的，提供一種用于檢測遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中引線故障的裝置，所述遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)包括和受驗者機體相連的生理信號采集器，用于采集生理信號；濾波和放大部分，用于除去生理信號中的噪聲成分并放大所述信號；模數轉換器，用于把生理信號轉換為數字信號；控制器，用于處理來自模數轉換器的數字信號，以便對所述生理信號進行分析，以及引線故障信息顯示器，用于顯示生理信號采集器是否和受驗者分離，所述裝置包括比較器，用于使用來自模數轉換器的信號確定生理信號是否改變；以及指令部分，用于對引線故障信息顯示器提供指令，以便當比較器確定生理信號已經發(fā)生改變時，顯示用于指示生理信號采集器和受驗者發(fā)生分離的警報。
最好是，比較器使用來自模數轉換器的信號確定生理信號是否被輸入，如果確定生理信號被輸入，則比較器比較來自模數轉換器的信號和具有生理信號的周期的并被預先存儲在控制器中的信號。
最好是，具有生理信號周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號被表示為在預定的時間間隔內生理信號的峰值數量，并且比較器在預定時間間隔內對來自模數轉換器的信號中的相應于生理信號的峰值或谷值的峰數或谷數進行計數，并比較計數值和預先存儲的生理信號的峰值數或谷值數。最好是，具有生理信號的周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號可以被表示為生理信號的頻率范圍，并且比較器測量來自模數轉換器的生理信號的頻率范圍，并比較測量的生理信號的頻率范圍和被存儲在控制器中的數字信號的頻率范圍。
此外，為了增加引線故障檢測的可靠性，在檢測引線故障之前，輸入信號可以利用被設置在微控制器輸入端之前的濾波器濾波，或者使用在微控制器中編程的軟件濾波。
本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點通過結合附圖詳細說明優(yōu)選實施例將會更加明顯，其中圖1是用于檢測遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中引線故障的常規(guī)裝置的方塊圖；圖2按照本發(fā)明的用于檢測遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中的引線故障的裝置的方塊圖；圖3說明圖2的檢測裝置檢測引線故障的方法的流程圖；圖4表示典型的心電圖信號的波形圖；以及圖5表示當引線標記脫離或未被正確地連接時的輸入信號的波形。
在下面的實施例中，按照本發(fā)明的用于檢測引線故障的裝置被應用于心電圖(ECG)。不過，這種引線故障檢測裝置可以應用于許多不同的記錄周期性的生理信號的遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)。
在圖2中示出了ECG的結構，受驗者的ECG信號利用和受驗者相連的電極21例如引線標記(通稱為采集器)進行采集，并通過放大器22放大。放大的模擬信號被模數轉換器(ADC)23轉換成數字信號，并被發(fā)送給微控制器24。在微控制器24中，ECG信號被處理，并且確定引線標記是否和機體分離。如果微控制器24確定引線標記已經脫離，則在引線故障信息顯示器25上向受驗者或操作者顯示該信息。當ECG信號由于引線標記未脫離受驗者而正常時，由微控制器處理的信號被存儲在存儲器26中。為了提高檢測引線故障的可靠性，在微控制器24之前設置一個濾波器，或者使用在微控制器中編程的軟件對輸入信號濾波，然后進行檢測。
微控制器24包括比較器(未示出)，用于利用來自ADC23的信號，確定生理信號(ECG信號)是否改變，以及指令部分(未示出)，用于向引線故障信息顯示器25提供指令，以便顯示指示引線標記發(fā)生故障的報警信號。比較器利用來自ADC23的信號確定ECG信號是否被輸入。如果EGC信號被輸入，則比較器比較來自ADC23的信號和預先存儲在微控制器24中的具有周期性的數字信號例如ECG信號。具有ECG信號的周期的數字信號可以被表示為在預定時間間隔內ECG信號的峰值數或谷值數。即，比較器比較來自ADC23的在一個預定的時間間隔內重復的信號的峰值數或谷值數和預先存儲在ADC23中的峰值數或谷值數。此外，指示ECG信號的頻率范圍的數字信號可以被預先存儲在微控制器24中，代替具有ECG信號的周期的數字信號。用這種方式，比較器測量來自ADC23的ECG信號的頻率范圍，并比較測量的頻率范圍和預先存儲的指示ECG信號的頻率的數字信號。
圖3是微控制器24檢測引線故障的流程圖。
當ECG信號被從ADC23輸入時(步32)，微控制器24確定輸入信號是否改變(步33)。如果如圖4所示的ECG信號或噪聲信號被輸入，則確定輸入信號已經發(fā)生改變，并且處理進入步34。然而，如果由于引線標記和受驗者機體分離而沒有輸入信號，或者輸入信號保持常數，微控制器254則向引線故障信息顯示器25發(fā)出報警。在步34，輸入信號的周期和預先存儲的ECG信號的周期比較。一般地說，即使引線標記和受驗者分離，輸入信號也可以改變。即，這相應于通過引線標記輸入電噪聲或者由受驗者的運動引起噪聲的情況。不過電噪聲或運動噪聲沒有周期性。即使電噪聲或運動噪聲具有周期性，其周期也不和ECG信號的周期那樣長，或者不具有和ECG信號相同的周期。因而，在步33確定輸入信號發(fā)生改變之后，只有在步34確定輸入信號具有和預先存儲的ECG信號的周期相同的周期，輸入信號才被存儲在存儲器中(步36)。否則，當輸入信號的周期和預先存儲的ECG信號的周期不同時，微控制器24就向引線故障信息顯示器25發(fā)出報警信號，以便顯示關于引線故障的信息。
如上所述，輸入信號的周期性可以在步34通過預設ECG信號的頻率范圍，并比較該頻率范圍和輸入信號的頻率來確定。此外，輸入信號的周期性可以通過比較在預定時間間隔內輸入信號的峰值數或谷值數和預先存儲的ECG信號的峰值數或谷值數來確定。
為了增加檢測引線故障的可靠性，整個處理可以重復進行兩次或多次。
如上所述，在按照本發(fā)明的遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中的引線故障檢測裝置中，通過在微處理器內使用軟件分析輸入的生理信號實現引線故障的檢測，而不用附加的電路來檢測引線故障。因而，引線故障檢測裝置的體積可以減小，還可以降低功率消耗。此外，可以對引線故障進行實時報警，使得受驗者或操作者可以快速地響應。
權利要求
1一種用于檢測遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中引線故障的方法，所述遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)包括和受驗者機體相連的生理信號采集器，用于采集生理信號；濾波和放大部分，用于除去生理信號中的噪聲成分并放大所述信號；模數轉換器，用于把生理信號轉換為數字信號；控制器，用于處理來自模數轉換器的數字信號，以便對所述生理信號進行分析，以及引線故障信息顯示器，用于顯示生理信號采集器是否和受驗者分離，所述方法包括(a)使用來自模數轉換器的數字信號，確定生理信號是否改變；以及(b)如果在步驟(a)中生理信號沒有改變，則使用引線故障信息顯示器提供生理信號采集器和受驗者機體發(fā)生分離的指示。
2如權利要求1所述的方法，其中在步驟(a)中，確定生理信號是否改變的處理是這樣實現的確定來自模數轉換器的信號是否和具有和生理信號相同的周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號相同。
3如權利要求2所述的方法，其中所述具有和生理信號相同的周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號被表示為在一個預定時間間隔內的峰值數，并且步驟(a)是這樣完成的在預定時間間隔內，對來自模數轉換器的信號中的相應于生理信號的峰值的峰數進行計數，并比較計數值和預先存儲的生理信號的峰值數。
4如權利要求2所述的方法，其中所述具有和生理信號相同的周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號被表示為在一個預定時間間隔內的谷值數，并且步驟(a)是這樣完成的在預定時間間隔內，對來自模數轉換器的信號中的相應于生理信號的谷值的谷值進行計數，并比較計數值和預先存儲的生理信號的谷值數。
5如權利要求2所述的方法，其中所述具有和生理信號相同的周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號被表示為生理信號的頻率范圍，并且步驟(a)是這樣完成的測量來自模數轉換器的生理信號的頻率范圍，并比較測量的生理信號的頻率范圍和被存儲在控制器中的數字信號的頻率范圍。
6如權利要求1所述的方法，其中步驟(a)包括(a1)使用來自模數轉換器的信號，確定生理信號是否被輸入；(a2)如果生理信號沒有被輸入，則通過顯示器提供生理信號采集器發(fā)生分離的指示；(a3)如果生理信號被輸入，則比較來自模數轉換器的信號和具有生理信號周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號；以及(a4)如果來自模數轉換器的信號的周期和預先存儲在控制器中的數字信號的周期不同，則提供生理信號采集器發(fā)生分離的指示。
7如權利要求6所述的方法，其中具有生理信號周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號被表示為在預定的時間間隔內生理信號的峰值數量，并且步驟(a3)被這樣實現在預定時間間隔內對來自模數轉換器的信號中的相應于生理信號的峰值的峰數進行計數，并比較計數值和預先存儲的生理信號的峰值數。
8如權利要求6所述的方法，其中具有生理信號周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號被表示為在預定的時間間隔內生理信號的谷值的數量，并且步驟(a3)被這樣實現在預定時間間隔內對來自模數轉換器的信號中的相應于生理信號的谷值的谷數進行計數，并比較計數值和預先存儲的生理信號的谷值數。
9如權利要求6所述的方法，其中具有生理信號周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號被表示為生理信號的頻率范圍，并且步驟(a3)被這樣實現測量來自模數轉換器的生理信號的頻率范圍，并比較測量的生理信號的頻率范圍和被存儲在控制器中的數字信號的頻率范圍。
10如權利要求1所述的方法，其中步驟(a)和(b)被重復兩次或多次。
11一種用于檢測遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中引線故障的裝置，所述遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)包括和受驗者機體相連的生理信號采集器，用于采集生理信號；濾波和放大部分，用于除去生理信號中的噪聲成分并放大所述信號；模數轉換器，用于把生理信號轉換為數字信號；控制器，用于處理來自模數轉換器的數字信號，以便對所述生理信號進行分析，以及引線故障信息顯示器，用于顯示生理信號采集器是否和受驗者分離，所述裝置包括比較器，用于使用來自模數轉換器的信號確定生理信號是否改變；以及指令部分，用于對引線故障信息顯示器提供指令，以便當比較器確定生理信號已經發(fā)生改變時，顯示用于指示生理信號采集器和受驗者發(fā)生分離的警報。
12如權利要求11所述的裝置，其中比較器使用來自模數轉換器的信號確定生理信號是否被輸入，如果確定生理信號被輸入，則比較器比較來自模數轉換器的信號和具有生理信號的周期的并被預先存儲在控制器中的信號。
13如權利要求11所述的裝置，其中具有生理信號周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號被表示為在預定的時間間隔內生理信號的峰值數量，并且比較器在預定時間間隔內對來自模數轉換器的信號中的相應于生理信號的峰值的峰數進行計數，并比較計數值和預先存儲的生理信號的峰值數。
14如權利要求12所述的裝置，其中具有生理信號周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號被表示為在預定的時間間隔內生理信號的谷值數量，并且比較器在預定時間間隔內對來自模數轉換器的信號中的相應于生理信號的谷值的谷數進行計數，并比較計數值和預先存儲的生理信號的谷值數。
15如權利要求12所述的裝置，其中具有生理信號周期的并被預先存儲在控制器中的數字信號被表示為生理信號的頻率范圍，并且比較器步驟(a3)被這樣實現測量來自模數轉換器的生理信號的頻率范圍，并且比較器測量來自模數轉換器的生理信號的頻率范圍，并比較測量的生理信號的頻率范圍和被存儲在控制器中的數字信號的頻率范圍。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種使用軟件通過分析來自遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)中的生理信號進行檢測引線故障的方法和裝置。在用于檢測引線故障的裝置中,使用軟件利用微控制器對生理信號進行分析而不用額外的微控制器,使得遙測生物醫(yī)學系統(tǒng)的體積可以減小,并且可以減少功率消耗。
文檔編號A61B5/0476GK1258480SQ9912431
公開日2000年7月5日 申請日期1999年11月15日 優(yōu)先權日1998年12月31日
發(fā)明者李相旻, 李宗淵, 金寅寧 申請人:三星電子株式會社