用于获取多个心电图导联信号的佩戴式设备

技术领域

本发明涉及用于获取多个心电图导联信号的佩戴式设备，更具体地说，涉及一种作为可由个人穿戴的多个心电图测量设备(测量传感器)的佩戴式设备，该佩戴式设备便于携带以便于不管时间和地点而容易地使用，并且配置成通过使用同时测量的两个肢体导联信号来获取六个心电图导联信号。

根据国际专利分类(IPC)，作为用于测量多个心电图的设备，本发明可以被分类为A61B 5/04类，其包括检测、测量或记录身体或其部位的生物电信号。

背景技术

心电图仪提供电信号的波形，即心电图(ECG)，其可以很容易地获得并含有非常有用的信息以便分析患者的心脏状态。

换句话说，心电图仪是一种可以方便地诊断患者的心脏状态的有用设备。心电图仪可以根据使用目的分为若干种类型。使用10个湿电极的12通道心电图仪被用作医院的标准心电图仪以获得尽可能多的信息。用户在移动时可使用的霍尔特记录仪和事件记录仪具有以下必要特征。这些特征包括具有小尺寸、使用电池、以及具有用于存储所测量的数据的存储设备以及用于传输数据的通信设备。

此外，当用户在携带事件记录仪的期间感觉到心脏异常时，事件记录仪使用户能够现场测量ECG。因此，事件记录仪具有小尺寸，没有设置用于连接电极的电缆，并且在事件记录器的表面上设置有干电极。相关技术领域中的事件记录仪大多是1通道的，即通过使双手分别接触两个电极来测量一个ECG信号的1导联心电图仪。

本发明所追求的心电图测量设备需要便于个人使用，需要提供准确和足够的心电图测量值，并且需要是小型的以便于携带。为了方便个人使用，要求保护的设备需要通过无线通信来传输数据。此外，要求保护的设备需要用电池进行工作。

根据本发明，获取了同时测量的两个肢体导联以提供准确和足够的心电图测量值。如后文所述，根据本发明，可以从通过同时测量两个肢体导联而获得的测量值中计算和提供四个导联。通常，关于心电图，术语“通道”和“导联”可互换使用并指的是一个心电图信号或心电图电压。关于心电图，“同时”一词需要非常谨慎地使用。具体地，当在以恒定采样周期对I导联的电压进行采样期间对II导联进行采样时，只有当采样II导联的每个时间点距离采样I导联的每个时间点小于采样周期的一半时，才可以说同时进行测量。此外，还需要谨慎使用“测量”一词。只有在实际测量物理量时，才需要使用“测量”一词。在数字测量中，一次测量实际上意味着一次模数转换。如后文所述，在心电图测量中，例如，II导联可以通过测量I导联和III导联根据基尔霍夫电压定律来计算。在这种情况下，当II导联以“计算”进行表述时是准确的，而当使用“测量”进行表述时，可能会引起混淆。

心电图测量中最困难的问题之一是消除心电图信号中所包括的工频干扰。右腿驱动(DRL)方案是众所周知用于消除工频干扰的方案。

此外，最近，安装在智能手表上的心电图仪正在被非常有效地使用。然而，安装在智能手表上的心电图仪仅提供双手之间的心电图信号，即I导联信号，因此可能无法充分地提供医疗信息。因此，需要一种能够提供大量心电图信号的设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明鉴于上述问题和需要而发明，并且通过使用装配有心电图仪的手表来提供心电图仪设备，其中获取同时测量的两个肢体导联信号。在医学领域中同时测量两个肢体导联是非常重要的。这是因为依次测量两个导联需要更多时间并且不方便。此外，这是因为在不同时间测量的两个肢体导联可能彼此不相关，并可能在对心律失常进行准确且详细的确定的方面引起混淆。更重要的是，这是因为，为了如后文所述通过计算4个附加肢体导联来总共获取6个肢体导联，需要同时测量两个肢体导联信号。

由于安装在智能手表上的心电图仪测量了I导联信号，因此为了通过下述方法获得总共6个肢体导联，还需要测量和获得II导联和III导联中的一者。此外，测量II导联和III导联中的一者的方法需要方便于用户。此外，当测量II导联和III导联中的一者时，设备的结构和电极的布置需要方便于用户。

为了解决上述问题并满足需求，本发明采用了设置在表带中的心电图仪。

然而，为了将所测量的心电图信号传输到安装在手表上的心电图仪，本发明中采用的设置在表带中的心电图仪需要与安装在手表上的心电图仪进行无线通信。然而，由于在无线通信中不可避免地会发生时间延迟，因此需要补偿时间延迟以获得同时测量的两个心电图信号。因此，存在需要获得无线通信期间生成的时间延迟值的问题。

此外，一种便携式测量设备通常会使用电池，并且需要机械电源开关来控制电池的功耗。然而，机械电源开关增加了便携式测量设备的体积或面积，导致小型化局限性，并增加了故障的可能性。

本发明鉴于上述问题和需要而发明，并且提供了一种心电图仪设备，通过使用装配有心电图仪的手表来获取同时测量的两个肢体导联，并且根据实施例，可以不使用或者可以根据需要使用附加的机械开关。

技术方案

作为一种用于实现上述目的的根据本发明的心电图测量设备的佩戴式设备包括：手表，由用户佩戴在一只手腕上，一条表带，与所述手表结合，第一心电图仪，与所述一条表带结合并设置在面对所述手表的底表面的位置处，以及第二心电图仪，包括在所述手表中；所述第一心电图仪包括：第一电极，设置在所述表带的内表面上以与所述用户的所述一只手腕接触，以及第二电极，设置在所述表带的外表面上以与所述用户的左膝或左踝接触；所述第二心电图仪包括：第三电极，设置在所述手表的所述底表面上以与所述用户的所述一只手腕接触，以及第四电极，与所述用户的另一只手接触。

此外，所述第一心电图仪可以测量在所述第一电极和所述第二电极之间感应到的第一心电图导联信号，并且通过使用无线通信机构将所测量的第一心电图导联信号传输到所述第二心电图仪；所述第二心电图仪可以测量在所述第三电极和所述第四电极之间感应到的第二心电图导联信号，通过使用所述无线通信机构接收所述第一心电图导联信号，并且对接收到的第一心电图导联信号补偿无线通信过程中生成的时间延迟，使得所述第一心电图导联信号和所述第二心电图导联信号成为在同一时间(同时或同步)采样的两个心电图导联信号。

此外，所述佩戴式设备可以通过使用在同一时间采样的所述两个心电图导联信号来另外计算四个心电图导联信号，从而获取包括I导联、II导联、III导联、aVR导联、aVL导联和aVF导联的六个肢体导联信号。

此外，所述第一心电图仪可以包括用于控制所述第一心电图仪的一个微控制器，所述微控制器，在所述第一心电图仪不测量心电图导联信号时，在睡眠模式下工作，以关闭所述第一心电图仪所包括的放大器、模数转换器和所述无线通信机构，以及当切换到激活模式时，启动所述放大器、所述模数转换器和所述无线通信机构，以放大和模数转换所述第一心电图导联信号，并进行无线通信。

此外，所述第一心电图仪可以包括被供电的一个电流传感器，当所述第一电极接触所述用户的所述一只手腕以及所述第二电极接触所述用户的所述左膝或所述左踝时，所述电流传感器可以允许电流流过所述用户的身体并在感应到所述电流时生成输出信号，所述微控制器可以在接收到所述电流传感器的所述输出信号时从睡眠模式改变为激活模式。

此外，根据本发明的佩戴式设备可以使用利用以下过程(a)至(d)确定的时间延迟值：(a)将一个信号发生器的一个输出信号共同地施加到所述第一心电图仪和所述第二心电图仪，(b)由所述第一心电图仪和所述第二心电图仪测量所述输出信号，(c)由所述第一心电图仪通过所述无线通信机构传输所测量的信号，并且由所述第二心电图仪接收所传输的信号，以及(d)比较由所述第二心电图仪测量的信号和由所述第二心电图仪接收的信号的两个波形。

此外，所述表带可以配置成使得所述表带的长度可以长于相反侧的表带的长度，以容纳所述第一心电图仪。

此外，所述无线通信机构可以以低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)实现。

此外，根据本发明的通过使用容纳在佩戴在一只手腕上的手表中的心电图仪以及附着至所述手表的表带的心电图仪获取多个心电图导联的方法包括：使附着至所述表带的所述心电图仪的第一电极接触手腕并且使第二电极接触左腿或左踝，使附着至所述表带的所述心电图仪中所容纳的微控制器切换到激活模式，当所述微控制器切换到激活模式时，启动放大器、模数转换器和无线通信机构，放大所述第一电极和所述第二电极之间的第一心电图导联信号，将经放大的模拟信号转换成数字信号，通过使用所述无线通信机构将转换成所述数字信号的所述第一心电图导联数据传输到所述手表中所容纳的心电图仪，由所述手表中所容纳的所述心电图仪通过所述无线通信机构接收所传输的第一心电图导联数据，以及通过对接收到的第一心电图导联信号补偿无线通信过程期间生成的时间延迟，使所述第一心电图导联信号和利用附着至所述手表的电极测量的第二心电图导联信号成为在同一时间采样的两个心电图导联信号。

此外，用于获取多个心电图导联信号的方法还可以包括：在附着至所述表带的所述心电图仪中所容纳的微控制器测量心电图持续规定时间段后，检查电流传感器中电流的流动的存在，以便确定是否结束心电图测量。

此外，本发明的一个实施例提供了一种佩戴式设备，包括：用于测量I导联的一个手表心电图仪；和用于根据安装位置测量II导联和III导联中的一者的一个下导联心电图仪。

此外，根据本发明，用于采样所述两个心电图导联信号的时间点之间的差可以小于采样周期，以获得在同一时间带(同时或同步)采样的所述两个心电图导联信号。

此外，为了实现上述目的，本发明提出了一种佩戴式设备，包括：一个手表心电图仪，安装在一个手表主体中以测量I导联，以及一个下导联心电图仪，用于根据安装位置测量II导联和III导联中的一者；所述手表心电图仪将用于开始心电图测量的命令(心电图测量开始命令)无线传输到所述一个下导联心电图仪，所述手表心电图仪测量I导联，无线接收所述心电图测量开始命令的所述一个下导联心电图仪测量II导联和III导联中的一者，所述一个下导联心电图仪将所测量的II导联和III导联中的一者无线传输到所述手表心电图仪，然后所述手表心电图仪无线接收所传输的所述II导联和III导联中的一者，从而获取在同一时间带内测量的两个心电图导联信号，通过使用在同一时间带内测量的两个心电图导联信号来另外计算四个心电图导联信号，来获取包括I导联、II导联、III导联、aVR导联、aVL导联和aVF导联的六个肢体导联信号。

用于测量II导联和III导联中的一者的所述一个下导联心电图仪可以包括：与结合至所述一个手表主体的一个表带结合且设置在面对所述手表主体的底表面的位置处并且设置在所述表带的内表面上以接触用户的一只手腕的一个电极；以及设置在所述表带的外表面上以接触所述用户的左膝或左踝的一个电极。

在一个实施例中，用于测量II导联和III导联中的一者的所述一个下导联心电图仪可以具有佩戴在一根手指上的环形。

在一个实施例中，用于测量II导联和III导联中的一者的所述一个下导联心电图仪可以具有贴片或胸带形并且可以包括与胸部接触的电极。

此外，根据本发明，在同一时间带内测量的所述两个心电图导联信号可以具有相同的频率响应特性。

此外，根据本发明，在同一时间带内测量的所述两个心电图导联信号可以具有相同的增益特性。

此外，根据本发明，在同一时间带内测量的所述两个心电图导联信号可以具有+/-5％以内的最大振幅误差。

此外，根据本发明，在同一时间带内测量的所述两个心电图导联信号可以以相同的采样率进行采样。

此外，所述手表心电图仪和所述一个下导联心电图仪之间的无线通信可以包括低功耗蓝牙。

此外，在建立低功耗蓝牙的连接之后，所述一个下导联心电图仪可以在一个连接间隔期间对心电图导联信号进行采样，并在采样之后的一个连接事件期间传输采样数据。

所述连接间隔可以为所述一个下导联心电图仪采样一个心电图导联信号时的采样周期的整数倍。

此外，根据本发明，所述手表心电图仪和所述一个下导联心电图仪可以通过在从连接事件起经过相同时间量之后采样每个心电图导联信号来在同一时间对每个心电图导联信号进行采样。

此外，根据本发明，另外计算所述四个心电图导联信号的动作或显示六个肢体导联信号的动作可以在智能手机上进行。

此外，根据本发明，在与一个心电图仪一起安装的光电容积描记器检测到心脏活动异常并生成警报之后，所述一个心电图仪生成所述心电图测量开始命令。

此外，根据本发明，在电流传感器检测到用户已经使所述用户的身体与所述下导联心电图仪的两个电极接触之后，所述下导联心电图仪或所述手表心电图仪生成所述心电图测量开始命令以测量所述心电图并生成输出。

有益效果

根据本发明的佩戴式设备可以方便携带，可以不管时间和地点而容易地使用，并且可以获取六个心电图导联信号。因此，它对于医疗保健非常有用。

附图说明

图1是根据本发明的佩戴式设备当从一个方向观察时的透视图。

图2是根据本发明的佩戴式设备当从不同方向观察时的透视图。

图3是根据本发明的第二心电图仪的框图。

图4是用于本发明的环形心电图仪的透视图。

图5是示出了在本发明中所使用的贴片心电图仪附着至用户胸部的状态的视图。

图6是示出了在本发明中所使用的胸带心电图仪佩戴在用户胸部的状态的视图。

图7是示出了根据本发明的在两个心电图仪经由低功耗蓝牙连接的状态下分别采样心电图导联信号以及传输和接收采样数据的动作的图。

具体实施方式

作为最佳实施方式，本发明提供了一种佩戴式设备，包括：一个手表心电图仪，安装在一个手表主体中以测量I导联，以及一个下导联心电图仪，用于根据佩戴位置测量II导联和III导联中的一者；手表心电图仪将用于开始心电图测量的命令无线传输到一个下导联心电图仪，手表心电图仪测量I导联，无线接收心电图测量开始命令的一个下导联心电图仪测量II导联和III导联中的一者，一个下导联心电图仪将所测量的II导联和III导联中的一者无线传输到手表心电图仪，然后手表心电图仪无线接收所传输的II导联和III导联中的一者，以便获取在同一时间带内测量的两个心电图导联信号，通过使用在同一时间带内测量的两个心电图导联信号来另外计算四个心电图导联信号，从而获取包括I导联、II导联、III导联、aVR导联、aVL导联和aVF导联的六个肢体导联信号。

具体实施例

在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的用于获取多个心电图导联信号的佩戴式设备。提供以下公开的附图作为实例以使本领域技术人员能够充分理解本发明的思想。因此，本发明不限于下面给出的附图，并且可以以其他形式实施。此外，在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

除非另有定义，本文所用的技术术语和科学术语具有本领域普通技术人员通常理解的含义，并且在以下描述和附图中将省略可能不必要地模糊本发明主题的公知功能和配置的描述。

在描述本发明之前，将解释如果测量出了两个肢体导联信号，则可以如下所述计算并另外获得四个导联。上述测量方法是根据本发明提供的以最方便的方式获得六个心电图导联信号的方法。本发明的原理如下。

传统的12导联ECG在例如[ANSI/AAMI/IEC 60601-2-25:2011,医用电气设备-第2-25部分(Medical electrical equipment-part 2-25):心电图仪的基本安全和基本性能专用要求(Particular requirements for the basic safety and essential performanceof electrocardiographs)]中进行了描述。在传统的12导联ECG中，三个肢体导联如下定义。I导联＝LA–RA，II导联＝LL–RA，以及III导联＝LL–LA。在上述等式中，RA、LA和LL分别指右臂、左臂和左腿的电压，或者靠近上述肢体的身体部位的电压。基于上述关系，一个肢体导联可以从另外两个肢体导联获得。例如，III导联＝II导联–I导联，三个增强肢体导联定义如下。aVR＝RA–(LA+LL)/2,aVL＝LA–(RA+LL)/2，并且aVF＝LL–(RA+LA)/2。因此，三个增强肢体导联可以从两个肢体导联获得。例如，aVR可以从“aVR＝-(I+II)/2”获得。因此，当测量两个肢体导联时，可以计算并获得剩余的四个导联。

在下文中，将参照附图描述根据本发明的实施例。

图1是根据本发明的佩戴式设备当从一个方向观察时的透视图。图2是根据本发明的佩戴式设备当从不同方向观察时的透视图。将参照图1和2描述根据本发明的佩戴式设备的结构和所用电极的布置。根据本发明的佩戴式设备包括：手表200，由用户佩戴在一只手腕上；表带300，与手表200结合；第一心电图仪100，与一个表带300结合并设置在面向手表200的底表面的位置370处；以及第二心电图仪200，包括在手表200中。根据本发明，为了将第一心电图仪100设置在面向手表200的底表面的位置370处，表带300需要比表带300’长(图1)。根据本发明，手表可以包括与第二心电图仪无关的其他部件250和260。然而，在使用图1和图2的本发明的描述中，为了方便起见，手表和第二心电图仪由相同的附图标记200表示。

在图1中，第一心电图仪100包括设置在表带300的内表面350上的第一电极110，并且第二心电图仪200包括能够与佩戴手表200的手相反的另一只手接触的第四电极220。在图2中，第一心电图仪100包括设置在表带300的外表面360上的第二电极120，并且第二心电图仪200包括与佩戴手表200的手腕接触的第三电极210。

在实施例中，第一心电图仪100测量在第一电极110和第二电极120之间感应到的第一心电图导联信号。在手表200佩戴在左手腕上的情况下，当第二电极120与用户的左膝或左踝接触时所测量的第一心电图导联信号是III导联。

在实施例中，第二心电图仪200测量在第三电极210和第四电极220之间感应到的第二心电图导联信号。在手表200佩戴在左手腕上的情况下，当第四电极220与用户右手的手指接触时所测量的第二心电图导联信号是I导联。

根据本发明的第一心电图仪100和第二心电图仪200是彼此独立的设备，并且彼此不是有线连接的。因此，根据本发明的第一心电图仪100和第二心电图仪200仅通过无线通信彼此连接。

在实施例中，第一心电图仪100通过无线通信机构将所测量的第一心电图导联信号传输到第二心电图仪200。第二心电图仪200通过无线通信机构接收第一心电图导联信号。

根据本发明，第一心电图仪100和第二心电图仪200分别由单独的电池供电。在图1和图2中，重要的是第一心电图仪100可以不包括任何机械开关。在如图3中进一步描述的第一心电图仪100中，当电流在第一电极110和第二电极120之间流动时，第一心电图仪100中所容纳的微控制器被切换到激活模式以启动第一心电图仪100内部的设备。当没有进行测量心电图时，为了防止第一心电图仪100内的电池的功率损耗，微控制器关闭第一心电图仪100内的设备并进入睡眠模式。

图3是示出第一心电图仪100的内部结构的框图。将心电图导联信号输入到第一电极110和第二电极120。放大器310放大所输入的心电图导联信号。模数转换器320将输入的模拟信号转换成数字信号。微控制器330接收经模数转换的心电图导联信号，并通过无线通信机构340和天线350传输所接收的经模数转换的心电图导联信号。

电流传感器360总是由内置电池供电。当左膝或左脚与第二电极120接触的同时第一电极110与手腕接触时，电流传感器360允许电流在第一电极110和第二电极120之间流动，并将微控制器330从睡眠模式切换到激活模式。然后，微控制器330启动无线通信机构340并与第二心电图仪200通信以检查第二心电图仪200是否想要测量心电图。当第二心电图仪200想要测量心电图时，启动放大器310和模数转换器320并且测量心电图。

在测量心电图持续预定时间段后，检查电流传感器360的状态以确定是否终止心电图测量。通常，心电图测量进行约30秒。用户可以通过手表的显示屏确认已经过去了30秒，并停止与心电图电极的接触。然而，当用户想要持续测量超过30秒时，用户可以保持接触电极。当电流传感器360没有检测到电流的流动时，微控制器330关闭放大器310和模数转换器320，并且微控制器330进入睡眠模式。虽然已经将模数转换器320描述为独立于微控制器330的设备，但是模数转换器320可以内置在微控制器330中。

第二心电图仪200通过无线通信接收由第一心电图仪100所传输的第一心电图导联信号。在这种情况下，无线通信协议下的时间延迟以预定时间发生。为了使用两个心电图导联信号通过应用基尔霍夫定律来计算第三心电图导联信号，需要在同一时间(同步)测量两个心电图导联信号。表述“在同一时间测量两个信号”表示两个采样时间点之间的差值需要小于用于将模拟信号采样为数字信号的采样周期。通常，心电图信号测量的采样周期约为3ms。因此，当无线通信中发生大于或等于1ms的时间延迟时，需要补偿该时间延迟。

适用于本发明的无线通信是具有短距离和低功率特性的低功耗蓝牙(BLE)。为了找出BLE中发生的时间延迟，可以使用以下方法。

(a)将从一个信号发生器输出的一个输出信号共同地施加到第一心电图仪和第二心电图仪。

(b)第一心电图仪和第二心电图仪测量输出信号。

(c)第一心电图仪通过无线通信机构传输所测量的信号，并且第二心电图仪接收所传输的信号。

(d)比较由第二心电图仪测量的信号和由第二心电图仪接收的信号的两个波形。

从一个信号发生器输出的一个输出信号的波形可以是例如三角波。为了准确地检查时间延迟，第一心电图仪和第二心电图仪可以通过使用比用于心电图测量的采样周期更短的采样周期来测量输出信号。

如上所述的根据本发明的佩戴式设备可以方便携带，可以不管时间和地点而容易地使用，并且可以获取六个心电图导联信号。因此，它对于医疗保健非常有用。

如上所述，已经描述了第一实施例，该第一实施例配置成通过使用用于各自测量一个相应的心电图导联的两个心电图仪来获取六个肢体导联信号。在下文中，将描述新的实施例。为了将后文描述的新实施例和上述第一实施例描述为具有统一思想的发明，可以使用更合适的术语和名称来代替第一实施例中所使用的术语和名称。

在第一实施例中，第二心电图仪200安装在手表主体上。这已经参照图1进行了描述。此外，已经描述了由第二心电图仪200测量的第二心电图导联信号是双手之间的心电图导联信号，即I导联。此外，之前，为了方便起见，手表和第二心电图仪200由相同的附图标记200表示。因此，为了方便起见，可以使用手表心电图仪200的名称来代替第二心电图仪200的名称。手表心电图仪200测量I导联。

在第一实施例中，已经描述了当手表佩戴在左手腕上时第一心电图仪测量III导联。此外，当手表戴在右手腕上时，第一心电图仪测量II导联。在心电图学的技术或文献中，II导联、III导联和aVF被归类为下导联。因此，在第一实施例中描述的第一心电图仪也可以称为下导联心电图仪。当使用该名称时，第一实施例可以如下表达。换句话说，根据本发明，用于获取六个肢体导联信号的佩戴式设备可以如下描述为心电图测量设备(测量传感器)。

一种佩戴式设备，包括：一个手表心电图仪200，安装在一个手表主体中以测量I导联；以及一个下导联心电图仪100，用于根据佩戴位置测量II导联和III导联中的一者，手表心电图仪200将用于开始心电图测量的命令无线传输到一个下导联心电图仪100，手表心电图仪200测量I导联，并且无线接收心电图测量开始命令的一个下导联心电图仪100测量II导联和III导联中的一者。

当一个下导联心电图仪100将所测量的II导联和III导联中的一者无线传输到手表心电图仪200时，手表心电图仪200无线接收所传输的II导联和III导联中的一者，以便获取在同一时间带内测量的两个心电图导联信号；并且通过使用在同一时间带内测量的两个心电图导联信号来另外计算四个心电图导联信号，从而获取包括I导联、II导联、III导联、aVR导联、aVL导联和aVF导联的六个肢体导联信号。

当如上描述本发明时，第一实施例的第一心电图仪100可以如下描述。

用于测量II导联和III导联中的一者的一个下导联心电图仪(第一心电图仪)100包括：一个电极(第一电极)110，与结合至一个手表主体200的一个表带300结合，设置在面向手表主体的底表面的位置处，并设置在表带的内表面350上以接触用户的一个手腕；以及一个电极(第二电极)120，设置在表带的外表面360上以与用户的左膝或左踝接触。

在下文中，将描述第二实施例。在第一实施例中，将下导联心电图仪100安装在与手表结合的表带300中。然而，这并不是必须的。在第二实施例中，下导联心电图仪100具有戴在一根手指上的环形400。同样在第二实施例中，下导联心电图仪100测量II导联和III导联中的一者。同样在第二实施例中，手表心电图仪200如第一实施例中那样测量I导联。

图4示出了环形下导联心电图仪400。环形下导联心电图仪400包括位于环内侧的至少一个电极410和位于环下部外侧的一个电极420。当将环形下导联心电图仪400佩戴在左手上并且外侧电极420与左腿接触时，环形下导联心电图仪400测量III导联。当将环形下导联心电图仪400佩戴在右手上并且外侧电极420与左腿接触时，环形下导联心电图仪400测量II导联。在图4中，为了方便起见，位于环内侧的至少一个电极410被表示为安装在与外侧电极420隔开的位置，然而，也可以靠近外侧电极420安装。此外，下导联心电图仪400可以包括右腿驱动电极430。

下文中，将描述第三实施例。在第三实施例中，下导联心电图仪是贴片形下导联心电图仪(贴片心电图仪)500或胸带形下导联心电图仪(胸带心电图仪)600。在第三实施例中，贴片形下导联心电图仪500或胸带形下导联心电图仪600与胸部接触以测量伪(准)II导联。最初，II导联指的是右手和左腿之间感应到的心电图信号。然而，当心电图仪附着至适当的胸部部分时，可以获取几乎类似于II导联的心电图信号，并且将该信号被称为伪(准)II导联。因此，为了测量伪II导联，需要仔细选择贴片形下导联心电图仪500或胸带形下导联心电图仪600要接触的胸部接触部分。在第三实施例中，如同第一实施例，手表心电图仪200也测量I导联。

图5示出了附着至胸部的贴片心电图仪500。贴片心电图仪500可以附着至胸部大约2周以持续测量心电图。图6示出了佩戴在胸部的胸带心电图仪600。胸带心电图仪600安装在弹性带610上。由于使用干电极，胸带心电图仪600可以易于佩戴并长时间使用。传统胸带心电图仪600可以获得除伪II导联之外的心电图信号。然而，在本发明中使用的胸带心电图仪600可以获得伪II导联并通过使用所获得的伪II导联来计算其他导联。贴片心电图仪500或胸带心电图仪600可以根据需要测量一个或两个胸导联，例如V1、V2、V3、V4、V5和V6。

已经对第二和第三实施例进行了描述。第一实施例的上述内容也可以应用于第二和第三实施例。此外，下文所描述的内容可以应用于所有实施例。根据本发明，表述“在同一时间带内测量”表示两次心电图测量的开始时间和结束时间相同。根据上下文，一次测量可以表示心电图导联信号的一次模数转换，即一次采样。

本发明的目的之一是通过使用仅无线通信的两个心电图仪(手表心电图仪和下导联心电图仪)所测量的两个心电图导联信号来另外计算四个心电图导联信号。在下文中，将描述实现上述目的所需的条件以及满足这些条件的设备和方法。

首先，用于通常所知的六个肢体心电图导联的等式如下总结。以下等式1至6是国际医疗器械标准ANSI/AAMI/IEC 60601-2-25:2011,医用电气设备-第2-25部分(Medicalelectrical equipment-part2-25):心电图仪的基本安全和基本性能专用要求(Particular requirements for the basic safety and essential performance ofelectrocardiographs)中所描述的标准12导联的等式中针对于6肢体导联的等式。RA、LA和LL分别指心电图仪在右臂、左臂和左腿测量的电压，或者在靠近上述肢体的身体部位测量的电压。

I＝LA-RA(等式1)

II＝LL-RA (等式2)

III＝LL-LA (等式3)

aVR＝RA-(LA+LL)/2 (等式4)

aVL＝LA-(RA+LL)/2 (等式5)

aVF＝LL-(RA+LA)/2 (等式6)

根据本发明，如下所述，通过使用分别由两个心电图仪测量的两个心电图导联信号来另外计算四个心电图导联信号是非常有创造性的。下文将要描述的本发明的原理已经在上面关于图1描述的部分中简要地进行了描述。

根据本发明，当两个心电图仪分别测量I导联和II导联时，使用以下等式获得四个导联。

III＝-I+II (等式7)

aVR＝-(I+II)/2 (等式8)

aVL＝I-II/2(等式9)

aVF＝-I/2+II(等式10)

在本发明中，使用等式7至10是非常有创造性的。Thomson等人公开了等式8至10(美国专利申请公开，公开号：US2015/0018660A1，公开日期：2015年1月15日，申请号：14/328,962，权利要求28)。然而，Thomson等人为了使用上述三个等式而测量了RA、LA和LL三个电压。而在本发明中，测量了两个心电图导联信号，即两个心电图电压。因此，本发明比Thomson等人的方法更有效。此外，Thomson等人使用等式3，即III＝LL-LA。换句话说，没有使用等式7(上面已经描述了Thomson等人仅使用等式8至10)。此外，除了等式7至10之外，本发明还公开了以下等式11至14。因此，本发明与Thomson等人的发明不同。此外，Thomson等人使用一个心电图仪。然而，在本发明中，使用了两个仅无线连接的心电图仪。本发明可以更为有效以及更具创造性，因为通过使用仅无线连接的两个心电图仪来测量两个导联，并且获得了六个肢体导联。

根据本发明，当两个心电图仪分别测量I导联和III导联时，使用以下等式获得四个导联。

II＝I+III (等式11)

aVR＝-I-III/2(等式12)

aVL＝(I-III)/2(等式13)

aVF＝I/2+III (等式14)

实现本发明需要注意几点。作为时间的函数的等式11的每一项将如下表示。

II导联(to+nT)＝I导联(to+nT)+III导联(to+nT)(等式15)

等式15表示需要同一时间对两个测量导联进行采样，以便从两个测量导联获得其他导联。在等式15中，T代表采样周期，并且n代表采样数。假设心电图测量开始命令在t＝0时发生。然后，“to”表示进行第一次(n＝0)采样之前所经过的时间(t＝to)。当总采样数为N+1时，NT表示测量的总时间。在一个实施例中，当采样率为300sps(样本/秒)时，T为3.333ms。当测量30秒时，N为30s/3.333ms＝9,000。

等式15表示两个心电图导联信号，即I导联和III导联，以相同的采样率进行采样。因此，为了使用本发明中的等式，需要两个心电图仪分别以相同的采样率对心电图导联信号进行采样。当采样率不同时，可以通过使用内推法(interpolation)将采样率转换为相同的采样率。不过，使用相同的采样率要有效得多。

等式15表示了一种理想的情况，在实际情况下可以如下表示。

II导联(to+nT)＝I导联(to+nT)+III导联(to+nT+del)(等式16)

其中，“del”是时间延迟。由于在由两个心电图仪进行的无线通信过程中很难准确地知道传输和接收时间，所以可能发生时间延迟del。此外，del可以由于两个心电图仪的无线通信机构340、微控制器330和模数转换器320的动作差异而发生。结果，时间延迟del表示采样两个心电图导联信号的时间点之间的差异，即延迟的时间。无线通信过程中发生的时间延迟可以导致采样时间点的差异。

根据本发明，为了使用等式7至10或等式11至14，采样两个心电图导联信号的时间点之间的差del需要小于采样周期T。优选地，采样两个心电图导联信号的时间点之间的差del需要小于T/2。本发明旨在获得两个心电图导联信号，以便使用以等式15的形式表示的等式。

在下文中，根据本发明，为了使用等式7至10或等式11至14，将描述本发明中使用的两个心电图仪或由两个心电图仪所测量的两个心电图导联信号需要满足的附加条件。

根据本发明的佩戴式设备是医疗器械。用于实现本发明的两个心电图仪中的每一个都需要符合医疗器械认证标准。所适用的国际标准为ANSI/AAMI/IEC 60601-2-47:2012,医用电气设备-第2-47部分(Medical electrical equipment-part 2-47):动态心电图系统的基本安全和基本性能专用要求(Particular requirements for the basic safetyand essential performance of ambulatory electrocardiographic systems)。

为了实施本发明，需要以下条件：本发明中使用的两个心电图仪需要具有相同的增益。当将由具有不同增益的两个心电图仪测量的两个心电图导联信号应用于任何上述等式时，可能会获得不适用的结果。这里，增益包括在心电图仪中使用的放大器的增益，并且表示在模数转换之后进行数字信号处理所获得的最终增益。数字信号处理可以不在已经进行了模数转换的心电图仪中进行，而可以在另一心电图仪或智能手机上进行。此外，表述“相同”表示差异的大小小于容许范围。基于国际标准，增益精度要求最大幅度误差在10％以内。

为了实施本发明，需要以下条件：本发明中使用的两个心电图仪的增益精度必须优于国际标准所要求的增益精度。例如，最大幅度误差要求在+/-5％以内。否则，当应用等式7至14时计算出的导联的精度可能具有10％或更大的最大幅度误差。这将在表1中用一个案例来描述。

表1示出了通过等式10获得aVF时的误差分析情况。

[表1]

在根据公式10获取aVF的情况下的示例性误差分析。

(aVF＝-I/2+II)

表1中的案例表明，当向作为测试信号的I导联施加0.60mV并且向II导联施加1.00mV时，I导联经测量为0.54mV，II导联经测量为1.10mV。在这种情况下，测量的精度在国际标准容许范围内。然而，基于上述测量值，通过使用等式10计算并得出aVF为0.83mV，这是没有误差的值0.70mV的119％。在这种情况下，误差为19％。这超过了标准容许范围10％。假设I导联和II导联的测量误差容许范围为5％，则基于等式10，aVF为0.765mV。换句话说，发生9％的误差，并且可以满足国际标准。因此，为了实现本发明，需要两个心电图仪都具有优于国际标准的测量精度。

为了实施本发明，需要以下条件：本发明中使用的两个心电图仪需要具有相同的频率响应特性。基于国际标准，正弦波测试期间的频率响应要求如下：要求0.67Hz至40Hz频率范围内的振幅响应在5Hz的振幅响应的140％和70％范围内。

为了实施本发明，需要以下条件：本发明中使用的两个心电图仪需要具有优于国际标准要求的频率响应特性。原因与上述需要更优增益精度的原因相同。例如，要求0.67Hz至40Hz频率范围内的振幅响应在5Hz的振幅响应的120％和85％范围内。

本发明中使用的两个心电图仪仅通过无线通信相互连接。这是因为通过导线连接本发明中使用的两个心电图仪是不方便的，或者各心电图仪制造商可能制造仅用于测量一个心电图导联的心电图仪。上文已经描述了本发明中使用的合适的无线通信是低功耗蓝牙(BLE)。低功耗蓝牙适用于在如本发明中那样需要传输和接收的数据相对较少并且没有必要进行高速传输和接收的情况下降低佩戴式设备中所容纳的电池的功率消耗。

图7示出了根据本发明的手表心电图仪200和下导联心电图仪100、400、500或600以低功耗蓝牙通信的实施例。在图7中，手表心电图仪200随时间推移的动作在下方示出，并且下导联心电图仪100、400、500或600随时间推移的动作在上方示出。在该实施例中，例如，两个心电图仪具有相同的300sps的采样率，并且采样以3.33ms的周期T进行。在低功耗蓝牙下建立了主设备和从设备之间的连接后，在每个预定连接间隔都生成连接事件。传输和接收都在一个连接事件中进行。在图7的实施例中，下导联心电图仪100、400、500或600在20ms的连接间隔期间进行了6次采样，从而在6次采样之后的一个连接事件中传输6个采样数据。手表心电图仪200在与下导联心电图仪100、400、500或600相同的时间点进行采样。例如，在30秒的测量周期期间，连接事件每20ms发生一次。

为了实施本发明，需要以下条件：下导联心电图仪100、400、500或600需要在一个连接事件中传输恒定数量的采样数据。因此，考虑到时间，不允许采样与连接事件重叠。应注意的是，连接间隔需要正好是采样周期的整数倍，以防止采样和连接事件在时间上重叠。在图7的实施例中，在一个连接间隔期间，在各心电图仪中进行六次采样。此外，应注意的是，不管两个连续采样之间是否存在连接事件，采样周期都具有相同的T值。

在本发明中非常重要的是，采样和低功耗蓝牙连接事件在时间上不重叠。采样和连接事件在时间上不重叠的表述表示连接事件发生后的第一次采样是在连接事件开始后在比采样周期更短的时间内进行的。根据本发明，需要在同一时间点对两个心电图仪进行采样。在低功耗蓝牙下，主设备和从设备在同一时间点进行连接事件。因此，当自连接事件开始起已经过去相同时间量时，手表心电图仪200和下导联心电图仪100、400、500或600分别进行采样。然后，两个心电图仪获得在同一时间(同步)采样的两个采样值。

例如，在图7中，将在一个连接事件完成后采样的6个样本存储在临时存储器中，并在紧接着的连接事件处传输。接收所传输的6个采样数据的心电图仪可以将这6个采样数据与心电图仪在同一时间带内所采样的6个采样数据一起依次代入等式7至等式10或等式11至等式14。然后，例如，可以生成4个导联*6个样本/导联＝24个样本。

已经根据本发明描述了将由下导联心电图仪100、400、500或600测量的数据传输到手表心电图仪200的实例。但是，由于手表的显示屏较小，可能难以显示六个心电图导联。因此，可以将由手表心电图仪200收集的两个心电图导联信号传输到智能手机，并且智能手机可以计算四个心电图导联信号并显示六个心电图导联信号。或者，首先，两个心电图仪可以将所测量的数据直接传输到智能手机，并且智能手机可以通过计算四个心电图导联信号来显示6个导联信号。在这种情况下，可以使用等同于图7的方法。

在下文中，将根据本发明描述心电图测量开始命令(开始心电图测量的命令)发生的时间和原因。心律失常可能是间歇性且无症状的。因此，可以将光电容积描记器(PPG)安装在手表上，从而可以通过使用光电体积描记器持续监测脉搏或心脏活动。光电容积描记器的优点是能够通过简单地佩戴在一只手来进行测量。当监测心脏活动的PPG检测到心脏活动异常时，也就是说，当检测到心律失常的症状时，PPG可以生成警报。警报可以是声音、振动或光的形式。用户可以在检测到警报后测量心电图。特别地，在本发明中，可以使用两个心电图仪来测量两个心电图导联信号。因此，当PPG生成警报后经过预定时间量时，手表可以向下导联心电图仪100、400、500或600传输心电图测量命令。

一旦感测到警报，用户将与佩戴手表的一只手相反的另一只手与手表的相应电极接触。然后，手表的电流传感器检测另一只手的接触，完成测量I导联的准备工作，并尝试连接低功耗蓝牙。此外，用户使下导联心电图仪(心电图仪100或环形心电图仪400)的相应电极与左腿接触。然后，来自下导联心电图仪100或400的电流传感器的电流在左腿和佩戴下导联心电图仪100或400的手之间流动。然后，当下导联心电图仪100或400的电流传感器检测到与左腿的接触并生成输出时，下导联心电图仪100或400的微控制器在心电图测量的准备工作之后尝试连接低功耗蓝牙。此外，在本发明的实施例中，为了进行根据本发明的心电图测量，贴片形下导联心电图仪500或胸带形下导联心电图仪600的微控制器可以由诸如机械开关等方案激活。然后，在完成适合于本发明的心电图测量的准备工作之后，微控制器可以尝试连接低功耗蓝牙。

当在手表心电图仪200和下导联心电图仪100、400、500或600之间建立低功耗蓝牙连接时，手表心电图仪200可以将心电图测量命令传输到下导联心电图仪100、400、500或600。根据实施例，心电图测量命令可以由下导联心电图仪100、400、500或600传输到手表心电图仪200。

当即使手表的PPG没有产生警报用户也想测量心电图时，根据本发明的原理，i)用户可以使身体部位与手表心电图仪200或下导联心电图仪100、400、500或600的相应两个电极接触，或者操作机械开关等，然后ii)两个心电图仪可以建立低功耗蓝牙的连接，iii)心电图仪中的一个可以生成心电图测量命令，以及iv)可以进行上述两个心电图导联测量。

已经公开了本发明的概念和原理。根据本发明的概念和原理，本发明的实施例中描述的内容可以更多样地得以实现。

已经用诸如特定元件、有限实施例和附图的细节描述了本发明，然而，提供以上描述仅是为了帮助全面理解本发明，并且本发明不限于这些实施例。本领域技术人员将理解，可以从上述描述中进行各种改变和修改。

因此，本发明的思想将不限于上述实施例，并且以下权利要求以及属于权利要求等同物的所有修改或变体将落入本发明的范围内。