CN102460846A - 增强生物电势测量的电缆和装配该电缆的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于增强生物电势测量的电缆，其包括芯，所述芯包括第一导电线、包围所述第一导电线的第一屏蔽罩、以及包围所述第一屏蔽罩的第一绝缘体。所述电缆还包括控制部分，其位于所述芯的外部，所述控制部分包括第二导电线、包围所述第二导电线的第二屏蔽罩、以及包围所述第二屏蔽罩的第二绝缘体。

Description

增强生物电势测量的电缆和装配该电缆的方法

技术领域

本发明涉及一种用于增强生物电势测量的电缆。

背景技术

典型的生物电势放大器系统包括放大器模块，其使用多导体电缆连接到病人压头箱。病人电极连接在病人与压头箱之间。典型的放大器具有多个电极输入或通道，例如，具有8个、16个、32个、或64个通道。

共模抑制比(CMRR)是放大器性能的一个度量。CMRR表示放大器抑制共模干扰的能力，所述共模干扰通常为50Hz或60Hz，这取决于电源，例如AC电源。通过使病人共模信号的反向版本在负反馈环中返回到病人可以减小共模电压，所述负反馈环通常被称为右腿驱动(RLD)。以此方式，右腿驱动有效地增大了生物电势放大器系统的CMRR。

图1示出了传统的与病人压头箱一起使用以获取生物电势测量的电缆100，其具有由屏蔽罩110包围的一捆电线，屏蔽罩110本身由外护层120包围。该电缆捆包括多个通道(例如，病人)电极线130、基准电极线140、和右腿驱动(RLD)电极线150。

这种传统的结构具有这样的缺陷，即，可实现的CMRR低于可能达到的程度。该低CMRR是由于RLD电极线150与通道电极线140之间的电容(例如，寄生电容)造成的，所述电容是由于在电缆100中RLD电极线150与通道电极线140靠近而产生的。此外，该电容允许RLD信号耦合到绕过该病人的通道电极线130。这种寄生电容的不平衡结合病人电极阻抗减小了放大器系统的CMRR。病人电极阻抗越高，病人与通道电极线之间的电势差越大。

因此，需要并且期望提供一种减小了RLD与通道电极线之间的耦合的电缆，以增强生物电势测量并且增大生物电势放大器系统的CMRR。

发明内容

本发明的实施例有利地提供了一种用于增强生物电势测量的电缆。

本发明的一个实施例包括一种用于增强生物电势测量的电缆，该电缆包括反馈芯，所述反馈芯包括：第一导电线，其包括中心反馈线；第一屏蔽罩，其包围所述中心反馈线；以及第一绝缘体，其包围所述第一屏蔽罩。所述电缆还包括：第二导电线，其径向上位于所述反馈芯的外部；第二屏蔽罩，其包围所述第二导电线和所述反馈芯；以及第二绝缘体，其包围所述第二屏蔽罩。

另一个实施例包括一种用于增强生物电势测量的电缆，该电缆包括反馈芯，所述反馈芯包括：第一导电线，其包括中心反馈线；第一屏蔽罩，其包围所述中心反馈线；以及第一绝缘体，其包围所述第一屏蔽罩。所述电缆还包括：控制部分，其具有径向上位于所述反馈芯外部的多条导电控制线；第二屏蔽罩，其包围所述多条导电控制线和所述反馈芯；第二绝缘体，其包围所述第二屏蔽罩；感测部分，其包括径向上位于所述控制部分外部的多条导电感测线；第三屏蔽罩，其包围所述多条导电感测线和所述控制部分；以及第三绝缘体，其包围所述第三屏蔽罩。

另一个实施例包括一种用于增强生物电势测量的电缆，该电缆包括反馈装置，所述反馈装置包括：用于导电的第一装置，其包括中心反馈装置；用于屏蔽的第一装置，其包围所述中心反馈装置；以及用于绝缘的第一装置，其包围所述用于屏蔽的第一装置。所述电缆还包括：用于导电的第二装置，其径向上位于所述反馈装置的外部；用于屏蔽的第二装置，其包围所述用于导电的第二装置和所述反馈装置；以及用于绝缘的第二装置，其包围所述用于屏蔽的第二装置。

一种用于增强生物电势测量的电缆，其包括芯，所述芯包括第一导电线、包围所述第一导电线的第一屏蔽罩、以及包围所述第一屏蔽罩的第一绝缘体。所述电缆还包括控制部分，其位于所述芯的外部，所述控制部分包括第二导电线、包围所述第二导电线的第二屏蔽罩、以及包围所述第二屏蔽罩的第二绝缘体。

为了可以更好地理解本发明的详细描述，以及为了可以更好地理解本发明对现有技术的贡献，已经对本发明的特定实施例进行了大体概述。当然，还存在本发明的另外一些实施例，其将在下文中进行描述，并且，这些实施例将形成所附权利要求的主题。

为此，在详细说明本发明的至少一个实施例之前，应该理解的是，本发明在其应用中不限于下文中描述的或附图中所示的构造细节和元件布置。除了所描述的那些之外，本发明可以以各种方式实现和执行。同时，应该理解的是，本文以及摘要中所采用的短语和术语仅用于描述的目的，而不应该将其理解为限制性的。

因此，本领域技术人员应该理解的是，本公开所基于的构想可以用作用于实现本发明的几个目的的其他结构、方法和系统的设计基础。因此，所附权利要求被看作包括这种不脱离本发明的思想和范围的该范围内的等价构造。

附图说明

通过参考下文中结合附图所公开的各实施例的描述，本公开的上述及其他特征和优点以及实现它们的方式将变得更明显，并且可以更好地理解公开本身，附图中：

图1是传统电缆的截面视图；

图2是根据本发明的一个实施例的电缆的截面视图；

图3是图2的根据本发明的一个实施例的电缆的俯视图。

具体实施方式

在下文的详细描述中，附图作为参考，形成实现本发明的所示具体实施例的一部分，并且通过所示具体实施例描绘。对这些实施例进行了足够详细的描述，以使得本领域技术人员能够实现它们，而且应该理解的是，也可以利用其它实施例，并且可以进行结构、逻辑、工序、和电气改变。应该理解的是，任意的材料列表或元件布置都仅用于示例的目的，而不是为了穷尽其所有。所描述的工序步骤行进为示例；但是，步骤顺序不限于本文中所述的那样，其可以根据本领域中已知的进行改变，除了必须要以特定顺序发生的步骤之外。

以下将参考附图来描述本发明，所有附图中相同或相似的参考标号指代相同或相似的部件。如图2所示，描绘了一种电缆200，其在近似中心处具有由右腿驱动(RLD)屏蔽罩210和右腿驱动(RLD)绝缘护层215包围的导电右腿驱动(RLD)电极线205。中心导电RLD电极线205用来在负反馈环中将共模信号的反向版本提供返回到病人。在一个实施例中，可以通过中间屏蔽罩235和中间绝缘护层240来包围低功率DC电压线220、接地线225、和数字控制线230-233。导电病人感测电极线250可以布置在上述中间护层240周围。在一个实施例中，每条导电线205、220、225、230-233、和250可以用由绝缘护套260包围的导电材料255构造。导电材料255可以是例如单导电线或导体(例如铜)的绞合线。外屏蔽罩265和外绝缘护层270可以包围病人电极线250。

位于中心的RLD电极线205至少具有以下优点：专用RLD屏蔽罩210和RLD绝缘护层215保护其免受寄生电容以及来自其他导电线和外部干扰源的干扰，因此提高了电缆200的CMRR。应该理解的是，数字控制线和病人电极线的数量以及布置这些线的顺序可以根据特定应用而调整，只要RLD电极线205接近电缆200的中心，并且由其专用RLD屏蔽罩210和RLD护层215包围。另外，低功率DC电压线220、接地线225、和数字控制线230-233中的任意或全部可以位于病人感测电极线250中而不采用中间屏蔽罩235或中间绝缘护层240。根据电缆200的用途，可以省略中间屏蔽罩235和中间护层240之一或二者。

也可以添加附加的屏蔽罩，例如，对用于传送电功率的线(例如，低功率DC电压线220)提供更安全的保护。同样，也可以添加附加的材料来为完成的电缆组件赋予期望的机械结构强度和/或柔韧性的属性。每个屏蔽罩例如可以是铜(或其他金属)的绞合线、非交织的铜带螺旋线圈，或者是导电聚合物、聚酯薄膜、铝、或铜层。所述屏蔽罩可以被构造为具有特定的介电性能，以将特定的期望特性阻抗赋予以它们作接口的信号。每个护层215、240、270可以由例如PVC或聚丙烯的绝缘材料形成。

本发明的实施例还可以包括外护层270外部的绝缘层(未示出)和用于提供另一接地电压的漏极线280，以用于提供附加的安全保护和/或进一步增大CMRR。附加的屏蔽罩和护层(未示出)可以位于所述漏极线的外部，尽管漏极线280可以位于外屏蔽罩265与外护层270之间或者位于外屏蔽罩与附加的屏蔽罩(未示出)之间，并且外护层270包围所有的内部部件。在一个实施例中，漏极线280与附加的屏蔽罩或外屏蔽罩265接触，从而屏蔽罩的所有部分可以为相同的接地电压。可以在任意材料之间的间隙内沉积填充材料285，以排出空气以及使电缆200机械上更强壮并且装饰其外表。

因此，通过上述电缆设计和布置而使电缆中RLD信号的耦合减少。同时，与传统的电缆(例如，电缆100)相比较，添加的构造益处是使得病人感测电极线250与中间和外屏蔽罩235、265的电容更匹配，这进一步改善了共模抑制比(CMRR)。另外，可以通过附加的中间屏蔽罩235和中间护层240使DC电压线220避免与病人电极线接触。

图3示出了电缆200的俯视图。应该注意，图2的截面图是沿着图3的线A-A’获取的。外屏蔽罩270被示为在两个连接器310、320之间延伸。连接器310、320可以配置为连接在病人压头箱(未示出)与放大器模块(未示出)之间。在所示示例中，连接器为两个母连接器，其具有附接的连接紧固器330(例如，螺钉)，用于确保牢固而持久的连接。每个连接紧固器330可以配置为可手动移除或可利用工具(例如，螺钉起子)移除。连接器310、320可以针对应用而定制，或者可以为成品连接器。所述连接器可以具有针脚340，其分别连接至上述导电线中的每一条。应该理解的是，不是每个针脚340都必须连接至一条导电线，根据需要，任意针脚340可以为悬浮针脚。

在一个实施例中，可以使用具有用于总计多达50条导电线的50个连接的D超小型DD-50连接器。例如，可以具有一条RLD线(即，RLD线205)、一条电源线(即，低功率DC电压线220)、一条接地线(即，接地线225)、四条控制线(即，数字控制线230-233)、以及43条感测线(即，病人电极线250)。另一个实施例可以使用一个小型计算机系统接口(SCSI)连接器。连接器310、320可以为公连接器或母连接器，以适用于预期的连接。

本发明的实施例可以根据《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》(RoHS指令)来制造。实施例还包括偏离中心的和/或在其余电缆外部的反馈芯和/或电缆封装。中心线不限于RLD用途或反馈用途，也可以用于需要增大CMRR的任意目的。

以上描述和附图中的工序和装置仅示出了可以用来实现本文所描述实施例的目的、特征和优点的一些方法和装置的示例。因此，上述实施例的描述不应该看作限制性的，本发明的范围仅由所附权利要求限定。在本发明的范围内，任意权利要求或特征可以与其他权利要求或特征组合。

根据说明书的详细描述，本发明的许多特征和优点显而易见，因此，所附权利要求旨在覆盖本发明的所有这些落入本发明的思想和范围内的特征和优点。此外，由于对于本领域技术人员而言，许多变型和修改将容易产生，因此，不期望将本发明限制为所示出和描述的精确构造和操作，从而，可以采用落入本发明的范围内的所有适当的变型和等价物。

Claims (21)

1.一种用于增强生物电势测量的电缆，包括：

反馈芯，所述反馈芯包括：

第一导电线，其包括中心反馈线；

第一屏蔽罩，其包围所述中心反馈线；和

第一绝缘体，其包围所述第一屏蔽罩；以及

第二导电线，其径向上位于所述反馈芯的外部；

第二屏蔽罩，其包围所述第二导电线和所述反馈芯；以及

第二绝缘体，其包围所述第二屏蔽罩。

2.根据权利要求1所述的电缆，其中所述第二导电线包括低功率DC电压线、接地线、和数字控制线中的至少一条。

3.根据权利要求1所述的电缆，还包括：

第三导电线，其径向上位于所述第二绝缘体的外部；

第三屏蔽罩，其包围所述第三导电线；以及

第三绝缘体，其包围所述第三屏蔽罩。

4.根据权利要求3所述的电缆，还包括：

填充材料，其与所述第三导电线相邻，并且位于所述第二绝缘体芯与所述第三屏蔽罩之间。

5.根据权利要求3所述的电缆，还包括：

接地线，其位于所述第三屏蔽罩的外部。

6.根据权利要求1所述的电缆，还包括：

填充材料，其与所述第二导电线相邻，并且位于所述反馈芯与所述第二屏蔽罩之间。

7.根据权利要求1所述的电缆，其中每条导电线包括由绝缘护套包围的导电材料。

8.根据权利要求1所述的电缆，还包括接地线，其位于所述第二屏蔽罩的外部。

9.根据权利要求1所述的电缆，还包括：

连接器，其位于所述电缆的一个端部。

10.根据权利要求9所述的电缆，其中所述连接器包括连接紧固器。

11.根据权利要求9所述的电缆，其中：

所述连接器还包括针脚，其中每个针脚针对一条导电线；以及

每条导电线电连接至一个针脚。

12.一种用于增强生物电势测量的电缆，包括：

反馈芯，所述反馈芯包括：

第一导电线，其包括中心反馈线

第一屏蔽罩，其包围所述中心反馈线；和

第一绝缘体，其包围所述第一屏蔽罩；以及

控制部分，其包括：

多条导电控制线，径向上位于所述反馈芯的外部；

第二屏蔽罩，其包围所述多条导电控制线和所述反馈芯；和

第二绝缘体，其包围所述第二屏蔽罩；以及

感测部分，其包括：

多条导电感测线，径向上位于所述控制部分的外部；

第三屏蔽罩，其包围所述多条导电感测线和所述控制部分；和

第三绝缘体，其包围所述第三屏蔽罩。

13.根据权利要求12所述的电缆，其中所述中心反馈线、多条导电控制线、和所述多条导电感测线中的每一条都包括由绝缘护套包围的导电材料。

14.根据权利要求12所述的电缆，其中所述多条导电控制线包括低功率DC电压线、接地线、和至少一条数字控制线。

15.根据权利要求14所述的电缆，其中所述至少一条数字控制线包括四条数字控制线。

16.根据权利要求12所述的电缆，其中所述多条导电感测线包括43条病人感测线。

17.根据权利要求12所述的电缆，还包括：

接地线，其位于所述第二屏蔽罩的外部。

18.根据权利要求12所述的电缆，还包括：

填充材料，其位于所述多条导电控制线中的每一条之间。

19.一种用于增强生物电势测量的电缆，包括：

反馈装置，所述反馈装置包括：

用于导电的第一装置，其包括中心反馈装置；

用于屏蔽的第一装置，其包围所述中心反馈装置；和

用于绝缘的第一装置，其包围所述用于屏蔽的第一装置；以及

用于导电的第二装置，其径向上位于所述反馈装置的外部；

用于屏蔽的第二装置，其包围所述用于导电的第二装置和所述反馈装置；以及

用于绝缘的第二装置，其包围所述用于屏蔽的第二装置。

20.根据权利要求19所述的电缆，还包括：

用于导电的第三装置，其径向上位于所述用于绝缘的第二装置的外部；

用于屏蔽的第三装置，其包围所述用于导电的第三装置；以及

用于绝缘的第三装置，其包围所述用于屏蔽的第三装置。

21.一种用于增强生物电势测量的电缆，其包括：

芯，所述芯包括：

第一导电线；

第一屏蔽罩，其包围所述第一导电线；和

第一绝缘体，其包围所述第一屏蔽罩；以及

控制部分，其位于所述芯的外部，所述控制部分包括：

第二导电线；

第二屏蔽罩，其包围所述第二导电线；和

第二绝缘体，其包围所述第二屏蔽罩。

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