CN106388810A - 生物医学电极组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物医学电极组件。提供了用于将监视设备电耦合至具有两个电连接器的电极结构的连接器单元。所述连接器单元包括：两个导电闩锁元件，所述两个导电闩锁元件能够在接合状态与脱离状态之间转换；壳体，所述壳体被配置成容置两个导电线并且将所述两个导电线中的每个导电线与所述两个导电闩锁元件中相应的一个导电闩锁元件电耦合；以及两个致动器，所述两个致动器可移动地附接至所述壳体，所述两个致动器被配置成并且能够被操作用以使所述导电闩锁元件在其接合状态与脱离状态之间转换。

Description

生物医学电极组件

本专利申请是国际申请日为2013年2月4日、国家申请号为201380009473.1、发明名称为“生物医学电极组件”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于电接触组织的生物医学电极组件。

背景技术

生物医学电极用于各种临床和生物医学应用，以在所检测的组织与监视仪器之间进行电交界。这样的生物医学电极通常由以下组成；在具有包括有导电表面的粘附侧(在本文中也称为组织对接面)的粘片；以及安装在粘片的另一侧(在本文中也称为电耦合面)上并且电耦合至导电表面的电连接器。装配有交配连接器的导电线用于连接电极，并且在生物医学电极的导电表面与用于感测和/或使电信号通过其的仪表之间建立电连接。

例如，在心电图中，附接至患者胸部上的皮肤的生物医学电极用于感测心脏的电信号(也称为被动电极)，而在心阻抗图(ICG)中，生物医学电极也用于将电信号传输至组织，并且感测来自被电极的导电表面接触的组织的响应电信号(也称为主动电极)。

用于将电信号施加至被接触的组织的主动电极的设计依据通常集中在获取在电极的导电表面与被接触的组织之间的好的电接触，同时忽视由于所施加的电信号而造成的患者的不适感。已经存在许多尝试来减轻与生物医学电极的使用相关联的患者的不适感。例如，US专利No.7,771,419描述了各种技术，以通过使用被机械地和电学地分成多个金属电极从而提供阻容或阻感分压器的电极来分配由电极施加的电流。

在US,5,372,125中描述的生物医学电极由薄平的柔性材料制成并且包括具有在其一侧上施加的非导电粘合剂的模切片、形成四个主要功能区的基础部件、有具有三个相邻部分的导电材料构成的导电部件以及导电介质。

US,6,415,170描述了包括有在涂覆有粘合胶的衬底材料的片中紧固的、用于将电极稳固在患者的皮肤中的连接器螺柱的生物医学电极，连接器螺柱位于衬底材料中贯穿的开口中，并且具有可以附接生物医学电极监视/诊断系统的电引线的头部部分以及被放置成与患者的皮肤进行电通信的电极板。

在WO 2005/099606中描述了用于电外科学或射频(RF)的生物医学返回电极。在此申请中的生物医学电极包括生物医学电极垫、经由返回路径接收来自组织的电能的电极导体以及耦合至该导体的热致变色液晶(TLC)层，其中，该TLC层被配置成根据每个位置的导体温度来改变其在一个或多个位置处的颜色。

发明内容

本发明涉及新颖的生物医学电极组件，其被配置成并且能够被操作用以执行实际测量模式以及适于测试电极条件的测试模式，该测试模式可以用于确定电极是否处于对于医疗程序而言可接受的条件下，并且/或者用于生成可用于校准使用电极组件所测量出的电信号的校准数据。

关于测量模式，应该理解以下内容。在传统的ECG和ICG应用中，通常假设皮肤电极界面(即，在电极的导电表面与被接触的组织之间所获得的连接的电特性)是可以接受的良好的，并且电极的导电表面处于良好的机能条件下。然而，这些条件不能总是满足，并且实际上趋于随着时间退化。事实上，采用用于提高组织电极界面的保湿材料(例如水凝胶)的导电电极的条件可以在电极的连续使用期间退化，尤其由于在界面区水份损耗并且导电元素(例如银)降低的浓度而退化。

例如，趋于随着时间而脱水的基于凝胶的电极具有具体的保质期限(例如18个月)，在保质期限后该基于凝胶的电极期满并且不应当被使用。另外，如果没有适当地保养未包装的电极(例如电极暴露在直射太阳下或者高温条件下)，或者在试图重新使用未包装的电极时，电极的有效性可以退化并且影响使用其所测量或施加的信号。实际上，这些问题与意于在家中使用的家用或移动医疗器械有关，其中，可以在车辆中将电极运输至用户的房屋中。车辆中的环境条件通常不适于(例如高温、直射太阳、干燥)存储这样的基于凝胶的电极，并且将充分地缩短其生命周期。

因此，希望允许测试并验证电极条件(例如电极中所使用的凝胶的质量和/或电极中所存在的导电成分)，然而传统的监视仪器和现在所使用的电极不能向专业人员提供与所使用的电极的可靠性有关的指标以及用于评估这些条件的能力。

本发明的生物医学电极组件被配置成电耦合至皮肤组织，从而其可以在主动模式下被操作用以将电信号施加至被接触的组织，或者在感测模式下被操作用以感测在被接触的组织中传播的电信号，从而确定一个或多个生理参数(例如患者的血液动力学)。

在本发明的一些实施方式中的电极组件包括接触构件，该接触构件具有通过其与皮肤接触的组织对接面以及用于将电极电耦合至适于测量和/或施加电信号的设备(例如监视设备)的电耦合面。在本发明的一些优选实施方式中，生物医学电极包括沿着接触构件的组织对接面上的表面区纵向设置的细长导电表面(本文中也称为主电极)。

使用细细长状的导电表面有利地增加了接触区的长度，从而提高了组织电极界面。而且，使用细长导电表面可以通过如下来提高在被接触的组织中所施加的电流的均质性：将这样的细长导电表面布置在接触构件的组织对接面上以使得在被接触的组织上所施加的电流能够沿着与电极的细长导电表面基本上垂直的方向在组织中传播。此外，使用细长导电表面降低了施加在组织上的电流的强度。以此方式，可以减轻或者甚至防止由于电流至组织的传输而导致的患者的不适感。

电极组件可以包括设置在接触构件的电耦合面上并且电耦合至电极组件的细长导电表面的至少两个间隔开的连接器。该间隔开的连接器可以被配置成并且能够被操作用以连接至少两个交配连接器，以由此获得与交配连接器的机械连接和电连接。使用该设计，本发明的生物医学电极组件可以用于提供通过电极的导电表面(例如由于所施加的电流)传送至被接触的组织的电流的均质地分布，并且减轻可能由于所施加的电流而造成的患者的不适感。

在测试模式中，生物医学电极可以用于测量电极自身的导电表面的电特性，从而使得能够测试和验证电极的导电表面的条件。

例如，本发明的电极的导电表面可以包括导电凝胶介质。为了有效测量，凝胶介质应当满足导电材料(例如盐和/或其它元素)的某一湿度条件和某一浓度。这种类型的电极通常遭受如下事实：凝胶随着时间变干，并且凝胶的导电特性随着时间退化(例如由于不适当的保养条件)，这应当在使用电极组件之前(或期间)被识别，可能不执行其它有意义的测量。此外，电极的导电表面的条件可以在延长的使用期间改变，而且，皮肤电极界面的电特性可以在经由电极感测到的或施加的电信号中引入干扰(噪音)。

基于在测试模式中测量出的导电表面的电特性所计算的校准数据还可以用于调整经由电极组件感测到的或施加的电信号，以降低或消除可能在电极的正常使用期间引入的干扰作用，例如噪音。

因此，在本发明的可能实施方式中，可以在使用本发明的用于实际测量组织的生物医学电极之前或期间执行校准阶段。在校准阶段中，测量电极的导电表面的电特性(例如电阻和电导率)，使得使用这样所测量数据来确定电极是否在对于在医疗程序中使用而言可接受的条件下和/或生成校准数据。

安装在电耦合面上的至少两个连接器中的至少一个连接器可以用于将经由所连接的交配连接器而接收的电信号(电荷)传送至生物医学电极的导电表面。在测试模式下，至少两个连接器中的至少一个其它连接器可以用于例如经由至少一个其它连接器连接的交配连接器来感测在电极组件的导电表面中传播的电流，以测量电极的导电表面的至少一个电特性。

有利地，当在主动模式下工作时，两个或更多个连接器可以用于经由电极的导电表面将电信号施加至被接触的组织。

在本发明的一些实施方式中，接触构件可以包括如下额外的导电表面(本文中也称为额外的电极)：其与接触构件的组织对接面上的细长电极间隔开地设置，并且被配置且能够被操作用以与患者的组织的另一块接触。电耦合至额外的导电表面的至少一个额外的连接器可以设置在接触构件的电耦合面上，以与额外的交配连接器建立电连接和机械连接。

因此，本发明的一些实施方式提供包括如下的电极组件：设置在接触构件的表面区上的主导电表面；以及与接触构件的表面区间隔开设置的额外的导电表面。本发明的导电组件的这些实施方式允许电极组件工作在混合模式下，其中，电极组件的主导电表面用于将电信号施加至被接触的组织，而电极组件的额外的导电表面用于感测响应于所施加的电信号而在被接触的皮肤中传播的电信号。

如上文和在下文所描述的，主导电表面是电耦合至至少两个电连接器的细长表面。额外的导电表面可以为圆形或多边形或任何其它合适的形状，并且电耦合至一个或多个额外的电连接器。可选地，如上文和下文所描述的，额外的导电表面也是具有两个或更多个额外的间隔开的连接器的细长表面。

在本发明的可能实施方式中，主导电表面和额外的导电表面可以被配置成允许本发明的电极组件工作在可用于测试其条件的测试模式下。可选地，额外的导电表面被配置为设置在接触构件的组织对接面上的细长表面，并且与主导电表面间隔开且平行。将细长主导电表面和细长额外导电表面平行布置使得电流能够在与细长导电表面基本上垂直的方向上在被接触的组织中传播，这有助于在被接触的组织中均匀且均质地分布电流，并且因此减轻或防止患者的不适感。

本发明的生物医学电极可以通过如下测量装置来工作：其被配置成并且能够被操作用以测试电极的导电表面(测试模式)，并且在验证电极在可接受的工作模式下之后经由电耦合至主体组织的本发明的一个或多个生物医学电极来施加和/或感测电信号(测量模式)。在本发明的示例性实施方式中，测量装置工作用以在测试模式和测量模式之间选择性地切换。

在测试模式下，测量装置工作用以通过电耦合至电极的导电表面之一的至少一个连接器来施加电信号，并且经由电耦合至电极的导电表面之一的另一连接器来感测在电极所测试的导电表面中传播的电信号。然后，测量装置可以分析所感测到的电信号，并且生成指示所测试的导电表面的电特性和/或工作条件的数据。所感测到和所分析出的电信号可以进一步用于生成可用于调整经由电极感测到的或施加的电信号的校准数据。

在测量模式下，测量装置工作用以经由耦合至主体的皮肤组织的一个或多个导电表面来施加和/或感测电信号。例如，如果工作在感测模式下，则测量装置可以感测经由本发明的电极组件中的单个导电表面而在被接触的组织中传播的电信号。在另一可能示例中，测量装置可以工作在混合模式下，以通过电耦合至主导电表面的一个或多个连接器来施加电信号，并且经由电耦合至额外的导电表面的至少一个连接器来感测响应于所施加的信号的电信号。如将在下文中说明和证实的，主导电表面和额外的导电表面可以设置在本发明的两个不同的电极组件的两个不同的接触构件上，或者可以设置在本发明的相同的电极组件的单个接触构件上。

包括两个交配连接器的连接器单元可以用于将本发明的电极组件连接至监视设备。一些实施方式中的交配连接器可以在接合状态与脱离状态之间转换，使得当在接合状态下时，连接器抓住对应连接元件，并且在脱离状态下释放这些连接元件。交配连接器可以与两个相应的致动器相关联，每个致动器被配置成并且能够被操作用以可逆地改变对应连接器的状态，以由此允许操作者将连接器单元附接至安装在接触元件的电耦合面上的电连接器。

本发明的电极组件可以是片电极类型或自粘电极类型。

因此，根据本发明的一个方面提供了一种生物医学电极结构，该生物医学电极结构包括：具有用于接触组织表面的组织对接面和相对的电耦合面的接触构件；设置在所述组织对接面内并且被配置并能够被操作用以电耦合至被接触的组织的一部分的至少第一导电表面；以及至少两个电连接器，该至少两个电连接器以间隔开的关系安装在所述电耦合面上并且电耦合至所述导电表面的不同区域，以允许测量处于其间的所述至少第一导电表面的至少一部分的至少一个电特性(例如电阻抗、电阻和电导率)。

在本发明的可能实施方式中，至少第一导电表面是细长表面。在此配置中，至少两个电连接器可以电耦合至导电表面的间隔开的区域，以允许沿着导电表面(在这些区域之间)相当大的长度来测量至少一个电特性。第一导电表面的长度可大致在30至60mm的范围内，并且其宽度可大致在8至16mm的范围内。导电表面可以是矩形(例如具有大致在0.13至0.53范围内的纵横比)、椭圆形、多边形或任何其它合适的形状。

在本发明的可能实施方式中，生物医学电极结构还可以包括如下额外的第二导电表面：其与第一导电表面间隔开地设置在组织对接面上，并且被配置并能够被操作用以与被接触的组织的不同部分相接触，至少一个额外的电连接器电耦合至所述额外的导电表面。额外的导电表面可以被配置成并且能够被操作用以感测响应于由至少一个导电表面施加的电信号而在被接触的组织中传播的电信号。可选地，额外的导电表面是细长表面。

在本发明的一些实施方式中，第一导电表面和第二导电表面被配置成使得由于所施加的电信号而在被接触的组织中通过中的电流沿着与所述导电表面中的至少一个导电表面基本上垂直的方向传播。

在本发明的一些应用中，生物医学电极结构的导电表面彼此平行地设置在组织对接面上，使得在处于其间的被接触的组织中传播的电流至少沿着被接触的组织的长度均质地分布。

第一导电表面的导电表面与第二导电表面的导电表面之间的距离可以大致在30至60mm的范围内。

另一方面，本发明涉及用于校准生物医学监视设备的方法。该方法包括以下步骤：(i)设置包括导电表面以及电耦合至导电表面的至少两个间隔开的电连接器的至少一个生物医学电极；(ii)经由电连接器中的至少一个电连接器而向导电表面施加电信号；(iii)经由电连接器中的至少一个其它电连接器测量在导电表面中传播的响应电信号并且生成指示传播的电信号的数据；以及(iv)分析数据并且确定导电表面的至少一个电特性。

在本发明的可能实施方式中，该方法还可以包括以下步骤：(v)每当所确定的至少一个电特性对于执行监视而言是不可接受的时发出指示；(vi)等待至少一个生物医学电极的替换。可选地，重复步骤(i)至步骤(vi)，直至确定了至少一个电特性对于执行监视而言是可接受的时为止。

该方法还可以包括基于至少一个电特性来生成指示待经由导电表面施加的电信号或指示经由导电表面感测到的电信号的校准数据。

根据另一方面，本发明涉及可用于监视一个或多个生理参数的测量装置，该测量装置包括：电监视单元；被配置成并且能够被操作用以将电极结构经由电极结构的至少两个电连接器而电耦合至电监视单元的至少一个连接器；以及被配置成并且能够被操作用以变更电监视单元与至少一个连接器之间的连接性以提供以下工作模式中的一种工作模式的切换电路：

测试模式，用于测量所述电极的至少一个电特性；以及

监视模式，用于将来自所述电监视单元的电信号施加至被所述电极结构接触的组织或者用于经由所述电极结构感测在所述组织中传播的电信号。

在本发明的一些实施方式中，电监视单元包括静电计和电信号发生器。

根据另一方面，本发明涉及用于将监视设备电耦合至具有两个电连接器的电极结构的连接器单元。所述连接器单元包括：两个导电闩锁元件，所述两个导电闩锁元件能够在接合状态与脱离状态之间转换；壳体，所述壳体被配置成容置两个导电线并且将所述两个导电线中的每个导电线与所述两个导电闩锁元件中相应的一个导电闩锁元件电耦合；以及两个致动器，所述两个致动器可移动地附接至所述壳体，所述两个致动器被配置成并且能够被操作用以使所述导电闩锁元件在其接合状态与脱离状态之间转换。

可选地，电极的两个电连接器(本文中也称为连接元件)可以是导电螺柱形式的，并且闩锁元件可以被配置成并且能够被操作用以在其接合状态下围绕所述螺柱。

附图说明

为了理解本发明并且看到实际中可以如何执行本发明，现在仅通过非限制性示例的方式来描述实施方式，参照附图，其中，相同的附图标记用于识别元件或者用作相同或类似功能，在附图中：

图1示出了根据本发明的一种可能实施方式的包括单个导电表面的生物医学组件的简化图；

图2示出了根据本发明的一些实施方式的包括一对导电表面的生物医学组件的简化图；

图3是本发明的可用于将电信号输送至本发明的生物医学电极的连接器单元的透视图；

图4A至图4C是示意性地示出了被配置成使用本发明的生物医学电极来施加和感测电信号并且测量电极的电特性的测量装置的框图，其中，图4A举例说明了连接至电极的装置，所述电极电耦合至患者的组织，图4B举例说明了装置在电极测试模式下的工作，并且图4C举例说明了装置在患者监视模式(测量模式)下的工作；以及

图5是举例说明本发明的生物医学电极的可能的工作的流程图。

注意，在附图中举例说明的实施方式不意于按照比例，并与意于以图示的形式以便于容易理解和描述。

具体实施方式

本发明通常涉及生物医学组件，其包括具有被配置成接触并且附接至患者的组织表面的组织对接面以及电耦合面的接触构件。在本发明的可能实施方式中，接触构件的组织对接面包括用作主电极的细长导电表面。接触构件的电耦合面包括至少两个间隔开的电连接器，该电连接器电耦合至细长导电表面，并且被配置成并且能够被操作用以将电极组件机械连接和电连接至适于施加和/或感测经由导电表面的电信号的监视设备。

本发明的电极组件被配置成经由导电表面均质地分布施加至被接触的皮肤的电流，并且被配置成提高皮肤电极界面(例如降低界面处的电阻)。本发明的电极组件的这些理想特征促使最小化或消除由于向被接触的患者的皮肤组织所施加的电信号而引起的患者的不适感。可以在电极工作的主动模式下利用至少两个间隔开的连接器，以将电信号施加至被接触的组织。更具体地，在主动模式下，至少两个电线连接至至少两个间隔开的连接器，从而在细长导电表面的长度之上均匀地分布所施加的电信号，并且提高向被接触的皮肤组织所施加的电流的均质性。

可以将本发明的电极组件用于在电极测试模式下测量电极组件的导电表面的电特性。例如，在电极测试模式中，可以将电连接器中的一个电连接器用于向导电表面施加电信号，而可以将电连接器中的另一个电连接器用于测量指示响应于所施加的电信号而通过导电表面的电流的数据。可以处理所测量出的数据以确定导电表面的电特性，例如电阻或电导率。以此方式，可以根据所确定的电极的导电表面的电特性来校准使用本发明的电极组件所执行的测量。

电极组件还可以包括在电极组件的组织对接面上与主电极间隔开地设置的额外的电极。可以以任何合适的几何形状来配置该额外的电极，并且该额外的电极可以电耦合至安装在接触构件的电耦合面上的至少一个额外的连接器。

图1示意性地示出了本发明的电极组件10的简化实施方式。在该示例中，电极组件10包括接触构件12，该接触构件12具有包括细长导电表面14(设置在隐藏平面上并且由虚线示出)的组织对接面12t(图1的视图中的隐藏表面并且由虚线指定)以及包括电耦合至导电表面14并且通常由附图标记13指定的两个间隔开的电连接器的电耦合面12e。电连接器13至细长导电表面14的电耦合可以被配置成使得每个连接器电耦合至导电表面的临近导电表面14的端部之一的表面区。因此，为了简化电耦合，电连接器13可以位于电耦合面12e的位于临近导电表面14的端部的表面区之上的区域上。以此方式，电连接器13可以经由在接触构件12中形成的一个或多个孔径(未示出)直接连接至导电表面14。

可以根据以适于容纳细长导电表面14的任何形状制备的任何合适的电惰性(非导体)材料来制造接触构件12。在本发明的一些可能实施方式中，接触构件12由能够变形以符合并匹配被接触的组织的弯曲并且提供与被接触的组织的最大的表面接触的软材料制成，例如粘和泡沫、织物等。导电表面14可以由能够在被接触的组织区之上按压并且提供与组织的最大接触表面的任何合适的导电材料制成。为了该目的，例如可以使用柔软或可变性的金属带。在本发明的可能实施方式中，导电表面14包括导电凝胶成分，例如6-10％的水凝胶和有多孔膜包围的银。细长导电表面14可以形成为矩形或椭圆形。可以使用由例如金属如银或者根据任何其它合适的导电材料制成的导电螺柱来实现电连接器13。

在本发明的一些可能实施方式中，导电材料形成为具有大致在30至60mm范围内可选地约44mm的长度并且具有大致在8至16mm范围内可选地约12mm的宽度的矩形。可以通过使用如在电极制造行业公知的合适的技术来将导电表面14设置在接触构件12的组织对接面上。

参照图2，其中，示出了根据本发明的可能实施方式的可以用于同时将电信号施加至被接触的组织并且感测在被接触的组织中传播的响应电信号的生物医学电极组件20。在该示例中，电极组件20包括在接触构件22的组织对接面22t(图2的视图中的隐藏表面-由虚线指定)上以间隔开的关系设置的两个导电表面14a和14b。导电表面14a和14b中的每个导电表面可以电耦合至安装在接触构件22的电耦合侧上的一个或多个连接器。

在本示例中，电极组件20的第一导电表面14a耦合至设置在电耦合面22e的区域上的两个间隔开的电连接器13a，电耦合面22e的所述区域位于组织对接面22t的位于导电表面14a的端部附近的区域之上。虽然在图2中示出了电耦合至单个电连接器13b的导电表面14b，但应注意可以使用两个或更多个电连接器13b，以允许测试如在上文和下文中所描述的导电表面14b的条件。虽然图2所示的电极组件20举例说明了具有导电表面14b的位于细长导电表面14b的一端之上的电连接器13b的实施方式，但是电连接器13b可以位于细长导电表面14b的任何区域之上(例如中心之上)。

在测试模式中，可以经由电连接器13a中的一个电连接器来施加电信号，并且可以通过经由其它电连接器13a来感测在导电表面14a中传播的响应电信号来收集指示导电表面14a的电特性的数据。在工作中，可以经由两个电连接器13a来同时施加电信号，使得将电荷同时施加于电极的导电表面14a的两端。可以经由用于感测来自被接触的组织的电信号的电连接器13b来连接与导电表面14a平行且间隔开放置的额外的电极14b，使得经由被接触的组织、在导电表面14a与14b之间获得闭合电路。使用电极组件20的这种配置，由细长导电表面14a所施加的电荷在与细长导电表面14a的轴基本上垂直的方向上在被接触的组织中传播。

电极组件20的各种元件可以根据材料并且以如参照电极组件10在上文中描述的相当大的几何尺寸来制造。然而，可能需要进一步考虑应当容纳至少两个平行的间隔开的导电表面14的接触构件22的设计。例如，在电极组件20的可能实施方式中，导电表面14a与14b之间的间隔可能大致在30至60的范围内，可选地约45cm。接触构件22可以被配置成形成两个柔软的连接瓣22a和22b，从而限定接触构件22的适于分别容纳导电表面14a和14b的区域。瓣22a和22b可以在接触构件22的无用的区域22w中连接，这限定了接触构件的狭窄区域，通过允许构件22的两个瓣22a和22b能够易于朝向彼此或远离彼此来弯曲来提高了电极组件20的柔韧性和人类工程学。可选地，瓣中的一个瓣(例如22a)可以具有可以用于更好地稳固导电表面中的一个导电表面(例如用于施加电信号)的更大的表面区。

接触构件22还可以包括一个或多个孔径和/或切口(未示出)，允许例如用于提供药物或用于执行治疗程序(这可能是所需要的)的柔软的导管或管子穿过接触构件22和/或稳固至接触构件。

以此方式，向被接触的组织施加的电流经由导电表面14a均质地分布在被接触的组织中，并且所施加的电流的密度沿着组织电极界面的长度均匀分布。因此，使用本发明的电极配置可以充分地减轻或甚至防止可能由所施加的电信号而引起的任何的患者不适感。

图3示出了适于将一对导电线32电连接至本发明的电极组件(例如12或22)的一对电连接器(例如13或13a)的连接器单元设计30的透视图。连接器单元30包括其中容置导电线32的端部并且将导电线32的端部电耦合至一对相应的导电闩锁器33的壳体36。壳体36还容纳可移动的传动机构(未示出，例如铰链和弹簧)，该传动机构被配置成便于移动机械地耦合至该对闩锁器33的一对相应的致动器37。例如，致动器37可以被配置为具有杠杆臂37p的可压低致动器，杠杆臂37p机械地耦合至闩锁器33以允许在接合状态和脱离状态之间改变闩锁器33的状态。

在一个具体示例中，可朝向壳体36可逆地压低杠杆臂37p，并且闩锁器33中的每个闩锁器包括以扣钩布置定位的固定钩子形状的构件33s和可移动钩子形状的构件33m，使得它们的钩子形状部分限定了扣钩开口33p。杠杆臂37p可以包括被配置成可移动地符合并且附接在形成于壳体36的相对侧中的相应的膝状元件36r之上的舱部37b。在此示例中，用户可以使用两个手指朝向壳体36按压杠杆臂37p，这将导致可移动钩子形状的部分33m远离固定钩子形状的部分33s而移动，并由此通过增大闩锁器33的扣钩开口33p来将闩锁器33的状态改变成脱离状态。然后，用户可以将电连接器13的螺柱放置在闩锁器33的扣钩开口33p内并且释放按压在杠杆臂37p之上的手指，由此将闩锁器33的状态改变成接合状态，此时其可移动钩子形状的构件33m朝向其相应的固定钩子形状的构件33s回退从而导致扣钩开口稳固地围绕电连接器13的螺柱并由此在线32之间电连接至电连接器(例如13或13a)的螺柱。

图4A举例说明了被配置成并且能够被操作用以使本发明的电极组件在各种工作模式来工作的可能的设备31。在本示例中，间隔开地附接至一片组织38的两个电极组件10a和10b(每个都类似于图1所示的电极组件10)通过线32a和32b和连接器单元30电连接至控制台单元31。注意，代替两个电极组件10a和10b，在本示例中可类似地使用电极组件20。

在本发明的示例性实施方式中，控制台单元31包括可控制的电信号源23、伏特计35和/或电流计34、用于在各种工作模式之间变更电极的切换电路Sa、Sb、Sc、控制单元39以及被配置成并且能够被操作用以与用户进行交互从而显示和接收数据的可选择的用户接口21。

现在将参照图5所示的用于操作设备31的可能的过程的流程图来描述图4A所示的系统的简化示例性工作。工作可以开始于测试步骤(42)，其中，测试电极10a和10b的条件。为了执行所需的测试，控制单元39将切换电路Sb的状态设置为“测试”状态(t)，其中，控制台单元被操作用以将电信号施加至电极并且测量响应于电流通过电极的导电表面的来自电极的电信号。例如，控制单元39可以变更切换电路Sc的状态，以选择待测量哪个电极，在切换电路Sc的状态“a”下，获得在电信号源23与电极10a的电连接器之间的闭合电路，并且在切换电路Sc的状态“b”下，获得在电信号源23与电极10b的电连接器之间的闭合电路。控制单元39还变更切换电路Sa的状态，以改变其状态切换至开放状态，并且因此允许建立电信号源23与电极10b的导电表面之间的闭合电路。

图4B举例说明了在电极测试状态下的设备31。在此状态下，控制单元39可以在状态“a”与状态“b”之间变更切换电路Sc，以选择电极中的一个，并且操作电信号源23以将具有期望特性(例如幅值、波形、频率)的电信号施加在所选定的电极的导电表面之上。如图4B所示，控制单元也可以被操作用以接收和处理响应于向所测试的电极的导电表面所施加的电信号的来自电流计34和伏特计35的电流和电压信号指示。可以通过控制单元39来处理电流计34和伏特计35所测量出的指示，以确定电极的导电表面的电特性(阻抗、电导率和电阻)。

接下来，基于所确定的电特性，控制单元39确定(43)电极是否在可工作条件下。例如，基于电压数据指示和电流数据指示，控制单元39可以计算电极的导电表面的电阻，并且然后在所确定的电阻大于某一预定阈值的情况下确定电极不在可接受的条件下。如果确定一个电极或两个电极都不在可接受的条件下，控制单元39经由用户接口21发出(41)警报，从而向用户表示哪个电极需要替换。警报(41)可以包括经由用户接口21向用户显示指示所测试的导电表面的测量特性的数据。过程可以在此阶段终止，直至用户替换了有缺陷的电极并且经由用户接口21指示这么做时为止。此后，控制回到测试阶段(42)以验证连接至控制台单元31的电极处于可接受的工作条件。如果确定电极在可接受的工作条件下，则随着将控制传递至用于施加和感测去往/来自组织38的电信号的进一步的步骤控制台单元31切换至工作状态。

例如，为了确定组织38的生理参数，控制单元39变更(44)切换电路Sa、Sb、Sc的状态以允许经由电极10a施加电信号并经由电极10b感测响应电信号。更具体地，如在图4C举例说明的，切换电路Sa中的开关改变成其闭合状态，从而经由电流计34将连接至电极10b的电连接器的线32b连接至地(G)，切换电路Sc改变成(如果需要)状态“a”，从而将来自电极10a的线32a连接至伏特计35，并且切换电路Sb改变成状态“s”，以由此将来自电极10a的两个线32a连接至电信号源23的输出。

然后，控制单元39操作电信号源23以经由电极10a将电信号施加至被接触的组织38，并且经由电流计34获得并分析(45)通过电极10b所感测到的响应指示。尽管伏特计35在本示例中不在组织感测状态下工作，但是可以添加额外的切换电路以变更伏特计35的连接性，以允许使用该伏特计以在感测阶段(步骤44至46)期间测量在电极10a或10b的导电表面之上的电压。通过控制单元39来处理(46)所感测到的信号，并且经由用户接口(21)来可选择地输出指示所感测到的信号的数据。在所感测到的信号的处理中，控制单元39可以结合在电极测试阶段(42)期间所确定的计算的校准参数。更具体地，如果在电极测试阶段确定所测试的电极是可用的，但是该电极的导电表面的一个或多个电特性不在标称工作状态下，则控制单元39可以计算校准参数，从而允许校准经由电极感测到的或施加的信号。

如图5所证实的，控制可以从步骤46退回至步骤45(由虚箭头线表示)，以施加额外的电信号并感测响应信号，并且然后通过将控制退出至步骤46来处理和显示新测量出的结果。该过程还可以包括通过将控制从步骤46传递至步骤42(也由虚箭头线表示)的一个或多个额外的测试步骤，以在监视过程期间证实电极仍处于可接受的工作条件下，并且如果电极没有处于可接受的工作条件下，则警告用户使用新的电极来代替所使用的电极。

控制单元39可以包括一个或多个处理单元(例如CPU、微控制器(MCU))和/或控制逻辑单元以及一个或多个存储单元(例如ROM、RAM、NVRAM、FLASH、磁碟/光碟等)。用户接口21可以包括显示装置(例如LCD、CRT)和一个或多个输入装置(例如键盘/键区、鼠标等)，以允许向用户显示信息并且从用户接收信息。当然，控制单元39和用户接口21可以由计算机系统实现，例如如采用标准处理、存储、输入和显示功能的个人计算机(PC)。

当然，不仅出于说明的目的已经提供以上事例和描述，而且以上示例和描述不意于以任何方式限制本发明。如本领域技术人员将理解的，可以采用比来自以上所述的、所有都不超出本发明的范围的那些技术中一种技术更多的技术以各种方式执行本发明。

发明构思

本发明提供了以下发明构思：

1.一种生物医学电极结构，包括：

接触构件，所述接触构件具有用于接触组织表面的组织对接面和相对的电耦合面；

至少第一导电表面，所述至少第一导电表面设置在所述组织对接面内并且被配置成电耦合至被接触的组织的一部分；以及

至少两个电连接器，所述至少两个电连接器以间隔开的关系安装在所述电耦合面上并且电耦合至所述导电表面的不同区域，以允许测量处于其间的所述至少第一导电表面的至少一部分的至少一个电特性。

2.根据发明构思1所述的生物医学电极结构，其中，所述至少第一导电表面是细长表面，并且其中，所述至少两个电连接器电耦合至所述导电表面的区域，以允许沿着所述导电表面的相当大的长度来测量所述至少一个电特性。

3.根据发明构思2所述的生物医学电极结构，其中，所述第一导电表面的细长几何形状的纵横比大致在0.13至0.53的范围内。

4.根据发明构思2或3所述的生物医学电极结构，其中，所述第一导电表面的长度大致在30至60mm的范围内。

5.根据发明构思2至4中的任一项所述的生物医学电极结构，其中，所述第一导电表面具有宽度大致在8至16mm的范围内的矩形形状。

6.根据前述发明构思中的任一项所述的生物医学电极结构，其中，所述至少一个电特性包括电阻抗、电阻或电导率。

7.根据前述发明构思中的任一项所述的生物医学电极结构，还包括：

额外的第二导电表面，所述额外的第二导电表面设置在所述组织对接面上并且与所述第一导电表面间隔开，所述额外的第二导电表面被配置成接触被接触的组织的不同部分；以及

至少一个额外的电连接器，所述至少一个额外的电连接器电耦合至所述额外的导电表面，其中

所述额外的导电表面被配置成并且能够被操作用以感测响应于由所述至少一个导电表面施加的电信号而在被接触的组织中传播的电信号。

8.根据发明构思7所述的生物医学电极结构，其中，所述额外的导电表面是细长表面。

9.根据发明构思7或8所述的生物医学电极结构，其中，所述第一导电表面和所述第二导电表面被配置成使得由于所施加的电信号而在被接触的组织中通过的电流在与所述导电表面中的至少一个导电表面基本上垂直的方向上传播。

10.根据发明构思9所述的生物医学电极结构，其中，所述导电表面彼此基本上平行地设置在所述组织对接面上，使得在其间传播的电流至少沿着被接触的组织的长度均质地分布。

11.根据发明构思7至10中的任一项所述的生物医学电极结构，其中，所述导电表面之间的距离在30至60mm的范围内。

12.一种用于校准根据前述发明构思中的任一项所述的电极结构以由此使得它能够被用在生物医学监视设备中的方法，所述方法包括：

(a)经由所述电连接器中的至少一个电连接器而向所述导电表面施加电信号；

(b)经由所述电连接器中的至少一个其它电连接器而测量在所述导电表面中传播的响应电信号，并且生成指示所述传播的电信号的数据；以及

(c)分析所述数据并且确定所述导电表面的至少一个电特性。

13.根据发明构思12所述的方法，还包括：

(d)每当所确定的至少一个电特性对于执行所述监视而言是不可接受的时发出指示；

(e)等待所述至少一个生物医学电极的替换；以及

(f)重复步骤(a)至(e)，直至确定了所述至少一个电特性对于执行所述监视而言是可接受的时为止。

14.根据发明构思12或13所述的方法，还包括：基于所述至少一个电特性来生成指示待经由所述导电表面施加的电信号或指示经由所述导电表面感测到的电信号的校准数据。

15.一种用于监视一个或多个生理参数的测量装置，所述测量装置包括：

电监视单元；

根据发明构思1至11中的任一项所述的电极结构；

至少一个连接器，所述至少一个连接器被配置成并且能够被操作用以将所述电极结构经由所述电极结构的至少两个电连接器而电耦合至所述电监视单元；

切换电路，所述切换电路被配置成并且能够被操作用以变更所述电监视单元与所述至少一个连接器之间的连接性以提供以下工作模式中的一种工作模式：

测试模式，所述测试模式用于测量所述电极的至少一个电特性；

以及

监视模式，所述监视模式用于将来自所述电监视单元的电信号施

加至被所述电极结构接触的组织或者用于经由所述电极结构感测在

所述组织中传播的电信号。

16.根据发明构思15所述的测量装置，其中，所述电监视单元包括静电计和电信号发生器。

17.一种用于将监视设备电耦合至包括两个电连接器的电极结构的连接器单元，所述连接器单元包括：

两个导电闩锁元件，所述两个导电闩锁元件能够在接合状态与脱离状态之间转换；

壳体，所述壳体被配置成容置两个导电线并且将所述线中的每个线与相应的闩锁元件耦合；以及

两个致动器，所述两个致动器能够移动地附接至所述壳体，所述两个致动器被配置成并且能够被操作用以在所述闩锁元件的接合状态与脱离状态之间改变所述闩锁元件的状态。

18.根据发明构思17所述的连接器单元，其中

所述电极的所述两个电连接器是导电螺柱形式的；并且

所述闩锁元件被配置成并且能够被操作用以在其接合状态下围绕所述螺柱。

Claims (12)

1.一种用于将监视设备电耦合至具有两个电连接器的电极结构的连接器单元，所述连接器单元包括：

两个导电闩锁元件，所述两个导电闩锁元件能够在接合状态与脱离状态之间转换；

壳体，所述壳体被配置成容置两个导电线并且将所述两个导电线中的每个导电线与所述两个导电闩锁元件中相应的一个导电闩锁元件电耦合；以及

两个致动器，所述两个致动器可移动地附接至所述壳体，所述两个致动器被配置成并且能够被操作用以使所述导电闩锁元件在其接合状态与脱离状态之间转换。

2.根据权利要求1所述的连接器单元，其中，所述两个导电闩锁元件被配置成使得所述导电闩锁元件当在其接合状态下时抓住所述电极结构中的对应连接元件、并且当在其脱离状态下时释放所述连接元件。

3.根据权利要求1或2所述的连接器单元，其中，所述两个导电闩锁元件被配置成并且能够被操作用以在其接合状态下围绕所述电极结构中的所述两个电连接器的导电螺柱。

4.根据权利要求1或2所述的连接器单元，其中，所述致动器中的每个致动器被配置成并且能够被操作用以可逆地改变所述两个导电闩锁元件中对应的一个导电闩锁元件的状态以由此允许所述连接器单元被附接至所述电连接器。

5.根据权利要求1或2所述的连接器单元，其中，所述致动器被配置为具有杠杆臂的可压低致动器，所述杠杆臂机械地耦合至所述导电闩锁元件以允许在接合状态和脱离状态之间改变所述导电闩锁元件的状态。

6.根据权利要求5所述的连接器单元，其中，能够朝向所述壳体可逆地压低所述杠杆臂，并且所述导电闩锁元件中的每个导电闩锁元件包括以扣钩布置定位的固定钩子形状的构件和可移动钩子形状的构件，使得所述固定钩子形状的构件和所述可移动钩子形状的构件限定了扣钩开口。

7.根据权利要求6所述的连接器单元，其中，所述杠杆臂包括被配置成可移动地符合并且附接在形成于所述壳体的相对侧中的相应的膝状元件之上的舱部。

8.根据权利要求6所述的连接器单元，其中，所述杠杆臂当被朝向所述壳体按压时导致所述可移动钩子形状的构件远离所述固定钩子形状的构件而移动，由此通过增大所述导电闩锁元件的扣钩开口来将所述导电闩锁元件的状态改变成脱离状态，使得能够将所述电连接器的导电螺柱放置在所述导电闩锁元件的所述扣钩开口内并且释放所述杠杆臂之上的压力以由此将所述导电闩锁元件的状态改变成接合状态，此时其可移动钩子形状的构件朝向其相应的固定钩子形状的构件回退从而导致所述扣钩开口稳固地围绕所述电连接器的所述螺柱并由此在所述导电线之间电连接至所述电连接器的所述螺柱。

9.一种用于监视一个或多个生理参数的医学测量装置，所述医学测量装置包括电监视单元、电极结构和至少一个连接器，所述至少一个连接器被配置成并且能够被操作用以将所述电极结构经由所述电极结构的至少两个电连接器而电耦合至所述电监视单元，所述至少一个连接器包括根据权利要求1或2所述的连接器单元。

10.根据权利要求9所述的医学测量装置，包括切换电路，所述切换电路被配置成并且能够被操作用以变更所述电监视单元与所述至少一个连接器之间的连接性以选择性地提供不同工作模式下的装置工作。

11.一种被配置成电连接至监视设备的电极结构，所述电极结构包括两个电连接器，并且根据权利要求1或2所述的连接器单元被配置成将所述两个导电闩锁元件连接至所述两个电连接器。

12.根据权利要求11所述的电极结构，被配置为生物医学电极结构。