CN111132612A - 用于感测生物信号的设备 - Google Patents

用于感测生物信号的设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111132612A
CN111132612A CN201880062144.6A CN201880062144A CN111132612A CN 111132612 A CN111132612 A CN 111132612A CN 201880062144 A CN201880062144 A CN 201880062144A CN 111132612 A CN111132612 A CN 111132612A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
conductive shield
signal
conductive
potential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880062144.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111132612B (zh
Inventor
K·布洛姆奎斯特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Oyj
Original Assignee
Nokia Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Oyj filed Critical Nokia Oyj
Publication of CN111132612A publication Critical patent/CN111132612A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111132612B publication Critical patent/CN111132612B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/279Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/296Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electromyography [EMG]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14Probes or electrodes therefor
    • A61B2018/147Electrodes transferring energy by capacitive coupling, i.e. with a dielectricum between electrode and target tissue
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0209Special features of electrodes classified in A61B5/24, A61B5/25, A61B5/283, A61B5/291, A61B5/296, A61B5/053
    • A61B2562/0214Capacitive electrodes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/18Shielding or protection of sensors from environmental influences, e.g. protection from mechanical damage
    • A61B2562/182Electrical shielding, e.g. using a Faraday cage
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0531Measuring skin impedance
    • A61B5/0533Measuring galvanic skin response
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/277Capacitive electrodes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/279Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/291Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electroencephalography [EEG]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/30Input circuits therefor
    • A61B5/305Common mode rejection
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/30Input circuits therefor
    • A61B5/307Input circuits therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/308Input circuits therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)

Abstract

一种设备,包括:至少一个电极,其具有第一电势并且被布置为感测生物信号;以及设置在至少一个电极上的导电屏蔽件,其中,该导电屏蔽件被配置为被驱动到第二电势,其中,第二电势等于第一电势加上反共模电压的倍数;以及其中,导电屏蔽件耦合到漏极以使摩擦电荷能够被消散。

Description

用于感测生物信号的设备
技术领域
本公开的示例涉及一种用于感测生物信号的设备。特别地,涉及一种用于感测生物信号的设备,其中,该设备被布置为减小输出信号中的噪声。
背景技术
用于感测生物信号的设备通常包括电极,该电极可以耦合到受试者(subject)的身体以检测生物信号。受试者可以是人或动物。生物信号可以提供指示受试者的健康或状态的信息。提供一种用于感测生物信号的提供了高质量的输出信号的设备是有用的。
发明内容
根据本公开的各种但并非全部示例,提供了一种设备,包括:至少一个具有第一电势的电极,其适于感测生物信号;以及在至少一个电极上提供的导电屏蔽件(shield),其中,该导电屏蔽件被配置为被驱动到第二电势,其中,第二电势等于第一电势加上从反共模电压导出的分量,其中,共模电压源自生物信号;以及其中,导电屏蔽件耦合到漏极以使摩擦电荷能够被消散。
共模电压可以是在至少一个电极和被布置为感测生物信号的另一电极之间的平均电压。
导电屏蔽件可被布置为在设备使用时接触用户。
该设备可以包括电子电路,该电子电路被布置为使用反共模电压来驱动导电屏蔽件。该电子电路可以包括具有低输出阻抗的放大器,该放大器被布置为驱动导电屏蔽件。具有低输出阻抗的放大器可以用作漏极以使摩擦电荷能够被消散。
导电屏蔽件可以包括一个或多个不连续部分。
可以在电极上方提供导电屏蔽件,使得在使用中导电屏蔽件位于用户和电极之间。
导电屏蔽件可以设置在与电极相同的层中。
导电屏蔽件和电极可以以叉指状结构设置。
该设备可以包括多个电极和在电极上方的多个导电屏蔽件,其中,每个导电屏蔽件被驱动到这样的电势,该这样的电势等于对应电极的电势加上从反共模电压导出的分量,其中,共模信号源自生物信号。
从反共模电压导出的分量可以是反共模电压的倍数。反共模电压的倍数可以是1。
该设备可以包括被布置为向不同的导电屏蔽件提供不同的输入信号的电路,使得不同的导电屏蔽件被驱动到不同的电势。
第一电极可被布置为耦合到用户的身体的第一部分,第二电极可被布置为耦合到用户的身体的第二部分。
电极可以是布置为检测生物电信号的电容电极。该设备可以包括与电容电极相关联的导电保护件(guard),其中,该导电保护件相对于电极被安置以保护电极不受环境影响。可以将导电保护件驱动到与电容电极相同的电势。生物电信号可包括心电图信号、脑电图信号、肌电图信号、眼电图信号、皮电电势中的至少一种。
根据本发明的各种但不是全部的实施例,提供了如所附权利要求书所要求保护的示例。
附图说明
为了更好地理解有助于理解详细说明的各种示例,现在将仅以示例方式参考附图,其中:
图1示出了一种设备;
图2示出了一种包括电子电路的设备;
图3A至图3E示出了一种设备和设备的组件;以及
图4A和图4B示出了另一设备和该设备的组件。
具体实施方式
附图示出了可被布置为感测生物信号的设备1。示例设备1包括至少一个电极3和导电屏蔽件5。至少一个电极1可被布置为感测生物信号9,并且导电屏蔽件5可被布置为减少由至少一个电极3提供的输出信号11中的噪声。
图1示意性地示出了根据本公开的示例的设备1。设备1可以用于感测生物信号9。设备1包括:至少一个电极3,该电极3具有适合于感测生物信号9的第一电势;设置在至少一个电极3上的导电屏蔽件5,其中,导电屏蔽件5被配置为被驱动到第二电势,其中,第二电势等于第一电势加上从反共模电压导出的分量,其中,共模电压源自生物信号;以及其中,导电屏蔽件5耦合到漏极以使摩擦电荷能够消散。
由设备1感测的生物信号9可以是由用户的身体生成的任何信号。在一些示例中,生物信号9可以包括可以由用户下意识地控制的自主信号。生物信号9可以包括由诸如用户的心跳之类的自主身体功能生成的信号。在一些示例中,生物信号9可以包括生物电信号,例如生物电势信号。生物电信号可以包括心电图信号、脑电图信号、肌电图信号、眼电图信号、皮电电势或任何其他合适类型的生物电信号中的至少一种。
设备1被布置为被安置在用户的身体上,以使得能够感测生物信号9。在本公开的一些示例中,设备1可被设置在小的可穿戴垫或其他设备中,该设备可被布置为附接到用户的身体,使得设备1可以检测由用户的身体生成的生物信号9。设备1可被布置为粘附或以其他方式固定到用户的身体。这可以使用户能够移动,但确保设备1在用户的身体上保持固定的位置。设备1可被布置为被安置在用户身体的任何适当部位上,例如躯干、四肢、头部或任何其他位置。在一些示例中,设备1可被布置为粘附到用户的衣服上,使得可以通过衣服的织物来检测生物信号9。
电极3包括可被布置为感测生物信号9并提供指示所检测到的生物信号9的输出信号11的装置。电极3可以由诸如铜的任何合适的导电材料制成。电极3可以是电容耦合电极,其可被布置为检测由用户体内的生物电信号引起的电荷位移。在这样的示例中,设备1可被布置为使得在电极3和用户的身体之间设置绝缘材料。
电极3具有第一电势。第一电势可以取决于生物信号9,使得电极3的电势是随时间变化的。
电极3可以耦合至导电屏蔽件5。在一些示例中,电极3可以经由绝缘材料或任何其他合适的装置耦合至导电屏蔽件5。在本公开的示例中,导电屏蔽件5可以设置在电极3上方。导电屏蔽件5可以覆盖电极3,使得导电屏蔽件5延伸覆在电极3的整个表面上。
导电屏蔽件5可以包括任何合适的导电材料,例如铜。
导电屏蔽件5可在导电屏蔽件5的表面内包括一个或多个不连续部分。该不连续部分可在导电材料内提供间隙,以使电极3能够通过导电屏蔽件5以电容方式感测生物电信号。在一些示例中,可以在不连续部分内提供非导电材料。在其他示例中,不连续部分可以在导电屏蔽件5的表面中提供间隙。
在一些示例中,当设备1在使用中时,导电屏蔽件5可被布置为接触用户。这可以提供将在用户与导电屏蔽件5之间提供的直流路径。这可以使得摩擦电荷能够从用户转移到导电屏蔽件5。导电屏蔽件5可以连接至漏极以使得摩擦电荷能够从导电屏蔽件5消散。因此,导电屏蔽件5提供了用于屏蔽电极3免受摩擦电荷的装置。
在一些示例中,可将导电屏蔽件5安置在设备1内,使得在使用中导电屏蔽件5被安置在用户和电极3之间,例如参见图3A。在其他示例中,可将导电屏蔽件5安置在设备1内,使得导电屏蔽件5与电极3交错,例如参见图4A和4B。在这样的示例中,可以将电极3和导电屏蔽件5设置在设备1的同一层内。
导电屏蔽件5被驱动到第二电势,以便减小由电极3提供的输出信号11中的噪声。第二电势等于电极3的第一电势加上从反共模电压导出的分量。共模电压可以源自生物信号。
共模电压是电极3与被布置为感测生物信号9的另一电极之间的平均电压。另一电极可以是同一感测设备1内的另一电极。另一电极可被布置为以与电极3相同的方式感测生物信号9。另一电极可以耦合到用户的另一部位,使得电极被布置为从用户的身体的不同部位感测生物信号9。例如,可以安置第一电极以检测用户右臂的生物信号,而安置另一电极以检测用户左臂的生物信号。
在该设备包括两个电极的情况下,共模电压可以是半和电压。在感测设备1包括多个其他电极的情况下,平均电压可以是均值电压。
从反共模电压导出的分量可以包括反共模电压的倍数。在本公开的示例中,可以使用任何合适的反共模电压的倍数。在一些示例中,倍数可以是1。在其他示例中,倍数可以是10、100、1000或任何其他合适的倍数。
导电屏蔽件5耦合到电子电路,该电子电路可被布置为使用从反共模电压导出的分量来驱动导电屏蔽件。在图2中示出了可以在本公开的一些示例中使用的电子电路的示例。
在图1的示例中,仅示出了一个电极3和一个导电屏蔽件5。在其他示例中,设备1可以包括多个电极3和多个导电屏蔽件5。图2示出了设备1,其包括多个电极3和多个导电屏蔽件5以及被布置为控制导电屏蔽件5的电势的电子电路21。
图2的示例设备1包括第一电极3A、第二电极3B、第一导电屏蔽件5A和第二导电屏蔽件5B。第一导电屏蔽件5A与第一电极3A相关联,第二导电屏蔽件5B与第二电极3B相关联。
电极3A、3B可以包括如上所述被布置为检测生物电信号9的导电材料。导电屏蔽件5A、5B可以包括如上所述布置的导电结构。
图2所示的电子电路21包括用于控制第一导电屏蔽件5A的共模电势的装置。应当理解,设备1还可以包括被布置为控制第二导电屏蔽件5B或设备1内的其他导电屏蔽件的共模电势的电子电路。
在图2的示例中,第一电极3A的输出11A被提供给第一非反相放大器23A,第二电极3B的输出11B被提供给第二非反相放大器23B。在图2的示例中,来自第一电极3A和第二电极3B的输出提供心电图(ECG)信号。在这样的示例中,设备1被布置为使得第一电极3A和第二电极3B可被安置在用户身体的适当部位上。例如,第一电极3A可被安置在用户的右臂上,而第二电极3B可被安置在用户的左臂上。应当理解,设备1还可以包括另外的电极,其可被安置在用户身体其余部分周围的其他位置,以便能够获得其余的ECG数据。例如,设备1可以包括其他感测电极3,其可以横跨用户的胸部并在用户的腿上安置。
第一导电屏蔽件5A耦合到电路21,该电路21被布置为使用反相放大器来将第一导电屏蔽件5A驱动到等于第一电极3的电势加上反共模电势的电势。在图2的示例中,电路21包括反相放大器25A。第一非反相放大器23A的输出被提供给反相放大器25A的正端子。第一电极3A和第二电极3B处的共模电势被提供给反相放大器25A的负端子。这将第一导电屏蔽件5A驱动到第二电势,该第二电势等于第一电极3的电势加上反共模电势。
在图2的示例中,反相放大器25A的增益为-1。在该示例中,反共模电压的倍数是1。在其他示例中,反相放大器25A可以具有不同的增益。例如,增益可以是-10、-100、-1000或任何其他合适的增益。在这种情况下,反共模电压的倍数将为10、100或1000。
反相放大器25A具有低输出阻抗。低输出阻抗用作漏极,以使得能够消散转移到第一导电屏蔽件5A的摩擦电荷。这使得能够使用相同的导电屏蔽件5A来减少输出信号中的噪声并且还消散摩擦电荷。这可以减少设备1内所需的组件总数。
与同相放大器23A的输入阻抗相比,反相放大器25A的输出阻抗可以低。反相放大器25A的输出阻抗必须足够低,以便在电路21的任何部分发生故障的情况下将可以驱动给用户的电流限制到安全量。例如,在电极3A、3B被布置为提供ECG信号的情况下,反相放大器25A的输出阻抗必须显著低于非反相放大器23A的输入阻抗。例如,反相放大器25A的输出阻抗可以比非反相放大器23A的输入阻抗低几个数量级。在某些情况下,反相放大器25A的输出阻抗可以比非反相放大器23A的输入阻抗低至少四个数量级。在这种情况下,反相放大器25A的输出阻抗可以是1M欧的量级,而同相放大器23A的输入电阻可以是千兆欧量级或数千兆欧或甚至兆欧。在其他情况下,反相放大器25A的输出阻抗甚至可以更低,例如,输出阻抗可以在50-100K欧左右。在某些情况下,可以将反相放大器25A的输出阻抗布置为提供比非反相放大器23A的时间常数低至少五倍的时间常数。
电子电路21还包括第二反相放大器25B,第二反相放大器25B被布置为使得第二电极3B的输出11B被提供给第二反相放大器25B的正端子,并且第二反相放大器25B的输出被耦合至第二导电屏蔽件5B。这控制第二导电屏蔽件5B的电势。
在图2的示例设备1中,仅第一导电屏蔽件5A被驱动到由第一电势加上反公共噪声电势的倍数给出的第二电势。应当理解,在其他示例中,第二导电屏蔽件5B也可被驱动至等于对应电极3B的电势加上从共模电压导出的分量之和的电势。应当理解,第一导电屏蔽件5A和第二导电屏蔽件5B将被驱动到不同的电势,因为它们与可能具有不同电势的不同电极3A、3B相关联。导电屏蔽件5A、5B中的每一个将耦合至被布置为将导电屏蔽件5A、5B驱动至适当电压的电路。
在图2的说明性示例设备1中,仅示出了两个电极3A、3B和对应的导电屏蔽件5A、5B。应当理解,在本公开的其他示例中,可以提供任何数量的电极3和对应的导电屏蔽件5。在一些示例中,可以使用反共模电势将每个导电屏蔽件5驱动到与对应电极3的电势加上从反共模电势导出的分量相等的电势。在其他示例中,仅导电屏蔽件5的子集可被驱动到这样的电势。设备1的电子电路21被布置为向不同的导电屏蔽件5提供不同的输入信号,使得不同的导电屏蔽件5被驱动到不同的电势。如不同的输入信号所确定的,不同的电势可以具有不同的值。
在设备1包括多个感测电极3和导电屏蔽件5的情况下,设备内的每个感测电极3可以耦合至对应的导电屏蔽件5。在这种示例中,设备1内的感测电极3的数量可以等于导电屏蔽件5的数量。不同的电极3可被布置为在用户的身体上的不同位置处检测相同的生物信号9。每个感测电极3可被布置为独立于设备1内的其他感测电极3来检测生物信号。
图3A至图3E示出示例设备1和示例设备1的组件。图3A至3E仅示出了设备1的感测组件。应当理解,设备1还可以包括可以如上所述布置的电子电路21。
图3A示出了设备1的横截面,图3B示出了导电屏蔽件5的平面图,图3C示出了另一种导电屏蔽件5的平面图,图3D示出了电极3的平面图,图3E是导电保护件的平面图。
如图3A的横截面所示,设备1包括导电屏蔽件5、第一绝缘层31、电极3、第二绝缘层33和导电保护件35。
导电屏蔽件5被设置为设备1的上层。导电屏蔽件5被安置在设备1内,使得在使用中导电屏蔽件5可被安置成与用户的身体相邻。在一些示例中,导电屏蔽件5可以提供设备1的外表面,使得当使用设备1时导电屏蔽件5直接接触用户。在其他示例中,导电屏蔽件5可以涂覆有绝缘材料。绝缘材料可以包括任何合适的材料。在一些示例中,绝缘材料可以包括织物。织物可以包括诸如人类皮肤那样具有带正电的趋势的材料,例如尼龙。在一些示例中,该材料可以包括具有保持来自周围环境的水分子的趋势的材料,例如尼龙。在其他示例中,绝缘材料可以包括阻焊层(solder mask)。
导电屏蔽件5可被布置为使得能够在用户和导电屏蔽件5之间直接进行电荷转移。这可以使得摩擦电荷能够被导电屏蔽件5消散,以减小摩擦电荷对电极3和由电极3提供的输出信号11的影响。
图3B和3C示出了可以在本公开的示例中使用的导电屏蔽件5的平面图。在图3B和3C中,导电屏蔽件具有圆形形状。应当理解,在本公开的其他示例中,其他形状也可以用于导电屏蔽件5。
在图3B中,导电屏蔽件5包括网格结构。网格结构包括被布置为彼此相交的多个正交构件。相交在导电屏蔽件5的表面中产生不连续部分。
在图3C中,导电屏蔽件5包括梳状结构。梳状结构包括在导电屏蔽件5的表面上延伸的多个平行构件。在梳状结构的平行构件之间提供多个不连续部分。图3C的梳状结构可以用作图3C的网格结构的替代。应当理解,在本公开的其他示例中可以使用其他结构和图案。
第一绝缘层31位于导电屏蔽件5的下方。第一绝缘层31可以包括任何合适的绝缘材料的薄膜。第一绝缘材料可以包括防止在导电屏蔽件5与电极3之间直接电荷转移的任何材料。第一绝缘层31可以确保在导电屏蔽件5与电极3之间不存在电流连接。这可以使得电极3能够用作电容耦合电极以感测生物信号9。
电极3位于第一绝缘层31下方。第一绝缘层31可以将电极3耦接到导电屏蔽件5。电极3可以是用于感测可以如上所述的生物信号9的任何装置。
图3D示出了电极3的示例平面图。在图3D的示例中,电极3具有与导电屏蔽件5相同的形状,因此电极3也具有圆形形状。然而,电极3可以小于导电屏蔽件5和导电保护件35,使得导电屏蔽件5和导电保护件35延伸超出电极3的边缘。在电极3的平面图中,在电极3下方可以看到导电保护件35。
第二绝缘层33位于电极3下方。第二绝缘层33可以包括任何合适的绝缘材料的薄膜。绝缘材料可以包括任何防止在电极3和导电保护件35之间直接电荷转移的材料。第二绝缘层33可以确保在电极3和导电保护件35之间没有电流连接。
导电保护件35包括导电层,该导电层可被布置为保护电极3不受电子电路21和其他环境因素的影响。导电保护件35可以包括没有不连续部分的连续导电层。导电保护件35可以耦合到电子电路21。电子电路可被布置为将导电保护件35驱动到与电极3相同的电势。
图3E示出了示例性保护件35的平面图。在图3E的示例中,导电保护件35具有与导电屏蔽件5和电极3相同的形状,因此导电保护件35也具有圆形形状。导电保护件35可以大于电极3,从而导电保护件35延伸超过电极3的边缘。
图4A和图4B示出了另一示例设备1和该示例设备1的组件。图4A和图4B仅示出了设备1的感测组件。应当理解,设备1还可以包括可以如上所述布置的电子电路21。
图4A示出了设备1的横截面,图4B示出了设备1的一些组件的平面图。
如图4A的横截面所示,设备1包括第一绝缘层31、导电屏蔽件5、电极3、第二绝缘层33和导电保护件35。在图4A和4B的示例中,导电屏蔽件5和电极3设置在设备1的同一层内。
在图4A和图4B中,第一绝缘层31被安置成覆盖导电屏蔽件5和电极3两者。第一绝缘层31可被安置在设备1内,使得在使用中第一绝缘层31可被安置成与用户的身体相邻。在这样的示例中,第一绝缘层31可以提供设备1的外表面,使得当设备1在使用中时,第一绝缘层31直接接触用户。绝缘材料可以包括任何合适的材料。在一些示例中,绝缘材料可以包括织物。织物可以包括如人类皮肤那样具有带正电的趋势的材料,例如尼龙。在其他示例中,绝缘材料可以包括阻焊层。
在一些示例中,可以不提供第一绝缘层31。在这样的示例中,导电屏蔽件5可以提供设备1的外表面的至少一部分。在一些示例中,第一绝缘层31可以覆盖整个导电屏蔽件5和电极3。在其他示例中,第一绝缘层31可以部分地覆盖导电屏蔽件5和电极3。例如,第一绝缘层31可以覆盖电极3,但是可以不覆盖导电屏蔽件5。
导电屏蔽件5和电极3设置在同一层中。在图4A和4B的示例中,导电屏蔽件5和电极3直接设置在第一绝缘层31的下方。图4B示出了导电屏蔽件5和电极3的平面图。在该示例中,导电屏蔽件5和电极3具有叉指状结构。叉指状结构包括多个延伸突起41、43。导电屏蔽件5和电极3被布置为使得导电屏蔽件5的延伸突起43位于电极3的延伸突起41之间。导电屏蔽件5的延伸突起43与电极3的延伸突起41分开,从而在导电屏蔽件5和电极3之间没有直流路径。
第二绝缘层33位于电极3和导电屏蔽件5的下方。第二绝缘层33可以包括任何合适的绝缘材料的薄膜。绝缘材料可以包括防止在电极3、导电屏蔽件5和导电保护件35之间直接电荷转移的任何材料。第二绝缘层33可以确保在电极3、导电屏蔽件5和导电保护件35之间没有电流连接。
导电保护件35包括导电层,该导电层可被布置为保护电极3不受电子电路21和其他环境因素的影响。导电保护件35可以包括没有不连续部分的连续导电层。导电保护件35可以耦合到电子电路21。电子电路可被布置为将导电保护件驱动到与电极3相同的电势。
在本公开的示例中,设备1和设备1内的多个感测电极3可被布置为检测任何合适的生物信号9。在一些示例中,感测电极可被布置为检测ECG信号。在这样的示例中,可以将多个不同的电极3布置为耦合到用户身体的不同部位。在这样的示例中,通过本公开的示例实现的噪声量的减少可以消除在ECG测量中对右腿电极的需要。这可以减少引线的数量并简化获得ECG测量的过程。
在上面的描述中,术语“耦合”是指可操作地耦合。不包括介入元件的耦合元件之间可以存在任何数量的介入元件或其组合。
在本文档中,以包含性而非排他性含义使用术语“包括”。也就是说,对包括Y的X的任何引用都表示X可以仅包括一个Y或可以包括一个以上的Y。如果要使用具有排他性含义的“包括”,则在上下文中通过提及“仅包括一个…”或使用“由……组成”使之明确。
在该简要描述中,已经参考了各种示例。关于示例的特征或功能的描述指示那些特征或功能存在于该示例中。不管是否明确指出,在本文中使用术语“示例”或“例如”或“可以”表示至少在所描述的示例中存在这样的特征或功能,无论是否作为示例进行描述,并且它们可以但不一定存在于某些或所有其他示例中。因此,“示例”、“例如”或“可以”是指一类示例中的特定实例。实例的属性可以是仅该实例的属性,也可以是该类的属性,或者是该类的子类的属性,该子类包括该类中的一些但不是全部实例。因此,隐含地公开了参考一个示例而不是参考另一示例描述的特征可以在可能的情况下在该另一示例中使用,但不一定在该另一示例中使用。
尽管在前面的段落中已经参考各种示例描述了本发明的实施例,但是应当理解,可以在不脱离所要求保护的本发明的范围的情况下对给出的示例进行修改。
除了明确描述的组合之外,可以以组合方式使用在先前描述中描述的特征。
尽管已经参考某些特征描述了功能,但是无论是否描述,那些功能都可以由其他特征来执行。
尽管已经参考某些实施例描述了特征,但是无论是否描述,那些特征也可以存在于其他实施例中。
尽管尽力在前面的说明书中引起对被认为特别重要的本发明特征的注意,但是应当理解,本申请人要求保护在此之前在附图中提及和/或示出的任何可获专利的特征或特征的组合,无论是否已特别强调。

Claims (15)

1.一种设备,包括:
至少一个电极,其具有第一电势并适于感测生物信号;
在所述至少一个电极上提供的导电屏蔽件,其中,所述导电屏蔽件被配置为被驱动到第二电势,其中,所述第二电势等于所述第一电势加上从反共模电压导出的分量,其中,所述共模电压源自所述生物信号;以及
其中,所述导电屏蔽件耦合到漏极以使摩擦电荷能够被消散。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述共模电压是所述至少一个电极与被布置为感测所述生物信号的另一电极之间的平均电压。
3.根据任一前述权利要求所述的设备,其中,所述导电屏蔽件被布置为在使用所述设备时接触用户。
4.根据任一前述权利要求所述的设备,包括电子电路,所述电子电路被布置为使用所述反共模电压来驱动所述导电屏蔽件。
5.根据权利要求4所述的设备,其中,所述电子电路包括被布置为驱动所述导电屏蔽件的具有低输出阻抗的放大器。
6.根据权利要求5所述的设备,其中,所述具有低输出阻抗的放大器用作所述漏极以使摩擦电荷能够被消散。
7.根据任一前述权利要求所述的设备,其中,所述导电屏蔽件包括一个或多个不连续部分。
8.根据任一前述权利要求所述的设备,其中,所述导电屏蔽件被设置在所述电极上方,使得在使用中所述导电屏蔽件位于所述用户和所述电极之间。
9.根据任一前述权利要求所述的设备,其中,所述导电屏蔽件和所述电极以叉指状结构设置。
10.根据任一前述权利要求所述的设备,包括多个电极和在所述电极上方的多个导电屏蔽件,其中,每个所述导电屏蔽件被驱动至这样的电势,所述这样的电势等于对应电极的电势加上从反共模电压导出的分量,其中,所述共模信号源自所述生物信号。
11.根据权利要求10所述的设备,包括被布置为向所述不同的导电屏蔽件提供不同的输入信号的电路,使得不同的导电屏蔽件被驱动到不同的电势。
12.根据任一前述权利要求所述的设备,其中,所述第一电极被布置为耦合到用户的身体的第一部分,第二电极被布置为耦合到用户的身体的第二部分。
13.根据任一前述权利要求所述的设备,其中,所述电极是被布置为检测生物电信号的电容电极。
14.根据权利要求10所述的设备,包括与所述电容电极相关联的导电保护件,其中,所述导电保护件相对于所述电极被安置以保护所述电极免受所述环境影响,并且所述导电保护件被驱动至与所述电容电极相同的电势。
15.根据权利要求10至11中的任一项所述的设备,其中,所述生物电信号包括心电图信号、脑电图信号、肌电图信号、眼电图信号和皮电电势中的至少一种。
CN201880062144.6A 2017-09-26 2018-09-10 用于感测生物信号的设备 Active CN111132612B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17193095.1A EP3459449B1 (en) 2017-09-26 2017-09-26 Apparatus for sensing biosignals
EP17193095.1 2017-09-26
PCT/FI2018/050637 WO2019063874A1 (en) 2017-09-26 2018-09-10 APPARATUS FOR DETECTING BIOLOGICAL SIGNALS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111132612A true CN111132612A (zh) 2020-05-08
CN111132612B CN111132612B (zh) 2023-06-30

Family

ID=60009433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880062144.6A Active CN111132612B (zh) 2017-09-26 2018-09-10 用于感测生物信号的设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11497426B2 (zh)
EP (1) EP3459449B1 (zh)
CN (1) CN111132612B (zh)
WO (1) WO2019063874A1 (zh)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3826246A (en) * 1973-03-07 1974-07-30 Esb Inc Apparatus for sensing physiological potentials
EP0247991A1 (fr) * 1986-05-27 1987-12-02 Delimer S.A. Méthode et appareillage de captation multicanal pour l'enregistrement digital de signaux électrophysiologiques lents et de faible amplitude
DE69305156D1 (de) * 1993-03-20 1996-11-07 Hewlett Packard Gmbh Empfänger für Differenzsignale
US20050278000A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-15 Strother Robert B Implantable pulse generator for providing functional and/or therapeutic stimulation of muscles and/or nerves and/or central nervous system tissue
CN102090885A (zh) * 2010-12-03 2011-06-15 浙江大学 一种多通道人体皮肤电位采集系统
US20110306862A1 (en) * 2008-06-13 2011-12-15 Monica Healthcare Limited Electrode and electrode positioning arrangement for abdominal fetal electrocardiogram detection
WO2014157896A1 (ko) * 2013-03-24 2014-10-02 서울대학교산학협력단 필름형 생체신호 측정장치, 이를 이용한 혈압 측정장치, 심폐지구력 추정장치 및 개인인증 장치
JP2015019837A (ja) * 2013-07-19 2015-02-02 日産自動車株式会社 電極装置及び車両用シート
CN105027027A (zh) * 2013-01-23 2015-11-04 诺基亚技术有限公司 用于限制电容感应电极的感应区域的方法和装置
CN105310681A (zh) * 2014-06-23 2016-02-10 三星电子株式会社 生物电极以及使用生物电极处理生物信号的方法和设备
US20160256111A1 (en) * 2013-10-22 2016-09-08 The Regents Of The University Of California Electrical wearable capacitive biosensor and noise artifact suppression method
US9445740B1 (en) * 2013-06-28 2016-09-20 West Affum Holdings Corp. Patient signal sensing device
CN106652869A (zh) * 2016-11-07 2017-05-10 京东方科技集团股份有限公司 用于显示面板的控制电路、驱动方法和显示装置
CN206507946U (zh) * 2016-01-18 2017-09-22 南方医科大学 一种基于声卡的便携式听觉诱发电位检测设备

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008152588A2 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Materials for capacitive sensors
US20120074961A1 (en) * 2010-09-29 2012-03-29 Kopin Corporation Capacitive sensor with active shield electrode
FI20106337A0 (fi) * 2010-12-17 2010-12-17 Polar Electro Oy Häiriönvaimennuspiiri biometrisiä mittauksia varten
EP2818103B1 (en) 2013-06-27 2016-08-03 Imec Biopotential signal acquisition system and method
KR102137259B1 (ko) 2013-08-08 2020-07-23 삼성전자주식회사 공통모드에 의한 차폐 구동을 통해 생체 신호를 측정하는 방법, 장치 및 회로
JP2016123852A (ja) 2014-12-31 2016-07-11 現代自動車株式会社Hyundai Motor Company 半接触式ecg測定システム及びその測定方法
EP3461401A1 (en) 2017-10-02 2019-04-03 Nokia Technologies Oy Apparatus and electronic circuitry for sensing biosignals

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3826246A (en) * 1973-03-07 1974-07-30 Esb Inc Apparatus for sensing physiological potentials
EP0247991A1 (fr) * 1986-05-27 1987-12-02 Delimer S.A. Méthode et appareillage de captation multicanal pour l'enregistrement digital de signaux électrophysiologiques lents et de faible amplitude
DE69305156D1 (de) * 1993-03-20 1996-11-07 Hewlett Packard Gmbh Empfänger für Differenzsignale
US20050278000A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-15 Strother Robert B Implantable pulse generator for providing functional and/or therapeutic stimulation of muscles and/or nerves and/or central nervous system tissue
US20110306862A1 (en) * 2008-06-13 2011-12-15 Monica Healthcare Limited Electrode and electrode positioning arrangement for abdominal fetal electrocardiogram detection
CN102090885A (zh) * 2010-12-03 2011-06-15 浙江大学 一种多通道人体皮肤电位采集系统
CN105027027A (zh) * 2013-01-23 2015-11-04 诺基亚技术有限公司 用于限制电容感应电极的感应区域的方法和装置
WO2014157896A1 (ko) * 2013-03-24 2014-10-02 서울대학교산학협력단 필름형 생체신호 측정장치, 이를 이용한 혈압 측정장치, 심폐지구력 추정장치 및 개인인증 장치
US9445740B1 (en) * 2013-06-28 2016-09-20 West Affum Holdings Corp. Patient signal sensing device
JP2015019837A (ja) * 2013-07-19 2015-02-02 日産自動車株式会社 電極装置及び車両用シート
US20160256111A1 (en) * 2013-10-22 2016-09-08 The Regents Of The University Of California Electrical wearable capacitive biosensor and noise artifact suppression method
CN105310681A (zh) * 2014-06-23 2016-02-10 三星电子株式会社 生物电极以及使用生物电极处理生物信号的方法和设备
CN206507946U (zh) * 2016-01-18 2017-09-22 南方医科大学 一种基于声卡的便携式听觉诱发电位检测设备
CN106652869A (zh) * 2016-11-07 2017-05-10 京东方科技集团股份有限公司 用于显示面板的控制电路、驱动方法和显示装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RAPIN M,PROENCA M,BRAUN F,等: "cooperative dry-electrode sensors for multi-lead biopotential and bioimpedance monitoring", 《PHYSIOLOGICAL MEASUREMENT》 *
杨正: "利用右腿驱动技术的心电信号模拟前端设计", 《西安电子科技大学学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3459449A1 (en) 2019-03-27
US20200245884A1 (en) 2020-08-06
EP3459449B1 (en) 2023-04-26
CN111132612B (zh) 2023-06-30
WO2019063874A1 (en) 2019-04-04
US11497426B2 (en) 2022-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Capacitive biopotential measurement for electrophysiological signal acquisition: A review
US6865409B2 (en) Surface electromyographic electrode assembly
Paul et al. The development of screen printed conductive networks on textiles for biopotential monitoring applications
Usakli Improvement of EEG signal acquisition: An electrical aspect for state of the art of front end
Thakor Biopotentials and electrophysiology measurement
US10660575B2 (en) Ultra high impedance sensor with applications in neurosensing
EP2394571B1 (en) Apparatus and method for measuring a biological signal
JP2013509251A (ja) 生体用電極
JP6222546B2 (ja) 電気インピーダンストモグラフィ測定装置
EP2848195B1 (en) Disposable protective overlay covering for biomedical sensors
US11813064B2 (en) Apparatus and electronic circuitry for sensing biosignals
Vlach et al. Capacitive biopotential electrode with a ceramic dielectric layer
Yousefi et al. Motion-affected electrode-tissue interface characterization for ambulatory eeg recording
Ianov et al. Development of a capacitive coupling electrode for bioelectrical signal measurements and assistive device use
Hokajärvi Electrode contact impedance and biopotential signal quality
CN111132612B (zh) 用于感测生物信号的设备
Jamaluddin et al. Flexible bio-signals channels acquisition system for ECG and EMG application
CN115530840A (zh) 用于电容式测量生物电信号的传感器的层构造
López et al. Reference electrode placement in EOG-based systems design
JP2014158576A (ja) 生体用電極
Babusiak et al. Smart sheet design for electrocardiogram measurement
CN217244417U (zh) 信号测量电路和差分电压测量系统
CN112638467B (zh) 用于ecg和除颤电路的单独印刷迹线
US20230000413A1 (en) Integrated differential voltage measuring system
VS et al. Design and Analysis of Electrical characteristic of Non-contact Capacitive Electrode for ECG Application

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant