CZ29660U1 - Kapacitní elektroda pro snímání biopotenciálů - Google Patents

Description

Technické řešení se týká kapacitní elektrody pro snímání bio-potenciálů a jejího zapojení, s využitím zejména při dlouhodobém snímání biopotenciálů, například v systémech pro domácí péči, monitorování sportovců při sportovních aktivitách a monitorování záchranných složek. Dosavadní stav techniky

Snímání a následné zpracování, spolu s vyhodnocením abnormalit elektrických projevů některých orgánů lidského těla, je velmi častou diagnostickou procedurou medicíny. Mezi nej častěji snímané biopotenciály patří elektrokardiogram (EKG křivka), elektromyogram (EMG křivka) a elektroencefalogram (EEG křivka).

Zpracování a vyhodnocování biosignálů doznalo vysoké úrovně i standardizace, nicméně kvalita prvotního signálu z elektrod výslednou hodnotu vyhodnocení ovlivňuje zásadním způsobem, proto se elektrodám pro snímání biosignálů věnuje stále vysoká pozornost.

Nej častěji, dokonce dominantně, se používá tzv. plovoucí elektroda, která je tvořena komůrkou vyplněnou elektricky vodivým gelem, který po položení elektrody na kůži zprostředkovává přenos elektrického proudu z povrchu těla zvýšením elektrické vodivosti suché a téměř nevodivé povrchové vrstvy kůže na kovovou část elektrody (pecku) umístěnou v komůrce s gelem. Přenos elektrického proudu generovaného elektricky aktivním orgánem jev tkáních lidského těla veden převážně jejími elektrolyty (vodiči 2. řádu). V úseku kůže - kov je veden rovněž elektrolytem, kterým je gel elektrody. Z kovové pecky elektrody je veden takto snímaný elektrický proud kovovým vodičem (vodičem 1. řádu) na kovový vývod - koncovku elektrody pro připojení kabelu elektronického zařízení.

V praxi se nej častěji používá elektroda této konstrukce zvaná argentchloridová (Ag/AgCl) s kovovou peckou tvořenou stříbrem (Ag) povleklým tenkou vrstvičkou jeho špatně rozpustné soli (chloridem stříbrným, AgCl), oddělující kovové stříbro od vodivého gelu, který obsahuje aniont použité soli (ď), kterou je nejčastěji chlorid draselný (KC1). Směr elektrického proudu, pohybu iontů a elektronů je určen silou elektrického pole a oxido-redukčními jevy na rozhraních.

Velkou nevýhodou výše popsané elektrody je vznik polarizačního napětí na rozhraní elektrolyt kov, které je mnohonásobně větší než snímané napětí generující elektrický proud (/) tekoucí kůží a elektrodou. Polarizační napětí je časově nestabilní a prudce se mění s pohybem elektrody, což je příčinou hrubých napěťových artefaktů na výstupu této elektrody, které snímaný elektrický signál znehodnocují. Ani odstranění suché povrchové a špatně vodivé vrstvy kůže pro zvýšení její elektrické vodivosti a dokonalá fixace elektrody na kůži tyto artefakty neodstraní. Elektrochemie vzniku a chování nábojových dvoj vrstev této elektrody je složitá, pro potřeby tohoto materiálu jsou však podstatné výsledné jevy, jako vznik a nestabilní chování „polarizačního napětí“, a to při použití jakéhokoliv kovu a jakéhokoliv elektrolytu.

Jiní se zaměřili na úplné vyloučení vzniku a vlivu polarizačního napětí na užitečný signál. Jejich konstrukce se zaměřila na vytvoření přechodového, tedy vazebního kondenzátoru, jehož kapacita (O spolu se zátěžovým rezistorem (/?) umožní kapacitní přenos biopotenciálů, který má obvykle střídavý charakter, ale jehož frekvenční spektrum leží v poněkud nízkých kmitočtových pásmech. To v praxi znamená, že pro přenesení nízkých frekvencí vazebním kondenzátorem malé kapacity (řádově desítky pF) je vyžadována velmi vysoká vstupní impedance následných elektronických obvodů (řádově jednotky ΤΩ). Frekvenční přenos kondenzátorovou vazbou můžeme mimo jiné vyjádřit časovou konstantou τ podle vztahu:

x = RC (s, Ω, F)

Například pro přenos nízkých frekvencí elektrokardiogramu je τ - 3,2 s.

Přes konstrukční snahu o vytvoření přijatelné hodnoty kapacity tohoto vazebního kondenzátoru, ať použitím různých kovových materiálů pro desku kondenzátoru, která tvoří vlastní kontaktní

-1 CZ 29660 Ul plochu elektrody, ať zvětšením plochy této desky či použitím vysoce jakostních dielektrik, jsou výsledky rozpačité, tj. kapacita vazebního kondenzátoru elektrody není dostatečná a přenos nízkofrekvenčních složek biopotenciálů je omezený a nedostatečný.

Důvod stále nízké kapacity je v tom, že po přiložení kapacitní elektrody na kůži vzniká vazební kondenzátor, který je tvořen prokrvenou vrstvou kůže, která tvoří další biologickou desku komplexního, tj. složeného kondenzátoru. Takto složený kondenzátor je tvořen sériovým řazením těchto částí: biologickou kožní deskou, tkáňovým dielektrikem s dielektrickými, tj. polarizačními vlastnostmi kožních vrstev, případně dalšími elektricky nevodivými vrstvami dielektrika mezi kůží a elektrodou, první, tj. kontaktní deskou přiloženého vazebního kondenzátoru, jeho dielektrikem a druhou deskou přiloženého vazebního kondenzátoru. Tím však dochází k sériovému řazení kondenzátorů. První (Ci) je „biologický“ s malou kapacitou a druhý (C]) je „technický“ s kapacitou velkou. Při sériovém řazení kondenzátorů je však výsledná kapacita celé kapacitní přenosové soustavy nižší než menší ze dvou v sérii zapojených kondenzátorů, což je dáno matematickým vztahem:

C = (^-^)/(^ + ^) (F)

V současné době jsou vyvíjeny různé druhy kapacitních senzorů, které se vypořádávají s uvedenými nevýhodami. Řešení v patentové přihlášce č. W02002013676A2 popisuje keramickou jednodeskovou kapacitní EEG elektrodu, která má vodivou desku s vnější a vnitřní plochou pokrytou izolační vrstvou z keramického dielektrického materiálu, který má tloušťku v rozmezí od 0,1 do 0,5 mm. Izolační vrstva pokrývající vnější plochu vodivé desky je přizpůsobena ke styku s pokožkou hlavy nebo kůže. Izolační vrstva není pokryta vodivou vrstvou a tak není umístěna mezi dvě vodivé vrstvy, jako u běžného kondenzátoru. Suchá elektroda je zvláště uzpůsobena pro umístění na pacientově pokožce hlavy pro detekci mozkových vln v systému EEG. Elektroda obsahuje kovovou desku uloženou mezi velmi tenkou vrstvu keramického materiálu na jedné straně kovové desky a relativně tlustší vrstvu keramického materiálu na druhé straně kovové desky. Kovová deska je vodivě připevněna k desce s tištěnými spoji, na které je umístěn zesilovač pro zesílení mozkových vln detekovaných elektrodou.

V patentové přihlášce č. W02010131267 Al je popsán systém a způsob použití flexibilní kapacitní elektrody pro měření biosignálů. Systém obsahuje alespoň dvě elektrody, přičemž alespoň jednaje kapacitní elektroda s pružnou strukturou, systém dále obsahuje obvod pro měření napětí mezi uvedenými dvěma elektrodami. V některých provedeních jsou obě elektrody kapacitní a mohou být uspořádány jako pružné pásy. Systém je vhodný pro měření signálů EKG a může být nakonfigurován tak, aby měřil dechové úsilí s využitím respirační indukční pletysmografie (RIP), za použití stejných elektrod, které se používají pro kapacitní měření EKG signálů. Metoda zahrnuje generování přídavného proudového signálu z generátoru připojeného k obvodu, kde tato frekvence je výrazně odlišná od frekvence užitečného biologického signálu. Měřením napětí frekvenční složky signálu odpovídající přídavnému proudovému signálu lze stanovit kolísání celkové impedance a kolísání kapacitance obvodu. Z kolísání celkové impedance se získá upravený napěťový signál, který reprezentuje měřený biologický signál.

V patentové přihlášce č. WO2008152588 jsou popsané materiály pro kapacitní senzory. Kapacitní senzor pro snímání elektrických polí těla obsahuje elektrodu, stínění, izolační materiál oddělující elektrodu a stínění a pouzdro se zapojenými elektronickými obvody. Senzor se vyznačuje tím, že triboelektrické vlastnosti izolačního oddělovacího materiálu, nebo materiálu, ze kterého je pouzdro, jsou v podstatě shodné s vlastnostmi kůže těla, čímž se snižuje vytváření statického náboje na kapacitním senzoru. Kapacitní snímač dále obsahuje vodivý povlak, což může být stříbro, zlato nebo slitiny obsahující zlato a stříbro. Izolační materiál a pouzdro jsou tkané nebo pletené prokládané vlákna tkaniny vybrané ze skupiny sestávající z nylonu, vlny, hedvábí a bavlny.

V patentové přihlášce vynálezu č. PV 2011-476 jsou popsané elektrody na bázi vodivých polymerů pro snímání elektrických biosignálů a stimulaci biologických objektů. Podstatou popsané elektrody je použití polymeru vykazujícího smíšenou elektronovou a iontovou vodivost. Elektroda je sestavená z nosného materiálu, na němž je aplikována vrstva vodivého polymeru, která je v kontaktu s vodičem odvádějícím nebo přivádějícím elektrickou energii. Biologický objekt může

-2CZ 29660 Ul být stimulován elektrickým signálem, nebo z něj může být elektrický signál snímán. Nosným materiálem pro nanesení vrstvy vodivého polymeru může být také měřený nebo stimulovaný objekt nebo vodič odvádějící nebo přivádějící elektrickou energii. Vodivý polymer je polyanilin nebo polypyrrol.

Nevýhodou dosavadního stavu techniky je vysoké polarizační napětí, které snižuje citlivost měření a které vzniká v důsledku použití elektricky vodivých materiálů snímací vrstvy pro snímání biopotenciálů z povrchu lidského těla. Doposud známé konstrukční řešení kapacitního snímání má malou kapacitní vazbu v důsledku použití kovové snímací plochy pokryté ochranným elektricky nevodivým materiálem. Tím se snižuje kvalita přenosu biopotenciálů z lidského těla a přenos nízkých frekvencí je omezen. V případě patentu WO2002013676A2 je použitá keramická plocha umístěna i na druhé straně kovové desky vazebního členu, nad kterou je umístěna elektronika. Tato keramická vrstva se rovněž chová jako dielektrikum a přenáší tedy i proudy generované elektronikou elektrody přes kapacitní vazbu na vstup impedančního převodníku, což má za následek zvýšení šumu snímaného signálu a také vyšší složitost konstrukce takové elektrody směřuje k prodražení výroby. Rovněž není znám materiál použitého keramického materiálu. Pro zajištění kapacitní vazby je nutné použít dielektrické materiály s velmi vysokou permitivitou. V klinické praxi, při použití kovových (gelových) elektrod, je mimo polarizační napětí, nevýhodou potřeba použít vodivý gel zvyšujícího vodivost v místě elektrody a snímané místo je potřeba udržovat v čistotě a už vůbec není možné snímat biopotenciál přes tkaninu.

Toto jsou jedny z hlavních nevýhod dosavadního stavu techniky, zejména při dlouhodobém snímání biopotenciálů v systémech pro domácí péči a monitorování sportovců při sportovních aktivitách.

Technické řešení si klade za cíl vytvořit kapacitní elektrodu, která umožní dlouhodobé kapacitní (bezkontaktní) měření EKG při dosažení srovnatelné kvality signálu s klasickými gelovými elektrodami a bude umožňovat měření i při tělesné aktivitě. Výhodou bude možnost instalace elektrod do oděvu.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje uspořádání kapacitní elektrody pro měření biosignálů zahrnující vazební člen jehož podstata spočívá v tom, že vazební člen tvoří dielektrikum, v podobě vrstvy keramiky, spojené s kovovou deskou.

Podstata technického řešení spočívá vtom, že vazební člen je tvořen dielektrikem vyrobeným z keramiky a jednou kovovou deskou, z níž je elektrický proud veden do vstupního obvodu elektronického impedančního převodníku s vysokou vstupní impedancí. Vazební člen se přikládá na kůži měřeného subjektu keramickým dielektrikem. Kontaktní plocha může a nemusí být od kožního povrchu oddělena vrstvou elektricky nevodivého materiálu (například textil, bavlněná látka apod.).

Konstrukčním uspořádáním v kapacitní elektrodě podle technického řešení je to, že pomocí dielektrika v podobě keramické vrstvy a kovové desky je vytvořen vazební Člen, který je po přiložení kapacitní elektrody ke kůži součástí kapacitní vazby vzniklého kondenzátoru na rozhraní elektroda-kůže. Kapacitní vazba kondenzátoru elektroda-kůže je tvořena prokrvenou vrstvou kůže (dermis, subcutis), která tvoří biologickou desku kondenzátoru, dále kožním dielektrikem s polarizačními vlastnostmi pokožky (epidermis) kapacitně rezistivního charakteru, a v části kapacitní elektrody eventuálně vloženou vrstvou elektricky nevodivého materiálu kapacitně rezistivního charakteru (například tenká bavlněná látka), keramickou vrstvou dielektrika o relativní permitivitě e_r při 20 °C větší než 1000 a druhou (technickou) kovovou deskou vazebního členu.

Podstatou zapojení elektronického obvodu kapacitní elektrody pro měření biosignálů je impedanční převodník, na jehož vstupu jsou rovněž připojeny elektronické obvody antisaturačního obvodu a obvodu ESD ochrany. Referenční signál na vstupu impedančního převodníku je přiveden přes rezistor, kdy hodnota referenčního signálu je v rozsahu napájecího napětí.

-3CZ 29660 Ul

Výhodou takto uspořádané elektrody pro snímání bio-potenciálů je eliminace polarizačního napětí v důsledku využití keramické snímací vrstvy při snímání biopotenciálů z povrchu lidského těla. Díky konstrukčnímu řešení kapacitního snímání není potřeba použití gelu zvyšujícího vodivost v místě elektrody a snímané místo není potřeba očistit. Navíc je možné, při dodržení specifických materiálových vlastností na rozhraní elektroda-kůže, snímat také přes tkaninu nebo jinou elektricky nevodivou vrstvu. Toto má velký význam při dlouhodobém snímání biopotenciálů v systémech pro domácí péči, monitorování sportovců při sportovních aktivitách a monitorování účastníků záchranných složek během zásahu.

Výhodou keramického povrchu snímací vrstvy kapacitní elektrody oproti jiným kapacitním elektrodám s kovovou snímací vrstvou je odolnost vůči oxidaci, při které opět vzniká polarizační napětí a zkreslení užitečného signálu zejména při pohybu. K oxidaci kovových elektrod a vzniku polarizačního napětí dochází zejména při déletrvajícím měření (např. EKG holtery).

Jedinečnými inovativními vlastnostmi je možnost dlouhodobého kapacitního (bezkontaktního) měření EKG při dosažení srovnatelné kvality signálu s klasickými gelovými elektrodami, které se užívají v klinické praxi. Díky relativně malým rozměrům je výhodou možnost instalace elektrod do oděvu. Monitorovací systém pro měření biopotenciálů je tak možné mít okamžitě k dispozici ihned po oblečení oděvu, neomezující pohyb a běžnou činnost.

Objasnění výkresů

Technické řešení je schematicky znázorněno na výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno schéma zapojení kapacitní elektrody s unipolámím napájením s impedančním převodníkem, kdy vazební člen tvoří dielektrikum s kovovou deskou a kde je přiložen dielektrikem přímo na kůži, kde obvod ESD ochrany je integrovanou částí impedančního převodníku, zatímco rezistor i antisaturační obvod jsou připojeny na vstup impedančního převodníku. Na obr. 2 je znázorněno schéma zapojení kapacitní elektrody s unipolámím napájením, kdy vazební člen tvoří vrstva elektricky nevodivého materiálu, dielektrikum a kovová deska, kde je vazební člen přiložen vrstvou elektricky nevodivého materiálu na kůži, kde obvod ESD ochrany je integrovanou částí impedančního převodníku, zatímco rezistor i antisaturační obvod jsou připojeny na vstup impedančního převodníku. Na obr. 3 je znázorněno schéma zapojení kapacitní elektrody s bipolámím napájením s impedančním převodníkem, kde obvod ESD ochrany je přiveden na jeho vstup, na který jsou dále připojeny i rezistor a antisaturační obvod. Obr. 4 znázorňuje modifikované zapojení z obr. 3, kdy je navíc použito stínění elektronických součástek v zapojení kapacitní elektrody. Na obr. 5 je znázorněno schéma uspořádání kapacitní elektrody i včetně kapacitní vazby kondenzátoru na rozhraní elektroda-kůže, kdy vazební člen tvoří keramické dielektrikum s kovovou deskou a na obr. 6 je znázorněno schéma uspořádání kapacitní elektrody i včetně kapacitní vazby kondenzátoru na rozhraní elektroda-kůže, kdy vazební člen tvoří vrstva elektricky nevodivého materiálu, keramické dielektrikum a kovová deska.

Příklady provedení technického řešení

Technické řešení bude osvětleno v následujícím popisu na příkladném provedení kapacitní elektrody s odkazem na příslušné výkresy. Uvedené příklady znázorňují varianty provedení zapojení kapacitní elektrody s příslušnými impedančními převodníky, které však nemají z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv.

Základní uspořádání kapacitní elektrody i včetně rozhraní elektroda-kůže je znázorněno na obr. 5. Toto uspořádání zahrnuje vrstvy kůže, kterými jsou dermis a subcutis 1 a epidermis 2. Tělní tekutiny, v tomto případě krev a pot, tvoří biologickou desku 5 kondenzátoru 7. Kapacitní elektroda zahrnuje, dielektrikum 4, v podobě vrstvy keramiky, která je nanesena na kovovou desku 6, přičemž takto uspořádané části kapacitní elektrody tvoří technický vazební člen 1_8 kondenzátoru 7.

Zapojení kapacitní elektrody je následující. Kondenzátor 7 společně s rezistorem 8 tvoří homopropustný filtr prvního řádu pro signál 15, který vede do vstupu impedančního převodníku 9. Na vstup impedančního převodníku 9 jsou rovněž připojeny elektronické obvody a to antisaturační

-4CZ 29660 UI obvod 10 a obvod ii ESD ochrany. Obvod H ESD ochrany je připojen na kladnou větev 14 napájecího napětí a zápornou větev 13 napájecího napětí. Na rezistor 8 a antisaturaění obvod 10 je veden referenční signál 12. Výstupem kapacitní elektrody je signál 16, který je měřitelný na výstupu impedančního převodníku 9.

Kapacitní elektroda díky kapacitní vazbě snímá elektrické napětí generované biologickým zdrojem elektrického pole. Měřený elektrický signál 15 z kondenzátoru 7 má velmi vysokou impedanci a je proto převeden pomocí impedančního převodníku 9 na výstupní signál 16 s nízkou impedancí, přičemž signál 15 je v rozmezí elektrického napájecího napětí udržován pomocí napětí referenčního signálu 12. Antisaturaění obvod 10 slouží k rychlému vyrovnání úrovně napětí signálu 15 na úroveň kolem napětí referenčního signálu 12, pri překročení prahového elektrického napětí diod antisaturačního obvodu 10. Obvod H ESD ochrany chrání vstup impedančního převodníku 9 před elektrostatickými výboji dvojicí rychlých antiparalelně zapojených diod, které odvedou elektrostatický výboj od vstupu dříve, než dojde k poškození vstupních tranzistorů impedančního převodníku 9.

Další varianta uspořádání kapacitní elektrody včetně rozhraní elektroda-kůže je znázorněna na obr. 6. Toto uspořádání zahrnuje vrstvy kůže, kterými jsou dermis a subcutis 1 a epidermis 2. Tělní tekutiny, v tomto případě krev a pot, tvoří biologickou desku 5 kondenzátoru 7. Dále kapacitní elektroda zahrnuje vrstvu 3 elektricky nevodivého materiálu, dielektrikum 4 v podobě vrstvy keramiky, která je nanesena na kovovou desku 6, přičemž takto uspořádané části kapacitní elektrody tvoří technický vazební člen 18 kondenzátoru 7. Vrstvou 3 elektricky nevodivého materiálu může být například tkanina, či oděv vložená mezi kůži 2 a keramickou desku 4.

Zapojení kapacitní elektrody je identické, jako v případě obr. 5.

Na obr. 2 a obr. 3 jsou znázorněna schémata zapojení kapacitní elektrody s unipolámím napájením pro měření EKG. Zapojení kapacitní elektrody je podobné (viz obr. 5 a obr. 6) avšak s tím rozdílem, že obvod 1T ESD ochrany je integrovanou částí impedančního převodníku 9. Jako impedanční převodník 9 je použit OZ LMP7701. Na vstupu elektronického obvodu je vazební člen tvořen dielektrikem 4 a kovovou deskou 6 diskového keramického kondenzátoru 7 Vishay CeraMite 20VL Series, 0,1 pF, 400 VAC, kdy jedna jeho kovová deska je odstraněna (např. broušením). Keramickou stranou - keramickým dielektrikem 4 typu Y5V se přikládá buď přímo na povrch kůže 2 jak je patrné z obr. 1 nebo přes tenkou vrstvu 3 elektricky nevodivého materiálu viz obr. 2. Mezní frekvence homopropustného filtruje dle relace:

f_m= 1/(2 π-RQ (Hz), přičemž kapacita vzniklého vazebního kondenzátoru C jedné kapacitní elektrody byla vypočtena na základě měření vzájemné kapacity C_vz mezi kovovými deskami 6 dvou vazebních členů 18 (viz tabulka 1). Jedná se o sériové propojení dvou konděnzátorů 7 s předpokládanou shodnou kapacitou. Jak je patrné, kapacita závisí zejména na použitém materiálu vrstvy 3 elektricky nevodivého materiálu na rozhraní kůže-elektroda. Dále se projevuje vliv přítlaku a vzdálenost technických vazebních členů 18 (tyto parametry jsou zohledněny ve výsledcích měření v tabulce 1). Přítlak byl testován v rozsahu 3 až 30 g/cm²; vzdálenost technických vazebních členů 18 byla v rozsahu 4 cm až 80 cm. Mezní frekvence homopropustného filtru dle tabulky 1 pri měření přímo na kůži 2 vyhovuje nárokům pro diagnostická monitorování EKG. Lepší stabilitu izoelektrické linie je možné docílit zvýšením mezní frekvence filtru, úpravou hodnoty odporu rezistoru 8 až na 100 ΜΩ. Při použití bavlněné tkaniny jako vrstvy 3 na rozhraní kůže-elektroda již mezní frekvence stoupá i pro hodnoty odporu rezistoru 8 řádově v GQ a vyhovuje nárokům pro běžná ambulantní monitorování EKG.

Na obr. 3 je znázorněno schéma zapojení kapacitní elektrody s bipolámím napájením. Jako impedanční převodník 9 je použit OZ OPA124. Tento OZ má oproti LMP7701 lepší vlastnosti pro kapacitní snímání a dosahuje nižší úrovně rušení pri snímání přes vrstvu 3 elektriky nevodivého materiálu, např. textilního materiálu. Jeho vstupy jsou citlivé na elektrostatické výboje, proto musí být použit obvod li ESD ochrany. V tomto případě je jako obvod li ESD ochrany použita dvojice antiparalelně zapojených diod ESD9R3.3ST5G s nízkým zbytkovým proudem. OZ vyža-5CZ 29660 Ul duje bipolámí napájení kladnou napájecí větví 14 +2,5 VDC a zápornou napájecí větví 13 -2,5 VDC. Jako referenční signál 12 slouží analogová zem.

Na obr. 4 je znázorněna modifikace zapojení dle obr. 3 s přidaným kovovým stíněním 17 na vnější straně kapacitní elektrody realizovaným vrstvou mědi na plošném spoji nebo vodivou textilní látkou, kterou je zapojení obaleno. Toto stínění 17 je propojeno se stíněním přívodních vodičů a slouží k potlačení elektromagnetické interference (EMI).

Tabulka 1: Výsledky měření vstupní kapacity mezi dvěma technickými vazebními členy 18 (jejich vzdálenost 4-80 cm); výpočet vstupní kapacity a mezní frekvence homopropustného filtru kapacitní elektrody.

Materiál rozhraní kůže-elektroda	Cvz [pF]	C[pF]	Án[Hz]
Přímo na kůži	2000 až 10 000	4000 až 20 000	0,008 až 0,04
Bavlněná tkanina	30 až 45	60 až 90	0,3 až 0,5

Průmyslová využitelnost

Kapacitní elektroda podle technického řešení nachází průmyslovou využitelnost, zejména v medicíně a telemedicíně, konkrétněji nachází uplatnění kromě domácího použití také ve sportovním využití, nebo ve využití záchrannými složkami a armádou.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (7)

1. Uspořádání kapacitní elektrody pro měření biosignálů zahrnující vazební člen (18), vyznačující se tím, že vazební člen (18) tvoří dielektrikum (4), v podobě vrstvy keramiky, spojené s kovovou deskou (6).

2. Uspořádání kapacitní elektrody pro měření biosignálů podle nároku 1, vyznačující se tím, že vazební člen (18) dále tvoří vrstva (3) elektricky nevodivého materiálu.

3. Uspořádání kapacitní elektrody pro měření biosignálů podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že relativní permitivita e_r keramické vrstvy (4) je při 20 °C větší než 1000.

4. Kapacitní elektroda pro měření biosignálů podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hodnota odporu rezistoru (8) je určena na základě požadované mezní frekvence filtru v závislosti na použitých materiálech na rozhraní elektroda-kůže až na 100 ΜΩ.

5. Zapojení kapacitní elektrody pro měření biosignálů podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vstupní signál (15) je veden na vstup impedančního převodníku (9), na jehož vstup je dále připojen antisaturační obvod (10), přičemž obvod (11) ESD ochrany je integrovanou částí impedančního převodníku (9), přičemž referenční signál (12) je připojen na antisaturační obvod (10) a rezistor (8) a výstupem kapacitní elektrody je signál (16).

6. Zapojení kapacitní elektrody pro měření biosignálů podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vstupní signál (15) je veden na vstup impedančního převodníku (9), na jehož vstup je dále připojen antisaturační obvod (10) a dále obvod (11) ESD ochrany, přičemž obvod (11) ESD ochrany je dále připojen na kladnou větev (14) napájecího elektrického napětí a zápornou větev (13) napájecího elektrického napětí, kdy referenční signál (12) je připojen na antisaturační obvod (10) a rezistor (8) a výstupem kapacitní elektrody je signál (16).

7. Zapojení kapacitní elektrody pro měření biosignálů podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že elektronické obvody kapacitní elektrody jsou opatřeny stíněním (17) proti elektromagnetické interferenci.