[发明专利]电极的主动放电

说明书

本公开涉及一种电容传感器以及将其用在测量源于受检对象的生物医 学信号的方法，例如测量人的心电图、脑电图或肌电图。传感器包括用于 释放传感器电极上积累的电荷的监测和调节电路，放电可能导致测量值误 差。

测量生物医学信号是重要的，但对于患者而言并非始终是舒适的。为 了以不引人注目的方式测量生物医学信号，电容式测量方法是一种有潜力 的候选方法。

不直接接触皮肤的电容式传感器为用户提供了更大的自由度，实现患 者更舒适和不引人注目的测量和或监测。

可以采用这种电容式传感器测量例如患者的心电图(ECG)、脑电图 (EEG)或肌电图(EMG)。

使用电容传感器也造成如下问题，即电荷累积在耦合到高阻抗/电阻电 路的感测电极上。本发明公开描述了一种方法，以主动对电极放电，并在 发生放电时向系统其余部分提供数据无效信号，以避免信号处理中的误差。

当前测量生物医学信号的方法涉及到使用必需要接触皮肤的电极。使 用这种测量技术的优点是获得的测量值质量较高。

在近来的文献中，已经报道过生物医学信号的不接触(无电流接触) 测量[2]。

尽管无接触测量提供不了接触测量的稳定性和精确度，但这种测量的 可能性很大。

已经提出了多种系统和方法来测量源于对象的电荷，例如2002年3月 5日授权的美国专利6353324、2001年10月9日授权的6300616、以及2004 年10月19日授权的6807438；以及2006年3月16日公开的美国专利申请 No.2006/0058694。

不过，这些系统和方法仍然存在问题，尤其是在将感测电极用于测量 源于对象的生物医学电荷而不接触对象时。本文披露的系统和方法克服了 这种问题。

本公开涉及一种用于测量源于受检对象的少量生物医学电荷的电容传 感器，包括：具有电极的输入电路元件，该电极用于感测电荷以提供作为 被测电荷函数的输出信号，其中，该电极不与对象接触；连接到输入电路 元件的放大电路元件；处理电路元件，用于接收和处理所述放大的输出信 号并提供所述测量值；以及至少耦合到所述输入电路元件的调节和监测电 路元件，所述调节和监测电路元件包括监测电路元件和调节电路元件；其 中，所述监测电路元件用于监测所述放大的输出信号以检测由于所述电极 上的电荷累积导致的大于预设值的测量值误差；且其中，所述调节电路元 件用于在所述监测电路元件检测到测量值误差时被启动以对所述电极放 电，且所述调节电路元件在不再检测到测量值误差时被停用。

具体而言，目的是提供一种用于测量源于受检对象的少量生物医学电 荷的电容传感器，包括：

输入电路元件，用于感测所述电荷以提供作为被测电荷函数的输出信 号，其中，所述输入电路元件包括用于感测源于对象的电荷的电极以及电 连接到所述电极的第一电阻元件；其中，所述电极与所述对象没有电接触；

放大电路元件，所述放大电路元件连接到所述输入电路元件并用于放 大所述输出信号以提供测量值；

处理电路元件，用于接收和处理所述放大的输出信号并提供所述测量 值；以及

调节和监测电路元件，至少耦合到所述输入电路元件的所述调节和监 测电路元件，包括监测电路元件和调节电路元件；其中，所述监测电路元 件用于监测所述放大的输出信号以检测由于所述电极上的电荷累积导致的 大于预设值的测量值误差；且其中，所述调节电路元件用于在所述监测电 路元件检测到测量值误差时被启动以对所述电极放电，且所述调节电路元 件在不再检测到测量值误差时被停用。

另一个目的是提供一种传感器，其中，所述调节和监测电路元件还包 括用于指示何时由于误差导致测量值无效的显示指示器。

另一个目的是提供一种传感器，其中，所述调节电路元件还包括连接 到开关的第二电阻元件，所述开关连接到地电势并通过配置使得在处于闭 合位置时，所述调节电路元件被启动，在处于打开位置时，所述调节电路 元件不被启动；其中，所述第二电阻元件的电阻远小于所述第一电阻元件 的电阻。

另一个目的是提供一种传感器，其中，所述开关是电气开关、继电器 开关或半导体开关。

另一个目的是提供一种传感器，其中，所述第二电阻元件和所述闭合 位置的开关的电阻约为0。

另一个目的是提供一种传感器，其中，所述第二电阻元件和所述打开 位置的开关的电阻大于所述第一电阻元件的电阻。