[发明专利]电容式感测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容式感测系统和一种电容式感测方法。

背景技术

WO2008/152588A1公开了一种用于感测身体电场的电容式传感器，该电容式传感器包括电极、屏蔽件、将该电极与该屏蔽件分开的绝缘分隔材料以及包括相关电子电路的外壳，其中绝缘分隔材料或用于外壳的材料的摩擦电属性大体上与身体皮肤的摩擦电属性相匹配，从而减少了在该电容式传感器上的静电荷的产生。该电容式传感器被用在对来自身体的电生理信号的测量期间存在运动的应用中，所述应用例如是心电图描记法或肌电图描记法。

发明内容

即使减少了在电容式传感器上的静电荷的产生，但是通常随着时间变化的存在于身体上的静电荷仍然可以使电容式传感器的感测信号失真。此外，由于要被感测的对象与电容式传感器之间的变化距离所导致的运动伪影可以使信号失真。因此，该感测信号是一种小的低质量的信号。

本发明的目的是提供一种电容式感测系统和一种电容式感测方法，其中改善了由该电容式感测系统产生的感测信号的质量。

在本发明的一个方面中，提出一种用于感测对象的电容式感测系统，其中该电容式感测系统包括：

-电荷提供单元，其用于在对象的感测部位处提供永久电荷，

-电容式传感器，其包括用于通过在对象的感测部位处电容性地感测对象来生成感测信号的感测电极。

因为电容式感测系统包括用于在对象的感测部位处提供永久电荷的电荷提供单元，所以可以减少或消除电荷(特别是静电荷)的波动，从而减少或消除由这些波动带来的感测信号的失真，并且因而改善了由电容式感测系统产生的感测信号的质量。此外，通过在对象的感测部位处提供永久电荷，有意地优先使对象与电容式传感器的感测电极之间的偏置(bias)变大，从而增加了对机械运动的灵敏度。大体上由这些在对象与感测电极之间的机械运动引起的作为结果的感测信号通常大于大体上由如ECG或EMG之类的电生理场产生的信号。因而，该电容式感测系统产生了具有较大信噪比并且因此具有改善的质量的较大信号。

电荷提供单元可以是被配置为在对象的感测部位处提供永久电荷的任何单元。电荷提供单元的优选实施例将在下文中进一步描述。

永久电荷优先为永久静电荷。如果电荷在时间上恒定，则电荷被优先认为是永久的。如果在至少一分钟内，进一步优选为在至少一小时内，进一步优选为在至少一天内，进一步优选为在至少一个月内，并且甚至进一步优选为在至少一年内，电荷的变化小于10％，进一步优选为小于5％，并且甚至进一步优选为小于3％，则电荷被优先认为在时间上恒定。

电容式感测系统优先被配置为感测人或动物的身体，特别是被配置为产生身体的生理信号。例如，如果人或动物位于椅子或床上，则电容式感测系统可以被配置为透过衣料感测身体。这允许例如当人在睡眠时对与健康相关的参数进行监测。电容式传感器优先被配置为执行对人或动物的机械运动的非接触测量。

优选的是，电荷提供单元包括用于附着到对象以提供电荷的驻极体(electret)。

驻极体优先为驻极体箔。包括驻极体的电荷提供单元是确保在感测部位处具有可靠的并且随时间恒定的静电荷的电荷提供单元的实施例。

优先为驻极体箔的驻极体优先被配置为附着到人或动物的身体上，或者附着到被优先地机械耦合到该身体的其他对象(如衣料、椅子、床等)上。

驻极体为永久性带电材料，该永久性带电材料意味着无需外部偏置并且电荷不将随着时间而消失。

驻极体可以被配置为放置在必须被感测的对象(优先为身体)的一部分上。驻极体的尺寸，尤其是驻极体箔的尺寸，可以被配置为适合于要被感测的区域的尺寸，例如，如果仅小的肌群必须被感测，则驻极体可以具有较小的尺寸，并且如果例如为了探查呼吸必须对上胸部进行感测，则驻极体的尺寸可以较大。驻极体，尤其是驻极体箔，可以被配置为用作一次性使用的箔。

进一步优选的是，电荷提供单元包括电压源和用于附着到对象的导电元件，其中电压源连接到导电元件以用于提供永久电荷。

电压源例如为几伏的电池，例如小于10伏的电池。

导电元件优先为导电箔。该导电箔也可以被配置为适合于要被感测的区域的尺寸。导电箔也可以被配置为用作一次性使用的箔。

导电箔优先由生物相容性材料制成。该导电箔优先地被配置为适合被较长时间段佩戴，例如被配置为佩戴几分钟到几天。导电箔优先为薄的，即优先地具有小于1mm的厚度，以便尽可能不显眼。导电箔可以由导电织物制成。