[发明专利]用于利用电流补偿进行皮电活动测量的装置

说明书

本公开内容涉及用于利用电流补偿进行皮电活动测量的装置。用于测量皮电活动的装置可包括与角质层的第一部分接触的第一电极和与第二部分接触的第二电极。处理模块电耦合到电极并可操作，以执行下列操作：(a)使第一电极偏压在第一电压V+，使第二电极偏压在第二电压V‑，(b)测量在第一电极和第二电极之间流动的电流，所述电流对应于角质层的电导，(c)从测量到的电流减去补偿电流，(d)测量作为结果的电流，产生经放大的输出电压，(e)测量所述角质层的电导，以及(f)调整第一电压、第二电压以及所述补偿电流中的至少一个，以降低输出电压的饱和度。

本申请是于2014年3月17日提交的、题为“用于利用电流补偿进行皮电活动测量的装置”的国际申请号为PCT/EP2014/055304、国家申请号为201480025005.8的专利申请的分案申请。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月16日提交的标题为“Apparatus for Electro DermalActivity Measurement with Current Compensation”的美国临时专利申请No.61/802,500、以及2013年3月16日提交的标题为“Method for Estimating Human Well-beingThrough Heart Rate Variability”的美国临时专利申请No.61/802,519的优先权，这些专利申请在的公开内容通过引用全部并入于此。

技术领域

此处所描述的各实施例一般涉及用于测量皮电活动的设备、系统和方法，具体而言，涉及用于测量用户的皮肤的皮电活动的可穿戴设备以及方法。

背景技术

人皮肤由不同的组织层构成。这些组织层执行多个功能，例如，在身体的内部和外部部分之间形成界面，充当保护机制，具有体温调节功能，并允许通过皮肤进行液体的交换。人皮肤还包括产生汗的汗腺。汗包括可使电流通过皮肤传导的各种电解液。例如，如果能够产生自由离子的两个电极(诸如像银(Ag)电极)被设置在皮肤上，则自由离子可以通过皮肤在两个电极之间以电子方式传递。

一般被称为皮电活动的皮肤的电导非常低，一般以姆欧(S)来度量。皮肤的电导取决于角质层的厚度。皮肤的内层产生势垒，该势垒大小会变化并使电流在角质层中以或多或少被限制的方式流动。角质层越薄，电导就越高。例如，手指尖处的皮肤的电导可以在大约0.5μS到大约50μS的范围中，而腕处的皮肤的电导可以在大约0.05μS到大约80μS的范围中。这些变化可以取决于许多因素，包括个人的生理机能、温度、皮肤结构、以及自主神经系统(ANS)活动。

皮电活动信号一般包括两个交错信号；基础(tonic)水平以及相位(phasic)水平。基础水平(此处也被称为“基础水平电导”)是在没有任何外部或环境刺激的情况下的皮肤电导，缓慢地变化(即，低频率)，是如此处所描述的人的生理因素所导致的。基础水平可以在用户的腕部处具有大约0.05μS到大约50μS的范围。

相位水平(此处也被称为“相位水平电导”)通常与短期事件相关联，并在存在离散的环境刺激(诸如例如视线、声音、嗅觉、以及在事件前面的感知过程，诸如期待、决策等)的情况下发生。相位变化通常表现为皮肤电导的突然的提高，或皮肤电导中的“峰值”。

系统和设备也可以用于通过皮肤或在用户的皮肤下面的血液中测量心率变异性(HRV)。HRV被定义为心率的心搏与心搏之间的变化。变化越大，HRV就越大。HRV是心肌梗塞的死亡率的已知预测子，其他病理学条件也可以与修改的(通常较低)HRV相关联，包括充血性心力衰竭、糖尿病神经病变、心脏移植术后抑郁、对婴儿猝亡综合征(SIDS)的敏感性、以及早产儿的存活率。HRV还涉及情绪激发。已经发现在严重的时间压力以及情感紧张、升高的焦虑水平下，或者在报告了日常担忧频频率更大并且持续时间更长的个人中，HRV减小。