专利名称:运动人为噪声减少的电生理学测量的制作方法可以借助于粘合剂将用于测量类似EEG、EMG和ECG的电生理学信号的常规电极附着于患者的皮肤。通常,可以使用凝胶确保电极和身体之间的良好电流接触。粘合剂和凝胶能够导致皮肤刺激并使得对连续监测感到不舒适。对这种电极的替代是电容性传感器,其中使用皮肤和电极之间的电容性耦合来测量表面电势。在WO 2006/066566A2中公开了这样的电容性传感器,该文献描述了用于对具有生物学起源的电磁信号进行电容性测量的传感器系统和方法。用于电生理学测量的电容性传感器由于电容性电极和身体或皮肤之间的距离随时间变化而受运动人为噪声 (artifact)的影响。在很多这种应用中,这样的运动人为噪声可能导致问题。
本发明的目的是提供一种包括电容性传感器的设备以及相应的方法,其具有减少的运动人为噪声。根据本发明的一方面,提供了一种设备,其被配置成测量身体的至少一个电生理学信号,并且包括至少一个电容性传感器电极以及配置成控制所述至少一个电容性传感器电极和身体之间的平均电压以减小或最小化运动诱发的信号的装置。于是,即使在要测量的身体移动的情况下,也实现了精确的信号测量。可以提供至少一个参考电极,靠近身体或与身体电流接触地布置所述参考电极。 所述参考电极使得能够设置或检测参考电势以提高测量精度。所述至少一个参考电极可以连接到电压源、电流源或允许定义参考电极电势从而定义身体的电势或电气条件的参考电势。根据实施例中的一个或多个,电压或电流源可以耦合到至少一个传感器电极和连接到传感器电极的缓冲放大器的输入,从而允许对传感器电极测量条件的限定设置。根据实施例中的一个或多个,至少两个传感器电极可以耦合到对于至少一个参考电极的微分放大器的输入。于是,精确的微分测量是可能的。该设备可以包括至少两个或三个传感器电极,该至少两个或三个传感器电极被配置成测量基本相同的电生理学信号并被布置在与身体不同距离处和/或被供应以不同的平均电压。由于这种布置,可以基于传感器电极的输出信号产生可靠的反馈信号,从而使平均电压到达限定值。限定值可能具有特定预设值,或可以任选地为零。于是能够减小或消除运动诱发的信号。根据实施例中的一个或多个,提供至少一个缓冲放大器,其被配置成将施加到所述缓冲放大器输入的所述传感器电极的输出信号转换成输出信号,同时将所述传感器电极上的平均电压保持在由施加到所述缓冲放大器的另一输入的信号所限定的电平。这个概念实现了运动诱发的信号最小化。可以将至少三个传感器电极布置成三角形样式或同心圆形式,以确保协同定位 (co-location)并获得运动诱发的信号的可靠信息。根据实施例中的一个或多个,可以提供至少三个传感器电极,其中所述传感器电极之一可以布置在传感器电极布置的中心,其他传感器电极可以按分段形式围绕中心电极,分段布置成环或矩阵的形式。这种布置实现了运动诱发的信号的检测和/或消除。在另一个实施例中,所述设备包括布置成小段形式的至少三个传感器电极,所有电极的段以散布方式分布。这种布置实现了运动诱发的信号的检测和/或消除。根据本发明的另一方面或根据实施例中的一个或多个,所述设备或者一种设备可以包括振荡器或振动器,用于使下列中的至少一个振荡或振动传感器电极、参考电极或支撑或容纳传感器电极或参考电极的支座或外壳。电极的诱发运动允许检测并补偿运动诱发的信号,从而提高关于要测量的电生理学信号的测量精度。根据实施例中的一个或多个,该设备还可以包括耦合到振荡器或振动器的反馈环路,以产生用于减小或最小化平均电压的反馈信号。可以将振荡或振动的频率设置在要测量的电生理学信号的生物电频带之外,以便允许在这些信号之间清楚地加以区分。可以提供同步检测器,其向所述装置发出检测信号,从而对信号测量精度做出贡献。根据实施例中的一个或多个,提取器被配置成从所述传感器电极信号提取所述至少一个传感器电极和所述身体之间平均电压的指示符,其中所述设备被配置成使用所述指示符控制补偿信号。这种结构允许有效的补偿,从而使运动人为噪声最小化。根据本发明的另一方面,或根据实施例中的一个或多个,一种设备可以包括估算器,所述估算器被配置成确定对所述至少一个传感器电极的至少一个输出信号的传感器信号功率估计或传感器信号熵估计并基于所述至少一个传感器电极的所述至少一个输出信号产生反馈信号,以便使所述平均电压达到定义值。在以上实施例的任一个中或根据其他实施例,所述设备可以被配置成提供自适应功率最小化。这种功率最小化提供了运动诱发的功率的指示和减小。 根据实施例中的一个或多个,一种设备或所述设备可以包括配置成以任何任意组合执行下列中至少一种或多种操作的模块使用迭代优化算法调整补偿信号Pi(Z1),以便实现传感器信号功率P (t)的最小化,如下式给出的那样来更新补偿信号广,(O本发明涉及一种用于电生理学信号(1)电容性测量的设备和方法(4、5、6、7、2),其中通过提供反馈机构抑制或减小了运动人为噪声。控制电容性传感器电极(1)和身体(3)之间的平均电压以便减小或最小化运动诱发的信号。
运动人为噪声减少的电生理学测量制作方法
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