[發(fā)明專利]浮動(dòng)前置放大器和單線測(cè)量設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980108208.2
• 申請(qǐng)日: 2009-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN101965681A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: O·查特拉特;J·索拉伊卡洛斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子顯微技術(shù)SA研發(fā)CSEM瑞士中心
• 主分類號(hào): H03F1/00
• 分類號(hào): H03F1/00;A61B5/04;A61B5/0428
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種浮動(dòng)前置放大器及單線測(cè)量設(shè)備。

背景技術(shù)

單線測(cè)量設(shè)備可專門用于生物電勢(shì)(如心電圖(ECG))和/或阻抗測(cè)量(如呼吸)的生命跡象和參數(shù)監(jiān)控領(lǐng)域。

生物電勢(shì)提供了一些人體或生物體電生理過程的相關(guān)信息。測(cè)量設(shè)備和身體的接口處使用電極。電極通常應(yīng)用于皮膚，但也可用于它處。電極也可為插入體內(nèi)的針電極。

身體和電極間的接口通常為轉(zhuǎn)化離子電流為金屬電流的化學(xué)電池。電極和身體間通常使用凝膠，以減少接觸阻抗及因此產(chǎn)生的雜音和動(dòng)作偽跡。但是一些測(cè)量設(shè)備使用干電極。另外，一些電極完全絕緣，并且僅拾取位移(交流(AC))電流。

典型的生物電勢(shì)為ECG(或EKG)，即心電圖。其它包括如EEG(腦電圖)、EOG(眼電圖)、EMG(肌電圖)等。圖1示出了12導(dǎo)聯(lián)Mason-Likar?ECG系統(tǒng)。附圖左側(cè)示出了貼附電極的布置，并且右側(cè)示出了用于所附電極的前置電子電路的典型示意圖。

電子電路通常與電極分離定位：位于帶狀物內(nèi)的小型記錄器(霍爾特(Holter)系統(tǒng))或床邊盒子內(nèi)。但尤其對(duì)于EEG(信號(hào)弱)或絕緣電極(阻抗非常高)，部分電子系統(tǒng)可位于電極處，以保持雜音盡可能低。該電極也稱為“有源電極”。

圖1中，電極電勢(shì)通過作為跟隨器連接的運(yùn)算放大器緩沖，即單位增益。這些跟隨器提供高輸入阻抗和低輸出阻抗。

電極電纜被屏蔽。該屏蔽在由跟隨器輸出電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)最佳。一方面，可避免電容耦合干擾，另一方面，如果跟隨器的增益g精確為1，則限制輸入阻抗為放大器輸入阻抗?，F(xiàn)實(shí)世界中，跟隨器運(yùn)算放大器的CMRR(共模抑制比)并非無(wú)窮大，即g不能精確為1。這使得電極絲及其屏蔽間的寄生分路電容C_P未完全消除；電容實(shí)際減至C_P(1-g)，即僅在g精確為1時(shí)等于0。

三個(gè)電極R、L和F所測(cè)電勢(shì)平均為所謂的三個(gè)電阻的威爾遜(Wilson)中心點(diǎn)W。該電勢(shì)通過使用反饋濾波器和所謂的保護(hù)驅(qū)動(dòng)電極G(有時(shí)也稱為“右腿驅(qū)動(dòng)電極”)設(shè)置為等于電子地(即等于0V)。典型的反饋濾波器的傳遞函數(shù)是具有符號(hào)反相的積分器，即-1/ST，其中S是拉普拉斯(Laplace)變量，T是相應(yīng)于閉環(huán)頻率的時(shí)間常數(shù)。其它電極即V₁-V₆測(cè)量關(guān)于威爾遜終端W的所謂的心前區(qū)導(dǎo)聯(lián)。

測(cè)量設(shè)備通過電極G的輸入阻抗非常低，允許源于身體和測(cè)量設(shè)備之間的電容耦合的電源干擾電流，該電流優(yōu)選流經(jīng)電極G而不是流經(jīng)測(cè)量電極。這樣，電源對(duì)生物電勢(shì)測(cè)量的影響最小化。

ECG電極通常為由醫(yī)生或經(jīng)過培訓(xùn)的護(hù)士直接應(yīng)用于適當(dāng)位置的一次性粘附凝膠電極。電極連接至電線(各電極使用一根不同的電線)。電線連接至記錄器，該記錄器是通常置于帶狀物處的小型電子單元。電線有時(shí)以醫(yī)生或經(jīng)過培訓(xùn)的護(hù)士選擇的方式通過條帶附連到身體，以最小化電線重量移動(dòng)電極的風(fēng)險(xiǎn)，并最大化患者的舒適感。

電極也可用于阻抗測(cè)量，如阻抗體積描記、阻抗心動(dòng)描記、身體成分阻抗、阻抗斷層成像、皮膚阻抗等。阻抗通常以高頻(相對(duì)身體頻率)測(cè)量，一般為50kHz。為使電極/身體接口處的高阻抗與體內(nèi)組織的低阻抗分離，通常使用圖2所示4線方案。在此附圖中，需測(cè)量的阻抗Z和四個(gè)接口阻抗以虛線示出。兩個(gè)電極連接至電流源i，同時(shí)用于電壓測(cè)量的另外兩個(gè)電極(V₂-V₁)連接至前置放大器。

為盡可能限制任意測(cè)量設(shè)備帶來的不適，有利的是盡可能減少與身體接口的數(shù)量。特別地，感興趣的是在測(cè)量可行時(shí)共用用于生物電勢(shì)和阻抗測(cè)量的電極。另外，盡管因技術(shù)原因保護(hù)驅(qū)動(dòng)電極、電子單元和電纜是必須的，但也是造成引起患者不快和不適的主要來源。

對(duì)咳嗽的客觀非監(jiān)督評(píng)估對(duì)于長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)仍是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。