[發明專利]生理信號監測裝置

無效

• 申請號: 201110095060.2
• 申請日: 2011-04-15
• 公開（公告）號: CN102178521A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 張思琦;崔偉
• 申請（專利權）人: 北京正業德盈科技有限公司;張思琦
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402;A61B7/04;A61B5/0408;B32B15/06
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術領域

本發明涉及生理信號的采集及監測，尤其涉及一種生理信號監測裝置。

背景技術

隨著人們生活水平越來越高，人們的健康問題也越來越突出。心腦血管疾病、高血壓處于高發期，發病年齡越來越早。這種疾病都有一個長期累積的過程，發病突然并危險。如何監測發病的規律，在具有發病征兆時提前預警就顯得尤為重要。

從醫學研究和醫療領域的角度來看，人體維持生命的各個器官的運行都會伴隨生物電的產生和傳遞，通過對于生物電的研究和觀測，可以較為直觀地了解器官的運行情況。因此，生物電的監測非常重要。

但是作為生理信號的生物電非常微弱，還需要經過放大等后續處理才能被用于判斷患者的生理狀況。以心電監測為例，醫生使用心電圖作為心臟疾病診斷的重要參考。常規心電圖是病人在靜臥情況下由醫院的心電圖儀記錄的短時間心電活動，心電圖儀通常采用12導聯系統采集心電信號，需在身體各部分放置金屬電極，電極通過導聯線與心電圖機電流計的正負極相連。導聯系統在采集心電信號時會受到外界的干擾，因此信號采集后的后續處理電路需要將干擾信號消除，將心電信號放大后輸出，在常規的心電圖儀中是通過被稱為“接觸電極”的導聯電路作為公共回路來消除干擾信號的，首先從采集到的信號電路中分離出干擾信號經反相放大，然后經“接觸電極”反注入人體內通過人體導入各導聯來消除干擾信號。在實際應用中，放大后的反相干擾信號與原干擾信號實際并不能完全抵消，因此還需要經過多重濾波等手段才能獲得相對可靠的心電信號。因此，心電圖儀還包括放大電路和濾波電路等，其結構復雜、需要在醫院中由專人操作。由于心臟病發作帶有很大的偶然性和突發性，所以在非發作期做常規心電圖檢查獲取疾病信息的幾率很低。為獲得有效監護信息，就需要長期、實時、準確的生理信號監測數據，這就要求監測儀器操作要簡單，患者可自行在家中即可使用，同時需要佩戴在身體上不影響日常生活，其結構電路的設計要保證儀器小巧，攜帶方便。

另一方面，生物電的監測首先需使用檢測電極對生物電進行采集。

從檢出方式上，檢測電極基本可劃分為內置式(包括刺入式和植入式)；外置式。外置式電極是將電極與人體體表接觸，從體表引導出生物電信號，也被稱為“引導式電極”。在體表生物電檢測過程中，對檢測到的信號務求真實和穩定。但體表皮膚與檢測電極之間穩定、可靠地接觸是不易做到的。接觸狀態的不穩定，會直接導致接觸電阻的變化，造成醫學界稱之為“偽差波形”的失真，而在多路檢測和共模式檢測中，接觸電阻的變化和不平衡還會引起很大的外輸入噪聲和工頻干擾，甚至影響測量。

為解決上述問題，在以往的生物電采集過程中采用金屬材料制作采集電極，做成“負壓吸附”或“粘貼”方式，同時對檢測點的皮膚做相應地處理，即用細砂紙打磨掉皮膚角質層、清洗、涂抹導電膏，以求電極在信號采集過程中與皮膚的相對固定接觸和接觸電阻的相對穩定。

金屬電極和電極的使用方式雖然可以檢測出體表電信號，但也存在很多問題。金屬與皮膚的接觸會造成金屬分子對皮膚的滲入，“負壓吸附”會造成局部紅腫淤血、皮膚和皮下組織損傷及皮膚和皮下組織導電性能的改變，還會產生影響檢測真實性的半電池效應。

半電池效應是金屬引導電極在使用過程中形成的一種超低頻干擾。它的成因是：在使用金屬引導電極時，為求與皮膚形成穩定的接觸狀態，預先要清潔皮膚、使用導電膏。在檢測過程中，清潔溶液、導電膏和人體體表滲出液混合形成了有大量離子的電解質溶液。電解質溶液與金屬電極接觸時，金屬電極的原子將會失去一些電子進入溶液，而溶液中的一些金屬離子將在金屬電極表面沉積。這兩種過程相對平衡時，在金屬電極和溶液接觸面附近形成電荷分布層，也叫雙電層，并將建立一個平衡電位差。這種過程和結果宛如半個電解質電池，被稱為半電池效應。當有電流(包括信號電流、干擾信號電流、放大器輸入電流等)流過電解質溶液和金屬電極時，會使金屬電極產生極化現象。流過電流的變化，將使半電池的電位和金屬電極的極化現象隨之改變。而使用粘貼的方式，在長時間檢測過程中，容易造成皮膚腺堵塞和皮膚過敏的現象，也不能確保采集到的信號真實有效。在對心電信號較長時段采集記錄時(例如：hotler)使用金屬電極即限制了患者的行動，也很難保證心電信號采集的真實，有效。

并且，使用金屬電極采集人體體表信號會給人體帶來不舒適感，尤其對兒童患者，使用金屬電極采集帶來的不舒適感，往往導致其拒絕進行檢查或檢查過程中的不安靜導致電極與皮膚接觸改變，影響檢測結果或導致檢測失敗。