[發明專利]有源電極裝置及其有源放大單元

無效

• 申請號: 201210475461.5
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN103829937A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 盛亮亮;張金勇;黃實;蔡錦和;王磊
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武

技術領域

本發明涉及信號采集，尤其涉及一種有源電極裝置及其有源放大單元。

背景技術

傳統的電生理信號，如心電圖信號等屬于低頻率、低幅度信號，一般采用濕電極(無源電極)進行信號采集，但若其導電介質的材料特性變化，電極和人體皮膚之間接觸阻抗變化以及導聯線的移動偽差效應會影響到采集的電生理信號的質量。電極在使用過程中，和人體皮膚之間的接觸會產生高達幾百mv的直流極化電壓，如果前端電路不能消除這個直流偏置，會造成運放過載，不能有效放大。現在采用有源電極方式在導聯線的電極采集端加入有源器件，進行電生理信號的放大和預處理，可以明顯改善上述的問題。

現有幾種常見形式，如使用帶有放大器的心電干電極，雖然這種方式簡單，并且方便攜帶，但是，由于電阻引入了噪聲，使運放的增益受直流偏置的影響不能夠設計太大。如現有使用帶誤差反饋的直流偏置消除方法，需要借助FIR濾波器和DAC(Digital?Audio?Compress)，使有源電極的設計復雜化，成本較高。如現有使用RC積分器進行直流抑制，需要的R和C值較大，不便于在芯片內集成。

發明內容

為了提高信號采集質量，本發明提出了一種有源電極裝置及其有源放大單元，具有高直流偏置抑制，高輸入阻抗，低噪聲干擾的特點，能夠提高電生理信號的信噪比，并且整個裝置簡單，方便臨床應用。

本發明針對以上問題，提出了一種有源電極裝置，用于信號采集，包括相互連接的電極片和電極腔。所述電極腔包括電池、有源放大單元以及連接電池與有源放大單元的第一連線和第二連線。其中，所述有源放大單元包括電源單元以及與電源單元依次形成串聯的直流抑制單元、帶通濾波器、增益放大器以及緩沖器。

優選地，電源單元包括電源管理單元和參考源，所述電源管理單元提供正負電源，所述參考源產生參考電源，并用于設置直流偏置。

優選地，所述直流抑制單元包括有反向積分器，該反向積分器采用偽電阻模式。

本發明針對以上問題，還提出了一種有源放大單元，其特征在于，其包括電源單元以及與電源單元依次形成串聯的直流抑制單元、帶通濾波器、增益放大器以及緩中器，所述直流抑制單元包括基于偽電阻的反向積分器。

優選地，偽電阻大于10¹²Ω。

本發明涉及一種適用于電生理信號采集的有源電極裝置及其有源放大單元，采用本發明可以提高輸入阻抗，抑制直流偏置，降低低頻噪聲干擾，提高信噪比，從而有效地進行電生理信號的放大和預處理，并且本發明結構簡單，適用于單芯片集成。

附圖說明

圖1是本發明有源電極裝置的結構示意圖。

圖2是圖1電極腔的結構示意圖。

圖3是圖2有源放大單元的結構示意圖。

圖4是本發明中基于偽電阻和米勒電容的有源直流偏置抑制電路圖。

圖5是本發明中采用反饋路徑內嵌反向積分器的直流偏置控制電路。

圖6是本發明中采用的內部直流偏置抑制電路。

圖7是圖六所示電路達到的增益曲線。

圖8是圖六所示電路達到的輸入輸出的瞬態響應效果圖。

具體實施方式

請參考圖1及圖2，本發明的有源電極裝置包括電極片1、電極腔2、屏蔽蓋3以及雙絞線4，所述電極腔2位于電極片1與屏蔽蓋3之間，而所述雙絞線4透過屏蔽蓋3與電極腔2相連。所述電極片1一般為氯化銀電極片，與人體皮膚11接觸并感應產生電信號12。所述電極腔2為圓柱形腔體，包括電池21、有源放大單元22以及連接電池21與有源放大單元22的第一連線211(電池的正端)和第二連線212(電池的負端)。電池21一般為小型的紐扣電池，通過第一連線211和第二連線212供電給有源放大單元22。所述屏蔽蓋3對有源電極提供電磁屏蔽功能，所述雙絞線4有兩條線，一條是提供處理過的生電信號Vout，另一條是GND信號，是外圍模塊的地線。