描述一种检测患者(1)的身体的电位的装置，所述装置具有多个用来与测量电极(11)相连的输入端(Y1，...，Yn)，可以将测量电极放在患者(1)的身体上，所述装置还具有多个输出端(A1，...，An)，其中每个输入端(Y1，...，Yn)均通过放大器(Op1，...，Opn)与输出端(A1，...，An)相连，设置加法单元(13)，所述加法单元与输出端(A1，...，An)相连并且可输出放大器(Op1，...，Opn)的输出端(A1，...，An)的信号(E1，...，En)的平均值。设置减法单元(19)，所述减法单元排列在加法单元(13)后面并且可将加法单元(13)的输出以放大系数(1/β)放大后从减法单元(19)的输出中减去，将减法单元(19)的输出与放大器(Op1，...，Opn)的输入端相连，并且减法单元(19)中的放大系数(1/β)和放大器(Op1，...，Opi)的放大(β′)对于减法单元(19)的输出如此适配，使得放大系数(1/β)的倒数对应于放大(β′)，即可解决适当设计测量装置从而从信号中可靠去除共模信号的任务。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及检测患者身体电位的装置，所述装置具有用来与可以放在患者身体上 的测量电极相连的多个输入端，并且具有多个输出端，其中每个输入端均通过放大器与输 出端相连，其中设置了与输出端相连并且用来输出放大器输出端信号平均值的加法单元。 本专利技术还涉及检测电位的方法。
技术介绍
如果想要例如在患者皮肤上测量电位，并且这些电位中所含的有用信号与心电图 (ECG)或者肌电图（EMG) -样仅仅在μV范围内，那么就会产生以下问题。 由于患者身体被电场包围，因此仅仅容性耦合就会在患者皮肤上形成电位。一 般来说可以这样描述该效应：患者身体尤其会容性耦合到周围环境中的电源引起的 230V/50HZ交变电压场。出于安全原因，不允许使患者本身耦合到环境接地，因为这可能会 给患者带来严重危险。 除此之外，还有必须将患者皮肤上的电极与其相连的测量设备与环境接地进行电 隔离的问题。这又产生测量设备与其内部地也会容性耦合到周围环境，从而产生设备接地 处在某个大小未知的电位并且该电位一般来说有别于患者电位的问题。 现在为了至少实现患者和测量设备的地线处在相同电位或者至少两者之间存在 固定的电位差，已知可通过附加电极将设备接地与患者身体相互连接。附图1所示就是这 种情况。但是一般来说由于周围的场不均匀，容性耦合到周围环境的结果不一样，使得设备 接地和患者可能处在不同的电位，因此有平衡电流流动，该平衡电流将会由于经由电极耦 合到患者的阻抗而引起所谓的共模信号，测量设备中的放大器会将其一并放大。如果真正 利用测量采集的有用信号非常小，则共模信号就会导致无法分辨真正的有用信号。除此之 外，所产生的困难是放大器必须具有很高的动态性能，才能处理有用信号和与其叠加的较 高共模信号。此外后置数字电子分析装置还必须为每个测量值提供大量的比特位，以便能 够处理大信号。 此外从DE29 26 165Α1的现有技术可知，应从放大器的输入信号减去放大器输 出信号的平均值。但是依然存在问题，尽管不会放大共模信号，但仍然会在放大器输出端上 将其与有用信号一起输出。如果有用信号极小，则可能会导致共模信号与放大的有用信号 的大小处在相同的数量级，无法轻而易举地将其相互分离。此外还存在必须适配放大器和 后置电子分析装置使其也能继续处理较大共模信号的问题。
技术实现思路
因此本专利技术的任务就是对检测电位的测量装置进行适当设计，从而可从信号中可 靠去除共模信号。 按照本专利技术的第一方面，解决该任务的方式为：设置减法单元，该减法单元排列在 加法单元后面并且用来将加法单元的输出以某个放大系数放大后从减法单元的输出中减 去，将减法单元的输出与放大器输入端相连，并且适当适配减法单元中的放大系数和用于 减法单元的输出的放大器的放大，使得放大系数的倒数对应于放大。 使用本专利技术的如此设计的装置可在放大器输出端各自输出不再含有共模信号成 分的信号。给放大器的所有输入端提供经适配后可抵消共模信号的统一附加参考信号，即 可实现这个效果。可根据以下想法进行适配。 在放大器输入端上检测的输入信号t由真正的有用信号VS1和放大器所有输入端 上相同的共模信号组成。附加地按照本专利技术所述，还在所有输入端加上附加参考信号 I。在放大器中使得输入信号t以放大系数α放大，并且使得参考信号V1^以放大系数β 放大。对于放大器输出端上的信号得出为 Ei=α·Vi+β·vr=α·vsi+a·Vcn+e·vr。 在患者身体上测量电位的时候，所有输出信号E1的平均值瓦为 如果瓦=〇 ,那么原则上在各个输入信号中不含共同的共模信号成分。这样即可通 但是前提条件是已知。另一种方法源自于瓦的第二个公式，可以根据对其 进行解算，若为某个任意选择的对1"的Vp则关系式为可利用该关系式确定。现在可以将其代入、_的关系式，得出 该关系式允许递归确定，这恰恰可以通过本专利技术所述的装置予以实现，所述 装置可将输出信号瓦的平均值以放大系数i/β放大后从参考信号t中减去，所述放大系 数正好对应于参考信号放大的倒数。按照本专利技术所述就能在减法单元中实现该要求。 如此调整参考信号的结果就是使得平均值I：变为零，从而使得各个输出信号不含 共模信号。因此采用本专利技术所述的装置可以消除之前针对放大器动态性能所述的问题以及 对后置电子分析装置的要求。 在本专利技术所述装置的一种优选实施方式中，减法单元经过适当设计，从而可将加 法单元的输出以某个放大系数放大后从乘以小于1的系数S后的减法单元的输出中减去。 如果以不减弱的方式将减法单元的输出反馈到减法单元的输入端，就会存在整个系统无法 稳定工作的危险。因此首选在此进行减弱。 可以采用更加有益的方式，将减法单元设计成模拟放大电路，该放大电路具有反 转加法器和在其后面连接的反转器，其中反转器输出端与反转加法器输入端和放大器输入 端相连，可以将测量电极连接在这些输入端上。这样就能使用模拟元器件以简单方式实现 减法单元。 还可以按照另一种优选实施方式所述，在减法单元的输出端和输出端之间设置尤 其可以通过运算放大器形成的阻抗变换器。这样就会使得减法单元输出端只有最小的负 载。 此外减法单元的输入端还优选具有低通滤波器，这样就能将要么来自减法单元输 出端、或者来自加法单元的高频信号成分滤除，不会影响参考信号的调整。 -方面可以通过模拟放大电路实现加法单元，所述模拟放大电路可将放大器的信 号提供给运算放大器的非反转输入端；但另一方面也可以通过数字信号处理器形成加法单 元，其中通过模数转换器将放大器输出端与数字信号处理器输入端相连，其中然后将减法 单元作为模拟放大电路，并且其中通过数模转换器将数字信号处理器输出端与减法单元相 连。同样能够以简单方式实现加法单元的这种实施方式。 在另一种优选实施方式中，还可以通过数字信号处理器形成加法单元和减法单 元，其中通过模数转换器将放大器输出端与数字信号处理器输入端相连，并且通过数模转 换器将信号处理器输出端与放大器输入端相连。这种情况下可通过唯一的数字信号处理器 实现加法单元和减法单元构成的组合体，然后在数字信号处理器中仍然也要通过软件技术 使得减法单元的输出端重新反馈到其输入端，其中可以设想要在反馈时减弱输出，以保证 稳定性。 按照本专利技术的另一方面，开头所述的任务可通过一种在多个测量电极上检测电位 的方法予以解决，其中利用放大器放大测量电极的信号，其中形成放大器输出端信号的平 均值信号，其中通过减去以参考信号放大系数放大后的平均值产生参考信号，其中将参考 信号提供给放大器输入端，其中通过放大器以一定的放大放大参考信号，并且其中适当适 配执行减法时的放大系数和参考信号放大器的放大，使得放大系数的倒数对应于放大。利 用这种检测电位的方法同样可实现关于本专利技术所述装置所解释的优点。【附图说明】 以下将根据附图解释本专利技术，该附图所示仅为优选实施例，其中 附图1示出现有技术所述装置的示意图， 附图2示出以示意电路图描述本专利技术的原理， 附图3示出本专利技术所述装置第一实施例的电路图， 附图4示出本专利技术所述装置第二实施例的电路图， 附图5示出本专利技术所述装置的第三实施例，以及 附图6示出本专利技术所述装置的第四实施例。【具体实施方式】 从附图1首先可知例如在仅仅示意表示的患者身体1上检测较小本文档来自技高网...
【技术保护点】
检测患者(1)身体的电位的装置，所述装置具有多个用来与测量电极(11)相连的输入端(Y1，...，Yn)，能将所述测量电极放在患者(1)的身体上，并且具有多个输出端(A1，...，An)，其中每个输入端(Y1，...，Yn)均通过放大器(Op1，...，Opn)与输出端(A1，...，An)相连，其中设置加法单元(13)，所述加法单元与输出端(A1，...，An)相连并且设计成输出放大器(Op1，...，Opn)的输出端(A1，...，An)的信号(E1，...，En)的平均值，其特征在于，设置减法单元(19)，所述减法单元排列在加法单元(13)后面并且设计成将加法单元(13)的输出以放大系数(1/β)放大后从减法单元(19)的输出中减去，减法单元(19)的输出与放大器(Op1，...，Opn)的输入端相连，并且减法单元(19)中的放大系数(1/β)和用于减法单元(19)的输出的放大器(Op1，...，Opi)的放大(β′)如此适配，使得放大系数(1/β)的倒数对应于放大(β′)。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·萨特勒，M·埃格，
申请(专利权)人：德尔格医疗有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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