皮肤电性能的低功率测量制造技术

本公开涉及皮肤电性能的低功率测量。各种例子涉及用于测量皮肤的电性能的测量系统，包括激励电路、接收器电路和定序器电路。激励电路可产生周期性激励信号，当被提供给所述皮肤时在所述皮肤中产生指示所述电性能的响应信号。定序器电路可被配置为激活所述激励电路以向所述皮肤提供激励信号。当激励电路被激活以向皮肤提供激励信号时，定序器电路可激活接收器电路以执行第一样本周期，从而产生响应信号的第一多个样本。可以至少部分基于响应信号的第一多个样本来确定皮肤的电性能的第一值。

【技术实现步骤摘要】
皮肤电性能的低功率测量
该文件通常但不是限制地涉及集成电路，并且具体而非限制地涉及用于测量皮肤的电参数的集成电路。
技术介绍
个人皮肤的电性能可以提供关于个人健康的不同类型的信息。例如，皮肤的电性能中的改变，也称为皮肤电活动，可以显示个人的压力水平以及其他与健康有关的状况。
技术实现思路
在各种例子中，用于测量皮肤的电性能(例如皮肤阻抗)的测量系统具有包括数字波形发生器的激励电路，该数字波形发生器以激励频率产生数字激励信号。数模转换器(DAC)将数字激励信号转换为模拟信号。将模拟激励信号提供给皮肤，以使AC电流从第一电极流过皮肤流到第二电极。接收器电路与第二电极电连通以接收响应信号。例如，响应信号可以是或正比于响应激励信号在皮肤中引起的电流。接收器电路可包括收集响应信号的样本的模数转换器(ADC)。样本可用于生成离散傅里叶变换(DFT)或其他提供皮肤阻抗指示的值。例如，DFT的实数分量对应于皮肤的欧姆电阻，并且DFT的虚数分量对应于皮肤的电抗。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。举例来说，附图通常以举例的方式而非限制性地说明本文件中所讨论的各种实施例。图1是示出用于测量皮肤阻抗的测量系统的一个示例的框图。图2是示出可以由图1的测量系统执行以测量皮肤阻抗的处理流程的一个示例的流程图。图3是示出可由图1的测量系统执行以测量皮肤阻抗的过程流程的另一示例的流程图。图4是示出用于测量在集成电路上实施的皮肤阻抗的测量系统的一个示例的框图。图5是示出可以由测量系统执行以测量皮肤阻抗的处理流程的一个示例的流程图。图6是表示执行图5的处理流程的测量系统所取得的电流的一个例子的图。图7是示出在样本周期期间由测量系统绘制的电流的另一个示例的图。图8示出说明与响应信号频率同步的采样周期的示例响应信号。图9示出说明与响应信号频率不同步的采样周期的示例响应信号。图10是示出包括如本文所述的测量系统的计算装置的示例性架构的框图。具体实施方式皮肤的电性能可以如本文所述进行测量，例如以监测患者健康。可以测量各种电性能，包括例如皮肤阻抗、皮肤上的电压降和/或通过皮肤的电流。测量这些随着时间的推移的电性能可以提供EDA的指示，其可以指示患者的压力水平以及其他健康状况。本文描述的一些示例测量皮肤阻抗。皮肤阻抗可能有两个部分，直流电流(DC)的欧姆电阻分量和交流电流(AC)的电抗分量。皮肤的总阻抗可以用欧姆电阻分量来表示，欧姆电阻分量表示为一个幅度，电抗表示一个相位角。本文所述的测量系统可以被配置用于低功率操作，这可以使其适用于期望低功率消耗的应用，例如电池供电设备。为了节省电力，测量系统可以被配置为至少定期激活和停用接收器电路。当接收器电路被激活时，它可以执行一个样本周期，在此期间接收器电路捕获一组响应信号的样本。样本周期后，接收器电路被停用，使其不会消耗功率或消耗比样本周期期间更少的功率。在本文中描述的一些例子中，接收器电路或其部分(例如ADC)在采样之间的样本周期内停用。接收器电路可以定期执行样本周期。例如，样本周期可以执行一个样本周期时间。样本周期时间可以对应于响应信号周期的第一个数量。在样本周期执行后，全部或部分接收器电路在停用时间内被停用。去激活时间可以对应于第二数量的响应信号周期。在一些例子中，在去激活时间过去之后，接收器电路被重新激活以执行下一个样本周期，其也可以在样本周期时间执行。为了说明这个概念，考虑激励信号和响应信号在100Hz的例子。测量系统可以被配置为用接收器电路执行样本周期，该样本周期在大约50ms的样本周期时间内产生16个样本，这对应于大约4个响应信号周期。在这个例子中，接收器电路可以停用大约200ms或大约16个响应信号周期的去激活时间。在一些例子中，激励电路被配置为在接收器电路执行样本周期之前将激励信号维持在激励建立周期。这可以改善系统的操作，例如，通过减少瞬态效应对响应信号的影响。提供激励信号的皮肤和电极之间的界面可以具有自然的电位差，其可以高达几伏。为了允许这种电压偏移，有时期望在测量系统中包括一个或多个滤波电容器。而且，皮肤本身包括具有反应性电性能的结构(例如，电容或电感)。激励信号打开后，皮肤和测量系统的电抗元件会聚集能量，从而可能扭曲响应信号并阻止准确测量皮肤阻抗。激励信号维持激励建立期可以允许测量系统和皮肤的电抗元件在测量开始之前充电。另外，在一些例子中，打开激励信号会产生瞬变。这些瞬变可能会影响响应信号，并且还可能在测量其他生理电性能时产生噪声，例如心电图(ECG)等。例如，在某些情况下可能需要具有包括用于测量皮肤阻抗的测量系统和用于测量ECG的测量系统的设备。在这样的系统中，产生影响ECG测量的瞬变的皮肤阻抗的测量系统可能增加设计复杂性。在一些例子中，通过接收器电路的多个样本周期激活皮肤阻抗测量系统的激励电路以维持激励信号(例如激励电路在样本周期之间不关闭)。这可能会进一步突出上述激励设置周期的好处。例如，在接收器电路的多个样本周期上维持激励信号可以允许额外的时间使皮肤的反应分量和测量系统充电，进一步减少响应信号的失真。另外，在一些例子中，将能量存储在皮肤的反应成分和测量系统中可能需要比保持激励信号更多的功率。因此，通过接收器电路的多个样本周期来维持激励信号可以降低测量系统的总功耗。图1是示出用于测量皮肤阻抗的测量系统100的一个示例的框图。测量系统100包括激励电路102和接收器电路104。激励电路102产生激励信号128，激励信号128通过电极124A提供给皮肤126。激励信号128在一些例子中处于低频率(例如，在大约50Hz和大约200Hz之间)，以防止激励信号穿透皮肤的上层。激励信号128在皮肤中引起响应信号130。响应信号130可以指示EDA。例如，如本文所述，可以使用响应信号130的电流来寻找皮肤阻抗。皮肤阻抗可指示EDA。响应信号130在电极124B处被接收。例如，响应于激励信号128，响应信号130可以是或者正比于皮肤126中产生的电流。在一些例子中，测量系统100可以被结合到被配置为使电极124A、124B与用户的皮肤接触的装置中，例如在手腕处。接收器电路104接收并采样响应信号130。如上所述，样本的离散傅立叶变换(DFT)提供了皮肤126的阻抗的度量。激励信号128可以是任何合适频率的任何合适的信号。例如，激励信号128可以具有在大约10Hz和大约150Hz之间的激励频率。在一些例子中，激励信号128具有约100Hz或约120Hz的频率。响应信号130可以表示响应于激励信号128而在皮肤126中产生的电流。响应信号130可以与激励信号128具有大约相同的频率，但可能与激励信号128的幅度不同(例如，由于皮肤126中的欧姆电阻)并且与激励信号128的相位偏移(例如由于皮肤126中的电抗)。激励电路102可以包括数字波形发生器108、DAC110、滤波器112和放大器114。数字波形发生器108可以以激励频率产生数字激励波形。DAC110将数字激励波形转换为模拟。在一些例子中，DAC110是一个12位DAC，可能是一个低功耗DAC。例如，DAC110、滤波器112和放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量材料的电性能的测量系统，包括：包括数字波形发生器的激励电路，所述数字波形发生器用于产生周期性激励信号，所述周期性激励信号当被提供给所述材料时在所述材料中产生指示所述电性能的响应信号；接收器电路，包括模数转换器(ADC)；和定序器电路，被配置为执行包括以下的操作：激活所述激励电路以向所述材料提供激励信号；当所述激励电路被激活以向所述材料提供激励信号时，激活所述接收器电路以执行第一样本周期，从而产生所述响应信号的第一多个样本；在所述接收器电路执行所述第一样本周期后，失活所述接收器电路；在失活所述接收器电路后并且在所述激励电路被激活以向所述材料提供激励信号时，重新激活所述接收器电路以执行第二样本周期，从而产生响应信号的第二多个样本；至少部分基于所述响应信号的第一多个样本来确定材料的电性能的第一值；和至少部分基于所述响应信号的第二多个样本来确定材料的电性能的第二值。

【技术特征摘要】
2017.06.07 US 15/616,8071.一种用于测量材料的电性能的测量系统，包括：包括数字波形发生器的激励电路，所述数字波形发生器用于产生周期性激励信号，所述周期性激励信号当被提供给所述材料时在所述材料中产生指示所述电性能的响应信号；接收器电路，包括模数转换器(ADC)；和定序器电路，被配置为执行包括以下的操作：激活所述激励电路以向所述材料提供激励信号；当所述激励电路被激活以向所述材料提供激励信号时，激活所述接收器电路以执行第一样本周期，从而产生所述响应信号的第一多个样本；在所述接收器电路执行所述第一样本周期后，失活所述接收器电路；在失活所述接收器电路后并且在所述激励电路被激活以向所述材料提供激励信号时，重新激活所述接收器电路以执行第二样本周期，从而产生响应信号的第二多个样本；至少部分基于所述响应信号的第一多个样本来确定材料的电性能的第一值；和至少部分基于所述响应信号的第二多个样本来确定材料的电性能的第二值。2.权利要求1所述的测量系统，其中所述材料是皮肤。3.权利要求1至2中任一项所述的测量系统，其中所述接收器电路被配置为执行包括以下的操作：当所述激励信号位于响应信号周期的第一位置时，捕获所述第一多个样本的第一样本；当所述激励信号位于响应信号周期的第二位置时，捕获所述第一多个样本的第二样本；当所述激励信号位于响应信号周期的第一位置时，捕获所述第二多个样本的第一样本；和当所述激励信号位于响应信号周期的第二位置时，捕获所述第二多个样本的第二样本。4.权利要求1至2中任一项所述的测量系统，其中在所述激励电路激活后，所述第一样本周期在激励建立时间已经消逝之后执行。5.权利要求1至2中任一项所述的测量系统，其中所述定序器电路进一步被配置为执行包括以下的操作:在所述接收器电路执行所述第一样本周期后，失活所述激励电路；和重新激活所述激励电路，其中重新激活接收器电路是在激励建立时间重新激活激励电路之后。6.权利要求1至2中任一项所述的测量系统，还包括离散傅里叶变换(DFT)电路，被配置为至少部分基于第一多个样本来确定所述响应信号的DFT。7.权利要求6所述的测量系统，其中所述DFT电路进一步被配置为产生对应于皮肤的欧姆电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·里奥尔丹，J·C·C·安奥，石涛，曲光阳，王汉卿，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛,BM