用于测量皮电活动的装置可包括与角质层的第一部分接触的第一电极和与第二部分接触的第二电极。处理模块电耦合到电极并可操作，以执行下列操作：(a)使第一电极偏压在第一电压V+，使第二电极偏压在第二电压V-，(b)测量在第一电极和第二电极之间流动的电流，所述电流对应于角质层的电导，(c)从测量到的电流减去补偿电流，(d)测量作为结果的电流，产生经放大的输出电压，(e)测量所述角质层的电导，以及(f)调整第一电压、第二电压以及所述补偿电流中的至少一个，以降低输出电压的饱和度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 对相关申请的交叉引用 本申请要求2013年3月16日提交的标题为"Apparatus for Electro Dermal Activity Measurement with Current Compensation"的美国临时专利申请 No.61/802, 500、以及 2013 年 3 月 16 日提交的标题为"Method for Estimating Human Well-being Through Heart Rate Variability"的美国临时专利申请No.61/802, 519 的优 先权，这些专利申请在的公开内容通过引用全部并入于此。
此处所描述的各实施例一般涉及用于测量皮电活动的设备、系统和方法，具体而 言，涉及用于测量用户的皮肤的皮电活动的可穿戴设备以及方法。
技术介绍
人皮肤由不同的组织层构成。这些组织层执行多个功能，例如，在身体的内部和 外部部分之间形成界面，充当保护机制，具有体温调节功能，并允许通过皮肤进行液体的交 换。人皮肤还包括产生汗的汗腺。汗包括可使电流通过皮肤传导的各种电解液。例如，如 果能够产生自由离子的两个电极（诸如像银（Ag)电极）被设置在皮肤上，则自由离子可以 通过皮肤在两个电极之间以电子方式传递。 -般被称为皮电活动的皮肤的电导非常低，一般以姆欧（S)来度量。皮肤的电导 取决于角质层的厚度。皮肤的内层产生势皇，该势皇大小会变化并使电流在角质层中以或 多或少被限制的方式流动。角质层越薄，电导就越高。例如，手指尖处的皮肤的电导可以 在大约0. 5μS到大约50μS的范围中，而腕处的皮肤的电导可以在大约0. 05μS到大约 80μS的范围中。这些变化可以取决于许多因素，包括个人的生理机能、温度、皮肤结构、以 及自主神经系统（ANS)活动。 皮电活动信号一般包括两个交错信号；基础（tonic)水平以及相位（phasic)水 平。基础水平（此处也被称为"基础水平电导"）是在没有任何外部或环境刺激的情况下的 皮肤电导，缓慢地变化（即，低频率），是如此处所描述的人的生理因素所导致的。基础水平 可以在用户的腕部处具有大约〇. 05μS到大约50μS的范围。 相位水平（此处也被称为"相位水平电导"）通常与短期事件相关联，并在存在 离散的环境刺激（诸如例如视线、声音、嗅觉、以及在事件前面的感知过程，诸如期待、决策 等）的情况下发生。相位变化通常表现为皮肤电导的突然的提高，或皮肤电导中的"峰值"。 系统和设备也可以用于通过皮肤或在用户的皮肤下面的血液中测量心率变异性 (HRV)。HRV被定义为心率的心搏与心搏之间的变化。变化越大，HRV就越大。HRV是心肌 梗塞的死亡率的已知预测子，其他病理学条件也可以与修改的（通常较低）HRV相关联，包 括充血性心力衰竭、糖尿病神经病变、心脏移植术后抑郁、对婴儿猝亡综合征（SIDS)的敏 感性、以及早产儿的存活率。HRV还涉及情绪激发。已经发现在严重的时间压力以及情感 紧张、升高的焦虑水平下，或者在报告了日常担忧频频率更大并且持续时间更长的个人中， HRV减小。HRV包括两个主要成份：呼吸性窦性心律失常（RSA)(也被称为高频（HF)振荡）以 及低频（LF)振荡。HF振荡与呼吸相关联，并在频率范围上跟踪呼吸速率，低频振荡与血压 的Mayer波（Traube-Hering-Mayer波）相关联。被这些频谱带包含的总能量与能量被分 配给它们的方式相结合给出由中枢神经系统给出的心率调节模式的指标、以及心理以及身 体健康的状态的指标。 然而，已知的用于分析心搏数据以确定人的HRV以及精神物理学状态的方法常常 不能确定人的真实的心理的以及物理的状态。一些已知的HRV频谱分析方法使用非参数化 方法（例如，快速傅氏变换）或参数化方法。这些策略依赖于以恒定频率"采样"血流速度 图的近似法。这样的已知方法对丢失心搏数据或心搏数据中的高变异性敏感。进一步地， 高活动性也会导致心搏数据的高变异性，通过已知方法不可以适当地分析这些高变异性。 如此，需要可以以高可靠性、可重复性来测量皮肤电导并且不会遭受电解的新系 统、设备以及方法。进一步地，还需要分析心搏数据并通过心率变异性来确定人的健康的新 方法。
技术实现思路
此处所描述的各实施例一般涉及用于测量皮电活动的设备、系统和方法，具体涉 及用于测量用户的皮肤的皮电活动的可穿戴设备以及方法。在一些实施例中，用于测量皮 电活动的装置可包括与皮肤的角质层的第一部分接触的第一电极和与角质层的第二部分 接触的第二电极。第一电极可以通过角质层与第二电极进行电子通信。处理模块电耦合到 第一电极和第二电极。处理模块可操作，以（a)使第一电极偏压在第一电压V+，使第二电极 偏压在第二电压V-，（b)测量在第一电极和第二电极之间流动的电流，所述电流对应于所 述角质层的电导，（c)从测量到的电流减去补偿电流，（d)测量作为结果的电流并产生经放 大的输出电压，（e)测量所述角质层的电导，以及（f)调整第一电压、第二电压以及所述补 偿电流中的至少一项，以降低所述输出电压的饱和度。【附图说明】图1A是带有第一厚度并具有第一电导的皮肤角质层的人的皮肤的截面图。图1B 是皮肤的截面图，示出了第二厚度并具有第二电导的角质层。 图2A是在皮肤上测量到的包括基础水平电导和相位水平电导的皮电活动信号的 曲线。图2B是范围从低值到高值的典型的皮电活动信号的曲线。 图3示出了根据一实施例的用于测量皮电活动的装置的示意框图。 图4示出了根据一实施例的用于测量皮电活动的可穿戴设备的底部透视图。 图5示出了沿着图4所示出的线5-5截取的图3的可穿戴设备的截面侧视图。 图6示出了可以用于电流补偿以及极性反转的图3的可穿戴设备中所包括的处理 模块的电路图。 图7示出了图3的可穿戴设备中所包括的处理模块的总体示意图。 图8是示出了可穿戴传感器的皮电活动感测性能的曲线，包括真正电导水平、输 出电压以及补偿电压VDAC。 图9示出了根据一实施例的测量皮电活动的方法。 图10示出了根据一实施例的包括皮电活动传感器以及心搏传感器的可穿戴设备 的底部透视图。 图11示出了沿着图10所示出的线11-11截取的图10的可穿戴设备的截面侧视 图。 图12示出了根据一实施例的使用由可穿戴活动传感器测量到的心率变异性来确 定人的健康的方法。 图13示出了心搏间期（IBI)时间序列。 图14示出了用于去除在心搏的心搏间期（IBI)中测量到的伪差的单步选择滤波 器的可视表示。 图15示出了用于去除在心搏的IBI中测量到的伪差的两步骤选择滤波器的可视 表不。【具体实施方式】 此处所描述的各实施例一般涉及用于测量皮电活动的设备、系统和方法，具体而 言，涉及用于测量用户的皮肤的皮电活动的可穿戴设备以及方法。对定义人的皮电活动的 两个不同频率的电导进行测量会是具有挑战性的。基础水平具有利用常规皮电活动监视器 可能难以包含的很宽的范围。此外，相位水平是快速变化的，并可能难以利用常规皮电活动 监视器来解析。 用于皮电感测的电极也会在皮肤上遭到电解。随着电流流过皮肤，电极（例如，Ag 电极）会损失金属离子，金属离子会在皮肤上沉积。这会导致电极的腐蚀，也会由于金属离 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测量皮电活动的装置，包括：与皮肤的角质层的第一部分接触的第一电极；与所述角质层的第二部分接触并通过所述角质层与第一电极进行电子通信的第二电极；以及电耦合到第一电极和第二电极并且能够操作以执行以下操作的处理模块：(a)使第一电极偏压在第一电压V+，使第二电极偏压在第二电压V‑，(b)测量在第一电极和第二电极之间流动的电流，所述电流对应于所述角质层的电导，(c)从测量到的电流减去补偿电流，(d)测量作为结果的电流并产生经放大的输出电压，(e)测量所述角质层的电导，以及(f)调整第一电压、第二电压以及所述补偿电流中的至少一个，以降低输出电压的饱和度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·童内特，I·岑西，D·瑞瑟纳蒂，M·加尔巴尼诺，M·莱，
申请(专利权)人：恩帕蒂卡有限责任公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT
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