具有运动伪影校正装置的用于生物电相互作用的可佩戴装置制造方法及图纸

一种可佩戴装置（３０），设置成能通过第一信号（Ｓ）与个体有生物电相互作用（Ｍ、Ｓ），所述装置包括设置成与个体的皮肤（Ｉ）接触用于执行所述相互作用的具有接触表面的电极（２），该电极包括运动伪影检测装置（４），其特征在于运动伪影检测装置（４）设置成确定在工作条件下施加到电极的外力的垂直于接触表面的分量，所述运动伪影检测装置设置成提供第二信号（Ｍ），并且包括处理该第二信号的运动伪影校正装置（２０）以便对第一信号的值进行运动伪影校正。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种可佩带装置，其设置成能够通过第一信号与个体有生物电相互作用，所述装置包括具有接触表面的电极，设置该接触表面使其同个体的皮肤接触以进行所述相互作用，该电极包括运动伪影检测装置。本专利技术还涉及包括具有接触表面的电极的电极组件，该电极组件设置成在该接触表面与个体的皮肤接触时能够通过第一信号与该个体产生生物电相互作用，所述电极组件包括运动伪影检测装置。在US 5,978,693中公知了如开篇段落中所述的可佩带装置的实施例。该已知装置适于通过电极组件对来自个体的电信号进行安装在皮肤上的(skin-mounted)记录。这种装置适于进行与个体的生理条件相关的信号的测量。该已知装置尤其适合于个体固定不动情况下的操作。在个体的身体上测得的信号还被称为第一信号。必须注意，该已知装置也适于进行与个体之间的另一类型的生物电相互作用，即对个体的皮肤施加电脉冲。在电流应用的定义下，这种电脉冲也被称作第一电信号。在该已知装置的第一实施例中，该第一信号由可佩带装置的处理装置分析以监测生理条件。可以基于例如该第一信号的绝对值、频率或者其它适当特征进行该监测。在该已知装置的第二实施例(向个体施加电信号)中，由处理装置在所述施加之前确定所施加信号的绝对值。在本
中公认的是，当电极由于个体的运动而移位时产生运动伪影，这导致错误的第一信号处理。该已知的电极组件包括设置成能够进行运动伪影校正的运动伪影检测装置。该已知装置的运动伪影检测装置包括变形传感器。该变形传感器定位在电极表面上，覆盖了电极区域的一部分。电极几何形状的变形(例如，拉伸或弯曲)在变形传感器上产生信号。该已知装置的处理装置设置成对来自变形传感器的信号执行信号处理以进行运动伪影校正。该已知装置的缺点有两方面。首先，运动伪影检测装置其设计上是复杂的，这增加了该装置的整体成本。其次，已知变形传感器设置成仅覆盖电极组件的小区域，因此导致伪像校正不准确，这是因为来自变形传感器的信号不一定代表整个电极的几何形状的变形。本专利技术的目标是提供一种可佩带的装置，其运动伪影校正相对简单，并且结果可靠。根据本专利技术的可佩带系统，其特征在于运动伪影检测装置被设置成确定在工作条件下施加到电极的外力在垂直于接触表面的方向上的分量，所述运动伪影检测装置设置成提供第二信号，并包括处理该第二信号的运动伪影校正装置以对于第一信号值进行运动伪影校正。本专利技术的技术方法是基于这样的认识大部分显著的运动伪影是由于推动电极而产生的。因此法向力分量比倾斜力分量更重要。此外，用于测量力的传感器便宜且机械坚固，并且容易贴附到电极上而不显著增加该组件的重量。根据本专利技术的可佩带装置的伪影检测装置用于测量与力的法向分量有关的信号，该信号也被称作第二信号。运动伪影校正装置可利用该第二信号来进行运动校正。在进行了运动校正之后，可以进一步处理第一电信号，使得与个体之间的相互作用更准确。在本专利技术的上下文中，与个体的相互作用包括测量该个体的身体上的电信号和/或施加在该个体身体上的电信号。测量个体的身体上的电信号的一个优选实施例包括测量个体的心搏动。向个体的身体施加电信号的一个优选实施例包括肌肉刺激(myostimulation)或为了其它目的施加电信号。根据本专利技术的装置的实施例，其特征在于该装置包括设置成分析第二信号的控制装置，所述控制装置还被设置成一旦出现预定事件就启动运动伪影校正装置。根据本专利技术的可佩戴装置被设想成由用户持久佩戴。因此，优选该可佩戴装置的电子设备的功耗最小化。优选地，根据本专利技术的装置适于仅在要求时进行运动伪影校正。因此优选根据本专利技术的装置设有控制装置，该控制装置在预定事件发生时启动运动伪影校正装置。这种预定事件的一个实例是启动该装置外部提供的运动伪影校正按钮。可以替代的方案是，如果第二信号超过允许阈值电平，则运动伪影校正装置可以由控制装置自动启动。可以指定多于一个的阈值电平。例如，对于使用者的每个行为，例如坐、走、慢跑等，可以指定对应的阈值。对应于个体的实际行为的实际阈值电平，可以从例如存储在该装置的存储单元中的查找表中下载。个体的实际行为类型可通过用户界面设置，或通过适当的信号处理从第一信号得到。用户界面可以设有启动按钮和/或声音识别。根据本专利技术的装置的另一个实施例，其特征在于该装置包括用于由第二信号推出预定事件发生的装置。最好由压力传感器评估施加给电极的外力的法向分量产生的负荷。作用在电极上的力的结果是电极-皮肤边界处的电势改变。电极上的力主要改变电极和皮肤之间的电容。压力传感器的一个优选实施例是力敏电阻器。由于该可佩戴装置的这个实施例，确定了作用在电极上的力和由该力产生的皮肤电势之间具有高度相关性。根据本专利技术该可佩戴装置的又一实施例其特征在于，压力传感器包括一个薄膜。为了测量作用在电极上的力，可在电极的后表面上放置薄膜。优选地，该压力传感器包括根据薄膜技术制造的薄膜力/压敏电阻器或根据薄膜技术制造的电容式压力传感器。所述压敏传感器的工作原理本身在本
中已知，此处将不作详细解释。在根据本专利技术的装置中，压力传感器的输出信号可以被该装置的运动伪影校正装置利用，以便通过对压力传感器的输出信号进行适当的信号处理来减少第一信号中的运动伪影。为了准确地减少运动伪影，需要校准传感器的输出信号与运动伪影的绝对值之间的关系。在一个优选实施例中，信号处理包括对运动伪影的绝对值与压力传感器的输出信号之间关系的非线性校正。通过适当的信号处理来线性化所述关系。这种适当的信号处理的一个实例是通过查找表进行的线性化步骤。如果该装置的操作由微处理器控制，所需信号线性化的评估可以从存储在该装置微处理器中的已校准查找表中下载。该查找表包括施加到电极上的外力的实际值与压力传感器的输出信号之间的非线性关系的非线性校正数据。在压力传感器的输出信号被线性化后，随后该信号的绝对值被提供给运动伪影校正装置。优选地，该运动伪影校正装置包括自适应滤波器。将使用一个实例说明该装置的操作，该实例中根据本专利技术的装置设置成执行个人监测任务。因此第一信号对应于通过个体身体上的电极测得的信号，例如ECG信号。如果被监测的个体正在运动，第一信号的绝对值由于运动伪影而失真。布置在电极的后表面上的压力传感器提供第二信号，该第二信号是对运动伪影的测量。优选地，电极是干燥型的，不需要在个体的皮肤和电极的测量表面之间应用凝胶。适于制造干燥型电极的材料是导电橡胶、塑料和纺织品。然而，由于运动，压力传感器的输出信号相对于施加到电极上的外力并不一定是线性的。因此，在根据本专利技术装置的一个实施例中，可以预知信号线性化步骤。优选地，通过查找表进行该线性化步骤。在对压力传感器的输出信号进行非线性校正后，输出信号的绝对值提供给其中进行自适应噪声消隐的自适应滤波器。自适应噪声消隐的原理本身在本领域中已知。优选进行从第一信号减去第二信号。优选地，进行数字减法操作。根据本专利技术的电极排列的特征在于，运动伪影检测装置设置成确定工作条件下施加到电极上的外力在垂直于接触表面的分量，所述运动伪影检测装置设置成提供与外力相关的第二信号。参照附图将阐述本专利技术的这些和其它方面。附图说明图1示意性地示出了根据本专利技术的电极组件的一个实施例。图2示意性地示出了包括控制装置的根据本专利技术的装置的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：R·施米特，O·萨奇，C·雷钦格，M·佩库恩，H·雷特，A·蒙特瓦，J·劳特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：