專利名稱：測量生物電勢的電極及其制造方法和測量生理信號的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生理信號的測量，并且更具體地講，涉及一種測量生物電勢的電極、制造該電極的方法和測量生理信號的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
新近的保健系統(tǒng)通過測量日常生活中的多種生理信號來提高診斷的準確度和便利性。具體地講，正在引入用于通過個人健康信息數(shù)據(jù)庫提供健康相關(guān)服務、幫助醫(yī)務人員執(zhí)行遠程診斷并且向患者傳送診斷/處方的結(jié)果的智能保健系統(tǒng)。身體是在其中形成電場的一種的導體，并且由于根據(jù)細胞的電刺激產(chǎn)生的動作電勢而在身體內(nèi)形成電場。因此，可通過檢測身體中的少量電流或者檢測關(guān)于外部激勵的電流的變化來測量身體的內(nèi)部部分的電特性。通常，可通過使用這種原理測量多種生理電勢(例如，心電圖(ECG)、肌電圖(EMG)、腦電圖(EEG)、皮膚電阻(GSR)、動眼電波圖(EOG)、體溫、心跳、血壓和身體運動)，并且用于活體的電極用于檢測這些生理信號的變化。如圖1所示，用于活體的電極附著到用戶的皮膚。用于活體的電極是用于將用戶的皮膚連接到測量生理信號的系統(tǒng)(下文中稱為生理信號測量系統(tǒng))的介質(zhì)，并且影響測量的生理信號的質(zhì)量和用戶便利性。在日常生活中，針對始終附著到用戶的活體并且測量用戶的生理信號的用于活體的電極，應該解決關(guān)于測量的準確度、通信、功耗等的多種技術(shù)問題。

為了在日常生活中始終將生理信號測量系統(tǒng)安置在身體上，需要將與身體的皮膚接觸的區(qū)域最小化以減小皮膚刺激。此外，需要減小運動偽像從而在鍛煉過程中準確地測量生理信號。圖2示出了由于根據(jù)身體的運動的接口變化而產(chǎn)生的噪聲并且顯示了信噪比(SNR)被降低。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種用于測量生物電勢的電極，該電極通過簡化的電極結(jié)構(gòu)獲得高質(zhì)量生理信號，并且通過最小化測量系統(tǒng)中的信號處理器的作用以及最小化測量系統(tǒng)的構(gòu)造來降低功耗。提供一種使用用于測量生物電勢的電極的用于測量生理信號的系統(tǒng)。提供一種制造用于測量生物電勢的電極的方法。另外方面將在下面描述中部分進行闡述，部分從該描述顯而易見，或者可以通過本發(fā)明的實施而獲知。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于測量生物電勢的電極包括:導電粘合劑，導電粘合劑的一側(cè)附著到至少兩個金屬電極，導電粘合劑的另一側(cè)附著到活體，并且導電粘合劑具有預定的面積和厚度；以及支撐部件，當導電粘合劑附著到活體時支撐導電粘合劑，其中，根據(jù)導電粘合劑的厚度調(diào)整當所述至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑時在所述至少兩個金屬電極之間形成的阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于所述阻抗而短路。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種測量生理信號的系統(tǒng)包括:電極，用于測量生物電勢；至少兩個金屬電極，附著到用于測量生物電勢的所述電極；放大器，對從所述至少兩個金屬電極選擇的兩個金屬電極之間的信號差進行放大；處理器，對由放大器放大的信號進行處理，其中，用于測量生物電勢的所述電極包括:導電粘合劑，導電粘合劑的一側(cè)附著到至少兩個金屬電極，導電粘合劑的另一側(cè)附著到活體，并且導電粘合劑具有預定的面積和厚度；以及支撐部件，當導電粘合劑附著到活體時支撐導電粘合劑，其中，根據(jù)導電粘合劑的厚度調(diào)整當所述至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑時在所述至少兩個金屬電極之間形成的阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于所述阻抗而短路。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于測量生理信號的系統(tǒng)包括:電極，用于測量生物電勢，包括至少兩個金屬電極；放大器，對從所述至少兩個金屬電極選擇的兩個金屬電極之間的信號差進行放大；處理器，對由放大器放大的信號進行處理，其中，用于測量生物電勢的所述電極包括:導電粘合劑，導電粘合劑的一側(cè)附著到所述至少兩個金屬電極，導電粘合劑的另一側(cè)附著到活體，并且導電粘合劑具有預定面積和厚度；所述至少兩個金屬電極，附著到導電粘合劑的一側(cè)；支撐部件，當導電粘合劑附著到活體時支撐導電粘合劑，其中，根據(jù)導電粘合劑的厚度調(diào)整當所述至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑時在所述至少兩個金屬電極之間形成的阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于所述阻抗而短路。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種制造用于測量生物電勢的電極的方法包括:切割用于支撐具有預定面積和厚度的導電粘合劑的支撐部件，從而插入具有預定尺寸的導電粘合劑；將活體粘合劑涂覆在或者附著到支撐部件的與活體接觸的一側(cè)；以及將導電粘合劑插入到支撐部件中，其中，導電粘合劑的一側(cè)附著到至少兩個金屬電極，并且導電粘合劑的另一側(cè)附著到活體，其中，根據(jù)導電粘合劑的厚度調(diào)整當所述至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑時在所述至少兩個金屬電極之間形成的阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于所述阻抗而短路。

根據(jù)本發(fā)明，可通過在活體的皮膚與用于活體的電極之間提供穩(wěn)定的粘結(jié)性，來減小由于接口的動態(tài)變化而產(chǎn)生的噪聲和信號失真。此外，可通過抗運動偽像的電極結(jié)構(gòu)獲得高質(zhì)量生理信號，并且可通過最小化生理信號測量系統(tǒng)中的信號處理器的一部分以及最小化生理信號測量系統(tǒng)的構(gòu)造，來降低功耗和系統(tǒng)成本。此外，由于用于測量生物電勢的電極的簡單結(jié)構(gòu)，電極可提高例如在拆卸和附著方面的使用的便利性，減小生理信號測量系統(tǒng)的厚度，提高生產(chǎn)率，并且降低制造成本。此外，用于測量生物電勢的電極可通過使用簡單方法進行制造并且適合于丟棄電極。此外，無需用于測量除了生理信號之外的其它物理量的任何外部附加傳感器或信號源就可以減小運動偽像，并且可提高信噪比(SNR)。


通過在下面結(jié)合附圖描述實施例，這些和/或其它方面將變得清楚并且更易于理解，這些附圖如下:圖1示出了附著到用戶的皮膚的用于活體的電極和便攜式測量系統(tǒng)；圖2示出了根據(jù)身體的運動產(chǎn)生的噪聲；圖3示出了用于測量生理信號的通道中的接口 ；圖4示出了用于測量生物電勢的普通電極的示例；圖5示出了由于運動偽像的產(chǎn)生而生成的診斷參數(shù)誤差；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于測量生物電勢的多通道電極的俯視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于測量生物電勢的多通道電極的截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的用于測量生物電勢的多通道電極的俯視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的用于測量生物電勢的多通道電極的截面圖；圖10示出了通過使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于測量生物電勢的電極測量兩個不同位置處的差分信號的示例；圖11示出了包括N個金屬墊的多通道電極，并且示出了用于測量兩個位置之間的電勢差的電極的示例；

圖12A和圖12B均示出了通過用于活體的電極的信號傳輸路徑的電路模型；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的當使用用于測量生物電勢的電極時的電路模型；圖14示出了測量的生理信號的減小的示圖，測量的生理信號的減小取決于電路徑上的連接電阻器的大小；圖15示出了圖14中所示的電路的最后輸出端子的信號；圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的生理信號測量系統(tǒng)；圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的生理信號測量系統(tǒng)；圖18是解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于輸出多通道生理信號的生理信號測量系統(tǒng)的框圖；圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的生理信號測量系統(tǒng)的實施示例；以及圖20是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造用于測量生物電勢的電極的方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細描述實施例，實施例的例子在附圖中進行示出，其中，相同標號始終指示相同部件。關(guān)于此，實施例可具有不同形式并且不應該被解釋為受限于這里闡述的說明。因此，在下文中僅僅通過參照附圖描述實施例以解釋本發(fā)明的多個方面。用于測量生理信號的設(shè)備包括附著到人體的用于活體的電極和附著到用于活體的電極的感測平臺。通常，用于活體的電極由導電粘合劑、附著到人體的皮膚的粘合劑片、金屬電極等形成。金屬電極的突出部分以電子式和機械式將測量設(shè)備與電極連接。圖3示出了用于測量生理信號的通道中的接口。在生理信號測量過程中可針對多種原因產(chǎn)生噪聲，這將參照圖3進行描述。通道中的接口可包括三個部分，S卩，生理信號將被測量的人體(例如，心臟300)與人體的皮膚310之間的第一接口 350、皮膚310與電極320之間的第二接口 360、以及電極320與測量系統(tǒng)330之間的第三接口 370。在第一接口 350中，由于人體的呼吸和運動導致的皮膚中的軸突動作電勢和肌電圖的變化而產(chǎn)生噪聲。在第二接口 360中，由于金屬電極與電解液之間以及電解液與皮膚310之間的接口的變化導致的電荷分布的干擾可產(chǎn)生運動偽像。通過測量系統(tǒng)330與電極320之間的第三接口 370，系統(tǒng)負載被傳送到第二接口 360。在圖3的結(jié)構(gòu)中，當測量系統(tǒng)330的金屬暴露表面與電極320的導電膠一對一地結(jié)合時，由于外部運動在測量系統(tǒng)330與電極320之間的第三接口 370中產(chǎn)生相對位移，并且如果皮膚310膨脹，則由于接口的另外變化導致產(chǎn)生運動偽像，并且由此位移被傳遞到電極320。例如，心電圖(ECG)(作為通常用于診斷心臟病的電生理信號)用于通過使用測量的信號的周期內(nèi)RR間隔的變化來診斷心臟病(例如，心律不齊)。在這種情況下，當由于如圖3所示的環(huán)境的動態(tài)變化而產(chǎn)生運動偽像并且由此生理信號失真時，該生理信號不會被正常分析，由此導致不正確的診斷。圖5示出了由于運動偽像的產(chǎn)生而產(chǎn)生的診斷參數(shù)誤差。在圖5中，顯示了當通過按壓電極產(chǎn)生運動偽像時RR間隔發(fā)生變化。在傳統(tǒng)技術(shù)中，為了消除由于環(huán)境的動態(tài)變化所產(chǎn)生的噪聲，直接測量由于人體的運動所導致的電特性變化，然后基于測量的結(jié)果通過信號處理消除運動偽像。在本發(fā)明的實施例中，與傳統(tǒng)技術(shù)不同，可通過采用抗運動偽像的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)生物電勢測量電極，來將運動偽像最小化。 在傳統(tǒng)技術(shù)中，通過多個金屬電極與多個導電粘合劑的一對一連接形成多通道電極。然而，在本發(fā)明的實施例中，由多個金屬電極和單個導電粘合劑形成多通道電極以針對人體的皮膚提供牢固的粘結(jié)性，并且由此接口的變化被最小化。單個粘合劑具有將電阻器連接到兩個端子a和b之間的電路徑的效果`(如圖13所示)，并且根據(jù)連接的電阻器的大小確定測量的信號的大小。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于測量生物電勢的多通道電極的俯視圖。圖6的多通道電極包括導電粘合劑620和支撐部件600。當導電粘合劑620根據(jù)粘性具有高粘合強度時，可在不使用支撐部件600的情況下實現(xiàn)圖6的多通道電極。標號630、632、634和636指示附著到導電粘合劑620的金屬電極的位置。金屬電極的數(shù)目不受限制，并且如果需要，則金屬電極的位置可變化。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于測量生物電勢的多通道電極的截面圖。圖7的多通道電極包括導電粘合劑760和支撐部件740，并且當支撐部件740附著到活體時，可在支撐部件740上涂覆粘合材料720以保證粘合強度。圖7的多通道電極還可包括保護膜700和780，以保護導電粘合劑760和支撐部件740。可根據(jù)導電粘合劑760的粘合強度和粘性省略支撐部件740和粘合材料720。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的以上實施例的用于測量生物電勢的多通道電極包括導電粘合劑620或760以及支撐部件600或740。至少兩個電極附著到導電粘合劑620或760的一側(cè)，并且導電粘合劑620或760的另一側(cè)附著到活體。導電粘合劑620或760具有預定的面積和厚度，并且形成為一個整體。支撐部件600或740支撐導電粘合劑620或760，從而當導電粘合劑620或760已經(jīng)附著到活體時導電粘合劑620或760不會上下左右晃動。可附著到活體的粘合材料720可被涂覆在支撐部件600或740的與活體接觸的一側(cè)上。可根據(jù)導電粘合劑620或760的粘合強度和粘性省略支撐部件600或740以及粘合材料720。當至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑620或760時,在至少兩個金屬電極之間形成阻抗。根據(jù)導電粘合劑620或760的厚度調(diào)整阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于阻抗而短路。如果導電粘合劑620或760的厚度增加則阻抗變小，如果導電粘合劑620或760的厚度減小則阻抗變大。阻抗可根據(jù)所述至少兩個金屬電極位于導電粘合劑620或760上的點之間的距離而被調(diào)整，并且隨距離增加而變大。此外，阻抗可根據(jù)所述至少兩個金屬電極的面積而被調(diào)整，并且隨面積增加而變小。另外，可根據(jù)導電粘合劑620或760的成分調(diào)整所述阻抗。通過在導電粘合劑620或760上附著導體(未示出)或者將導體插入到導電粘合劑620或760中，包括導電粘合劑620或760以及導體的電極可用作濾波器。保護膜可附著到導電粘合劑620或760并附著到支撐部件600或740的兩側(cè)，并且保護導電粘合劑620或760以及支撐部件600或740的粘合表面。圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的用于測量生物電勢的多通道電極的俯視圖。圖8的多通道電極包括導電粘合劑820和支撐部件800，并且可包括至少兩個金屬電極830、832、834和836，并且還可包括至少兩個端子850、852、854和856。盡管在圖8中示出了四個金屬電極，但是本發(fā)明不限于此。如果需要，還可在導電粘合劑820上改變金屬電極830、832、834和836的位置。可根據(jù)導電粘合劑820的粘合強度和粘性省略支撐部件800和粘合材料(圖9的920)。圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的用于測量生物電勢的多通道電極的截面圖。圖9的多通道電極包括導電粘合劑960、支撐部件940以及三個金屬電極970、975和977，并且粘合材料920可涂覆在支撐部件940上，以當支撐部件940附著到活體時保證粘合強度。圖9的多通道電極還可包括保護膜900和980，以保護導電粘合劑960和支撐部件940。可根據(jù)導電粘合劑960的粘合強度和粘性省略支撐部件940和粘合材料920。至少兩個電極附著到導電粘合劑820或960的一側(cè)，并且導電粘合劑820或960的另一側(cè)附著到活體。導電粘合劑820或960具有預定的面積和厚度并且一體地形成。支撐部件800或940支撐導電粘合劑820或960，從而當導電粘合劑820或960附著到活體時導電粘合劑820或960不會上下左右晃動。可附著到活體的粘合材料920可被涂覆在支撐部件800或940的與活體接觸的一側(cè)上。根據(jù)導電粘合劑820或960的粘合強度和粘性，當承載力足夠時，可省略支撐部件800或940以及粘合材料920。至少兩個金屬電極(例如，四個金屬電極830、832、834和836)附著到導電粘合劑820，并且在這種情況下，在至少兩個金屬電極830、832、834和836之間形成阻抗。根據(jù)導電粘合劑820或960的厚度調(diào)整阻抗，并且至少兩個金屬電極沒有由于阻抗而短路。如果導電粘合劑820或960的 厚度增加則阻抗變小，如果導電粘合劑820或960的厚度減小則阻抗變大。
阻抗可根據(jù)至少兩個金屬電極安置在導電粘合劑820或960上的點之間的距離而被調(diào)整，并且隨距離增加而變大。此外，阻抗可根據(jù)至少兩個金屬電極的面積而被調(diào)整，并且隨面積增加而變小。通過將導體(未示出)附著在導電粘合劑820或960上或者將導體插入到導電粘合劑820或960中，包括導電粘合劑820或960以及導體的電極可用作濾波器。保護膜900和980可附著到導電粘合劑820或960并附著到支撐部件800或940的兩側(cè)，并且保護導電粘合劑820或960以及支撐部件800或940的粘合表面。此外，至少兩個金屬電極830、832、834和836可直接連接到生理信號測量設(shè)備的輸入通道端子，并且可通過至少兩個端子(例如，四個端子850、852、854和856)連接到輸入通道端子。至少兩個端子850、852、854和856分別對應于至少兩個金屬電極830、832、834和836，并且至少兩個金屬電極830、832、834和836可通過至少兩個端子850、852、854和856
連接到生理信號測量設(shè)備。圖4示出了用于測量生物電勢的普通電極的示例。為了通過使用普通電極測量N點處的電勢(這里，N是正數(shù))，需要由諸如Ag-AgCl,Au,Pt或不銹鋼的金屬形成的N個金屬墊以及位于N個金屬墊之前的N個導電粘合劑(例如，水凝膠)墊。參照圖4，在普通電極中，針對金屬電極430、432和434分別形成導電粘合劑420、422和424，并且需要支撐部件410以支撐導電粘合劑420、422和424。圖4示出了形成三個金屬電極430、432和434 以及三個導電粘合劑420、422和424的情況。從金屬電極430、432和434接收的生理信號通過放大器440進行放大，并且放大的生理信號被發(fā)送到生理信號測量設(shè)備450。另一方面，如上所述，根據(jù)本發(fā)明的以上實施例的用于測量生物電勢的電極包括N個金屬電極墊和單個導電粘合劑墊，并且由此提供抗運動偽像的信號測量環(huán)境。圖10示出了通過使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于測量生物電勢的電極測量兩個不同位置處的差分信號的示例。用于測量從正(+)電極和負(_)電極獲得的活體電勢差的電極連接到差分放大器1030以形成一個通道。參照圖10，沒有針對三個金屬電極1020、1022和1024分別形成相應的導電粘合齊U，而是針對三個金屬電極1020、1022和1024共同形成單個導電粘合劑1010。此外，支撐部件1000被形成為支撐導電粘合劑1010。從金屬電極1020、1022和1024接收的生理信號通過放大器1030進行放大，然后放大的生理信號被發(fā)送到生理信號測量設(shè)備1040。在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的用于測量生物電勢的電極中，多個金屬電極可以安置在單個導電粘合劑上。圖11示出了包括N個金屬墊的多通道電極，并且示出了用于測量兩個位置之間的電勢差的電極的示例。在導電粘合劑1120上示出了可附著電極的七個位置1140、1141、1142、1143、1144、1145和1146。支撐部件1100支撐導電粘合劑1120，從而導電粘合劑1120不會上下左右晃動。圖12A和圖12B示出了通過用于活體的電極的信號傳輸路徑的電路模型。圖12A示出了單個電極與活體的皮膚之間的接口的電路模型，并且具體示出了當用于測量生物電勢的電極附著到活體的皮膚時用于測量生物電勢的所述電極與活體的皮膚之間的接口的電路模型。電路模型的每層由阻抗和/或電容形成，并且在不同材料彼此靠近的雙層中產(chǎn)生半電池電勢E23。圖12B示出了一對電極和差分信號測量路徑的電路模型，并且具體示出了當通過兩個電極測量不同點之間的電勢差時從信號源(例如，心臟)到差分放大器的閉環(huán)。當測量信號源的兩個端子之間的電勢差時由動態(tài)變化引發(fā)的信號傳輸路徑的電特性(例如，阻抗)的變化產(chǎn)生測量的信號的失真，并且由此信噪比(SNR)降低。圖13示出了使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有單個導電粘合劑的用于測量生物電勢的電極的情況的電路模型，并且具體示出了用于活體的電極與活體的皮膚之間的接口的電路模型。在圖13的電路模型中，由于具有在信號傳輸路徑的兩個端子a與b之間連接電阻器的效果，所以當連接電阻器的阻抗值足夠低時，形成兩個閉環(huán)，并且差分放大器IA測量與差分放大器IA的輸入端子相鄰的閉環(huán)的電勢差，并且由此信號源的電勢差被去除。然而，在隨著連接電阻器的阻抗值增大而保持遠離差分放大器IA的輸入端子的閉環(huán)的電勢差的同時，可通過在活體的皮膚與電極之間提供穩(wěn)定粘結(jié)性將接口的變化最小化，并且由此，信號傳輸路徑的電特性的變化可被最小化。圖14示出了生理信號的減小的示圖，測量的生理信號的減小取決于電路徑上的連接電阻器R17的大小。在圖14中，位于兩個源連接到放大器的結(jié)構(gòu)的中間的電阻器R17減小電阻器R17的兩側(cè)之間的電勢差。在這種情況下，如圖14的右側(cè)的曲線圖中所示，電勢差的減小率根據(jù)電阻器R17的大小而變化。該曲線圖示出了電阻器R17是100歐姆、Ik歐姆或IOk歐姆的情況。可通過控制連接電阻器R17的大小在最后輸出端子處調(diào)整心電圖(ECG)信號。圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于測量生物電勢的電極的電路仿真的結(jié)果的示圖。圖15示出了圖14所示的電路的最后輸出端子的信號。位于圖14的圓圈(R17)的右側(cè)中的源的信號(由于外部刺激和運動偽像源導致的半電池電勢變化)與ECG信號進行混合。最后輸出端子的信號(作為混合信號)顯現(xiàn)為圖15中那樣。與傳統(tǒng)技術(shù)不同，單個導電粘合劑墊可在不使用用于測量 除生理信號之外的其它物理量的外部額外傳感器或信號源的情況下，通過將接口的變化最小化來減小運動偽像，并且可提高SNR。圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的生理信號測量系統(tǒng)。圖16的生理信號測量系統(tǒng)包括用于測量生物電勢的電極1600(電極1600包括至少兩個金屬電極(例如,五個金屬電極1610、1612、1614、1616和1618))、放大器1630和處理器1640，并且還可包括存儲單元1650以及無線發(fā)送和接收單元660。用于測量生物電勢的電極1600還包括如圖6中所示的導電粘合劑620和支撐部件600。在圖16中，沒有示出導電粘合劑620和支撐部件600。如以上參照圖6所述，至少兩個電極附著到導電粘合劑620的一側(cè)，并且導電粘合齊IJ 620的另一側(cè)附著到活體。導電粘合劑620具有預定的面積和厚度，并且形成為一體。支撐部件600支撐導電粘合劑620，從而當導電粘合劑620附著到活體時導電粘合劑620不會上下左右晃動。可根據(jù)導電粘合劑620的粘合強度和粘性省略支撐部件600。參照圖16，至少兩個金屬電極1610、1612、1614、1616和1618附著到用于測量生物電勢的電極1600的導電粘合劑(未示出)。放大器1630對從至少兩個金屬電極1610、1612、1614、1616和1618選擇的兩個金屬電極之間的信號差進行放大。處理器1640對由放大器1630放大的信號進行處理。在這種情況下，當至少兩個金屬電極1610、1612、1614、1616和1618附著到導電粘合劑(未示出)時，在至少兩個金屬電極1610、1612、1614、1616和1618之間形成阻抗。該阻抗可根據(jù)導電粘合劑(未示出)的厚度而被調(diào)整，并且至少兩個金屬電極1610、1612、1614、1616和1618沒有由于阻抗而短路。用于測量生物電勢的電極1600還可包括位于導電粘合劑(未示出)之上并且對信號進行濾波的導體。此外，圖16的系統(tǒng)可包括超過兩個的放大器。在這種情況下，每個放大器對從金屬電極1610、1612、1614、1616和1618選擇的兩個金屬電極之間的信號差進行放大，并且通過超過兩個的放大器獲得的多通道信號被發(fā)送到處理器1640。可通過在經(jīng)由其向處理器1640發(fā)送多通道信號的傳輸路徑上設(shè)置復用器(MUX)執(zhí)行信號選擇。例如，經(jīng)過兩個金屬電極1610和1612的電信號可輸入到第一放大器(未不出)，經(jīng)過另外兩個金屬電極1612和1614的電信號可輸入到第二放大器(未不出)，經(jīng)過另外兩個金屬電極1616和1618的電信號可輸入到第三放大器(未示出)。以這種方式，通過第一放大器到第三放大器獲得的多通道信號被發(fā)送到處理器1640。在這種情況下，可通過在經(jīng)由其向處理器1640發(fā)送多通道信號的傳輸路徑上設(shè)置復用器來執(zhí)行信號選擇。處理器1640通過執(zhí)行預定程序?qū)姆糯笃?630接收的信號進行處理，并且存儲單元1650存儲所述預定程序和處理的數(shù)據(jù)。無線發(fā)送和接收單元1660可將處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到外部裝置，并且可以從外部裝置無線地接收信號。圖17示出了根據(jù)本 發(fā)明的另一實施例的生理信號測量系統(tǒng)。圖17的生理信號測量系統(tǒng)包括用于測量生物電勢的電極1700、放大器1730和處理器1740，并且還可包括存儲單元1750和無線發(fā)送和接收單元1760。用于測量生物電勢的電極1700包括導電粘合劑820、支撐部件800和至少兩個金屬電極(例如，如圖8所示的四個金屬電極830、832、834和836)。在圖17中，沒有示出導電粘合劑820和支撐部件800，并且至少兩個金屬電極830、832、834和836被表示為至少兩個金屬電極 1710、1712、1714、1716 和 1718。如以上參照圖8所述，至少兩個金屬電極830、832、834和836附著到導電粘合劑820的一側(cè)，并且導電粘合劑820的另一側(cè)附著到活體。導電粘合劑820具有預定的面積和厚度，并且形成為一體。支撐部件800支撐導電粘合劑820，從而當導電粘合劑820附著到活體時導電粘合劑820不會上下左右晃動。可粘附到活體的粘合材料920可被涂覆在支撐部件800的與活體接觸的一側(cè)上。可根據(jù)導電粘合劑820的粘合強度和粘性省略支撐部件800和粘合材料920。參照圖17，至少兩個金屬電極1710、1712、1714、1716和1718附著到導電粘合劑820。此外，至少兩個金屬電極1710、1712、1714、1716和1718可直接連接到用于測量生理信號的系統(tǒng)的輸入通道端子，或者可通過至少兩個端子1770、1772、1774和1776連接到系統(tǒng)的輸入通道端子。至少兩個端子1770、1772、1774和1776分別對應于至少兩個金屬電極1710、1712、1714、1716和1718，并且至少兩個金屬電極1710、1712、1714、1716和1718可通過至少兩個端子1770、1772、1774和1776連接到生理信號測量系統(tǒng)。放大器1730對從至少兩個金屬電極1710、1712、1714、1716和1718選擇的兩個金
屬電極之間的信號差進行放大。處理器1740對由放大器1730放大的信號進行處理。用于測量生物電勢的電極1700還可包括位于導電粘合劑(未示出)上并且對生理信號進行濾波的導體。此外，圖17的物理信號測量系統(tǒng)可包括多個放大器。如以上參照圖16所述，每個放大器可對通過從金屬電極1710、1712、1714、1716和1718選擇的兩個金屬電極輸入的信號之間的差進行放大，然后放大的信號被發(fā)送到處理器1740。處理器1740通過執(zhí)行預定程序?qū)姆糯笃?730接收的放大的信號進行處理，并且存儲單元1750存儲所述預定程序和處理的數(shù)據(jù)。無線發(fā)送和接收單元1760可將處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到外部裝置，并且可以從外部裝置無線地接收信號。圖18是解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于輸出多通道生理信號的生理信號測量系統(tǒng)的框圖。參照圖18，經(jīng)過從多個金屬電極1802、1803、1804、1805、1806和1807選擇的兩個任意金屬電極的電信號輸入到相應的放大器。例如，經(jīng)過兩個金屬電極1802和1803的電信號輸入到第一放大器，經(jīng)過兩個金屬電極1803和1805的電信號輸入到第二放大器,經(jīng)過兩個金屬電極1804和1807的電信號輸入到第三放大器，經(jīng)過兩個金屬電極1806和1803的電信號輸入到第四放大器。每個放大器的輸出由電極選擇單元(例如，MUX) 1820進行選擇，并且電極選擇單 元1820的輸出在處理器1840中進行處理以輸出多通道生理信號。圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的生理信號測量系統(tǒng)的實施示例。參照圖19，經(jīng)過從附著到用于測量生物電勢的電極的多個金屬電極1900、1902、1904、1906和1908選擇的兩個任意金屬電極的電信號輸入到差分放大器1910,然后由差分放大器1910進行放大。差分放大器1910的輸出被輸入到處理器1920，然后通過使用用戶期望的應用程序進行處理。當處理的數(shù)據(jù)從處理器1920被發(fā)送到無線傳輸單元1930時，處理的信號經(jīng)由天線1950被輸出到外部。處理的數(shù)據(jù)存儲在存儲單元1940中，并且電源I960向生理信號測量系統(tǒng)提供電源電壓。圖20是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造用于測量生物電勢的電極的方法的流程圖。參照圖20，用于支撐具有預定面積和厚度的導電粘合劑的支撐部件被切割，從而使得具有預定大小的導電粘合劑可被插入(操作S2000)。活體粘合劑(即，粘合材料)被涂覆在或附著到與支撐部件的活體接觸的一側(cè)(操作S2020)。導電粘合劑被插入在支撐部件中(操作S2040)。然后，保護膜可附著到導電粘合劑并附著到支撐部件的兩側(cè)(操作S2060)。在這種情況下，至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑的一側(cè)，并且導電粘合劑的另一側(cè)附著到活體。根據(jù)導電粘合劑的厚度調(diào)整當至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑時在所述至少兩個金屬電極之間形成的阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于阻抗而短路。在制造用于測量生物電勢的電極的方法中，與至少兩個金屬電極分別對應并且用于將至少兩個金屬電極連接到生理信號測量系統(tǒng)的至少兩個端子可附著到導電粘合劑。盡管已經(jīng)參照本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例具體示出和描述了本發(fā)明總體構(gòu)思，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應該明白，在不脫離權(quán)利要求限定的本發(fā)明總體構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可以對其 進行形式和細節(jié)上的多種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于測量生物電勢的電極，所述電極包括: 導電粘合劑，導電粘合劑的一側(cè)附著到至少兩個金屬電極，導電粘合劑的另一側(cè)附著到活體，并且導電粘合劑具有預定的面積和厚度；以及 支撐部件，當導電粘合劑附著到活體時支撐導電粘合劑， 其中，根據(jù)導電粘合劑的厚度調(diào)整當所述至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑時在所述至少兩個金屬電極之間形成的阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于所述阻抗而短路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其中，粘附到活體的粘合材料被涂覆在支撐部件的與活體接觸的一側(cè)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其中，根據(jù)所述至少兩個金屬電極設(shè)置在導電粘合劑上的點之間的距離調(diào)整所述阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其中，根據(jù)所述至少兩個金屬電極的面積調(diào)整所述阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其中，根據(jù)導電粘合劑的成分調(diào)整所述阻抗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，還包括位于導電粘合劑上并且對電信號進行濾波的導體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其中，保護膜附著到導電粘合劑并附著到支撐部件的兩側(cè)。
8.一種用于測量生物電勢的電極，所述電極包括: 導電粘合劑，導電粘合劑的一側(cè)附著到至少兩個金屬電極，并且導電粘合劑的另一側(cè)附著到活體，并且導電粘合劑具有預定的面積和厚度； 所述至少兩個金屬電極，附著到導電粘合劑的一側(cè)； 支撐部件，當導電粘合劑附著到活體時支撐導電粘合劑， 其中，根據(jù)導電粘合劑的厚度調(diào)整當所述至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑時在所述至少兩個金屬電極之間形成的阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于所述阻抗而短路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極，其中，所述至少兩個金屬電極直接連接到生理信號測量系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極，還包括:至少兩個端子，分別與所述至少兩個金屬電極對應，并且用于將所述至少兩個金屬電極連接到生理信號測量系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極，其中，粘附到活體的粘合材料被涂覆在支撐部件的與活體接觸的一側(cè)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極，其中，根據(jù)所述至少兩個金屬電極設(shè)置在導電粘合劑上的點之間的距離調(diào)整所述阻抗。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極，其中，根據(jù)所述至少兩個金屬電極的面積調(diào)整所述阻抗。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極，其中，根據(jù)導電粘合劑的成分調(diào)整所述阻抗。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極，還包括位于導電粘合劑上并且對電信號進行濾波的導體。
16.一種用于測量生理信號的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 電極，用于測量生物電勢； 至少兩個金屬電極，附著到用于測量生物電勢的所述電極； 放大器，對從所述至少兩個金屬電極選擇的兩個金屬電極之間的信號差進行放大； 處理器，對由放大器放大的信號進行處理， 其中，用于測量生物電勢的所述電極包括: 導電粘合劑，導電粘合劑的一側(cè)附著到所述至少兩個金屬電極，導電粘合劑的另一側(cè)附著到活體，并且導電粘合劑具有預定的面積和厚度；以及支撐部件，當導電粘合劑附著到活體時支撐導電粘合劑， 其中，根據(jù)導電粘合劑的厚度調(diào)整當所述至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑時在所述至少兩個金屬電極之間形成的阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于所述阻抗而短路。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述電極還包括位于導電粘合劑上并且對電信號進行濾波的導體。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括用于從所述至少兩個金屬電極選擇兩個金屬電極的金屬電極選擇單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，處理器通過執(zhí)行預定程來序處理數(shù)據(jù)， 所述系統(tǒng)還包括:存儲單元，用于存儲程序和處理的數(shù)據(jù)；以及 無線發(fā)送和接收單元，用于將處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到外部裝置。
20.一種測量生理信號的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 電極，用于測量生物電勢，包括至少兩個金屬電極； 放大器，對從所述至少兩個金屬電極選擇的兩個金屬電極之間的信號差進行放大； 處理器，對由放大器放大的信號進行處理， 其中，用于測量生物電勢的所述電極包括: 導電粘合劑，導電粘合劑的一側(cè)附著到所述至少兩個金屬電極，導電粘合劑的另一側(cè)附著到活體，并且導電粘合劑具有預定的面積和厚度； 所述至少兩個金屬電極，附著到導電粘合劑的一側(cè)； 支撐部件，當導電粘合劑附著到活體時支撐導電粘合劑， 其中，根據(jù)導電粘合劑的厚度調(diào)整當所述至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑時在所述至少兩個金屬電極之間形成的阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于所述阻抗而短路。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述電極還包括位于導電粘合劑上并且對電信號進行濾波的導體。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，還包括用于從所述至少兩個金屬電極選擇兩個金屬電極的金屬電極選擇單元。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，處理器通過執(zhí)行預定程序來處理數(shù)據(jù)， 所述系統(tǒng)還包括: 存儲單元，用于存儲程序和處理的數(shù)據(jù)；以及無線發(fā)送和接收單元，用于將處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到外部裝置。
24.一種制造用于測量生物電勢的電極的方法，所述方法包括: 切割用于支撐具有預定面積和厚度的導電粘合劑的支撐部件，從而插入具有預定尺寸的導電粘合劑； 將活體粘合劑涂覆在或者附著到支撐部件的與活體接觸的一側(cè)；以及 將導電粘合劑插入到支撐部件中， 其中，導電粘合劑的一側(cè)附著到至少兩個金屬電極，導電粘合劑的另一側(cè)附著到活體，其中，根據(jù)導電粘合劑的厚度調(diào)整當所述至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑時在所述至少兩個金屬電極之間形成的阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于所述阻抗而短路。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，還包括；將保護膜附著到導電粘合劑并附著到支撐部件的兩側(cè)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，還包括: 將所述至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑，以及 將至少兩個端子附著到導電粘合劑，所述至少兩個端子分別與所述至少兩個金屬電極對應并且用于將所述至少兩·個金屬電極連接到生理信號測量系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測量生物電勢的電極、一種制造電極的方法和一種用于測量生理信號的系統(tǒng)，該電極包括導電粘合劑，導電粘合劑的一側(cè)附著到至少兩個金屬電極，導電粘合劑的另一側(cè)附著到活體，并且導電粘合劑具有預定的面積和厚度；以及支撐部件，當導電粘合劑附著到活體時支撐導電粘合劑，其中，根據(jù)導電粘合劑的厚度調(diào)整當所述至少兩個金屬電極附著到導電粘合劑時在所述至少兩個金屬電極之間形成的阻抗，并且所述至少兩個金屬電極沒有由于所述阻抗而短路。
文檔編號A61B5/04GK103239221SQ20131004674
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者高秉勛, 李卓炯, 金淵皓, 申健洙 申請人:三星電子株式會社