檢測電位的裝置和方法制造方法及圖紙

描述一種檢測患者(1)的身體的電位的裝置，所述裝置具有多個用來與測量電極(11)相連的輸入端(Y1，...，Yn)，可以將測量電極放在患者(1)的身體上，所述裝置還具有多個輸出端(A1，...，An)，其中每個輸入端(Y1，...，Yn)均通過放大器(Op1，...，Opn)與輸出端(A1，...，An)相連，設置加法單元(13)，所述加法單元與輸出端(A1，...，An)相連并且可輸出放大器(Op1，...，Opn)的輸出端(A1，...，An)的信號(E1，...，En)的平均值。設置減法單元(19)，所述減法單元排列在加法單元(13)后面并且可將加法單元(13)的輸出以放大系數(1/β)放大后從減法單元(19)的輸出中減去，將減法單元(19)的輸出與放大器(Op1，...，Opn)的輸入端相連，并且減法單元(19)中的放大系數(1/β)和放大器(Op1，...，Opi)的放大(β′)對于減法單元(19)的輸出如此適配，使得放大系數(1/β)的倒數對應于放大(β′)，即可解決適當設計測量裝置從而從信號中可靠去除共模信號的任務。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及檢測患者身體電位的裝置，所述裝置具有用來與可以放在患者身體上 的測量電極相連的多個輸入端，并且具有多個輸出端，其中每個輸入端均通過放大器與輸 出端相連，其中設置了與輸出端相連并且用來輸出放大器輸出端信號平均值的加法單元。 本專利技術還涉及檢測電位的方法。
技術介紹
如果想要例如在患者皮膚上測量電位，并且這些電位中所含的有用信號與心電圖 (ECG)或者肌電圖（EMG) -樣僅僅在μV范圍內，那么就會產生以下問題。 由于患者身體被電場包圍，因此僅僅容性耦合就會在患者皮膚上形成電位。一 般來說可以這樣描述該效應：患者身體尤其會容性耦合到周圍環境中的電源引起的 230V/50HZ交變電壓場。出于安全原因，不允許使患者本身耦合到環境接地，因為這可能會 給患者帶來嚴重危險。 除此之外，還有必須將患者皮膚上的電極與其相連的測量設備與環境接地進行電 隔離的問題。這又產生測量設備與其內部地也會容性耦合到周圍環境，從而產生設備接地 處在某個大小未知的電位并且該電位一般來說有別于患者電位的問題。 現在為了至少實現患者和測量設備的地線處在相同電位或者至少兩者之間存在 固定的電位差，已知可通過附加電極將設備接地與患者身體相互連接。附圖1所示就是這 種情況。但是一般來說由于周圍的場不均勻，容性耦合到周圍環境的結果不一樣，使得設備 接地和患者可能處在不同的電位，因此有平衡電流流動，該平衡電流將會由于經由電極耦 合到患者的阻抗而引起所謂的共模信號，測量設備中的放大器會將其一并放大。如果真正 利用測量采集的有用信號非常小，則共模信號就會導致無法分辨真正的有用信號。除此之 外，所產生的困難是放大器必須具有很高的動態性能，才能處理有用信號和與其疊加的較 高共模信號。此外后置數字電子分析裝置還必須為每個測量值提供大量的比特位，以便能 夠處理大信號。 此外從DE29 26 165Α1的現有技術可知，應從放大器的輸入信號減去放大器輸 出信號的平均值。但是依然存在問題，盡管不會放大共模信號，但仍然會在放大器輸出端上 將其與有用信號一起輸出。如果有用信號極小，則可能會導致共模信號與放大的有用信號 的大小處在相同的數量級，無法輕而易舉地將其相互分離。此外還存在必須適配放大器和 后置電子分析裝置使其也能繼續處理較大共模信號的問題。
技術實現思路
因此本專利技術的任務就是對檢測電位的測量裝置進行適當設計，從而可從信號中可 靠去除共模信號。 按照本專利技術的第一方面，解決該任務的方式為：設置減法單元，該減法單元排列在 加法單元后面并且用來將加法單元的輸出以某個放大系數放大后從減法單元的輸出中減 去，將減法單元的輸出與放大器輸入端相連，并且適當適配減法單元中的放大系數和用于 減法單元的輸出的放大器的放大，使得放大系數的倒數對應于放大。 使用本專利技術的如此設計的裝置可在放大器輸出端各自輸出不再含有共模信號成 分的信號。給放大器的所有輸入端提供經適配后可抵消共模信號的統一附加參考信號，即 可實現這個效果。可根據以下想法進行適配。 在放大器輸入端上檢測的輸入信號t由真正的有用信號VS1和放大器所有輸入端 上相同的共模信號組成。附加地按照本專利技術所述，還在所有輸入端加上附加參考信號 I。在放大器中使得輸入信號t以放大系數α放大，并且使得參考信號V1^以放大系數β 放大。對于放大器輸出端上的信號得出為 Ei=α·Vi+β·vr=α·vsi+a·Vcn+e·vr。 在患者身體上測量電位的時候，所有輸出信號E1的平均值瓦為 如果瓦=〇 ,那么原則上在各個輸入信號中不含共同的共模信號成分。這樣即可通 但是前提條件是已知。另一種方法源自于瓦的第二個公式，可以根據對其 進行解算，若為某個任意選擇的對1"的Vp則關系式為可利用該關系式確定。現在可以將其代入、_的關系式，得出 該關系式允許遞歸確定，這恰恰可以通過本專利技術所述的裝置予以實現，所述 裝置可將輸出信號瓦的平均值以放大系數i/β放大后從參考信號t中減去，所述放大系 數正好對應于參考信號放大的倒數。按照本專利技術所述就能在減法單元中實現該要求。 如此調整參考信號的結果就是使得平均值I：變為零，從而使得各個輸出信號不含 共模信號。因此采用本專利技術所述的裝置可以消除之前針對放大器動態性能所述的問題以及 對后置電子分析裝置的要求。 在本專利技術所述裝置的一種優選實施方式中，減法單元經過適當設計，從而可將加 法單元的輸出以某個放大系數放大后從乘以小于1的系數S后的減法單元的輸出中減去。 如果以不減弱的方式將減法單元的輸出反饋到減法單元的輸入端，就會存在整個系統無法 穩定工作的危險。因此首選在此進行減弱。 可以采用更加有益的方式，將減法單元設計成模擬放大電路，該放大電路具有反 轉加法器和在其后面連接的反轉器，其中反轉器輸出端與反轉加法器輸入端和放大器輸入 端相連，可以將測量電極連接在這些輸入端上。這樣就能使用模擬元器件以簡單方式實現 減法單元。 還可以按照另一種優選實施方式所述，在減法單元的輸出端和輸出端之間設置尤 其可以通過運算放大器形成的阻抗變換器。這樣就會使得減法單元輸出端只有最小的負 載。 此外減法單元的輸入端還優選具有低通濾波器，這樣就能將要么來自減法單元輸 出端、或者來自加法單元的高頻信號成分濾除，不會影響參考信號的調整。 -方面可以通過模擬放大電路實現加法單元，所述模擬放大電路可將放大器的信 號提供給運算放大器的非反轉輸入端；但另一方面也可以通過數字信號處理器形成加法單 元，其中通過模數轉換器將放大器輸出端與數字信號處理器輸入端相連，其中然后將減法 單元作為模擬放大電路，并且其中通過數模轉換器將數字信號處理器輸出端與減法單元相 連。同樣能夠以簡單方式實現加法單元的這種實施方式。 在另一種優選實施方式中，還可以通過數字信號處理器形成加法單元和減法單 元，其中通過模數轉換器將放大器輸出端與數字信號處理器輸入端相連，并且通過數模轉 換器將信號處理器輸出端與放大器輸入端相連。這種情況下可通過唯一的數字信號處理器 實現加法單元和減法單元構成的組合體，然后在數字信號處理器中仍然也要通過軟件技術 使得減法單元的輸出端重新反饋到其輸入端，其中可以設想要在反饋時減弱輸出，以保證 穩定性。 按照本專利技術的另一方面，開頭所述的任務可通過一種在多個測量電極上檢測電位 的方法予以解決，其中利用放大器放大測量電極的信號，其中形成放大器輸出端信號的平 均值信號，其中通過減去以參考信號放大系數放大后的平均值產生參考信號，其中將參考 信號提供給放大器輸入端，其中通過放大器以一定的放大放大參考信號，并且其中適當適 配執行減法時的放大系數和參考信號放大器的放大，使得放大系數的倒數對應于放大。利 用這種檢測電位的方法同樣可實現關于本專利技術所述裝置所解釋的優點。【附圖說明】 以下將根據附圖解釋本專利技術，該附圖所示僅為優選實施例，其中 附圖1示出現有技術所述裝置的示意圖， 附圖2示出以示意電路圖描述本專利技術的原理， 附圖3示出本專利技術所述裝置第一實施例的電路圖， 附圖4示出本專利技術所述裝置第二實施例的電路圖， 附圖5示出本專利技術所述裝置的第三實施例，以及 附圖6示出本專利技術所述裝置的第四實施例。【具體實施方式】 從附圖1首先可知例如在僅僅示意表示的患者身體1上檢測較小本文檔來自技高網...

【技術保護點】
檢測患者(1)身體的電位的裝置，所述裝置具有多個用來與測量電極(11)相連的輸入端(Y1，...，Yn)，能將所述測量電極放在患者(1)的身體上，并且具有多個輸出端(A1，...，An)，其中每個輸入端(Y1，...，Yn)均通過放大器(Op1，...，Opn)與輸出端(A1，...，An)相連，其中設置加法單元(13)，所述加法單元與輸出端(A1，...，An)相連并且設計成輸出放大器(Op1，...，Opn)的輸出端(A1，...，An)的信號(E1，...，En)的平均值，其特征在于，設置減法單元(19)，所述減法單元排列在加法單元(13)后面并且設計成將加法單元(13)的輸出以放大系數(1/β)放大后從減法單元(19)的輸出中減去，減法單元(19)的輸出與放大器(Op1，...，Opn)的輸入端相連，并且減法單元(19)中的放大系數(1/β)和用于減法單元(19)的輸出的放大器(Op1，...，Opi)的放大(β′)如此適配，使得放大系數(1/β)的倒數對應于放大(β′)。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：F·薩特勒，M·埃格，
申請(專利權)人：德爾格醫療有限責任公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE