用于測量皮電活動的裝置可包括與角質層的第一部分接觸的第一電極和與第二部分接觸的第二電極。處理模塊電耦合到電極并可操作，以執(zhí)行下列操作：(a)使第一電極偏壓在第一電壓V+，使第二電極偏壓在第二電壓V-，(b)測量在第一電極和第二電極之間流動的電流，所述電流對應于角質層的電導，(c)從測量到的電流減去補償電流，(d)測量作為結果的電流，產生經放大的輸出電壓，(e)測量所述角質層的電導，以及(f)調整第一電壓、第二電壓以及所述補償電流中的至少一個，以降低輸出電壓的飽和度。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利說明】 對相關申請的交叉引用 本申請要求2013年3月16日提交的標題為"Apparatus for Electro Dermal Activity Measurement with Current Compensation"的美國臨時專利申請 No.61/802, 500、以及 2013 年 3 月 16 日提交的標題為"Method for Estimating Human Well-being Through Heart Rate Variability"的美國臨時專利申請No.61/802, 519 的優(yōu) 先權，這些專利申請在的公開內容通過引用全部并入于此。
此處所描述的各實施例一般涉及用于測量皮電活動的設備、系統(tǒng)和方法，具體而 言，涉及用于測量用戶的皮膚的皮電活動的可穿戴設備以及方法。
技術介紹
人皮膚由不同的組織層構成。這些組織層執(zhí)行多個功能，例如，在身體的內部和 外部部分之間形成界面，充當保護機制，具有體溫調節(jié)功能，并允許通過皮膚進行液體的交 換。人皮膚還包括產生汗的汗腺。汗包括可使電流通過皮膚傳導的各種電解液。例如，如 果能夠產生自由離子的兩個電極（諸如像銀（Ag)電極）被設置在皮膚上，則自由離子可以 通過皮膚在兩個電極之間以電子方式傳遞。 -般被稱為皮電活動的皮膚的電導非常低，一般以姆歐（S)來度量。皮膚的電導 取決于角質層的厚度。皮膚的內層產生勢皇，該勢皇大小會變化并使電流在角質層中以或 多或少被限制的方式流動。角質層越薄，電導就越高。例如，手指尖處的皮膚的電導可以 在大約0. 5μS到大約50μS的范圍中，而腕處的皮膚的電導可以在大約0. 05μS到大約 80μS的范圍中。這些變化可以取決于許多因素，包括個人的生理機能、溫度、皮膚結構、以 及自主神經系統(tǒng)（ANS)活動。 皮電活動信號一般包括兩個交錯信號；基礎（tonic)水平以及相位（phasic)水 平。基礎水平（此處也被稱為"基礎水平電導"）是在沒有任何外部或環(huán)境刺激的情況下的 皮膚電導，緩慢地變化（即，低頻率），是如此處所描述的人的生理因素所導致的。基礎水平 可以在用戶的腕部處具有大約〇. 05μS到大約50μS的范圍。 相位水平（此處也被稱為"相位水平電導"）通常與短期事件相關聯(lián)，并在存在 離散的環(huán)境刺激（諸如例如視線、聲音、嗅覺、以及在事件前面的感知過程，諸如期待、決策 等）的情況下發(fā)生。相位變化通常表現(xiàn)為皮膚電導的突然的提高，或皮膚電導中的"峰值"。 系統(tǒng)和設備也可以用于通過皮膚或在用戶的皮膚下面的血液中測量心率變異性 (HRV)。HRV被定義為心率的心搏與心搏之間的變化。變化越大，HRV就越大。HRV是心肌 梗塞的死亡率的已知預測子，其他病理學條件也可以與修改的（通常較低）HRV相關聯(lián)，包 括充血性心力衰竭、糖尿病神經病變、心臟移植術后抑郁、對嬰兒猝亡綜合征（SIDS)的敏 感性、以及早產兒的存活率。HRV還涉及情緒激發(fā)。已經發(fā)現(xiàn)在嚴重的時間壓力以及情感 緊張、升高的焦慮水平下，或者在報告了日常擔憂頻頻率更大并且持續(xù)時間更長的個人中， HRV減小。HRV包括兩個主要成份：呼吸性竇性心律失常（RSA)(也被稱為高頻（HF)振蕩）以 及低頻（LF)振蕩。HF振蕩與呼吸相關聯(lián)，并在頻率范圍上跟蹤呼吸速率，低頻振蕩與血壓 的Mayer波（Traube-Hering-Mayer波）相關聯(lián)。被這些頻譜帶包含的總能量與能量被分 配給它們的方式相結合給出由中樞神經系統(tǒng)給出的心率調節(jié)模式的指標、以及心理以及身 體健康的狀態(tài)的指標。 然而，已知的用于分析心搏數(shù)據(jù)以確定人的HRV以及精神物理學狀態(tài)的方法常常 不能確定人的真實的心理的以及物理的狀態(tài)。一些已知的HRV頻譜分析方法使用非參數(shù)化 方法（例如，快速傅氏變換）或參數(shù)化方法。這些策略依賴于以恒定頻率"采樣"血流速度 圖的近似法。這樣的已知方法對丟失心搏數(shù)據(jù)或心搏數(shù)據(jù)中的高變異性敏感。進一步地， 高活動性也會導致心搏數(shù)據(jù)的高變異性，通過已知方法不可以適當?shù)胤治鲞@些高變異性。 如此，需要可以以高可靠性、可重復性來測量皮膚電導并且不會遭受電解的新系 統(tǒng)、設備以及方法。進一步地，還需要分析心搏數(shù)據(jù)并通過心率變異性來確定人的健康的新 方法。
技術實現(xiàn)思路
此處所描述的各實施例一般涉及用于測量皮電活動的設備、系統(tǒng)和方法，具體涉 及用于測量用戶的皮膚的皮電活動的可穿戴設備以及方法。在一些實施例中，用于測量皮 電活動的裝置可包括與皮膚的角質層的第一部分接觸的第一電極和與角質層的第二部分 接觸的第二電極。第一電極可以通過角質層與第二電極進行電子通信。處理模塊電耦合到 第一電極和第二電極。處理模塊可操作，以（a)使第一電極偏壓在第一電壓V+，使第二電極 偏壓在第二電壓V-，（b)測量在第一電極和第二電極之間流動的電流，所述電流對應于所 述角質層的電導，（c)從測量到的電流減去補償電流，（d)測量作為結果的電流并產生經放 大的輸出電壓，（e)測量所述角質層的電導，以及（f)調整第一電壓、第二電壓以及所述補 償電流中的至少一項，以降低所述輸出電壓的飽和度。【附圖說明】圖1A是帶有第一厚度并具有第一電導的皮膚角質層的人的皮膚的截面圖。圖1B 是皮膚的截面圖，示出了第二厚度并具有第二電導的角質層。 圖2A是在皮膚上測量到的包括基礎水平電導和相位水平電導的皮電活動信號的 曲線。圖2B是范圍從低值到高值的典型的皮電活動信號的曲線。 圖3示出了根據(jù)一實施例的用于測量皮電活動的裝置的示意框圖。 圖4示出了根據(jù)一實施例的用于測量皮電活動的可穿戴設備的底部透視圖。 圖5示出了沿著圖4所示出的線5-5截取的圖3的可穿戴設備的截面?zhèn)纫晥D。 圖6示出了可以用于電流補償以及極性反轉的圖3的可穿戴設備中所包括的處理 模塊的電路圖。 圖7示出了圖3的可穿戴設備中所包括的處理模塊的總體示意圖。 圖8是示出了可穿戴傳感器的皮電活動感測性能的曲線，包括真正電導水平、輸 出電壓以及補償電壓VDAC。 圖9示出了根據(jù)一實施例的測量皮電活動的方法。 圖10示出了根據(jù)一實施例的包括皮電活動傳感器以及心搏傳感器的可穿戴設備 的底部透視圖。 圖11示出了沿著圖10所示出的線11-11截取的圖10的可穿戴設備的截面?zhèn)纫?圖。 圖12示出了根據(jù)一實施例的使用由可穿戴活動傳感器測量到的心率變異性來確 定人的健康的方法。 圖13示出了心搏間期（IBI)時間序列。 圖14示出了用于去除在心搏的心搏間期（IBI)中測量到的偽差的單步選擇濾波 器的可視表示。 圖15示出了用于去除在心搏的IBI中測量到的偽差的兩步驟選擇濾波器的可視 表不。【具體實施方式】 此處所描述的各實施例一般涉及用于測量皮電活動的設備、系統(tǒng)和方法，具體而 言，涉及用于測量用戶的皮膚的皮電活動的可穿戴設備以及方法。對定義人的皮電活動的 兩個不同頻率的電導進行測量會是具有挑戰(zhàn)性的。基礎水平具有利用常規(guī)皮電活動監(jiān)視器 可能難以包含的很寬的范圍。此外，相位水平是快速變化的，并可能難以利用常規(guī)皮電活動 監(jiān)視器來解析。 用于皮電感測的電極也會在皮膚上遭到電解。隨著電流流過皮膚，電極（例如，Ag 電極）會損失金屬離子，金屬離子會在皮膚上沉積。這會導致電極的腐蝕，也會由于金屬離 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種用于測量皮電活動的裝置，包括：與皮膚的角質層的第一部分接觸的第一電極；與所述角質層的第二部分接觸并通過所述角質層與第一電極進行電子通信的第二電極；以及電耦合到第一電極和第二電極并且能夠操作以執(zhí)行以下操作的處理模塊：(a)使第一電極偏壓在第一電壓V+，使第二電極偏壓在第二電壓V?，(b)測量在第一電極和第二電極之間流動的電流，所述電流對應于所述角質層的電導，(c)從測量到的電流減去補償電流，(d)測量作為結果的電流并產生經放大的輸出電壓，(e)測量所述角質層的電導，以及(f)調整第一電壓、第二電壓以及所述補償電流中的至少一個，以降低輸出電壓的飽和度。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：S·童內特，I·岑西，D·瑞瑟納蒂，M·加爾巴尼諾，M·萊，
申請(專利權)人：恩帕蒂卡有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：意大利;IT
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