[发明专利]用于测量身体参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于身体参数的测量的系统和方法。本发明具体涉及医学领域和使用电容性传感器进行的电生理信号的测量。

背景技术

虽然电容性传感器是基于成熟的技术的，但是它们在医学领域中的使用具有巨大潜力。例如，实验已经表明，电容性传感器良好地适用于典型地为心脏(ECT)、肌肉(EMG)或者脑(EEG)信号的电生理学身体信号的检测。原理上，电容性传感器如下工作：将电极板放置在身体部分上并且人类组织用作能够俘获由肌肉生成的电信号的另一个电容器板。电容性传感器的巨大优点是：与其他被广泛采用的技术相反，其与皮肤没有电流接触。结果，不需要进行皮肤准备并且不需要带有为了在皮肤和传感器之间建立好的电接触而通常需要的传导性凝胶的粘性贴片。除这些优点外，电容性传感器已经在由诸如脑、心脏或神经的身体单元引起的电脉冲的检测中显示出极好的结果和极好的敏感度。虽然电容性传感器技术是有前途的，但是部分由于其对运动的高敏感度，其还未在产业上被采用。已知传感器或身体的运动引起所俘获的信号中的干扰并且巨大地影响了测量结果。

已经提议了若干解决方案来降低运动伪影。例如，US 6,807,438提议了通过有意地增加电极板和皮肤之间的间隔来检测并降低运动造成的伪影。有效电容随着电极板和皮肤之间的距离而变化。通过允许电极板和皮肤之间的偏移，电容随着距离的变化变得对运动较不敏感。然而，所提议的解决方案的缺点是传感器对所探测的电信号的总体敏感度也降低。

在WO 2006066566中提议了另一个解决方案，其中描述了一种方法，该方法中已知频率的电信号被注入到人体中。通过测量该特定频率在电容性传感器上的变化，能够对距离的变化进行粗略估计。通过该方法，能够检测并且甚至可能校正电极板和皮肤之间的距离变化。

由运动导致的另一个问题是，当传感器相对于皮肤移动时生成静电。产业上通常称该问题为摩擦起电效应。这些静电可能导致电容性传感器的诸如由于电子削波(clipping of electronic)的临时故障。

上面的解决方案均提议检测运动并尝试对其校正，然而，这些解决方案伴随有电容性传感器的敏感度损失或者可能带来健康风险。这些解决方案通常寻求对电容性传感器的结构或者它们的环境的修改，以便使得运动的影响能够被降低。然而电容性传感器的修改通常换来最终测量结果的精确度损失。

发明内容

本发明的一个目标是提供基于电容性传感器的可靠的身体参数系统。

本发明的另一个目标是检测传感器相对于身体的运动而不影响传感器的敏感度。

本发明的又一个目标是校正运动伪影而不改变电容性传感器的结构。

因此，本发明涉及一种系统，其首先包括电容性感测单元，该电容性感测单元包括与身体部分结合形成用于从所述身体部分俘获电生理信号的电容器的电极板。运动敏感单元被机械地耦合至所述电容性感测单元并且通过自混合干涉测量来检测所述电极板相对于所述身体部分的运动。该系统还包括用于基于所检测的所述电极板的运动来改变所述电生理信号。

本发明的系统装备有运动敏感单元，其光学检测电容性感测单元、更确切地说是电极板相对于皮肤的运动。因为两个单元机械地耦合，两个单元经受相对于身体横向或垂直的相同运动。从而运动敏感单元能够检测电容性电极的位移。如在上面所解释的，运动干扰所测量的电生理信号并且当检测到运动时本发明提议改变该信号。可以使用校正算法来修改该信号，或者在一些情况下，因为强的伪影不可能被校正，所生成的电生理信号甚至被完全拒绝。在本发明的一个实施例中，当运动感测单元检测并测量大于最大允许阈值的位移时，该电生理信号被完全拒绝。

因此，本发明的设备的巨大优点是其对运动的低敏感度。实际上，本发明的发明人已经认识到，通过将使用自混合干涉测量的光学单元加入到常规电容性传感器，即使很小的位移也能够被检测。光学单元的各实施例还允许确定随后可以被用于校正测量信号值的实际位移值。

本发明的另一个优点是不需要改变电容感测单元，因此本发明的设备保留了电容性传感器所固有的高敏感度。本发明提议以电生理信号的后处理来代替对现有技术系统的感测单元的设置的修改。当检测到没有运动时，后处理将不影响测量并且因此同样保留了电容性传感器所固有高敏感度。

本发明的实施例中，光学运动敏感单元包括用于照射身体部分的光源和在光源处的腔体，在该腔体中产生干涉。被所述身体部分散射的光与已经存在于所述光源的腔体中的光干涉，从而导致表示电极板相对于身体部分的运动的干涉信号。该干涉信号还可以表示光源的功率波动并且可以通过利用光电二极管测量由光源所产生的光的光强度而被监测。