[发明专利]用于腹部胎儿心电图检测的电极及电极位置排布

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测腹部胎儿心电图(fECG)信号的电极及电极位置排布的优化。

背景技术

为了检测腹部胎儿心电图信号，需要在胎儿心电图监护装置与母体腹部之间建立电接触。

在现有技术中，利用为了检测成人ECG信号而设计的湿凝胶(可以是“液态”或“固态”形式)ECG电极来建立电接触。两个这样的成人ECG湿凝胶电极是3M 2271(固态湿凝胶)和Ambu VLC-00-S(液态湿凝胶)。3M 2271具有圆形电极接触区域，其直径为18毫米，面积约为255平方毫米。Ambu VLC-00S也具有圆形电极接触区域，但是其直径为19毫米，面积约为284平方毫米。

此处使用的术语“电极接触区域”包括位于检测对象的皮肤和电极的感测元件之间的接触区域，即电流在皮肤和电极之间传输而经过的表面区域。在湿凝胶电极的情况下，“电极接触区域”指与检测对象的皮肤相接触的凝胶表面。

本发明中通篇使用的术语“湿凝胶”即指“液态湿凝胶”又指“固态湿凝胶”。固态湿凝胶包括相对于液态湿凝胶粘性更高的凝胶。固态和液态湿凝胶在被挤压时都会流出液体。水凝胶摸上去(在触觉上)是有粘性的，但是在被挤压时不会流出任何液体。

可替代地，例如水凝胶电极、干电极和非接触电极的其他各种电极可被用于检测ECG信号。水凝胶电极可以由天然的刺梧桐树胶或合成的聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone)制成。

通常fECG信号的量级在0.1至40微伏之间。这表示，与例如通常为1000至5000微伏的成人ECG信号相比，fECG信号的信号强度有显著降低。

因此，降低所检测的fECG信号上的噪声就格外重要。所检测的fECG信号的噪声变化很大，并且通常由以下因素中的一种或几种而引起：

●放大器电压噪声(白噪声和闪烁噪声)-V_Vrms

●放大器电流噪声(白噪声和闪烁噪声)-V_irms

●电极噪声(白噪声和闪烁噪声)-V_Erms

●肌肉噪声(肌电图)-V_mrms

●环境电磁干扰噪声-V_EMIrms

●电缆静电/EMI噪声-V_Crms

对所有这些噪声分量的平方和求平方根，可计算得到总噪声，即

Vn_total=VVrms2++Virms2+Vmrms2+VErms2+VEMIrms2+VCrms2]]>式1

因此，如果一种噪声源处于支配地位，例如是其他噪声的4倍，那么较小噪声分量中的每一个对总噪声的贡献仅有～5％。这几年来，放大器噪声性能已经连续降低，因此，只要使电源阻抗保持在约3,000欧姆以下，这些分量就可以被忽略。本发明的一个方面涉及其余噪声分量的全面降低。

噪声降低的一个关键因素是电极处的皮肤阻抗。皮肤阻抗越大则电极噪声越大。在通过合适的备皮而使皮肤的阻抗恒定的情况下，湿凝胶电极展示了最有利的噪声特性，这使得上述类型的湿凝胶电极成为腹部fECG检测所选择的电极。认为这是由于相比于水凝胶电极，湿凝胶电极的1/频率(闪烁)噪声减少且离子迁移增加。