[发明专利]用于采集电势的装置

说明书

本发明示出和描述的是一种用于采集电势的装置，其具有多个用于与测量电极连接的测量输入端，测量电极可以放置于患者的身体上；具有多个测量放大器；具有电势输出端，用于与能够放置于患者身体上的附加电极连接，其中电势输出端构造成能够对其施加以预先给定的电压；具有加法单元，其构造成输出信号，信号是对测量放大器所输出的信号的平均值的度量，其中，电势输出端与电流测量装置连接，电流测量装置构造成输出与流经该电势输出端的电流成比例的电流信号；设置分析单元，其连接成向其馈送与在电势输出端处的电压对应的信号、加法单元在其输出端输出的信号、以及从电流测量装置输出的信号；并且分析装置构建为从所馈送的信号中生成阻抗信号。

技术领域

本发明涉及一种用于采集电势的装置，其具有：多个测量输入端，其用于与可以放置于患者身体上的测量电极相连接；多个测量放大器，其中，对每个测量输入端分配多个测量放大器其中之一，并且每个测量输入端与对其分配的测量放大器的输入端相连接；具有电势输出端，用于与可以放置于患者身体上的附加电极相连接，其中这样构造电势输出端，使得其可以被施加预先给定的电压；具有加法单元，其与测量放大器的输出端相连接并且其被构建为输出这样的信号，其是对于测量放大器上输出的信号的平均值的度量，以及，本发明涉及一种用于确定在附加电极和患者皮肤之间的连接的阻抗的方法。

背景技术

如果例如要在患者皮肤上测量电势并且在该电势中包含的有效信号仅仅在μV范围内，就像其例如在心电图(EKG)或肌电图(EMG)中可能是这种情况，则出现下列问题。

由于电场包围着患者身体，所以通过在患者皮肤上的电容耦合而形成电势。一般可以以这种方式描述该效应，即，身体电容地尤其耦合至230V/50Hz交变电压场(如果在美国则为60Hz)，所述交变电压场由位于患者周围的电网电压源引起。然而由于安全的缘故，并不允许患者自身耦合至单一的环境接地(Umgebungsmasse)，原因在于，这会给患者带来显著的风险。

此外，同样由于安全的缘故，与在患者皮肤上的电极相连接的测量设备必须与环境接地电隔离。由此造成的是，测量设备通过其内部的接地也电容地耦合至环境，使得出现的问题是，设备接地处于一个电势上，该电势的大小并不是已知的并且其一般与患者的电势不同。

目前至少为了实现患者和测量设备的接地处于相同的电势上或者至少两者之间存在固定的电势差，已知的是，通过附加的电极将设备接地和患者身体彼此相连接。

但是，因为设备接地和患者由于周围场的不均匀性一般可能位于不同的电势上，这是由不同的与环境之间的电容耦合造成的，所以流过均衡电流(Ausgleichsstrom)，所述均衡电流由于与患者之间的耦合的阻抗、通过附加电极而形成所谓的共模信号，所述共模信号被测量设备中的放大器一起被放大。如果实际上借助测量待采集的有效信号非常小，则共模信号会导致实际的有效信号不再能够被分辨。此外，出现的难题是，放大器必须具有非常大的输入动态范围，从而能够处理有效信号和与之叠加的较高的共模信号。此外，连接在后的数字的分析电路必须为每个测量值提供大量的位数，以便可以处理大信号。

对此，从本发明作为出发点的、在IEEE Transactions onBiomedicalEngineering(Vol.BME-30，No.1，1983年1月)上由Bruce B.Winter等人发表的Driven-Right-Leg Circuit Design中已知的是，通过测量设备向附加的安装在患者上的所谓的公共或附加电极施加电势，所述电势相当于在测量电极上所采集的信号的平均值，其中该平均值信号还被反相放大，也就是存在负反馈。

现在已经表明，在测量电极上所采集的信号的质量强烈依赖于在附加电极和患者皮肤之间的接触有多好。既然这样，那么，如果电极轻微地脱离患者皮肤，则在测量信号中出现明显变大的噪声或者这些信号经常不可用。尤其是如果在患者和测量设备之间存在电势差并且均衡电流流过附加电极，则在附加电极/皮肤过渡处出现电压降，所述电压降取决于过渡阻抗。也就是说，测量信号的质量强烈依赖于在附加或公共电极和患者之间的过渡阻抗。

发明内容