專利名稱：Ecg電極接觸質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及針對(duì)能夠獲取患者心電圖(ECG)的多電極診斷系統(tǒng)的電極接觸質(zhì)量的測(cè)量，更具體而言，涉及動(dòng)態(tài)地測(cè)量共模抑制性能，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量電極接觸質(zhì)量和ECG信號(hào)獲取準(zhǔn)確度的目的的測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于將ECG電極施加到患者身上的臨床醫(yī)師而言，了解所述電極是否適當(dāng)?shù)剡B接到了患者身上是有用的。用于測(cè)量電極接觸狀態(tài)的現(xiàn)有技術(shù)方法歸為兩個(gè)基本類別。 一類是分別向各個(gè)電極中的每者施加電流。另一類是向患者施加電壓，所述電壓為連接至患者的所有感測(cè)電極所通用。
典型的ECG電路的輸入阻抗被設(shè)計(jì)得非常高，因此，在每一 ECG輸入處施加信號(hào)需要源阻抗非常高的電流源。這一電流源可以是交流(AC)信號(hào)或直流(DC)信號(hào)。連接至患者的電極之一為參考電極。典型地，參考電極是標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)放置中的右腿電極。所述參考電極是從患者到測(cè)量裝置的低阻抗連接，所述測(cè)量裝置被配置為基于所得到的每一相應(yīng)電極處的電壓評(píng)估電極接觸質(zhì)量。每一電流源的返回路徑均通過(guò)所述參考電極。在每一電極處看到的電壓均為所述參考電極和各個(gè)電極上的電壓降的函數(shù)。
將AC或DC電流源施加到每一輸入上的缺點(diǎn)在于，這在高阻抗設(shè)計(jì)和板泄漏非常關(guān)鍵的點(diǎn)上向每一輸入增加了顯著的電路。另一缺點(diǎn)在于，如果由于高濕度的環(huán)境條件所導(dǎo)致的硬件故障或板泄漏而使電纜或輸入放大器的輸入阻抗劣化，那么這些技術(shù)可能在引線實(shí)際上未得到連接時(shí)錯(cuò)誤地指示引線得到了連接。
向每一輸入電極施加DC電流源的另一缺點(diǎn)在于，由于電流流經(jīng)電解質(zhì)抵達(dá)電極的金屬界面的原因，所述DC電流將生成電壓，從而建立與皮膚接觸阻抗的DC電阻分離的DC偏移電勢(shì)。如果這一電極電勢(shì)受到患者移動(dòng)的調(diào)制，那么其可能成為噪聲源。為了使所述DC偏移電勢(shì)最小，必須采用10nA量級(jí)的非常小的DC電流。但是，這樣的小電流是非常難以穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)的，而且潮濕環(huán)境中的板泄漏可能潛在地抵消這樣的小電流，從而導(dǎo)致不正確的讀數(shù)。DC電流法的另一缺點(diǎn)在于，所述電路不能對(duì)凝膠與金屬界面間的DC偏移電勢(shì)和皮膚與電極接觸阻抗之間的電勢(shì)做出區(qū)分。通常，所述DC電流法僅限于檢測(cè)引線得到了連接，但是不能確定連接的質(zhì)量。
在參考電極處施加電壓，并在輸入引線處測(cè)量這一電壓是一種簡(jiǎn)單得多的用于驗(yàn)證已經(jīng)將輸入引線連接到了患者身上的方法。這一方法能夠簡(jiǎn)單地單獨(dú)考察每一引線，以辨別信號(hào)幅度是否具有足夠的水平，或者對(duì)兩條或更多條引線進(jìn)行差異比較，以查看共模信號(hào)的抵消程度。施加到參考電極上的電壓將必須含有AC分量，從而不被每一 電極的DC偏移電勢(shì)混淆。
與施加作為電流源或者作為參考電極處的電壓的AC信號(hào)的方法相關(guān)的難點(diǎn)在于從預(yù)期的ECG信號(hào)中去除所述信號(hào)。典型地，內(nèi)部起搏器的步脈沖檢測(cè)是輸入信號(hào)的高帶寬測(cè)量。必須注意不能影響ECG帶寬之外的這一步脈沖檢測(cè)，也不能影響ECG帶寬之內(nèi)的ECG信號(hào)。因此，將AC信號(hào)用于引線接觸質(zhì)量檢測(cè)為信號(hào)處理增加了相當(dāng)大的復(fù)雜性，其中所述信號(hào)處理是從之后用于ECG和步脈沖信號(hào)處理的數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確去除所述AC信號(hào)所需的處理。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的原理，提供了一種用于生成指示與患者耦合的多個(gè)電極的接觸質(zhì)量的輸出信號(hào)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括與參考電極耦合并用于輸出交變信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器以及多個(gè)差分放大器。每一差分放大器具有與所述多個(gè)電極中的相應(yīng)電極耦合的第一輸入，還具有與浮置公共節(jié)點(diǎn)耦合的第二輸入。所述差分放大器用于響應(yīng)于施加至相應(yīng)的第一輸入的輸入信號(hào)輸出相應(yīng)的輸出信號(hào)。所述輸出信號(hào)指示相應(yīng)的電極的接觸質(zhì)量。
本發(fā)明的另一方面提供了一種用于生成指示與患者耦合的多個(gè)電極的接觸質(zhì)量的輸出信號(hào)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括與參考電極耦合并用于輸出交變信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器和差分陣列放大器。所述差分陣列放大器用于輸出指示相應(yīng)電極的接觸質(zhì)量的相應(yīng)輸出信號(hào)。所述差分陣列放大器具有多個(gè)輸入和對(duì)應(yīng)的多個(gè)差分放大器級(jí)。將每一輸入配置為與所述多個(gè)電極中的相應(yīng)一個(gè)耦合。每一差分放大器級(jí)包括具有與所述相應(yīng)輸入耦合的第一輸入、與第一浮置公共節(jié)點(diǎn)耦合的第二輸入和與第二浮置公共節(jié)點(diǎn)耦合的輸出。所述差分放大器級(jí)還包括并聯(lián)耦合在所述輸出和所述第二浮置公共節(jié)點(diǎn)之間的第一電容器一電阻器對(duì)、并聯(lián)耦合在所述第二輸入和所述第二浮置公共節(jié)點(diǎn)之間的第二電容器一電阻器對(duì)以及串聯(lián)耦合在所述第二輸入和所述第一浮置公共節(jié)點(diǎn)之間的第三電容器一電阻器對(duì)。
本發(fā)明的另一方面提供了一種用于確定與患者耦合的多個(gè)電極的接觸質(zhì)量的方法。所述方法包括向患者施加交變信號(hào)并針對(duì)每一電極檢測(cè)來(lái)自患者的相應(yīng)輸入信號(hào)。使所述電極中的每者與相應(yīng)差分放大器的第一輸入耦合，使每一差分放大器的第二輸入與浮置公共節(jié)點(diǎn)耦合。所述方法還包括響應(yīng)于對(duì)相應(yīng)輸入信號(hào)的檢測(cè)生成相應(yīng)的輸出信號(hào)，并評(píng)估相應(yīng)輸出信號(hào)中的每者。由響應(yīng)于所述相應(yīng)輸入信號(hào)生成的相應(yīng)輸出信號(hào)的相移和衰減確定電極的接觸質(zhì)量。


在附圖中-
圖l是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電極接觸質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電極接觸質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電極接觸質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電極接觸質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電極接觸質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中將對(duì)某些細(xì)節(jié)加以闡述，以提供對(duì)本發(fā)明的充分理解。但是,對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然可以在不需要這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明。此外，文中描述的本發(fā)明的具體實(shí)施例是通過(guò)舉例的方式提供的，不應(yīng)將其用于將本發(fā)明的范圍限定為這些具體實(shí)施例。在其他情況下，為了避免使本發(fā)明不必要地混淆，沒(méi)有詳細(xì)示出已知的電路、控制信號(hào)、定時(shí)協(xié)議和軟件操作。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電極接觸質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括AC信號(hào)發(fā)生器106，其用于將共模AC信號(hào)VI通過(guò)參考電極REF注入到患者體內(nèi)，在下文中將對(duì)其予以更為詳細(xì)的說(shuō)明。系統(tǒng)100還包括配置為用于四電極ECG電路的差分陣列放大器102。所述四個(gè)電極包括一個(gè)參考電極REF和三個(gè)感測(cè)電極。但是，本發(fā)明的備選實(shí)施例可以包括更多的或者更少的與患者耦合的電極。盡管文中描述的具體實(shí)施例是針對(duì)具有四個(gè)電極的應(yīng)用的，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，下述說(shuō)明足以允許本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)踐具有不同數(shù)量的電極的實(shí)施例。此外，盡管文中描述的具體實(shí)施例
是用于ECG系統(tǒng)的，但是可以將本發(fā)明的原理的部分或全部應(yīng)用于測(cè)量患者的生物電勢(shì)的其他系統(tǒng)，例如，心電圖儀、遙測(cè)裝置、Holter監(jiān)測(cè)器、事件監(jiān)測(cè)器、除顫器和具有ECG能力的超聲系統(tǒng)。
差分陣列放大器102包括三個(gè)運(yùn)算放大器(opamps) 110A-110C以及由電阻器120A-120C和124A-124C表示的相關(guān)增益設(shè)置反饋?zhàn)杩?。電阻?20A-120C優(yōu)選相等(R1=R3=R5)，電阻器124A-124C優(yōu)選相等(R2=R4=R6)，在下文中將對(duì)其予以更為詳細(xì)的說(shuō)明。將電阻器120A-120C與浮置公共節(jié)點(diǎn)122耦合。運(yùn)算放大器110A-110C中的每者具有相應(yīng)的輸入節(jié)點(diǎn)104A-104C，所述輸入節(jié)點(diǎn)通過(guò)相應(yīng)的電極耦合，從而從患者接收電信號(hào)。在圖1中通過(guò)阻抗50給出了患者皮膚一電極接觸阻抗的模型，其具有四對(duì)并聯(lián)的電阻器一電容器電路56A-56D，它們中的每者表示與患者耦合的四個(gè)電極中的一個(gè)的阻抗。而且圖1還示出了表示用于每一電極的ECG電纜護(hù)套(shield)的電容器60A-60D。
由運(yùn)算放大器110A-110C響應(yīng)于來(lái)自患者電極的輸入信號(hào)Ain、 Bin、Cin生成相應(yīng)的輸出信號(hào)Aout、 Bout、 Cout，并在輸出節(jié)點(diǎn)130A-130C處提供所述輸出信號(hào)。將Aout、 Bout和Cout信號(hào)提供給常規(guī)模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器(未示出)，從而將所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成表示所述輸出信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。通過(guò)常規(guī)處理電路(未示出)對(duì)所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)加以評(píng)估，以判斷所述輸出信號(hào)中的任何一者是否超過(guò)了閾值電壓。當(dāng)有輸出信號(hào)超過(guò)了閾值電壓時(shí)，其表示電極接觸差。
可以在數(shù)學(xué)上，通過(guò)下述方程表征差分陣列放大器102。 Ain、 Bin和Cin分別等于輸入節(jié)點(diǎn)104A、 104B和104C處的電壓，Aout、 Bout和Cout分別等于輸出節(jié)點(diǎn)130A、 130B和130C處的電壓，并將公共節(jié)點(diǎn)122稱為
9Com:
(1) (Com-Ain)/Rl + (Com畫(huà)Bin)/R3 + (Com-Cin)/R5 = 0，
(2) Com*(l/Rl + 1/R3 + 1/R5) = Ain/Rl + Bin/R3 + C認(rèn)5，
(3) Com = (Ain/Rl + Bin/R3 + Cin/R5)/(1/Rl + 1/R3 + 1/R5)，
(4) Com = Ain/(1+Rl/R3+Rl/R5) + Bin/(1+R3/Rl+R3/R5) + Cin/(1 + R5/R1 +R5/R3)。
方程(4)是由方程(1)通過(guò)方程(2)和(3)展開(kāi)而得到的。此外，
(5) Aout = Com + (Ain- Com) * (R2+R1)/R1 ，
(6) Bout = Com + (Bin-Com」*(R4+R3)/R3，以及
(7) Cout = Com + (Cin - Com)*(R6+R5)/R5 。 假設(shè)R1-R3-R5并且R2-R4-R6，那么方程(4)簡(jiǎn)化為
(8) Com = (Ain + Bin + Cin)/3 。 利用方程(5)、 (6)和(7)，
(9) Aout - Bout = (Ain - Bin)*(R2+Rl)/Rl ，
(10) Aout + Bout + Cout = Ain + Bin + Cin。
如方程(8)所示，公共節(jié)點(diǎn)122處的電壓是輸入節(jié)點(diǎn)104A-104C處 的電壓的平均值，并且與電阻器120A-120C和124A-124C的值無(wú)關(guān)。此夕卜， 如方程(9)和(10)所示，差分增益(Adm)等于(R2+R1)/R1 ，共模增益 (Acm)為1。因此，差分陣列放大器102的共模抑制比等于所述差分增益。 在操作當(dāng)中，將AC電壓V1通過(guò)參考電極REF提供給患者，差分陣 列放大器102檢測(cè)作為ECG通道的輸入信號(hào)的AC信號(hào)。差分陣列放大器 102動(dòng)態(tài)地測(cè)量在將ECG測(cè)量系統(tǒng)連接至患者時(shí)整個(gè)ECG測(cè)量系統(tǒng)的共模 抑制能力。由一個(gè)電極與另一電極之間的不同輸入增益或頻率響應(yīng)所表現(xiàn) 出的劣化共模性能是電極接觸質(zhì)量差的指示。當(dāng)電極接觸阻抗大到足以使 ECG系統(tǒng)的輸入阻抗開(kāi)始引起信號(hào)的相移和/或衰減時(shí)，將產(chǎn)生輸入增益或 頻率響應(yīng)的變化。
采用差分放大器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，從幅度上顯著降低了由通過(guò)參考電 極REF注入的AC電壓導(dǎo)致的共模信號(hào)，因而對(duì)于具有良好的接觸阻抗的 電極而言，所述信號(hào)低于所要求的所述系統(tǒng)的噪聲性能。但是，當(dāng)電極接 觸阻抗超過(guò)了使ECG信號(hào)畸變的一定水平時(shí)，差分陣列放大器102會(huì)將差信號(hào)(difference signal)放大到超過(guò)系統(tǒng)噪聲水平并且能夠被檢測(cè)的水平。 其降低了復(fù)雜性，簡(jiǎn)化了對(duì)用于檢測(cè)導(dǎo)聯(lián)接觸質(zhì)量的AC信號(hào)的去除的需 求。
通過(guò)采用差分陣列放大器102和所注入的AC參考信號(hào)，不管ECG系 統(tǒng)的輸入阻抗的潛在變化如何，都能夠測(cè)量到相同的影響ECG獲取準(zhǔn)確性 的特性。即使電纜或輸入電子部件的輸入阻抗發(fā)生了劣化，也不會(huì)導(dǎo)致當(dāng) 電極實(shí)際上未得到連接時(shí)顯示電極得到了連接的錯(cuò)誤指示。系統(tǒng)將正確地 考量劣化的輸入阻抗的原因，而且在電極接觸阻抗顯著低于所述劣化的電 路輸入阻抗的情況下將不會(huì)指示存在良好的連接。因此，只有在具有良好 的測(cè)量質(zhì)量的情況下，差分陣列放大器100的輸出信號(hào)才會(huì)指示導(dǎo)聯(lián)得到 了充分的連接，而且不會(huì)錯(cuò)誤地指示接觸不良，除非測(cè)量確實(shí)存在著不準(zhǔn) 確的風(fēng)險(xiǎn)。
通過(guò)參考電極REF注入到患者體內(nèi)的AC信號(hào)可以具有任何波形或頻 率。在備選實(shí)施例中，通過(guò)隨機(jī)或偽隨機(jī)噪聲源生成所述共模信號(hào)?？梢?將所述AC信號(hào)的頻率選為處于ECG帶內(nèi)，以測(cè)量處于預(yù)期的ECG頻率上 的信號(hào)質(zhì)量，而不是使其局限到ECG帶以外的值上。所述共模信號(hào)優(yōu)選具 有小幅度，從而在接觸質(zhì)量良好時(shí)，使所述共模信號(hào)與所述差分信號(hào)抵消， 在電極接觸質(zhì)量差時(shí)，使所述共模信號(hào)變得明顯。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電極接觸質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)200。系 統(tǒng)200包括差分陣列放大器202，其具有與差分陣列放大器102類似的部件。 在圖2中通過(guò)與圖1中相同的附圖標(biāo)記表示類似的部件。差分陣列放大器 202還包括由運(yùn)算放大器204、電阻器210A-210C和電容器220表示的有源 反饋電路。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，所述有源反饋電路的作用在于降低患者 身處的共模信號(hào)。
為了注入用于導(dǎo)聯(lián)質(zhì)量檢測(cè)的AC信號(hào)，使信號(hào)發(fā)生器106通過(guò)有源反 饋放大器204與參考電極REF串聯(lián)。采用有源反饋使患者的身體電勢(shì)保持 在與ECG測(cè)量電路相同的電壓上。也就是說(shuō)，所述反饋電路對(duì)患者電壓進(jìn) 行有源調(diào)整，從而使處于輸出節(jié)點(diǎn)130A-130C上的共模信號(hào)等于所注入的 信號(hào)V1。由于所述放大器的共模增益為1，因而輸入節(jié)點(diǎn)104A-104C上的 共模信號(hào)被設(shè)為等于VI。差分陣列放大器202的操作與圖1所示的差分陣列放大器102的操作相同，只是具有增加了有源反饋電路的好處，以降低 共模噪聲。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電極接觸質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)300。系 統(tǒng)300包括差分陣列放大器302，其具有與圖1所示的差分陣列放大器100 類似的部件。通過(guò)與圖1中相同的附圖標(biāo)記表示圖3所示的類似部件。但 是，差分陣列放大器302包括用于提供單極高通濾波器和2極低通濾波器 的額外電路。
通過(guò)在公共節(jié)點(diǎn)122和電阻器120A-120C之間耦合電容器310A-310C 提供了所述高通濾波器。ECG電路需要承受高達(dá)300mV的電極中的DC偏 移，但是對(duì)于實(shí)際ECG信號(hào)而言，只存在+A5mV的偏移。所述高通濾波 器允許為所述+A5mV ECG信號(hào)提供高得多的差分增益，而不會(huì)因所述 300mV的DC偏移容限而削波。更高的差分增益能夠得到提高的共模抑制 性能。提高的共模抑制性能允許將所注入的信號(hào)V1從ECG中去除，除非 輸入阻抗或者患者接觸阻抗引起了將被差分陣列放大器302檢測(cè)到的相移 或衰減。此外，處于輸入節(jié)點(diǎn)104A-104C處的差信號(hào)的DC電平可能相當(dāng) 高，并且利用高通濾波器將使DC差信號(hào)的增益降為單位增益。
所述低通濾波器包括通過(guò)使電容器306A-306C與電阻器124A-124C并 聯(lián)提供的第一極和通過(guò)電阻器一電容器對(duì)304A-304C提供的第二極。在抽 樣A/D轉(zhuǎn)換器處，采用低通濾波將高頻信號(hào)的電勢(shì)降至一直下降到低頻的 偽信號(hào)(alias )。
圖3的差分陣列放大器302還包括處于每一電極的運(yùn)算放大器電路 110A-110C之間的另一浮置公共節(jié)點(diǎn)320。浮置節(jié)點(diǎn)320按照與電阻器 120A-120C所共用的浮置節(jié)點(diǎn)122類似的方式工作。輸入節(jié)點(diǎn)104A-104C 處的共模信號(hào)在輸出節(jié)點(diǎn)130A-130C處仍將具有單位增益，因?yàn)橛捎诹魅?電阻器314A-314C的共模電流為零，因而浮置節(jié)點(diǎn)320處的電壓將與輸入 共模信號(hào)匹配。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電極接觸質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)400。系 統(tǒng)400包括差分陣列放大器402，其使差分陣列放大器102 (圖1)與差分 陣列放大器202 (圖2)的反饋電路以及差分陣列放大器302 (圖3)的高 通和低通濾波器二者相結(jié)合。在圖4中采用相同的附圖標(biāo)記表示系統(tǒng)400
12的與系統(tǒng)100、 200和300類似的部件。
如前所述，所述高通和低通濾波器不影響共模增益。因此，可以將有 源反饋環(huán)設(shè)計(jì)為具有更高的環(huán)帶寬，因?yàn)槠洳皇芘c差分濾波器相關(guān)的差分 增益極和零值的影響。差分陣列放大器402提供了顯著的帶外抑制濾波， 還提供了顯著的共模抑制量。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的電極電路的另一個(gè)例子，其建立在前述例子 的原理之上。在這一構(gòu)造中，通過(guò)連接503將處于電極通道放大器110A、 110B和110C的輸入處的公共節(jié)點(diǎn)502連接到反饋通路的公共節(jié)點(diǎn)504。已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)這一連接在所構(gòu)建的電路中提供了改善的穩(wěn)定性，在所述電路中， 多個(gè)通道的所有對(duì)應(yīng)電阻器和電容器的值都不是精確匹配的。因而，通過(guò) 使用容限更寬的部件的能力降低了所述布置的成本。而且，在電極通道的 公共反饋輸出504和對(duì)反饋放大器204的反饋輸入之間還包含了緩沖放大 器506。還發(fā)現(xiàn)這一實(shí)施例提供了指示參考電極的附著質(zhì)量的輸出410。如 果參考電極接觸質(zhì)量差，那么通往電極通道的信號(hào)全都會(huì)受到影響，其將 反映在通往反饋放大器204的緩沖反饋信號(hào)中以及由放大器204生成的有 源反饋信號(hào)中。因而，來(lái)自反饋節(jié)點(diǎn)410的"參考輸出"信號(hào)提供了參考 電極的接觸不良的指示。
由上文應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，盡管在文中出于舉例說(shuō)明的目的描述了本發(fā)明的 具體實(shí)施例，但是在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以做出各種修 改。因此，本發(fā)明除了受到權(quán)利要求的限定外不受任何限制。
權(quán)利要求
1、一種用于生成指示與患者耦合的多個(gè)電極的接觸質(zhì)量的輸出信號(hào)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生器，其與參考電極耦合并且用于輸出交變信號(hào)；以及多個(gè)差分放大器，每一差分放大器具有與所述多個(gè)電極中的相應(yīng)電極耦合的第一輸入，并且還具有與浮置公共節(jié)點(diǎn)耦合的第二輸入，每一差分放大器用于對(duì)施加至所述相應(yīng)的第一輸入的輸入信號(hào)做出響應(yīng)以輸出相應(yīng)的輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)指示所述相應(yīng)電極的接觸質(zhì)量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括反饋放大器，其具有與所述信號(hào)發(fā)生器耦合的第一輸入和與所述參考 電極耦合的輸出，所述反饋放大器還具有與所述多個(gè)差分放大器的所述輸 出耦合的第二輸入，每一輸出通過(guò)相應(yīng)的電阻器與所述第二輸出耦合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括與所述多個(gè)差分放大器耦合的有源濾波器網(wǎng)絡(luò)，將所述有源濾波器網(wǎng) 絡(luò)配置為在生成所述相應(yīng)的輸出信號(hào)的過(guò)程中對(duì)所述相應(yīng)的輸入信號(hào)濾 波。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述浮置公共節(jié)點(diǎn)為第一浮置公共節(jié)點(diǎn)，所述有源濾波器網(wǎng)絡(luò)包括與每一差分放大器的所述輸出耦合的相應(yīng)的第一電容器一電阻器對(duì)， 所述第一電容器一電阻器對(duì)并聯(lián)耦合在所述相應(yīng)的輸出和第二浮置公共節(jié) 點(diǎn)之間；與每一差分放大器的所述第二輸入耦合的相應(yīng)的第二電容器一電阻器 對(duì)，所述第二電容器一電阻器對(duì)并聯(lián)耦合在所述相應(yīng)的第二輸入和所述第二浮置公共節(jié)點(diǎn)之間；以及與每一差分放大器的所述第二輸入耦合的相應(yīng)的第三電容器一電阻器 對(duì)，所述第三電容器一電阻器對(duì)串聯(lián)耦合在所述相應(yīng)的第二輸入和所述第一浮置公共節(jié)點(diǎn)之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)于每一差分放大器而言，所 述第二電容器一電阻器對(duì)的電阻器是相等的，并且對(duì)于每一差分放大器而 言，所述第三電容器一電阻器對(duì)的電阻器是相等的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，使所述多個(gè)差分放大器中的每 者相耦合以使共模增益為1。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)差分放大器包括三個(gè) 差分放大器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)發(fā)生器包括偽隨機(jī)噪 聲發(fā)生器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包含在用于獲取ECG 信號(hào)的ECG測(cè)量系統(tǒng)當(dāng)中。
10、 一種用于生成指示與患者耦合的多個(gè)電極的接觸質(zhì)量的輸出信號(hào) 的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生器，其與參考電極耦合并且用于輸出交變信號(hào)；以及 差分陣列放大器，其具有多個(gè)輸入和對(duì)應(yīng)的多個(gè)差分放大器級(jí)，將每 一輸入配置為與所述多個(gè)電極中的相應(yīng)一個(gè)耦合，每一差分放大器級(jí)包括 具有與所述相應(yīng)的輸入耦合的第一輸入、與第一浮置公共節(jié)點(diǎn)耦合的第二 輸入和與第二浮置公共節(jié)點(diǎn)耦合的輸出的差分放大器，每一差分放大器級(jí) 還包括并聯(lián)耦合在所述輸出和所述第二浮置公共節(jié)點(diǎn)之間的第一電容器一 電阻器對(duì)、并聯(lián)耦合在所述第二輸入和所述第二浮置公共節(jié)點(diǎn)之間的第二 電容器一電阻器對(duì)，以及串聯(lián)耦合在所述第二輸入和所述第一浮置公共節(jié) 點(diǎn)之間的第三電容器一電阻器對(duì)，所述差分陣列放大器用于對(duì)施加至所述 相應(yīng)的輸入的相應(yīng)輸入信號(hào)做出響應(yīng)以輸出相應(yīng)的輸出信號(hào)，所述相應(yīng)的輸出信號(hào)指示所述相應(yīng)的電極的接觸質(zhì)量。
11、 根據(jù)權(quán)利要求io所述的系統(tǒng)，其中，所述差分陣列放大器還包括具有與所述信號(hào)發(fā)生器耦合的第一輸入和與所述參考電極耦合的輸出的反饋放大器，所述反饋放大器還具有與所述多個(gè)差分放大器的輸出耦合的第二輸入，每一輸出通過(guò)相應(yīng)的電阻器與所述反饋放大器的第二輸出耦合。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，使所述多個(gè)差分放大器中的每者相耦合以使共模增益為1。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包含在用于獲取ECG信號(hào)的ECG測(cè)量系統(tǒng)當(dāng)中。
14、 一種用于確定與患者耦合的多個(gè)電極的接觸質(zhì)量的方法，所述方法包括向所述患者施加交變信號(hào)；針對(duì)所述電極中的每者檢測(cè)來(lái)自所述患者的相應(yīng)輸入信號(hào)，所述電極中的每者與相應(yīng)的差分放大器的第一輸入耦合，每一差分放大器的第二輸入與浮置公共節(jié)點(diǎn)耦合；對(duì)檢測(cè)所述相應(yīng)的輸入信號(hào)做出響應(yīng)以生成相應(yīng)的輸出信號(hào)；評(píng)估所述相應(yīng)的輸出信號(hào)中的每者；以及由對(duì)所述相應(yīng)的輸入信號(hào)做出響應(yīng)而生成的所述相應(yīng)的輸出信號(hào)的相移和衰減確定電極的接觸質(zhì)量。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括將所述輸出信號(hào)反饋給反饋差分放大器，所述反饋差分放大器產(chǎn)生反饋信號(hào)，所述反饋信號(hào)將驅(qū)動(dòng)所述輸出信號(hào)的平均值等于所述交變信號(hào)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在生成相應(yīng)的輸出信號(hào)的過(guò)程中對(duì)所述輸入信號(hào)中的每者進(jìn)行有源濾波。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述浮置公共節(jié)點(diǎn)包括第一浮置公共節(jié)點(diǎn)，并且其中，對(duì)所述輸入信號(hào)中的每者進(jìn)行有源濾波包括-將相應(yīng)的第一電容器一電阻器對(duì)與每一差分放大器的輸出耦合，所述第一電容器一電阻器對(duì)并聯(lián)耦合在所述相應(yīng)的輸出和第二浮置公共節(jié)點(diǎn)之間；將相應(yīng)的第二電容器一電阻器對(duì)與每一差分放大器的所述第二輸入耦合，所述第二電容器一電阻器對(duì)并聯(lián)耦合在所述相應(yīng)的第二輸入和所述第二浮置公共節(jié)點(diǎn)之間；以及將相應(yīng)的第三電容器一電阻器對(duì)與每一差分放大器的所述第二輸入耦合，所述第三電容器一 電阻器對(duì)串聯(lián)耦合在所述相應(yīng)的第二輸入和所述第一浮置公共節(jié)點(diǎn)之間。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括將所述輸出信號(hào)反饋給反饋差分放大器，所述反饋差分放大器產(chǎn)生反饋信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)所述輸出信號(hào)的平均值等于所述交變信號(hào)；以及在生成相應(yīng)的輸出信號(hào)的過(guò)程中對(duì)所述輸入信號(hào)中的每者進(jìn)行有源濾波。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，施加交變信號(hào)包括施加偽隨機(jī)噪聲信號(hào)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括將所述浮置公共節(jié)點(diǎn)與所述電極差分放大器的公共反饋節(jié)點(diǎn)耦合。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括由所述反饋差分放大器產(chǎn)生的信號(hào)感測(cè)所述參考電極的接觸質(zhì)量。
全文摘要
提供了用于生成指示與患者耦合的多個(gè)電極的接觸質(zhì)量的輸出信號(hào)的系統(tǒng)和方法。與參考電極耦合的信號(hào)發(fā)生器向患者注入交變信號(hào)。每者與所述多個(gè)電極中的相應(yīng)一個(gè)耦合以檢測(cè)來(lái)自患者的輸入信號(hào)的多個(gè)差分放大器用于對(duì)所述的相應(yīng)輸入信號(hào)做出響應(yīng)以輸出相應(yīng)的輸出信號(hào)。由所述的相應(yīng)的差分放大器生成的輸出信號(hào)指示相應(yīng)電極的接觸質(zhì)量。
文檔編號(hào)A61B5/0424GK101534708SQ200780041470
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者E·赫雷克森 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司