用于测量电极接触阻抗的系统和方法_2

文档序号:8366562阅读:来源:国知局
所提到的电流发生器106A-106C共同使用附图标记106,应当理解的是,任何关于元件106功能的描述可以由各自电流发生器106A-106C中的任意一个完成。每个电流发生器106均电联接至控制处理器104,并且均在选择控制下,进而将在下文中对此进行描述。虽然图1显示各个电流发生器106A-106C直接连接至控制处理器104,但是电路设计的本领域技术人员将理解的是,存在其他等效方法和电路设计,可以使控制处理器104选择性地联接至各自电流发生器106,并且达到相同的目标。电流发生器106可以在给定时间内选择性地将第一电流或第二电流中的一个施加至各自电极,所述第一电流具有第一极性,所述第二电流具有第二相反极性。例如,电流发生器106包括正电流源107和连接至负电源供应器(-AVDD)的负电流源109 (例如耗用电流(current drain))。如此处所示,该实施方法包括联接至第一电极A的第一电流发生器106A、联接至第二电极B的第二电流发生器106B以及联接至第三电极C的第三电流发生器106C。如上文关于电极数量的描述,本系统可以包括的电流发生器106的数量等于连接至病人监测装置102的电极的数量。在另一个实施方案中,系统可以使用减少数量的电流发生器,并且经由各种开关布置而联接至不同的电极,进而使监测装置102的电复杂性最小化。
[0021]控制处理器104在给定时间内选择性地控制各自电流发生器106中的两个,从而自动地将相同强度但是相反极性的电流施加至各自的电极对。通过自动且同时地将相反极性的电流施加至两个不同的电极,系统有利地限定在特定时间时电流流动的精确路径。通过限定电流流动的精确路径,可以测量出同时被施加电流的两个电极的差分电压。放大器108在控制处理器104和各个电极A-C之间电联接。放大器108选择性地测量并比较两个连接至病人101的各自电极之间的差分电压。各自电极对的差分电压数据可以自动地提供至控制处理器104,从而用于计算接触阻抗,所述接触阻抗与电流流过的电极对的每个电极相关。
[0022]在操作中,控制处理器104基于连接至病人监测装置101的电极的数量而选择性地识别若干电极对。控制处理器104可以以任何已知方法识别电极的数量,例如感测在特定连接器处是否存在电压,或者通过查询由医护人员输入的配置信息,所述医护人员在给定时间内识别电极的数量和配置。在识别若干电极对后,控制处理器104确定所需的表示电极对接触阻抗的若干线性方程,从而确定电极对的每个电极的接触阻抗。将对包括电极A、B和C的电极对的示例性操作进行描述。控制处理器104生成第一控制信号110并将其提供至连接至电极A的电流发生器106A。第一控制信号110可以包括识别施加至电极的电流极性和施加至电极的电流强度的信息。在另一个实施方案中,第一控制信号110还可以包括电流将被施加至电极的持续时间。虽然控制信号的内容描述为与第一控制信号110相关,但是本领域的技术人员将理解的是,由控制处理器104生成的每个控制信号均可以包括相同类型但具有不同值(例如,不同极性)的数据。在生成第一控制信号110的同时,控制处理器104生成第二控制信号112并将其提供至联接至电极B的电流生成器106B。第二控制信号112使得电流发生器106B施加电流至电极B,所述电流与施加至电极A的电流具有相同的强度和相反的极性。响应于同时将强度相同极性相反的电流施加至电极A和电极B,控制处理器104使得放大器108自动地测量电极A和电极B之间的差分电压。对于识别的每个电极对,控制处理器104生成用于确定成组电极中每个电极的接触阻抗的方程。第一方程为线性方程,其中测量的电极A和电极B的差分电压等于电极A和电极B的阻抗之和与电流的乘积。然而,由于电极A和电极B的单个阻抗是未知的,所以控制处理器104自动地对各个其他电极对(例如电极B和电极C ;以及电极A和电极C)重复上述操作,从而产生各自第二线性方程和第三线性方程。响应于生成等于识别的电极对的数量的若干线性方程,控制处理器104使用三个方程自动地求解计算每个电极的接触阻抗,从而求解代表每个电极A-C的接触阻抗的各自的值。由于差分电压和施加至每个电极对的电流是已知的,所以该计算是可行的。此方法的重要方面是:相比于以前的方法,减小了计算每个电极的接触阻抗所需的时间。例如,考虑这样的方法:将单电流源顺序施加至所有的电极,而将其他的所有电极关联至地。此方法产生了成组N个非线性方程,其中N等于电极的数量。这些非线性方程无法精确求解出阻抗,并且因此必须使用计算量更大的方法,相比于这里描述的新方法,所述计算量更大的方法要求需要更长的时间进行求解。
[0023]将作为结果的各个电极的接触电极阻抗与接触阻抗阈值相比较,从而产生所选择的电极的连接质量数据。如果作为结果的电极阻抗在阈值水平之下,则确定连接质量为良好。如果作为结果的电极阻抗等于或大于阈值水平,则确定连接质量为差。例如,电极阻抗可以在50kD至十几兆欧之间变动,其中较低的阻抗表示在病人/电极交界面处的连接质量较高。在一个实施方案中,可以有连接质量数据标识符的范围,其基于作为结果的阻抗而为用户提供关于连接质量的超过“良好”和“差”的更多水平信息。
[0024]监测装置102进一步包括警报器114、通信处理器116和显示器118,警报器114、通信处理器116和显示器118中的每一个均连接至控制处理器104。在确定每个电极A-C的连接质量数据后,控制处理器104可以提供用于输出至用户的连接质量数据。在一个实施方案中,确定所选择的电极的连接质量数据表示连接质量较差,则控制处理器104可以自动地使得警报114进行发布。警报器可以为触觉、听觉或视觉警报中的任何一个(或其任何组合),所述警报器提醒医护人员至少一个电极的连接较差。医护人员随后被提醒,以修复与病人的连接,从而保证高质量的病人监测。在另一个实施方案中,可以收集每个电极的连接质量数据,并将所述数据提供至用于将连接质量数据传递至远程系统的通信处理器116。通信处理器116可以连接至通信网络(有线的或无线的),并且将连接质量数据传输至病人管理系统,以包含在病人记录中。通信处理器116可以采用已知的通信协议,从而通过蜂窝网络、局域网和/或广域网进行通信。在进一步的实施方案中,连接质量数据可以用于修正在显示装置18上的显示图像。例如,控制处理器104可以生成与每个电极相关的连接质量指示符,并且在显示器118上显示连接质量指示符。在确定连接质量为良好的情况下,连接质量指示符可以以第一格式或风格显示。如果确定曾经连接质量差,则控制处理器104可以令连接质量指示符改变为不同的格式或风格,所述格式和风格提醒用户连接质量差。其中可以使用连接质量数据的方法描述只用于举例说明的目的,并且连接质量数据可以用于任何提供病人护理的目的。
[0025]在另一个实施方案中,病人监测装置可以为脑电图监测仪(EEG),所述脑电图监测仪(EEG)感测沿着头皮的电活动,从而测量来自大脑神经元内的离子电流流动的电压波动。在此实施方案中,可以以相似的方法应用上文描述的原理,借此可以确定连接至病人头皮的独立电极的连接质量。然而,在EEG情况下测量的施加至电极的电流可以为与DC电流相对的AC电流。
[0026]将在图2-图5中进一步详细描述在图1中的上述接触阻抗测量系统的示例性实施方案。图2为连接至病人101的多个电极中的各自一个电极的示例性电路图。如此处所示,电极A以已知方式可释放地固定至病人101,并且电流发生器106A联接至电极A,所述电流发生器106A可以在给定时间内将正电流或负电流施加至电极A。电极A的接触阻抗表示为电阻Z1。因此,目标是自动地测量电极A的接触阻抗Z1,从而确定电极A的连接质量数据。虽然图2只描绘了电极A,但是本领域的技术人员将理解的是,该图表示连接至病人101的成组电极中的每个电极。电流发生器106包括双源,所述双源可以选择性地连通/断开。第一电流源可以将正电流施加至电极(Ip),第二电流源可以将负电流施加至电极(In)。第一电流源连接至正电源(AVDD)而第二电流源连接至负电源(-AVDD)。选择性地控制电流发生器106A,以在给定时间内供应第一电流源(正)或第二电流源(负)中的一个,所述给定时间取决于在给定时间内的测量,将在下文中参考图3-图5对此进行描述。施加至电极A和任意一个其他电极的电流的强度是相等的(即|IP| = Ij = I)。
[0027]现在参考图3,显示了说明从成组电极中选出的两个电极的示例性电路示意图。在图3中显示了有代表性的电极对300。电极对300包括电极A和电极B,电极A和电极B的每个均连接至放大器108的输入。电极A和电极B的每个包括分别与其相关的接触阻抗Zl和接触阻抗Z2。系统有利地计算接触阻抗值,从而确定电极A和电极B的连接质量数据。
[0028]电流发生器106A和电流发生器106B分别响应于由控制处理器(图1中的104)生成的控制信号。电流发生器106A使得正电流施加至电极A,而同时控制电流发生器106B而将负电流施加至电极B。因此,形成了电流路径,电流从电流发生器106A开始流动通过所述电流路径而通过电极A和病人101,并且朝向电流发生器106B中的耗用电流(负电流源)而通过电极B返回。差分电压(Vm)是由放大器108测量的,并且在确定电极A和电极B的接触阻抗中,连同与其他电极对相关的差分电压数据一起使用电极对300的差分电压数据。
[0029]在操作中,系统有利地测量接触阻抗Zl和接触阻抗Z2。具有接触阻抗Zl的电极A连接至正电流源,所述正电流源关联至电源电压(AVDD)。具有接触阻抗Z2的电极B连接至负电流源,所述负电流源关联至负电源(-AVDD)。放大并记录在第一电极对300中的电极之间的差分电压Vml。为了推导出用于计算接触阻抗Zl和接触阻抗Z2的值的方程,将正电流施加至电极Zl而同时将负电流施加至电极Z2。这将产生如下方程1:
[0030]Vml= I(Z1+Z2) (I)
[0031]其中I已知,Vm是测量得到的,且Z1+Z2为未知的。
[0032]在单个方程中出
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