CN116158765A - 一种电生理信号补偿系统以及补偿方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电生理信号补偿系统以及补偿方法。所述电生理信号补偿系统包括工作电极、阻抗测试系统、信号补偿系统以及信号处理系统；工作电极贴附于患者皮肤表面，用于采集患者的原始电生理信号，并将原始电生理信号传输至信号处理系统；阻抗测试系统用于采集工作电极的内部电阻数据，并将电阻数据传输给信号补偿系统；信号补偿系统用于根据电阻数据计算出需要补偿的信号，并将补偿信号传输至信号处理系统；信号处理系统用于将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号。本申请实施例通过信号补偿系统计算需要补偿的信号后，通过信号处理系统将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号，从而大大提高了信号质量。

Description

一种电生理信号补偿系统以及补偿方法

技术领域

本申请属于生理信号处理技术领域，特别涉及一种电生理信号补偿系统以及补偿方法。

背景技术

电生理信号是最重要生理信号之一，它能够帮助研究生理状态，应用于疾病诊断和治疗，同时还能用于脑-机接口等人工智能新兴领域。电生理信号是由细胞膜内外的离子浓度差造成的。在生物体静止状态下，会产生静止电位，在有动作发生时，会产生动作电位。每一个电位的产生都关系到人的生理状态和行为。因此，精确、实时、高效的探测电生理信号十分重要。

常用的电生理信号探测技术包括心电、肌电以及脑电等。心电图能够帮组医生了解心脏的跳动情况。肌电图是由于肌肉收缩导致的，能帮组残障人士恢复部分/全部活动行为。脑电图有助于脑部疾病诊断和治疗，例如阿尔兹海默症、帕金森等神经退行性疾病等。

现有技术中，常见的电信号采集系统包括电极、信号放大器和转换器、信号处理器和显示器等部分。其中电极用于采集电生理信号，是十分重要的核心部件，具有重要的地位。然而，在电极服役过程中，由于接触阻抗是实时变化的，从而导致电信号会随时间而发生变化，大大降低了信号质量。

发明内容

本申请提供了一种电生理信号补偿系统以及补偿方法，旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为了解决上述问题，本申请提供了如下技术方案：

一种电生理信号补偿系统，包括工作电极、阻抗测试系统、信号补偿系统以及信号处理系统；所述工作电极、阻抗测试系统、信号补偿系统以及信号处理系统依次连接；

所述工作电极贴附于患者皮肤表面，用于采集患者的原始电生理信号，并将所述原始电生理信号传输至信号处理系统；

所述阻抗测试系统用于采集工作电极的内部电阻数据，并将所述电阻数据传输给信号补偿系统；

所述信号补偿系统用于根据电阻数据计算出需要补偿的信号，并将补偿信号传输至信号处理系统；

所述信号处理系统用于将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号。

本申请实施例采取的技术方案还包括参比电极，所述参比电极和工作电极分别与信号处理系统连接，所述参比电极用于电路导通和形成电压差，由所述参比电极、工作电极和信号处理系统形成回路系统。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述信号补偿系统根据电阻数据计算出需要补偿的信号具体为：

所述信号补偿系统基于电阻数据，利用欧姆算法计算出需要补偿的信号；所述补偿信号计算公式为：U＝IR；其中U为补偿电压，I为监测电流，R为电阻数据。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述信号处理系统将原始电生理信号和补偿信号相加具体为：

所述信号处理系统通过加法运算将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述阻抗测试系统为交流阻抗测试系统或直流电阻分析系统。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述原始电生理信号包括脑电信号、肌电信号或心电信号。

本申请实施例采取的另一技术方案为：一种电生理信号补偿方法，包括：

通过工作电极采集患者的原始电生理信号，并将所述原始电生理信号传输至信号处理系统；

通过阻抗测试系统采集工作电极的内部电阻数据，并将所述电阻数据传输给信号补偿系统；

通过信号补偿系统根据电阻数据计算出需要补偿的信号，并将补偿信号传输至信号处理系统；

通过所述信号处理系统将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号。

相对于现有技术，本申请实施例产生的有益效果在于：本申请实施例的电生理信号补偿系统以及补偿方法通过电极采集原始电生理信号，通过阻抗测试系统监测电阻变化，并将电阻数据传输给信号补偿系统，通过信号补偿系统计算需要补偿的信号后，通过信号处理系统将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号，从而大大提高了信号质量。

附图说明

图1是本申请实施例的电生理信号补偿系统的结构示意图；

图2为本申请实施例的电生理信号补偿方法的流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

针对现有技术的不足，本申请实施例的电生理信号补偿系统通过电极采集原始电生理信号，随后通过与电极连接的阻抗测试系统监控电阻变化，并将电阻数据传输给信号补偿系统，通过信号补偿系统计算需要补偿的信号后，将补偿信号补偿给原始电生理信号，获得全新的电生理信号，以大大提高信号质量。

具体地，请参阅图1，是本申请实施例的电生理信号补偿系统的结构示意图。本申请实施例的电生理信号补偿系统包括参比电极1、工作电极2、阻抗测试系统3、信号补偿系统4以及信号处理系统5。其中，参比电极1和工作电极2分别与信号处理系统5连接，参比电极1用于电路导通和形成电压差，工作电极2用于接收电荷和电生理信号，由参比电极1、工作电极2和信号处理系统5形成一个回路系统。工作电极2、阻抗测试系统3、信号补偿系统4以及信号处理系统5依次连接。工作电极2贴附于患者皮肤表面，根据产生的接触阻抗采集原始电生理信号，并将原始电生理信号传输至信号处理系统5。阻抗测试系统3用于实时采集工作电极2的内部电阻数据(内阻)，并将电阻数据传输给信号补偿系统4，信号补偿系统4基于电阻数据，利用欧姆算法计算出需要补偿的信号，并将补偿信号传输至信号处理系统5；信号处理系统5通过加法运算将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号。

本申请实施例中，信号补偿系统4计算补偿信号的计算公式为：U＝IR；其中U为补偿电压，I为监测电流，R为工作电极2的内部电阻数据。

本申请实施例中，阻抗测试系统3包括但不限于交流阻抗测试系统或直流电阻分析系统。

本申请实施例的电生理信号补偿系统可应用于移动式、固定式或可穿戴式等多种类型的电生理检测系统，并适用于脑电、肌电、心电等多种电生理信号的补偿。

基于上述，本申请实施例的电生理信号补偿系统通过电极采集原始电生理信号，通过阻抗测试系统监测电阻变化，并将电阻数据传输给信号补偿系统，通过信号补偿系统计算需要补偿的信号后，通过信号处理系统将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号，从而大大提高了信号质量。

请参阅图2，是本申请实施例的电生理信号补偿方法的流程图。本申请实施例的电生理信号补偿方法包括以下步骤：

S1：将工作电极贴合于患者皮肤表面，工作电极根据产生的接触阻抗采集患者的原始电生理信号，并将原始电生理信号传输至信号处理系统；

S2：通过阻抗测试系统实时采集工作电极的内部电阻数据，并将电阻数据传输给信号补偿系统；

S3：通过信号补偿系统基于电阻数据，利用欧姆算法计算出需要补偿的信号，并将补偿信号传输至信号处理系统；

S4：通过信号处理系统利用加法运算将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号。

基于上述，本申请实施例的电生理信号补偿方法通过电极采集原始电生理信号，通过阻抗测试系统监测电阻变化，并将电阻数据传输给信号补偿系统，通过信号补偿系统计算需要补偿的信号后，通过信号处理系统将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号，从而大大提高了信号质量。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本申请中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本申请所示的这些实施例，而是要符合与本申请所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电生理信号补偿系统，其特征在于，包括工作电极、阻抗测试系统、信号补偿系统以及信号处理系统；所述工作电极、阻抗测试系统、信号补偿系统以及信号处理系统依次连接；

所述工作电极贴附于患者皮肤表面，用于采集患者的原始电生理信号，并将所述原始电生理信号传输至信号处理系统；

所述阻抗测试系统用于采集工作电极的内部电阻数据，并将所述电阻数据传输给信号补偿系统；

所述信号补偿系统用于根据电阻数据计算出需要补偿的信号，并将补偿信号传输至信号处理系统；

所述信号处理系统用于将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号。

2.根据权利要求1所述的电生理信号补偿系统，其特征在于，还包括参比电极，所述参比电极用于电路导通和形成电压差，所述参比电极和工作电极分别与信号处理系统连接，由所述参比电极、工作电极和信号处理系统形成回路系统。

3.根据权利要求1或2所述的电生理信号补偿系统，其特征在于，所述信号补偿系统根据电阻数据计算出需要补偿的信号具体为：

所述信号补偿系统基于电阻数据，利用欧姆算法计算出需要补偿的信号；所述补偿信号计算公式为：U＝IR；其中U为补偿电压，I为监测电流，R为电阻数据。

4.根据权利要求3所述的电生理信号补偿系统，其特征在于，所述信号处理系统将原始电生理信号和补偿信号相加具体为：

所述信号处理系统通过加法运算将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号。

5.根据权利要求1所述的电生理信号补偿系统，其特征在于，所述阻抗测试系统为交流阻抗测试系统或直流电阻分析系统。

6.根据权利要求1所述的电生理信号补偿系统，其特征在于，所述原始电生理信号包括但不限于脑电信号、肌电信号或心电信号。

7.一种电生理信号补偿方法，其特征在于，包括：

通过工作电极采集患者的原始电生理信号，并将所述原始电生理信号传输至信号处理系统；

通过阻抗测试系统采集工作电极的内部电阻数据，并将所述电阻数据传输给信号补偿系统；

通过信号补偿系统根据电阻数据计算出需要补偿的信号，并将补偿信号传输至信号处理系统；

通过所述信号处理系统将原始电生理信号和补偿信号相加，得到补偿后的电生理信号。

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