[发明专利]一种用于动态心电监测的电容耦合式电场传感器

权利要求书

1.一种用于动态心电监测的电容耦合式电场传感器，其特征在于，监测电极与皮肤之间采用电容耦合，不直接接触；

监测电极包括敏感电极、有源屏蔽驱动电极、电介质层、缓冲层，其中，敏感电极外侧面覆有电介质层，电介质层外侧面覆有缓冲层，敏感电极内侧面相对设置有源屏蔽驱动电极，有源屏蔽驱动电极与敏感电极之间相互绝缘；

敏感电极以导线穿过有源屏蔽驱动电极上的通孔连接前置运算放大器的正相输入端，前置运算放大器的反相输入端与输出端相连，构成增益为1的跟随电路；前置运算放大器的输出与有源屏蔽驱动电极相连，构成保护结构；前置运算放大器的正相输入端与输出端之间，跨接有自举电路、输入电容抵消电路，总输出接后续信号处理系统；

在进行动态心电监测时，缓冲层与皮肤或衣物接触，由于有缓冲层、电介质层、衣物介于敏感电极与皮肤之间，使敏感电极与皮肤不直接接触，微弱心电信号通过电容耦合到敏感电极进行测量。

2.如权利要求1所述的电容耦合式电场传感器，其特征在于，所述缓冲层，是以具有超强吸水性，并缓慢释放水分的聚合物材料制作，通过控制缓冲层释放水分的方法，改变敏感电极与皮肤和衣物之间的局部湿度，来抑制由于摩擦起电引起的静电噪声干扰。

3.如权利要求1所述的电容耦合式电场传感器，其特征在于，所述保护结构是一种具有单倍增益的缓冲电路，使有源屏蔽驱动电极上的电压与敏感电极上的电压相等，以避免外部干扰信号通过杂散电容对心电信号的干扰，降低敏感电极与地之间的等效电容，避免等效电容对微弱心电信号的分流作用。

4.如权利要求1所述的电容耦合式电场传感器，其特征在于，所述自举电路，跨接于前置运算放大器的正相输入端与输出端之间，包括第一偏置电阻R1、第二偏置电阻R2、第一耦合电容C1，其中，前置运算放大器的正相输入端通过第一偏置电阻R1、第二偏置电阻R2与地相连，第一偏置电阻R1与第二偏置电阻R2的连接点通过第一耦合电容C1分别与前置运算放大器的输出端、反相输入端相连。

5.如权利要求1所述的电容耦合式电场传感器，其特征在于，所述输入电容抵消电路，跨接于前置运算放大器的正相输入端与输出端之间，包括运算放大器、反馈电阻R3、接地电阻R4、可变电阻R5、第二耦合电容C2，其中，前置运算放大器的输出接运算放大器的正相输入端，运算放大器的输出端通过反馈电阻R3、接地电阻R4与地相连，反馈电阻R3与接地电阻R4的连接点与运算放大器反相输入端相连；可变电阻R5一端接运算放大器的输出端，另一端接地，可变电阻R5的调节端通过第二耦合电容C2与前置运算放大器的正相输入端相连。

6.如权利要求1或5所述的电容耦合式电场传感器，其特征在于，所述输入电容抵消电路，采用调节可变电阻R5大小，改变通过第二耦合电容C2的电流大小，补偿了前置运算放大器的固有输入电容，以降低前置运算放大器固有输入电容，提高前置运算放大器输入阻抗。

7.如权利要求1所述的电容耦合式电场传感器，其特征在于，所述敏感电极的形状，是圆形、椭圆形或方形其中之一，或它们的组合。