CN101919692A - 三维立体可穿戴式电极组合 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于一人体的三维立体可穿戴式电极组合。该三维立体可穿戴式电极组合包含一第一整合环状电极及一第二整合环状电极。该第一整合环状电极具有一导电层及一环状基底，该第二整合环状电极亦具有一导电层及一环状基底。该第一及第二整合环状电极的导电层适可分别覆盖环绕于人体的第一及第二部位。这些导电层是由导电材料构成。这些环状基底是由绝缘布料构成。

Description

三维立体可穿戴式电极组合
技术领域
本发明提供一种三维(Three-Dimensional；3D)立体可穿戴式电极组合；更详细地说，本发明提供一种不需电性黏合贴片(adhesive patch)的三维立体可穿戴式电极组合。
背景技术
追踪患者的生理状态，例如：肌电(myoelectricity)状态或心脏反射(cardiacreflex)状态，在医疗领域中是非常重要的。一般而言，根据肌电图(electromyography；EMG)信号，可感测肌电状态，而根据心电图(electrocardiography；ECG)信号，则可感测心脏反射状态。
一般来说，EMG信号或ECG信号可通过粘附至一人体的多个电性黏合贴片测量。更具体而言，这些电性黏合贴片是粘附至人体的不同部位以感测EMG信号或ECG信号，这些电性黏合贴片还电性连接至一监测器，以分析并显示这些信号。
除此之外，为方便起见，业界将这些电性黏合贴片与衣物(例如：T恤)结合。换言之，这些电性黏合贴片可粘附于衣物上并与人体皮肤紧密接触。因此，对运动员而言，他们即可于运动的当下，通过追踪ECG信号的变化，进而判断目前进行的运动是否达到所需的效果。
然而，由于电性黏合贴片的黏性将随着时间及使用，逐渐降低而无法完全与人体皮肤服贴，导致生理信号无法被测量或其测得的生理信号不可靠。事实上，对于运动员而言，电性黏合贴片非常可能在运动过程中，自衣物上掉落。
有鉴于此，如何提供一种无需电性黏合贴片且方便使用的可穿戴式电极就甚为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无需电性黏合贴片且方便使用的可穿戴式电极。
本发明提供一种用于一人体的三维(Three-Dimensional；3D)立体可穿戴式电极组合。该三维立体可穿戴式电极组合包含一第一整合环状电极及一第二整合环状电极。该第一整合环状电极具有一第一导电层及一第一环状基底，该第一整合环状电极适可覆盖环绕于该人体的一第一部位。该第二整合环状电极具有一第二导电层及一第二环状基底，该第二整合环状电极适可覆盖环绕于该人体的一第二部位。该第一导电层及该第二导电层是由一导电材料构成，且该第一环状基底及该第二环状基底是由一绝缘布料构成。该第一导电层依附于该第一环状基底，且该第二导电层依附于该第二环状基底。该第一导电层通过一第一导电线电性连接至一处理器的一第一端点，该第二导电层通过一第二导电线电性连接至该处理器的一第二端点。
综上所述，本发明所述的三维立体可穿戴式电极包含第一整合环状电极及第二整合环状电极，在无需使用电性黏合贴片的情况下便可感测人体的肌电状态或心脏反射状态，且能够覆盖环绕于人体的不同部位。据此，本发明的三维立体可穿戴式电极相较于先前技术的电性黏合贴片可得到较佳且较准确的效果。
在参阅附图及随后描述的实施方式后，该技术领域具有通常知识者便可了解本发明的其它目的，以及本发明的技术手段及实施态样。
附图说明
图1是本发明的一较佳实施例的示意图；
图2A-图2C是较佳实施例的第一及第二整合环状电极的示意图；
图3A是较佳实施例的导电布料的示意图；
图3B是较佳实施例的绝缘布料的示意图；以及
图4A-图4B是本发明的另一较佳实施例的第一及第二整合环状电极的示意图。
具体实施方式
以下将通过实施方式来解释本发明内容，然而，关于实施方式的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以直接限制本发明。须说明的是，以下实施例以及附图中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示；且附图中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。
图1是本发明的一较佳实施例的一示意图，其是一三维立体可穿戴式电极组合与一衣物1结合在一起的示意图。三维立体可穿戴式电极组合包含一第一整合环状电极11及一第二整合环状电极12。第一整合环状电极11及第二整合环状电极12可分别缝制于衣物1的二袖子上，换言之，第一整合环状电极11及第二整合环状电极12可视为衣物1的附属物。于其它实施态样中，第一整合环状电极11及第二整合环状电极12可与衣物1一体成形，意即，第一整合环状电极11及第二整合环状电极12为衣物1袖口的一部分而非附属物。第一整合环状电极11通过一第一导电线13电性连接至一处理器15的一第一端点15a，且第二整合环状电极12通过一第二导电线14电性连接至处理器15的一第二端点15b。于此较佳实施例中，第一导电线13及第二导电线14分别是由导电纤维以及绝缘纤维混纺而成的纱线。应注意的是，第一导电线13及第二导电线14可由纯导电纤维、导电金属线或导电墨水制成，只要其材料具有导电性即可，本发明并不限制第一导电线13及第二导电线14的材料。
图2A-图2C是较佳实施例的衣物1的第一整合环状电极11或第二整合环状电极12的示意图。更具体而言，图2A是第一整合环状电极11或第二整合环状电极12的一放大示意图，图2B是第一整合环状电极11或第二整合环状电极12的不同层的一分解图，图2C是第一整合环状电极11或第二整合环状电极12沿线X-X’截取的一剖面图。
第一整合环状电极11具有一第一导电层11a及一第一环状基底11b，其中第一导电层11a依附于第一环状基底11b，且第一导电层11a是由导电纤维和绝缘纤维编织而成，而第一环状基底11b是由一绝缘布料构成。
类似地，第二整合环状电极12具有与第一整合环状电极11相同的结构。换言之，第二整合环状电极12具有一第二导电层12a及一第二环状基底12b，其中第二导电层12a依附于第二环状基底12b，且第二导电层12a是由导电纤维和绝缘纤维编织而成，而第二环状基底12b是由一绝缘布料构成。
于此较佳实施例中，第一导电层11a具有一环状结构，且第一导电层11a的一表面积是等于第一环状基底11b的一表面积。第二导电层12a亦具有该环状结构，且第二导电层12a的一表面积是等于第二环状基底12b的一表面积。
于图2C中，图2C右侧的第一导电层11a及第一环状基底11b是图2A中第一整合环状电极11的一右侧部位。类似地，图2C右侧的第二导电层12a及第二环状基底12b是图2A中第二整合环状电极12的一右侧部位。
另一方面，图2C左侧的第一导电层11a及第一环状基底11b是图2A中第一整合环状电极11的一左侧部位，且图2C左侧的第二导电层12a及第二环状基底12b是图2A中第二整合环状电极12的一左侧部位。
此外，第一导电层11a及第二导电层12a是以图3A所示的方式，由导电纤维31和绝缘纤维32编织而成。其中，导电纤维31的材料具有导电性的金属纤维，例如：不锈钢。于其它实施态样，第一导电层11a及第二导电层12a可由涂覆导电墨水或导电涂料的布料构成。
另一方面，第一环状基底11b及第二环状基底12b是分别以图3B所示的方式，由多个绝缘纤维32编织而成。其中，绝缘纤维32的材料是无导电性的传统纤维，例如：棉纤维。应注意的是，第一导电层11a及第二导电层12a可由导电墨水制成，本发明并不限制第一导电层11a及第二导电层12a的材料，只要其材料具有导电性即可。
请参阅图1-图2C，三维立体可穿戴式电极组合可用于一人体。第一整合环状电极11及第二整合环状电极12是由弹性材料制成，使得第一整合环状电极11及第二整合环状电极12能够分别微贴地覆盖环绕于人体的一第一部位(例如：右肘部)及一第二部位(例如：左肘部)。
进一步而言，第一导电层11a及第二导电层12a分别接触人体的第一部位及第二部位的皮肤，并分别通过第一导电线13及第二导电线14电性连接至处理器15的第一端点15a及第二端点15b。因此，人体可通过第一导电层11a及第二导电层12a自处理器15接收某种电性刺激。
举例而言，三维立体可穿戴式电极组合可应用于电疗(diathermy)中，例如：经皮神经电刺激(transcutaneous electrical nerve stimulation；TENS)。处理器15将产生一第一刺激电流16以及一第二刺激电流17。第一刺激电流16通过第一导电线13被传送至第一整合环状电极11的第一导电层11a，第二刺激电流17通过第二导电线14被传送至第二整合环状电极12的第二导电层12a。根据处理器15的第一刺激电流16以及第二刺激电流17，三维立体可穿戴式电极组合可通过处理器15、第一整合环状电极11及第二整合环状电极12轻易达到电疗的效果。
另一方面，若三维立体可穿戴式电极组合应用于监测人体的肌电状态或心脏反射状态，则第一导电层11a可接收人体的第一部位产生的一第一电脉冲18(例如：其中一个EMG信号或其中一个ECG信号)。接着，第一电脉冲18通过第一导电线13被传送至处理器15的第一端点15a。类似地，第二导电层12a可接收人体的第二部位产生的一第二电脉冲19(例如：另一EMG信号或另一ECG信号)。接着，第二电脉冲19通过第二导电线14被传送至处理器15的第二端点15b。
于接收到第一电脉冲18及第二电脉冲19后，处理器15分析第一电脉冲18以及第二电脉冲19以撷取人体的肌电图或心电图。根据第一整合环状电极11及第二整合环状电极12的第一电脉冲18及第二电脉冲19，人体的肌电状态或心脏反射状态可通过处理器15、第一整合环状电极11及第二整合环状电极12被监测。于其它实施态样，三维立体可穿戴式电极组合还可通过第一整合环状电极11及第二整合环状电极12测量脉搏。
应注意的是，于图1所示的较佳实施例中，尽管三维立体可穿戴式电极组合是与衣物1结合在一起，于其它实施态样，三维立体可穿戴式电极组合亦可与一长袖套衫或运动裤结合在一起，以便覆盖环绕于人体的手臂、脚、大腿、腹部甚至颈部。此外，当三维立体可穿戴式电极组合包含至少二整合环状电极，而覆盖环绕于人体二个以上的不同部位，则可测得较佳且较准确的肌电状态或心脏反射状态。由于各整合环状电极的基本结构是相同的，所属技术领域具有通常知识者可依上述说明增加更多的整合环状电极。进一步，若将整合环状电极置放于心脏两侧(例如：将整合环状电极置放于右肘部与左踝处)，则可测得较佳的心脏反射状态。
图4A-图4B是本发明另一较佳实施例的一第一整合环状电极41或一第二整合环状电极42的示意图。更具体而言，图4A是第一整合环状电极41或第二整合环状电极42的一放大示意图，图4B是第一整合环状电极41或第二整合环状电极42的不同层的一分解图。第一整合环状电极41或第二整合环状电极42可与前述的较佳实施例的衣物1结合，其细节如上文所述，故在此不再赘述。
第一整合环状电极41具有一第一导电层41a及一第一环状基底41b，其中第一导电层41a的一表面积是小于第一环状基底41b的一表面积，且第一导电层41a依附于第一环状基底41b的一部分。较佳地，第一导电层41a的表面积占第一环状基底41b的表面积的一比率是20％至80％。第一导电层41a是由导电纤维和绝缘纤维编织而成，而第一环状基底41b是由一绝缘布料构成。
类似地，第二整合环状电极42具有与第一整合环状电极41相同的结构。换言的，第二整合环状电极42具有一第二导电层42a及一第二环状基底42b。第二导电层42a的一表面积是小于第二环状基底42b的一表面积，且第二导电层42a依附于第二环状基底42b的一部分。较佳地，第二导电层42a的表面积占第二环状基底42b的表面积的一比率是20％至80％。第二导电层42a是由导电纤维和绝缘纤维编织而成，而第二环状基底42b是由一绝缘布料构成。
因第一导电层41a/第二导电层42a的表面积是小于第一环状基底41b/第二环状基底42b的表面积，故第一整合环状电极41/第二整合环状电极42的一导电区域是不连续的，如图4A所示。第一整合环状电极41及第二环状电极42的不连续导电区域是不同于图2A所示的第一整合环状电极11及第二整合环状电极12的连续导电区域。
第一导电层41a及第二导电层42a可分别以图3A所示的方式，由导电纤维31和绝缘纤维32编织而成，其中导电纤维31的材料具有导电性的金属纤维，例如：不锈钢。第一环状基底41b及第二环状基底42b可分别以图3B所示的方式，由多个绝缘纤维32编织而成，其中绝缘纤维32的材料是无导电性的传统纤维，例如：棉纤维。
类似地，第一导电层41a及第二导电层42a可分别接触人体的第一部位及第二部位的皮肤，并分别通过第一导电线(图未绘示)及第二导电线(图未绘示)电性连接至处理器(图未绘示)的第一端点(图未绘示)及第二端点(图未绘示)。因此，人体可通过第一导电层41a及第二导电层42a自处理器接收某种电性刺激。其中，三维立体可穿戴式电极组合应用于TENS及测量人体肌电状态或心脏反射状态监测的细节已于前一实施例中说明，故在此不再赘述。
综上所述，包含第一整合环状电极及第二整合环状电极的三维立体可穿戴式电极组合无需使用电性黏合贴片，且能覆盖环绕于人体的不同部位，因此相对于需要电性黏合贴片的习知可穿戴式电极而言，本发明可得到一较佳、较准确的测量结果，进而顺利克服先前技术的障碍。
上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以申请专利范围为准。

Claims (12)

1.一种用于一人体的三维立体可穿戴式电极组合，包含：
一第一整合环状电极，具有一第一导电层及一第一环状基底，该第一整合环状电极适可覆盖环绕于该人体的一第一部位，其中该第一导电层是由一导电材料构成，该第一环状基底是由一绝缘布料构成，且该第一导电层依附于该第一环状基底；以及
一第二整合环状电极，具有一第二导电层及一第二环状基底，该第二整合环状电极适可覆盖环绕于该人体的一第二部位，其中该第二导电层是由该导电材料构成，该第二环状基底是由该绝缘布料构成，且该第二导电层依附于该第二环状基底；
其中该第一导电层通过一第一导电线电性连接至一处理器的一第一端点，该第二导电层通过一第二导电线电性连接至该处理器的一第二端点。
2.根据权利要求1所述的三维立体可穿戴式电极组合，其特征在于，该第一导电线以及该第二导电线分别为一纱线，该纱线由导电纤维以及绝缘纤维混纺而成。
3.根据权利要求1所述的三维立体可穿戴式电极组合，其特征在于，该处理器产生一第一刺激电流以及一第二刺激电流，该第一刺激电流通过该第一导电线由该处理器的第一端点被传送至该第一整合环状电极，且该第二刺激电流通过该第二导电线由该处理器的第二端点被传送至该第二整合环状电极。
4.根据权利要求3所述的三维立体可穿戴式电极组合，其特征在于，该第一刺激电流以及该第二刺激电流是使用于经皮神经电刺激。
5.根据权利要求1所述的三维立体可穿戴式电极组合，其特征在于，该第一导电层接收自该人体的第一部位产生的一第一电脉冲，并通过该第一导电线传送该第一电脉冲至该处理器的第一端点。
6.根据权利要求5所述的三维立体可穿戴式电极组合，其特征在于，该第二导电层接收自该人体的第二部份产生的一第二电脉冲，并通过该第二导电线传送该第二电脉冲至该处理器的第二端点。
7.根据权利要求6所述的三维立体可穿戴式电极组合，其特征在于，该第一电脉冲以及该第二电脉冲适可形成一肌电图信号。
8.根据权利要求6所述的三维立体可穿戴式电极组合，其特征在于，该第一电脉冲以及该第二电脉冲适可形成一心电图信号。
9.根据权利要求1所述的三维立体可穿戴式电极组合，其特征在于，该导电材料是一布料，该布料由导电纤维和绝缘纤维编织而成。
10.根据权利要求1所述的三维立体可穿戴式电极组合，其特征在于，该第一整合环状电极以及该第二整合环状电极是以弹性材料制成。
11.根据权利要求1所述的三维立体可穿戴式电极组合，其特征在于，该第一导电层的一表面积是小于该第一环状基底的一表面积，且该第二导电层的一表面积是小于该第二环状基底的一表面积。
12.根据权利要求1所述的三维立体可穿戴式电极组合，其特征在于，该第一导电层实质上具有一环状结构，该第一导电层的一表面积是与该第一环状基底的一表面积相等，该第二导电层实质上具有该环状结构，且该第二导电层的一表面积是与该第二环状基底的一表面积相等。
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