CN107249448A - 生物电极和服装 - Google Patents

Abstract

一种生物电极，包括：由固定在与生命体(1000)接触的服装(1100)的表面上的电绝缘构件形成的装配构件(1106)、由固定在与生命体(1000)接触的装配构件(1106)的表面上的导电构件形成的电极部分(1101a)、固定至所述装配构件(1106)并被配置为与生物电信号测量设备连接的连接件(1102a)、固定至所述装配构件(1106)并被配置为与所述连接件(1102a)和所述电极部分(1101a)电连接的布线(1103a)以及被配置为覆盖所述布线的表面内与生命体接触的部分的电绝缘的第一绝缘构件。

Description

生物电极和服装

技术领域

本发明涉及用于测量例如心电图的生物电信号的生物电极和固定有生物电极的服装。

背景技术

附接于体表的生物电极被广泛地用于记录诸如脑波、事件相关电位、诱发电位、肌源性电位和心电位等生物电信号，并对生命体进行电刺激。近来，作为一种个体健康管理方法，已知一种记录较长时间段上的心电图波形并分析波形变化的方法在预防性医学中有效，原因在于该方法可以发现失调和心脏症状。为获得较长时间段上的心电图波形，附接有生物电极的服装(可穿戴电极)引起关注(参见文献“David M.D.Ribeiro,et al.,“A Realtime,Wearable ECG and Continuous Blood Pressure Monitoring System for FirstResponders”，33rd Annual International Conference of the IEEE EMBS,pp.6894-6898,2011”)。

可穿戴电极通常分为与生命体接触的电极部分、用于测量生物电信号的端子所附接至的连接件、用于连接电极部分和连接件的布线，以及作为电极部分、连接件和布线所附接至的基底的布部分。只有电极部分、连接件和布线才有电导率，而布部分由电绝缘体形成。通过使用该配置，可以仅从电极部分获得期望的生物电信号。

发明内容

本发明解决的问题

然而，通常，为确保使用时的舒适性，使用吸收诸如汗液、雨水等水的材料作为服装的材料。含有电解质的服装失去其电绝缘性能。因此，如果穿戴者出汗或在雨天使用时，相关的可穿戴电极不能确保服装与诸如电极部分、连接件或布线之类的导体之间的电绝缘。这导致了以下问题：由于在电极部分以外的服装部分中检测到的生物电信号混合在从电极部分获得的生物电信号中，所以不能获得期望的生物电信号，并且由于多个电极电短路，所以生物电信号恶化。注意，雨水初始时不是电解质，但由于酸雨等的影响可能会充当电极。

本发明是为了解决上述问题而做出的，并使得即使在服装上附接了生物电极之后，在服装变湿时也可以获得期望的生物电信号。

解决问题的方法

本发明的生物电极包括：由固定在与生命体接触的服装的表面上的电绝缘构件形成的装配构件、由固定在与生命体接触的装配构件的表面上的导电构件形成的电极部分、固定至所述装配构件并被配置为与生物电信号测量设备连接的连接件、固定至所述装配构件并被配置为与所述连接件和所述电极部分电连接的布线以及被配置为覆盖所述布线的表面内与生命体接触的部分的电绝缘的第一绝缘构件。

本发明的效果

根据本发明，将电极部分、连接件和布线附接至电绝缘的装配构件上，并且用电绝缘的第一绝缘构件覆盖布线表的面内与生命体接触的部分。因此，即使在装配构件附接在服装上之后服装变湿时，本发明能够防止布线与生命体之间的短路或多个电极之间的短路，并获得期望的生物电信号。

附图说明

图1是示出在生命体上穿戴根据本发明的第一实施例的可穿戴电极的方式的示意图；

图2是根据本发明第一实施例的可穿戴电极的截面图；

图3是示出根据本发明第一实施例的可穿戴电极的另一示例的截面图；

图4是示出在生命体上穿戴根据本发明第二实施例的可穿戴电极的方式的示意图；

图5是根据本发明第二实施例的可穿戴电极的截面图；

图6是示出根据本发明第二实施例的可穿戴电极的另一示例的截面图；

图7是示出根据本发明另一实施例的可穿戴电极的另一示例的截面图；

图8是示出在生命体上穿戴根据本发明第三实施例的可穿戴电极的方式的示意图；以及

图9是根据本发明第三实施例的可穿戴电极的截面图。

具体实施方式

[第一实施例]

下文将参照附图详细解释根据本发明的可穿戴电极(生物电极)。注意本发明不限于以下实施例。

图1是示出在生命体上穿戴根据本发明第一实施例的可穿戴电极的方式的示意图。图2是图1中示出的可穿戴电极的A-A’截面图。注意，图2仅示出了电极部分、布线和连接件的集合。

该实施例的可穿戴电极包括由与生命体1000(穿戴者)接触的导电纤维结构形成的两个电极部分1101a和1101b、用于与检测由电极部分1101a和1101b获得的生物电信号的生物电信号测量设备连接连接件1102a和1102b、用于对电极部分1101a和1101b以及连接件1102a和1102b进行电连接的布线1103a和1103b、用于覆盖布线1103和1103b的表面的那些与生命体1000接触的部分的防水电绝缘的绝缘构件1105、由用于固定电极部分1101a和1101b、连接件1102a和1102b以及布线1103a和1103b的防水电绝缘的绝缘构件形成的装配构件1106，以及在装配构件1106所固定于的服装1100。

电极部分1101a和1101b的数量仅需要是一个或多个，并且没有具体限制。电极部分1101a和1101b的位置在本发明中没有具体限制，并且可以根据作为检测目标的生物电信号类型而改变。例如，当检测目标是心电图波形时，电极部分1101a和1101b仅需要布置在生命体1000的心脏的左侧和右侧。当检测目标是肌源性电位时，两个电极部分1101a和1101b仅需要布置在生命体1000的目标肌肉上。电极部分1101a和1101b的布局和数量不限定本发明。

形成电极部分1101a和1101b的导电纤维结构没有具体限制。例如，可以使用通过将诸如银、铜、金或不锈钢等的金属加工成薄布线来赋予金属柔性而形成的纺织品、通过用上述金属、碳纤维对纤维材料进行镀覆而获得的材料、或通过将导电性聚合物浸渍到纤维材料中而获得的材料。具体地，从安全性和加工能力的角度出发，优选地，通过使用将聚苯乙烯磺酸盐(聚4-苯乙烯磺酸盐；PSS)掺杂到聚3,4-亚乙二氧基噻吩(PEDOT)中而形成的PEDOT/PSS作为导电聚合物、并将该导电性聚合物浸渍到纤维材料中作为电极部分。

电极部分1101a和1101b固定在装配构件1106的与生命体1000接触的表面上。作为将电极部分1101a和1101b固定至装配构件1106的方法，期望使用以下方法：不形成穿过装配构件1106的正面和反面的任何孔，以防止在当包含电极时变为导体的服装1100与电极部分1101a和1101b之间的电短路。更具体地，可以使用例如通过用粘合胶带压制电极部分1101a和1101b的外周的至少一部分来固定电极部分1101a和1101b的方法，或使用通过粘合固定它们的方法。

用于粘合电极部分1101a和1101b的粘合剂没有具体限制，并且可以使用在100℃至180℃熔断的树脂。树脂的示例是聚酯、尼龙、聚氨酯及其混合物，但本发明不限于这些树脂。

作为用于固定电极部分1101a和1101b的粘合胶带，可以使用用以下各项作为基底的胶带：由10至100μm厚合成树脂(例如聚氨酯、聚酯或尼龙)制成的无孔膜、其中使孔的周边防水的微孔膜、或其中预先用诸如聚氨酯、聚酯或尼龙之类的防水绝缘树脂来填充纤维之间的间隙的膜。作为粘合胶带，特别优选通过在该基底的至少一个表面上堆叠例如热熔体的粘合剂材料层而获得的防水胶带。

作为布线1103a和1103b，可以使用在装配构件1106上印刷导电性树脂而得到的布线、将导电性树脂膜粘和在装配构件1106上的布线、通过使用粘合胶带压制由导电纤维结构形成的布线1103a和1103b中的每一个的外周的至少一部分而固定于装配构件1106的布线、或通过将导电纤维结构粘附在装配构件1106上而获得的布线。

当印刷导电树脂作为布线1103a和1103b时，可以首先将电极部分1101a和1101b固定至装配构件1106，并且然后印刷导电树脂，以获得与电极部分1101a和1101b的电连接，或首先印刷导电树脂并且然后将电极部分1101a和1101b固定至装配构件1106，以获得与导电树脂的电连接。

当使用导电树脂膜作为布线1103a和1103b时，可以首先将电极部分1101a和1101b固定至装配构件1106，并且然后在装配构件1106上粘附导电树脂，以获得与电极部分1101a和1101b的电连接，或首先粘附导电树脂膜并且然后将电极部分1101a和1101b固定至装配构件1106，以获得与导电树脂膜的电连接。

类似地，当使用导电纤维结构作为布线1103a和1103b时，可以首先固定电极部分1101a和1101b，并且然后固定布线1103a和1103b，或首先固定布线1103a和1103b，并然后固定电极部分1101a和1101b。然而，当使用导电纤维结构时，也可以对电极部分1101a和1101b和布线1103a和1103b一体铸模。

作为用于固定布线1103a和1103b的粘合胶带，可以使用用以下各项作为基底的胶带：由诸如聚氨酯、聚酯或尼龙之类的合成树脂制成的无孔膜、其中使孔的周边防水的微孔膜、或其中预先用防水绝缘树脂如聚氨酯、聚酯或尼龙填充纤维之间的间隙的膜。作为粘合胶带，特别优选通过在该基底的至少一个表面上堆叠例如热熔体的粘合剂材料层而获得的防水胶带。

当布线1103a和1103b与生命体1000接触时，将分流电阻插入由将电极部分1101a和1101b获得的生物电信号的信号路径中，从而将输入至测量设备的期望生物电信号衰减。因此，如图2所示，布线1103a和1103b优选用绝缘构件1105覆盖，以防止与生命体1000的接触。也可以使用上述粘合胶带作为绝缘构件，从而同时实现布线1103a和1103b的固定以及绝缘覆盖。

在该实施例中，连接件1102a和1102b固定至装配构件1106，使得要与生物电信号连接的测量设备的导电部分暴露于与生命体1000接触的表面。作为连接件1102a和1102b，有利的是使用常规用于服装的可拆卸部分的构件，例如金属打点纽扣、导电拉链或导电钩环扣件，以不使得穿戴者有任何不适。

在该实施例中，为防止在容纳电解质时变为导体的服装1100与连接件1102a、1102b以及布线1103a、1103b之间的电短路，优选地采用不形成延伸穿过装配构件1106的正面和反面的孔的方法作为固定连接件1102a和1102b的方法。更具体地，当使用导电钩环扣件作为连接件1102a和1102b时，可以使用通过用粘合胶带压制导电钩环扣件来固定导电钩环扣件的方法，或使用通过粘合对其进行固定的方法。作为用于固定导电钩环扣件的粘合胶带，上述防水胶带特别有利。

另一方面，当使用通过铆接延伸穿过基底的纽扣的两侧固定的金属打点纽扣的连接件时，不能使用该原始固定方法。因此，与导电钩环扣件相似，连接件通过用粘合胶带压紧固定或通过粘合而固定。注意，当使用金属打点纽扣时，由于纽扣小于区域中的导电钩环扣件，所以可能无法获得足够的固定强度。

装配构件1106没有具体限制，只要它是防水电绝缘的绝缘构件即可。例如，可以使用诸如聚氨酯、聚酯、尼龙等合成树脂材料。然而，如果装配构件1106是纤维材料的织物或针织物并且暴露于大量的水，在织纤维之间的间隙中以水滴的形式携带水，并且所携带的水滴连成一串。这可能使多个电极部分电短路。

因此，装配构件1106理想地是由诸如氟树脂、聚氨酯、聚酯、尼龙、聚乙烯、聚丙烯或氯乙烯的树脂制成的无孔膜、其中使孔周围防水的微孔膜、或其中预先用诸如聚酯或尼龙等防水电绝缘树脂填充纤维之间的间隙的膜。此外，装配构件1106可以是即使在暴露于大量水时能够保持电绝缘性的构件或半透膜。

装配构件1106的尺寸仅需是包括电极部分1101a和1101b、连接件1102a和1102b以及布线1103a和1103b的尺寸。然而，为防止在装配构件1106表面上携带的水滴连接在一起时服装1100与可穿戴电极的导电部分(电极部分1101a和1101b、连接件1102a和1102b、布线1103a和1103b)之间的电连接，如图2中所示，装配构件1106的外边缘期望地沿生命体1000的皮肤表面从可穿戴电极的导电部分的外边缘向外延伸距离d或更大。

距离d是必须根据装配构件1106的材料和表面形状设计的值，并且不限定本发明。例如，当使用无孔聚氨酯膜作为装配构件1106时，可以通过将距离d设置为大于等于3mm来实现预期目的。

此外，如果防水装配构件1106在穿戴者穿着服装1100时接触皮肤，穿戴者可能因为汗液未被吸收而感到不舒服。因此，装配构件1106的尺寸优选设计为满足上述条件并尽可能小。

作为在服装1100上固定装配构件1106的方法，可以使用在服装1100上缝合装配构件1106外边缘的方法，或通过粘合来固定它们的方法。当通过使用粘合剂将装配构件1106固定在服装1100上时，根据服装1100的材料(例如，棉、人造纤维和羊毛的混纺产品)和粘合剂的组合，粘合力可能降低，并且可能很容易松开装配构件1106。因此，如图3所示，优选地，在装配构件1106和服装1100之间形成相对于粘合剂具有与服装1100相比更大的粘合力的固定辅助布1110。

固定辅助布1110是织物、针织物和含有聚酯、尼龙、丙烯酸和聚氨酯中的至少一种的无纺织物中的一个，并且具体地优选可使用聚酯、尼龙等的合成纤维。固定辅助布1110可以通过缝制在服装1100上来固定。当使用粘合力大于粘合剂与服装1100之间的粘合力的材料作为固定辅助布1110时，可以通过考虑舒适性和功能性来选择将用作服装1100的材料。这使得即使当服装1100和粘合剂之间的粘合力小时，也可以获得相对于洗涤等保持松开耐久性的效果。

绝缘构件1105没有特别限定只要它是防水电绝缘的绝缘构件即可，并可以使用诸如聚酯或尼龙之类的合成树脂材料。与装配构件1106类似，如果绝缘构件1105是纤维材料的织物或针织物并暴露于大量水，在织纤维之间的间隙中以水滴的形式携带水，并且多个电极部分可以通过水中包含的离子成分电短路。

因此，期望绝缘构件1105是由诸如氟树脂、聚氨酯、聚酯或尼龙等的树脂制成的无孔膜、其中使孔周围防水的微孔膜、或其中预先用聚酯或尼龙等防水电绝缘树脂填充纤维之间的间隙的膜。此外，绝缘构件1105可以是即使在暴露于大量的水时能够保持电绝缘性的构件或半透膜。

绝缘构件1105的尺寸仅需要包括将要电绝缘的布线1103a和1103b的尺寸。然而，与装配构件1106类似，如果防水构件在穿戴者穿着服装1100时接触皮肤，穿戴者可能因为汗液未被吸收而感到不舒服。因此，希望绝缘构件1105尽可能小。

作为将绝缘构件1105固定至装配构件1106的方法，可以使用缝合绝缘构件的方法，或使用通过粘合来固定它的方法。如前文所述，使用胶带作为绝缘构件1105可以同时实现布线1103a和1103b的固定和绝缘覆盖。

服装1100的材料和形状没有具体限制，并且可以根据作为检测目标生物电信号的类型改变。举例来讲，当获得心脏电位时，期望包括靠近生命体1000的心脏的胸部的服装形状。形状的示例是衬衫、胸罩和腹带。当获得腿的肌源性电位时，期望例如裤子、短裤和长裤的形状。然而，本发明不限于这些服装形状。注意，电极部分1101a和1101b期望在0.1kPa(含)到2.0kPa(含)的压力下与生命体1000的皮肤紧密接触，并还可以通过从外部使用皮带等与皮肤紧密接触。

在如上所述的该实施例中，电气部分1101a和1101b、连接件1102a和1102b以及布线1103a和1103b附接至防水电绝缘装配构件1106，并且那些布线1103a和1103b表面的与生命体1000接触的部分用防水电绝缘的绝缘构件1105覆盖。因此，即使在服装1100被汗液等浸湿的情况下，也可以防止生命体1000与布线1103a和1103b之间的短路或多个电极部分1101a与1101b之间的短路，并获得期望的生物电信号。

此外，在该实施例中，使装配构件1106的面积大于电极部分1101a和1101b、连接件1102a和1102b、布线1103a和1103b的面积，并且装配构件1106的外边缘沿生命体1000的皮肤表面从电极部分1101a和1101b、连接件1102a和1102b以及布线1103a和1103b的外边缘向外延伸预定距离d或更大。因此，当服装1100被汗液等浸湿时，可以防止在服装1100的一部分中检测到的生物电信号混合在由电极部分1101a和1101b获得的生物电信号中。

注意，在该实施例中，连接件1102a和1102b布置在与生命体1000接触的装配构件1106的表面上，因此连接件1102a和1102b希望被绝缘构件覆盖，使得要与连接件1102a和1102b连接的生物电信号测量设备的连接件不与生命体1000接触。

[第二实施例]

接下来，将解释本发明的第二实施例。图4是示出在生命体上穿戴根据本发明第二实施例的可穿戴电极的方式的示意图。图5是图4中示出的可穿戴电极的B-B’截面图。与图1和图2相同的标号表示图4和图5中相同部分。注意，图5仅示出了电极部分、布线和连接件的集合。

该实施例的可穿戴电极包括电极部分1101a和1101b、连接件1102c和1102d、布线1103a和1103b、绝缘构件1105、装配构件1106、用于服装1100和连接件1102c和1102d以及在其上固定装配构件1106的服装1100之间的绝缘的防水电绝缘的绝缘构件1107。

电极部分1101a和1101b以及布线1103a和1103b可以与第一实施例相同。

在该实施例中，连接件1102c和1102d被布置为使得与生物电信号测量设备连接的导电部分暴露于服装1100的与生命体1000接触的表面相对的表面。连接件1102c和1102d的材料与第一实施例的连接件1102a和1102b的材料相同。

当使用通过铆接延伸穿过基底的纽扣的正面和反面固定的金属打点纽扣之类的连接件1102c和1102d时，防水电绝缘的绝缘构件1107被形成为用于在至少在服装1100的表面(与接触生命体1000的表面相对的表面)与连接件1102c、1102d之间进行绝缘，以及在连接件1102c和1102d与形成在服装1100中以形成连接件1102c和1102d的通孔1200的周围表面之间进行绝缘。

绝缘构件1107没有特别限定，只要它们是防水电绝缘的绝缘构件即可，并且，可以使用诸如聚酯或尼龙之类的合成树脂材料。如绝缘构件1105那样，当绝缘构件1107是纤维材料的织物或针织物时，如果构件暴露于大量水则在织物纤维之间携带水，并且多个电极部分可以通过水中包含的离子成分电短路。

因此，期望绝缘构件1107是由诸如氟树脂、聚氨酯、聚酯或尼龙等的树脂制成的无孔膜、其中使孔周围防水的微孔膜、或其中预先用聚酯或尼龙等防水电绝缘树脂填充纤维之间的间隙的膜。此外，绝缘构件1107可以是即使在暴露于大量的水时能够保持电绝缘性的构件或半透膜。

预先在绝缘构件1107中形成其中插入连接件1102c和1102d的通孔。在装配构件1106被固定在服装1100上并且电极部分1101a和1101b以及布线1103a和1103b固定至装配构件1106之后，在服装1100、装配构件1106和布线1103a和1103b中形成通孔。在这种情况下，形成在至少服装1100中的通孔1200的直径比那些穿过服装1100的连接件1102c和1102d的部分的直径更大。

在绝缘构件1107插入通孔1200之后，连接件1102c和1102d插入延伸通过绝缘构件1107、装配构件1106和布线1103a和1103b的通孔中，并铆接连接件1102c和1102d的正面和反面。这使得可以同时实现连接件1102c和1102d和绝缘构件1107的固定、连接件1102c和1102d的绝缘覆盖以及连接件1102c和1102d与布线1103a和1103b的电连接。

也可以将连接件1102c和1102d安装为使得在片状绝缘构件1107被放置在服装1100的与生命体1000接触的表面相对的表面的状态下，立即穿过服装1100、装配构件1106及布线1103a和1103b，而不在服装1100、装配构件1106及布线1103a和1103b中形成任何通孔。在这种情况下，在附接连接件1102c和1102d时产生的摩擦力将装配构件1106和绝缘构件1107拉到在附接连接件1102c和1102d时在服装1100中形成的通孔中。这使得可以防止服装1100与连接件1102c和1102d之间发生接触，并实现与图2所示的结构等同的结构。

此外，如图6所示，除要与生物电信号测量设备连接的导电部分之外，还可以预先在连接件1102c和1102d的那些与服装1100接触的部分的表面上形成绝缘构件1107。在这种情况下，除上述材料之外，还可以使用聚酯类、聚氨酯类和丙烯酸酯类绝缘材料作为绝缘构件1107。形成绝缘构件1107的方法的示例是涂覆和电沉积。可以通过预先形成绝缘构件1107来简化固定绝缘构件1107的步骤。

当使用通过铆接延伸穿过基底的纽扣的正面和反面固定的金属打点纽扣之类的连接件1102c和1102d时，可以通过当分离要与连接件1102c和1102d连接的生物电信号测量设备时产生的力从服装1100分离连接件1102c和1102d。因此，如图7所示，优选地在连接件1102c或1102d和服装1100之间形成杨氏模量比服装1100大的加强构件1108。

将加强构件1108固定至服装1100的方法的示例是通过用胶带压制其外周的至少一部分来固定加强构件1108的方法，以及通过粘合固定加强构件1108的方法。作为用于固定加强构件1108的粘合胶带，上述防水胶带特别有利。也可以在加强构件1108上形成用于将加强构件1108钩在服装1100上的爪1400。

当加强构件1108具有爪1400并且被布置为与连接件1102c或1102d接触时，加强构件1108由防水电绝缘材料制成。作为加强构件1108的该材料，可以使用例如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、丙烯酸树脂、ABS树脂、聚酰胺和聚碳酸酯等公知的有机树脂。

如绝缘构件1107那样，预先在加强构件1108中形成其中插入连接件1102c和1102d的通孔。以与上述相同的方式，在将绝缘构件1107插入服装1100的通孔1200之后，加强构件1108如上所述从绝缘构件1107的上方固定至服装1100。然后，连接件1102c和1102d被插入在加强构件1108、绝缘构件1107、装配构件1106和布线1103a和1103b中形成的通孔中，并铆接连接件1102c和1102d的正面和反面。这使得可以同时实现连接件1102c和1102d、绝缘构件1107和加强构件1108的固定、连接件1102c和1102d的加强、连接件1102c和1102d的绝缘覆盖以及连接件1102c和1102d与布线1103a和1103b的电连接。

注意，加强构件1108也可以放置在绝缘构件1107和服装1100之间。在这种情况下，加强构件1108不与连接件1102c或1102d接触，因此加强构件1108可以通过使用导电材料形成，并且可以使用诸如不锈钢、铝和黄铜之类的公知的金属材料。具有比服装1100的杨氏模量大的杨氏模量的布也可以用作加强构件1108。

绝缘构件1105的材料与第一实施例的材料相同。然而，如图5至图7所示当连接件1102c或1102d的一部分暴露于与生命体1000接触的一侧时，连接件1102c或1102d的与生命体1000接触的那部分必须用绝缘构件1105覆盖。当使用金属打点纽扣作为连接件1102c和1102d中的每一个时，可以使用与生命体1000的接触的一侧已经用绝缘树脂覆盖的装配工具来代替连接件部分的绝缘构件1105。

装配构件1106和服装1100可以与第一实施例的那些相同。

在如上所述的该实施例中，电极部分1101a和1101b和布线1103a和1103b附接至防水电绝缘装配构件1106，并且连接件1102c和1102d附接至服装1100。此外，连接件1102c和1102d以及布线1103a和1103b的表面的与生命体1000接触的那些部分用防水电绝缘的绝缘构件1105覆盖，并且服装1100和连接件1102c和1102d由防水电绝缘的绝缘构件1107绝缘。因此，即使在服装1100被汗液等浸湿的情况下，也可以防止生命体1000与布线1103a和1103b之间的短路、多个电极部分1101a与1101b之间的短路或服装1100与连接件1102c和1102d之间的短路，并获得期望的生物电信号。此外，在该实施例中，连接件1102c和1102d附接至服装1100的外部，因此穿戴者可以容易地附接和脱离生物电信号测量设备。

此外，在该实施例中，可以通过形成加强构件1108来加强连接件1102c和1102d的固定。在该实施例中，即使在使用可伸缩服装1100时，可以防止其中连接件1102c和1102d可以通过当生物电信号测量设备与连接件1102c和1102d断开连接时产生的力从服装1100脱离的事件发生，由此提高生物电极的耐久性。另外，在该实施例中，作为服装1100可以使用可伸缩材料，因此能够稳定地使电极部分1101a和1101b与生命体的皮肤接触，并稳定地长时间获得期望的生物电信号。

[第三实施例]

以下将解释本发明的第三实施例。图8是示出在生命体上穿戴根据本发明第三实施例的可穿戴电极的方式的示意图。图9是图8中示出的可穿戴电极的C-C’截面图。与图1至图7相同的标号表示图8和图9中相同部分。注意，图9仅示出了电极部分、布线和连接件的集合。

该实施例的可穿戴电极包括电极部分1101a和1101b、连接件1102c和1102d、布线1103c和1103d、绝缘构件1105、装配构件1106、绝缘构件1107a和服装1100。

电极部分1101a和1101b可以与第一实施例和第二实施例相同。

如在第二实施例中，布置连接件1102c和1102d使得与生物电信号测量设备连接的导电部分暴露于服装1100的与生命体1000接触的表面相对的那个表面。

布线1103c和1103d的材料可以与第一和第二实施例的布线1103a和1103b的材料相同。然而，在该实施例中，如图9所示，通过在电极部分1101a和1101b与连接件1102c和1102d之间形成的服装1100中的通孔1201，将布线1103和1103d抽取到服装1100的与生命体1000接触的一侧相对的一侧。

装配构件1106a的尺寸和材料可以与第一和第二实施例的装配构件1106的尺寸和材料相同。然而，装配构件1106a不仅形成用于服装1100的与生命体1000接触的表面与布线1103c和1103d之间的电绝缘，而且还用于形成在服装100中以插入布线1103和1103d的电气绝缘通孔1201与布线1103c和1103d之间的电绝缘。这使得可以防止服装1100与布线1103c和1103d之间的接触。

绝缘构件1107a的材料可以与第一和第二实施例的绝缘构件1107的材料相同。然而，绝缘构件1107a形成为用于：在服装1100的至少所述表面(与生命体1000接触的表面相对的表面)与连接件1102c和1102d之间、形成在服装1100中以便形成连接件1102c和1102d的通孔1200的圆周表面与连接件1102c和1102d之间、以及形成在服装100中以插入布线1103和1103d的电气绝缘通孔1201与布线1103c和1103d之间进行电绝缘。

注意，在图9中所示的示例中，通孔1201的面向电极部分1101a或1101b的圆周表面的一部分用装配构件1106a覆盖，而面向连接件1102c或1102d的一部分被绝缘构件1107a覆盖，但本发明不限于此。与通孔1200那样，通孔1201的整个圆周表面也可以用绝缘构件1107a覆盖。

此外，装配构件1106a也可以覆盖布线1103c和1103d的两个表面。

为了如第二实施例中那样附接连接件1102c和1102d，装配构件1106a固定在服装1100上，而电极部分1101a和1101b以及布线1103c和1103d固定至装配构件1106a。此后，通过通孔1201将布线1103和1103d抽取至服装1100的与生命体1000接触的一侧相对的一侧，并将绝缘构件1107a插入到服装1100的通孔1200和1201中。

在绝缘构件1107a上以及沿绝缘构件1107a布置布线1103c和1103d之后，连接件1102c和1102d被插入形成在布线1103c和1103d和绝缘构件1107a中的通孔中，并铆接连接件1102c和1102d正面和的反面。这使得可以同时实现连接件1102c和1102d、布线1103c和1103d以及绝缘构件1107的固定、连接件1102c和1102d的绝缘覆盖以及连接件1102c和1102d与布线1103a和1103b的电连接。

绝缘构件1105的材料与第一实施例的材料相同。然而，与第二实施例一样，连接件1102c和1102d的那些与生命体1000接触的部分必须用绝缘构件1105覆盖。

服装1100可以与第一实施例的服装1100相同。应注意，在第一实施例中说明的固定辅助布1110也可以应用于第二实施例和第三实施例。还应注意，在第一实施例中说明的加强构件1108也可以应用于第三实施例。

[第四实施例]

现在将解释本发明的第四实施例。该实施例示出了第一实施例的实际示例。注意本发明不限于以下示例。

[示例1]

具有图1和图2所示结构的可穿戴电极1通过使用以下构件制造。电极部分1101a和1101b通过使用凹版涂布法来涂布具有聚酯纳米纤维的互锁纹理的圆形针织面料使得化学涂布量为15g/m²，该聚酯纳米纤维具有通过分散1％重量的PEDOT/PSS作为导电组份以及5％重量的丙烯酸类热固性树脂作为粘合剂而获得的分散剂。

作为服装1100，使用由32号圆形针织机通过并联84T-36F聚酯假捻纱(yawn)和33T聚氨酯弹力纱所织的氨纶面。作为布线1103a和1103b，使用从MITSUFUJI获得的镀银纱“AGposs”的110T-34的带状材料。作为绝缘构件1105，使用可从TORAY COATEX获得的聚氨酯防水接缝胶带“E-110”。作为装配构件1106，与绝缘构件1105(不是粘合表面)相同的防水接缝胶带的表面涂覆有热熔粘合剂。

[示例2]

通过使用与上述示例1相同的构件制造具有图3所示结构的可穿戴电极。在电极部分1101a和1101b、连接件1102a和1102b以及布线1103a和1103b经由装配构件1106连接到固定辅助布1110之后，固定辅助布1110通过热熔粘合剂固定在服装1100上。使用与服装1100相同的材料作为固定辅助布1110。

[示例3]

通过使用由32号圆形针织机通过并联40号棉纱和33T聚氨酯弹力纱所织的氨纶面作为服装1100，制造与上述示例2相同的结构。固定辅助布1110通过缝制固定在服装1100上。

[对比例]

通过使用与上述示例1相同的构件制造可穿戴电极，并且通过热熔粘合剂将电极部分1101a和1101b固定在服装1100上，而不使用装配构件1106。

将示例1至3和对比例的可穿戴电极浸入酸性合成汗液中24小时。此后，测量穿戴电极时导电部分和绝缘部分的电阻以及心电图波形。表1示出了结果。

[表1]

“导电部分A电阻”是电极部分1101a和连接件1102a之间的电阻，“导电部分B电阻”是电极部分1101b和连接件1102b之间的电阻，“绝缘部分A电阻”是电极部分1101a和1101b之间的电阻，“绝缘部分B电阻”是电极部分1101a和服装1100之间的电阻，“绝缘部分C电阻”是电极部分1101b与服务1100之间的电阻。“心电图波形”中的衰减数值指示在可穿戴电极浸入酸性合成汗液之前基于心电图波形的峰-峰幅度的值。

作为测量中使用的合成汗液，如下制备由JIS L 0848(2004)定义的酸性合成汗液。更具体地，该酸性合成汗液是通过将0.5g L-组氨酸盐酸盐一水合物、5g氯化钠和2.2g磷酸二氢钠二水合物溶于水中制备的，将将约15ml 0.1mol/L钠氢氧化物溶液和水加入到水溶液中使得pH为5.5并且总量为约1L。

表1示出了在具有与相关可穿戴电极相同结构的对比例中，绝缘部分的电阻值降低(即绝缘部分的功能变差)，并且心电图波形也衰减约90％。相反，在根据实施例的示例1至3中，绝缘部分保持绝缘性，并且心电图波形良好。

[工业实用性]

本发明涉及即使当服装含有例如汗液的水时能够获得期望生物电信号的技术。本发明适用于日常生活中的健康管理、诸如慢跑和马拉松之类的运动中的生物量的掌握、施工现场的劳动管理以及道路施工和架空线路维护等户外工程、公共汽车和卡车司机、矿工、消防员以及救援人员的劳动管理。

附图标记的解释

1000...生命体，1101a、1101b...电极部分，1102a、1102b、1102c、1102d...连接件，1103a、1103b、1103c、1103d...布线，1105、1107、1107a...绝缘构件，1106、1106a...装配构件，1108...加强构件，1100...服装，1110...固定辅助布，1200、1201...通孔，1400...爪。

Claims (9)

1.一种生物电极，包括：

装配构件，由固定在与生命体接触的服装的表面上的电绝缘构件形成；

电极部分，由固定在与生命体接触的装配构件的表面上的导电构件形成；

连接件，固定至所述装配构件并被配置为与生物电信号测量设备连接；

布线，固定至所述装配构件并被配置为与所述连接件和所述电极部分电连接；以及

电绝缘的第一绝缘构件，被配置为覆盖所述布线的表面内与生命体接触的部分。

2.根据权利要求1所述的生物电极，其中，所述连接件固定在与生命体接触的装配构件的所述表面上。

3.根据权利要求1所述的生物电极，还包括：电绝缘的第二绝缘构件，被配置为使所述连接件和所述服装彼此绝缘，

其中，所述连接件包括被配置为与所述生物电信号测量设备连接的导电部分，并且所述连接件被固定至所述装配构件，使得所述导电部分暴露于所述服装的与接触生命体的表面相对的表面，

所述布线将连接件的与生命体接触的一侧和所述电极部分电连接，以及

第一绝缘构件覆盖连接件和布线二者的表面内的相应部分，并且所述相应部分与生命体接触。

4.根据权利要求1所述的生物电极，还包括：电绝缘的第二绝缘构件，被配置为使所述连接件和所述服装彼此绝缘，并使所述布线和所述服装彼此绝缘，

其中，所述连接件包括被配置为与所述生物电信号测量设备连接的导电部分，并且所述连接件被固定至所述装配构件，使得所述导电部分暴露于所述服装的与接触生命体的表面相对的表面，

所述布线通过形成在服装中的通孔被拉出到所述服装的与接触生命体的一侧相对的一侧，并被配置为将连接件的与接触生命体的一侧相对的一侧与所述电极部分电连接，以及

第一绝缘构件覆盖连接件和布线二者的表面内的相应部分，并且所述相应部分与生命体接触。

5.根据权利要求3或4所述的生物电极，还包括：加强构件，其杨氏模量大于所述服装材料的杨氏模量，

其中，所述连接件通过穿过服装的内部和外部而被固定在服装上，以及

所述加强构件以连接件穿过沿厚度方向在加强构件中形成的孔和沿厚度方向在服装中形成的孔的状态固定至所述服装。

6.根据权利要求3或4所述的生物电极，其中，所述第二绝缘构件预先形成在所述连接件内与所述服装接触的部分的表面上。

7.根据权利要求1所述的生物电极，还包括：固定辅助布，形成在所述装配构件和所述服装之间。

8.根据权利要求7所述的生物电极，其中，当使用粘合剂固定所述装配构件时，所述固定辅助布是织物、针织物和含有聚酯、尼龙、丙烯酸和聚氨酯中的至少一种的无纺织物中的一个，并且固定辅助布与粘合剂之间的粘合力大于服装与粘合剂之间的粘合力。

9.一种服装，包括根据权利要求1所述的生物电极，其中，所述生物电极被固定为使得所述电极部分与生命体接触。