CN1778271A

CN1778271A - 无线传输的心电监测结构

Info

Publication number: CN1778271A
Application number: CN 200410096023
Authority: CN
Inventors: 沈乾龙; 李俊辉; 谢昆季; 程彦钧
Original assignee: Taiwan Textile Research Institute
Current assignee: Taiwan Textile Research Institute
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2024-11-25
Also published as: CN100348150C

Abstract

本发明公开了一种无线传输的心电监测结构，导电织物电极使用高导电织物结构做为心电讯号感应元件，除了具有舒适、透气、柔软、可伸缩等特性外，并且可达到长时间讯号量测的目的。心电讯号处理及传输方法使用无线传输技术，将感测到的心电讯号以无线方式传递到后端；讯息接收元件可用于资料收集、显示、储存、输出，并提供数值运算功能，因此本发明能够在长时间使用并观察使用者的生理状态。

Description

无线传输的心电监测结构

技术领域

本发明有关于一种心电监测结构，其尤指一种利用导电织物为电极，且结合无线传输以作为监测人体心电的无线传输的心电监测结构。

背景技术

目前所揭示的技术如欧洲于1990申请的EP0375440A1专利名称为“Anelectrode for use on living tissue”，所载的一种内衣的电极用在心电图功能上，由纤维状的多孔材料组成，含导电性粉末，电极贴在衣料表面上，以方便贴附在人体。欧洲于2003申请的WO03094717A1专利名称为TEXTILE ARTICLEHAVING ELECTRICALLY CONDUCTIVE PORTIONS AND METHOD FOR PRODUCING THESAME所揭示的一件女性上衣及胸罩的衣服，采用圆编针织而成，用在内衣的心电图量测；针织结构包含电极的导电纱(金属镀层纤维)；织物电极在内层，外层为绝缘层。

再者，日本于2000申请的JP2000000221A2专利名称SHEET FOR ELECTRODE其所揭示的被单安装电极，用来撷取使用者心电波形及心率，电极安置地方为头及脚的点，织法是纬向织入导电纱，经向织入非导电纱。日本于1985申请的JP60079957A2的专利名称ENERGIZATION HEAD所揭示的以直径30μm的不锈钢丝及线径20μm的PET纤维合捻成线径为70μm的织物电极；使用epoxy resin混以氢氧化铝包裹着织物电极，并加热成形。日本申请的JP06070897A2的专利名称为ELECTRODES MOUNTING STRUCTURE IN VEST FOR ELECTROCARDIOGRAMMEASUREMENT所揭示的可长时间测量的背心式心电图量测衣，量测位置在胸部前后方及腹部前方，可换洗，背心有狭长缝，以使外接式电极安装与拆卸。日本申请的JP11042214的专利名称PORTABLE WIRELESS ELECTROCARDIOGRAMMONITOR，其揭示将患者的心电图与心跳资料透过无线电的方式传输至一医疗中心，当心电图与心跳资料发生不正常时，即可进行救助。

另外，美国专利案号US4,608,987的专利名称Apparatus for transmittingECG data所揭示的一件背心衣服包含多个可安装电极的缺口，可平面展开的后片，及一对可拆式肩带。每一电极位置相对应前胸面板，以便电极与皮肤有较好的接合，并导引每一电极的讯号至传输器上，同时亦配备有紧急用电极。美国的专利案号US4,026,278/US4,729,377的专利名称Electrode positioningand retaining belt所揭示的可移动感测位置的可拆卸环带状电极，其内表层有魔术粘带，电极背面可附在魔术粘带上，电极可经由带上的扣环，一碰就扣上，该带包绕人体，外层有一小片魔术粘带以固定该带，用于心电图量测。美国的专利案号US4,580,572的专利名称Garment apparatus for delivering orreceiving electric impulses所揭示的包含多条讯号导线的可导电服装，可连结外接式电子装置至衣服接点，能与身体肌肤接触；用于生理监视等量测。美国的专利案号US6,381,482的专利名称Fabric or garment with integratedflexible information infrastructure所揭示的针梭织的信息化服装，可处理、传递或接收信息，并可从服装上选择性地接上或移除元件，还提供可探测生理讯号的量测等功能。美国的专利案号US6,145,551专利名称Full-fashioned weaving process for production of a woven garment withintelligence capability所揭示的以一体成型梭织织物做成的无臂背心，具有整合信息的功能，以及各种生理传感器的搭配。

中国台湾的公告编号150548专利名称人体心脏血压、呼吸、体温监视器所揭示的一种人体心脏、血压、呼吸、体温监视器，具有屏幕显示、语音及声光讯号警示功能，具有讯号检知的电极，将病人胸部的微弱信号放大。中国台湾的公告编号333445专利名称为长时间心脏活动监视方法，其揭示一种长时间心脏活动监视方法，包括前置处理、噪声消除、及以动态方式决定判断心跳讯号或噪声的阀值；依据心跳波形特征将其波形予以适当分类。中国台湾公告编号286538专利名称可许行动病患监视系统，其所揭示的量测与储存心电图及血压诊断参数数值，包含：可携式电源供应以及微处理机构。中国台湾公告编号243179专利名称无线式生理参数量测读取装置，其所揭示的将量测值转换成温度及脉博等生理参数，包括：一感应体温及脉博的量测元件；一转换电路，与量测元件相连接。中国台湾公告编号241002专利名称耳机式生理机能侦测装置，其所揭示的一种耳机式生理机能侦测装置，包括：侦测单元，结合侦测感应模块及讯号转换模块，用以接收生理机能讯号；蜂鸣器，接收来自移动电话电路的讯号，使其可发出警示的声响，用以提醒量测的生理机能高于标准值。中国台湾公告编号567831专利名称蓝牙体温监测装置，其所揭示的主要包括有一蓝牙体温监测主机及一蓝牙体温监测器。中国台湾公告编号526649专利名称利用无线电手机的个人健康监测系统其所揭示的监测使用者目前的个人健康状况，个人健康监测程序会经由可携式资料收集装置收集并处理来自使用者的生理资料，以产生一相对应的生理状态讯息，以使使用者可随时得知个人目前的健康状况。中国台湾公告编号454502专利名称结合行动电话的生理机能侦测装置，其所揭示的包括：具有可接收生理讯号的行动电话，并以点距阵方式将数值显示于行动电话屏幕。中国台湾公告编号448761专利名称可供配戴于胸部的心跳监视内衣结构，其所揭示的导电片缝合于胸衣的底缘，使导电接点得以贴附于人体胸部，以供收集心脏跳动时的电荷脉冲，并以无线发射至接收主机，以长期观察使用者的心脏跳动状态。中国台湾公告编号366796专利名称红外线心跳感知器的无线传输装置，其所揭示的红外线心跳感知器的无线传输装置，包含：噪声消除电路；心跳感知器；放大发射电路。中国台湾公告编号27 5790专利名称无线电传输心跳脉冲转换装置，其所揭示的主要设有一可供绑缚于人体胸前的传导片，藉传导片将人体心跳反射于皮肤的微电荷经由电路的适当放大、整形，以供心跳侦测器计算人体心跳的数值。中国台湾专利证书号M243180，专利名称心跳侦测器绑带结构的改良，其所揭示的两电极片以金属铆钉穿过透气织布后与电子电路相互固定，构成一绑带，供绑缚于人体胸部或其它部位，藉由电极接触皮肤以取出心跳脉冲的电位差，以计算心跳的数据。

然而，上述中国台湾专利150548、333445、286538、243179、241002、567831、526649、454502、448761、366796、275790、M243180的缺点为：1.上述生理感测装置或系统，多采用可携带式或是可穿戴式的传感器结构，在使用上必须配戴在衣服或是携带在身上；虽然是可拆卸式，却也造成使用上的不方便。2.上述生理感测装置或系统，传感器多采硬件结构，但生理监测必须接触身体肌肤，是故无法轻易地达到吸湿排汗功能，或是造成皮肤相关疾病，诸如过敏等。3.上述生理感测装置或系统，在与传感器设计上并不具有柔软及舒适等特性，使用上并无法达到长期或是连续性时间的监测效果，因为容易造成皮肤的不舒适性。4.上述生理感测装置或系统，从外观来看，多为可轻易地看到或是引人注意者，且硬件并未微小化，使用上必须有可安置的空间，或是以手持之；因此配戴时或多或少会受到不必要的干扰，无法在无感状态中使用。

再者，US4608987、US4580572、EP0375440A1、JP6070897A2、JP60079957A2的缺点为：1.上述具监测功能的纺织品中，接触人体肌肤的生理感测元件为冰冷的金属结构物，因为不具有柔软及舒适性，在使用上令人有不自在的感觉。2.上述具监测功能的纺织品中，感测点到控制器间的配线多是采用外接式导电线(非导电性纤维)来连接，使用时因为要考量到这些外接式配线的整理、安置位置及造成断线等因素，故有其使用上的不方便性。3.上述具监测功能的纺织品中，接触皮肤的感测元件或电极采用纤维状可导电性多孔材料，在市场上不普遍，且特性(强度、弹性、吸湿)远不如纱线。4.上述具监测功能的纺织品中，其织物电极经过硬化处理，并不适合接触人体来使用；或是用于极化用电极时，其目的在于耐摩性，接触人体时却会令人感到不舒适，亦不适合接触人体来使用。5.上述具监测功能的纺织品中，使用外接式电极当传感器且必须安装固定后才能使用，使用过程繁复，无法融入于生活。

又JP2000000221A2、US6381482、US6145551、W03094717A1的缺点为：1.上述具监测功能的纺织品中，并不具有可携式或是可穿戴式的便利性。2.上述具监测功能的纺织品中，传感器必须结合大面积织物，才有具体效果。

因此，目前并没有揭示一种电极具有舒适、透气、柔软、可伸缩等特性，以及透过无线传输的方式，让使用者进行量测过程中不会有束缚的感觉，并可长时间观察使用者的生理讯息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种无线传输的心电监测结构，其利用一导电织物电极结合无线传输的方式，因为织物电极具有舒适、透气、柔软、可伸缩等特性，且透过无线传输的方式，可长时间监测使用者的心电的生理讯息。

本发明要解决的另一技术问题是：提供一种无线传输的心电监测结构，其利用至少三导电织物电极，二导电织物电极位于一待测人体的左右胸倒数第四根肋骨处，一导电织物电极位于该待测人体的背部的任一位置，该三导电织物电极可透过一织法与一织物做一连接，让使用者进行量测过程中不会有束缚的感觉。

本发明要解决的再一技术问题是：提供一种无线传输的心电监测结构，透过无线传输的方式可使监测的数据传输至一移动式装置(例如：PDA)或一终端机，由于该移动式装置可微小化，所以纵使需要长时间监测，并不会造成使用者的不便，且由于微小化的移动式装置可手持或放置于口袋即可。

本发明的技术解决方案是：一种无线传输的心电监测结构，其主要结构包括：至少三导电织物电极，其包含导电纤维与非导电纤维；一发射转换单元，透过至少三导电纱线连接该三导电织物电极，该发射转换单元接收一输入讯号，转换为一发射讯号；一无线发射模块，接收该发射讯号，产生一对应的无线讯号；以及一发射天线，接收该无线讯号并传送至一无线接收装置；其中，于该导电织物电极与该导电纱线的外侧，由外而内包含一电磁波隔离层、一绝缘层以及一导线固定层。

如上所述的结构，其中该导电织物电极的表面电阻系数小于20Ω/cm2。

如上所述的结构，其中该导电纱线与一待测人体未有任何接触。

如上所述的结构，其中该至少三导电电极的位置为二导电电极位于该待测人体的左右胸倒数第四根肋骨处，一导电电极位于该待测人体的背部的任一位置，且与该待测人体互相接触。

如上所述的结构，其中该无线接收装置与一远程机连接，将所接收的该无线讯号传输至该远程机执行。

如上所述的结构，其中无线接收装置可为一个人数字助理(PDA)，其包含一蓝牙模块。

如上所述的结构，其中该电磁波隔离层为一导电织物的电磁波隔离层。

如上所述的结构，其中该绝缘层为一非导电纱线。

如上所述的结构，其中该导线固定层利用一双层织法织成导线固定，并具有保护的功能。

本发明还提出另一种无线传输的心电监测结构，其主要结构包括：复数个导电织物电极；一发射转换单元，透过复数个导电纱线连接该导电织物电极，该发射转换单元接收一输入讯号，转换为一发射讯号；一无线发射模块，接收该发射讯号，产生一对应的无线讯号；以及一发射天线，接收该无线讯号并传送至一无线接收装置。

本发明的特点和优点是：藉由上述结构，本发明的无线传输的心电监测结构，其利用一导电织物电极结合无线传输的方式，因为织物电极具有舒适、透气、柔软、可伸缩等特性，且透过无线传输的方式，可长时间监测使用者的心电的生理讯息；同时量测过程中不会有束缚的感觉；再者，其透过无线传输的方式可使监测的数据传输至一移动式装置(例如：PDA)或一终端机，由于该移动式装置可微小化，所以纵使需要长时间监测，并不会造成使用者的不便，且由于微小化的移动式装置可手持或放置于口袋即可。

本发明的无线传输的心电监测结构，导电织物电极使用高导电织物结构做为心电讯号感应元件，除了具有舒适、透气、柔软、可伸缩等特性外，并且可达到长时间讯号量测的目的。心电讯号处理及传输方法使用无线传输技术，将感测到的心电讯号以无线方式传递到后端；讯息接收元件可用于资料收集、显示、储存、输出，并提供数值运算功能，因此本发明能够在长时间使用并观察使用者的生理状态，从而克服了现有技术的缺陷，具有舒适、透气、柔软、可伸缩等特性，并可透过无线传输的方式，让使用者进行量测过程中不会有束缚的感觉，并可长时间观察使用者的生理讯息。

附图说明

图1为本发明的一具体实施例的方块示意图。

图2A为本发明的一具体实施例的导电织物电极的前方放置位置的示意图。

图2B为本发明的一具体实施例的导电织物电极的背部放置位置的示意图。

图3为本发明的一具体实施例的织物隔绝电磁波及保护的结构示意图。

附图标号说明：

10三导电织物电极 12导电织物电极 14导电织物电极

16导电织物电极 20导电纱线 30发射转换单元

40无线发射模块 50发射天线 60无线接收装置

70电磁波隔离层 80色缘层 90导线固定层

具体实施方式

为了对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以具体实施例并配合附图详细说明，说明如后：

请参阅图1，其为本发明的一具体实施例的方块示意图；如图所示本发明为一种无线传输的心电监测结构，其主要结构包括：至少三导电织物电极10，其包含导电纤维与非导电纤维；一发射转换单元30，透过至少三导电纱线20连接该三导电织物电极10，该发射转换单元30接收一输入讯号，转换为一发射讯号；一无线发射模块40，接收该发射讯号，产生一对应的无线讯号；以及一发射天线50，接收该无线讯号并传送至一无线接收装置60。该无线接收装置60还可与一远程机连接，将所接收的该无线讯号传输至该远程机执行。

其中，该织物导电电极的表面电阻系数小于20Ω/cm2，在本实施例中具体描述如下，其以针织或梭织加工，表面电阻：0.16Ω/cm2；

纤维规格：

●导电纤维(A)：镀银纱线150D/72f

●非导电纤维(B)：PET 150D/48f

●加工条件：2(A)1(B) 214 TPM

请参阅图2A以及图2B，其为本发明的一具体实施例的导电织物电极的放置位置的示意图；如图所示，将该三导电织物电极10，二导电织物电极12、14分别车缝在紧身服饰的左右胸倒数第四根肋骨附近的位置上，一导电织物电极16则车缝在内衣背部的任一与肌肤紧贴处。

请参阅图3，其为本发明的一具体实施例的织物隔绝电磁波及保护的结构示意图；如图所示，该导电织物电极10的导电纱线与该导电纱线20的外侧，由外而内包含一电磁波隔离层70、一绝缘层80以及一导线固定层90，该电磁波隔离层70以导电纱线72交织成电磁波隔离屏障；该绝缘层80，以非导电纱线织成绝缘层；该导线固定层90，以一双层织法织成固定及保护该导电纱线20或该导电织物电极10的导电纱线。其组成与织造条件如下：

1.经密 180根/英寸

2.纬密 180根/英寸

3.经纱 A＝pet 150 d B＝镀银纤维

4.纬纱 A＝pet 150 d B＝镀银纤维

5.经纱排列 A108，(1B2 A)*88，A108，(1B2 A)*70，A108，(1B2 A)*88，

A108

6.穿综序列 (1.2.3.4.5.6.1.7.3.4.8.6)*24，

【(1.9.3.4.10.6.1.11.3.4.12.6.)*11，

(1.9.3.4.10.6.1.13.1.415.16.3.4.13.14.15.16.6.17)，

(1.13.1.415.16.3.4.13.14.15.16.6.1.11.3.4.12.6)，

(1.9.3.4.10.6.1.11.3.4.12.6.)*11，

(1.2.3.4.5.6.1.7.3.4.8.6)*2】*3，

(1.2.3.4.5.6.1.7.3.4.8.6)*22

7纬纱排列 1B2 A

当手机拨通后靠近人体时，会对心电讯号造成干扰，尤其是在100Hz以及120Hz的增益程度，严重的改变了心电讯号在频谱的分布情形。在量测过程中若有受测者以外的人接近或接触到心电讯号的传输路径时，其会将环境的60Hz干扰导入到讯号内。但无论是交流干扰及电磁干扰，其在使用本发明的产品后，其讯号品质大幅被改善了。其量化后的结果如下表所示。

	交流干扰成分	电磁波干扰成分
	交流干扰成分	电磁波干扰成分		60Hz的增益(unit)	100Hz的增益(unit)	120Hz的增益(unit)
	标准传输线	0.4729	10.3239	60Hz的增益(unit)	100Hz的增益(unit)	120Hz的增益(unit)	1.966
本发明的产品	标准传输线	0.4729	10.3239	0.1233	0.0639	0.0273	1.966

应用实施例一：心电监视束带

A.心电侦测单元：

1.将三片导电织物电极分别车缝在胸带上

2.三个导电钮扣分别串接在三片织物上，提供导电织物与具备蓝牙传输接口的心电侦测器的电传导路径

3.产品可穿戴在胸部，透过蓝牙接口将侦测到的讯息传输到PDA上

B.以一表带的载体固定PDA，使其可以穿戴在人体的四肢上

应用实施例二：心电监视服饰

A.心电侦测单元：

1.将三片导电织物电极，两片分别车缝在紧身服饰的左右胸倒数第四根肋骨附近的位置上，第三片电极则车缝在内衣背部的任一与肌肤紧贴处

2.三个导电电极钮扣，分别透过四股合股的导电纱线分别串接在三片织物上，提供导电织物与具备蓝牙传输接口的心电侦测器的电传导路径

3.其中，导电纤维与肌肤无任何接触，可由织物或纱线达到；三个导电钮扣与肌肤无任何接触，可由织物或绝缘材料达到

4.产品可穿戴在人体上半身，透过蓝牙接口将侦测到的讯息传输到PDA上

B.以一运动外套的口袋为PDA的载体，使其可以穿带戴在人体身上

应用实施例三：心电监视腰带

A.心电侦测单元：

1.将三片导电织物电极，两片分别车缝在紧身服饰的作左右胸倒数第四根肋骨附近的位置上，第三片则车缝在内衣背部的任一与肌肤紧贴处

2.三个导电钮扣，分别透过四股合股的导电纱线分别串接在三片织物上，提供导电织物与具备蓝牙传输接口的心电与心跳侦测器的电传导路径，

3.其中，导电纤维与肌肤无任何接触，可由织物或纱线达到；三个导电钮扣与肌肤无任何接触，可由织物或绝缘材料达到；

4.产品可穿载在人体上半身，透过蓝牙接口将侦测到的讯息传输到PDA上。

B.以一腰带为PDA的载体，使其可以穿带载在人体身上。

惟以上所述者，仅为本发明的一具体实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，举凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims

1.一种无线传输的心电监测结构，其特征在于，包括：

至少三导电织物电极，其包含导电纤维与非导电纤维；

一发射转换单元，透过至少三导电纱线连接该三导电织物电极，该发射转换单元接收一输入讯号，转换为一发射讯号；

一无线发射模块，接收该发射讯号，产生一对应的无线讯号；以及

一发射天线，接收该无线讯号并传送至一无线接收装置；

其中，于该导电织物电极与该导电纱线的外侧，由外而内包含一电磁波隔离层、一绝缘层以及一导线固定层。

2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该导电织物电极的表面电阻系数小于20Ω/cm²。

3.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该导电纱线与一待测人体未有任何接触。

4.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该至少三导电电极的位置为二导电电极位于该待测人体的左右胸倒数第四根肋骨处，一导电电极位于该待测人体的背部的任一位置，且与该待测人体互相接触。

5.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该无线接收装置与一远程机连接，将所接收的该无线讯号传输至该远程机执行。

6.如权利要求1所述的结构，其特征在于，无线接收装置可为一个人数字助理(PDA)，其包含一蓝牙模块。

7.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该电磁波隔离层为一导电织物的电磁波隔离层。

8.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该绝缘层为一非导电纱线。

9.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该导线固定层利用一双层织法织成导线固定，并具有保护的功能。

10.一种无线传输的心电监测结构，其特征在于，包括：

复数个导电织物电极；

一发射转换单元，透过复数个导电纱线连接该导电织物电极，该发射转换单元接收一输入讯号，转换为一发射讯号；

一发射天线，接收该无线讯号并传送至一无线接收装置。

11.如权利要求10所述的结构，其特征在于，该导电织物电极的表面电阻系数小于20Ω/cm²。

12.如权利要求10所述的结构，其特征在于，该导电纱线与一待测人体未有任何接触。

13.如权利要求10所述的结构，其特征在于，该无线接收装置与一远程机连接，将所接收的该无线讯号传输至该远程机执行。

14.如权利要求10所述的结构，其特征在于，无线接收装置可为一个人数字助理(PDA)，其包含一蓝牙模块。