DE102018104774B3 - On the skin portable electrode as well as garment - Google Patents
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Abstract
Eine auf der Haut tragbare Elektrode weist eine elektrische Hautkontaktschicht auf, die über einen Klettverschluss mit einem Trägerfeld, das mit einem Stromanschluss versehen ist, verbunden ist, wobei der Klettverschluss elektrisch leitend ausgebildet ist.An electrode that can be worn on the skin has an electrical skin contact layer which is connected via a hook-and-loop fastener to a carrier field which is provided with a power connection, wherein the hook-and-loop fastener is designed to be electrically conductive.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine auf der Haut tragbare Elektrode, insbesondere in einem Bekleidungsstück oder in einer Bandage, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an electrode which can be worn on the skin, in particular in a piece of clothing or in a bandage, according to the preamble of
In der
Aus der
Die Einzelsensoren sind über elektrische Leiter, die durch die Stofflage hindurchgeführt sind, mit Anschlüssen verbunden.The individual sensors are connected via electrical conductors, which are passed through the fabric layer with terminals.
In der
Aus der
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Die
Die
Aus der
Aus der
Zum weiteren Stand der Technik wird auf die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen eine variabel einsetzbare, auf der Haut tragbare Elektrode zu schaffen.The invention has for its object to provide a variable usable, portable on the skin electrode with simple measures.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of
Die erfindungsgemäße, auf der Haut tragbare Elektrode kann als Sensor eingesetzt werden, über den Vitalparameter des Körpers anhand von Spannungsänderungen auf der Haut oder einer Änderung des elektrischen Hautwiderstandes ermittelt werden. Es ist auch möglich, die Elektrode als Signalgeber einzusetzen, über die elektrische Impulse auf die Haut übertragen werden, beispielsweise zur Muskelstimulation.The invention, on the skin portable electrode can be used as a sensor on the vital parameters of the body based on Changes in tension on the skin or a change in electrical skin resistance can be determined. It is also possible to use the electrode as a signal generator, are transmitted via the electrical impulses to the skin, for example, for muscle stimulation.
Die Elektrode wird vorteilhafterweise in ein Bekleidungsstück integriert, beispielsweise in ein Hemd, ein T-Shirt, eine Hose wie zum Beispiel eine Sporthose, einen Büstenhalter oder dergleichen. Des Weiteren kann die Elektrode auch in einen Gürtel, einen Brustgurt oder eine Manschette integriert werden, die zum Beispiel über das Handgelenk oder das Fußgelenk gestülpt wird; auch derartige Gegenstände zählen im Sinne der Erfindung als „Bekleidungsstück“. Außerdem kann die Elektrode in eine Bandage integriert werden, beispielsweise eine Gelenkbandage wie zum Beispiel eine Ellbogen- oder Kniebandage.The electrode is advantageously integrated into a garment, for example a shirt, T-shirt, trousers such as sports pants, brassiere or the like. Furthermore, the electrode can also be integrated into a belt, a chest strap or a cuff, which, for example, is slipped over the wrist or the ankle; Also such items count in the context of the invention as a "piece of clothing". In addition, the electrode can be integrated into a bandage, for example a joint bandage such as an elbow or knee bandage.
Des Weiteren ist es möglich, die Elektrode ohne Bekleidungsstück oder Bandage unmittelbar auf die Haut aufzusetzen.Furthermore, it is possible to place the electrode directly on the skin without a garment or bandage.
Die Elektrode kann als einzelne Elektrode verwendet werden, insbesondere in einem Bekleidungsstück oder einer Bandage, oder es sind in dem Bekleidungsstück bzw. der Bandage zwei Elektroden vorhanden, beispielsweise um bei einem Stromfluss zwischen den Elektroden über die Haut den Hautwiderstand zu ermitteln.The electrode may be used as a single electrode, particularly in a garment or bandage, or there may be two electrodes in the garment or bandage, for example, to detect skin resistance during a current flow between the electrodes across the skin.
Die Elektrode wird im Einsatz unmittelbar auf der Haut platziert. Hierbei liegt eine elektrische Hautkontaktschicht, die Bestandteil der Elektrode ist, direkt auf der Haut auf oder steht mit der Haut in Kontakt. Es kann gegebenenfalls aber zweckmäßig sein, die Kontaktschicht auf der Hautseite mit einer Beflockung zu versehen, die das Tragegefühl und den Tragekomfort verbessert und Feuchtigkeit aufsaugt. Die Beflockung auf der Kontaktschicht schränkt die Funktion der Elektrode als Signalgeber oder Signalempfänger nicht oder zumindest nicht wesentlich ein.The electrode is placed directly on the skin during use. In this case, an electrical skin contact layer, which is part of the electrode, lies directly on the skin or is in contact with the skin. However, it may be appropriate to provide the contact layer on the skin side with a flocking, which improves the feeling of wear and comfort and absorbs moisture. The flocking on the contact layer does not limit the function of the electrode as a signal generator or signal receiver or at least not substantially.
Gegebenenfalls ist die Hautkontaktschicht auf der Hautseite mit einer feuchtigkeitsdurchlässigen Beschichtung versehen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Silikonschicht, die vorzugsweise unmittelbar auf die Kontaktschicht aufgebracht ist und im Gebrauch direkt in Kontakt mit der Haut steht. Die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit der Beschichtung wird beispielsweise dadurch erreicht, dass in die Beschichtung Ausnehmungen bzw. Perforationen eingebracht sind. Dies ermöglicht es auch, dass die Beschichtung an sich nicht feuchtigkeits- oder wasserdurchlässig ausgebildet sein muss, wenngleich auch Ausführungen möglich sind, bei denen auch die Beschichtung an sich wasser- bzw. feuchtigkeitsdurchlässig ist. Die Beschichtung kann ggf. auf ihrer der Haut zugewandten Außenseite mit einer Beflockung versehen sein.Optionally, the skin contact layer on the skin side is provided with a moisture-permeable coating. This is, for example, a silicone layer, which is preferably applied directly to the contact layer and in use is in direct contact with the skin. The moisture permeability of the coating is achieved, for example, by introducing recesses or perforations into the coating. This also makes it possible that the coating per se does not have to be moisture or water permeable, although embodiments are also possible in which the coating itself is water or moisture permeable. The coating may optionally be provided with flocking on its outer side facing the skin.
Die Hautkontaktschicht ist mit einem Stromanschluss elektrisch verbunden, über den die Hautkontaktschicht entweder in der Ausführung als Signalgeber mit einem elektrischen Potenzial versorgt wird oder, in der Ausführung als Sensor, ein elektrisch aufgenommenes Potenzial als Sensorsignal abgeleitet wird. Die elektrische Verbindung zwischen der Hautkontaktschicht und dem Stromanschluss erfolgt über einen elektrisch leitenden Klettverschluss mit einem Trägerfeld, das an den Stromanschluss angeschlossen ist. Der Klettverschluss umfasst einen ersten Klettverschlussteil, der am Trägerfeld angeordnet ist, sowie einen zweiten Klettverschlussteil, der an der Hautkontaktschicht angeordnet ist. Mit dem Schließen des Klettverschlusses gelangen der erste und der zweite Klettverschlussteil am Trägerfeld bzw. an der Hautkontaktschicht in eine mechanische Verbindung, wodurch sogleich ein elektrischer Kontakt hergestellt wird. Somit besteht eine durchgehende elektrische Verbindung zwischen dem Stromanschluss, dem ersten Klettverschlussteil am Trägerfeld, dem zweiten Klettverschlussteil an der Hautkontaktschicht und der Hautkontaktschicht selbst. Dies ermöglicht es, ein elektrisches Potenzial in beide Richtungen, also sowohl vom Stromanschluss zur Hautkontaktschicht als auch von der Hautkontaktschicht zum Stromanschluss zu leiten. Mit dem mechanischen Schließen der Verbindung im Klettverschluss wird zugleich die elektrische Verbindung hergestellt.The skin contact layer is electrically connected to a power connection, via which the skin contact layer is either supplied in the embodiment as a signal generator with an electrical potential or, in the embodiment as a sensor, an electrically recorded potential is derived as a sensor signal. The electrical connection between the skin contact layer and the power connection via an electrically conductive hook and loop fastener with a carrier field, which is connected to the power connector. The hook-and-loop fastener comprises a first hook-and-loop fastener part which is arranged on the support panel and a second hook-and-loop fastener part which is arranged on the skin contact layer. With the closing of the hook-and-loop fastener, the first and second hook-and-loop fastener parts arrive at the carrier field or at the skin contact layer in a mechanical connection, whereby an electrical contact is produced immediately. Thus, there is a continuous electrical connection between the power connector, the first Velcro part on the carrier field, the second Velcro part at the skin contact layer and the skin contact layer itself. This allows an electrical potential in both directions, ie both from the power connector to the skin contact layer and the skin contact layer Power connection. With the mechanical closing of the connection in Velcro at the same time the electrical connection is made.
Das Trägerfeld, auf dem der erste, elektrisch leitende Klettverschlussteil angeordnet ist, weist in bevorzugter Ausführung eine größere Fläche als die Hautkontaktschicht mit dem zweiten Klettverschlussteil auf. Dies ermöglicht es, die Hautkontaktschicht, welche den Sensor bzw. den Signalgeber bildet, an verschiedenen Positionen auf dem Trägerfeld anzuordnen und mit dem Trägerfeld zu verbinden, wodurch sogleich eine elektrische Verbindung hergestellt wird.The carrier field, on which the first, electrically conductive Velcro closure part is arranged, has in a preferred embodiment a larger area than the skin contact layer with the second Velcro closure part. This makes it possible to arrange the skin contact layer, which forms the sensor or the signal generator, at different positions on the carrier field and to connect it to the carrier field, whereby an electrical connection is produced immediately.
Das größere Trägerfeld im Vergleich zur Hautkontaktschicht erlaubt es, die Hautkontaktschicht beispielsweise in einer angenehm zu tragenden Position auf dem Trägerfeld anzuordnen oder die Signalübertragung zwischen Haut und Hautkontaktschicht zu verbessern.The larger carrier field compared to the skin contact layer makes it possible to arrange the skin contact layer, for example, in a comfortable position to be worn on the carrier field or to improve the signal transmission between the skin and the skin contact layer.
Der Größenunterschied zwischen der Fläche des Trägerfelds und der Fläche der Hautkontaktschicht beträgt vorteilhafterweise mindestens Faktor
Das Trägerfeld ist vorzugsweise rechteckförmig ausgebildet, auch die Hautkontaktschicht kann rechteckförmig ausgeführt sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die Grundfläche des Trägerfelds in beide Richtungen, welche die Ebene des Trägerfelds definieren, jeweils um mindestens den Faktor
Mit einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, das Trägerfeld und die Hautkontaktschicht mit gleich großer Grundfläche und Grundgeometrie auszuführen, so dass die Hautkontaktschicht genau auf das Trägerfeld passt.With an alternative embodiment, it is also possible to carry out the carrier field and the skin contact layer with the same size base area and basic geometry, so that the skin contact layer fits exactly onto the carrier field.
Des Weiteren ist es möglich, nicht-eckige Geometrien für das Trägerfeld und/oder die Hautkontaktschicht vorzusehen, beispielsweise runde oder ovalförmige Geometrien.Furthermore, it is possible to provide non-angular geometries for the carrier field and / or the skin contact layer, for example round or oval-shaped geometries.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist eine Seite des Trägerfelds vollständig mit dem ersten Klettverschlussteil bedeckt. Dies erlaubt es, die Hautkontaktschicht an unterschiedlichen Positionen mit dem Trägerfeld zu verbinden und elektrisch zu kontaktieren.According to yet another advantageous embodiment, one side of the carrier field is completely covered by the first hook-and-loop fastener part. This makes it possible to connect the skin contact layer at different positions with the carrier field and to contact electrically.
Vorteilhafterweise sind beide Klettverschlussteile, also sowohl am Trägerfeld als auch an der Hautkontaktschicht, jeweils vollständig elektrisch leitend ausgebildet. In einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, dass ein Klettverschlussteil oder beide Klettverschlussteile nur teilweise elektrisch leitend ausgeführt sind, indem beispielsweise nur ein Teil der Elemente, aus denen die Klettverschlussteile aufgebaut sind, mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen sind.Advantageously, both Velcro parts, so both on the carrier field as well as on the skin contact layer, each fully formed electrically conductive. In an alternative embodiment, it is also possible that a hook-and-loop fastener part or both hook-and-loop fasteners are only partially electrically conductive, for example by only a part of the elements from which the hook-and-loop fasteners are constructed having an electrically conductive coating.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung bestehen die Elemente der Klettverschlussteile - üblicherweise Widerhaken an einem Klettverschlussteil und Schlaufen am anderen Klettverschlussteil - aus Kunststoff. Die elektrische Leitfähigkeit kann mithilfe einer elektrisch leitenden Beschichtung erreicht werden, beispielsweise mit einer Silberbeschichtung auf den Elementen der Klettverschlussteile. Alternativ ist es auch möglich, die Klettverschlussteile aus einem an sich elektrisch leitenden Material zu fertigen.According to yet another advantageous embodiment, the elements of the Velcro parts - usually barbs on a Velcro fastener and loops on the other Velcro part - made of plastic. The electrical conductivity can be achieved by means of an electrically conductive coating, for example with a silver coating on the elements of the Velcro parts. Alternatively, it is also possible to manufacture the Velcro parts of a per se electrically conductive material.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Bekleidungsstück und eine Bandage mit einer vorbeschriebenen Elektrode, die in das Bekleidungsstück integriert ist. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass das Trägerfeld der Elektrode in einen Stoffabschnitt des Bekleidungsstücks bzw. der Bandage integriert ist, beispielsweise mit dem Stoffabschnitt vernäht oder verklebt ist.The invention further relates to a garment and a bandage having a prescribed electrode integrated in the garment. This is done, for example, in that the carrier field of the electrode is integrated in a fabric section of the item of clothing or the bandage, for example sewn or glued to the fabric section.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 in Draufsicht eine auf der Haut tragbare Elektrode, die in einen Stoffabschnitt eines Bekleidungsstücks integriert ist, -
2 einen Schnitt durch die Elektrode, mit einem Trägerfeld und einer Hautkontaktschicht, die über einen Klettverschluss mit dem Trägerfeld verbunden ist, -
3 die Hautkontaktschicht in Einzeldarstellung im Schnitt, -
4 in einer Ausführungsvariante eine Hautkontaktschicht im Schnitt, mit einer zusätzlichen Silikonschicht, in die Perforationen eingebracht sind.
-
1 in plan view, a skin-wearable electrode integrated into a fabric section of a garment, -
2 a section through the electrode, with a carrier field and a skin contact layer, which is connected via a Velcro fastener to the carrier field, -
3 the skin contact layer in an individual view in section, -
4 in one embodiment, a skin contact layer in section, with an additional silicone layer, are introduced into the perforations.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.
Die in den
Die Elektrode
Die Hautkontaktschicht
Vorteilhafterweise sind die Elemente des Klettverschlussteils
Die Fläche des Trägerfelds
Um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Trägerfeld
Das Trägerfeld
Die Fläche des Trägerfelds
In
Aufgrund ihrer hohen Elastizität kann die Silikonschicht
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |