ES2317533T3 - Electrodo de base textil. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de electrodos de base textil, constituido por: en el que: al menos una primera porción de tejido y una segunda porción de tejido; la primera porción de tejido comprende al menos una primera región conductora eléctricamente; la segunda porción de tejido comprende al menos una segunda región conductora eléctricamente; las porciones primera y segunda de tejido están dispuestas con una relación de solapamiento parcial; la región conductora eléctricamente de la primera porción de tejido y la región conductora eléctricamente de la segunda porción de tejido cooperan para proporcionar una región de al menos contacto físico parcial; y en el que la región del contacto físico parcial establece una conducción eléctrica entre la primera región conductora eléctricamente y la segunda región conductora eléctricamente, caracterizado porque al menos una de entre: (i) la región conductora eléctricamente de la primera porción de tejido; y (ii) la región conductora eléctricamente de la segunda porción de tejido; comprende un hilo flotante.
Description
Electrodo de base textil.
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La invención versa acerca de un electrodo de
base textil o un sistema de electrodos que puede ser utilizado en
forma de artículo de vestir. El artículo de vestir puede estar, por
ejemplo, adaptado para una monitorización biofisiológica utilizando
electrodos de base textil para recibir señales biofisiológicas del
usuario.
Los electrodos de base textil que consisten en
hilos conductores eléctricamente rodeados de una región de fibras
textiles no conductoras eléctricamente pueden estar integrados con
un artículo de vestir, como una prenda. El artículo de vestir puede
estar adaptado para recibir o transmitir impulsos eléctricos al
usuario y desde el mismo y, a su vez, a un dispositivo eléctrico y
desde el mismo. El documento de patente WO 01/02052, transferida a
Bekaert, desvela un artículo de vestir tal.
Los sensores de vestir de base textil para
detectar o informar de otra manera el ritmo cardíaco (el pulso) del
usuario están revelados en el documento de patente WO 02/071935,
transferida a RTO Holding OY.
El documento de patente WO 03/094717,
transferida a Koninklijke Philips Electronics NV, desvela un
artículo textil que está provisto de una región de electrodos que
entran en contacto con la piel que están integrados completamente
dentro de un artículo textil. El artículo textil desvelado toma la
forma de "un sujetador o un top para mujeres", que es
de otro modo no conductor eléctricamente. El artículo está
proporcionado con capas que se solapan parcialmente de material
conductor eléctricamente y material aislante eléctricamente
dispuesto para cubrir parcialmente y aislar eléctricamente el
material conductor eléctricamente.
El documento de patente WO 2004/006700,
transferida a Tefron Ltd., desvela una prenda tejida circularmente
que tiene una región conductora eléctricamente de la superficie
interna dispuesta cerca de la piel del usuario. La región interna
conductora eléctricamente coopera para conducir señales eléctricas a
una región limítrofe conductora eléctricamente. Dichas señales
eléctricas pueden incluir el ritmo cardíaco que llega del usuario o
un medio de electroestimulación que vaya hacia el usuario.
Cada uno de estos documentos de patentes versa
acerca de un objetivo para proporcionar una región conductora
eléctricamente, que puede funcionar como un electrodo integrado en
una prenda, un cinturón, u otro artículo de vestir de construcción
textil tradicional. Normalmente, estos documentos de patente
desvelan una región conductora eléctricamente que está aislada de
otra manera eléctricamente del resto de la prenda o vestimenta.
Además, estos documentos de patente desvelan colocar al menos una
región conductora eléctricamente de la prenda en estrecho contacto
con la piel del usuario. Como resultado, el electrodo, formado por
esta región conductora eléctricamente en contacto con la piel,
proporciona un punto de toma para las señales eléctricas generadas
dentro del cuerpo del usuario. De manera alternativa, dicho
electrodo proporciona un punto de contacto en la piel para recibir
una señal eléctrica generada externamente al usuario. En resumen,
estos documentos de patente proporcionan medios para comunicar
señales eléctricas al cuerpo del usuario de una prenda o desde la
misma.
Además, estos documentos de patente también
desvelan normalmente al menos un segundo electrodo textil.
Frecuentemente, el segundo electrodo está integrado en la prenda y
ubicado en una superficie exterior de la prenda o cerca de la
misma. El segundo electrodo también puede estar colocado de manera
ventajosa descansando sobre el electrodo en contacto con la piel,
mientras que también tiene una porción de los materiales aislantes
eléctricamente de la prenda de construcción entre ellos. Donde se
desea una conexión eléctrica entre el/los electrodo(s) en
contacto con la piel y el/los electrodo(s)
exterior(es), se puede establecer dicha conexión utilizando
hilos metálicos. De manera alternativa, el electrodo en contacto con
la piel puede doblarse, de tal manera que se forme continuamente la
superficie externa del electrodo.
Pueden existir ciertas limitaciones en las que
se establece una conexión eléctrica entre una prenda integrada con
un electrodo que está en contacto con la piel con el usuario y una
prenda integrada con un electrodo exterior utilizando hilos
metálicos. Dichas limitaciones pueden estar presentes, por ejemplo,
cuando se desea una monitorización biofísica por medio de contacto
eléctrico con el cuerpo. Por ejemplo, estas limitaciones pueden
incluir la dificultad de hacer que los hilos metálicos formen parte
de un objeto textil fabricado de manera tradicional debido a la
fragilidad y a la flexibilidad de duración de los hilos
metálicos.
De manera similar, otras configuraciones pueden
sufrir ciertas limitaciones. Por ejemplo, las configuraciones que
incorporan capas "dobladas" y solapadas parcialmente de
material conductor eléctricamente (con material aislante
eléctricamente dispuesto para aislar eléctricamente el material
conductor eléctricamente) pueden limitar severamente la libertad
para diseñar la colocación de los electrodos integrados en una
prenda o artículo textil.
En consecuencia, existe la necesidad para
proporcionar un electrodo de base textil capaz de superar una o más
de las deficiencias de la técnica anterior. El documento
WO-A-2004/098703 desvela un sistema
de electrodos de base textil incluyendo todas las características
del preámbulo de la reivindicación 1.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La presente invención proporciona un electrodo
de base textil o sistema de electrodos que puede estar incorporado
en un artículo de vestir, como una prenda. El electrodo de base
textil puede incluir una porción de tejido que tiene hilos no
conductores que tienden a recuperar su extensión original, y una
región conductora eléctricamente que tiene filamentos de hilos
conductores eléctricamente de recuperación de su extensión.
El sistema de electrodos de base textil puede
incluir porciones de tejido primera y segunda que incluyen regiones
conductoras eléctricamente. Las regiones conductoras eléctricamente
pueden estar dispuestas en una relación solapada parcialmente, que
permite una región de contacto físico parcial que puede resultar en
una conducción eléctrica entre las regiones conductoras
eléctricamente.
Al menos una de las regiones conductoras
eléctricamente puede incluir un hilo flotante. Además, al menos una
de las regiones conductoras eléctricamente puede estar hecha de un
hilo elastificado conductor eléctricamente y/o un hilo elástico
recubierto al menos en parte con un hilo conductor. En una
realización, las regiones conductoras eléctricamente pueden incluir
un tejido que tiene una construcción texturada o abordonada. En
realizaciones adicionales, las regiones conductoras eléctricamente
pueden incluir una porción o porciones que tienen al menos un
material hidrófobo y/o pueden estar separadas por una región que
tiene al menos un material hidrófobo.
Los electrodos de base textil que se encuentran
dentro del ámbito de la presente invención pueden estar conectados
a un dispositivo de medición. El dispositivo de medición puede, por
ejemplo, ser utilizado para monitorizar señales biofísicas de un
usuario de una prenda que incorpora los electrodos. Por ejemplo, en
una realización, se pueden utilizar los electrodos de base textil
para facilitar la monitorización del ritmo cardíaco de un
usuario.
\vskip1.000000\baselineskip
Se describirá la presente invención en la
siguiente descripción detallada haciendo referencia a los siguientes
dibujos:
Las Figuras 1A y 1B son representaciones
esquemáticas de una vista sencilla en planta de un primer electrodo
de base textil;
la Fig. 1C es una representación esquemática
lateral en alzado del primer electrodo de base textil de las
Figuras 1A y 1B, que comprende una porción de hilos flotantes
conductores eléctricos en contacto con una porción de hilos
flotantes conductores eléctricos de un segundo electrodo de base
textil de las Figuras 1D y 1E;
las Figuras 1D y 1E son representaciones
esquemáticas de una vista sencilla en planta y una vista sencilla
desde abajo de un segundo electrodo de base textil;
la Fig. 1F es una representación esquemática de
un electrodo textil integrado que comprende una porción de una
región conductora eléctricamente que utiliza distintos tipos de
construcción tejida;
las Figuras 2A y 2B son representaciones
esquemáticas de un artículo de vestir para la parte superior del
cuerpo que tiene electrodos de base textil;
la Fig. 3A es una representación esquemática de
vista sencilla frontal de electrodos de base textil;
las Figuras 3B y 3C son representaciones
esquemáticas de los electrodos de base textil en una configuración
de doblado;
la Fig. 4 es una representación esquemática de
corte transversal parcial de un par de electrodos de base textil
adaptados para comunicarse con electrónica capaz de monitorizar
biofísicamente;
la Fig. 5 es una representación esquemática de
una banda continua adaptada para ser llevada alrededor del cuerpo y
adaptada para ser utilizada con electrónica capaz de monitorizar
biofísicamente; y
la Fig. 6 es una representación esquemática de
un par de electrodos de base textil y ciertas dimensiones variables
en la construcción de los mismos.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención, en una realización, puede
proporcionar un electrodo de base textil capaz de estar integrado
por completo en un artículo de vestir que puede estar adaptado para
permitir el contacto del electrodo con el cuerpo del usuario. El
electrodo de base textil revelado en el presente documento es capaz
de estar adaptado para la transmisión de señales eléctricas al
usuario de un artículo integrado con el electrodo. Por ejemplo,
dicho electrodo de base textil puede estar adaptado para la
monitorización biofísica del usuario.
El electrodo de base textil revelado en el
presente documento también es capaz de transmitir o de recibir
señales eléctricas mediante el contacto con el cuerpo del usuario
sin depender de los frágiles hilos de conexión. El electrodo de
base textil también puede estar adaptado de manera específica para
el contacto fiable con el cuerpo del usuario, proporcionando
adicionalmente una continuidad eléctrica relativamente consistente
con un electrodo de base textil complementario (o sea, sin pérdida
de señal ni cortocircuito mientras que el usuario se mueve
libremente). En este aspecto, el electrodo de base textil puede ser
alargable en la zona conductora eléctricamente debido a la
presencia de materiales elásticos que están tejidos o entrelazados
con hilos o filamentos conductores eléctricamente y/o a través del
uso de hilos o filamentos que son tanto elásticos como conductores
eléctricos.
En una realización, el electrodo de base textil
puede estar incluido en el sistema de electrodos que comprende una
primera porción de tejido provista de una porción de hilos
conductores eléctricamente en una construcción tejida. La
construcción tejida puede, por ejemplo, estar escogida de entre las
construcciones de punto liso, de tejido de canalé, de tejido de
falso canalé y tejido de canalé 1 \times 1 y 1 \times 3. La
porción de hilos conductores eléctricamente puede estar rodeada
por, y aislada eléctricamente de, la primera porción de tejido.
El electrodo de base textil puede exhibir
alargabilidad en la zona conductora eléctricamente debido a la
presencia de un material, como el elastán Lycra®, recubierto con un
hilo o filamento conductor. El electrodo de base textil también
puede exhibir alargabilidad en la zona conductora eléctricamente a
través del uso de un hilo conductor, de forma que los hilos
conductores revelados en el documento WO 2004/097089A1 (transferida
a INVISTA Technologies S. à r.l.), cuya revelación completa está
incorporada en el presente documento a modo de referencia. Además,
el electrodo de base textil puede exhibir alargabilidad utilizando
distintos tipos de construcciones tejidas, como una construcción
abordonada (incluyendo, por ejemplo construcciones de tejido de
canalé 1\times1 o 1\times3).
En una realización adicional, se proporciona un
electrodo de base textil en un sistema de electrodos, que comprende
al menos una primera porción de tejido y una segunda porción de
tejido dispuestas en una relación solapada parcialmente. La primera
porción de tejido puede comprender al menos una primera región
conductora eléctricamente (un primer "electrodo") y la segunda
porción de tejido puede comprender al menos una segunda región
conductora eléctricamente (un segundo "electrodo"). La región
conductora eléctricamente de la primera porción de tejido y la
región conductora eléctricamente de la segunda porción de tejido
pueden cooperar para proporcionar una región de contacto físico
parcial. Esta región de contacto físico puede establecer de ese
modo una conducción eléctrica entre los "electrodos" primero y
segundo.
Las regiones conductoras eléctricamente o
"electrodos" primero y segundo comprenden cada uno al menos una
porción de hilos conductores eléctricamente. Además, las regiones
conductoras eléctricamente o "electrodos" primero y segundo
pueden comprender cada uno adicionalmente al menos una porción de
"hilos flotantes".
Las realizaciones que se encuentran dentro del
ámbito de la presente invención pueden estar descritas
adicionalmente haciendo referencia a las figuras reveladas en el
presente documento.
En una realización, se proporciona un primer
electrodo de base textil en un sistema de electrodos que comprende
una primera porción (10) de tejido que está provista de una porción
de hilo (30) conductor eléctricamente, como se representa en las
Figuras 1A y 1B. En esta realización, la porción de hilo (30)
conductor eléctricamente (Fig. 1A) está rodeada por la primera
porción (10) de tejido y aislada eléctricamente de la misma.
Un segundo electrodo de base textil comprende
una primera porción (20) de tejido que está provisto de una porción
de hilos (40) conductores eléctricamente, como se representa en las
Figuras 1D y 1E.
En las realizaciones que se encuentran dentro
del ámbito de la invención, se pueden utilizar una construcción
tejida. La construcción tejida puede, por ejemplo, estar escogida de
entre las construcciones de punto liso, de tejido de falso canalé y
de tejido de canalé 1 \times 1 y 1 \times 3 para tanto las
porciones (10) y (20) de tejido y los hilos (30) y (40)
conductores. Como conoce el experto en la técnica, en dichos géneros
tejidos, las columnas, o filas verticales de puntos, se entrelazan
de manera alterna normalmente en la parte delantera (número impar
de columnas) y en la parte trasera (número par de columnas) del
tejido. Se ha demostrado que los géneros de tejido de canalé de
este tipo tienen buena elasticidad a lo largo y a lo ancho y pueden
proporcionar buenas prendas que se adaptan a la forma del
cuerpo.
cuerpo.
Una realización adicional de la invención
contempla que los hilos (30) y (40) conductores estén tejidos con
hilos flotantes. Los hilos flotantes, como conoce el experto en la
técnica, comprenden una porción de hilo que se extiende sobre el
género sin estar metido en el tejido (o sea, que flota o descansa
sobre la superficie del tejido). Las porciones (10) y (20) del
tejido con hilos (30) y (40) conductores eléctricamente en una
construcción de tejido de canalé pueden proporcionar una estructura
de electrodo textil en la que los hilos (30) y (40) están flotantes
sobre la estructura abordonada del tejido. Como resultado, estos
hilos flotantes (34) y (44) conductores (Figuras 1A, 1B, 1D y 1E)
son fácilmente accesibles en la superficie del tejido. La fácil
accesibilidad de los hilos flotantes 34 y 44 conductores facilita
el contacto eléctrico entre las porciones de hilo conductor del
tejido a través del contacto físico de los hilos flotantes. En una
realización, el contacto eléctrico entre las porciones de hilo
conductor puede estar facilitado adicionalmente al coser entre sí
los hilos flotantes (34) y (44) conductores.
\newpage
Como se muestra en la Fig. 1C, el primer
electrodo (15) de base textil y el segundo electrodo (25) de base
textil pueden estar colocados adyacentes el uno al otro, poniendo
en contacto los hilos flotantes (34) y (44) entre sí para
establecer un contacto conductor eléctrico.
Los materiales adecuados para ser utilizados
como hilos (30) y (40) conductores, y por lo tanto los hilos
flotantes (34) y (44), incluyen, por ejemplo, aquellos hilos
revelados en el documento de patente WO 2004/097089A1 (transferida
al solicitante INVISTA Technologies S. à. r.l.), cuya revelación al
completo está incorporada en el presente documento a modo de
referencia. Los hilos conductores revelados en el documento WO
2004/097089A1 (llamados hilos ETG1 de aquí en adelante) pueden
proporcionar inherentemente un estiramiento y recuperación elásticos
y pueden prestarse a construcciones tejidas para las realizaciones
desveladas en el presente documento. Los filamentos conductores
inelásticos adecuados para preparar los hilos conductores elásticos
conforme a las revelaciones del documento WO 2004/097089A1 incluyen
aquellos hilos de BEKAERT Fibre Technologies (como el CONDUFIL® 80
dtex e hilos de 24 filamentos) y aquellos hilos conocidos como hilos
Xstatic® de un hilo de nailon metalizado con plata de Laird
Sauquoit Industries (Scranton, Pensilvania, EE. UU. 18505).
Se pueden emplear los hilos no conductores
eléctricamente o los hilos textiles tradicionales para el grueso de
la porción de tejido. Estos hilos pueden incluir, por ejemplo,
algodón, celulósicos, seda, ramio, poliéster y/o nailon. El grueso
de la porción de tejido también puede incluir combinaciones de
poliéster y nailon con hilos elásticos (como el elastán de la marca
LYCRA® de INVISTA™ S. à. r.l.).
En este aspecto, la Fig. 1F muestra una
representación de un electrodo (35) textil integrado que tiene una
porción de una región (40') conductora eléctricamente que utiliza
distintos tipos de construcción tejida, incluyendo una construcción
abordonada (o sea, un abordonado 1\times1 o 1\times3). Dicho
electrodo puede estar dentro de una región (18) mayor que rodea la
región (40') conductora eléctricamente y que tiene, por ejemplo,
una construcción abordonada. El área del electrodo se puede estirar
debido a, por ejemplo, la presencia de elastán Lycra® recubierto
con los hilos conductores, o a través del uso de un hilo conductor
elástico, como el hilo revelado en el documento WO 2004/097089A1
(ETG1). Además, a través del uso de una construcción abordonada y
de materiales elásticos, el electrodo estirado puede proporcionar un
contacto mejorado con la piel y por lo tanto una mejor toma de
señal.
Dichos electrodos estirados de construcción
abordonada pueden hacerse, por ejemplo, en una máquina tejedora
SANTONI (del GRUPPO LONATI, Italia)
SMA-8-TOP1 sin costura, de tamaño de
cuerpo de 13 pulgadas.
Ejemplos de hilos conductores que se pueden
utilizar en dichos electrodos textiles integrados incluyen
Xstatic® 70 denier de 2 capas (por ejemplo, hilo de nailon
metalizado con plata de 70 denier y 34 filamentos de Laird Sauquoit
Industries (Scranton, Pensilvania, EE. UU. 18505) e hilos de ETG1
(hilo de nailon de huso hueco de doble revestimiento de 70 denier
sobre LYCRA® "clara" de tipo 162 e hilo de cobre de 20
micrómetros metalizado con plata, de Elektro Feindraht).
La Fig. 1C muestra una vista desde el borde de
la porción (10) de tejido y de la porción (20) de tejido orientadas
alrededor del eje que se extiende desde A hasta A'. Según se muestra
en esta figura, se puede dar el contacto físico entre los hilos
flotantes (34) en el tejido (10) y los hilos flotantes (44) en el
tejido (20). Este contacto físico de los hilos flotantes (34) y
(44), o una pluralidad de hilos flotantes similares, puede
proporcionar continuidad eléctrica entre las porciones (10) y (20-)
de tejido.
Según se representa en la Fig. 1C, cuando la
porción (34) de hilo flotante conductor de la porción (10) de tejido
está en contacto con la porción (44) de hilo flotante conductor de
la porción (20) de tejido, se puede permitir la conducción de una
señal eléctrica entre las dos porciones de hilo conductor, o sea,
desde la porción (30) conductora en la superficie (12) hasta la
porción (40) conductora en la superficie (22).
Con la ayuda de las Figuras 2A y 2B se
representa una realización de un sistema de electrodos de base
textil, integrado al completo en un artículo de vestir, como una
camiseta. En estas figuras, se representa un atavío (100) como una
prenda vestida en la parte superior del cuerpo. El atavío (100)
puede estar construido utilizando tecnología de tejido sin costura
(circular) utilizada normalmente. En una forma "según tejido"
que utiliza, por ejemplo, tecnología sin costura, el atavío (100)
toma la forma de un tubo con porciones especulares superior (80) e
inferior (90) alrededor del eje-AA'. La porción
inferior (80) en la Fig. 2A, puede estar doblada en la porción
superior (90), para formar una prenda de dos capas que tiene
porciones interna y externa, como se representa en la Fig. 2B. Se
puede construir de manera similar la cintura de una prenda.
Las Figuras 2A y 2B representan al atavío (100)
como que tiene un sistema de electrodos de base textil de la
invención integrado en el mismo. La porción de la superficie externa
del sistema (40) de electrodo de base textil, se muestra asociado
con la porción inferior (80). La porción de la superficie externa
del sistema (40) de electrodo de base textil es continua
eléctricamente con las porciones (42) de la superficie interna y con
los hilos flotantes (44), mostrados mediante líneas discontinuas.
La porción de la superficie externa del sistema (30) de electrodo
de base textil, se muestra asociado con la porción (90) y es
continua eléctricamente con las porciones (32) de la superficie
interna y con los hilos flotantes (34), mostrados mediante líneas
discontinuas. Cuando se dobla la porción inferior (80) en la
porción superior (90) del atavío (100), las porciones (34) y (44) de
hilo flotante entran en contacto físico, como se muestra en la Fig.
2B (de la forma representada en la Fig. 1C). Como resultado del
contacto físico entre las porciones (34) y (44), puede pasar una
señal eléctrica en cualquier dirección desde el electrodo (30) en
la superficie externa de la prenda (100)) de dos capas, hasta el
electrodo (40) en la superficie interna y de ahí a la piel
del
usuario.
usuario.
Con la ayuda de las Figuras 3A y 3B se
representa otra realización de un sistema de electrodos de base
textil. En la Fig. 3A se representa una porción de un tejido (70),
acotada por dos ejes horizontales, CC' y BB'. En la Fig. 3A también
se representa un tercer eje horizontal, AA', colocado
equidistantemente en una dirección vertical entre CC' y BB'.
En las Figuras 3A y 3B, se colocan dos
electrodos de base textil enfrentados en la dirección horizontal.
Estos electrodos incluyen porciones externas primera y segunda de
hilos (30) y (30') conductores, como se representa en la Fig. 3A.
Estos electrodos incluyen además porciones internas (34) y (34') de
hilo conductor, representadas en la Fig. 3A, utilizando líneas
discontinuas para ilustrar los hilos flotantes que descansan
directamente bajo las porciones (30) y (30') de hilo
respectivamente.
De manera similar, la Fig. 3A muestra
componentes de sistemas de electrodo de base textil, incluyendo
porciones externas tercera y cuarta de hilos opcionales de
retención de humedad, como el algodón, (46) y (46'). Dichos sistemas
de electrodo incluyen además porciones internas (44) y (44') de
hilo conductor, representadas en la Fig. 3A utilizando líneas
discontinuas para ilustrar los hilos flotantes que descansan
directamente bajo las porciones (40) y (40') de hilo conductor
respectivamente. Los hilos (40) y (40') conductores, que son
continuos respectivamente con (44) y (44'), y están rodeados por
porciones (46) y (46') de hilo opcionales de retención de humedad,
respectivamente.
En la Fig. 3A se representa adicionalmente un
conector metálico (50) adaptado para funcionar como un punto central
para la conexión eléctrica con un electrodo de base textil.
La Fig. 3B es una representación de la porción
(70) de tejido después de estar doblada por el eje horizontal AA' y
hacer que los ejes CC' y BB' se encuentren de manera colineal en un
nuevo eje horizontal CB-C'B'. Como resultado de
haber hecho este doblez en la porción (70) de tejido en el eje
horizontal AA', se forma una porción de tejido de dos capas. Las
porciones internas de hilo conductor y las porciones de hilo
flotante asociadas, respectivamente (34) y (44) y (34') y (44'), se
ponen en contacto físico (como se representa en la Fig. 3C) en una
porción interna de la porción de tejido de dos capas.
Según se representa en la Fig. 3C, las porciones
(30) y (30') de hilo conductor están en una porción (72) de la
superficie externa y las porciones (34) y (34') de hilo flotante
conductor están en una porción (74) de la superficie interna del
tejido de dos capas. De manera similar, como se representa en la
Fig. 3C, las porciones (46) y (46') opcionales de hilo de retención
de humedad, están en una porción (78) de la superficie externa del
tejido de dos capas. Las porciones (40) y (40') de hilo conductor
están en la porción (78) de la superficie externa, las porciones
(44) y (44') de hilo flotante, están todas en una porción (76) de la
superficie interna del tejido de dos capas, como se representa en
la Fig. 3C.
Haciendo referencia ahora a la Fig. 3C, la
porción (70) doblada del tejido está representada teniendo porciones
(78) y (72) de superficie, al igual que dos electrodos de base
textil, que son continuos eléctricamente desde la porción (78) de
la superficie hasta la porción (72) de la superficie. Dicha
disposición permite la transmisión y recepción de las señales
eléctricas entre las porciones (72) y (78) de la superficie. Los
puntos (50) y (50') de conexión pueden estar adaptados para enviar
y recibir dichas señales eléctricas.
Con la ayuda de la Fig. 4 se representa un medio
para adaptar (50) y (50') para recibir y enviar señales eléctricas.
En esta figura, la porción (70) de tejido está representada desde
una vista entre las superficies (74) y (76), que están enfrentadas
entre sí como resultado del doblez (70) en torno al eje horizontal
AA' (como se muestra en la Fig. 3B). La superficie (78) (la cara
adaptada para estar en contacto con la piel del usuario) contiene
porciones (40) y (40') de hilo conductor y la superficie (72)
contiene porciones (30) y (30') de hilo conductor. Entre las
superficies (76) y (74), se ponen en contacto físico las porciones
(44) y (44') de hilo flotante con las porciones (34) y (34') de
hilo flotante conductor, proporcionando de ese modo continuidad
eléctrica entre las porciones (40) y (40') de hilo conductor y las
porciones (30) y (30') de hilo conductor.
Los contactos (50) y (50') conductores
eléctricamente están fijados respectivamente a las porciones (30) y
(30') de hilo conductor. Los contactos (50) y (50') conductores
eléctricamente pueden estar hechos de cualquier material conductor
eléctrico, como, por ejemplo, conductores metálicos. Los contactos
(50) y (50') conductores eléctricos pueden estar fijados a las
porciones (30) y (30') de hilo conductor de forma que se comunican a
través de (30) y (30') y son capaces de contactar o acoplarse con
contactos (210) y (210') conductores eléctricamente respectivamente.
Los contactos (210) y (210') conductores eléctricamente están
asociados con (200), un dispositivo eléctrico.
El dispositivo eléctrico (200) está representado
en la Fig. 4 estando colocado entre las superficies (74) y (76) de
la porción (70) doblada de tejido. Como resultado, se puede conducir
directamente una señal eléctrica que se origina en las porciones
(40) y (40') de hilo conductor a los contactos (210) y (210')
conductores eléctricamente (al igual que a (30) y (30')),
respectivamente, que están asociados cada uno con el dispositivo
eléctrico (200). De manera alternativa, se puede conducir
directamente una señal eléctrica que se origina en el dispositivo
eléctrico (200) a los contactos (210) y (210') conductores
eléctricamente (al igual que a (30) y (30')), y de allí a las
porciones (40) y (40') de hilo conductor.
En la Fig. 4 se muestra una realización que
incluye hilos (60) opcionales, en la que los hilos (60) opcionales
incluyen, por ejemplo, filamentos PTFE. El uso de los filamentos
(60) opcionales reduce la posibilidad de cortocircuitar los
electrodos de base textil en prendas que se espera que estén
vestidas por usuarios que transpiren mucho. En una realización, los
filamentos PTFE pueden estar envueltos alrededor de hilos de elastán
de la marca LYCRA® o retorcidos con los mismos. De lo contrario,
estos hilos no necesitan ninguna preparación especial y pueden
estar integrados fácilmente con los filamentos textiles
tradicionales de la construcción de la prenda.
En la Fig. 5 se representa una porción de un
atavío (110), con dos electrodos de base textil integrados
completamente en la misma. El atavío de la Fig. 5 representa una
manga, puño o banda. En dicha realización, el dispositivo eléctrico
(200) es capaz de recibir, almacenar y/o transmitir ciertos
parámetros biofísicos de una persona o animal que esté empleando el
atavío, integrados por completo los electrodos de base textil en el
mismo.
Como se representa en la Fig. 5, los dos
electrodos de base textil pueden comunicarse directamente con el
dispositivo eléctrico (200), colocado en un espacio formado entre
las superficies (72) y (74). Las dos porciones (40) y (40') de hilo
conductor en la superficie (78) son capaces de entrar en contacto
con la piel del usuario. Como resultado del contacto de la piel con
(40) y (40'), cualquier señal eléctrica que se origine en el usuario
puede ser transmitida directamente a (30) y (30'), respectivamente,
y, a su vez, al dispositivo eléctrico (200), mediante los contactos
(50) y (50'). De manera similar, el dispositivo eléctrico (200)
puede ser capaz de transmitir una señal eléctrica mediante los
contactos (50) y (50') y, a su vez, a través de los hilos
conductores (30) y (30') y además, a su vez, a los hilos
conductores (40) y (40'), que están en contacto con la piel del
usuario y transmiten la misma señal al usuario.
En otra realización de la invención, el
dispositivo eléctrico (200) es capaz de una monitorización
biofísica, como detectar las señales eléctricas asociadas con la
actividad eléctrica del corazón del usuario y así el número de
latidos del corazón por unidad de tiempo. El dispositivo eléctrico
(200) puede acoplarse con los contactos (50) y (50'), como se
representa en la Fig. 4, utilizando los contactos (210) y (210')
conductores. Los contactos (50) y (50') acoplados por medio de
corchetes adecuados para esta aplicación pueden, por ejemplo, ser
contactos de 11 mm, disponibles gracias a PRYM NEWEY Textiles
Group, Whitecroft, Lydney, Gloucestershire, Reino Unido. Se pueden
proporcionar los tejidos de refuerzo bajo cada corchete (50) y
(50'), por ejemplo, con la forma de una pieza tejida de
CORDURA/COOLMAX®. Estos pueden servir para reducir el desgaste y el
fallo eventual de los corchetes ubicados en los electrodos textiles
(30) y (30').
El atavío (110) en la Fig. 5 tiene la forma de
una banda que rodea la parte media del tórax del usuario (también
puede estar colocado en otras partes del cuerpo, por ejemplo, la
muñeca, el brazo, la cintura, etc.). La superficie (78) del (110)
está colocada hacia el cuerpo del usuario y las porciones (40) y
(40') de hilo conductor están colocadas de manera horizontal para
así recibir las señales eléctricas asociadas con la actividad
eléctrica de un corazón latiente.
De manera opcional, la captación de la señal de
la piel del usuario puede estar permitido adicionalmente utilizando
una porción de hilo, como hilo (46), (46') de algodón en la Fig. 4,
tejido en la porción de banda del tejido circundante (40) y (40').
Los hilos de algodón son conocidos por ser hidrófobos (como también
lo son, por ejemplo, la seda, la viscosa, el acetato y la lana) y
pueden promover la retención de la humedad derivada del cuerpo en la
vecindad de (40) y (40').
También es una opción proporcionar un
revestimiento en los bordes de los electrodos (40) y (40') que
entran en contacto con la piel o alrededor de los mismos, que ayuda
a promover la sudoración, permitiendo por lo tanto que se acumule
inmediatamente la humedad después de ponerse el atavío (110). Dicho
revestimiento puede, por ejemplo, ser deseable en aplicaciones en
las que un usuario no está ocupado en una actividad intensa (en
otras aplicaciones, por ejemplo, en las que se esperaría que el
usuario estuviese ocupado en una actividad más intensa, dicho
revestimiento podría ser menos deseable). Los revestimientos
adecuados incluyen, por ejemplo, la solución de polímero LYCRA®
T162C (de INVISTA™ Technologies S. à. r.l., Wilmington, Delaware
19808) y el caucho de silicona conductor eléctricamente ELASTOSIL R
plus 573 (de Wacker Silicones, WACKER-CHEMIE GmbH,
Alemania).
Un dispositivo eléctrico adecuado para demostrar
la función de la realización de la monitorización del ritmo
cardíaco está fabricado por POLAR Electro Oy, Professorintie
5, Finlandia, 90440 Kempele; y designado como S810i™. El POLAR
S810i™ incluye un módulo de electrónica ((200) en la realización
representada en la Fig. 5) y un dispositivo llevado puesto en la
muñeca que se comunica mediante radiofrecuencia con el módulo. El
dispositivo llevado puesto en la muñeca registra los datos del
usuario. Los datos se pueden obtener durante las actividades del
usuario, incluyendo, por ejemplo, actividad intensa como correr,
hacer ciclismo o esquiar.
Esta realización de la invención puede ser mejor
que otros medios para llevar puesto un dispositivo como el POLAR
S810i™ dado que se tiene la capacidad de integrar por completo el
dispositivo utilizando electrodos de base textil con una prenda a
la moda. En comparación, los cinturones y tiras llevadas puestas en
el pecho conocidos que se utilizan con el POLAR S810I™ no son tan
ajustados a la forma, cómodos, ni discretos. La provisión de una
prenda, como un top tejido o un sujetador deportivo,
completamente integrado para una monitorización biofisiológica,
puede llevar a una realización de la invención de mayor rendimiento
susceptible de ser llevada puesta.
Los ejemplos de atavíos que pueden incorporar
electrodos de base textil conforme a las realizaciones de la
presente invención incluyen cualquier tipo de prenda, incluyendo
cualquier tipo de prenda deportiva o atlética. Ejemplos específicos
de prendas incluyen camisetas, camisetas sin mangas, sujetadores y
ropa interior. Sin embargo, es importante observar que el atavío
también puede incluir bandas, tiras, cinturones o cualquier otra
forma de artículo de vestir. También se puede cortar/coser un parche
(40) de electrodo monocapa en cualquier artículo de vestir.
Para probar la conformidad de una realización
que se encuentre dentro del ámbito de la presente invención para su
uso en la monitorización biofisiológica, se debe establecer la
conductividad eléctrica entre los hilos textiles conductores y
cualquier punto de captación de señal (como (50), (50')). En el caso
de un electrodo interno de los hilos conductores (por ejemplo, (40)
y (40')), se mide la resistencia entre ellos y los puntos (50),
(50') de captación de señal utilizando un multímetro digital de la
serie FLUKE 180 (de Fluke Electronics). En la práctica, se coloca
una banda de género tejido, como (70) en la Fig. 5, en un maniquí en
el que se mide la resistencia.
Los cortocircuitos entre los electrodos
textiles, debidos al sudor del usuario, se miden utilizando un
maniquí como anteriormente y una banda mojada de género tejido
(70). El agente humectante utilizado para mojar el tejido es una
solución acuosa 1% de NaCl, que se aproxima a la conductividad
iónica de las secreciones humanas de sudor.
En la Fig. 6 se representan las dimensiones a,
b, c, d, e, f y g de los electrodos de base textil de la Fig. 5. La
distancia entre los puntos (50) y (50') metálicos de captación está
fijada en aproximadamente 46 mm para cada ejemplo.
Las mediciones de resistencia se llevan a cabo
entre los electrodos textiles (30) y (30'), (40) y (40'), y de entre
todos los electrodos textiles y los puntos (50) y (50') metálicos
de captación.
Las mediciones comparativas de la monitorización
del ritmo cardíaco utilizando el módulo electrónico POLAR
S810i™ y dos distintas bandas de pecho proporcionadas con el
módulo POLAR (por ejemplo, las bandas POLAR inflexible y flexible)
proporcionan una prueba de calidad de la captación de la señal. En
general, el módulo POLAR S810i™ está montado en una banda de
género tejido llevada puesta en la parte superior del pecho (o sea,
(70), como se representa en la Fig. 5) para esta prueba comparativa.
Durante una sesión de ejercicio intenso, se registran los datos de
ritmo cardíaco conforme a los procedimientos proporcionados por
POLAR con el módulo S810i™ y el aparato registrador de
datos llevado puesto en la muñeca.
Los ejemplos de la invención se hicieron con la
forma de cinturones de monitorización del ritmo cardíaco (enumerados
como 1-14 en la Tabla 1). Los cinturones de
monitorización del ritmo cardíaco se hicieron utilizando una máquina
tejedora SANTONI (del GRUPPO LONATI, Italia) ("la máquina
tejedora SANTONI", de aquí en adelante)
SMA-8-TOP1 sin costura, de tamaño
de cuerpo de 13 pulgadas. Al hacer los cinturones de monitorización
del ritmo cardíaco, se utilizaron una combinación de distintas
construcciones tejidas (incluyendo construcción de punto y de tejido
de falso canalé) utilizando distintos tipos de hilos. En cada
ejemplo, se hizo la región denotada del electrodo utilizando hilos
de Xstatic® de un hilo de nailon metalizado con plata de 70
denier y 34 filamentos de Laird Sauquoit Industries (Scranton,
Pensilvania, EE. UU. 18505) ("Xstatic® 70/34", de aquí
en adelante).
En cada uno de los cinturones
1-14 de monitorización del ritmo cardíaco, se
construyó primero un tejido base. El hilo utilizado para tejer el
tejido base en cada cinturón fue hilo de poliéster micro denier
Coolmax® 70/88 de INVISTA ("Coolmax®"), recubierto con elastán
Lycra® (T-902C 260d). Se tejieron juntos el elastán
Coolmax® y Lycra® utilizando la máquina tejedora SANTONI con una
relación de elastán de aproximadamente 92% de Coolmax® y 8% de
Lycra® (también son posibles las relaciones de elastán desde
aproximadamente 75 hasta aproximadamente 100% de Coolmax® y desde 0
hasta aproximadamente 25% de Lycra®), en la que se utilizó tanto el
cosido de punto liso como el cosido de falso canalé (1\times1,
3\times1, 2\times1, 2\times2) en las regiones del tejido que
contenía los electrodos de base textil (las "regiones
conductoras"), al igual que las regiones no conductoras del
tejido.
Para las regiones del tejido que contienen los
electrodos de base textil (o "regiones conductoras"), se tejió
un hilo conductor en un lado del tejido de base (en las regiones no
planas) utilizando la máquina tejedora SANTONI. Para hacer los
cinturones 1-14 de monitorización del ritmo cardíaco
se utilizó el hilo conductor X-static® 70/34
(aunque también se podría haber utilizado hilos compuestos de
Bekaert, que son aproximadamente el 80% de poliéster y el 20% de
acero inoxidable). En este aspecto, se tejieron las regiones
conductoras representadas por (40), (40'), (30) y (30') (Fig. 3A)
utilizando cosido de punto liso y de falso canalé, y se tejieron las
regiones conductoras representadas por (34), (34'), (44) y (44')
(Fig. 3A) utilizando puntos flotantes (las regiones (40) y (40') de
la Fig. 3A también están representadas como que tienen dimensiones a
\times b en la Fig. 6).
Luego se instalaron los corchetes metálicos
((50) y (50') en la Fig. 3A) en cada uno de los cinturones
1-14 de monitorización del ritmo cardíaco al hacer
primero pequeños agujeros guía en el tejido (en las posiciones (50)
y (50') en la Fig. 3A). A continuación, se colocó un material de
refuerzo del corchete que tenía un diámetro de 1,27 cm con un
agujero en el centro (de aproximadamente el mismo diámetro que el
pequeño agujero guía correspondiente) sobre las posiciones (50) y
(50'), de forma que los agujeros en el tejido y los agujeros en el
material de refuerzo del corchete se solapaban aproximadamente. El
material de refuerzo del corchete estaba hecho de un tejido tafetán
de nailon Cordura® y Coolmax®. Luego se añadieron corchetes al
insertar la parte 1 de un corchete hembra (por ejemplo,
PRYM-DRITZ de 12 mm) a través de cada agujero,
fijando la parte 2 del corchete correspondiente en el otro lado del
tejido, y luego remachando los corchetes en su sitio.
En los cinturones 1-14 de
monitorización del ritmo cardíaco, las dimensiones de las regiones
(40) y (40') (Fig. 3A), o sea, a \times b (Fig. 6), variaron,
como se muestra en la Tabla 1. Además, en los cinturones
1-14 de monitorización del ritmo cardíaco, la
distancia mostrada como la anchura c en la Fig. 6 varió, como se
muestra en la Tabla 1.
En los cinturones 1 a 4 de monitorización del
ritmo cardíaco, se colocaron los corchetes de forma que los
contactos 210 y 210' conductores eléctricamente de la FIG. 4 estaban
mirando a la piel (de forma que el dispositivo electrónico 200 de
la FIG. 4 estaba en el exterior del cinturón de monitorización del
ritmo cardíaco).
En los cinturones 5 a 14 de monitorización del
ritmo cardíaco, se colocaron los corchetes de forma que los
contactos (210) y (210') conductores eléctricamente de la Fig. 4
estaban mirando en sentido contrario a la piel (de forma que el
dispositivo electrónico (200) de la Fig. 4 estaba en el interior del
cinturón de monitorización del ritmo cardíaco).
Además, los cinturones 11 a 14 de monitorización
del ritmo cardíaco incluyeron una porción de hilo hidrófilo de
hilos de algodón (representada por las dimensiones d \times e en
la Fig. 6) alrededor de cada porción de electrodo (representada por
las dimensiones a \times b en la Fig. 6). Se tejió esta porción de
hilo hidrófilo (mostrada como (46) y (46') en la Fig. 3B) en el
lado opuesto del tejido como las regiones conductoras (mostradas
como (40) y (40') en la Fig. 3A). Las dimensiones de d \times e
para los cinturones 11 a 14 de monitorización del ritmo cardíaco se
muestran en la Tabla 1.
Los ejemplos 12 y 14 de la invención también
incluyeron una porción hidrófoba de hilos (representada como la
anchura g en la Fig. 6). El material utilizado en esta porción
hidrófoba estaba hecho de aproximadamente el 90% de PTFE 100d y
aproximadamente el 10% de elastán Lycra® y fue tejido por separado
utilizando una máquina de tejido tubular Lawson (fabricada por
Lawson-Hemphill Modelo # FAKSE). Luego se cortó una
banda de este material y se cosió entre las regiones conductoras,
como se muestra en la Fig. 6. En la Tabla 1 se muestra la anchura
de g para los cinturones 12 y 14 de monitorización del ritmo
cardíaco.
Se llevaron a cabo dos mediciones fundamentales
sobre los cinturones 1 a 14 ejemplares de monitor del ritmo
cardíaco. Estas mediciones incluyeron: (1) la resistencia en seco
entre las porciones ((40) y (40')) de electrodo que entran en
contacto con la piel y los corchetes (50) y (50') metálicos; y (2)
la resistencia humedecida (solución acuosa 1% de NaCl) con agua
entre los corchetes (50) y (50') metálicos.
Para los propósitos de comparación, se utilizó
el cinturón "flexible" POLAR S810i para el Ejemplo
comparativo 1 y se utilizó un cinturón "inflexible" POLAR
S810i para el Ejemplo comparativo 2. Se probó cada uno de estos
junto con los electrodos de base textil de la invención.
En el caso del Ejemplo comparativo 1, se midió
la resistencia desde el cuerpo que entraba en contacto con el
electrodo hasta el corchete que se acoplaba al módulo POLAR
S810i. Esta medición no se llevó a cabo para el Ejemplo
comparativo 2 (ya que está completamente integrado).
Luego un panel de expertos evaluó la calidad de
toma de la señal al utilizar el POLAR S810i. La calidad de
la señal de los cinturones POLAR fue evaluada primero para la
velocidad de la primera adquisición de señal durante el
establecimiento de una rutina prescrita de ejercicio para cada
usuario. También se observó la presencia de ruido u otra
degradación de la señal. Se consideró una puntuación de 10 excelente
y una puntuación de 1 mala. Donde se informa de más de una
puntuación, es una repetición de la medición.
La Tabla 1 proporciona un resumen de los
cinturones 1-14 de monitorización del ritmo cardíaco
al igual que de los Ejemplos comparativos 1 y 2. La forma de los
cinturones de monitorización del ritmo cardíaco fue la representada
sustancialmente en la Fig. 5.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Claims (15)
1. Un sistema de electrodos de base textil,
constituido por:
- al menos una primera porción de tejido y una segunda porción de tejido;
en el que:
- la primera porción de tejido comprende al menos una primera región conductora eléctricamente;
- la segunda porción de tejido comprende al menos una segunda región conductora eléctricamente;
- las porciones primera y segunda de tejido están dispuestas con una relación de solapamiento parcial;
- la región conductora eléctricamente de la primera porción de tejido y la región conductora eléctricamente de la segunda porción de tejido cooperan para proporcionar una región de al menos contacto físico parcial; y en el que
- la región del contacto físico parcial establece una conducción eléctrica entre la primera región conductora eléctricamente y la segunda región conductora eléctricamente, caracterizado porque al menos una de entre: (i) la región conductora eléctricamente de la primera porción de tejido; y (ii) la región conductora eléctricamente de la segunda porción de tejido; comprende un hilo flotante.
2. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 1, en el que al menos una de entre: (i)
la región conductora eléctricamente de la primera porción de
tejido; y (ii) la región conductora eléctricamente de la segunda
porción de tejido; comprende al menos una porción de un hilo
elastificado conductor eléctricamente.
3. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 1, en el que al menos una de entre: (i)
la región conductora eléctricamente de la primera porción de
tejido; y (ii) la región conductora eléctricamente de la segunda
porción de tejido; comprende un hilo elástico recubierto al menos en
parte con un hilo conductor.
4. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 1, en el que al menos una de entre: (i)
la región conductora eléctricamente de la primera porción de
tejido; y (ii) la región conductora eléctricamente de la segunda
porción de tejido; comprende un tejido que tiene una construcción
texturada o abordonada.
5. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 1, en el que tanto: (i) la región
conductora eléctricamente de la primera porción de tejido; como
(ii) la región conductora eléctricamente de la segunda porción de
tejido; comprenden hilos flotantes que están cosidos entre sí.
6. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 1, en el que al menos una de entre: (i)
la región conductora eléctricamente de la primera porción de
tejido; y (ii) la región conductora eléctricamente de la segunda
porción de tejido; comprende además al menos una porción que incluye
un material hidrófilo.
7. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 1, en el que se incorpora al menos un
material hidrófobo en una región conductora eléctricamente de ya sea
la primera porción de tejido o la segunda porción de tejido.
8. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 1, que comprende además medios para
transferir señales desde un electrodo de base textil a un
dispositivo de medición.
9. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 8, en el que el dispositivo de medición
está fijado a al menos una de las porciones de tejido.
10. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 9, en el que dicho medio para la
fijación del dispositivo de medición comprende un acoplamiento por
medio de corchete.
11. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 10, en el que dicho medio de
acoplamiento por medio de corchete está fijado a al menos una
porción de tejido y reforzado con un material de refuerzo fijado a
dicha al menos una porción de tejido.
12. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 8, en el que el dispositivo de medición
es un monitor de ritmo cardíaco.
13. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 10, en el que el dispositivo de
medición está colocado de forma que los corchetes utilizados en el
acoplamiento por medio de corchete están mirando en sentido
contrario a la piel.
14. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 10, en el que el dispositivo de
medición está colocado de forma que los corchetes utilizados en el
acoplamiento por medio de corchete están mirando hacia la piel.
15. El sistema de electrodos de base textil
conforme a la reivindicación 1, que comprende además un
revestimiento de una solución de polímero en las regiones
conductoras eléctricamente y/o alrededor de las mismas de la primera
porción de tejido y de la segunda porción de tejido de los
electrodos del sistema de electrodos de base textil.
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