TW200831053A - Textile structure for detecting human vital signs and signal detector applying the same - Google Patents
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Description
200831053 095Q022 21961twf.doc/n 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種偵測人體體表電訊號之織物及應 用其之訊號偵測裝置。 【先前技術】
目前,已可利用感測裝置來偵測人體體表電訊號(如 代表心跳的心電脈衝訊號等)。在過去,可能利用金屬線 與光纖的織物來偵測人體體表電訊號。不過,光纖轉換 線路設計較為複雜,且金屬線的自感容易受外部磁場干 擾。此外,由於包含金屬線,此種織物較為硬挺不柔軟, 而且纖維的細化程度有限。 此外,如美國專利US4807640所揭露的内容,其以 金屬線之電磁自感隨織物伸縮來進行吸呼感測。故其可 當成呼吸監測器。不過,由於同樣利用金屬線,感測 物較為硬挺不柔軟。 、 電/心跳等 另,如美國專利US6537228 m揭露的内容,i可 =睡眠吸呼感測、活動監測或嬰兒猝死症(sids)監、 專。其以貼片電極之阻抗方式來偵測呼吸、 °° 人體體表電訊號。 ,今已開發出包含導電紗與—般纺織纖維的 種織物與電子迴路結合—起’可t成人體體表電 啤=置。比如’此偵測裝置可分別用於_心跳: ,種織物之優點在於:透氣,柔軟,彈性, 水洗,可撓曲。故而,較好能有一種具有上述優= 之 5 200831053 095Q022 21961twf.doc/n 應用其之信號偵測裝置,其可用於_人體體表 【發明内容】 物 =於此’本發明提供-_測域體表電訊號 可置測呼吸訊號與心跳訊號。 置 ==一種俄測人體體表電訊號 ,可夏測呼吸訊號與心跳訊號。 括 出一種債測人體體表電訊號之織物,包 非導上電織物,第一至第三測量端子。此 ,結合於非導電織物。;;===第此: ?’第-區域與第三區域交又又 ,子分別結合於導電織物之第 一血 二=端子可用於偵測心電訊號,而 裢子可用於偵測呼吸訊號。 一弟一貝』里 此外,本發明也提出一 物’包括:非導電織物,第;之: 二導電_比&人_織物用於包覆人體。第一與第 -至=;、:;=織物。第-導電織物具有第 物之第-至第:巴域至j二剛量端子分別結合於導電織 物之第-區;;=區π電,結於第一導電織 於第二導電織物之導電性2織電性· 測心Φ却噃 卜 呆〜與弟二測1端子用於债 ::广:· 一與第三測量端子用於偵測呼吸訊號。 ’ ^亦提出—種tfl號债測裝置,包括:織 6 200831053 095Q022 21961tw£doc/n 物訊,號攫取與處理單元,以及濾波電路。此織物之結 構可應用上述兩種織物結構之一。此訊號攫取與處理單 元耦接於織物之複數測量端子,用於攫取並處理人體體 表龟訊號。此濾波電路耦接於訊號攫取與處理單元。清
波電路將心電訊號與呼吸訊號從該訊號攫取與處理單元 所處理後之訊號分離出。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明 顯易懂,下文特舉本發明之較佳實施例,並配合所附 式,作詳細說明如下。 回 【實施方式】 為了使本餐明之内谷更為明瞭,以下特舉實施例 發明確實能夠據以實施的範例。 本發明實施例提出可量測兮吸與心跳訊號的纺織 應用其之信號偵測裝置。 [第一實施例] 請參考圖la與圖lb,其顯示根據本發明第一實施例之 於偵測人體體表電訊號之織物1〇。織物1〇包括: 電織物11,導電織物與測量端子A1〜A3。 ·、 導電賴軸於料麵物11JL。導輯 t個測量區域,即區域12、14與16。請注意,區1刀 2, 16的延伸部份彼此呈指狀交叉而且不會彼此相交。 圖1a所示,區域12與16的延伸部份為水平延伸。如 7 200831053 095Q022 21961twf.doc/n 圖lb所不’區域12與16的延伸部份為垂直延伸。此外, 區域12與16的延伸部份也可為斜向延伸。 測里^子A1結合於導電織物之區域12。測量端子 A2結合於導電織物之區域14。測量端子A3結合於 =之區域16。測量端子A1與測量端子A2可用於翻 2之心,號’而測量端子A3則可當成信號迴授/參 =°測里端子A1與測量端子A3驗制人體之 訊號。 ㈣織物_量端子間之結合 知此技者當知,本發明並不受限於此。 “ ,如’導電織物之導電纖維與測量端子間之結合方 ^入Ϊ用金屬公母扣壓關方式,然後,測量端子再利 ^屬=扣壓貼的方式與外部實體電線相連接。也就 實施。這κ合方式下’測量端子可用金屬公母扣來 導電/則里端子可利用中空端子來實施。亦即, 纖、、隹與外部實體電線都穿入至 電纖維、外邱每触… 工挪于甲再將¥ 卜邛貝、體電線與中空端子三者壓緊成為一體。 比如^是’測量端子可利时辣來實施。此導電膠 電纖料之高分子環氧樹脂。此導電膠可成為導 、、准二外部實體電線間之實體電氣介面。 子ai〜a3與導電纖維間之結合方式可運用上 、万式之_,且未必要相同。 形。底下將分別說明織物ι〇用於量測心跳與呼吸時之情 200831053 095Q022 21961twf.doc/n 當量測心電訊號時’測量端子A1與測量端子A2用 於心電訊號之制,而另-測量端子A3則柄量測” 的迴授參考端,以穩定信號。測量端子A1與測量端子儿 A2間的阻抗變化量可用於量測心電訊號。 當偵測人體之呼吸訊號時,測量端子A1可接收 外^控制信號(未示出)。織物1G上之電場會隨著外部控 制k號之頻率變化而變化。測量端子A3接收測量端二 A1所發出的信號。當人體呼吸時,織物1〇备产I產 :為=:織物1〇之左右兩側會拉長如 將測量端子A3所收到的信號進行數值處理 出此信號會隨人體呼吸動作而改變。 7 出人體的啤吸動作。 也就心兄,可_ [第二實施例] 人體其顯示根據本發明第二實施例之用於_ 篮體表免矾旒之織物2〇。 織物織物2G包括:非導電織物21,良導電 碥子B1〜B3以及高電阻導電織物22。織物2〇 比如利用針織法織成。 纖物20 ㈣於包覆人體。特別是,非導電織物 部等。I θ h呼吸而起伏之人體部位,比如胸部、腹 良導電織物結合於非導電織物21。良導 阻係數可小於5(m/白道: 以私織物之電 W5〇Q/cm。良導電織物至少 9 200831053 095Q022 21961tw£doc/n 24與25。測量端子則結合於良導電 量端子B2結合於良導賴物之區域2、H區域23。測 合於良導電織物之區域25。 •端子B3結 呵%阻$電織物22結合於非導電織 電織物u連結於良導電織物之區域導 南電阻導輯物22之電阻絲可介於1G、2&=之間。 間。良導電織物之導電性遠高於高電阻導電^^之 電性。高電阻導電織物22的另一特、,織二22之導 ,變而變化。雖然在圖2中二導其電電二值: =復人體的腹部,不過也可將高電 物、、改 覆人體的胸部。 $㈣物22改為包 盘量 與則於侧"電崎。測量端子m 訊號。至於測量端子队的與良導 ^^ 導钱物22間之結合方式可類似於第- 貝也例之結合方式,於此不再重述。 2量測心電訊號時,測量端子B1與測量端子抝 之量測,而另—測量端子B3則 _ 的迴授參考端,以穩定錄。測量端子B1 _量^^虎 B2間^體的阻抗變化量可用於量測心電訊號。 當人體呼吸時,織物20會隨之產生形變,織物2〇 之左右兩側會拉長,而其上下距離則稍為縮短。 =3織物22也會產生形變。當高電阻導電織二 7’其電阻值亦會隨之改變。所以,旦 個測量端子B1與B3間之電阻值變化,即可用二λ 體呼吸訊號。 %代表人 200831053 095Q022 21961twf.doc/n [第三實施例] 杯考圖3,其顯示根據本發明第三實施例之用於镇測 人體體表電訊號之織物3〇。 如圖3所示,織物3〇包括:非導電織物31,良導電 織物、測量端子C1〜C3以及高電阻導電織物32。織物3〇 比如利用梭織法織成。良導電織物包括區域33〜35。 織物30之組纽其祕測量心跳射吸訊號之原理 基本上類似於第二實施例之織物2〇,故於此不再重述。 [第四實施例】 請參考圖4,其顯示根據本發明第四實施例之用於偵 測心跳及/或呼吸訊號之訊號偵測裝置4〇。如圖4所示,、 訊號偵測装置40包括:訊號攫取與處理單元41,濾波带 路42與織物43。 此織物43之架構可類似於圖丨〜圖3之織物1〇〜3〇, 故於此不再重述。在圖4中,以織物2〇為例做說明。 訊號攫取與處理單元41耦接於織物4〇之複數個測 虽^&子,用於攫取並處理織物43所傳來之人體體表電訊 號。 成號攫取與處理單元41包括:電阻々η與412,以 及比較器413〜415。這些元件之連接關係如圖4所示,於 此不再重述。 ' 濾波電路42耦接於訊號攫取與處理單元41。濾波電 路42從訊號攫取與處理單元41所處理後之訊號分 11 200831053 095Q022 21961twf.doc/n 心電訊號及/或啤吸訊號。 -般來說,㈣兒誠人,人_骑分鐘約介於δ 次〜55次之間,也就是說,吟吸 _ 古' τ及彳s唬之頻率介於 0.133Hz〜0.9Hz之間。人的心跳每分鐘約介於6〇次〜15〇 次之間’也就是說,心跳信號之頻率介於mz〜2之 間。 .心
利用呼吸信號頻率與心跳信號頻率間的差異,濾 電路42可將頻率介於1Hz〜2.5Hz_信號當成是人類的 心跳信號,而將可將頻率介於〇·丨33Hz〜〇 9Hz㈤的信號冬 成是人類的呼吸信號。或者,呼吸與心電的波形信號二 理也不相同,故可以利用此特徵來分辨出呼吸信號與心 電信號。 本發明上述實施例可應用於醫療保健設施中,比如家庭 嬰幼兒里生理監測裝置,婦產科新生兒生理監測系統,老年 生理li測系統,睡眠打鼾無呼吸中止症之生理訊號偵測系 統,及居家睡眠品質分析。 “上所述’在上述實施例提供纺織品技術的高度整合, 以^電織物之佈局’形成既可量測呼吸與心電訊的纺織物。 此外,導電織物可以線狀、面狀方式佈局。 本發明實施例可與穿著衣物結合,如此一來,待測者可 將之穿著於身上,方便行動及隨時測量。 另外’本發明實施例亦可與通訊裝置(如無線通訊裝置, 具無線通訊功能的PDA等)相結合。如此一來,3透過此通 訊裝置將所偵測到的人體體表電訊號以通訊方式發送給遠 方接收端(如醫師、醫院等),以便於統計資料。 另外’本發明實施例亦可與車用救護平台(如救護車等) 12 200831053 095Q022 2196Itwf.doc/n 或运端鲁療平台相結合。如此一^來, 處理’以令醫院/醫師及早得知病人的 斷病情。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,鈇其並 以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫 精神和範圍内,當可作些許之更動與潤飾,因此本發 之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準/ 【圖式簡單說明】
圖la與圖lb顯示根據本發明第一實施例之用於偵測人 體體表電訊號之織物。 圖2顯示根據本發明第二實施例之用於偵測人體體表 電訊號之織物。 圖3顯示根據本發明第三實施例之用於偵測人體體表 電訊號之織物。 圖4顯示根據本發明第四實施例之用於偵測心跳及/ 或呼吸訊號之訊號偵測裝置。 【主要元件符號說明】 10、 20、30、43 ··織物 11、 21、31 ··非導電織物 A1〜A3、B1〜B3、C1〜C3 :測量端子 12、 14、16、23、24、25、33〜35 :區域 40 :訊號偵測裝置 41 ··訊號攫取與處理單元 42 ·;慮波電路 411、412 :電阻 413〜415 :比較器 13
Claims (1)
- 200831053 095Q022 21961twf.doc/n 十、申請專利範圍: ΐ·一種偵測人體體表電訊號之璣物,包括: 一非導電織物,用於包覆人體; ,1、 織物,結合於該非導電織物,該導電織物至 八:有f n域’ 一第二區域與—第三區域,該第一 、 區域與該弟二區域交叉且不相交; ' ^ '則里^^子,結合於該導電織物之該第一區域; 一第二測量端子,結合於該導電織物之該第二區, ⑩ 域;以及 一第二测量端子,結合於該導電織物之該第三區域; ’、中該弟與該弟二測量端子用於镇測一心電訊 號,以及該第一與該第三測量端子用於偵測一呼吸訊號。 ^ 2·=申請專利範圍第1項所述之織物,其中該第二、 第二與第二蜊量端子之至少一測量端子包括一金屬公母 扣。 3·如申凊專利範圍第1項所述之織物,其中該第一、 φ 第二與第三測量端子之至少一測量端子包括一中空端 子。 4·如申請專利範圍第1項所述之識物,其中該第一、 第二與第三鲫量端子之至少一測量端子包括一導電膠。 5·—種偵測人體體表電訊號之織物,包括: 一非導電織物,用於包覆人體; 一第一導電織物,結合於該非導電織物,該第一導 電織物至少具有一第一區域,一第二區域與一第三區域; 一第一鲫量端子,結合於該第一導電織物之該第一 電織物之該第二 電織物之該第三 200831053 095Q022 21961twf.doc/n 區域; 一第二測量端子,結合於該第一導 區域; ^ 一第二測量端子,結合於該第一導 區域;以及 區其中該第-導電織物之導電性遠高於該第二導電織 物之導電性’該第-與該第二測量端子用於偵測〆心電 訊號,以及該第一與該第三測量端子用於偵測一呼吸訊 銳。 、、 〜6·如申請專利範圍第$項所述之織物,其中該第一、 第一與第二測量端子之至少一測量端子包括一金屬公母 彳Q 〇 ^ 7·如申请專利範圍第5項所述之織物,其中該第一、第-與第二測置端子之至少-測量端子包括一中空端 子。 ^ 8·如申請專利範圍第5項所述之織物,其中該第一、 弟二與第三測量端子之至少—測量端子包括—導電膠。 9·一種訊號偵測裝置,包括: 一織物,包括: 一非導電織物,用於包覆人體; 一導電織物,結合於該非導電織物,該導電織 物至少具有-第-區域’―第二區域與―第三區诚’該 弟一區域與該第三區域交又且不相交; 15 200831053 095Q022 21961twf.doc/n 區域 第一測量端子,結合於該導電織物之該第_ 一第二測量端子,結合於該導電織物之該 一 區域;以及 V — 一第三測量端子,結合於該導電織物之該第三 區域;其中該第一、該第二與該第三測量端子用=偵^ 人體之一體表電訊號; 一訊號攫取與處理單元,耦接於該第一、該第二與 該第三測量端子,用於攫取並處理該體表電訊號;以及^ 一濾波電路,耦接於該訊號攫取與處理單元,將一 心電訊號與一呼吸訊號從該訊號攫取與處理單元所處理 後之該體表電訊號分離出。 1〇·如申請專利範圍第9項所述之訊號偵測裝置,其 中該第一、第二與第三測量端子之至少一測量端子括、 一金屬公母扣。 =L1·如申請專利範圍第9項所述之訊號偵測裝置,其 中=第、第二與第三測量端子之至少一測量端子 一中空端子。 如申請專利範圍第9項所述之訊號偵測裝置,其 、第二與第三測量端子之至少一測量端子包括 一導電膠。 •種訊號彳貞测裝置,包括: 一織物,包括: 非導電織物,用於包覆人體; 一 I恭&一第一導電織物,結合於該非導電織物,該第 私織物至少具有-第-區域,-第二區域與-第三 16 200831053 095Q022 21961twf.doc/n 區域; 一第一測量端子 第一區域; 一第二測量端子 弟區域, 一第三測量端子, 第三區域;以及 結合於該第一導電織物之該 結合於該第一導電織物之該 結合於該第一導電織物之該一第一V =織物,結合於該非導電織物,該第 一導電織物連結該第一導電織物之該第一區域與該第二 區域;其中該第一導電織物之導電性遠高於該第二導電 織物之導電性,該第一、該第二與該第三測量端子用於 偵測人體之一體表電訊號; ' 一 虎禮取與處理早7L ’麵接於該第一、該第二盘 該第三測量端子,用於攫取並處理該體表電訊號;以及 一濾波電路,耦接於該訊號攫取與處理單元,將一 心電訊號與一呼吸訊號從該訊號攫取與處理單元所處理 後之該體表電訊號分離出。 14.如申請專利範圍第13項所述之訊號债測裴置,其 中該第一、第二與第三測量端子之至少一測量端子包括 一金屬公母扣。 15.如申請專利範圍第13項所述之訊號偵測裝置,其 中該第一、第二與第三測量端子之至少一測量端子包括 一中空端子。 16.如申請專利範圍第13項所述之訊號偵測裝置,其 中該第一、第二與第三測量端子之至少一測量端子包括 一導電膠。 17
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