TW201720369A - 長時間生理訊號量測貼片 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種長時間生理訊號量測貼片，包括防水膜、電極層、導電膠層、阻隔層以及第一貼附層，其中防水膜具有電氣絕緣性、黏性及防水功能，且電極層具有至少二電極，並貼附於防水膜的下方，導電膠層具導電性及黏性，位於電極下方，阻隔層具水氣阻隔性且位於電極層的下方，可容置導電膠層。第一貼附層位於阻隔層的外圍。因此，本發明可長時間貼附於人體以量測生理訊號，並可將生理訊號藉由與其電氣連結的外部儀器，以進行更詳細的分析、計算或顯示。

Description

長時間生理訊號量測貼片

本發明係有關於一種長時間生理訊號量測貼片，尤其是利用防水膜提供防水功能，可在洗澡時配戴而不會脫落，且可利用底座以承載電路板、上蓋，進而形成穿戴式的量測裝置，解決習知技術中必須整合多條訊號傳輸線以外接到連結裝置的問題，改善使用上及攜帶上的便利性。

由於身體的生理活動，會在身體表面產生特定的電氣訊號，因而可利用量測貼片黏貼到體表的特定位置，比如頭部、胸部、腹部、背部、四肢，藉非侵入性方式以量測各種生理電氣訊號，比如腦波訊號(EEG)、肌電訊號(EMG)、神經電訊號(ENG)，視網膜電訊號(ERG)、胃電訊號(EGG)，神經肌電訊號(ENMG)、腦皮質電訊號(ECoG)、眼球電訊號(EOG)以及眼球震顫電訊號(ENG)等等。

在習知技術中，一般的體表電氣訊號量測貼片是將導電金屬片、標籤設置在泡棉膠的貼附層上，並利用電極片貼附泡棉膠的底部，再由導電膠貼附電極片底下，其中導電金屬片電氣連接至電極片，且在使用時，以導電膠直接接觸人體表面，並用訊號線連接導電金屬片至外部裝置。因此，電極片可經由導電膠量測到人體表面的電氣訊號，並利用導電金屬片傳送至外部裝置，以進行特定分析並顯示相關生理波形、資料及狀態。

雖然量測貼片是做成薄片狀，可直接黏貼在人體上並可輕易剝除，在使用上相當方便，然而，習知技術的缺點在於每個貼片只能量測單一位置的電氣訊號，且實際應用時，常需要量測多個位置，導致身體上佈滿貼片及連接線，很容易扯斷而造成醫護人員或病患行動上的困擾。此外，習知技術的量測貼片不具有防水功能，所以在流汗後很容易脫離，比如運動時，尤其不適合在洗澡時使用。因此，使用者在運動或洗澡前，須 將量測貼片取下，造成使用上不方便，而且只適合靜態使用，無法長時間使用。換言之，不僅使用環境受限制，而且使用時間也不長。

因此，很需要一種創新的長時間生理訊號量測貼片，利用防水膜提供防水功能，可在洗澡時配戴而不會脫落，且可利用底座以承載電路板、上蓋，進而形成穿戴式的量測裝置，改善使用上及攜帶上的便利性，藉以解決上述習知技術中必須整合多條訊號傳輸線以外接到連結裝置的問題。

本發明之主要目的在提供一種長時間生理訊號量測貼片，主要是包括防水膜、電極層、導電膠層、阻隔層以及第一貼附層。防水膜具有電氣絕緣性、黏性及防水功能，且電極層具有至少二電極。本發明的長時間生理訊號量測貼片可長時間貼附於人體，用以量測生理訊號，並可將所量測到的生理訊號藉由與其電氣連結的外部儀器以進行更詳細的分析、計算或顯示。

進一步而言，電極層是貼附於防水膜的下方。導電膠層是位於相對應電極的下方，尤其是電極的端部，形成電氣連接。阻隔層是位於電極層的下方，可容置相對應的導電膠層。

第一貼附層是位於相對應阻隔層的外圍。此外，第一貼附層是位於電極層的下方並具有孔洞，可容置阻隔層及導電膠層。

防水膜具有電氣絕緣性及黏性，並具有防水功能，是由疏水性的塑膠材料並塗佈黏膠所構成。防水膜的面積是大於電極層，並覆蓋住整個電極層，使得防水膜的外圍部分可在應用時直接接觸到人體。

電極層是由導電材料形成，而該導電材料可為金屬、導電布、銀、氯化銀、石墨、導電碳黑、導電矽膠或導電橡膠等至少一種成份組成，具有傳輸電氣訊號之功能，使得電極可連接外部電氣裝置，比如電路板或量測儀器。導電膠層是由樹脂、多元醇、水與電解質或金屬填料所組成，具導電性及黏性，因而導電膠層的上表面可穩固黏接電極，且導電膠層的下表面可直接黏貼到人體上，並將人體的電氣訊號傳導至電極。

阻隔層具有水氣阻隔性，可由不吸水或少量吸水材料構成，例如矽膠、橡膠、塑膠或泡棉。第一貼附層可為高分子聚合物黏著材料，具有高黏性與少許吸水性，可直接黏貼到人體上。第一貼附層還具有吸收少量體液的效應，可避免流汗造成黏性喪失，進而延長貼附時間。

更加具體而言，阻隔層可為環狀，且環繞並接觸導電膠層的周圍；阻隔層為環狀，且環繞並部分接觸導電膠層的周圍；阻隔層為環狀，且環繞導電膠層的周圍，但不接觸導電膠層；阻隔層為至少二片段狀，各別環繞並接觸導電膠層之周圍；阻隔層為至少二片段狀，各別環繞並部分接觸導電膠層之周圍；或者是，阻隔層為至少二片段狀，各別環繞導電膠層之周圍，但不接觸導電膠層。上述的配置方式都可用於導電膠層及阻隔層。

此外，防水膜還可進一步包含至少二孔洞，其中電極是配置成對齊防水膜的相對應孔洞，並經由孔洞而曝露，或是電極層可直接穿透防水膜的相對應孔洞，藉以將所量測到的生理訊號，透過電極層而對外傳輸到外部連接裝置。

本發明還可包括上蓋、防水圈、支撐層、強化層、底座、第二貼附層、離型層，其中上蓋、防水圈、支撐層是由上而下依序堆疊在防水膜上，支撐層具有適當機械強度，可提升防水膜的堅挺度，防水圈是夾在上蓋及防水膜之間以提供水密功能而防止外部的水分滲入，而強化層是在電極層底下，具有高度抗張及韌性並包含至少二孔洞，用以容置相對應的電極，且底座配置在強化層下，用以結合上蓋形成密閉且水密的容置空間，可承載電路板、電池，而內置的電池可供應電源，達成長時間量測與記錄訊號之需求。此外，第二貼附層貼附底座下，可增強持續黏貼性，而離型層貼附到防水膜及導電膠層下，並與防水膜密封黏貼而形成封閉環境，避免內部膠體水分蒸散。由於離型層是位於整體貼片結構之最底層，能保護貼片不受外物汙染，並維持相當黏性，並在使用時剝除而露出防水膜、導電膠層、第一貼附層、第二貼附層，進而直接黏貼至人體表面上。尤其，本發明的底座可承載電路板、上蓋，電路板與電極電氣連結，進而形成穿戴式的量測裝置，方便配戴、使用。

因此，可使用單一的本發明貼片以進行量測心電圖、肌電圖等生理訊號，尤其是，第一貼附層具有吸收少許汗液的效果，因可於少量出汗的運動期間使用，以延長使用時間，且不限使用環境，不適合洗澡或運動中使用。

1‧‧‧長時間生理訊號量測貼片

10‧‧‧防水膜

13‧‧‧上蓋

15‧‧‧防水圈

17‧‧‧支撐層

20‧‧‧電極層

22‧‧‧電極

23‧‧‧強化層

25‧‧‧底座

30‧‧‧導電膠層

40‧‧‧阻隔層

50‧‧‧第一貼附層

52‧‧‧第二貼附層

60‧‧‧離型層

第一圖顯示依據本發明實施例長時間生理訊號量測貼片的剖示圖。

第二圖顯示依據本發明實施例長時間生理訊號量測貼片的爆炸分解立體示意圖。

第三圖顯示依據本發明長時間生理訊號量測貼片的上視圖。

以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

請參閱第一圖，本發明實施例長時間生理訊號量測貼片的剖示圖。如第一圖所示，本發明的長時間生理訊號量測貼片1主要包括防水膜10、電極層20、導電膠層30、阻隔層40以及第一貼附層50，其中防水膜10具有電氣絕緣性、黏性及防水功能，且電極層20具有至少二電極22，該至少二電極可為彼此獨立不連結。本發明的長時間生理訊號量測貼片1可長時間貼附於人體，用以量測生理訊號，並可將所量測到的生理訊號藉由與其電氣連結的外部儀器以進行更詳細的分析、計算或顯示。

具體而言，電極層20的電極22是貼附於防水膜10的下方，具有傳輸電氣訊號之功能。導電膠層30具導電性及黏性，是位於相對應電極22的下方，尤其是電極的端部，形成電氣連接，而阻隔層40是位於電極層20的下方，並具有孔洞，用以容置相對應的導電膠層30。另一方面，阻隔層40可進一步配置成貼於相對應的電極22下方，形成一電極搭配一阻隔層。

此外，第一貼附層50是位於相對應阻隔層40的外圍，其中第一貼附層50是位於電極層20的下方，並具有孔洞，用以容置阻隔層40及導電膠層30。

進一步而言，防水膜10具有電氣絕緣性及黏性，並具有防水功能，可由疏水性的塑膠材料並塗佈黏膠所構成，其中防水膜10的面積是配置成大於電極層20，並覆蓋住整個電極層20，使得防水膜10的外圍部分可在應用時直接接觸到人體。

電極層20是由導電材料形成，比如金屬、導電布、銀、氯化銀、石墨、導電碳黑、導電矽膠或導電橡膠，其中電極層20的電極22可部分或完全連接外部電氣裝置，比如電路板或量測儀器，而量測儀器可為處理器、微控制器、電腦或伺服器。導電膠層30是由樹脂、多元醇、水與電解質或金屬填料所組成，具導電性及黏性，因而導電膠層30的上表面可穩固黏接電極22，且導電膠層30的下表面可直接黏貼到人體上，並將人體的電氣訊號傳導至電極22。

阻隔層40具有水氣阻隔性，可由不吸水或少量吸水材料構成，例如矽膠、橡膠、塑膠或泡棉。第一貼附層50可為高分子聚合物黏著材料，具有高黏性與少許吸水性，例如除疤膠、人工皮、PU膠、水凝膠、矽膠，可直接黏貼到人體上。再者，第一貼附層50還具有吸收少量體液的效應，可避免流汗造成黏性喪失，進而延長貼附時間。

因此，本發明的長時間生理訊號量測貼片1在實際應用時，導電膠層30可直接貼附至人體上，比如胸部或頭部，並藉電極層20的電極22感測人體表面的電氣訊號，當作生理訊號，達到量測生理訊號的貼片功能。尤其是，第一貼附層50提供主要的黏貼力而穩固的貼附於人體上，而具有黏性的防水膜10也由外圍部分貼附於人體上，進一步提供額外的黏貼力，以改善整體的穩固性。

為強化貼片性能並改善使用的便利性，可進一步參考第二圖，本發明實施例長時間生理訊號量測貼片的爆炸分解立體示意圖，而如第二圖所示，本發明的長時間生理訊號量測貼片1還可包括上蓋13、防水圈15、支撐層17，其中上蓋13、防水圈15、支撐層17是由上而下依序堆 疊在防水膜10上，且防水圈15是夾在上蓋13及防水膜10之間，用以提供水密功能而防止外部的水分滲入，達到防水效應，而支撐層17具有適當機械強度，可提升防水膜10的堅挺度，有助於使用者在使用本發明時，方便將整個長時間生理訊號量測貼片1貼附到人體表面，並在貼於人體後，移除支撐層17。另一方面，支撐層17與防水膜10可透過無膠的方式做結合，例如透過熱壓製成，以期達到移除時不會殘膠於防水膜上的效果。

本發明可進一步包括強化層23、底座25，其中強化層23是在電極層20底下，並具有高度抗張及韌性，且包含至少二孔洞，用以容置相對應的電極22，可強化電極層20之結構強度，而底座25可配置在強化層23底下，可與上蓋13相結合以形成密閉且水密的容置空間，可用以承載電路板、電池，電路板與電極電氣連結，進而形成可攜式的生理訊號量測裝置，其中內置的電池可供應電源，達成長時間量測與記錄訊號之需求。

此外，上述強化層23的面積是較佳的配置成大於電極層20，該強化層之至少二孔洞周圍也可封閉黏貼相對應的電極，如此可確保由人體產生的汗液不會滲入電極內，造成雜訊干擾，該強化層也可進一步具有多個孔洞以改善整體貼片的透氣度，而上述底座25周圍具有多個卡勾或導柱，並且穿透強化層23，以協助底座25與上蓋13緊密結合。另一方面，第一貼附層50進一步配置成二個雙面膠貼片且各別水平貼附於強化層底下之兩側，每個第一貼附層皆具有孔洞以容置相對應的阻隔層40及導電膠層30。

再者，還可再包括第二貼附層52或離型層60，其中第二貼附層52是貼附到底座25的底下，用以增強本發明貼片的持續黏貼性，而離型層60是貼附到防水膜10及導電膠層30的底下，並與防水膜10密封黏貼而形成封閉環境，可避免內部膠體水分蒸散。此外，離型層60是位於整體貼片結構之最底層，能保護貼片不受外物汙染，並維持相當黏性，故離型層60可進一步配置為面積大於防水膜10，並且由於防水膜10、導電膠層30、第一貼附層50、第二貼附層52之厚度可能不同而造成段差，該離型層60可進一步透過塑形而迎合該段差，尤其是與防水膜10達成的密封效果。在使用時，可將離型層60剝除而露出防水膜10、導電膠層30、第一貼附層 50、第二貼附層52，而直接黏貼至人體表面上。

較佳的，第二貼附層52可為高分子黏著材料，具有高黏性與少許吸水性，比如除疤膠、人工皮、PU膠、矽膠或水凝膠，而離型層60可以紙類為基材，並具有耐水、耐溶劑隔離層與離型劑塗層疊合於基材表面。

進一步而言，所有的導電膠層30可配置在電極層20的同側平面上，比如下表面，尤其是不會與強化層23干涉或重疊，且導電膠層30的形狀可為圓形、方形或菱形。再者，阻隔層40位於電極20的下方且不與強化層23干涉或重疊。

更加具體而言，導電膠層30及阻隔層40之間的配置方式可包括以下其中之一：(1)阻隔層40為環狀，且環繞並接觸導電膠層30的周圍；(2)阻隔層40為環狀，且環繞並部分接觸導電膠層30的周圍；(3)阻隔層40為環狀，且環繞導電膠層30的周圍，但不接觸導電膠層30；(4)阻隔層40為至少二片段狀，各別環繞並接觸導電膠層30之周圍；(5)阻隔層40為至少二片段狀，各別環繞並部分接觸導電膠層30之周圍；(6)阻隔層40為至少二片段狀，各別環繞導電膠層30之周圍，但不接觸導電膠層30。

此外，防水膜10還可進一步包含至少二孔洞，其中電極22是配置成對齊防水膜10的相對應孔洞，尤其是電極22的端部，並經由孔洞 而曝露，或是電極層20可直接穿透防水膜10的相對應孔洞，藉以將所量測到的生理訊號，透過電極層20而對外傳輸到外部連接裝置。

可進一步參考第三圖，本發明長時間生理訊號量測貼片的上視圖，具有薄片狀的外觀，可完全貼附於人體表面，尤其是，本發明已整合多電極層在同一長時間生理訊號量測貼片，使用者可只使用單一的本發明長時間生理訊號量測貼片即可達成量測生理訊號的目的，而相對的，習用技術需要黏貼至少兩個以上的貼片在身上。因此，本發明的長時間生理訊號量測貼片可大幅改善使用的便利性。

此外，本發明因整合多電極層而具有面積較大，會使得整個貼片的機械強度減弱而容易軟塌，因此支撐層可用來提高整體貼片的挺度，進而提升貼附時的操作性。

使用者可將本發明貼附於人體左胸體表，藉以進行心電圖訊號量測，或是貼於胸部或腹部體表以進行呼吸訊號量測，也可依據貼附的位置，量測腦波訊號(EEG)、肌電訊號(EMG)、神經電訊號(ENG)，視網膜電訊號(ERG)、胃電訊號(EGG)，神經肌電訊號(ENMG)、腦皮質電訊號(ECoG)、眼球電訊號(EOG)以及眼球震顫電訊號(ENG)等等，尤其是，本發明具有防水性，使用者在貼附期間，仍可洗澡、運動或睡覺，而不擔心脫落。

防水膜10具有良好的黏貼及適當的防水功能，厚度可介於0.01~0.07mm之間，藉以維持良好的透氣度，可避免使用期間因運動或悶熱流汗造成貼片脫落，而電極層的厚度可介於0.01~0.3mm之間，以維持整體貼片的柔軟程度，利於延長貼附的時效。另外，防水膜10的表面的孔洞，可用以置入電極層20並外露，能與外部量測儀器做連結。第一貼附層50因具有吸收少量體液的效果，故可避免流汗造成黏性喪失，延長貼附時間。整體而言，本發明量測貼片的貼附效果一般可長達至少7天。

透過電極層20可傳輸電氣訊號，例如，將心電圖訊號傳輸與外部儀器做電氣連結，並透過儀器來分析、計算或顯示訊號。再者，也可藉由電極層20而進一步量測呼吸訊號，其中經由阻抗性肺量計(impedance pneumography)方法，而將具有高頻率且低電流的載波訊號輸入人體，藉以執行呼吸訊號量測，比如呼吸波形、呼吸率等。因此，進一步可將電極層 20配置為四個電極，依此貼片來達成心電圖與呼吸訊號的同步量測，藉由其中二個電極量測心電圖訊號，而透過另外兩個電極量測呼吸訊號。

本發明的阻隔層40是各別配置於相對應導電膠層30的外側，可形成隔絕效果，避免導電膠層30因長時間與周邊之吸水材料接觸，而造成脫水。

綜上所述，本發明的主要特點在於可單獨使用，有別於習知技術中，需至少貼兩個以上貼片在身上才能進行量測心電圖、肌電圖等生理訊號，而且整體貼片的挺度是利用支撐層來加強。

此外，本發明的第一貼附層具有吸收少許汗液的效果，因此，可於少量出汗的運動期間使用，以延長使用時間，且不限使用環境，而習知技術只適合靜態使用，且不適合洗澡或運動。

本發明的阻隔層可預防導電膠層受到周圍材料的影響，例如，導電膠層的水分被周邊材料吸收，比如第一貼附層，而嚴重影響到量測功效及有效的使用時間，或是可避免因材料本身受周圍材料汙染而失去原本特性。尤其是，一般的習知技術並沒有阻隔層的設計。

再者，本發明具有防水特性，可在洗澡時配戴而不會脫落，而習知技術則無法達成該功效。尤其，本發明的底座可承載電路板、上蓋，電路板與電極電氣連結，進而形成穿戴式的量測裝置，而習知技術則必須整合多條訊號傳輸線以外接到連結裝置，所以在攜帶上非常不方便。

由於本發明的技術內並未見於已公開的刊物、期刊、雜誌、媒體、展覽場，因而具有新穎性，且能突破目前的技術瓶頸而具體實施，確實具有進步性。此外，本發明能解決習用技術的問題，改善整體使用效率，而能達到具產業利用性的價值。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

1‧‧‧長時間生理訊號量測貼片

10‧‧‧防水膜

20‧‧‧電極層

22‧‧‧電極

30‧‧‧導電膠層

40‧‧‧阻隔層

50‧‧‧第一貼附層

Claims (10)

1. 一種長時間生理訊號量測貼片，係用以直接貼附至一人體上，藉以感測該人體之表面的電氣訊號而當作一生理訊號，包括：一防水膜，具有電氣絕緣性、黏性及防水功能；一電極層，具有傳輸電氣訊號之功能，且具有至少二電極，且該電極層是貼附於防水膜的下方；一導電膠層，具導電性及黏性，且是位於相對應的每個該電極的下方，以形成電氣連接；一阻隔層，具有水氣阻隔性，且是位於相對應的每個該電極的下方，並具有一孔洞，用以容置相對應的每個該導電膠層；以及一第一貼附層，且是位於該阻隔層的外圍，其中該第一貼附層是位於該電極層的下方，並具有至少二孔洞，用以容置相對應的該阻隔層及該導電膠層。
2. 依據申請專利範圍第1項之長時間生理訊號量測貼片，其中該防水膜是由疏水性的塑膠材料並塗佈黏膠所構成，該電極層是由一導電材料形成，而該導電材料包含金屬、導電布、銀、氯化銀、石墨、導電碳黑、導電矽膠或導電橡膠，該導電膠層是由樹脂與電解質或金屬填料所組成，該阻隔層是由不吸水或少量吸水的材料構成。
3. 依據申請專利範圍第1項之長時間生理訊號量測貼片，其中該第一貼附層是由一高分子聚合物黏著材料構成，並具有高黏性與少許吸水性，而該 高分子聚合物黏著材料包括除疤膠、人工皮、PU膠、矽膠或水凝膠。
4. 依據申請專利範圍第1項之長時間生理訊號量測貼片，其中該導電膠層及該阻隔層之間的配置方式包括以下其中之一，藉以避免該導電膠長時間與第一貼附層接觸，水分擴散造成脫水而失去導電功能：該阻隔層為一環狀，且環繞並接觸該導電膠層的周圍；該阻隔層為一環狀，且環繞並部分接觸該導電膠層的周圍；該阻隔層為一環狀，且環繞該導電膠層的周圍，但不接觸該導電膠層；該阻隔層為至少二片段狀，各別環繞並接觸該導電膠層之周圍；該阻隔層為至少二片段狀，各別環繞並部分接觸導電膠層之周圍；以及該阻隔層為至少二片段狀，各別環繞該導電膠層之周圍，但不接觸該導電膠層。
5. 依據申請專利範圍第1項之長時間生理訊號量測貼片，進一步包括一強化層，其中該強化層是在該電極層底下，並具有高度抗張及韌性，且包含至少二孔洞，分別用以容置相對應的該電極。
6. 依據申請專利範圍第1項之長時間生理訊號量測貼片，進一步包括一支撐層及離型層，其中該支撐層是貼在該防水膜上，且具有機械強度以提升該防水膜的堅挺度，並在該長時間生理訊號量測貼片貼附到該人體上後移除，而該離型層是貼附到該防水膜及該導電膠層的底下，並與該防水膜密封黏貼而形成一封閉環境，且該離型層是在使用時剝除而露出該防水膜、該導電膠層、該第一貼附層而直接黏貼至該人體上。
7. 依據申請專利範圍第5項之長時間生理訊號量測貼片，進一步包括一上蓋、一底座、一防水圈及一第二貼附層，而且該上蓋及該防水圈是由上而下依序堆疊在該防水膜上，而該防水圈是夾在該上蓋及該防水膜之間，用以提供水密功能，而該底座是配置在該強化層底下，並與該上蓋相結合以形成密閉且水密的一容置空間，用以承載一電路板及/或一電池，且由該電池供應電源，該第二貼附層是貼附到該底座的底下，可增強持續黏貼性。
8. 依據申請專利範圍第6項之長時間生理訊號量測貼片，其中該離型層的面積是配置成大於該防水膜的面積。
9. 依據申請專利範圍第7項之長時間生理訊號量測貼片，其中該第二貼附層為一高分子黏著材料構成，且具有高黏性與少許吸水性，而該高分子黏著材料包含除疤膠、人工皮、PU膠、矽膠或水凝膠。
10. 依據申請專利範圍第1項之長時間生理訊號量測貼片，其中該防水膜進一步包含至少二孔洞，而該至少二電極是配置成對齊該防水膜的相對應孔洞，並經由該孔洞而曝露，或該電極層是直接穿透該防水膜的相對應孔洞，以使得所量測到的該生理訊號透過該電極層而對外傳輸到外部連接裝置，且該外部連接裝置包括電路板或量測儀器。