TWI763026B

TWI763026B - 體表生理資訊收集電路的固定結構

Info

Publication number: TWI763026B
Application number: TW109130594A
Authority: TW
Inventors: 洪銘為; 吳建勳; 邱奕元
Original assignee: 準訊生醫股份有限公司
Priority date: 2020-09-07
Filing date: 2020-09-07
Publication date: 2022-05-01
Also published as: TW202210035A

Abstract

本發明提出一種體表生理資訊收集電路的固定結構。體表生理資訊收集電路的固定結構包含了一承載結構、一柔性防水導電組合、二防水中空墊片、二導電扣、二輔助扣及一電路保護盒。體表生理資訊收集設備則包含了該體表生理資訊收集電路的固定結構及一體表生理資訊收集電路。由於有承載結構上的除潮穿孔及電路保護盒下方的至少一間距設計，可以便利體表生理資訊收集電路的固定結構表面上水分的排除。同時，因為體表生理資訊收集電路僅以一組按鍵模組便能完成無線對接的作業，減少了操作介面數量，也減少了使用複雜度。

Description

體表生理資訊收集電路的固定結構

本發明關於一種資訊收集電路的固定結構，特別是一種體表生理資訊收集電路的固定結構。

人體如同地表一般，若需要了解其內部的結構以分析身理狀況，必須得進行破壞性的探查。然而，隨著科技的進步，人體內發生的問題或現況探求，可以改由收集體表生理資訊並進行進一步分析而獲得。舉例來說，心電圖(Electrocardiography、ECG)的應用便是一個最常見的例子。這些體表生理資訊產生的原理是每次體內特定細胞或器官周期性運作時，會在皮膚表面間引起很小的電位改變，這個小變化被特定記錄裝置捕捉並放大後，即可描繪製相關圖表，供醫學或臨床使用。

以心電圖來說明。一般取得心電圖資料的方式是在肢體上放置2個以上的電極，兩兩組成一對進行測量，每對電極的輸出信號為一導程。利用不同的導程從不同的角度去看心臟電流的變化。對於電極輸出信號的分析，現今市場上已經有許多儀器可以進行。許多患有慢性心血管疾病的患者，需要長時間自我追蹤心臟運作情況。為此，許多供應商也依需求開發了可安裝於人體表面且便於攜行的心電圖檢測裝置。然而，現有技術雖然部分使用了防水材料，但環境中的水分(尤其是從人體表面來的)還是有可能從主體結構間滲入。另外，在該體徵檢測裝置上設置多個按鍵雖然有助於多功能操作，尤其是無線傳輸，但是複雜性也相對高，對於要使用攜帶在身上的體徵檢測裝置來說，反而不方便。

由於現有技術存在一些實用上的不便，從而有本發明的體表生理資訊收集電路的固定結構(及其內部的受保護電路)之研發改進。

本段文字提取和編譯本發明的某些特點。其它特點將被揭露於後續段落中。其目的在涵蓋附加的申請專利範圍之精神和範圍中，各式的修改和類似的排列。

為了解決前述問題，本發明揭露一種體表生理資訊收集電路的固定結構，包含：一柔性防水導電組合，具有一上表面及一下表面，並形成至少二連接電路，其中每一連接電路包含一第一端與一第二端，該第二端延伸到該柔性防水導電組合的中央部分並於該上表面形成一導電端點；複數個導電扣，位於該柔性防水導電組合之下表面，且各自與相對應的連接電路之第一端電氣結合，每一導電扣可與貼附於人體的一偵測電極貼片電氣連接，以維持與該偵測電極貼片相同的電位；及一電路保護盒，裝設於該柔性防水導電組合之該上表面，兩者間形成至少一間距，該電路保護盒內建一受保護電路，該受保護電路延伸穿過該電路保護盒及該間距，接觸並電氣連結該導電端點。

所述的體表生理資訊收集電路的固定結構可進一步包含比該柔性防水導電組合材質更堅硬的一承載結構，位於該柔性防水導電組合的表面，其中該電路保護盒裝設於該柔性防水導電組合之該上表面，係透過卡接、扣接或嵌入方式將該電路保護盒與該承載結構結合，以便拆卸替換。

最好，該承載結構為一底板，形成複數個向上之倒鈎，該柔性防水導電組合設置於該底板上，相對於該些倒鈎位置處形成開孔以便對應的倒鈎穿過，該電路保護盒的側方或下方對應於該些倒鈎位置處形成複數個倒鉤卡制槽，每一倒鈎卡制於一對應的倒鉤卡制槽從而將該電路保護盒與該底板緊密結合，便於組裝及拆卸。

依照本發明，該電路保護盒的底部部分是與該柔性防水導電組合緊密結合，其它部分則懸空，而形成該至少一間距，且該結合部分的面積是小於該懸空部分的面積。該至少一間距相對於體表係為橫向穿透，以利水氣貫穿流通。依照本發明，其中該柔性防水導電組合可進一步包含：一下層柔性基板，具有一基板上表面及一基板下表面；及一上層柔性基板，位於該下層柔性基板之基板上表面，具有至少一連接開口，該至少一連接開口顯露該至少二連接電路的該導電端點。複數個導電孔穿過該下層柔性基板而形成，每一導電孔開設於一個連接電路的第一端處，並與該連接電路對應的一導電扣電氣連接。該柔性防水導電組合亦可進一步包含複數個輔助扣，每一輔助扣設置於不具該至少二連接電路的複數個端點之一，用以與貼附於人體的一偵測電極貼片連接，使得該柔性防水導電組合部份被遮蔽而不會常態性與皮膚接觸，提升配戴時的舒適度。

依照本發明，該受保護電路可進一步包含：一資料儲存模組；一無線訊號收發模組；一訊號處理控制模組，與該資料儲存模組、該無線訊號收發模組訊號連接，及與該導電端點電氣連接，持續偵測該導電端點的電位、利用二電位間的電位差隨時間的變化產生生理資訊數據、將該生理資訊數據暫存於該資料儲存模組、設定該無線訊號收發模組與一外部接收設備之無線連接，及將該生理資訊數據透過該無線訊號收發模組發出給該接收設備；及一電力儲存供應模組，與該資料儲存模組、該無線訊號收發模組及該訊號處理控制模組電氣連接以提供運作所需電力。

依照本發明，該受保護電路亦可進一步包含：一無線訊號收發模組；一訊號處理控制模組，與該無線訊號收發模組訊號連接，及與該導電端點電氣連接，持續偵測該導電端點的電位、受控制以利用二電位間的電位差隨時間的變化產生生理資訊數據、設定該無線訊號收發模組與一外部接收設備之無線連接，及將該生理資訊數據透過該無線訊號收發模組發出給該接收設備；及一按鍵模組，與該訊號處理控制模組訊號連接，並露出於該電路保護盒上方的一聯通孔，按壓以同步啟動該訊號處理控制模組及該無線訊號收發模組，及控制該訊號處理控制模組產生該生理資訊數據，並透過該無線訊號收發模組將一識別訊息無線傳輸至該外部接收設備。該訊號處理控制模組可於啟動時透過該無線訊號收發模組發出一通知訊息給該外部接收設備，並在該外部接收設備依照該通知訊息回覆一確認訊息後，將該生理資訊數據透過該無線訊號收發模組發出給該外部接收設備。

由於有除潮穿孔及該至少一間距的設計，可以便利體表生理資訊收集電路的固定結構表面上水分的排除。同時，因為體表生理資訊收集電路僅以一組按鍵模組便能完成無線對接的作業，減少了操作介面數量，也減少了使用複雜度。

1:體表生理資訊收集設備

2:智慧型手機

2a:觸控螢幕

10:體表生理資訊收集電路的固定結構

20:偵測電極貼片

21:金屬四盒扣下蓋

30:偵測電極貼片

100:承載結構

101:除潮穿孔

102:倒鈎

200:柔性防水導電組合

200a:開孔

200b:導電孔

200c:輔助孔

201:下層柔性基板

201a:開孔

201b:導電孔

201c:連接電路

201c’:第一端

201c”:第二端

201d’:基板上表面

201d”:基板下表面

202:上層柔性基板

202a:開孔

202b:導電孔

202c:連接開口

203:第一膠層

210:上表面

211:導電端點

220:下表面

300:防水中空墊片

400:導電扣

401:母扣

402:面扣

403:輔助扣

500:電路保護盒

501:聯通孔

502:倒鉤卡制槽

503:圍堰形凸出部

504:防水空間

505:彈性金屬接點

506:撐抵凸出部

60:受保護電路

601:資料儲存模組

602:無線訊號收發模組

603:訊號處理控制模組

604:電力儲存供應模組

605:按鍵模組

606:USB接頭模組

D:間距

圖1為依照本發明實施例的一種體表生理資訊收集電路的固定結構的上視圖，圖2為該體表生理資訊收集電路的固定結構的下視圖，圖3為該體表生理資訊收集電路的固定結構的側視圖，圖4為該體表生理資訊收集電路的固定結構的爆炸圖，圖5為具有導電膠形成二連接電路的下層柔性基板之立體圖，圖6為一柔性防水導電組合的上視圖，圖7為一電路保護盒的立體圖，圖8繪示一電路保護盒與該柔性防水導電組合間的一間距之態樣，圖9為依照本發明實施例的一種體表生理資訊收集設備的電路之方框圖，圖10繪示該體表生理資訊收集設備與一接收設備間的互動態樣。

本發明將藉由參照下列的實施方式而更具體地描述。

請見圖1至圖4，圖1為依照本發明實施例的一種體表生理資訊收集電路的固定結構10的上視圖，圖2為體表生理資訊收集電路的固定結構10的下視圖，圖3為體表生理資訊收集電路的固定結構10的側視圖，圖4為體表生理資訊收集電路的固定結構10的爆炸圖。體表生理資訊收集電路的固定結構10包含了一承載結構100、一柔性防水導電組合200、二防水中空墊片300、二導電扣400、二輔助扣403及一電路保護盒500。前述技術元件的形態、功能及互動作用方式，將於以下詳述之。

承載結構100是體表生理資訊收集電路的固定結構10接觸人體皮膚表面的元件。由於皮膚會出汗，要防止汗水侵入體表生理資訊收集電路的固定結構10內部，因此要有適當的設計將汗水自承載結構100排除，也可以排除下雨或洗澡時沾到的水。承載結構100應比柔性防水導電組合200的材質更堅硬，位於該柔性防水導電組合200的表面。組裝上，電路保護盒500裝設於柔性防水導電組合200之一上表面210，透過卡接、扣接或嵌入方式將電路保護盒500與承載結構100結合，以便拆卸替換。在本實施例中，承載結構100為一底板，形成複數個向上之倒鈎102。柔性防水導電組合200設置於底板上，相對於該些倒鈎102位置處形成開孔(開孔的型態配合柔性防水導電組合200的結構，詳細說明於下方)以便對應的倒鈎102穿過。電路保護盒500的側方或下方對應於該些倒鈎102位置處形成複數個倒鉤卡制槽502，每一倒鈎102卡制於一對應的倒鉤卡制槽502從而將電路保護盒500與底板緊密結合，便於組裝及拆卸。此外，如圖2所示，承載結構100(底板)還具有數個除潮穿孔101，進入體表生理資訊收集電路的固定結構10中的水可以自該些除潮穿孔101排出。承載結構100的材料是塑膠，比如聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚苯醚樹酯(Polyphenylene Ether，PPE)等。

柔性防水導電組合200設置於承載結構100上，具有前述的上表面210及一下表面220。柔性防水導電組合200包含了一下層柔性基板201、一上層柔性基板202及一第一膠層203，並於其中形成了至少二連接電路201c(本實施例以2個連接電路201c為例來說明)。請見圖5，該圖為具有導電膠形成二連接電路201c的下層柔性基板201之立體圖。在本實施例中，連接電路201c形成於下層柔性基板201上。每一連接電路201c包含了一第一端201c’與一第二端201c”，第一端201c’位於柔性防水導電組合200的周邊處，第二端201c”延伸到柔性防水導電組合200的中央部分並於上表面210形成一導電端點211。下層柔性基板201具有一基板上表面201d’，及基板上表面201d’背部的一基板下表面201d”。下層柔性基板201相對於該些倒鈎102位置處形成開孔201a，以便對應的倒鈎102能穿過。複數個導電孔201b穿過下層柔性基板201而形成，比如，下層柔性基板201的兩長側端分別開設二導電孔201b。每一導電孔201b開設於一個連接電路201c的第一端201c’處，並與該連接電路201c對應的一導電扣電氣連接。下層柔性基板201的基板上表面201d’以導電膠(比如銀膠)形成該二連接電路201c。每一連接電路201c的第一端201c’電連接該些導電孔201b之一，每一連接電路201c的第二端201c”延伸到中央部分並分別露出於上側的一連接開口202c中。上層柔性基板202位於下層柔性基板201之基板上表面201d’，具有至少一連接開口202c，該至少一連接開口202c 顯露該至少二連接電路201c的導電端點211。在本實施例中，連接開口202c的數量以2個來說明。上層柔性基板202的形狀及大小與下層柔性基板201實質相同，相對於該些倒鈎102位置處也形成開孔202a，以便對應的倒鈎102穿過。同樣地，上層柔性基板202的兩長側端也分別開設二導電孔202b。上層柔性基板202具有前述的二連接開口202c。下層柔性基板201與上層柔性基板202的材質為聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate，PET)。第一膠層203黏結下層柔性基板201與上層柔性基板202除去該些開孔201a、202a及該些連接開口202c之處。第一膠層203可以是防水雙面膠，或是一般的防水膠。第一膠層203雖然沒有黏結到開孔201a、202a及連接開口202c，但穿過其中的倒鈎102會被第一膠層203黏住，從而阻止了水份由下層柔性基板201經由開孔201a、202a及連接開口202c流向上層柔性基板202，或是反向流動。因此，柔性防水導電組合200的內部連接電路201c不會因水短路。請見圖6。由外部看來，柔性防水導電組合200也在相對於該些倒鈎102位置處形成開孔200a(由開孔201a、202a共同形成)，以便對應的倒鈎102穿過，其兩長側端分別開設導電孔200b(由導電孔201b、202b共同形成)。

實作上，柔性防水導電組合200也可以是一個柔性電路板。承載結構100與柔性防水導電組合200間還可包含一第二膠層150，第二膠層150黏結承載結構100與柔性防水導電組合200除去該些開孔200a之處。在本實施例中，第二膠層150是透水雙面膠。

2個防水中空墊片300中的每一個的外圍形狀與連接開口202c相同，其外圍尺寸不小於連接開口202c的外圍尺寸。每一個防水中空墊片300黏結到該些連接開口202c之一。依照本發明，防水中空墊片300的材質是泡棉。

導電扣400是一組金屬四盒扣的一部分，相對於金屬四盒扣下蓋。每一個導電扣400由一母扣401與一面扣402所組成，位於柔性防水導電組合200之下表面220，利用母扣401及面扣402與柔性防水導電組合200上的該些導電孔(由導電孔201b、202b共同形成)之一結合，進而與相對應的連接電路201c之第一端201c’電氣結合。請見圖3，每一個導電扣400可與貼附於人體的一偵測電極貼片20電氣連接，以維持與偵測電極貼片20相同的電位。偵測電極貼片20是貼附在人體皮膚表面，用其上的電極板22來偵測該處電位的消費性產品。市面上有許多現有的產品，比如CardinalHealth公司的Kendall^TM100系列泡沫電極貼片、3M公司的心電圖電極貼片等，都是可以應用的，本發明不限定之。使用上，體表生理資訊收集電路的固定結構10便可利用導電扣400，透過偵測電極貼片20而固定在人體皮膚表面。考量僅用二個偵測電極貼片20還是會導致體表生理資訊收集電路的固定結構10的柔性防水導電組合200部份會常態性與皮膚接觸，並不舒適。因此，輔助扣403便是用來解決這個問題的手段。依照本發明，柔性防水導電組合200的每一個輔助扣403也由一母扣401與一面扣402所組成，設置於柔性防水導電組合200不具該至少二連接電路201c的複數個端點之一，用以與貼附於人體的一偵測電極貼片30連接，使得柔性防水導電組合200部份被遮蔽而不會常態性與皮膚接觸，提升配戴時的舒適度。在本實施例中，柔性防水導電組合200於兩短側端分別開設一輔助孔200c，每一輔助孔200c可用以安裝一輔助扣403。請復見圖3，輔助孔200c安裝的輔助扣403是可與偵測電極貼片30上的金屬四盒扣下蓋21扣合。

電路保護盒500裝設於柔性防水導電組合200之上表面210，並夾住二防水中空墊片300，其上方與側方分別形成至少一聯通孔501(請見圖7)，其下方周圍對應於該些倒鈎102位置處形成複數個倒鉤卡制槽502。每一倒鈎102卡制於一對應的倒鉤卡制槽502，從而將電路保護盒500與承載結構100(底板)緊密結合。電路保護盒500的下側面對應二防水中空墊片300位置處形成2個圍堰形凸出部503。每一圍堰形凸出部503與二防水中空墊片300之一緊密結合，從而形成一防水空間504。二彈性金屬接點505分別形成於二圍堰形凸出部503之一中，每一彈性金屬接點505向防水空間504延伸，並接觸該些導電端點211之一。藉此，體表生理資訊收集電路的固定結構10中所設的一受保護電路(未繪示)便可通過彈性金屬接點505、導電端點211、連接電路201c與導電扣400，電氣連接到偵測電極貼片20。

請見圖8。電路保護盒500與柔性防水導電組合200間形成至少一間距D，電路保護盒500內建的受保護電路，可延伸穿過電路保護盒500及間距D，接觸並電氣連結導電端點211。電路保護盒500的底部部分是與柔性防水導電組合200緊密結合，其它部分則懸空，而形成該至少一間距D。依照本發明，電路保護盒500與柔性防水導電組合200的結合部分的面積是小於該懸空部分的面積。為此，電路保護盒500的下方形成複數個撐抵凸出部506，該些撐抵凸出部506末端接觸柔性防水導電組合200並抵住承載結構100，從而在電路保護盒500下方與柔性防水導電組合200間形成該至少一間距D。至少一間距D加大了部分電路保護盒500與柔性防水導電組合200間的距離，且相對於體表係為橫向穿透，可利水氣貫穿流通。因此，當使用者戴著體表生理資訊收集電路的固定結構10洗澡時，會存在電路保護盒500與柔性防水導電組合200間的水分可透過該至少一間距D，快速排除。

藉由前述的體表生理資訊收集電路的固定結構10，本發明還提出了一種體表生理資訊收集設備1。體表生理資訊收集設備1除了包含體表生理資訊收集電路的固定結構10外，還包含了裝設在體表生理資訊收集電路的固定結構10內的受保護電路60(體表生理資訊收集電路)。請見圖9，該圖為依照本發明實施例的受保護電路60的電路之方框圖。受保護電路60包含了一資料儲存模組601、一無線訊號收發模組602、一訊號處理控制模組603、一電力儲存供應模組604、一按鍵模組605及一USB接頭模組606。

資料儲存模組601是用來暫時儲存來自訊號處理控制模組603的資料之元件。實作上，資料儲存模組601可以是個快閃記憶體模組。無線訊號收發模組602是受保護電路60對外無線通訊的元件。在本實施例中，無線訊號收發模組602是個藍芽模組；在其它實施例中，無線訊號收發模組602也可以是個Wi-Fi模組。

訊號處理控制模組603與資料儲存模組601及無線訊號收發模組602訊號連接，及與二導電端點211電氣連接(圖式中，以實線表示電連接，以虛線表示訊號連接)，可持續偵測二導電端點211(二導電扣400)的電位，(受控制或自動)利用二電位間的電位差隨時間的變化產生生理資訊數據(比如心電圖數據)，並將該生理資訊數據暫存於資料儲存模組601中。除此之外，訊號處理控制模組603也控制無線訊號收發模組602與外部設備的連接通訊，也就是設定無線訊號收發模組602與一外部接收設備(比如智慧型手機、平板電腦或筆記型電腦)之無線連接，及將該生理資訊數據透過無線訊號收發模組602發出給該接收設備。電力儲存供應模組604與資料儲存模組601、無線訊號收發模組602及訊號處理控制模組603電連接以提供運作所需電力。實作上，電力儲存供應模組604可以是個鋰電池。

按鍵模組605與訊號處理控制模組603訊號連接並露出於電路保護盒500上方的一聯通孔501(如圖7所繪示)。按鍵模組605按壓以同步啟動訊號處理控制模組603及無線訊號收發模組602，及控制訊號處理控制模組603以產生該生理資訊數據，並透過無線訊號收發模組602將一識別訊息無線傳輸至該外部接收設備。因為在本實施例中的無線訊號收發模組602是個藍芽模組，所以按鍵模組605按壓就能開始或重新進行藍芽配對。由於受保護電路60沒有設置開關，所以只要維持在運作環境下(電力儲存供應模組604還有電力)，無線訊號收發模組602可以持續與配對的接收設備進行資料傳輸，這種設計可以將體表生理資訊收集設備1所需的實體按鍵數量降到最低，也簡便了操作。依照本發明，當體表生理資訊收集設備1要與外部一個新的接收設備進行無線連接前，為避免在複雜的環境中連接錯的設備，訊號處理控制模組603有一種防錯機制。請見圖10，該圖中體表生理資訊收集設備1正在向一智慧型手機2進行配對確認。訊號處理控制模組603於啟動時透過無線訊號收發模組602發出一通知訊息給智慧型手機2，該通知訊息在智慧型手機2的觸控螢幕2a上顯示”請按下確認鍵以與UR-88心電感測器連接，接收資訊”。當使用者點擊觸控螢幕2a下方的確認圖像後，智慧型手機2依照該通知訊息回覆一確認訊息給到訊號處理控制模組603，訊號處理控制模組603便將生理資訊數據透過無線訊號收發模組602發出給智慧型手機2，並可透過安裝於智慧型手機2中的行動應用軟體呈現於觸控螢幕2a。如果智慧型手機2不處理該通知訊息，訊號處理控制模組603便不會進行配對與資訊傳輸，從而讓體表生理資訊收集設備1能夠轉換配對對象以進行正確的連結。

USB接頭模組606露出於電路保護盒500側方的一聯通孔501，與訊號處理控制模組603訊號連接，並與電力儲存供應模組604電連接，可將與其連接的一USB插頭(未繪示)所傳輸的資料對訊號處理控制模組603進行設定，並將USB插頭所傳輸的電力對電力儲存供應模組604進行充電。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。