CN110801219B - 体表生物电电极支架、带形装置及心电测量装置 - Google Patents

Abstract

一种电极支架，包括：支架本体；从所述支架本体伸展出的多条支撑腿，所述支撑腿的远端末端具有电极安装部，用于安装生物电电极；设置在支架本体上的多个支架安装装置，用于可拆卸地将所述电极支架附接到带形装置；多条电连接线，分别用于将所述电极安装部中的一个电连接到所述多个支架安装装置中的一个；所述电极安装部中的三个的位置与人体胸前心电导联电极V1、V2、V3的安装位置对应。

Description

体表生物电电极支架、带形装置及心电测量装置

技术领域

一般地，本发明涉及一种设置有电极支架并可稳定地的固定在胸部的带形装置，更具体地，涉及一种设置在胸部的心电电极支架，采集心电的带形装置及心电测量装置。

背景技术

通常以心电图(ECG)装置进行心电图检测以提供关于被测试者心脏功能的信息。使用心电电极采集心电信号时，心电图导联位置可变性是心前导联心电图振幅测量重复性不佳的一个重要原因，因此保证心电电极安放位置正确并保持稳定是高品质采集心电图的重要措施。

为了方便随时获取心电信号，目前已有各种穿戴式的ECG装置。一般，这些ECG装置包括某种带或带形装置，并且，除非在医院使用，出于舒适性和可重复使用性，一般带形装置并不适宜直接粘附在测试者皮肤上。

中国专利公开CN103190899A公开的带形装置针对人体胸部与带形装置之间形成的凹陷区域，通过使用长度不同的电极保证凹陷区域的电极与测试者皮肤能够良好接触。但由于带形装置一般比较柔软，安装在带形装置上的具有一定长度的电极相对带形装置的本体容易受力倾斜而使接触点滑离预定位置。

此外，对于具备常规同步导联的心电图装置，对应V1到V6各导联的各胸前电极(心前电极)的预定位置分别为：V1(在此，Vi既代表各导联，又代表各导联对应的电极及其预定解剖学位置，下同)，胸骨右缘第4肋间；V2，胸骨左缘第4肋间；V3，为V2与V4两点连线中点；V4，左锁骨中线与第5肋间相交处；V5，左腋前线同V4水平；V6，左腋中线同V4水平。如果将这六各点依次连接起来，在平面上大致会呈Z字形图案。CN103190899A的带形装置为了适应该Z字形电极布局，不适合设计成等宽而较窄的条带形。

美国专利公开US2017215800A1公开了一种测量例如心跳等电信号的带形装置，其围绕电极设置防滑结构，有助于减小带形装置及其电极偏离预定位置。同时，由于不针对六个常规心电导联进行设计，其带本体是等宽而较窄的。另外，US2017215800A1公开的带形装置也尝试在带形装置的与身体接触面的另一侧表面上附设电路盒以实现生物电信号的处理、存储和无线传输等功能。然而，由于重量增加，发现附设电路盒后在运动状态下更容易导致带形装置产生滑动。

也尝试在带形装置接近皮肤的一侧表面上设置横向条纹等与皮肤的摩擦力增大的结构，但改善效果并不明显。

随着互联网医疗的发展，可长时间佩戴，可重复使用的可穿戴医疗装置越来越多地应用到病患、对身体健康关注者及各种运动者目标。对于可长时间佩戴的可穿戴医疗带形装置，等宽而较窄的带本体会改善目标对象的舒适性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带本体大致等宽而较窄，方便扩展为对至少包括V1到V6六个胸前常规心电导联的同步测量的带形装置，其生物电电极针对胸部凹陷区域可稳定接触，可长时间穿戴而感觉舒适，且长时间穿戴也不易使电极滑离预定位置。可以理解，本发明中的所谓较窄的带本体是指其宽度不足以按各心电电极对应的预定解剖学位置放置V1到V6各心电电极，或者说，若按预定解剖学位置定位V1到V6各电极，各电极之间最大的水平位置高度差将大于带本体的宽度。

发明的主要内容或主要技术方案在权利要求书中进行了明确表述。但发明内容不仅仅是权利要求书要求保护的内容。以下结合附图对本发明进行更详细地阐述。但应该理解，下述内容包括附图只为更详细说明本发明权利要求所限定的技术方案以更利于对其进行理解，而不是对其保护范围进行限制。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的带形装置，其非对称地折叠一次呈现，其上还未设置电极支架。

图2是大致从外侧正视本发明的电极支架所呈现的样子。

图3是图2中A-A处的剖面图。

图4是大致从外侧的另一个视角看电极支架所呈现的样子，以更好地理解电极支架的形状。

图5是大致从内侧向外侧的一个倾斜的视角观看电极支架所呈现的样子，同样是为了更好地理解电极支架的形状。

图6是电极支架安装在带形装置1上时带形装置1的局部图。

图7是图1所示带形装置的另一种呈现形态，其折叠两次而大体呈现未三段，其上还未设置电极支架。

图8是是本发明另一个具体实施方式的带形装置，其折叠两次而大体呈现未三段，其上还未设置电极支架。

具体实施方式

图1是本发明一个具体实施方式的带形装置1。一般地，带形装置1包括长条形的柔性的带本体10和位于带本体10端部的系合装置11。带形装置1的整个长度足够绕用户的身体躯干例如胸部一周，以便于将其固定到用户的胸部。一般地，其长度可以通过系合装置11或其它未图示的装置进行调整，以将其调整到适合固定到用户胸部的长度。带本体10至少包括一可拆卸地设置电极支架(后文详述)的非拉伸段12。为了使固定到用户胸部时带形装置1达到合适的张紧程度，优选地，带形装置1还可以包括一段由可拉伸材料制成的拉伸段13。

带本体10具有内侧面14。本发明中所称的内侧也就是带形装置1佩戴到胸部时面向胸部皮肤的一侧，在描述其它部件时也遵循这一规则。在非拉伸段12的内侧面14上设置有用于安装心前(胸前)生物电电极例如心前(胸前)心电电极的电极支架(下文详述)的支架安装部16。支架安装部16包括多个支架接收装置17，其中图1示出的支架接收装置17为4个。

多个支架接收装置17可以集中在一起设置在带本体上，也可以呈直线分开布置在带本体上，例如呈水平或垂直直线或其它方向的直线布置。试验表明，过于集中的布置或呈直线布置多个支架接收装置17，在佩戴时容易使带本体产生变形和移位，影响测试的准确性，而呈三角形或矩形布置支架接收装置可以改善带本体的变形。因此，支架接收装置17优选大于等于3个。当支架接收装置17为3个时，优选大致呈三角形分布设置在非拉伸段12上；当支架接收装置17为大于等于4个时，其优选大致呈矩形分布设置在非拉伸段12上。图1示出了4个支架接收装置17大致呈矩形布置在带本体10的非拉伸段12的内侧面14上。

图2到图5示出了一个具体的电极支架20。其中图2是大致从外侧正视时电极支架20所呈现的样子；图3是图2中A-A处的剖面图；图4是大致从外侧的另一个视角看电极支架20所呈现的样子，以更好地理解电极支架20的形状；图5是大致从内侧向外侧的一个倾斜的视角观看电极支架20所呈现的样子，同样是为了更好地理解电极支架20的形状。

参见图2到图5。电极支架20包括支架本体21，支架本体21上设置有多个支架安装装置23，支架安装装置23与带本体10上的支架接收装置17的个数相同并呈相同的布局，以一一对应并可拆卸地相互结合。支架安装装置23和支架接收装置17均至少包括一电连接器，使得二者结合在一起时是电连接的。优选地，电连接器是弹性连接，由此可以保证电连接的稳定性。非限制地，例如，支架接收装置17为摁扣的母扣，支架安装装置23为摁扣的公扣，或者公母扣二者的互换，且公扣和母扣均由导电材料例如金属制成，因此此时电连接器本身就充当了支架安装装置23和支架接收装置17。电极支架20还包括从支架本体21伸展出的多个支撑腿22，每个支撑腿22的远端末端具有电极安装部230，电极安装部230通过锚固、焊接、卡合等方式可拆卸或部可拆卸地设置有生物电电极30。优选地，电极支架20上设置有V1到V3导联电极所对应的支撑腿221、222、223。此外，为了方便电极支架20稳定地绑缚到胸部，多个支撑腿22还可以包括为了绑缚平衡而设置的辅助支撑腿224，辅助支撑腿224的远端末端也设置电极安装部230，在本申请中，一般地也可称辅助支撑腿224的电极安装部为辅助电极安装部231，并且辅助电极安装部231也可以设置生物电电极30，为了区别支撑腿221、222、223上设置的生物电电极，本申请中有时也将该生物电电极标示为生物电电极31。应该理解，除了将支架绑缚在胸前时起到平衡支架的作用，也可以从生物电电极31获取实际的生物电信号，由于其采集位置与生物电电极30的位置不同，因此可以丰富生物电信号的采集来源。此外，辅助支撑腿224的个数不限定为一个。生物电电极31与生物电电极30可为相同的生物电电极，但也可以不同。例如，生物电电极30为一次性可拆卸电极，而生物电电极31为可反复使用的可拆卸或部可拆卸的电极。当然，电极31与电极30均可是可重复使用的电极。生物电电极30与电极安装装置23的电连接器之间有导线33(如图2中的虚线条所示，虚线表明其可能设置在电极支架20的材料内部或内侧面，图2中只示意性地示出了一条导线33)电连接，导线33可通过贴附导电薄膜、印刷导电胶等方式沿支撑腿22和支架本体21的表面设置，也可在模制或3D打印支架本体21及支撑腿22时件导线或导电材料成型在支撑腿22与支架本体21的材料内部。在一个可选择的实施方式中，为提升电极支架20贴着胸部皮肤安置时的舒适性，在支架本体20的内侧面附着有织物材料29(见图5)或类似材料，织物材料29或类似材料可覆盖沿支架本体21内侧表面设置的导线33。支架本体21的中心部位可以设置空腔(或开口)24，空腔24既可以减轻电极支架20的重量以及节省材料，在不同的实施方式中，也可以在该空腔或开口24中设置生物电采集和/或处理模块。

电极支架20具有大致竖直的中心轴L，整体形状大致关于轴L对称。从垂直于轴L的电极支架20的截平面看，从轴L到远离轴L两侧边沿处均向内侧略微倾斜或逐渐倾斜。这从图2中的A-A线处的截面图图3可以更清楚地理解。该倾斜的倾斜角θ的大小约3-15度，例如3度、5度、8度左右。当然，并不限定是直线的倾斜，向内侧弧形倾斜延伸也可以。此外，在优选的实施方式中，各支撑腿22从支架本体21向各支撑腿22的设置电极30的远端末端部230也向内侧略微倾斜或逐渐倾斜，图2、图4或图5均明显地示出了这种倾斜。通过如此设计，在电极支架20被带形装置1绑缚于胸部的情况下，各电极相对带形装置1胸前的一段所在的平面，能提供略微向内侧倾斜伸展的电极，由此可以使电极更稳定地与胸前皮肤接触。此外，为了加强支撑腿22，尤其是最上部安装V1、V2心电电极的支撑腿221、222的强度，支撑腿22优选地具有突出于支架本体21外侧表面26所在平面的支撑腿加强部25。支撑腿加强部25例如整体呈现三角状向外侧突出，或呈弧形过度地向外侧突出。应该理解，由于支撑腿本身是向内侧倾斜的，因此此处所述的呈弧形过度地向外侧突出是指支撑腿具有突出于其主体部的突出部。

参见图6，在上述实施方式中，当将电极支架20绑缚于胸前时，支架本体21用于设置支架安装装置23的支架安装区域27(图中虚线矩形框状区域)大致被带形装置1的本体10所覆盖，电极支架20整体上位于带形装置1的上部，电极支架20的上部部分28容易产生相对于支架安装区域27的向外侧的转动趋向，该转动趋向使得整体位于电极支架20上部的各电极30容易脱离胸部皮肤而产生电极接触不良，影响生物电信号的获取。

为了抑制该转动趋向，在一个优选的实施方式中，电极支架20下部还包括转动趋向抑制部(未图示)。转动趋向抑制部例如可以是从支架本体21向下部沿轴L方向延伸的长条件或长棒件，或者可以是向下部延伸的V形支撑件，或者可以是在电极支架20本体21靠近腹部一端的内侧的突起支撑部。转动趋向抑制部可以与支架本体21一体成型，也可以是单独制造后可拆卸地，例如通过螺合、卡合、嵌合等方式连接到支架本体21的形式。

回到图1，在非拉伸段12的内侧面14上，从设置支架安装部16的一端向另一端延伸，还水平排列设置有3个电极32，其位置分别对应心电图常规导联的胸前电极V4、V5、V6。

图7示出了非拉伸段12的外侧面15。在外侧面15设置有导联接口18。优选但不限制地，导联接口18设置在对应内侧面14的设置支架安装部16的外侧面15的区域。生物电信号处理盒(未图示)可拆卸地附接到导联接口18。当然，导联接口18也可以设置非拉伸段12的内侧面，例如设置在电极支架20附接到带本体10时电极支架20的空腔24所对应的位置处。带本体10上的每一个电极32都与导联接口18中的一个相应的连接针19通过未图示的导线(该未图示的导线例如设置在带本体10的材料层之中或之上)电连接，与电极支架20上的电极30相对应的每一个支架接收装置17也与导联接口18中的一个相应的连接针19电连接，通过将电极支架20安装到支架接收装置17，最终，每个生物电电极30、32都与导联接口18中的一个相应的连接针19电连接，将每个电极所获得的生物电信号送到生物电信号处理盒。

生物电信号处理盒可对V1到V6各导联的心电信号进行处理并通过有线或无线发送到PC终端、远程服务器或移动终端。生物电信号处理盒也还可以设置肢体导联模块以同步获取肢体导联心电信号。导联接口18及生物电信号处理盒的相关内容在本申请人在前申请例如中国专利公开CN106889985A中有详细的描述，其内容通过引用合并于此，在此不再赘述。

在另一个实施方式中，如图8所示，带形装置1的带本体10的非拉伸段12几乎可以绕胸部一周，因此可以设置更多电极32以同步获取更多胸部位置心电信号。

应该理解，本发明的具体实施方式是用于对本发明进行说明而非进行限定。例如，虽然具体实施方式是在带形装置上设置ECG测量电极，但只要是各种胸部体表电极或传感器，都可以设置在类似的带形装置上。例如，也可以是测量体表肌电信号的肌电传感器，或是其他测量人体生物电信号的电极或者检测人体机械信号的传感器，例如心音传感器。

本发明具有显著的优点。该带形装置在固定到胸部时电极可稳定可靠地接触皮肤，带形装置可很舒服的得到支撑，使得可以长时间配戴使用，即使在附设有电路模块且处于运动状态下也不容易滑动，从而显著地改善了测试信号的可重复性、有效性和准确性。

Claims (12)

1.一种电极支架(20)，包括：

支架本体(21)；

从所述支架本体伸展出的多条支撑腿(22)，所述支撑腿的远端末端具有电极安装部(230，231)，用于安装生物电电极(30，31)；

设置在支架本体上的支架安装区域(27)内的多个支架安装装置(23)，用于可拆卸地将所述电极支架附接到带形装置(1)；

转动趋向抑制部，用于当所述电极支架被所述带形装置绑缚在胸前时抑制所述电极支架上部相对于所述支架安装区域的向外侧的转动趋向，其设置于电极支架的下部；

多条电连接线(33)，分别用于将所述电极安装部中的一个电连接到所述多个支架安装装置中的一个；

所述电极安装部中的三个的位置与人体胸前心电导联电极V1、V2、V3的安装位置对应；

所述多条支撑腿包括辅助支撑腿(224)，其不是设置心电导联电极V1、V2、V3所对应的支撑腿，用于当所述电极支架被所述带形装置绑缚在胸前时起到平衡所述电极支架的作用。

2.根据权利要求1所述的电极支架，其特征在于：所述支撑腿(224)的远端末端设置有辅助电极安装部，所述辅助电极安装部设置有生物电电极(31)。

3.根据权利要求1所述的电极支架，其特征在于：所述多条支撑腿至少有部分支撑腿从所述支架本体到其远端末端向内侧逐渐倾斜。

4.根据权利要求1所述的电极支架，其特征在于：所述电极支架具有大致竖直的中心轴(L)，整体形状大致关于所述竖直的中心轴对称；或者，所述电极支架具有大致竖直的中心轴(L)，整体形状大致关于所述竖直的中心轴对称，且所述电极支架从所述竖直的中心轴到远离所述中心轴向内侧逐渐倾斜。

5.根据权利要求1所述的电极支架，其特征在于：所述支撑腿具有突出于所述支架本体外侧表面所在平面的支撑腿加强部(25)。

6.根据权利要求1所述的电极支架，其特征在于：还包括安装在所述电极安装部的生物电电极。

7.一种适于固定到人体胸部的带形装置(1)，包括带本体(10)，其特征在于，包括：非拉伸段(12)，在所述非拉伸段上设置有导联接口(18)，生物电信号处理盒可拆卸地附接到所述导联接口；在所述非拉伸段的内侧面(14)上设置有用于安装如权利要求1-6任一权利要求所述电极支架的支架安装部(16)。

8.根据权利要求7所述的带形装置，其特征在于：所述支架安装部包括多个支架接收装置(17)。

9.根据权利要求8所述的带形装置，其特征在于：所述多个支架接收装置为4个。

10.根据权利要求7所述的带形装置，其特征在于：在所述非拉伸段的内侧面上设置有对应胸前心电电极V4、V5、V6的生物电电极(32)；或者，所述非拉伸段的长度大致能围绕人体胸部一周，在所述非拉伸段的内侧面上设置有对应胸前心电电极V4、V5、V6的生物电电极(32)，且还设置有其它生物电电极。

11.根据权利要求7-10任一所述的带形装置，其特征在于：还包括可拆卸地附接到所述导联接口的生物电信号处理盒。

12.一种生物电测量装置，包括根据权利要求7-11的任一一种所述带形装置，其中，所述生物电是心电。

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