TWI274270B - Wireless-transmitting electrocardiogram (ECG) monitoring structure - Google Patents
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Description
1274270 五、發明說明α) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種無線傳輸之心電監測結構，其尤 指一種利用導電織物為電極，且結合無線傳輸以作為監測 人體心電之為用者。 【先前技術】 按，目前所揭示之技術如歐洲於1 9 9 0申請之 EP0375440A1專利名稱為 An electrode for use on 1 iving tissue ’所載之一種内衣的電極用在心電圖功能 上’由纖維狀的多孔材料組成’含導電性粉末，電極貼在 衣料表面上，以方便貼附在人體。歐洲於2 0 0 3申請之 W00309471 7A1 專利名稱為 TEXTILE ARTICLE HAVING ELECTRICALLY CONDUCTIVE PORTIONS AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME所揭示之一件女性上衣及胸罩的衣 服，採圓編針織而成，用在内衣的心電圖量測；針織結構 包含電極的導電紗（金屬鑛層纖維）；織物電極在内層， 外層為絕緣層。 再者，日本於2000申請之jp2〇〇〇〇〇〇221A2專利名稱 SHEET FOR ELECTRODE其所揭示之被單安裝電極，用來擷 取使用者心電波形及心率，電極安置地方為頭及腳的點， 織法是緯向織入導電紗’經向織入非導電紗。曰本於1 9 8 5 申請之JP600 799 5 7A2之專利名稱ENERGIZATI〇N HEAD所揭 示之以直徑30/z m的不鏽鋼絲及線徑2〇// m的pET纖維合撚成 線線徑70/z m的織物電極，使用ep0Xy res丨n混以氫氧化鋁 包袤著織物電極’並加熱成形。日本申請之jp〇6Q7〇897A2
1274270 五、發明說明（2)
之專利名稱為 ELECTRODES MOUNTING STRUCTURE IN VEST FOR ELECTROCARDIOGRAM MEASUREMENT所揭示之可長時間 測量的背心式心電圖量測衣，量測位置在胸部前後方及腹 部前方，可換洗，背心有狹長縫，以使外接式電極安裝與 拆卸。日本中請之JP1 1 0422 1 4之專利名稱PORTABLE WIRELESS ELECTROCARDIOGRAM MONITOR，其係揭示將病患 之心電圖與心跳資料透過無線電之方式傳輸至一醫療中 心，當心電圖與心跳資料發生不正常時，即可進行救助。 又，美國專利案號US4, 608, 987之專利名稱Apparatus for transmitting ECG data所揭示之一件背心衣服包含 多個可安裝電極的缺口，可平面展開的後片，及一對可拆 式肩帶。每一電極位置相對應前胸面板，以便電極與皮膚 有較好的接合，並導引每一電極的訊號至傳輸器上，同 時亦配備有緊急用電極。美國之專利案號US4, 026, 278/ US4，729, 377之專利名稱 Electrode positioning and retaining be It所揭示之可移動感測位置的可拆卸環帶狀 電極，其内表層有魔術黏帶，電極背面可附在魔術黏帶 上’電極可經由帶上的扣環，一碰就扣上，該帶包繞人 體，外層有一小片魔術黏帶以固定該帶，用於心電圖量 測。美國之專利案號US4, 580, 572之專利名稱Garment apparatus for delivering or receiving electric impulses所揭示之包含多條訊號導線之可導電服裝，可連 結外接式電子裝置至衣服接點，能與身體肌膚接觸；用於 生理監視等量測。美國之專利案號US6, 381，482之專利名
第6頁 1274270 五、發明說明（3) 稱 Fabric or garment with integrated flexible information i nf ras t ructure所揭示之針梭織的資訊化 服裝，可處理、傳遞或接收資訊，並可從服裝上選擇性地 接上或移除元件，還提供可探測生理訊號之量測等功能。 美國之專利案號US6，145，551專利名稱Full- fashioned weaving process for production of a woven garment with intelligence capab i 1 i t y所揭示之以一體成型梭織 織物做成之無臂背心，具有整合資訊之功能，以及各種生 理感測器的搭配。 中華民國之公告編號1 5 0 5 4 8專利名稱人體心臟血壓、 呼吸、体溫監視器所揭示之一種人體心臟，血壓，呼吸， 體溫監視器，具有螢幕顯示，語音及聲光訊號警示功能， 具有訊號檢知的電極，將病人胸部的微弱信號放大。中華 民國之公告編號333445專利名稱長時間心臟活動監視方 法，其係揭示一種長時間心臟活動監視方法，包括前置處 理、雜訊消除、及以動態方式決定判斷心跳訊號或雜訊之 閥值；依據心跳波形特徵將其波形予以適當分類。中華民 國公告編號2 8 6 5 3 8專利名稱可許行動病患監視系統，其所 揭示之量測與儲存心電圖及血壓診斷參數數值，包含：可 攜式電源供應以及微處理機構。中華民國公告編號243179 專利名稱無線式生理參數量測讀取裝置，其所揭示之將量 測值轉換成溫度及脈博等生理參數，包括：一感應體溫及 脈博之量測元件；一轉換電路，係與量測元件相連接。中 華民國公告編號2 4 1 0 0 2專利名稱耳機式生理機能偵測裝
第7頁 1274270 五、發明說明（4) 置’其所揭示 測單元，結合 理機能訊號； 其可發出警示 值。中華民國 置，其所揭示 體溫監測器。 電手機之個人 個人健康狀況 裝置收集並處 的生理狀態訊 狀況。中華民 生理機能偵測 號之行動電話 幕。中華民國 心跳監視内衣 緣，使導電接 時之電荷脈衝 使用者之心臟 名稱紅外線心 線心跳感知器 跳感知器；放 名稱無線電傳 一可供綁缚於 之一種 〜@耳機式生理機能偵測裴置，白& 〇 祐·· # 偵測感應模組及訊號轉換模組，用以接 、 蜂鳴器，接收來自行動電話電路之訊味 生 之聲響’用以提醒量測之生理機能高於 公告編號5 6 7 8 3 1專利名稱藍芽體溫監漁丨=$ 之主要包括有一藍芽體溫監測主機及—$ ^ 中華民國公告編號526649專利名稱利用a芽 健康監測系統其所揭示之監測使用者目f線 ，個人健康監測程式會經由可攜式資== 理來自使用者的生理資料，以姦、 市 息，以使使用者可隨時得知個 裝置，其所揭示之包括：具有可接== 公告編號448761ί = ;:於行動電話螢 結構，其所揭示：以：：配戴於胸部之 點得以貼附於人體胸部，以；：f衣：底 ，並以無線發射至接收主機/、木〜蜮跳動 跳動狀態者。中華主，俾能長期觀察 跳感知器之無線傳號mm專利 之無線傳輸裝置，包八所揭不之紅外 大發射電路。中華民消除電路；心 輸心跳脈沖轉換裝置：號275790專利 人體胸前之僂藤H Z f揭*之主要設有 1274270 五、發明說明（5) 射於皮膚之微電荷經由電路之適當放大、整形，以供心跳 偵測器計算人體心跳之數值。中華民國專利證書號 M243 1 80’專利名稱心跳偵測器綁帶結構之改良其所揭示 之兩電極片以金屬鉚釘穿過透氣織布後與電子電路相互固 定，構成一綁帶，供綁縛於人體胸部或其他部位，藉由電 極接解皮膚以取出心跳脈衝之電位差，以計算心跳之數 據。 * 然，中華民國專利 1 50548、333445、286538、 243179、 241002、 56783卜 526649、 454502、 448761、 36M96、275790、M243 1 80,缺點：1·上述生理感測裝置 或系統，多採用可攜帶式或是可穿戴式的感測器結構，在 使用上必須配戴在衣服或是攜帶在身上；雖然是可拆卸 式’部也造成使用上的不方便。2 ·上述生理感測裝置或系 統’感測器多採硬體結構，但生理監測必須接觸身體肌 膚’是故無法輕易地達到吸濕排汗功能，或是造成皮膚相 關疾病’諸如過敏等。3 ·上述生理感測裝置或系統，在與 感測益設計上並不具有柔軟及舒適等特性，使用上並無法 達到長期或是連續性時間的監測效果，因為容易造成皮膚 的不舒適性。4·上述生理感測裝置或系統，從外觀來看， 多為可輕易地看到或是引人注意者，且硬體並未微小化， 使用上必須有可安置的空間，或是以手持之；因此配戴時 或多或少會受到不必要的干擾，無法在無感狀態中使用。 再者，US4608987、US4580572、EP0375440A1、 JP6070897A2、JP600 79957A2其缺點：1.上述具監測功能
1274270 五、發明說明（6) ~~ ^ 的紡織品中’接觸人體肌膚的生理感測元件為冰冷 結構物，因為不具有柔軟及舒適性，在使用上令人 在的感覺。2·上述具監測功能的紡織品中，感^點 器間的配線多是採用外接式導電線（非導電性纖1維 接，使用時因為要考量到這些外接式配線的整理二 置及造成斷線等因素，故有其使用上的不方便性。 具監測功能的紡織品中，接觸皮膚的感測元件或電 纖維狀可導電性多孔材料，在市場上不普遍，且特 度、彈性、吸濕）遠不如紗線。4·上述具監測功能 品中’其織物電極經過硬化處理，並不適合接觸人 用，或是用於極化用電極時，其目的在於耐摩性， 體時卻會令人感到不舒適，亦不適合接觸人體來使 上述具監測功此*的纺織品中，使用外接式電極當感 必須安裝固定後才能使用，使用過程繁複，無法融 活。 又 JP2000000221A2、 US6381482、 US614555卜 WO309471 7A1其缺點：1·上述具監測功能的紡織品q 不具有可攜式或是可穿戴式的便利性。2·上述具監 的紡織品中，感測器必須結合大面積織物，才有具 果。 此 目兩並&有揭示一種電極具有舒適、透 二二I伸縮等特性，以及透過無線傳輸之方式，讓 二=測過程中不會有束缚覺，並可長時間觀 者的生理訊息。 的金屬 有不自 到控制 )來連 安置位 3 ·上述 極採用 性（強 的纺織 體來使 接觸人 用。5 · 測器且 入於生 ，，並 測功能 體效 氣、柔 使用者 察使用
1274270 五、發明說明（7) 發明内容】 本發明之主要目的，在於提供一種鉦線傳輸之心電監 因π物一導電織物電極結合』；方式， ΐ生；；ί無線傳輸之方式’可長時間監測使用者之心電 本發明之次Iθ μ ^ 測結構，其係利用=二在於提供一種無線傳輸之心電監 位於一待測人體 夕二導電織物電極，二導電織物電極 ........ 左右胸隹丨I叙链m „ .必€織物 [ 測 因
4、、、口啊 1糸利用至少二道®企 …外丨寸W 位於一待測人體之/ 一等電織物電極，二導電織 電極位於該待測人&右=倒數第四根肋骨處，一導 極可透過一織法與一之月部之任一位置，該三導電織物電 程中不會有束縛^ ^ Ϊ物做一連接，讓使用者進行量測過 本發明之又一^見。 測結構，透過無線=:在於提供一種無線傳輸之心電監 動式裝置（例如·· PDA ^方式可使監測之資料傳輸至一移 微小化，所以縱使需要3毒一/冬蠕機，由於該移動式裝置可 :便’且由於微小化的2:監测，並不會造成使用者之 σ° 式裝置可手持或放置於口袋即 實施方式]
茲為使責審查委U 效有更進~ . 焉對本發明> 4士 ^ ^ ^ ^步之瞭解與切、1月之、、、口構特徵及所達成之 合汗細之說明，爷 、W識，謹佐以射 "兄月如後·· 孕乂佳之霄施例及配 1274270 五 、發明說明（8) _ 請參閱第一圖，其係為本發明之一較佳實施例之方塊 不意圖；如圖所示本發明係為一種無線傳輪之心電監測結 構’其主要結構係包括··至少三導電織物電極1 0，其係包 $導電纖維與非導電纖維；一發射轉換單元3 〇，透過至少 三導電紗線20連接該三導電織物電極1 〇，該發射轉換單元 30接收一輸入訊號，轉換為一發射訊號；一無線發射模組 4 0 ’接收該發射訊號，產生一對應的無線訊號；以及一發 射天線5 0，接收該無線訊號並傳送至一無線接收裝置6 〇。 其中，該織物導電電極之描述如下，以針織或梭織加 工’表面電阻：〇. 16 Ω /cm2: 纖維規格：
導電纖維（A):鍍銀紗線i5〇D/72f 非導電纖維（B): PET 150D/48f 加工條件：2(A)1(B) 214 TPM 清參閱第一 A圖以及第二B圖，其係為本發明之一較佳 只施例之導電織物電極之放置位置之示意圖；如圖所示， 將該三導電織物電極1 〇，二導電織物電極1 2、丨4分別車縫 在緊身服飾的作左右胸倒數第四根肋骨附近的位置上，一 導電織物電極1 6則車縫在内衣背部的任一與肌膚緊貼處。 請參閱第三圖，其係為本發明之一較佳實施例之織物 隔絕電磁波及保護之結構示意圖；如圖所示，該導電織物 電極10之導電紗線與該導電紗線2〇之外侧，由外而内係包 含一電磁波隔離層70、一絕緣層80以及一導線固定層9〇,
第12頁 I274270 ^^^____一-- 五、發明說明（9) 該電磁波隔離層7 0以導電紗線7 2交織成電磁波隔離屏障； 該絕緣層8 0，以非導電紗線織成絕緣層；該導線固定層 9 0，以一雙層織法織成固定及保護該導電紗線2 0或該導電 織物電極1 〇之導電紗線。其組成與織造條件如1· 1 ·經密：1 8 0根/英吋 2 ·緯密：1 8 0根/英叶 3 ·經紗：A = p e t 1 5 0 d B =鍍銀纖維 4 ·緯紗：A = p e t 1 5 0 d B =鍍銀纖維 5·經紗排列：A108，（1B2 A )*88，Al〇8，（1B2 A )木 70， A108， （1B2 A )*88， A108 6·穿綜序列：（1·2·3·4·5·6·1·7·3·4·8·6)* 24’ 【（1· 9· 3· 4· 10· 6· 1· 11· 3· 4· 12· 6· ) “1 ’ (1·9·3·4·10·6·1·13·1·415·16·3·4·13·14·15·16·6·17) ’（1.13.1.415.16.3.4.13.14.15.16.6.1·11·3·4·12·6) ’（1· 9· 3·4· 10. 6· 1· 11·3·4· 12· 6· )*11， (1· 2· 3· 4· 5· 6· 1· 7· 3· 4· 8· 6)* 2 】*3，
(1· 2· 3· 4· 5· 6· 1· 7· 3· 4· 8· 6)* 22 7緯紗排列：1Β2 A 、 當手機撥通後靠近人體時，會對心電訊號造成干擾’ 其是在100Hz以及120Hz的增益程度，嚴重的改變了心電 说號在頻譜的分布情形。在量測過程中若有受測者以外的 人接近或接觸到心電訊號的傳輸路徑時，其會將環境的 60Hz干擾導入到訊號内。但無論是交流干擾及電磁干擾， 其在使用本案例的產製品後，其訊號品質大幅被改善了。
第13頁 1274270 五、發明說明（ίο) 其量化後的結果如丁表所示。 交流干擾成分 電磁波干擾成分 60Hz的增益 (unit) 100Hz的增益 (unit) 120Hz的增益 (unit) 標準傳輸線 0.4729 10.3239 1.966 本案例的產製 品 0.1233 0.0639 0.0273 案例一：心電監視束帶 A.心電偵測單元： 1 ·將三片導電織物電極分別車縫在胸帶上 2·三個導電鈕釦分別串接在三片織物上，提供導電織物 與具備藍芽傳輸介面之心電偵測器的電傳導路徑 3·產製品可穿戴在胸部，透過藍芽介面將债測到的訊息 傳輸到PDA上 B·以一錶帶的載體固定PDA，使其可以穿戴在人體的四肢 案例二：心電監視服飾 A·心電偵測單元：
----- 第14頁 1174270 、發明說明（u) 右 内 1 ·將三片導電織物電極， 胸甸數第四根肋骨附近的立:別車縫在緊身服飾的左 衣背部的任一與肌膚緊貼處，弟三片電極則車縫在 個導電電極钮I口，分別、类、典 別串接在三片繼，提股的導電紗線分 之:電偵測器的電傳導路徑、我物〃具備藍芽傳輸介面 '其中，導電纖維與肌膚A 2到；三個導電鈕釦與肌膚： 1由織物或紗線 材料達到 .，何接觸，可由織物或絕緣 •產製品可穿戴在人體上半 的訊息傳輸到PDA上 透過藍芽介面將偵測到 B·以-運動外套的口袋為p 在人體身上 執體使其可以穿帶戴 案例三：心電監視腰帶 A·心電偵測單元： 1 ·將二片導電織物電極，兩片分 左右胸倒數第四根肋骨附近的位置上了 =在緊身服飾的作 衣背部的任一與肌膚緊貼處 ’第二片則車縫在内 2·三個導電鈕釦，分別透過四人 接在三片織物上，提供導電織物與:^慈，電紗線分別串 電與心跳偵測器的電傳導路徑，一 /、叙牙傳輪介面之心 3·其f，導電纖維與肌膚;任何接觸， 達到；二個導電鈕釦與肌膚無任 由織物或紗線 接觸，可由織物或絕緣
第15頁 1274270 五、發明說明（12) 材料達到； 4·產製品可 的訊息傳輸到 B ·以一腰帶 上。 綜上所述 供產業利用者 無疑，爰依法 利，至感為禱 惟以上所 非用來限定本 圍所述之形狀 飾’均應包括
穿載在人體上半身，透過藍芽介面將偵 PDA 上。 J 為PDA的載體，使其可以穿帶載在人體身 ，本發明係實為一具有新穎性、 ，應符合我國專利法所規定之專利申 提出發明專利申請，析釣局早曰件
述者，僅為本發明之一較佳實施 發明實施之範圍，舉凡依本 ：U 、構造、特徵及精神所為之 ：：：乾 於本發明之申請專利範圍内。 化與修
第16頁 1274270 圖式簡單說明 【圖示簡單說明】 第一圖：其係為本發明之一較佳實施例之方塊示意圖。 第二A圖：其係為本發明之一較佳實施例之導電織物電極 之前方放置位置之示意圖。 第二B圖：其係為本發明之一較佳實施例之導電織物電極 之背部放置位置之示意圖。 第三圖：其係為本發明之一較佳實施例之織物隔絕電磁波 及保護之結構示意圖。 【主要元件符號說明】 1 0三導電織物電極 1 2導電織物電極 1 4導電織物電極 1 6導電織物電極 2 0導電紗線 30發射轉換單元 4 0無線發射模組 5 0發射天線 6 0無線接收裝置 70電磁波隔離層 8 0絕緣層 9 0導線固定層
第17頁
Claims (1)
1274270 六、申請專利範圍 1 · 一種無線傳輸之心電監測纟 至少三導電織物電極，，:、主要結構係包括·· 維； /、係包含導電纖維與非導電纖 一發射訊號 -二線發射模組’接收該發射訊號 線訊號，以及 一發射轉換單元，透過至小一 織物電極，該發射轉換單¥電紗線連接該三導電 一發射訊號： 、早7接收一輸入訊號，轉換為 產生一對應的無 置發;射天、線#收4無線訊號並傳送至一無線接收裝 其二於Λ導電織物電極與該導電紗線之外側，由外 而内係包含一電磁浊ρ雜 田外 定層。 4磁“離層、-絕緣層以及一導線固 2·如申 極之 •如申 一待 4 ·如申 電極 第四 任一 5·如申 置與 端機 ϊ ί Ϊ範圍第1項所述之結構，其中該導電織物電 表面電阻係數係小於2〇Ω /cm2。 請專利範圍第1項所述之結構，其中該導電紗線盘 測人體未有任何接觸。 〃 請專利範圍第1項所述之結構，其中該至少三導電 之位置為二導電電極位於該待測人體之左右胸倒數 根肋骨處，一導電電極係位於該待測人體之背部之 位置，且與該待測人體互相接觸。 請專利耙圍第1項所述之結構，其中該無線接收裝 一遠細r機連接，將所接收之3無線訊號傳輸至該遠 執行0
第18頁 1274270 六、申請專利範圍 6.如申請專利範圍第1項所述之結構，其中無線接收裝置 可為一個人數位助理（PDA)其係包含一藍芽模組。 7·如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該電磁波隔離 層係為一導電織物之電磁波隔離層。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該絕緣層係為 一非導電紗線。 9·如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該導線固定層 係利用一雙層織法織成導線固定，並具有保護之功能胃。 1 0 · —種無線傳輸之心電監測結構，其主要結構係包括·· 複數個導電織物電極； 一發射轉換單元，透過複數個導電紗線連接該導電織 物電極，該發射轉換單元接收一輸入訊號，轉換為〜 發射訊號； 〜 一無線發射模組，接收該發射訊號，產生一對應的無 線訊滅i，以及 一發射天線，接收該無線訊號並傳送至一無線接收 置。 、 11·如申請專利範圍第丨0項所述之結構，其中該導電織物 電極之表面電阻係數係小於20Ω /cm2。 12 ·如申請專利範圍第1 0項所述之結構，其中該導電紗線 與一待測人體未有任何接觸。 13·如申請專利範圍第1 0項所述之結構，其中該無線接收 裝置與一遠端機連接，將所接收之該無線訊號傳輸至該 遠端機執行。
第19頁 1274270
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