穿戴式或手持式設(shè)備用之生理電極裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是關(guān)于穿戴式或手持式設(shè)備用之生理電極裝置，尤其是記錄電生理訊號(hào)用之穿戴式或手持式設(shè)備用之生理電極裝置。其包含一導(dǎo)電本體、位于該導(dǎo)電本體上方的一銀層、位于該銀層上方的一銀化合物層、位于該銀化合物層上方的一液體吸附暨釋放組件、包覆該液體吸附暨釋放組件之上表面與部分側(cè)面的一阻擋組件及用以使該阻擋組件于至少兩位置之間往復(fù)的一移動(dòng)機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型具有易及時(shí)使用、無(wú)生理負(fù)擔(dān)且記錄精確的有益效果。
【專利說(shuō)明】
穿戴式或手持式設(shè)備用之生理電極裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型是關(guān)于穿戴式或手持式設(shè)備用之生理電極裝置，尤其是記錄電生理訊號(hào)用之穿戴式或手持式設(shè)備用之生理電極裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]美國(guó)自1900年迄今，每年第一名死亡原因皆是心臟病。藉由心電圖可早期診斷出大部份的心臟病，然而對(duì)于早期的心臟病患而言，其心電圖并非每次都異常而是偶發(fā)性異常，此些偶發(fā)性異常所造成的表征例如是每日僅一兩次持續(xù)數(shù)秒的胸痛或氣悶，除此之外，患者其它時(shí)間的心電圖皆正常。此異常心電圖是診斷心臟病的重要依據(jù)。要記錄偶發(fā)的異常心電圖，效果最好的是霍特氏心電圖記錄機(jī)(Holter ECG recorder)，其可連續(xù)記錄24小時(shí)大約10萬(wàn)次心搏的肢導(dǎo)與胸導(dǎo)的心電圖，后續(xù)再由心臟內(nèi)科醫(yī)師仔細(xì)判讀。然而，使用霍特心電圖記錄機(jī)要貼許多生理電極在身上，這會(huì)讓人皮癢難耐。而目前唯一被認(rèn)可在醫(yī)療應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)生理電極，是銀/氯化銀/氯化鉀(Ag/AgCl/KCl)結(jié)構(gòu)(參考ANSI/AAMI EC12:Disposable ECG electrodes)，這也是一般電化學(xué)和電生理研究中常用的結(jié)構(gòu)。此生理電極具有銀、由銀片表面所氧化成的氯化銀薄膜及一層富含氯化鉀的凝膠。將此生理電極貼在皮膚上，可藉由鉀離子與氯離子將心臟、肌肉或腦細(xì)胞活動(dòng)產(chǎn)生的電生理訊號(hào)經(jīng)過(guò)大血管至小血管(內(nèi)含血液是良導(dǎo)體)再經(jīng)過(guò)皮膚的汗腺(汗液含鉀鈉氯離子易導(dǎo)電)傳導(dǎo)至氯化鉀/氯化銀/銀界面。心電圖設(shè)備再由下面所列的兩個(gè)電化學(xué)反應(yīng)，將血液中之離子流(Cl—、Na+、HC0—、K+等)所呈現(xiàn)的電生理訊號(hào)轉(zhuǎn)換成金屬導(dǎo)體(銀、銅等)中的電子流或半導(dǎo)體中的電子/電洞流。電子流或電子/電洞流即使在不同的導(dǎo)體(銀、銅、或硅)中流動(dòng)，接口所引起的噪聲仍然很小可忽略，故可輕易在集成電路中進(jìn)行放大、濾波等處理。
[0003]Ag<-->Ag++e_;
[0004]Ag++cr<>AgCl ；
[0005]凝膠內(nèi)采用氯化鉀而不用氯化鈉的原因，是因?yàn)槁入x子與鉀離子在水中的擴(kuò)散速率很接近，在擴(kuò)散時(shí)碰到半透膜引起的膜電位(membrane potential)很小。相對(duì)地，氯離子與鈉離子在水中的擴(kuò)散速率相差較遠(yuǎn)，易形成額外的膜電位，干擾要擷取的生理訊號(hào)而導(dǎo)致較不準(zhǔn)確的結(jié)果。然而，細(xì)胞內(nèi)液的鉀離子濃度較高，而細(xì)胞外液、血液及汗液的鉀離子濃度較低，不足以造成穩(wěn)定的電位，因此，僅以表皮的汗液導(dǎo)電并不理想，必須外加氯化鉀溶液。在符合ANSI/AAMI EC12的標(biāo)準(zhǔn)生理電極內(nèi)，只要電極的溫度接近體溫、凝膠中的銀離子與氯離子兩者的濃度維持穩(wěn)定，上述電化學(xué)反應(yīng)所形成的半電池電位(half-cel Ipotential)就會(huì)穩(wěn)定，也就能順利取得電生理訊號(hào)了。電生理訊號(hào)經(jīng)過(guò)貼在皮膚上的電極，傳導(dǎo)至模擬電路再至數(shù)字電路，再經(jīng)過(guò)韌體和軟件等等的運(yùn)算處理后，可組成心電圖(ECG)、肌電圖(EMG)、腦電圖(EEG)等，用于診斷各種疾病以維護(hù)人體健康。在實(shí)際應(yīng)用上，銀較貴且較軟，故常以較硬的銅合金為本體，在本體的一面鍍銀薄膜，再將銀薄膜浸泡在稀鹽酸中通正電行陽(yáng)極處理，銀表面即氧化形成氯化銀薄膜;在銅本體的另一面鍍錫、鎳、或金避免銅本體在空氣中氧化，如此一來(lái)，銅本體可接觸或焊接其它導(dǎo)體以連接半導(dǎo)體電路。目前在醫(yī)院常見(jiàn)的生理電極呈圓盤(pán)狀，其核心為一直徑約1mm的銀/氯化銀片，一側(cè)有凝膠以接觸皮膚而另一側(cè)有按扣(snap-1n button)以藉由電線連接至心電圖計(jì)、肌電計(jì)或腦電圖計(jì)等儀器。
[0006]請(qǐng)參考圖1，圖1顯示Einthoven三角形所定義的三肢導(dǎo)。對(duì)于心電圖而言，最常用于疾病診斷的是如圖1中所示的Einthoven三角形所定義的三肢導(dǎo)1、I1、III(limb肢導(dǎo)I，IIJIDo
[0007]由定義上看，要取得肢導(dǎo)，電極可以放在上下肢的任何一處皆可。然而在實(shí)際應(yīng)用上，通常電極是貼在腕部或踝部?jī)?nèi)側(cè)，因?yàn)榇瞬糠蓦姌O到血管之間僅是薄薄的肌腱而幾乎無(wú)肌肉，故可避免肌肉運(yùn)動(dòng)對(duì)肢導(dǎo)造成干擾(mot1n artifact)，例如人體不可避免的呼吸運(yùn)動(dòng)就必然會(huì)對(duì)肢導(dǎo)K肢導(dǎo)I)造成基線漂移(baseline wandering)。對(duì)于心臟內(nèi)科醫(yī)師要審視的診斷用心電圖，需要高品質(zhì)低干擾，因此必須讓病患靜臥并在腕部及踝部?jī)?nèi)側(cè)貼電極，避免運(yùn)動(dòng)干擾。對(duì)于手持式或穿戴式設(shè)備而言，其常常是用來(lái)擷取在活動(dòng)中、而非靜臥中的人體電生理訊號(hào)，必然會(huì)面臨更嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)干擾。
[0008]雖然銀/氯化銀/氯化鉀(Ag/AgCl/KCl)結(jié)構(gòu)電極可取得品質(zhì)良好的心電圖，但長(zhǎng)時(shí)間接觸銀、氯、鉀離子和凝膠，會(huì)使皮膚紅腫發(fā)癢很不舒服，超過(guò)兩天就可能潰爛發(fā)炎化膿，這是在加護(hù)病房常見(jiàn)的。并且綁一臺(tái)心電圖機(jī)在身上，嚴(yán)重干擾日常生活作息，絕大部份的心臟病患戴了一天之后，就不愿再戴。為了解決此問(wèn)題，市售有多款手持式或穿戴式事件記錄心電圖機(jī)(Event ECG recorder)，讓病患在感覺(jué)不適時(shí)才擷取心電訊號(hào)，平常則不接觸皮膚也不擷取心電訊號(hào)，以避免皮癢。由于凝膠會(huì)沾黏，既引起不適又影響日常生活，且氯化銀呈深棕色，既不美觀又易損耗剝落，所以絕大部份的手持式或穿戴式事件記錄心電圖機(jī)，都不采用標(biāo)準(zhǔn)的銀/氯化銀/氯化鉀(Ag/AgCl/KCl)生理電極，也不用凝膠，而是用金屬或?qū)щ娀衔锂?dāng)導(dǎo)體，直接碰觸人體以擷取生理訊號(hào)，這種電極常稱為干電極(dryelectrode)。由 Michael Neuman等人的研究得知(參考 Neuman，M.R.Chap.48，“B1potential Electrodes.，，in〃The B1medical Engineering Handbook: SecondEdit1n" ,Edited by Joseph D.Bronzino)，相較于標(biāo)準(zhǔn)的銀/氯化銀/氯化鉀生理電極，干電極有阻抗較高、接口電位不穩(wěn)定、易受溫度變化等缺點(diǎn)而造成低頻漂移或高頻(60Hz或無(wú)線電頻率)噪聲，因此藉由干電極所取得的電生理訊號(hào)品質(zhì)甚差。這是因?yàn)楦呻姌O并沒(méi)有穩(wěn)定的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)維持接口電位，而且它本身沒(méi)有凝膠保存氯化鉀水溶液，必須依賴皮膚上水份(汗水)將生理訊號(hào)傳導(dǎo)到心電圖電路。汗水中鉀離子遠(yuǎn)少于鈉離子，離子擴(kuò)散時(shí)會(huì)形成膜電位干擾，構(gòu)成一種低頻漂移。特別是在干冷環(huán)境下，皮膚上的水份很少，難以提供足夠的導(dǎo)電性，致噪聲干擾很嚴(yán)重。
[0009]參考圖2，圖2顯示理想的肢導(dǎo)I心電圖。由于心電圖中的P波、T波、U波等皆為低頻且振幅很小的訊號(hào)，僅QRS波群的振幅較大，因此對(duì)于心電圖(ECG)、肌電圖(EMG)、腦電圖(EEG)三者而言，心電圖最容易受到低頻漂移干擾。干電極常有低頻漂移或高頻(60Hz或無(wú)線電頻率)噪聲，使得P波、T波、U波等被淹沒(méi)在噪聲內(nèi)(參考US 2014/0249398 Al的圖2 )，只有振幅較大的QRS波群能被鑒別。僅能鑒別QRS波群的心電圖，只能用于計(jì)算心率或進(jìn)行心率變異(Heart rate variability，HRV)分析，但不足以進(jìn)行常規(guī)的心臟病診斷。
[0010]干電極還有一項(xiàng)嚴(yán)重的缺點(diǎn)很不利于事件記錄心電圖機(jī)的應(yīng)用，即其反應(yīng)很慢，往往要在電極接觸皮膚十余秒后才能取得訊號(hào)。這對(duì)異常心電圖僅維持?jǐn)?shù)秒鐘的早期心臟病患而言，難謂有幫助。干電極反應(yīng)很慢的原因系如下述。
[0011]參考圖3，圖3顯示生理訊號(hào)經(jīng)皮膚和電極傳導(dǎo)到電生理訊號(hào)放大電路的電路示意圖。習(xí)知之電生理訊號(hào)放大電路的輸入端是一儀表放大器(參考Analog Devices Inc.出產(chǎn)之AD8220規(guī)格書(shū))，為了保護(hù)儀表放大器免于人體的靜電傷害并降低無(wú)線電之干擾，輸入端必須搭配一些電阻、電容和二極管。除此之外，儀表放大器的輸出端還有由電阻電容組成的高通及低通濾波器。在電極接觸人體之前，這些電容和二極管既有的電荷很可能使儀表放大器的輸出漂到上飽和或下飽和區(qū)，而無(wú)法呈現(xiàn)電生理訊號(hào);在電極接觸人體之后，這些電容和二極管開(kāi)始被人體充電或放電，達(dá)一穩(wěn)定狀態(tài)后，儀表放大器的輸出才漂回到線性區(qū)，才能呈現(xiàn)電生理訊號(hào)。電極接觸人體到儀表放大器能呈現(xiàn)電生理訊號(hào)所經(jīng)的時(shí)間，稱為瞬時(shí)時(shí)間(transient time)。若用標(biāo)準(zhǔn)生理電極(符合AAMI EC12)，由于其電阻低于3千奧姆(4.2.2.1 ,AAMI EC12)，因此其瞬時(shí)時(shí)間通常遠(yuǎn)低于一秒鐘，使用者幾乎感覺(jué)不到;若是在干冷的環(huán)境下用干電極，由于其電阻可能高達(dá)數(shù)百萬(wàn)奧姆，因此其瞬時(shí)時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)十余秒鐘。對(duì)于在醫(yī)師診療室中躺三分鐘用標(biāo)準(zhǔn)生理電極擷取完整12導(dǎo)程心電圖的病患而言，瞬時(shí)時(shí)間十余秒鐘幾乎不影響；但是，對(duì)于使用穿戴式或手持式設(shè)備擷取偶爾出現(xiàn)數(shù)秒鐘異常心電圖的病患而言，瞬時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短決定了實(shí)用與否。
[0012]綜合上述，干電極所擷取的心電圖品質(zhì)不佳，僅能用于計(jì)算心率或進(jìn)行心率變異分析，但不足以進(jìn)行常規(guī)的心臟病診斷，若要應(yīng)用在手持式或穿戴式事件記錄心電圖機(jī)，目前仍有未臻完美之處。美國(guó)專利US5289824及5613495請(qǐng)求一款腕表式事件記錄心電圖機(jī)，此實(shí)用新型已獲得美國(guó)政府上市許可(K945476，商品名Hearth Watch III)。在此產(chǎn)品中，電極系位于表身內(nèi)面并用以長(zhǎng)期接觸戴表之手腕。使用此產(chǎn)品時(shí)，穿戴者以非戴表手之手指輕觸心率計(jì)上表面之電極，如此左右手各觸一電極，即可取得心電圖之R峰來(lái)計(jì)算心率。但此產(chǎn)品的電極使用不易銹蝕的鈦，或再覆以導(dǎo)電的氮化鈦、碳化鈦或碳氮化鈦，以使電極表面較美觀。其未使用銀/氯化銀片亦未使用氯化鉀水溶液，當(dāng)手指皮較厚又較干不易導(dǎo)電時(shí)，必須等待較長(zhǎng)時(shí)間才能取得心電圖。除此之外，手指皮膚電阻抗較大，心電圖訊號(hào)易受60Hz、無(wú)線電及肌肉運(yùn)動(dòng)干擾。
[0013]US 5，778，882揭露一可攜式保健信息追蹤設(shè)備，但未說(shuō)明其電極架構(gòu)。
[0014]US 6,587,712 BI揭露一可攜式心電訊號(hào)監(jiān)控設(shè)備，其具有由使用者手持之類似聽(tīng)診器的一探頭(含兩個(gè)電極)。當(dāng)使用者將探頭按在胸廓上時(shí)，可取得心電訊號(hào)。然而，如此獲得的心電訊號(hào)并非Einthoven定義的肢導(dǎo)心電圖，此專利也未說(shuō)明電極材質(zhì)。
[0015]US 7，171，259 B2陳述先前腕表型心率測(cè)量設(shè)備的缺點(diǎn):使用者僅以一支手指的指尖碰觸腕表外側(cè)，因此兩手的相對(duì)位置不穩(wěn)定、手指肌肉活動(dòng)造成干擾、及接觸面積太小且表皮太干，如此所取得的心電訊號(hào)很不穩(wěn)定難以解讀。此專利提出一改良性架構(gòu)，其在腕表外側(cè)設(shè)置多個(gè)電極讓使用者以兩支手指〃環(huán)扣〃腕表(例如以食指和拇指組成一圈)，如此可使兩手的相對(duì)位置較穩(wěn)定，且接觸面積較大，可得到較佳的心電訊號(hào)品質(zhì)。此專利亦提出以透明導(dǎo)電材質(zhì)氧化銦錫(Indium-Tin-Oxide，ΙΤ0)鍍于表面，使表面兼具電極功能以取得較大接觸面積，但此專利未提出銀/氯化銀/氯化鉀電極架構(gòu)。
[0016]US 7,197,351 B2揭露了一款手持式設(shè)備，其外殼含兩個(gè)電極，一電極供使用者右手握持時(shí)接觸，另一電極位于設(shè)備底側(cè)以接觸左胸，以取得肢導(dǎo)I之肢導(dǎo)心電圖。此專利未說(shuō)明電極材質(zhì)，在使用時(shí)必須赤裸左胸，且右手電極是透過(guò)手掌及手指的肌肉才連接到手腕的大血管，故使用時(shí)右手必須適當(dāng)出力才能握持設(shè)備并接觸左胸，因此不可避免會(huì)受右手肌肉運(yùn)動(dòng)干擾。
[0017]US 7,471,976 B2揭露揭露一名片型手持式設(shè)備，其在兩側(cè)處各設(shè)有一無(wú)凝膠電極供使用者的手指接觸以取得心電圖。此專利僅說(shuō)明電極的材質(zhì)是導(dǎo)電金屬或橡膠，且未使用氯化鉀水溶液。
[0018]US 7,894,888 B2揭露一腕表型的心電訊號(hào)記錄器，其表本體內(nèi)層設(shè)有一電極，本體外層和表帶設(shè)有兩電極。將手指和左下腹接觸此腕表，即可擷取Einthoven定義的三肢導(dǎo)。此專利提出以壓力、紅外線或電阻抗傳感器，得知電極是否接觸身體，以適時(shí)啟動(dòng)心電圖電路，但此專利未說(shuō)明電極材質(zhì)。
[0019]US 7,896,811 B2揭露一手持式設(shè)備(例如手機(jī))，其在機(jī)殼處裝設(shè)有兩電極及兩壓力傳感器。但此專利未說(shuō)明電極的材質(zhì)，也未用到氯化鉀水溶液。
[0020]US 8，082，762 B2揭露一款含導(dǎo)電材質(zhì)及有彈性之紡織品的電極，安裝在衣物上。其中一實(shí)施例為銅體鍍銀線(silver plated copper wire)和尼龍?bào)w鍍銀紡紗(silvermetalized nylon yarn)，但其作用為導(dǎo)電，而非銀/氯化銀架構(gòu)，故不能維持一穩(wěn)定的電化學(xué)電位。
[0021]US 8,214,008 B2揭露一款以含導(dǎo)電材質(zhì)且有彈性的紡織品作為電極，安裝在衣物上，其中一實(shí)施例為含銀微粒的纖維，但其作用為導(dǎo)電，而非銀/氯化銀架構(gòu)，故不能維持一穩(wěn)定的電位學(xué)電位。
[0022]US 8,244,336 B2及US 8,095,199 B2揭露了一款手持式設(shè)備，其外殼含兩個(gè)電極，一電極供使用者右手握持時(shí)接觸，另一電極位于設(shè)備底側(cè)以接觸左胸，以取得肢導(dǎo)I之肢導(dǎo)心電圖。此專利未列出電極材質(zhì)，在使用時(shí)必須赤裸左胸，且右手電極是透過(guò)手掌及手指的肌肉才連接到手腕的大血管，而使用時(shí)右手必須適當(dāng)出力才能握持并接觸左胸，因此不可避免會(huì)受右手肌肉運(yùn)動(dòng)干擾。
[0023]US 8,359,088 B2揭露了一款為折迭式手機(jī)而設(shè)計(jì)的外套，含一雙不銹鋼、銅或黃銅材質(zhì)的電極，以擷取心電圖。
[0024]US 2009/0048526 Al亦為一腕表型的心電訊號(hào)記錄器，它系利用單腕而非雙腕取得的脈搏電訊號(hào)來(lái)偵側(cè)心跳。此記錄器可以獲得心率，再由心率計(jì)算心率變異，但無(wú)法得到Einthoven定義的肢導(dǎo)心電圖。此記錄器能提供的生理或病理訊息遠(yuǎn)不及肢導(dǎo)心電圖。
[0025]US 2011/0066042 Al揭露一手持式設(shè)備，其含有心電圖、心音、及加速度感測(cè)電路。此專利未說(shuō)明電極的材質(zhì)。
[0026]US 2013/0261414 Al揭露一手持式設(shè)備，其包含兩電極及兩個(gè)光血管容積(photoplethysmograph，PPT)傳感器，由兩食指取得心電圖及脈波訊號(hào)。但此專利申請(qǐng)案未說(shuō)明電極的材質(zhì)，也未用到氯化鉀水溶液。
[0027]US 2014/0249398 Al揭露一種利用手持式設(shè)備(例如手機(jī))計(jì)算脈搏傳遞時(shí)間(Pulse Transient Time，PTT)的方法，其利用設(shè)有兩個(gè)電極的手持式設(shè)備由雙手取得心電訊號(hào)并且利用安裝于手持式設(shè)備上的攝影機(jī)由瞳孔取得脈波訊號(hào)，以此兩者之時(shí)間差作為脈搏傳遞時(shí)間。此專利申請(qǐng)案未說(shuō)明電極的材質(zhì)。
[0028]上述先前技術(shù)皆采用干電極，因此會(huì)有阻抗高、基線漂移、瞬時(shí)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。為了克服上述缺點(diǎn)，受美國(guó)專利US5928141及US 6，345，196 BI保護(hù)并獲得美國(guó)政府上市許可的產(chǎn)品(K012012，商品名ecgOhome)實(shí)施一種約名片大小的手持式設(shè)備，其兩側(cè)各設(shè)有一銀/氯化銀電極供使用者手指接觸，電極表面富含小孔以容納氯化鉀水溶液。此產(chǎn)品在平常不使用時(shí)系收藏在提包或衣袋，要使用時(shí)需在電極處滴氯化鉀溶液以增加導(dǎo)電性，始能開(kāi)始記錄，這段準(zhǔn)備過(guò)程大約耗時(shí)十秒，對(duì)于胸痛僅數(shù)秒鐘的初期心臟病患而言，不易擷取到異常心電圖。
[0029]綜合上述，要能及時(shí)擷取偶發(fā)的異常心電圖用于疾病診斷，又不想長(zhǎng)時(shí)間黏貼電極，較佳的方法是利用裝有銀/氯化銀/氯化結(jié)構(gòu)之電極的手持式或穿戴式設(shè)備(手機(jī)或腕表)，并配合將氯化鉀水溶液涂布在身體的適當(dāng)部位卻不會(huì)導(dǎo)致凝膠所造成的不舒適。電極接觸的皮膚和大血管之間較佳地?zé)o肌肉，且手持或穿戴的姿勢(shì)較佳地是讓使用者盡量放松不必用力以減少肌肉運(yùn)動(dòng)干擾的姿勢(shì)。完成記錄后，電極停止接觸皮膚以避免皮膚過(guò)敏致癢。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0030]本實(shí)用新型之目的在于提供一種易及時(shí)使用、無(wú)生理負(fù)擔(dān)且記錄精確可靠的穿戴式或手持式設(shè)備用之生理電極裝置。在一態(tài)樣中，此生理電極裝置包含一導(dǎo)電本體、位于該導(dǎo)電本體上方的一銀層、位于該銀層上方的一銀化合物層、位于該銀化合物層上方的一液體吸附暨釋放組件、包覆該液體吸附暨釋放組件之上表面與部分側(cè)面的一阻擋組件、及用以使該阻擋組件于至少兩位置之間往復(fù)的一移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0031]在根據(jù)本實(shí)用新型之一實(shí)施例中，該阻擋組件是用以與一彈簧耦合、或與一扣件銜合、或與一微動(dòng)開(kāi)關(guān)連接。
[0032]在根據(jù)本實(shí)用新型之一實(shí)施例中，該阻擋組件是一具有彈性可曲撓材質(zhì)的彎曲片狀結(jié)構(gòu)。
[0033]在根據(jù)本實(shí)用新型之一實(shí)施例中，該阻擋組件有一向內(nèi)延伸之邊緣，以抓持該液體吸附暨釋放組件。
[0034]在根據(jù)本實(shí)用新型之一實(shí)施例中，該銀層與該銀化合物層共同具有向內(nèi)延伸之邊緣，以抓持該液體吸附暨釋放組件。
[0035]本實(shí)用新型之另一目的在于提供一種易及時(shí)使用、無(wú)生理負(fù)擔(dān)且記錄精確可靠之用于記錄心電圖的穿戴式設(shè)備。在一態(tài)樣中，此用于記錄心電圖的穿戴式設(shè)備包含一穿戴式設(shè)備內(nèi)面、和該穿戴式設(shè)備內(nèi)面相對(duì)的一穿戴式設(shè)備外面、一本體、及一第一電極與一第二電極。該本體包含一心電圖放大電路、一微控制器、一內(nèi)存、一電池及一控制韌體。該第一電極與該第二電極中的每一者包含一銀層與一銀化合物層、一阻擋組件、一液體吸附暨釋放組件、及一移動(dòng)機(jī)構(gòu)。該第一電極是位于該穿戴式設(shè)備內(nèi)面處并用以置于一腕部之一橈動(dòng)脈與一尺動(dòng)脈之間。該第二電極是位于該穿戴式設(shè)備外面處。該第一電極與該第二電極可分別連接至該心電圖放大電路的兩輸入端。
[0036]在根據(jù)本實(shí)用新型之一實(shí)施例中，該用于記錄心電圖的穿戴式設(shè)備更包含一第三電極裝置位于該穿戴式設(shè)備外面處，該第三電極裝置包含一銀層與一銀化合物層、一阻擋組件、一液體吸附暨釋放組件、及一移動(dòng)機(jī)構(gòu)。該第三電極裝置連接該心電圖放大電路的一第三輸入端。
[0037]在根據(jù)本實(shí)用新型之一實(shí)施例中，該用于記錄心電圖的穿戴式設(shè)備是一腕表。
[0038]在根據(jù)本實(shí)用新型之一實(shí)施例中，該心電圖是利用內(nèi)建之一無(wú)線傳輸裝置，傳送至其它通訊設(shè)備，以便顯示、儲(chǔ)存、分析及/或診斷。
[0039]本實(shí)用新型之更另一目的在于提供一種易及時(shí)使用、無(wú)生理負(fù)擔(dān)且記錄精確可靠之用于記錄心電圖的手持式設(shè)備。在一態(tài)樣中，此用于記錄心電圖的手持式設(shè)備包含具有一第一面以及與該第一面相對(duì)之一第二面的一設(shè)備本體以及一第一電極裝置與一第二電極裝置。該設(shè)備本體更包含一心電圖放大電路、一微控制器、一無(wú)線傳輸電路、一內(nèi)存、一電池與一控制韌體。該第一電極裝置系位于該設(shè)備本體之該第一面并包含一銀層與一銀化合物層以及一液體吸附暨釋放組件。該第二電極裝置是以一轉(zhuǎn)臂與一樞紐與該設(shè)備本體連接。該第一電極裝置與該第二電極裝置分別電性連接至該心電圖放大電路之兩輸入端。當(dāng)該手持式設(shè)備處于不進(jìn)行記錄之狀態(tài)時(shí)，該第二電極裝置是用以遮覆該第一電極上裝置以避免該第一電極裝置暴露，當(dāng)該手持式設(shè)備欲進(jìn)行記錄時(shí)，該第二電極是用以被翻轉(zhuǎn)至該本體之該第二面以露出該第一電極裝置與該第二電極裝置供一使用者接觸。
[0040]在根據(jù)本實(shí)用新型之一實(shí)施例中，該用于記錄心電圖的手持式設(shè)備更包含一永久磁石或一彈簧用以使該第二電極裝置緊靠該第一電極裝置。
[0041]在根據(jù)本實(shí)用新型之一實(shí)施例中，該用于記錄心電圖的手持式設(shè)備更包含位于該手持式設(shè)備之一側(cè)面且電性連接至該心電圖放大電路之一第三輸入端的一第三電極裝置。該第三電極裝置包含一銀層與一銀化合物層、一阻擋組件、一液體吸附暨釋放組件、及一移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0042]本實(shí)用新型之更另一目的在于提供一種易及時(shí)使用、無(wú)生理負(fù)擔(dān)且記錄精確可靠之用于記錄心電圖的腕戴設(shè)備。在一態(tài)樣中，此用于記錄心電圖的腕戴設(shè)備包含一主腕帶及一副腕帶，其中該主腕帶與該副腕帶系分別用以穿戴在一使用者的兩手腕。該主腕帶包含一本體、一第一束帶、一第一電極裝置、一第一導(dǎo)電接點(diǎn)及二條第一連接線。該本體包含一心電圖放大電路、一微控制器、一電池、一內(nèi)存與一控制韌體。該第一電極裝置是位于該第一束帶內(nèi)側(cè)并用以置于一腕部之一橈動(dòng)脈與一尺動(dòng)脈之間。該第一電極裝置包含一第一銀層與一第一銀化合物層、一第一阻擋組件、一第一液體吸附暨釋放組件、及一第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)。該第一電極裝置是以兩條該第一連接線中的一者連接至該心電圖放大電路之一第一輸入端，且該第一導(dǎo)電接點(diǎn)是以兩條該第一連接線中的另一者連接至該心電圖放大電路之一第二輸入端。該副腕帶包含一第二束帶、一第二導(dǎo)電接點(diǎn)、一第二電極裝置及一條第二連接線。該第二電極裝置是位于該第二束帶內(nèi)側(cè)并用以置于另一腕部之一橈動(dòng)脈與一尺動(dòng)脈之間。該第二電極裝置包含一第二銀層與一第二銀化合物層、一第二阻擋組件、一第二液體吸附暨釋放組件、及一第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)。該第二導(dǎo)電接點(diǎn)是以該第二連接線連接至該第二電極
目.ο
[0043]在根據(jù)本實(shí)用新型之一實(shí)施例中，該該主腕帶更包含一開(kāi)關(guān)。該開(kāi)關(guān)于該主腕帶和該副腕帶接觸與不接觸時(shí)分別呈現(xiàn)不同的邏輯狀態(tài)予該微控制器。
[0044]本實(shí)用新型之穿戴式或手持式設(shè)備用生理電極在不進(jìn)行電生理訊號(hào)記錄時(shí)，阻擋組件蓋住電極以避免電極接觸身體造成皮膚過(guò)敏致癢并同時(shí)阻止電化學(xué)溶液蒸發(fā);在進(jìn)行生理訊號(hào)記錄時(shí)，使用者可迅速順手地?fù)荛_(kāi)阻擋組件，使電極露出接觸身體并同時(shí)擠壓液體吸附暨釋放組件而釋出電化學(xué)水溶液。藉此，電化學(xué)溶液得以涂抹在電極上形成良好的電導(dǎo)體，大幅縮短瞬時(shí)時(shí)間，俾便立即取得低噪聲高品質(zhì)的電生理訊號(hào)。是以本實(shí)用新型之穿戴式或手持式設(shè)備用生理電極可改善現(xiàn)有技術(shù)的缺失，順利記錄早期心臟病患的異常心電圖但不致引起皮膚不適。
[0045]為讓本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更能明顯易懂，下文將以實(shí)施例并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。需注意的是，所附圖式中的各組件僅是示意，并未按照各組件的實(shí)際比例進(jìn)行繪示?！靖綀D說(shuō)明】[0〇46]圖1顯示Einthoven三角形所定義的三肢導(dǎo)。[〇〇47]圖2顯示理想的肢導(dǎo)I心電圖。[〇〇48]圖3顯示生理訊號(hào)經(jīng)皮膚和電極傳導(dǎo)到電生理訊號(hào)放大電路的電路示意圖。
[0049]圖4A所示為本實(shí)用新型一實(shí)施例之一生理電極裝置的橫剖面圖。
[0050]圖4B與4C顯示根據(jù)本實(shí)用新型不同實(shí)施例之移動(dòng)機(jī)構(gòu)及阻擋組件的俯視圖，圖中亦顯示阻擋組件移動(dòng)前與移動(dòng)后之位置。
[0051]圖4D與4E顯示圖4B與4C中之實(shí)施例的變化型，本圖中亦顯示阻擋組件移動(dòng)前與移動(dòng)后之位置。[〇〇52]圖4F顯示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例之一扣件的示意圖。[〇〇53]圖5顯示根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例之生理電極裝置應(yīng)用于穿戴式或手持式心電圖記綠器的系統(tǒng)架構(gòu)。[〇〇54]圖6顯示根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例之一生理電極裝置的橫剖面圖。
[0055]圖7A顯示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例包含本實(shí)用新型之生理電極裝置之腕表的內(nèi)面與外面俯視圖。[〇〇56]圖7B顯示記錄心電圖時(shí)圖7A之腕表的使用狀態(tài)。[〇〇57]圖8顯示人體之腕部?jī)?nèi)側(cè)的示意圖。[〇〇58]圖9A顯示根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例包含本實(shí)用新型之生理電極裝置之腕表的內(nèi)面與外面俯視圖。[0〇59]圖9B顯示顯示使用者左手戴上圖9A之腕表后的狀態(tài)。
[0060]圖10-12分別顯示記錄第一、二、三導(dǎo)程心電圖時(shí)圖9A之腕表的使用狀態(tài)。[〇〇61]圖13顯示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例之包含本實(shí)用新型之生理電極裝置之手機(jī)分別在不擷取與擷取電生理訊號(hào)時(shí)的狀態(tài)側(cè)視圖。[〇〇62]圖14顯示圖13之實(shí)施例的變化型。[〇〇63]圖15顯示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例包含本實(shí)用新型之生理電極裝置之雙腕帶穿戴設(shè)備的使用狀態(tài)圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0064]下面將詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，舉凡本中所述的組件、組件子部、結(jié)構(gòu)、材料、配置等皆可不依說(shuō)明的順序或所屬的實(shí)施例而任意搭配成新的實(shí)施例，此些實(shí)施例當(dāng)屬本實(shí)用新型之范疇。
[0065]實(shí)施例一:[〇〇66]請(qǐng)參考圖4A，其顯示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例之一生理電極裝置的橫剖面圖。此生理電極裝置包含一導(dǎo)電本體1如銅合金本體、位于該導(dǎo)電本體1上方的一銀層2、位于該銀層2上方的一銀化合物層2’如一氯化銀層、位于該銀化合物層2’上方的一液體吸附暨釋放組件4、包覆該液體吸附暨釋放組件4之上表面與部分側(cè)面的一阻擋組件3如一擋片、及用以使該阻擋組件3于至少兩位置之間往復(fù)的一移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未顯示于圖4A中，后續(xù)將參考圖4B-4F詳細(xì)說(shuō)明)。只要能維持良好的導(dǎo)電性，導(dǎo)電本體1可以是任何金屬之合金、化合物、導(dǎo)電聚合物、或其它材料如奈米碳管。在一實(shí)施例中，液體吸附暨釋放組件4為可壓縮且富含孔洞的結(jié)構(gòu)如人造泡綿(sponge)或水膠(hydro-gel )，是以其吸收電化學(xué)溶液如氯化鉀水溶液(Potassium chloride solut1n)后體積略為膨脹，俾以接觸銀化合物層2’之上表面并與阻擋組件3緊密嵌合不致脫落。應(yīng)注意，電化學(xué)溶液和銀化合物層2’應(yīng)具有一共同的離子，在本實(shí)施例中此共同的離子為氯離子。然而，此一共同的離子也可以為其它離子。在一實(shí)施例中，阻擋組件3可為一具有彈性可曲撓材質(zhì)(例如塑料)之彎曲片狀結(jié)構(gòu)。以剖面視之，阻擋組件3之外緣稍向內(nèi)延伸呈一 C型，使液體吸附暨釋放組件4在操作期間不會(huì)因正常移動(dòng)而脫落，但可被工具(如鑷子)拉出以便清洗或更換。由于阻擋組件3與液體吸附暨釋放組件4緊密嵌合，當(dāng)阻擋組件3在銀層2與銀化合物層2’(后文中將兩者簡(jiǎn)稱為電極)上方移動(dòng)時(shí)會(huì)使液體吸附暨釋放組件4同步移動(dòng)，如此即可將電化學(xué)溶液如氯化鉀水溶液(為了便于說(shuō)明，后文中將使用氯化鉀水溶液來(lái)代表電化學(xué)溶液)均勻涂布在電極上。阻擋組件3在被使用者撥動(dòng)時(shí)會(huì)略為變形，即可擠壓阻擋組件3內(nèi)部的液體吸附暨釋放組件4,以擠出少量的氯化鉀水溶液到電極表面。為求電極表面能吸附較多的氯化鉀水溶液，可用噴砂使電極表面粗糙，或用工具于電極表面刮出溝痕，以容納較多溶液。另一方面，亦可在氯化鉀水溶液中加入一些凝膠或淀粉以提高黏滯性，使更多溶液停留在電極上。如此一來(lái)，一旦電極接觸皮膚即可使皮膚更濕潤(rùn)，獲得品質(zhì)更佳的電生理訊號(hào)。[〇〇67]現(xiàn)參考圖4B，其顯示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例之一移動(dòng)機(jī)構(gòu)6及一阻擋組件5的俯視圖。移動(dòng)機(jī)構(gòu)6可為一樞紐(pivot)。阻擋組件5代表此組件遮蓋電極之位置，即移動(dòng)前之「 原位」(original posit1n)。在使用時(shí)稍加一橫向力即可推動(dòng)阻擋組件5,使阻擋組件5被推離開(kāi)原位并如箭頭所示以樞紐6為軸心旋轉(zhuǎn)90度后到達(dá)位置7,以暴露出電極。視應(yīng)用需要，阻擋組件5可選擇性地與一彈簧11耦合，在推力消失后把阻擋組件5拉回原位以遮蔽電極。[〇〇68] 現(xiàn)參考圖4C，其顯示根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例之移動(dòng)機(jī)構(gòu)10-1與10-2及一阻擋組件8的俯視圖。移動(dòng)機(jī)構(gòu)10-1與10-2可為一組滑軌。阻擋組件8代表此組件遮蓋電極之位置，g卩移動(dòng)前之「原位」(original posit1n)。在使用時(shí)稍加一橫向力即可推動(dòng)阻擋組件8， 使阻擋組件8被推離開(kāi)原位并如箭頭所示沿滑軌10-1與10-2平移后到達(dá)位置9,以暴露出電極。視應(yīng)用需要，阻擋組件8可選擇性地與一彈簧12耦合，在推力消失后把阻擋組件5拉回原位以遮蔽電極。[〇〇69]根據(jù)本實(shí)用新型之更另一實(shí)施例，圖4B與4C中的兩種移動(dòng)機(jī)構(gòu)可以選擇性地搭配一扣件如圖4F中所示的鎖扣而成為圖4D與4E中的實(shí)施例，讓阻擋組件迅速離開(kāi)原位以露出電極。請(qǐng)參考圖4D、4E與圖4F，圖4F顯示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例之一扣件的示意圖。圖4D 與4E的實(shí)施例系類似于圖4B與4C的實(shí)施例，但圖4D與4E中彈簧11/12’的作用力方向和圖4B 與4C相反。即阻擋組件5/8在原位時(shí)，彈簧11/12’是被壓縮以儲(chǔ)存彈力位能且阻擋組件5/8 與扣件14/15銜合而無(wú)法彈出；當(dāng)要記錄心電圖時(shí)，使用者輕按扣件14/15使鎖件的凸點(diǎn)17(見(jiàn)圖4F)被壓下而不再與阻擋組件5/8的開(kāi)口銜合，讓彈簧釋放彈力位能以迅速推開(kāi)阻擋組件5/8而露出電極。完成心電圖記錄后，使用者需稍用力把阻擋組件5/8自位置7/9處推回原位，鎖扣的凸點(diǎn)17即被懸臂18向上推以與阻擋組件5/8的開(kāi)口銜合，阻擋組件5/8即固定在原位不致被彈簧推出。彈簧迅速推開(kāi)阻擋組件5/8的好處，是讓使用者得以在最短時(shí)間內(nèi)即能擷取心電圖，這對(duì)早期心臟病患(例如偶發(fā)心律不整)是很有利的。阻擋組件5/8的功用在于避免銀、氯、鉀離子等長(zhǎng)時(shí)間接觸皮膚造成不舒服或傷害，亦可避免氯化銀受磨擦而損耗。因此平常不擷取心電圖時(shí)，阻擋組件是在「原位」以遮蔽電極避免接觸皮膚，只有在要擷取心電圖時(shí)才離開(kāi)「原位」，露出電極讓皮膚接觸。
[0070]現(xiàn)參考圖5,其顯示上述實(shí)施例之生理電極裝置應(yīng)用于穿戴式或手持式心電圖記綠器的系統(tǒng)架構(gòu)。LA為接觸左手的電極、RA為接觸右手的電極、LL為接觸左腿的電極，上述三個(gè)電極分別電連接到儀表放大器(instrumentat1n amplifier，InA)的正端與負(fù)端輸入，以消除共模噪聲(主要是60Hz)。儀表放大器的輸出經(jīng)過(guò)高通及低通濾波器(high-pass and low-pass filter，HP and LP filter)，以濾除低頻噪聲(包括溫度變化或離子擴(kuò)散造成的電化學(xué)電位漂移、呼吸或其它肌肉運(yùn)動(dòng)造成的漂移)和高頻噪聲(包括肌電圖、60Hz和無(wú)線電波等干擾)，然后由一運(yùn)算放大器(operat1nal amplifier，0p.Amp)放大電壓，續(xù)由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-digital convertor，ADC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字訊號(hào)，再由微控制器 (microcontroller unit，MCU)處理后儲(chǔ)存在內(nèi)存(memory)、或經(jīng)由通用序列總線(USB)等有線接口、WiFi或藍(lán)芽無(wú)線接口傳送至其它資通訊設(shè)備。上述電路模塊皆由電池(Battery) 供電，并可由微控制器開(kāi)啟或關(guān)閉其電源。除此之外，尚可加裝連接到微控制器的一微動(dòng)開(kāi)關(guān)(micro-switch，u-switch)，在阻擋組件被撥離原位與歸復(fù)原位時(shí)有不同的邏輯電路狀態(tài)。利用此一微動(dòng)開(kāi)關(guān)，微控制器可以在阻擋組件位于原位時(shí)關(guān)閉上述各電路模塊，并使微控制器本身進(jìn)入休眠狀態(tài);阻擋組件被撥離時(shí)才開(kāi)啟心電圖電路，即可節(jié)省電力消耗，延長(zhǎng)操作時(shí)間。上述心電圖記錄器的系統(tǒng)架構(gòu)可置于穿戴式設(shè)備例如腕表本體內(nèi)(見(jiàn)圖7A之 87)，或置于行動(dòng)電話內(nèi)(見(jiàn)圖13)。
[0071]本實(shí)施例所述之生理電極裝置可安裝在穿戴式設(shè)備(例如腕表)或手持式設(shè)備(例如行動(dòng)電話)。當(dāng)不進(jìn)行電生理訊號(hào)記錄時(shí)，阻擋組件遮蓋電極以避免接觸身體，同時(shí)阻止電化學(xué)溶液蒸發(fā)；當(dāng)使用者欲進(jìn)行生理訊號(hào)記錄時(shí)，可撥開(kāi)阻擋組件，使電極外露以接觸身體，同時(shí)擠壓阻擋組件內(nèi)的液體吸附暨釋放組件，擠出電化學(xué)溶液而涂抹在電極上，形成良好的電導(dǎo)體，俾使順利擷取生理訊號(hào)。
[0072]上述實(shí)施例適用于擷取心臟電訊號(hào)以建構(gòu)心電圖(ECG)，亦適用于肌電圖(EMG)和腦電圖(EEG)。[〇〇73] 實(shí)施例二:
[0074]對(duì)于腕表內(nèi)側(cè)的電極裝置而言，實(shí)施例一所示之電極裝置的阻擋組件太厚，要放在腕表內(nèi)側(cè)又要讓阻擋組件移動(dòng)，阻力太大又不舒服，較不易實(shí)施?，F(xiàn)參考圖6,其顯示根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例之一生理電極裝置的橫剖面圖。對(duì)于用于腕表內(nèi)側(cè)而言較佳的電極裝置系如圖6所示，其包含作為電極且類盒狀的銀層與銀化合物層42(后文中將兩者簡(jiǎn)稱為電極42)、容納于類盒狀之電極42內(nèi)的液體吸附暨釋放組件43、覆于電極42與液體吸附暨釋放組件43上方的阻擋組件41、及用以使該阻擋組件41于至少兩位置之間往復(fù)的一移動(dòng)機(jī)構(gòu) (未顯示于圖6中，見(jiàn)先前對(duì)應(yīng)圖4B-4F之詳細(xì)說(shuō)明)。本實(shí)施例省略導(dǎo)電本體，但應(yīng)了解，本實(shí)施例之電極裝置亦可包含一導(dǎo)電本體包覆電極42外表面或位于電極42下方。類似于實(shí)施例一之阻擋組件3，電極42的上緣向內(nèi)延伸呈一C型抓持液體吸附暨釋放組件43，讓液體吸附暨釋放組件43在操作期間與電極42共同移動(dòng)而不致脫落。液體吸附暨釋放組件43吸收電化學(xué)水溶液如氯化鉀水溶液(為了便于說(shuō)明，后文中將使用氯化鉀水溶液來(lái)代表電化學(xué)溶液)后會(huì)略為膨脹，因此當(dāng)阻擋組件41移開(kāi)后液體吸附暨釋放組件43會(huì)高出電極42的最上表面，再被皮膚擠壓即釋出少許氯化鉀水溶液涂抹在皮膚上，如此可將生理電訊號(hào)傳導(dǎo)至電極42。本實(shí)施例之阻擋組件41亦可具有多孔設(shè)計(jì)。如此一來(lái)，平時(shí)未量測(cè)時(shí)阻擋組件41與電極42間維持一間距以避免氯化鉀水溶液接觸皮膚，量測(cè)時(shí)將電極42壓在量測(cè)點(diǎn)時(shí)可使阻擋組件41向下移動(dòng)并同時(shí)將氯化鉀水溶液擠出接觸皮膚。
[0075]本實(shí)施例所述之電極裝置可應(yīng)用于穿戴式設(shè)備(例如腕表)，其詳細(xì)說(shuō)明如下。請(qǐng)參考圖7A，其顯示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例包含本實(shí)用新型之生理電極裝置之腕表的內(nèi)面與外面俯視圖。圖7A之腕表包含用以緊貼皮膚之腕表內(nèi)面81、與內(nèi)面81相對(duì)之腕表外面82、 含有如圖5所示之心電圖記綠器的表本體87、用以將表本體固定于使用者腕部的束帶88、位于內(nèi)面處之內(nèi)面電極裝置83、位于外面處之外面電極裝置84、及用以連接內(nèi)面電極裝置83 與外面電極裝置84之二條連接線85與86。內(nèi)面電極裝置83之剖面結(jié)構(gòu)可如圖4或圖6所示。 [〇〇76] 現(xiàn)參考圖8，其顯示人體之腕部?jī)?nèi)側(cè)的示意圖。在圖8中，腕部橈動(dòng)脈51與腕部尺動(dòng)脈52系位于手腕內(nèi)側(cè)介于手掌與前臂之間，因該處表皮與血管之間無(wú)厚實(shí)肌肉而僅有附著在腕骨端的韌帶，故其結(jié)構(gòu)較其它部位薄，致使該處具有較低電阻也不易受肌肉的收縮舒張干擾，是以最利于傳導(dǎo)心電訊號(hào)。此外，手腕內(nèi)側(cè)較平坦，可容納較大面積電極且較易穩(wěn)定接觸皮膚。因此，圖7A中之內(nèi)面電極裝置83的較佳位置為如圖8所示之腕部?jī)?nèi)側(cè)中間(橈動(dòng)脈至尺動(dòng)脈處)。[〇〇77]內(nèi)面電極裝置83之相同位置的束帶外面設(shè)有外面電極裝置84,其剖面結(jié)構(gòu)可如圖 4或圖6所示，預(yù)備給另一支手的腕部燒動(dòng)脈51至尺動(dòng)脈52處表皮接觸。當(dāng)未記錄心電圖時(shí)， 電極裝置83與84各自的銀層/銀化合物層(電極)皆被阻擋組件遮覆而不接觸皮膚。在阻擋組件被撥離時(shí)，皮膚接觸電極，使心電訊號(hào)被傳導(dǎo)至生理電訊號(hào)放大電路，然后由微控制器和韌體處理，組成心電圖，再利用腕表內(nèi)建之無(wú)線傳輸裝置如WiF1、藍(lán)芽、RFID、或紅外線等，傳送至其它通訊設(shè)備(例如行動(dòng)電話或個(gè)人計(jì)算機(jī))，以便顯示、儲(chǔ)存、分析與診斷?，F(xiàn)參考圖7B，其顯示記錄心電圖時(shí)腕表的使用狀態(tài)。如上所述，欲記錄心電圖時(shí)，以雙腕分別接觸腕表內(nèi)面與外面的電極，即可取得第一導(dǎo)程(肢導(dǎo)I)心電圖。[〇〇78]本實(shí)用新型之實(shí)施例亦可應(yīng)用至欲同時(shí)取得第一、二、三導(dǎo)程心電圖的情況。參考圖9A與9B，其分別顯示根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例包含本實(shí)用新型之生理電極裝置之腕表的內(nèi)面與外面俯視圖以及使用者左手戴上圖9A之腕表后的狀態(tài)。圖9A之腕表包含用以緊貼皮膚之腕表內(nèi)面54、與內(nèi)面54相對(duì)之腕表外面55、表本體(僅顯不未標(biāo)號(hào))、束帶(僅顯不未標(biāo)號(hào))、位于內(nèi)面處之內(nèi)面電極裝置63、位于外面處之第一外面電極裝置61、及位于外面處之第二外面電極裝置62。內(nèi)面電極裝置63之剖面結(jié)構(gòu)系如圖4或圖6所示，其較佳位置系位于橈動(dòng)脈51與尺動(dòng)脈52中間。第一外面電極裝置61與第二外面電極裝置62之剖面結(jié)構(gòu)系如圖4或圖6所示，其分別較佳位置系位于橈動(dòng)脈51處及尺動(dòng)脈52處。[〇〇79]如圖9B所示，當(dāng)左手掌朝上時(shí)，第一外面電極裝置61位于較近左姆指之一側(cè)、第二外面電極裝置62位于較近左小指之另一側(cè)、內(nèi)面電極裝置63則位于第一外面電極裝置61與第二外面電極裝置62之間(圖9B以虛線顯示之以表現(xiàn)其位于內(nèi)面而被束帶所遮覆)。
[0080]現(xiàn)參考圖10、11與12,其顯示記錄第一、二、三導(dǎo)程心電圖時(shí)圖9A之腕表的不同使用狀態(tài)。如圖10所示，欲記錄第一、二、三導(dǎo)程心電圖時(shí)，使用者可以左手戴圖9A之腕表，把腕表之第二外面電極裝置62靠心臟下方即左側(cè)小腹，以右手靠腕表之第一外面電極裝置61 處，左手略施一往左之橫向力，即可移開(kāi)阻擋組件讓三個(gè)生理電極裝置分別接觸左手、右手、及左腹，即可同時(shí)取得第一、二、三導(dǎo)程心電圖。若為衣著所限而不方便接觸左腹，使用者可分別依圖11或圖12所示以腕表接觸左踝或左大腿等左側(cè)心臟下方之身體處，便可同時(shí)取得第一、二、三導(dǎo)程心電圖。
[0081]在上述實(shí)施例中，位于外面的生理電極裝置較佳地具有圖4之剖面結(jié)構(gòu)，位于內(nèi)面之生理電極裝置較佳地具有圖6之剖面結(jié)構(gòu)。為了可以指導(dǎo)使用者正確操作，腕表本體可設(shè)有數(shù)個(gè)不同顏色的LED燈、蜂鳴器、LCD或語(yǔ)音產(chǎn)生器在偵測(cè)到R波時(shí)提示使用者。
[0082]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例有銀層/氯化銀層/氯化鉀水溶液協(xié)助導(dǎo)電，而且人體接觸電極裝置之部位與大血管之間的電阻抗較低，使得心電圖放大電路的過(guò)渡時(shí)間較短 (transient time小于0.5秒)，可在較短時(shí)間內(nèi)獲得有效的心電圖，有利于早期的心臟病患。除此之外，電極裝置與大血管之間沒(méi)有肌肉，不會(huì)被肌肉的收縮舒張干擾，可得品質(zhì)較佳之心電圖。
[0083]實(shí)施例三:[〇〇84] 若要用手持式設(shè)備如手機(jī)擷取電生理訊號(hào)，必須考慮到一項(xiàng)限制:現(xiàn)在手機(jī)正面多為觸控面板，表面是一層絕緣體，才能行電容感測(cè)。現(xiàn)參考圖13,其A和B分別顯示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例之包含本實(shí)用新型之生理電極裝置之手機(jī)在不擷取與擷取電生理訊號(hào)時(shí)的狀態(tài)側(cè)視圖。為了利用手機(jī)擷取電生理訊號(hào)，實(shí)施例二所述的兩個(gè)電極裝置系安裝在手機(jī)背面。此手機(jī)包含一設(shè)備本體(不意為一大矩形，未標(biāo)號(hào))、轉(zhuǎn)臂105與106、樞鈕103與 104、固設(shè)于手機(jī)背面的第一電極裝置101、及和轉(zhuǎn)臂105耦合并具有阻擋組件之功能的第二電極裝置102。轉(zhuǎn)臂105與106系由樞鈕103相互連接并藉由樞鈕104連接至機(jī)身。由于狀態(tài)A 與B涉及相同之組件，為了圖標(biāo)過(guò)于壅擠，在狀態(tài)A中省略部分標(biāo)號(hào)。[〇〇85]如狀態(tài)A所示，當(dāng)不擷取電生理訊號(hào)時(shí)，第二電極裝置102位于手機(jī)背面遮蓋手機(jī)背面處的第一電極裝置101。如狀態(tài)B所示，當(dāng)欲擷取電生理訊號(hào)時(shí)，使用者藉由轉(zhuǎn)臂105與 106及樞鈕103與104將第二電極裝置102翻到手機(jī)正面，俾使手機(jī)之正面與背面處皆有電極裝置，使用者以兩手腕碰觸手機(jī)之兩面，即可獲得電生理訊號(hào)。為了固定轉(zhuǎn)臂，可在轉(zhuǎn)臂及機(jī)身上安裝永久磁石或一端安裝永久磁石而另一端安裝導(dǎo)磁材(例如鐵片)，使轉(zhuǎn)臂有適當(dāng)?shù)母街?，使用者需施加一拉力才能讓轉(zhuǎn)臂脫離機(jī)身。在另一態(tài)樣中，可在樞紐處加一彈簧，產(chǎn)生相同作用。
[0086]類似于實(shí)施例二所述之優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比，可在較短時(shí)間內(nèi)獲得有效的心電圖，并且因電極裝置貼附部位避開(kāi)厚實(shí)肌肉組織，可降低肌肉收縮之訊號(hào)干擾，以此量測(cè)得品質(zhì)較佳之心電圖。
[0087]實(shí)施例四:[〇〇88]現(xiàn)參考圖14,其顯示圖13之實(shí)施例的變化型。如圖14所示，在實(shí)施例三之手持式設(shè)備如手機(jī)的側(cè)面增添如實(shí)施例一所述之一第三電極裝置123。如此一來(lái)，圖14的手持式設(shè)備具備三個(gè)電極裝置:如原實(shí)施例三之可移動(dòng)的第二電極裝置121、如原實(shí)施例三之設(shè)于背面的第一電極裝置122、新增于側(cè)面之第三電極裝置123。第一、第二、第三電極裝置例如分別電性連接至手持式設(shè)備本體中之心電放大電路的第一、第二、第三輸入端，即可記錄 Einthoven肢導(dǎo)1、I1、III三肢導(dǎo)心電圖(limb leads)。欲記錄心電圖時(shí)，使用者分別以雙腕內(nèi)側(cè)接觸手持式設(shè)備之正面與背面以?shī)A持設(shè)備，再仿實(shí)施例二以手持式設(shè)備之側(cè)面接觸左下腹或左腿皮膚，即可開(kāi)始擷取心電圖。
[0089]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)例有銀層/銀化合物/氯化鉀(電極)協(xié)助導(dǎo)電，而且人體接觸電極之部位與大血管之間的電阻抗較低，使得心電圖放大電路的過(guò)渡時(shí)間較短 (transient time小于0.5秒)，可在較短時(shí)間內(nèi)獲得有效的心電圖，這不但有利于早期的心臟病患，對(duì)于心臟病緊急發(fā)作之病患，其能自行或由旁人協(xié)助操作而快速取得清晰之心電圖，獲得之結(jié)果可立即傳送給親友或醫(yī)療保健單位，以俾病患盡速得到安置與照顧。
[0090]實(shí)施例五:[〇〇91]現(xiàn)參考圖15,其顯示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例包含本實(shí)用新型之生理電極裝置之雙腕帶穿戴設(shè)備的使用狀態(tài)圖。圖15之雙腕帶穿戴設(shè)備具有一主腕帶及一副腕帶，兩腕帶分別包含如實(shí)施例一所述之電極裝置。如圖15所示，主腕帶和副腕帶可依使用者喜好分別穿戴在使用者的左右腕或右左腕，讓使用者輕易且快速地取得心電圖。
[0092]主腕帶包含本體、束帶、電極裝置、導(dǎo)電接點(diǎn)及二條連接線。副腕帶較主腕帶簡(jiǎn)單， 僅包含束帶、導(dǎo)電接點(diǎn)、電極裝置及一條連接線。其中本體含有心電圖放大電路、微控制器、 電池、內(nèi)存和控制韌體。本體含電池較重，為求舒適及方便，較佳的位置是在手背(一般人習(xí)慣戴表位置)，即可騰出腕部橈動(dòng)脈與尺動(dòng)脈供電極裝置接觸。
[0093]主腕帶和副腕帶的電極裝置皆安裝在束帶內(nèi)側(cè)，位于腕部之橈動(dòng)脈與尺動(dòng)脈之間。如實(shí)施例一的圖4A所示，電極裝置包含一銀層/銀化合物層、一阻擋組件、一液體吸附暨釋放組件、及一移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0094]在主腕帶中以第一條連接線將電極裝置連接至心電圖放大電路之第一輸入端，在主腕帶中以第二條連接線將導(dǎo)電接點(diǎn)連接至心電圖放大電路之第二輸入端，在副腕帶中以連接線將副腕帶之電極裝置連接至導(dǎo)電接點(diǎn)。
[0095]欲記錄心電訊號(hào)時(shí)，使用者移動(dòng)兩臂使兩腕帶之導(dǎo)電接點(diǎn)相接觸，如實(shí)施例一所述稍加施力，則正腕帶與副腕帶的阻擋組件即被移開(kāi)而露出電極，電極即可將該腕的心電訊號(hào)經(jīng)連接線及導(dǎo)電接點(diǎn)傳導(dǎo)到主體的放大器輸入端，從而取得肢導(dǎo)I心電圖。
[0096]如實(shí)施例二所述，為了節(jié)省電力消耗，主腕帶可加裝一微動(dòng)開(kāi)關(guān)連接至微控制器， 在阻擋組件被撥離與歸復(fù)原位時(shí)有不同的邏輯電路狀態(tài)?；蛘?，在主腕帶外側(cè)導(dǎo)電接點(diǎn)旁另設(shè)兩個(gè)分別連接至微控制器的未導(dǎo)通接點(diǎn)，并在副腕帶的相對(duì)位置安裝一導(dǎo)體；當(dāng)主腕帶與副腕帶相接觸時(shí)，兩個(gè)接點(diǎn)亦碰觸到導(dǎo)體而導(dǎo)通，微控制器即可得知兩主腕帶和副腕帶是否相接。同理，前述兩個(gè)接點(diǎn)改為磁簧開(kāi)關(guān)，并將前述導(dǎo)體改為永久磁石，亦可得相同效果。[〇〇97]上述實(shí)施例僅是為了方便說(shuō)明而舉例，雖遭所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員任意進(jìn)行修改，均不會(huì)脫離如權(quán)利要求書(shū)中所欲保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于擷取電生理訊號(hào)的電極裝置，其特征在于，包含: 一導(dǎo)電本體； 一銀層，位于該導(dǎo)電本體上方； 一銀化合物層，位于該銀層上方； 一液體吸附暨釋放組件，位于該銀化合物層上方； 一阻擋組件，包覆該液體吸附暨釋放組件之上表面與部分側(cè)面;及 一移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使該阻擋組件于至少兩位置之間往復(fù)。2.如權(quán)利要求1所述的用于擷取電生理訊號(hào)的電極裝置，其特征在于，該阻擋組件是用以與一彈簧親合。3.如權(quán)利要求1所述的用于擷取電生理訊號(hào)的電極裝置，其特征在于，該阻擋組件是用以與一扣件銜合。4.如權(quán)利要求1所述的用于擷取電生理訊號(hào)的電極裝置，其特征在于，該阻擋組件是用以與一微動(dòng)開(kāi)關(guān)連接。5.如權(quán)利要求1所述的用于擷取電生理訊號(hào)的電極裝置，其特征在于，該阻擋組件是一具有彈性可曲撓材質(zhì)的彎曲片狀結(jié)構(gòu)。6.如權(quán)利要求1所述的用于擷取電生理訊號(hào)的電極裝置，其特征在于，該阻擋組件有一向內(nèi)延伸之邊緣，以抓持該液體吸附暨釋放組件。7.如權(quán)利要求1所述的用于擷取電生理訊號(hào)的電極裝置，其特征在于，該銀層與該銀化合物層共同具有向內(nèi)延伸之邊緣，以抓持該液體吸附暨釋放組件。8.一種用于記錄心電圖的穿戴式設(shè)備，其特征在于，包含: 一穿戴式設(shè)備內(nèi)面與和該穿戴式設(shè)備內(nèi)面相對(duì)的一穿戴式設(shè)備外面； 一本體，包含一心電圖放大電路、一微控制器、一內(nèi)存、一電池及一控制韌體； 一第一電極與一第二電極，其中該第一電極與該第二電極中的每一者包含一銀層與一銀化合物層、一阻擋組件、一液體吸附暨釋放組件、及一移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該第一電極是位于該穿戴式設(shè)備內(nèi)面處并用以置于一腕部之一橈動(dòng)脈與一尺動(dòng)脈之間，該第二電極是位于該穿戴式設(shè)備外面處，該第一電極與該第二電極可分別連接至該心電圖放大電路的兩輸入端。9.如權(quán)利要求8所述的用于記錄心電圖的穿戴式設(shè)備，其特征在于，更包含一第三電極裝置位于該穿戴式設(shè)備外面處，該第三電極裝置包含一銀層與一銀化合物層、一阻擋組件、一液體吸附暨釋放組件、及一移動(dòng)機(jī)構(gòu)。10.如權(quán)利要求9所述的用于記錄心電圖的穿戴式設(shè)備，其特征在于，該第三電極裝置是連接該心電圖放大電路的一第三輸入端。11.如權(quán)利要求9所述的用于記錄心電圖的穿戴式設(shè)備，其特征在于，該穿戴式設(shè)備是一腕表。12.如權(quán)利要求9所述的用于記錄心電圖的穿戴式設(shè)備，其特征在于，該心電圖是利用內(nèi)建之一無(wú)線傳輸裝置傳送至其它通訊設(shè)備，以便顯示、儲(chǔ)存、分析及/或診斷。13.一種用于記錄心電圖的手持式設(shè)備，其特征在于，包含: 一設(shè)備本體具有一第一面以及與該第一面相對(duì)的一第二面，此設(shè)備本體更包含一心電圖放大電路、一微控制器、一無(wú)線傳輸電路、一內(nèi)存、一電池與一控制韌體； 一第一電極裝置與一第二電極裝置，該第一電極裝置是位于該設(shè)備本體之該第一面并包含一銀層與一銀化合物層以及一液體吸附暨釋放組件，該第二電極裝置是以一轉(zhuǎn)臂與一樞紐與該設(shè)備本體連接，該第一電極裝置與該第二電極裝置是分別電性連接至該心電圖放大電路之兩輸入端， 其中當(dāng)該手持式設(shè)備處于不進(jìn)行記錄之狀態(tài)時(shí)，該第二電極裝置是用以遮覆該第一電極裝置以避免該第一電極裝置暴露，當(dāng)該手持式設(shè)備欲進(jìn)行記錄時(shí)，該第二電極裝置是用以被翻轉(zhuǎn)至該本體之該第二面以露出該第一電極裝置與該第二電極裝置供一使用者接觸。14.如權(quán)利要求13所述的用于記錄心電圖的手持式設(shè)備，其特征在于，包含: 一永久磁石，用以使該第二電極裝置緊靠該第一電極裝置。15.如權(quán)利要求13所述的用于記錄心電圖的手持式設(shè)備，其特征在于，包含: 一彈簧，用以使該第二電極裝置緊靠該第一電極裝置。16.如權(quán)利要求13所述的用于記錄心電圖的手持式設(shè)備，其特征在于，包含: 一第三電極裝置，位于該手持式設(shè)備之一側(cè)面，該第三電極裝置包含一銀層與一銀化合物層、一阻擋組件、一液體吸附暨釋放組件、及一移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該第三電極裝置是電性連接至該心電圖放大電路之一第三輸入端。17.一種用于記錄心電圖的腕戴設(shè)備，其特征在于，包含: 一主腕帶，包含一本體、一第一束帶、一第一電極裝置、一第一導(dǎo)電接點(diǎn)及二條第一連接線，該本體包含一心電圖放大電路、一微控制器、一電池、一內(nèi)存與一控制韌體，該第一電極裝置是位于該第一束帶內(nèi)側(cè)并用以置于一腕部之一橈動(dòng)脈與一尺動(dòng)脈之間，該第一電極裝置包含一第一銀層與一第一銀化合物層、一第一阻擋組件、一第一液體吸附暨釋放組件、及一第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該第一電極裝置是以兩條該第一連接線中的一者連接至該心電圖放大電路之一第一輸入端，該第一導(dǎo)電接點(diǎn)是以兩條該第一連接線中的另一者連接至該心電圖放大電路之一第二輸入端;及 一副腕帶，包含一第二束帶、一第二導(dǎo)電接點(diǎn)、一第二電極裝置及一條第二連接線，該第二電極裝置是位于該第二束帶內(nèi)側(cè)并用以置于另一腕部之一橈動(dòng)脈與一尺動(dòng)脈之間，該第二電極裝置包含一第二銀層與一第二銀化合物層、一第二阻擋組件、一第二液體吸附暨釋放組件、及一第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該第二導(dǎo)電接點(diǎn)是以該第二連接線連接至該第二電極裝置， 其中該主腕帶與該副腕帶系分別用以穿戴在一使用者的兩手腕。18.如權(quán)利要求17所述的用于記錄心電圖的腕戴設(shè)備，其特征在于，該主腕帶更包含: 一開(kāi)關(guān)，于該主腕帶和該副腕帶接觸與不接觸時(shí)分別呈現(xiàn)不同的邏輯狀態(tài)予該微控制器。
【文檔編號(hào)】A61B5/0408GK205625919SQ201521086275
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日
【發(fā)明人】吳啟圣, 廖佑升, 廖美華
【申請(qǐng)人】鋐雩科技有限公司