穿戴式或手持式设备用之生理电极装置制造方法及图纸

本发明专利技术是关于穿戴式或手持式设备用之生理电极装置，尤其是记录电生理讯号用之穿戴式或手持式设备用之生理电极装置。其包含一导电本体、位于该导电本体上方的一银层、位于该银层上方的一银化合物层、位于该银化合物层上方的一液体吸附暨释放组件、包覆该液体吸附暨释放组件之上表面与部分侧面的一阻挡组件及用以使该阻挡组件于至少两位置之间往复的一移动机构。本发明专利技术具有易及时使用、无生理负担且记录精确的有益效果。

Physiological electrode device for a wearable or handheld device

The present invention relates to a physiological electrode device for a wearable or handheld device, in particular to a physiological electrode device for recording a wearable or handheld device for an electro physiological signal. It contains a conductive body, the conductive body is located above a layer of silver, a silver compound layer, above the silver layer in a liquid layer over the silver compound adsorption and release component and coating the liquid adsorption and release the components above the surface and the side part of a barrier component and used to make the block assembly in between at least two position of a reciprocating moving mechanism. The invention has the advantages of easy use in time, no physiological burden and accurate recording effect.

【技术实现步骤摘要】
穿戴式或手持式设备用之生理电极装置
本专利技术是关于穿戴式或手持式设备用之生理电极装置，尤其是记录电生理讯号用之穿戴式或手持式设备用之生理电极装置。
技术介绍
美国自1900年迄今，每年第一名死亡原因皆是心脏病。藉由心电图可早期诊断出大部份的心脏病，然而对于早期的心脏病患而言，其心电图并非每次都异常而是偶发性异常，此些偶发性异常所造成的表征例如是每日仅一两次持续数秒的胸痛或气闷，除此之外，患者其它时间的心电图皆正常。此异常心电图是诊断心脏病的重要依据。要记录偶发的异常心电图，效果最好的是霍特氏心电图记录机(HolterECGrecorder)，其可连续记录24小时大约10万次心搏的肢导与胸导的心电图，后续再由心脏内科医师仔细判读。然而，使用霍特心电图记录机要贴许多生理电极在身上，这会让人皮痒难耐。而目前唯一被认可在医疗应用的标准生理电极，是银/氯化银/氯化钾(Ag/AgCl/KCl)结构(参考ANSI/AAMIEC12：DisposableECGelectrodes)，这也是一般电化学和电生理研究中常用的结构。此生理电极具有银、由银片表面所氧化成的氯化银薄膜及一层富含氯化钾的凝胶。将此生理电极贴在皮肤上，可藉由钾离子与氯离子将心脏、肌肉或脑细胞活动产生的电生理讯号经过大血管至小血管(内含血液是良导体)再经过皮肤的汗腺(汗液含钾钠氯离子易导电)传导至氯化钾/氯化银/银界面。心电图设备再由下面所列的两个电化学反应，将血液中之离子流(Cl-、Na+、HCO-、K+等)所呈现的电生理讯号转换成金属导体(银、铜等)中的电子流或半导体中的电子/电洞流。电子流或电子/电洞流即使在不同的导体(银、铜、或硅)中流动，接口所引起的噪声仍然很小可忽略，故可轻易在集成电路中进行放大、滤波等处理。Ag←→Ag++e-；Ag++Cl-←→AgCl；凝胶内采用氯化钾而不用氯化钠的原因，是因为氯离子与钾离子在水中的扩散速率很接近，在扩散时碰到半透膜引起的膜电位(membranepotential)很小。相对地，氯离子与钠离子在水中的扩散速率相差较远，易形成额外的膜电位，干扰要撷取的生理讯号而导致较不准确的结果。然而，细胞内液的钾离子浓度较高，而细胞外液、血液及汗液的钾离子浓度较低，不足以造成稳定的电位，因此，仅以表皮的汗液导电并不理想，必须外加氯化钾溶液。在符合ANSI/AAMIEC12的标准生理电极内，只要电极的温度接近体温、凝胶中的银离子与氯离子两者的浓度维持稳定，上述电化学反应所形成的半电池电位(half-cellpotential)就会稳定，也就能顺利取得电生理讯号了。电生理讯号经过贴在皮肤上的电极，传导至模拟电路再至数字电路，再经过韧体和软件等等的运算处理后，可组成心电图(ECG)、肌电图(EMG)、脑电图(EEG)等，用于诊断各种疾病以维护人体健康。在实际应用上，银较贵且较软，故常以较硬的铜合金为本体，在本体的一面镀银薄膜，再将银薄膜浸泡在稀盐酸中通正电行阳极处理，银表面即氧化形成氯化银薄膜；在铜本体的另一面镀锡、镍、或金避免铜本体在空气中氧化，如此一来，铜本体可接触或焊接其它导体以连接半导体电路。目前在医院常见的生理电极呈圆盘状，其核心为一直径约10mm的银/氯化银片，一侧有凝胶以接触皮肤而另一侧有按扣(snap-inbutton)以藉由电线连接至心电图计、肌电计或脑电图计等仪器。请参考图1，图1显示Einthoven三角形所定义的三肢导。对于心电图而言，最常用于疾病诊断的是如图1中所示的Einthoven三角形所定义的三肢导I、II、III(limb肢导I，II，III)。由定义上看，要取得肢导，电极可以放在上下肢的任何一处皆可。然而在实际应用上，通常电极是贴在腕部或踝部内侧，因为此部份电极到血管之间仅是薄薄的肌腱而几乎无肌肉，故可避免肌肉运动对肢导造成干扰(motionartifact)，例如人体不可避免的呼吸运动就必然会对肢导I(肢导I)造成基线漂移(baselinewandering)。对于心脏内科医师要审视的诊断用心电图，需要高品质低干扰，因此必须让病患静卧并在腕部及踝部内侧贴电极，避免运动干扰。对于手持式或穿戴式设备而言，其常常是用来撷取在活动中、而非静卧中的人体电生理讯号，必然会面临更严重的运动干扰。虽然银/氯化银/氯化钾(Ag/AgCl/KCl)结构电极可取得品质良好的心电图，但长时间接触银、氯、钾离子和凝胶，会使皮肤红肿发痒很不舒服，超过两天就可能溃烂发炎化脓，这是在加护病房常见的。并且绑一台心电图机在身上，严重干扰日常生活作息，绝大部份的心脏病患戴了一天之后，就不愿再戴。为了解决此问题，市售有多款手持式或穿戴式事件记录心电图机(EventECGrecorder)，让病患在感觉不适时才撷取心电讯号，平常则不接触皮肤也不撷取心电讯号，以避免皮痒。由于凝胶会沾黏，既引起不适又影响日常生活，且氯化银呈深棕色，既不美观又易损耗剥落，所以绝大部份的手持式或穿戴式事件记录心电图机，都不采用标准的银/氯化银/氯化钾(Ag/AgCl/KCl)生理电极，也不用凝胶，而是用金属或导电化合物当导体，直接碰触人体以撷取生理讯号，这种电极常称为干电极(dryelectrode)。由MichaelNeuman等人的研究得知(参考Neuman，M.R.Chap.48，“BiopotentialElectrodes.”in″TheBiomedicalEngineeringHandbook：SecondEdition″，EditedbyJosephD.Bronzino)，相较于标准的银/氯化银/氯化钾生理电极，干电极有阻抗较高、接口电位不稳定、易受温度变化等缺点而造成低频漂移或高频(60Hz或无线电频率)噪声，因此藉由干电极所取得的电生理讯号品质甚差。这是因为干电极并没有稳定的电化学反应来维持接口电位，而且它本身没有凝胶保存氯化钾水溶液，必须依赖皮肤上水份(汗水)将生理讯号传导到心电图电路。汗水中钾离子远少于钠离子，离子扩散时会形成膜电位干扰，构成一种低频漂移。特别是在干冷环境下，皮肤上的水份很少，难以提供足够的导电性，致噪声干扰很严重。参考图2，图2显示理想的肢导I心电图。由于心电图中的P波、T波、U波等皆为低频且振幅很小的讯号，仅QRS波群的振幅较大，因此对于心电图(ECG)、肌电图(EMG)、脑电图(EEG)三者而言，心电图最容易受到低频漂移干扰。干电极常有低频漂移或高频(60Hz或无线电频率)噪声，使得P波、T波、U波等被淹没在噪声内(参考US2014/0249398A1的图2)，只有振幅较大的QRS波群能被鉴别。仅能鉴别QRS波群的心电图，只能用于计算心率或进行心率变异(Heartratevariability，HRV)分析，但不足以进行常规的心脏病诊断。干电极还有一项严重的缺点很不利于事件记录心电图机的应用，即其反应很慢，往往要在电极接触皮肤十余秒后才能取得讯号。这对异常心电图仅维持数秒钟的早期心脏病患而言，难谓有帮助。干电极反应很慢的原因系如下述。参考图3，图3显示生理讯号经皮肤和电极传导到电生理讯号放大电路的电路示意图。习知之电生理讯号放大电路的输入端是一仪表放大器(参考AnalogDevicesInc.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于撷取电生理讯号的电极装置，其特征在于，包含：一导电本体；一银层，位于该导电本体上方；一银化合物层，位于该银层上方；一液体吸附暨释放组件，位于该银化合物层上方；一阻挡组件，包覆该液体吸附暨释放组件之上表面与部分侧面；及一移动机构，用以使该阻挡组件于至少两位置之间往复。

【技术特征摘要】
2015.11.10 TW 1041370911.一种用于撷取电生理讯号的电极装置，其特征在于，包含：一导电本体；一银层，位于该导电本体上方；一银化合物层，位于该银层上方；一液体吸附暨释放组件，位于该银化合物层上方；一阻挡组件，包覆该液体吸附暨释放组件之上表面与部分侧面；及一移动机构，用以使该阻挡组件于至少两位置之间往复。2.如权利要求1所述的用于撷取电生理讯号的电极装置，其特征在于，该阻挡组件用以与一弹簧耦合。3.如权利要求1所述的用于撷取电生理讯号的电极装置，其特征在于，该阻挡组件用以与一扣件衔合。4.如权利要求1所述的用于撷取电生理讯号的电极装置，其特征在于，该阻挡组件用以与一微动开关连接。5.如权利要求1所述的用于撷取电生理讯号的电极装置，其特征在于，该阻挡组件是一具有弹性可曲挠材质的弯曲片状结构。6.如权利要求1所述的用于撷取电生理讯号的电极装置，其特征在于，该阻挡组件有一用以抓持该液体吸附暨释放组件的向内延伸边缘。7.如权利要求1所述的用于撷取电生理讯号的电极装置，其特征在于，该银层与该银化合物层共同具有一用以抓持该液体吸附暨释放组件向内延伸边缘。8.一种用于记录心电图的穿戴式设备，其特征在于，包含：一穿戴式设备内面与和该穿戴式设备内面相对的一穿戴式设备外面；一本体，包含一心电图放大电路、一微控制器、一内存、一电池及一控制韧体；一第一电极与一第二电极，其中该第一电极与该第二电极中的每一者包含一银层与一银化合物层、一阻挡组件、一液体吸附暨释放组件及一移动机构，该第一电极是位于该穿戴式设备内面处并用以置于一腕部之一桡动脉与一尺动脉之间，该第二电极是位于该穿戴式设备外面处，该第一电极与该第二电极可分别连接至该心电图放大电路的两输入端。9.如权利要求8所述的用于记录心电图的穿戴式设备，其特征在于，更包含一第三电极装置位于该穿戴式设备外面处，该第三电极装置包含一银层与一银化合物层、一阻挡组件、一液体吸附暨释放组件及一移动机构。10.如权利要求9所述的用于记录心电图的穿戴式设备，其特征在于，该第三电极装置是连接该心电图放大电路的一第三输入端。11.如权利要求9所述的用于记录心电图的穿戴式设备，其特征在于，该穿戴式设备是一腕表。12.如权利要求9所述的用于记录心电图的穿戴式设备，其特征在于，该心电图是利用内建之一无线传输装置传送至其它通讯设备，以便显示、储存、分析及/或诊断。13.一种用于记录心电图的手持式设备，其特征在于，包含：一设备本体具有一第一面以及与该第一面相对的一第二面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴启圣，廖佑升，廖美华，
申请(专利权)人：鋐雩科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71