具有用于测量生理信号的传感器的穿戴服装的制作方法
【专利说明】具有用于测量生理信号的传感器的穿戴服装
[0001]本申请是申请日为2007年6月6日、申请号为200710110732.6、发明名称为“传感装置”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及传感装置。具体地，本发明涉及用于测量皮肤生理信号的新型传感器。该传感器典型地包括衬底、信号电极和传输电信号的装置。此外，本发明涉及传感器的制造方法、涉及心率带和服装(apparel)。
【背景技术】
[0003]传统的心率计、心率带(heart rates bands)和心率带(heart rate belts)通常包括由塑料制成的主体，其表面上放置靠近胸部的两个局部电极。传输心率信号的电子装置典型地为构建于塑料主体之中的wristop装置。从电极到电子装置间的导体也在该主体内部运行，其通常借助于柔性带附着于胸部。
[0004]由于塑料的心率带相对较厚且在使用中感觉不适，近来特别开发了使用织物材料的心率带和传感器。已在W0 2005/032366中公开了其中的一种。在其中所描述的方案中，利用织物材料中的导体材料直接为电极和传输导体的提供表面。然后传输导体可涂布绝缘材料，以便只有电极保持和皮肤接触和信号质量得以改善。不过，该层压材料(laminate)随后保留在导体处的产品表面，使得这些部位的透气性降低，它们靠着皮肤可能会感觉不舒适。
[0005]W0 2002/071935 (FI 110925)公开了一种心率传感器，其中具有包含导电纤维的电极，在其末端有保湿层以改善电极与皮肤的电接触。该解决方案也存在信号传输导体相对于纤维材料的放置的问题，特别是在它们与电极之间产生可靠接触同时产生良好的电绝缘的问题。
[0006]W0 2003/082103公开了一种心率传感器，其电极由织物材料模制而成。电导体可加到模型中以将它们牢固地附着于电极模制品。但是，电导体保持织物表面的松散并易受到作用于其上的机械应力。它们也可借助于热压而被粘附作为织物的一部分，但随后强干扰信号可能由皮肤通过纤维与它们连接。
[0007]US 2005/0043641公开了一种旨在测量心率的装置，借助其内部的钩子可拆卸地附着于柔性的带或服装。尽管可附着于多件服装，但它并未消除使用传统心率带时不舒适的问题。
【发明内容】
[0008]本发明旨在消除上述披露的现有技术中的缺陷，并为此目的发明了一种在穿戴制品的织物衬底上具有柔性传感器的穿戴服装制品，其易于制造。
[0009]在根据本发明的用于测量生理信号的传感器中，外层是柔性且透湿性的衬底，其具有外表面(第一表面)和与之相对的内表面(第二表面)。信号传输导体以水密的方式被布置在衬底的内表面上，以便干扰信号不能通过衬底从皮肤上直接连通。电极的信号表面与柔性衬底的外表面朝向相同，并且电极依次与传输导体电连接。
[0010]在根据本发明的制造传感器的方法中，采用了柔性衬底，其具有内表面和与之相对的外表面。信号传输导体与电极电连接并附着于衬底的第二表面。电极与衬底以一定的方式相对放置，使得信号表面与衬底的外表面朝向相同。
[0011 ] 衬底优选织物材料或其他纤维制品。电极可由例如金属、或导电塑料、弹性体、单纤维制成，或由纤维材料，如机织物或针织物制成。传输导体的材料可为金属、导电塑料、导电橡胶、导电弹性体、导电墨、导电聚合物、具有金属-微粒内容物的涂料、导电纤维、纤维束(a pack of fibres)、或者纤维制品如导电织物。
[0012]传感器典型地包括至少三层的结构，其中有保持靠着皮肤的衬底层、第一绝缘层和导体层。此外，另一绝缘层典型地布置在导体层的第二表面上作为第四层。绝缘层的目的在于防止在运动中液体如汗液在衬底中积聚并达到导体层，并因此防止出现与信号导体的电接触以及与电极信号连接发生所不希望的干扰。
[0013]更具体地，根据本发明的传感器，其特征在于如以下项目1的特征部分所述。
[0014]根据本发明的方法，其部分特征在于如以下项目20的特征部分所述。
[0015]本发明可实现明显的优点。在根据本发明的结构中，可将结构的柔韧性和信号的可靠性与传感器的使用舒适相结合。具体地，它允许使用经测试的舒适的耐用织物衬底，在传感器全部区域完全地或者几乎完全地直接贴靠着皮肤。信号传输导体被保护以免受应力、水分和织物第二侧面上的电干扰。
[0016]根据本发明的结构也可完全由衬底的内表面制造，在此情况下外表面贴靠于用户保持不动，除电极开口之外。因此，例如织物衬底的舒适和透气性保持良好，即使在导体处也是如此。导体也保持在织物层之后，被良好保护而不受机械应力影响。
[0017]借助于本发明，传感器产品的结构也可以一定的方式实施使得导体结构在成品传感器产品中保持一定的位置，以便当产品弯曲时没有拉伸力作用其上，或者至少在产品外层中这样的力相当小。这样，不可拉伸的和拉伸性差的导体材料也可以使用，这在以前的技术方案中是不可能的。
[0018]特别地，这样的结构，其中衬底、第一绝缘层、导体/电极层以及第二绝缘层结合在一起作为组合体(pack)，在制造技术和使用方面是有利的。如果绝缘层在边缘相互粘附，将得到导体结构，该结构防止湿气平行传播到表面或以适当的角度传播到表面，另外，该导体结构薄且具柔韧性。这样的结构既可用于心率带也可用于服装中。
[0019]本发明的应用的进一步的范围将通过以下给出的详细描述而变得明显。然而，应理解，所述详细描述和具体实施例虽然表示本发明的优选实施方案，但是其是仅通过说明的方式给出的，这是因为通过该详细说明本领域技术人员可以明了本发明的精神和范围内的各种变化和改变。
[0020]本发明还涉及以下内容。
[0021]1.一种用于从身体外部测量生理信号的传感器，所述传感器包括:
[0022]-柔性衬底，所述柔性衬底可渗透水分并且具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，
[0023]-至少一个电极，所述电极具有与所述柔性衬底的第一表面朝向相同的信号表面，以及
[0024]-信号传输导体，所述信号传输导体与所述电极电连接，
[0025]其特征在于，所述信号传输导体以水密方式附着于所述衬底的第二表面。
[0026]2.根据项目1的传感器，其特征在于，所述信号传输导体借助于水密性且优选同时电绝缘的层附着于所述衬底，所述层位于所述信号传输导体和所述衬底之间。
[0027]3.根据项目2的传感器，其特征在于，所述中间层永久性地附着于所述衬底。
[0028]4.根据项目2或3的传感器，其特征在于，布置所述中间层以使得传感器不可拉伸或拉伸性差但同时保持其柔性。
[0029]5.根据项目2?4中任一项的传感器，其特征在于，所述信号传输导体永久性地附着于所述中间层。
[0030]6.根据上述项目中任一项的传感器，其特征在于，所述信号传输导体包含以流体形式散布的导电物质，如导电墨、导电聚合物、或具有金属-微粒内容物的涂料。
[0031]7.根据上述项目中任一项的传感器，其特征在于，所述信号传输导体包含以固体形式应用的导体，例如橡胶或弹性体导体、金属导体、导电纤维、或导电织物。
[0032]8.根据上述项目中任一项的传感器，其特征在于，所述电极如下方式布置在所述衬底上:使得从所述衬底的第一表面侧存在与所述电极信号表面的直接接触连接。
[0033]9.根据上述项目中任一项的传感器，其特征在于，所述电极在其厚度方向上延伸穿过整个衬底。
[0034]10.根据上述项目中任一项的传感器，其特征在于，所述电极和所述信号传输导体由单层或片组成，所述单层或片由基本相同的材料形成。
[0035]11.根据上述项目中任一项的传感器，其特征在于，所述传输导体位于彼此以水密方式相粘附的两个水密层之间。<