生理信号采集电极以及包括该电极的性能监测设备的制作方法

1.本发明的公开涉及生理信号采集电极以及包括生理信号采集电极的性能监测设备。


背景技术：

2.生物电信号形式的生理信号可以由生理信号采集电极来采集，以用于例如通过电子装置进行处理以提供与佩戴电极的人的身体状况有关的有用信息。
3.需要不同类型的生理信号采集电极来采集不同类型的生理信号，并且需要不同类型的电子装置来接收和/或处理不同类型的生理信号。
4.如果生理信号采集电极和电子装置能够容易地且方便地组装以形成不同类型的生理信号采集器，则将是有利的。


技术实现要素：

5.本发明的公开披露了生理信号采集电极和包括生理信号采集电极的性能监测设备。
6.生理信号采集电极，包括信号采集部分、信号输出部分、以及将信号采集部分和信号输出部分互连的桥接部分。信号采集部分、桥接部分和信号输出部分沿纵向轴线串联分布。信号采集部分包括信号采集表面，信号采集表面用于通过身体接触从生物体上采集生理信号。信号输出部分包括信号输出垫和在信号输出垫的纵向端部处的信号输出端子。信号输出垫具有第一表面、第二表面、以及将第一表面和第二表面互连的周面(peripheral surface)。信号输出端子是与第一表面物理接触且电接触的，并且信号输出端子具有信号输出表面，信号输出表面在信号输出垫的纵向端部处围绕横向轴线延伸以限定电极的纵向端部，横向轴线与纵向轴线正交。信号采集表面是与纵向轴线平行的并且从纵向轴线偏移，并且信号采集表面从信号输出垫的第一表面和第二表面偏移。
7.在信号输出端子附接到信号输出垫的实施例中，周面包括前端表面，并且信号输出端子具有延伸以包围前端表面的信号输出表面。
8.性能监测设备包括电子装置和与电子装置可拆卸地接合的至少一个电极。
附图说明
9.本发明的公开通过实例并参考附图来进行，其中：
10.图1a和图1b是根据本发明的公开的示例性信号采集设备的透视图，
11.图2是根据本发明的公开的示例性信号采集带子组件的透视图，
12.图3a和图3b是图2的子组件的示例性第一和第二电极的透视图；
13.图3c示出了具有渐缩形输出端部的示例性电极，
14.图4a、图4b和图4c是示例性电子装置的各种视图，该电子装置可附接到信号采集装置以形成示例性生理信号设备，
15.图5是本发明的公开的包括信号采集设备和带端连接器的另一子组件的透视图，
16.图6a1、图6a2、图6a3和图6a4是图5的组件的第一信号采集电极的各种视图，
17.图6b1、图6b2、图6b3和图6b4是图5的组件的第二信号采集电极的各种视图，
18.图6c1和图6c2是示例性信号采集设备的示例性信号输出端子的透视图，
19.图6c3是从一个纵向端部观察到的信号输出端子的端视图，
20.图7a1、图7a2、图7a3和图7a4是示出主壳体和锚固端子壳体的一部分的各种视图，
21.图8a1是在电子装置的区域中沿着信号输出端子的纵向截取的示意性侧视图，
22.图8a2是图8a1的一部分的放大截面图，以及
23.图8a3是沿着带的纵向截取的截面图，示出了信号采集设备与电子装置的主壳体之间的锚固关系。
具体实施方式
24.参见图1a和图1b，示例性生理信号采集设备10包括承载件110、安装在承载件上的多个生理信号采集电极120、以及可拆卸地连接到电极120的电子装置140。
25.电子装置可以是电子信号采集装置，其配置为接收由生理信号电极或由多个生理信号采集电极采集的生理信号以进行处理和/或向前传输。
26.在示例性实施例中，电极布置在电子信号采集装置的两侧上，以从生物体的两个横向侧采集生理信号。
27.每个生理信号采集电极(或简称电极)包括具有信号采集表面123的信号采集部分122、具有信号输出端部125的信号输出部分124、将信号采集部分和信号输出部分互连的桥接部分126。
28.信号采集部分包括作为信号采集表面的第一表面和作为非信号采集表面的第二表面。第一表面是构造为在使用期间与身体表面进行物理抵靠和电接触的身体接触表面。当信号采集表面在使用期间与身体表面进行物理抵靠和电接触时，生物体的生理信号将从生物体行进到信号采集表面，向信号输出部分的信号输出端部移动，然后被电子信号采集装置采集。信号采集表面具有在使用期间面向身体的朝向，使得可以从身体表面采集生理信号。信号采集部分的第二表面具有在使用期间不面向身体的朝向，不面向身体是与面向身体的朝向正相反(directly opposite)的朝向。正相反在本文中是指180度或约180度的朝向差异。
29.信号采集表面形成在信号采集部分上的凸起区域上。限定信号采集表面的凸起区域被形成为信号采集岛，并且该岛由周边区域包围和/或划界，该周边区域限定了包围信号采集岛的基部。信号采集表面被形成为升高的平台表面，其被升高为高于周边区域以便于与身体表面进行良好的电接触。在示例性实施例中，信号采集岛具有中空内部并且限定有中空隔室。信号采集岛可以由诸如碳化橡胶之类的导电聚合物材料一体地形成。信号采集岛和周边区域可以由相同的导电材料或不同的材料一体地形成。在一些实施例中，周边区域由诸如非导电弹性体之类的非导电材料形成。在一些实施例中，周边区域由诸如导电弹性体之类的导电材料形成，但是通过诸如包覆成型在周边区域上的绝缘层之类的绝缘层与身体表面电绝缘。
30.示例性电极是长形的并且沿着中心轴线延伸。电极的中心轴线也是电极的纵向轴
线。信号采集部分、桥接部分和信号输出部分沿着纵向轴线串联地分布(distributed in series)。桥接部分是在信号采集部分与信号输出部分之间中继(relay)电信号的信号传输部分。在一些实施例中，桥接部分是介于信号采集部分与信号输出部分之间的缩窄部分。在示例性实施例中，电极关于中心轴线对称。
31.信号采集表面可以具有不同的形状，例如，圆形，椭圆形，诸如正方形、矩形之类的多边形或其他规则的多边形。在信号采集表面具有多边形形状的情况下，角部可以是倒圆的以提升用户舒适性。
32.在示例性实施例中，信号采集表面是长形的，并且具有与纵向轴线平行并限定其长度的长轴、与纵向轴线正交并限定其宽度的短轴、以及以其宽度和其长度为特征的信号采集面积。通常，信号采集表面的长度是在平行于纵向轴线的轴向上测得的，并且信号采集表面的宽度是在垂直于轴向的方向上测得的。信号采集岛以及因此的信号采集表面具有圆角，以提升增强的用户舒适性。在示例性实施例中，周边部分具有圆角以提升佩戴舒适性。
33.在诸如本实施例的示例性实施例中，示例性信号采集部分分别地被形成为弹性信号采集垫。垫在本文中是指厚度显著小于宽度或长度(以较小者为准)的形状因子。信号采集部分的厚度在本文中是指第一表面与第二表面之间的间隔或平均间隔。术语显著小于在本文中是指20％、15％、10％或更小的比率。在示例性实施例中，信号采集表面的宽度在1cm与2.5cm之间，或者在选自1.5cm、2cm、2.5cm的任何组合的一个或多个范围内。在示例性实施例中，信号采集表面的长度在5cm与10cm之间，或者在选自6cm、7cm、8cm、9cm、10cm的任何组合的一个或多个范围内。宽度和长度可以根据用户的年龄、性别、皮肤状况来选择或调整。
34.在该实例中，信号采集表面具有大约15平方厘米(cm2)的信号采集面积，测得8cm(长度)和1.9cm(宽度)并具有倒圆的纵向端部。通常，9
‑
25平方厘米(cm2)之间的信号采集表面将是有益的。
35.信号输出部分具有第一表面、朝向与第一表面正相反的第二表面、以及作为将第一表面和第二表面互连的周面的第三表面。周面包括位于信号输出部分的信号输出端部上的端表面。信号输出部分的信号输出端部位于电极的纵向端部并且是远离信号采集部分的远侧端部。周面包括通过端表面互连的第一侧面部分和第二侧面部分。第一侧面部分和第二侧面部分协作以限定信号输出部分的横向末端和宽度。信号输出部分的宽度是在与纵向轴线正交且与第一表面和/或第二表面正交的横向上测得的。在信号输出部分沿其长度具有非均一宽度的情况下，将信号输出部分的宽度取为沿长度的平均宽度。
36.第一表面具有与信号采集表面的朝向相同的朝向，即，面向身体的朝向。第二表面具有与信号采集表面的第二表面的朝向相同的朝向，即，不面向身体的朝向。在示例性实施例中，信号输出部分的第一表面和第二表面彼此平行(在本文中，平行包括基本上平行)并且平行于纵向轴线，并且端表面正交(在本文中，正交包括基本上正交)于纵向轴线。在诸如本实施例的示例性实施例中，端表面在与纵向轴线正交并且与第一表面(或第二表面)正交的横向上延伸。端表面位于信号输出部分的信号输出端部上，并且信号输出端部在电极的远侧纵向端部上。
37.在诸如本实施例的示例性实施例中，信号输出部分包括信号输出垫，信号输出垫分别地被形成为导电弹性垫。信号输出部分的第一表面和第二表面协作以限定信号输出垫
的厚度。信号输出部分的厚度由信号输出垫的第一表面与第二表面之间的正交间隔限定。信号输出垫的厚度是在作为正交间隔方向的厚度方向上测得的。正交间隔方向与纵向轴线正交并且与第一表面和/或第二表面正交。在信号采集部分沿其长度具有不均一厚度的情况下，将沿其长度的平均厚度取为厚度。
38.信号输出垫具有宽度。信号输出垫的宽度是在宽度方向上测得的。宽度方向与纵向轴线正交并且与厚度方向正交。信号输出垫的宽度可以与信号采集垫的宽度相当、更小或更大。在示例性实施例中，信号输出垫整个地均一宽度或沿其长度具有均一宽度。在一些实施例中，信号输出垫具有渐缩形端部，并且渐缩为在朝向信号输出端部延伸时缩窄，如图3c所示。
39.电极包括信号输出端子。信号输出端子在信号输出垫的前方，并且包括信号输出表面，该信号输出表面被构造为输出由信号采集部分采集的信号。
40.信号输出表面在信号采集垫的第一表面与第二表面之间延伸，并且在信号采集垫的前方突出。前方方向在本文中是平行于纵向且从信号采集部分朝向信号输出部分的方向。前方方向与平行于纵向但从信号输出部分到信号采集部分的后方方向正相反。
41.信号输出表面在周面的第一侧面部分与侧面部分之间横向地延伸。在示例性实施例中，信号输出端子(或者更具体地，信号输出表面)沿着输出端子轴线横向地延伸并与周面的第一侧面部分和侧面部分相交。输出端子轴线是与纵向轴线正交并且与信号输出垫的厚度方向正交的横向轴线。
42.信号输出端子被构造为机械保持器，使得例如在没有诸如机械紧固件之类的紧固件的情况下，可以由电子装置来保持电极。
43.在示例性实施例中，信号输出表面突出以在向前地远离信号输出垫地延伸时张开。信号输出表面可以在向前地远离信号输出垫的纵向端部延伸时相对于纵向轴线成锐角地突出。在示例性实施例中，信号输出表面可以张开以在向前地远离信号输出垫的纵向端部突出时沿着凸形轨道或直线地扩张。
44.在示例性实施例中，信号输出表面包括从第一表面开始的第一部分、从第二表面开始的第二部分、以及将第一部分和第二部分互连的第三部分。第三部分限定电极的最前表面，并且还限定信号输出端子的最前表面。在示例性实施例中，最前表面是例如相对于信号输出部分的信号输出端部的凸形表面。凸形弯曲的最前表面延伸以包围作为信号输出垫的前纵向端部的信号输出端部。在示例性实施例中，信号输出表面是具有与纵向轴线正交且与厚度方向正交的棱柱轴线的棱柱的棱柱限定表面(或简称为棱柱表面)。信号输出表面可以沿其整个宽度连续，或者可以在其横向端部之间的位置处中断。
45.信号输出端子的信号输出表面是被暴露以用于例如通过摩擦接触或挤压接触与电接触端子进行电连接的外表面。外表面在本文中是指面向外的表面。信号输出表面具有面向外的朝向并且背向信号输出端部和信号输入部分。
46.信号输出端子和信号输出部分(或者更具体地，信号输出端子和信号输出部分的信号输出端部)协作以形成紧固部分。紧固部分被构造成形成与配对紧固部分可拆卸的匹配接合。
47.在诸如本实施例的示例性实施例中，信号输出端子和信号输出部分(或者更具体地，信号输出端子和信号输出部分的信号输出端部)协作以形成用于锚固在保持器上的锚
固件，并且当锚固件形成与保持器的机械接合时，在保持器与电极之间形成电连接。
48.为了帮助用于电连接的机械锚固，锚固件可以具有c形、u形、g形、t形、l形、o形、p形、钩形或适合便于通过插入而保持和通过滑动而移除的其他形状的横截面。横截面是沿着作为整体的电极的纵向轴线截取的。
49.在锚固件具有t形横截面的实例中，信号输出端子具有第一分支和第二分支，并且信号输出垫形成有作为中间分支的第三分支。当t形锚固件由配对保持器保持时，布置在中间分支两侧的第一分支和第二分支由保持器保持。保持器和信号输出端子可以被构造为一对卡合紧固件，当使保持器和信号输出端子进入相对的匹配位置时，该一对卡合紧固件可以形成匹配机械接合。
50.在锚固件具有c形横截面、o形横截面或p形横截面的实例中，整个横截面被保持在保持器内并且与保持器进行电接触。
51.在锚固件具有l形横截面的实例中，短分支被保持在保持器内并且与保持器进行电接触。
52.为了帮助用于信号输出的机械和电接触，信号输出端子包括保持部分，该保持部分与保持器协作以形成一对保持装置。通常，保持部分包括在厚度方向上突出的部分，并且该部分与信号输出垫的厚度或者信号输出垫在信号输出端部处或附近的部分的厚度相比具有显著更大的厚度。显著更大的厚度在本文中是指厚度差大于20％、25％、30％、35％、40％、或选自前述值的任何组合的一个或多个范围。
53.通常，信号输出端子被构造为在电极的信号输出端部处的扩大头部部分，并且该扩大头部部分的厚度大于信号输出部分的厚度以形成保持器。扩大头部部分限定了纵向端部，或者更具体地限定了纵向端部电极的形状和尺寸，并且用于信号输出表面和保持装置的双重目的。扩大头部部分可以包括沿着横向分布的多个分立的头部部分，或者可以沿其长度连续地延伸。在示例性实施例中，扩大头部部分或者每个分立的头部部分具有基本上均一的横截面。头部部分或分立的头部部分可以是实心部分，以增强鲁棒性和保持强度。在示例性实施例中，扩大头部部分是具有与纵向轴线正交且与厚度方向正交的棱柱轴线的实心棱柱形导电部分。
54.电极的信号输出端子可以一体地形成在信号输出部分的信号输出端部上，或者可以例如通过机械紧固、通过钎焊或通过熔焊而附接到信号输出端部。
55.在示例性实施例中，信号采集部分、桥接部分和信号输出部分一体地成型。
56.在一些实施例中，信号采集部分、桥接部分、信号输出部分和信号输出端子一体地成型。
57.在信号采集部分、桥接部分和信号输出部分由诸如导电弹性体之类的导电材料一体地成型为单件的示例性实施例中，电极可以由绝缘套筒覆盖，除了在信号采集表面处和信号输出端部处之外。
58.在信号采集部分、桥接部分、信号输出部分和信号输出端子由诸如导电弹性体之类的导电材料一体地成型为单件的示例性实施例中，电极可以由绝缘套筒覆盖，除了在信号采集表面处和信号输出端子处之外。绝缘套筒可以由非导电弹性体制成，并且可以被包覆成型到电极上。具有包覆成型的弹性绝缘套筒的电极具有防水特性，并且可以用于在水中或水下(例如，在游泳期间)采集信号。
59.电极可以具有低于800欧姆、700欧姆、600欧姆、500欧姆、400欧姆的电阻，以便于水中或水下的信号采集，尤其是对于在海水或含氯水中的操作。在信号输出端子与信号采集表面之间测得电极的电阻。
60.示例性电子信号采集装置包括主壳体、安装在主壳体上的多个信号输入端子、以及安装在主壳体内部的电子电路。电子电路可以根据需要具有不同的电路配置。例如，电子信号采集装置可以被配置为用于将由电极采集的生理信号传输到外部装置以进行信号处理的信号传输器，被配置为具有处理器以处理由电极采集的生理信号并且用于输出经处理的数据的性能监测器，和/或被配置为将信号传输到身体表面的性能控制器。通常，电子电路将包括固态电路(包括诸如微控制器或微处理器之类的处理器)、数据存储装置(诸如包括易失性和非易失性存储器的存储器)、电信前端装置(包括rf接收器和/或rf发射器)。电子电路可以包括小电池，诸如cr2032电池，以提供操作电源。
61.在诸如本实施例的示例性实施例中，电极被配置为采集ecg信号作为生理信号的实例，并且电子电路被配置为处理由电极采集的ecg信号，以输出诸如心率之类的生理数据以及诸如用于构造rst波部分的数据之类的显著ecg特性。
62.示例性设备被构造为用于从佩戴者的左胸腔和右胸腔采集ecg信号的胸带。当被构造和用作胸带或ecg胸带时，电子信号采集装置将被定位在两个胸腔之间，其中第一电极的信号采集表面与左胸腔抵靠接触，并且第二电极的信号采集表面与右胸腔抵靠接触。作为替代方案，在不失一般性的情况下，第一电极可以与右胸腔抵靠，并且第二电极可以与左胸腔抵靠。
63.示例性电子信号采集装置的主壳体包括多个接纳部，用于配合接纳(包括卡合接纳)电极的对应的多个信号输出端子。当信号输出端子被配合接纳在接纳部内时，电极的信号输出表面与信号采集装置的信号输入端子的信号输入表面进行挤压接触或摩擦接触。每个接纳部具有限定内部隔室的内壁。内部隔室的形状和尺寸被设计成紧密配合地接纳电极的信号输出端子。信号输入端子安装在主壳体上并具有信号输入表面，该信号输入表面暴露在接纳部的内部，用于与电极的信号输出表面进行物理接触和电接触。内壁可以是用作信号输入端子的信号输入表面的导电壁。在一些实施例中，信号输入端子可以包括一个或多个弹性偏压接触销，当信号输出端子进入接纳部内遇到接触销时，该一个或多个弹性偏压接触销在弹性偏压下缩回。主壳体可以包括锁定装置，以在信号输出端子已经到达相对于接纳部的预定锁定位置时锁定信号输出端子。当用户将信号输出端子从接纳部中移除以使电极与主壳体分离时，信号输出端子将需要克服比插入接纳部中的力更大的力。接纳部具有接纳部轴线。当信号输出端子被接纳部卡合保持时，接纳部轴线和输出端子轴线同轴对准。
64.在诸如本实施例的示例性实施例中，接纳部可以包括位于接纳部端部的入口孔，以准许信号输出端子滑动进入，或者更具体地，以准许信号输出端子的扩大头部部分滑动进入接纳部的内部隔室。为了准许信号输出端子移动到完全保持位置，接纳部包括从入口孔开始并在平行于接纳部轴线的方向上延伸的狭缝。在一些实施例中，接纳部具有位于接纳部端部的多个入口孔。
65.在诸如本实施例的示例性实施例中，主壳体包括在第一横向侧上的第一接纳部和第一信号输入端子以及在第二横向侧上的第二接纳部和第二信号输入端子。第一信号输入
端子形成在第一接纳部上，并且第二信号输入端子形成在第二接纳部上。当电极在合适位置并且与电子信号采集装置可拆卸地机械接合时，第一电极、主壳体和第二电极串联并且沿着纵向轴线分布。主壳体可以由硬塑料制成，并且形成为水密容器以容纳电子电路。
66.多个生理信号采集电极包括第一生理信号采集电极120a(或简称第一电极)和第二生理信号采集电极120b(或简称第二电极)。第一电极物理地且电性地连接到第一信号输入端子，并且第二电极物理地且电性地连接到第二信号输入端子。
67.当电极与信号采集装置进行机械和电连接时，电极以对称的方式布置在主壳体的两侧，使得电极的信号输出部分靠近信号采集装置，并且信号采集部分远离信号采集装置。当用于这种胸带构造时，包括信号采集装置和信号采集电极的信号采集组件的纵向范围由信号采集部分的远离其对应的或相应的信号输出端部的纵向端部之间的纵向间隔限定。
68.在示例性实施例中，承载件是柔性带，例如柔性织物带。在一些实施例中，在不失一般性的情况下，带具有纵向端部，并且电极安装在织物带的纵向端部上或带的其他部分上。在一些实施例中，带被形成为环，并且电极可以安装在环上。在电极安装在柔性带的纵向端部上的情况下，当电极被紧固到电子装置时形成闭合环。
69.织物带可以包括弹性部分和非弹性部分两者。作为替代方案，织物带可以由全弹性部分构成。带可以由纺织和/或非纺织材料制成。
70.第一和第二电极安装在承载件上以形成带组件。在示例性实施例中，信号输出端子形成带组件的纵向端部。当电极的信号输出端子被附接到电子装置时，设备被组装起来。当电极的信号输出端子从电子装置上拆下时，设备被拆开。为了组装设备，用户将信号输入端子插入到电子装置上的接纳部中，并沿插入方向滑动信号输入端子，直到信号输入端子被接纳部保持。当信号输入端子被接纳部机械地保持时，例如通过摩擦保持、锁定保持、卡合保持或其他形式的保持时，建立了电子连接以便于电极与电子装置之间的信号通信。为了拆开设备，用户沿与插入方向相反的方向滑动信号输入端子，直到信号输入端子从接纳部上拆下。当信号输入端子从接纳部上拆下时，电极与电子装置之间的电子信号通信被切断。
71.由导电弹性体制成并且还被构造为保持部分的信号输出端子是有利的，因为它提供了与接纳部和电子装置的信号输入表面的增强摩擦接触，并且因此提供了更牢固的保持，同时准许在没有工具帮助的情况下进行移除。
72.与信号输出垫一体地形成为单件或者与信号采集部分一体地形成为单件的信号输出端子有利于增强可靠性，以及促进信号传输连续性并减轻信号损失或失真。
73.在示例性实施例中，信号输出端子被紧固到信号输出垫。
74.示例性信号输出端子260包括导电主体262和延伸穿过主体的通道264，如图6c1、图6c2和6c3图所示。
75.主体包括限定通道的内周壁以及包围通道并限定信号输出表面的外周壁。通道沿着通道轴线y
‑
y'延伸，并且具有与信号输出垫的输出端部相等或相当的长度。通道轴线y
‑
y'与纵向轴线x
‑
x'正交并且与电极的厚度方向正交。通道具有在电极的厚度方向上的间隙(clearance)，并且在厚度方向上的通道间隙小于(例如，略小于)信号输出垫的信号输出端部的厚度。在示例性实施例中，通道轴线y
‑
y'是主体的中心轴线，并且主体关于通道轴线是对称的。通道被构造为紧密配合地接纳信号输出垫的信号输出端部。在示例性实施例中，主
体通过一个或多个紧固件被紧固到信号输出垫的信号输出端部。紧固件可以是螺纹螺钉或铆钉。
76.主体具有大致c形或u形的横截面，其中入口孔位于c形或u形横截面的开口部分处。入口孔和/或内部狭槽的形状和/或尺寸被设计成用于配合(或紧密配合)地接纳信号传输垫的输出端部。为了便于配合(或可选地紧密配合)地接纳信号传输垫的输出端部，入口孔和/或内部狭槽具有与信号传输垫的输出端部的厚度相当或略小的横向间隙。入口孔和/或内部狭槽的横向间隙是在与纵向轴线x
‑
x'所限定的纵向(或总体纵向)正交的方向(横向)上测量的。信号输出端子126的主体关于中心轴线z
‑
z'在横向上对称，并且中心轴线z
‑
z'与x
‑
x'和y
‑
y'轴线均正交。
77.示例性信号输出端子126的示例性主体是中空金属杆，例如，铜杆、铝杆、不锈钢杆或其他金属或合金的其他杆。在一些实施例中，主体由可成型材料制成，诸如导电聚合物材料，例如碳化橡胶。例如，主体可以由与形成信号采集垫和/或信号传输垫的材料相同的材料形成。在一些实施例中，信号采集垫和/或信号传输垫和/或输出端子的主体被一体地形成为单个柔性件。
78.在一些实施例中，主体可以由非金属(例如，导电弹性体)一体地制成。
79.示例性信号输出端子的主体的形状和尺寸被设计成紧密配合地接纳信号传输垫的输出端部。为了便于紧密配合地接纳，示例性信号输出端子的主体和信号传输垫的输出端部是良好匹配的卡合对，并且示例性信号输出端子的主体的形状和尺寸被设计成用作夹持件或夹持构件以夹持在信号传输垫的输出端部上。当示例性信号输出端子的主体具有c形横截面时，主体和/或信号输出端子也是c形夹形状的电连接器。当c形夹连接器被附接到信号传输垫时，信号传输垫的输出端部被遮掩、覆盖或保护以提高耐久性。
80.当示例性信号输出端子的主体和信号传输垫的输出端部是良好匹配的卡合对时，内边界壁与信号传输垫的输出端部相接或抵靠接触。由于信号输出端子的内边界壁与信号传输垫的输出端部相接或抵靠接触，因此信号输出端子的限定入口孔和内部隔室的内边界壁限定了信号输出端子的分布式信号输入部分。信号输出端子的内边界壁包括上边界壁、下边界壁、以及将上边界壁和下边界壁互连的周壁。当信号输出端子安装在信号传输垫上时，这实际上指的是当信号输出端子安装在信号传输垫的输出端部上时，信号传输垫的输出端部上的上表面和下表面与信号输出端子的上边界壁和下边界壁相接或抵靠地物理接触和电接触。当信号输出端子安装在信号传输垫上时，信号传输垫的输出端部与信号输出端子进行挤压接触。更具体地，信号传输垫的输出端部被挤压地夹置在上边界壁和下边界壁之间。上边界壁和下边界壁中的每一个是长形的导电壁，并且上边界壁和下边界壁协作以限定信号输出端子的长形的分布式信号输入。
81.当生理信号设备适当地佩戴在生物体上时，其中信号采集电极与不同的身体部位抵靠接触，ecg信号将被ecg信号采集电极采集并经由信号输出端子和信号输入端子被传输到电子装置。
82.在一些实施例中，信号输入接纳部内的信号输入端子可以是分布式连接器。例如，在不失一般性的情况下，信号输入端子可以包括管状金属部分，该管状金属部分弹性地接纳信号输出端子并与之接合以便于信号传输。
83.如图5所示，另一生理信号监测设备20的实例包括带110和安装在带上的一对生理
信号采集电极220。
84.如图6a1至图6a4和图6b1至图6b4所示，该一对示例性生理信号采集电极包括示例性第一信号采集电极220a和示例性第二信号采集电极220b。每个示例性生理信号采集电极220包括信号采集部分222、信号输出端子226、以及将信号采集部分和信号输出端子互连的信号传输桥224。信号采集部分222、信号传输桥224和信号输出端子226沿着信号采集电极的中心轴线a
‑
a'依次分布，并且该中心轴线也是限定电极纵向的纵向轴线。
85.信号采集部分222是包括用于与佩戴者的身体进行抵靠接触以便于从身体表面采集生理信号的信号采集表面222'的信号采集垫，信号采集表面是与安装有信号采集部分222的局部带表面平行并背离的暴露表面。信号采集部分222具有与局部带表面平行并抵靠接触的背表面222”。信号采集表面222'具有信号采集面积，该面积足够大以采集具有适于输出且适于由另一电子装置40处理的足够大的信号幅度的生理信号。信号采集表面222'与信号采集电极220的纵向轴线和信号输出端子的纵向轴线基本平行，该信号输出端子的纵向轴线与信号采集电极220的纵向轴线正交，信号采集电极220的纵向轴线和信号输出端子的纵向轴线协作以限定信号采集平面。
86.在诸如本实施例的实施例中，信号采集部分包括从基部信号采集表面部分升高的升高信号采集表面部分，基部信号采集表面部分包围升高信号采集表面部分，使得升高信号采集表面部分限定被基部信号采集表面部分2222包围的信号采集岛2221。
87.在诸如本实施例的实施例中，包括信号采集岛2221和周围基部部分2222的信号采集部分222由诸如碳化橡胶或碳化塑料之类的柔性且导电的可成型软材料一体地形成。信号采集部分222可以由柔性且导电的织物制成，包括纺织织物和非纺织织物。信号采集部分具有沿其宽度大致均一的厚度，该宽度是在与电极的纵向正交的方向上限定的。在信号采集部分具有信号采集岛2221的情况下，信号采集岛2221是具有大致均一厚度和大致均一宽度的信号采集垫，并且周围基部部分2222具有相同的或另一大致均一的厚度和宽度。
88.信号传输桥224将便于信号采集部分222与信号输出端子226之间的电信号的传导。在示例性应用中，由信号采集部分采集的低频电脉冲形式的生理信号将被向前传输到信号传输桥224，然后被向前传输到信号输出端子226以最终输出。电信号将沿电极220的纵向行进，该纵向限定了信号采集部分222与信号输出端子226之间的最短距离的传导路径。示例性信号传输桥224由柔性且导电的材料制成，并且包括在信号采集表面与信号输出端子之间延伸的柔性桥接部分。桥接部分包括与信号采集表面平行的面向身体的表面以及在使用期间背向佩戴者的面向外的表面。桥接部分从信号采集部分的前纵向端部电性地且物理地延续，并且信号输出端子连接到信号传输桥224的前纵向端部。在诸如本实施例的实施例中，信号采集部分222和信号传输桥224由相同的材料一体地形成，例如一体成型。信号采集部分222和信号传输桥224可以具有相同的宽度，但在一些实施例中，信号传输桥224具有比信号采集部分222小的宽度。信号传输桥224的宽度可以是信号采集部分222的宽度的65％至85％。
89.信号采集部分222和信号传输桥224中的每一个是长形的并且具有低剖面形状因子(low
‑
profile form factor)。低剖面形状因子在本文中是指具有显著大于其厚度的宽度。信号采集垫(或简称垫)和桥接部分类似于长形签条带的形状因子。示例性垫和桥接部分具有≥3:1、≥4:1或≥5:1的示例性宽厚比。在示例性实施例中，信号采集部分和信号传
输桥例如由诸如碳化橡胶之类的柔性且有弹性的导电材料一体地形成，使得信号采集电极220呈长形带或签条的形式。在诸如本实施例的示例性实施例中，垫和桥接部分具有沿纵向轴线基本相同或均一的厚度。
90.带20具有第一纵向端部22a、第二纵向端部22b以及将第一和第二纵向端部22a、22b互连的中间部分22，并且中间部分22限定了带沿其中心纵向轴线的有效长度。第一信号采集电极220a安装在带20的中间部分22上，其信号输出端子226靠近并终止于第一纵向端部22a。信号输出端子226与信号采集电极220a的纵向轴线正交地并与信号采集表面平行地延伸，以包覆第一信号采集电极220a的信号输出端部部分。如图6a1至图6a4所示，信号输出端子226包覆第一信号采集电极220a的信号输出端部部分的整个宽度，或其实质上的宽度部分。第一信号采集电极220a的信号采集部分222安装在带的中间部分22上，并沿与第二信号采集电极220b的延伸方向相反的方向远离第一纵向端部22a纵向地延伸并且朝向第二纵向端部22b纵向地延伸。示例性信号输出端子226具有沿其长度大致c形的横截面以形成c形夹，并且信号采集电极220a、220b的信号输出端部被保持在c形夹的内部隔室内并且被挤压接合，使得在信号输出端部与信号输出端子226之间形成良好的电接触，以便于有效且高效的生理信号传输。
91.类似地，第二信号采集电极220b安装在带20的中间部分22上，其信号输出端子226靠近并终止于第二纵向端部22b，并且信号输出端子226与信号采集电极220b的纵向轴线正交地且与信号采集表面平行地延伸，以包覆第二信号采集电极220b的信号输出端部部分。如图6b1至图6b4所示，信号输出端子226包覆第二信号采集电极220b的信号输出端部部分的整个宽度，或其实质上的宽度部分。第二信号采集电极220b的信号采集部分222安装在带的中间部分22上，并沿与第一信号采集电极220a的延伸方向相反的方向远离第二纵向端部22b纵向地延伸并朝向第一纵向端部22a纵向地延伸。
92.在诸如本实施例的实施例中，第一和第二纵向端部22a、22b中的每一个都是自由端，使得带20能够在端部开放带(open
‑
ended belt)与当和带端连接器(或简称带连接器)协作时的闭合环之间转换。带20可以由织物制成，例如透气、不导电且可弹性拉伸的织物，包括纺织织物和非纺织织物。带20，或者更具体地带的中间部分22，旨在用作信号采集电极220a、220b和相关联的电子装置的绝缘承载件或绝缘基板。带20的中间部分22为信号采集电极的背表面(更具体地为信号采集垫和桥接部分)提供部分物理遮蔽，使得当电子装置在视线范围内朝向用户观看时，信号采集电极220a、220b的垫和桥接部分在视觉上是隐藏起来的。另外，带的中间部分22用于机械地遮蔽垫和桥接部分，以使其免受纵向伸长张力的至少大部分影响，以提高耐久性和可靠性，因为电极的远离信号输出端子的端部被浮动地承载在中间部分上并且没有紧固到带的纵向端部上。术语浮动地在本文中是指带的中间部分的在电极远侧端部之间的部分比与垫和桥接部分抵靠的部分更能伸长。
93.带20和安装在其上的一对信号采集电极220a、220b共同形成信号采集带，这也是信号采集设备230。在诸如本实施例的实施例中，信号采集设备230是具有用于无源采集生理信号的无源部件的无源设备。信号采集设备将与电子装置协作以便于信号处理、数据存储和/或信号或数据的继续传输。在诸如本实施例的示例性实施例中，电子装置被构造为将端部开放带设备转换为闭合环信号采集和处理设备的带端连接器。
94.用作带端连接器的电子装置40也是生理信号集线器(简称信号集线器)。由第一和
第二电极220a、220b采集到的生理信号将流入电子装置40，并且其电子电路将根据电子电路的设计对采集到的信号进行处理。电子电路可以包括信号处理电路、数据存储电路和/或用于原始或处理过的数据的继续传输的数据传输电路。
95.在诸如本实施例的示例性实施例中，电子装置40和电极220a、220b处于物理和电连接中，使得采集到的生理信号将流入电子电路并由其中的电路进行处理。
96.如图7a1至图7a4所示，电子装置40包括刚性主壳体42、在主壳体的第一侧上形成第一保持端子的第一集线器端子44a、以及在主壳体的第二侧上形成第二保持端子的第二集线器端子44b，第二集线器端子位于第一集线器端子的径向相对侧上。主壳体42限定了中空的内部隔室，电子电路被容纳在该内部隔室内。第一集线器端子44a包括用于保持信号集线器的第一信号输出端子和第一信号输入端子的第一保持装置。第二集线器端子44b包括用于保持信号集线器的第二信号输出端子和第二信号输入端子的第二保持装置。在正常使用期间，当组件处于生理信号采集模式且要从用户或佩戴者身上采集生理信号时，信号采集设备处于锚固模式并且被锚固在作为信号集线器的电子装置40上，其中第一信号输出端子锚固在第一保持端子上，且第二信号输出端子锚固在第二保持端子上。当处于锚固模式时，第一信号采集电极220a的第一信号输出端子226由信号集线器的第一保持装置机械地保持，并且即使当第一信号输出端子226受到纵向分离力时也被防止沿纵向分离，并且第二信号采集电极220b的第二信号输出端子226由信号集线器的第二保持装置机械地保持，并且即使当第二信号输出端子226受到与第一信号采集电极220a上的纵向分离力相反的纵向分离力时也被防止沿纵向分离。
97.在诸如本实施例的实施例中，输出端子226用于与集线器端子44a、44b的第一保持装置卡合式锁定接合。为了便于卡合式锁定接合，输出端子226和集线器端子44a、44b分别包括互补的卡合式锁定部件和/或具有互补的形状和尺寸以便于紧密配合的接纳并增强卡合锁定。
98.在诸如本实施例的实施例中，输出端子226及在集线器端子44a、44b上的其对应的保持端子能够沿相对于带纵向轴线而言的横向移动，使得输出端子226可以移入或移出与对应的保持端子的机械接合。
99.当信号采集设备230与信号集线器40锚固接合时，包括信号采集设备230和信号集线器40的信号采集组件处于闭合环构造中。因此，第一保持端子也用作第一锚固端子，并且第二保持端子也用作第二锚固端子。带20的中间部分22呈弹性带的形式并且在纵向上是柔性、弹性且可拉伸或可伸长的。在正常使用时，包括信号采集设备和信号集线器的带组件作为闭合环佩戴在用户身体上，其中带的中间部分受到纵向上的伸长张力，并且信号采集电极的信号采集表面与用户的间隔开的裸露身体部分抵靠接触。当处于正常使用构造时，信号采集电极220a、220b的信号采集表面将处于物理挤压状态以与用户的间隔开的身体部分的相应暴露的身体表面建立电接触。带的中间部分的长度根据用户的尺寸，或者更具体地，根据用户的身体部分的尺寸进行调整，以产生适当水平的径向挤压张力，以便从用户暴露的身体表面有效地采集电信号。带可以由弹性纱线纺织而成，以提供弹性和透气性。为了增强舒适性和透气性，信号采集部分和/或信号传输部分可以是有孔的。
100.信号采集电极220的信号输出端子226包括主体和接纳部。主体是长形的并且在第一纵向端部与第二纵向端部之间沿纵向延伸，纵向由也是主体中心轴线的纵向轴线限定，
并且主体的纵向与信号采集电极220的纵向正交或基本正交。主体具有限定外周面并将第一纵向端部和第二纵向端部互连的外周壁。
101.接纳部包括用于接纳信号采集电极220的信号输出端部部分的开放通道。开放通道是长形的，在第一纵向端部与第二纵向端部之间延伸，并且具有作为通道中心轴线的通道轴线。在诸如本实施例的示例性实施例中，通道轴线平行于主体的纵向轴线。开放通道具有形成在第一纵向端部上的入口孔和形成在外周面上的电极桥通过孔。电极桥通过孔由形成在外周面上的桥通过窗限定。桥通过窗的宽度比信号采集电极的信号输出端部部分的宽度宽，例如略宽，并且桥通过窗的深度比信号采集电极的信号输出端部部分的厚度大，例如略大。通常，桥接部分通过窗(bridging portion passage window)限定了作为窗孔的横向孔，该窗孔具有充分的间隙或间隙尺寸，以准许通过沿侧向或横向(平行于主体的纵向)移动或滑动而使桥接部分的紧靠信号输出端部部分的那部分滑动进入桥通过窗中，同时防止信号输出端子通过沿信号采集电极的纵向(与主体的纵向正交)移动而穿过窗。
102.在诸如本实施例的实施例中，开放通道在形成于第一纵向端部上的第一入口孔与形成于第二纵向端部上的第二入口孔之间延伸。另外，由桥接部分通过窗限定的孔是在第一纵向端部与第二纵向端部之间延伸的通孔。当该孔为主体外周面上的通孔时，桥接部分的紧靠信号输出端部部分的那部分可以在任一端，即，沿相反的两横向滑入到桥通过窗中进入锚固端子内。
103.信号输出端子226的主体包括上主体部分、下主体部分以及将上主体部分和下主体部分互连的前主体部分。每个主体部分是长形的并且在主体的纵向上延伸，并且主体部分协作以限定开放通道和窗孔。上主体部分具有作为与锚固端子抵靠接触的外表面的朝上的上表面，以及作为内表面的朝下的下表面，朝下的表面限定开放通道的顶板部分。下主体部分具有作为内表面的朝上的上表面，以及作为与锚固端子抵靠接触的外表面的朝下的下表面，该朝上的上表面限定开放通道的地板部分。前主体部分形成信号采集电极的前端(或最前端)，并且包括与锚固端子抵靠接触的朝前表面以及与桥接部分的纵向端部相反地朝向并靠近该纵向端部的朝后表面。前主体部分与信号采集电极的中心纵向轴线正交相交。上主体部分、下主体部分和前主体部分协作以限定用于接纳信号采集电极220的信号输出端部部分的内部隔室。
104.在诸如本实施例的实施例中，上主体部分的朝上表面是信号输出端子的上表面并且相对于主体的中心轴线是凸面，下主体部分的朝下表面是信号输出端子的下表面并且相对于主体的中心轴线是凸面，并且前主体部分的朝前表面是信号采集电极的最前表面并且相对于主体的中心轴线是凸面。可选地，主体的主体部分的外表面的曲面相对于主体的中心纵向轴线具有共同的曲率半径，使得主体为圆柱体，这意味着在本文中大体是且不一定绝对是圆柱体。在一些实施例中，主体具有椭圆形、正方形或多边形横截面。
105.信号输出端子的上主体部分向上突出以突出得高于信号传输桥的上主表面，而信号输出端子的下主体部分向下突出以突出得低于信号传输桥的下主表面，上主体部分和下主表面协作以限定信号传输桥的桥接部分的厚度。
106.信号传输桥或桥接部分的前纵向端部部分被接纳在开放通道内，用于将由信号采集电极采集到的电信号向前传输到与该对信号采集电极连接的电子装置。信号传输桥的前纵向端部部分例如通过由上主体部分和下主体部分的协作和/或通过紧固装置施加的挤压
夹持力而被保持在开放通道内。
107.在示例性实施例中，紧固装置包括一个或多个螺钉，一个或多个螺钉在与主体中心轴线和电极中心轴线二者正交的方向上贯穿信号输出端子的上或下主体部分，以与信号传输桥的(作为信号采集电极的信号输出端部部分的)前纵向端部部分接合。
108.在一些实施例中，信号输出端子的上主体部分和/或下主体部分与信号传输桥挤压接合，以便于信号采集电极与电子装置之间的高效信号传输。
109.在一些实施例中，信号采集电极的前端部作为基底被安装在带端部上，在这种情况下，信号传输桥的在使用期间面向佩戴者的至少上主表面与信号输出端子的上主体部分挤压接合。
110.在示例性实施例中，主体的长度与桥接部分的宽度或信号传输桥的一部分的前纵向端部的宽度相当或近似相等。
111.在诸如本实施例的示例性实施例中，主体由高导电金属制成，诸如铜、铜合金、镍和/或铬合金，如镍或铬钢。
112.在诸如本实施例的示例性实施例中，电子装置40的主壳体42包括上壳体部分和下壳体部分，它们由硬塑料制成并且紧固在一起以形成水密壳体，以限定用于容纳电子电路的内部电路隔室。如图7a1至图7a4所示，主壳体42包括包围内部隔室的周壁。电子装置40的集线器端子44a、44b包括集线器端子壳体，集线器端子壳体限定输出端子接纳部44a2、44b2，用于机械保持信号采集电极的信号输出端子226并与信号输出端子226电连接。集线器端子壳体从主壳体42的横向侧横向向外突出，并且集线器端子44a、44b在电路隔室的相对的径向两侧上，相对的径向两侧在信号采集电极的纵向轴线上。集线器端子是电子装置的主壳体42的横向延伸部并且限定用于接纳信号采集电极220a、220b的信号输出端子226的输出端子接纳部。
113.接纳部包括用于接纳信号输出端子226的通道、准许带22的一部分穿过接纳部的带通过孔44a4、44b4、以及准许信号输出端子226进入接纳部的入口孔，如图8a1至图8a3中更清楚所示。集线器端子44a、44b的示例性通道是开放通道，其中入口孔限定开放通道的入口端，使得信号输出端子226可以沿着信号输出端子226的纵向滑入接纳部中并且穿过在通道纵向端部上的入口孔处的入口。通道具有与信号采集电极220a、220b的纵向轴线正交的中心轴线。带通过孔由一对孔限定壁限定，每个孔限定壁具有平行于通道中心轴线的边缘以限定长形的带通过孔。带通过孔的尺寸，特别是高度，足够大以准许带沿纵向通过，但不够大到准许信号输出端子226沿纵向通过。接纳部具有尺寸与信号输出端子226的尺寸相当以进行紧密配合接纳的内部隔室。接纳部具有限定开放通道的内壁。用于与信号采集电极220a、220b进行电接触的暴露的电触头形成在内壁上和/或从内壁径向地向内突出。
114.当信号采集设备230的信号输出端部被接纳在集线器端子44a、44b内部时，输出信号端子的纵向轴线与输出端子接纳部44a2、44b2的中心轴线对准(即，同轴)。信号采集设备230的信号输出端部部分，包括信号采集电极220a、220b和带22的纵向端部部分在内，通过紧固装置被机械地紧固到信号输出端子226上。如图8a1和图8a2所示，紧固装置贯穿信号采集设备230的信号输出端部部分并锚固在信号输出端子226的上和下主体部分上。示例性紧固装置包括一对螺钉，并且每个螺钉具有正交地延伸穿过信号采集设备230的信号输出端部部分的柄部。信号采集设备230的信号输出端部部分几乎占据了集线器端子44a、44b内部
的所有空间，以确保与集线器端子44a、44b内的暴露的电触头446良好电接触，并且暴露的电触头446与电子装置40的电子电路电连接。
115.在信号输出端子226的主体的外周面上形成有局部凹痕或凹部。在本示例性实施例中，凹部形成在主体的中部并且暴露的弹性触头446包括圆形触头峰部，该圆形触头峰部从输出端子接纳部44a2、44b2的下主体部分向上突出，以与信号输出端子226上的凹部互补地接合。
116.参见图8a3，暴露的弹性触头446形成在接纳部内并且径向地向内突出以与信号输出端子226弹性接合，以便于通过摩擦接合进行良好的机械和电接触，从而实现高效的信号传输。触头446由金属带形成，该金属带被弯曲成具有与输出端子接纳部44a2、44b2抵靠的较宽基部以及沿径向突出到开放通道中并从输出端子接纳部44a2、44b2的内部基表面升高的圆形触头峰部的形状。
117.在诸如本实施例的实施例中，信号采集电极用于采集ecg信号，并且信号采集表面的示例性长度在8cm与20cm之间，宽度在1.5cm与2.5cm之间，且在纵向端部具有圆角。桥接部分的示例性长度在5cm与12cm之间，宽度在1.0cm与2.2cm之间。
118.在诸如本实施例的实施例中，设备和电极用于采集和处理低频电脉冲或周期，诸如频率范围在数十至数百之间的ecg脉冲或肌肉收缩脉冲。当然，在不失一般性的情况下，可以包括用于处理生理信号的高频分量的电子电路。
119.在一些实施例中，信号采集部分222、信号传输桥224和信号输出端子226一体地形成为单件，例如由导电橡胶或软金属或导电织物一体地形成为单件。
120.在示例性实施例中，信号采集表面没有升高得高于信号采集部分的基部区域。例如，信号采集表面可以与信号采集部分的基部区域齐平或平齐。在一些实施例中，信号采集岛或未升高的信号采集表面可以由划定信号采集岛和信号采集表面的绝缘片材限定。在一些实施例中，具有未升高信号采集表面的电极的信号输出端子与信号输出部分一体地形成。与信号输出垫一体形成的信号输出端子促进了信号连续性和信号可靠性，以及增强的鲁棒性。
121.虽然已经参考实例或实施例解释了本发明的公开，但是应当理解，描述实施例仅用于说明本发明，并不意味着限制本发明的范围。例如，虽然游泳监测器带已作为实例示出，但在不失一般性的情况下，本发明的带可以用于跑步或其他活动。
122.虽然示例性生理信号设备200是包括信号采集电极220的性能监测设备，但是该设备可以适用于刺激系统。当适于在刺激系统中使用时，信号采集电极可以适于用作刺激器以刺激试验性表面。当适于在刺激系统中起作用时，电子装置40可以包括用于从外部源接收指令的天线。电子装置产生信号，该信号被传输到刺激器。该刺激系统可以用于例如阻塞性睡眠呼吸暂停的电刺激治疗、用于物理治疗的肌肉电刺激或对动物的心理研究。