感测心脏生理活动与肺脏呼吸状态的智能衣的制作方法

1.发明有关于一种智能衣，更详而言之，有关于一种便于使用者在日常生活或运动中更可全面进行健康监测的感测心脏生理活动与肺脏呼吸状态的智能衣。


背景技术：

2.随着医疗科技的发展，市面上推出各式各样的感测装置来感测用户的生理信号，尤其是近年来的智能穿戴产品的市场需求，其应用领域日渐广泛，例如应用于运动领域中的智能运动手表或手环，此外又伴随着物联网(iot)、云端大数据与ai人工智能等应用技术的成熟，更有运动智能衣问市，以收集心跳数据以及移动距离等运动数据。
3.然而，现有的运动智能衣所提供的生理信号感测设备由于硬件结构的限制，容易让使用者感觉不适，进而影响生理信号收集的准确度，例如心电图数据被广泛用于心血管疾病的分析诊断，心脏本身的电位变化会经过心脏周围的导电组织与体液反应到人体皮肤上，运用微电极技术记录心脏微小电脉冲的变化所产生的心肌细胞内外电位差，即心律周期间电位变化的纪录，以收集心电图的多个导程，一般而言，使用者身上需配戴多个用于贴在人体皮肤的导电片及与其连接的引线，且各引线亦须与一记录器进行连接，以连续监测多个导程的心电图信号。然而，上述的各引线与记录器对用户日常活动造成极大干扰，且活动时因位移易造成噪声不利信号分析与判读，而且上述多个导电片、引线或记录器的配戴拆卸不易，让使用者望的怯步，同时使用后清洁更是困扰。
4.综上所述，如何解决现有智能衣在收集生理信号上存在使用穿戴不便性、清洁困难以及感测精确性的问题，即为本发明待解决的技术课题。


技术实现要素：

5.鉴于上述习知技术的缺失，本发明的主要目的在于提出一种感测心脏生理活动与肺脏呼吸状态的智能衣，使用者以穿着一般衣物的方式即可穿戴完成所述智能衣，同时活动自如下即可进行生理信号的感测，实现与人体皮肤贴附性优而达到感测精确性佳的功能。
6.本发明的另一目的在于提出一种感测心脏生理活动与肺脏呼吸状态的智能衣，各感测组件采用软性织物材料，并与衣物本体整合于一体，使用者穿着舒适度佳，且可与所述衣物本体一同下水洗涤，易于清洁且耐用。
7.为达上述及其他目的，本发明提出一种感测心脏生理活动的智能衣，包括：一衣本体，具有一接触面以及与所述接触面相对的一外表面，所述接触面用以接触人体皮肤；一心电图导程收集器，其包括至少一导程收集结构，其可设于所述衣本体的接触面，所述至少一导程收集结构包括：一对电极件以及与各所述电极件连接的导程走线，所述电极件与导程走线为导电性织材制成，所述导程走线朝一预定方向延伸的一末端设有一第一导电连接组件，所述第一导电连接组件的连接端穿过所述导程走线的末端及所述衣本体以设于所述衣本体的外表面上；以及一控制模块，其为一设置多个功能单元的基板，其设于所述衣本体的
外表面上，所述基板的一板侧上设有一第二导电连接组件，用以与所述第一导电连接组件的连接端连接，以供所述基板的多个功能单元处理自所述心电图导程收集器所感测到的心脏生理活动信号。
8.可选择性的，上述感测心脏生理活动的智能衣中，所述基板的板侧上还设有一对第三导电连接组件，且所述智能衣还包括：一呼吸换能器，所述呼吸换能器由多层结构组成，以根据呼吸状态下的人体腔体起伏输出相应的电容变化信号，所述多层结构包括上层导电性织材、下层导电性织材、设于所述上层导电性织材及所述下层导电性织材间的绝缘膜、与所述上层导电性织材连接的上层走线以及与所述下层导电性织材连接的下层走线，所述多层结构可设于所述衣本体的接触面或外表面上，其中，所述上层走线以及下层走线采用导电性织材制成，且各所述上层走线以及下层走线朝所述预定方向延伸的一末端分别设有一第四导电连接组件，各所述第四导电连接组件分别与所述对第三导电连接组件连接，使所述控制模块处理自所述呼吸换能器所输出到的电容变化信号，以进行人体呼吸状态的检测。
9.可选择性的，上述感测心脏生理活动的智能衣中，其还包括一收容袋，其设于所述衣本体的外表面上，用以收容所述控制模块；其中，所述衣本体的外表面上设有一第一接合件，所述收容袋具有一可活动侧，且所述可活动侧的侧缘设有一用以与所述第一接合件连接的第二接合件，藉由所述第一接合件与第二接合件间的连接关系以操作所述可活动侧的掀起或闭合，以便于拆卸或安装所述控制模块的操作。
10.本发明还提供一种感测肺脏呼吸状态的智能衣，包括：一衣本体，具有一接触面以及与所述接触面相对的一外表面，所述接触面用以接触人体皮肤；一呼吸换能器，所述呼吸换能器由多层结构组成，以根据呼吸状态下的人体腔体起伏输出相应的电容变化信号，所述多层结构包括：上层导电性织材、下层导电性织材、设于所述上层导电性织材及所述下层导电性织材间的绝缘膜、与所述上层导电性织材连接的上层走线以及与所述下层导电性织材连接的下层走线，所述多层结构可设于所述衣本体的接触面或外表面上，其中，所述上层走线以及下层走线采用一第二导电性织材制成，且各所述上层走线以及下层走线朝一预定方向延伸的末端分别设有一第一导电连接组件；以及一控制模块，其为一设置多个功能单元的基板，所述基板的一板侧上设有一对第二导电连接组件，用以与所述第一导电连接组件的一连接端连接，使所述基板设于所述衣本体的接触面或外表面上，以供所述基板的多个功能单元处理自所述呼吸换能器所输出到的电容变化信号，以进行人体呼吸状态的检测。
11.可选择性的，上述感测肺脏呼吸状态的智能衣中，其还包括一收容袋，其设于所述衣本体的外表面上，用以收容所述控制模块；其中，所述衣本体的外表面上设有一第一接合件，所述收容袋具有一可活动侧，且所述可活动侧的一侧缘设有一用以与所述第一接合件连接的第二接合件，藉由所述第一接合件与第二接合件间的连接关系以操作所述可活动侧的掀起或闭合，以便于拆卸或安装所述控制模块的操作。
12.可选择性的，上述感测肺脏呼吸状态的智能衣中，其中，所述基板的板侧上还设有一对第三导电连接组件，所述基板设于所述衣本体的外表面，且所述智能衣还包括一心电图导程收集器，所述心电图导程收集器包括：至少一导程收集结构，其包括：一对电极件以及与各所述电极件连接的导程走线，所述至少一导程收集结构可设于所述衣本体的接触
面，其中，所述电极件与导程走线为导电性织材制成，且所述导程走线朝一预定方向延伸的一末端设有一第四导电连接组件，所述第四导电连接组件的一连接端穿过所述导程走线的末端及所述衣本体以设于所述衣本体的外表面上。
13.相较于先前技术，本发明的感测心脏生理活动与肺脏呼吸状态的智能衣藉由例如钮扣的导电连接组件来外接控制模块，因此可依功能需求扩充或升级所述控制模块，此外，本发明以导电性织材设置感测组件以及信号传输走线，解决现有智能衣安装传输功能模块所带来的穿戴不适性以及不耐清洁的问题，此外，由于本发明以导电性织材设置感测组件以及信号传输走线可与衣本体贴合，故感测组件可以更贴附于使用者皮肤，进而提升感测的精确性。
附图说明
14.图1为本发明的智能衣用于感测心脏生理活动的一实施例外观图。
15.图2为本发明的智能衣设置导程走线与控制模块的侧面爆炸图。
16.图3为本发明的感测心脏生理活动的智能衣的控制模块的多个功能单元的基本架构图。
17.图4为本发明感测心脏生理活动的智能衣的衣本体接触面一实施例的外观图。
18.图5a及图5b分别为本发明感测心脏生理活动的智能衣的衣本体的另一实施例。
19.图6为本发明感测心脏生理活动的智能衣的衣本体的又另一实施例。
20.图7为本发明的智能衣应用于感测肺脏呼吸状态的一实施例下的外观图。
21.图8为本发明感测肺脏呼吸状态的智能衣的呼吸转能器的结构切面图。
22.图9a及图9b为本发明感测肺脏呼吸状态的智能衣的控制模块的多个功能单元的基本架构图。
23.图10为本发明的感测心脏生理活动与肺脏呼吸状态的智能衣的外观图。
24.元件标号说明
25.1a,1b,1c衣本体
26.10接触面
27.11外表面
28.12第一接合件
29.2心电图导程收集器
30.20电极件
31.21导程走线
32.210末端
33.211导电连接组件
34.211a连接端
35.4控制模块
36.40,40a.40b,40c基板
37.41,41a导电连接组件
38.5呼吸换能器
39.50上层导电性织材
40.51下层导电性织材
41.52绝缘膜
42.53上层走线
43.54下层走线
44.55导电连接组件
45.6隔离片
46.7收容袋
47.71可活动侧
48.72第二接合件
49.8束缚件
具体实施方式
50.以下内容将搭配图式，由特定的具体实施例说明本发明的技术内容，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可藉由其他不同的具体实施例加以施行或应用。本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下，进行各种修饰与变更。尤其是，于图式中各个组件的比例关系及相对位置仅具示范性用途，并非代表本发明实施的实际状况。
51.本发明内容所提出的感测心脏生理活动与肺脏呼吸状态的智能衣，提供一种易于穿着、舒适度佳且耐清洗的智能衣。首先如图1所示，其为本发明的智能衣应用于感测心脏生理活动实施例下的外观图，本实施例的感测心脏生理活动的智能衣包括：一衣本体1a、一心电图导程收集器2以及一控制模块4，所述衣本体1a具有一接触面10以及与所述接触面10相对的一外表面11，所述接触面10用以接触人体皮肤，为直观性，图1所示的衣本体1a已将内面翻出，故此处所谓的内面即为前述的接触面10；所述心电图导程收集器2包括至少一导程收集结构，其设于所述衣本体1a的接触面10，所述至少一导程收集结构包括：一对电极件20以及与各所述电极件20连接的导程走线21。在此须特别强调的是，为简化图式以及说明，以图1为例，本实施例的感测心脏生理活动的智能衣提供单一导程的心电图感测，但不以此为限，亦可在所述衣本体1a的接触面10上增设多对电极件20，以实现三导程、六导程或十二导程的多导程的心电图感测，端视实施形态而定。
52.所述电极件20与导程走线21为导电性织材制成，所述导程走线21朝一预定方向延伸的一末端210设有一导电连接组件211，所述预定方向指朝向设置所述控制模块4的方向，藉由所述导程走线21将电极件20感测到的电信号传送到所述控制模块4，其中所述导电连接组件211的连接端211a穿过所述导程走线21的末端210以及衣本体1a以设于所述衣本体1a的外表面11上，所述导电连接组件211的连接端211a则与所述控制模块4连接，所述控制模块4为一设置多个功能单元的基板40，所述基板40设于所述衣本体1a的外表面11上，所述基板40的一板侧上设有一导电连接组件41，用以与所述第一导电连接组件211的连接端211a连接，如图2所示，以供所述基板40的多个功能单元处理自所述心电图导程收集器2所感测到的心脏生理活动信号。在此补充说明的是，本实施例的基板40上的导电连接组件41以及穿过所述导程走线21末端210与衣本体1a的导电连接组件211可采用钮扣型式实现，举例而言，例如公扣或母扣的钮扣，且配置型式并不限于图2所示的所述导电连接组件211采
用公扣以及所述导电连接组件41采用母扣，换言之，亦可相互对调，然不限于钮扣型式实现，亦可采用其他导电连接组件进行电性连接。
53.接着，请参阅图3，其用以显示本发明感测心脏生理活动的智能衣的控制模块的多个功能单元的基本架构图，本实施例的控制模块40a用以提供心电感测处理，所述控制模块40a至少包括：高通滤波器、放大器、低通滤波器以及无线传输模块。心脏活动所发出的电信号经由体内身体组织传递至人体皮肤，而透过所述电极件20、导程走线21与导电连接组件41a可将所述电信号进一步传输至所述控制模块40a，以高通与低通滤波器去除心电信号频带外不感兴趣的信号，并且透过放大器与具增益的低通滤波器放大心电信号，供无线传输模块进行取样与传输至一监测装置进行分析或运算等的处理，所述监测装置例如移动电话、计算机或网络服务器等，使所述监测装置可透过人工智能等算法，进行心脏疾病与其他健康信息分析。
54.接着，如图4所示，其为本发明感测心脏生理活动的智能衣的另一实施例，本实施例的智能衣还包括一隔离片6，其设于所述衣本体局部的接触面10上，用以覆盖所述导程走线，以使人体皮肤与所述导程走线隔离，而仅外露出所述电极件20。
55.接着，如图5a及图5b所示，其为本发明感测心脏生理活动的智能衣的再一实施例，本实施例的智能衣还包括一收容袋7，其设于所述衣本体1a的外表面11上，用以收容所述控制模块4，且所述衣本体1a的外表面11上设有一第一接合件12，所述收容袋7具有一可活动侧71，且所述可活动侧71的侧缘设有一用以与所述第一接合件12连接的第二接合件72，藉由所述第一接合件12与第二接合件72间的连接关系以操作所述可活动侧71的掀起或闭合，以便于拆卸或安装所述控制模块4的操作。
56.此外，如图6所示，其为本发明感测心脏生理活动的智能衣的又再一实施例，在此提出说明的是，图6所示的衣本体1a与图1不同，意即，图6非以内面(接触面)外显，本实施例的智能衣还包括一束缚件8，其设置于所述衣本体的外表面11上，且设置所述外表面11的区域相对于用以设置所述心电图导程收集器2的电极件20的区域，以对所述区域提供束紧效果，使所述电极件20更贴附于人体皮肤，因此即使使用者执行大动作也不易造成所述心电图导程收集器2位移而影响感测。
57.接着，如图7所示，其为本发明的智能衣应用于感测肺脏呼吸状态实施例下的外观图，本实施例的感测肺脏呼吸状态的智能衣与上述图1所示的实施例的不同处在于：本实施例的衣本体1b的接触面10上设置有一呼吸换能器5，所述呼吸换能器5由多层结构组成，如图8所示，所述多层结构包括上层导电性织材50、下层导电性织材51、设于所述上层导电性织材50及所述下层导电性织材51间的绝缘膜52、与所述上层导电性织材50连接的上层走线53以及与所述下层导电性织材51连接的下层走线54，所述呼吸转能器5的电性结构是一平行板电容，使用者呼吸时身体腔体起伏会改变所述呼吸转能器5内上、下层导电性织材(50及51)的间距，因此电容值将会改变，此变化可透过控制模块4进行呼吸感测处理。
58.同理于上述图1实施例，所述上层走线53以及下层走线54朝所述控制模块4方向延伸的一末端亦设有一导电连接组件55，所述导电连接组件55的连接端(在此未予以图示)穿过所述上层走线53(或下层走线54)的末端以及衣本体1b以设于所述衣本体1b的外表面11上，所述导电连接组件55的连接端则与所述控制模块4的导电连接组件连接，所述上层走线53以及下层走线54采用导电性织材制成，藉由所述上层走线53以及下层走线54将上、下层
导电性织材(50及51)感测到的电容值传送到所述控制模块4。补充说明的是，所述呼吸转能器5的设置位置并不限于图7所示的衣本体1b的接触面10，亦可以设置于所述衣本体1b的外表面11，简言之，所述呼吸转能器5并不须直接与人体皮肤接触，所述呼吸转能器5利用上、下层导电性织材(50及51)所形成的电容结构依据用户呼吸时身体腔体起伏改变作为呼吸感测处理，因此亦可设置于衣本体1b的外表面11。
59.接着，请参阅图9a以及图9b，其用以显示本发明感测肺脏呼吸状态的智能衣的控制模块的多个功能单元的基本架构图，本实施例的控制模块用以提供呼吸感测处理，感测方法可有两种，分别如图9a以及图9b所示，首先如图9a，本实施例的控制模块40b透过电容转频率转换器将电容变化转换为方波的频率变化，再透过频率转数字转换器将方波的频率数值进行数字化，最后经由无线传输模块将此数字数值传输至一监测装置；另外，如图9b所示为另一种感测方法，本实施例的控制模块40c透过电容转电能转换器将电容变化转换为电压、电流、电量或时间变化(包含电压式、电流式、电荷式与电容转时间变化的感测方法)，再透过无线传输模块进行取样与传输至所述监测装置。
60.接着，请参阅图10，其用以显示本发明的感测心脏生理活动与肺脏呼吸状态的智能衣的外观图，本实施例与上述图1及图7的不同处在于：本实施例的智能衣1c兼具有感测心脏生理活动以及感测肺脏呼吸状态的功能。因此，本发明的智能衣可依使用者所需的感测功能增设以导电性织材制成的心电图导程收集器2以及呼吸换能器5，同时依据心电图导程数量的需求可以增设多个以导电性织材制成的电极件20，又利用以导电性织材制成的走线(21、53及54)以及导电连接组件的安装而可以弹性调整所述控制模块4的传输接口多寡，故能弹性增减所需收集的感测信号，改善现有智能衣设计上的局限性，易于对智能衣的功能进行升级或调整。
61.在此补充说明的是，为使以导电性织材的上述电极件或呼吸换能器贴附于人体皮肤或紧贴人体以利于感测，除如上述图6所示，于所述衣本体的外表面11相对于设置所述电极件或呼吸换能器的区域上设置上述束缚件8外，另可采用以伸缩弹性材质制成所述衣本体，让使用者穿着所述衣本体后，因其伸缩弹性材质的特性而可贴覆于人体，获得更佳的感测性外，同时也兼具舒适度。
62.另外，补充说明的是，本发明的感测心脏生理活动与肺脏呼吸状态的智能衣的另一实施例中，可于所述衣本体的领围处或腰围处与穿脱衣方向相对处设有一拉链(在此未予以图示)，以方便于用户穿脱所述衣本体，尤其是更适用于所述衣本体为以伸缩弹性材质制成的紧身衣，藉由设于所述领围处或腰围处的拉链便于使用者穿脱所述紧身衣。
63.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟习此项技术的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如本发明申请专利范围所列。