用于改善皮肤接触生理测量的热致动电极制造技术

本公开涉及用于改善皮肤接触生理测量的热致动电极。一种用于皮肤接触生物测量的设备包括用于使得能够通过皮肤接触进行信号传输的一个或多个电极和耦接到该一个或多个电极以调整电极到皮肤阻抗(ESI)的控制机构。该控制机构被配置为使用热致动器实现该ESI调整。制机构被配置为使用热致动器实现该ESI调整。制机构被配置为使用热致动器实现该ESI调整。

【技术实现步骤摘要】
用于改善皮肤接触生理测量的热致动电极


[0001]本说明书整体涉及传感器技术，并且更特别地，涉及用于改善皮肤接触生理测量的热致动电极。

技术介绍

[0002]通常使用具有利用皮肤接触电极提供可检测电信号的模拟或数字显示器的电子设备来测量生理参数。电极由诸如金属的导电材料制成。依赖于接触电极的生物测量的示例是肌电图(EMG)、眼电图(EOG)、脑电图(EEG)、心电图(ECG)、体温、血压、心率测量等。在皮肤接触生理测量中，皮肤接触的质量可显著影响结果的准确性。目前，在一些皮肤接触生理测量中，将导电凝胶施加到电极以控制皮肤与电极之间的阻抗，也称为皮肤电极接触阻抗。接触阻抗可利用诸如电容器和一个或多个电阻器的电元件建模。
附图说明
[0003]本主题技术的一些特征在所附权利要求书中被示出。然而，出于解释的目的，在以下附图中阐述了本主题技术的若干实施方案。
[0004]图1A和图1B是示出了根据本主题技术的一个或多个方面的具有用于改善皮肤接触的激活电极的设备的示例的结构和操作状态的图示。
[0005]图2A和图2B是示出了根据本主题技术的一个或多个方面的具有用于改善皮肤接触的激活电极的设备的示例的结构和操作状态的图示。
[0006]图3A、图3B、图3C和图3D是示出了根据本主题技术的一个或多个方面的用于改善皮肤接触的激活电极的示例性应用的图示。
[0007]图4A和图4B是示出了根据本主题技术的一个或多个方面的具有用于改善皮肤接触的激活电极的设备的示例连同对应的电子电路模型的图示。
[0008]图5是示出了无线通信设备的框图，在该无线通信设备内可实现本主题技术的一个或多个方面。
具体实施方式
[0009]下面示出的具体实施方式旨在作为本主题技术的各种配置的描述并且不旨在表示本主题技术可被实践的唯一配置。附图被并入本文并且构成具体实施方式的一部分。具体实施方式包括具体的细节旨在提供对本主题技术的透彻理解。然而，本主题技术不限于本文所述的具体细节，并且可在没有一个或多个具体细节的情况下来实践。在一些情况下，以框图形式示出了结构和部件，以便避免使本主题技术的概念模糊。
[0010]本主题技术整体涉及一种用于皮肤接触生物测量的设备。在一些具体实施中，所公开设备包括用于使得能够通过皮肤接触进行信号传输的一个或多个电极和耦接到这些电极以调整电极到皮肤阻抗(ESI)的控制机构。控制机构可应用电激活以实现ESI调整，如下所论述。
[0011]在一个或多个具体实施中，本主题技术的装置包括处理器和安装在设备上并耦接到控制机构的一个或多个电极。控制机构可由处理器激活，并且能够通过在局部皮肤表面的不同轮廓下维持期望的电极到皮肤压力来调整ESI。
[0012]在一些具体实施中，根据本主题技术的系统包括便携式通信设备和通信地耦接到该便携式通信设备的设备。该设备包括一个或多个电极和控制机构，该控制机构耦接到该一个或多个电极以通过使用热致动器在使用者皮肤表面的不同轮廓下维持期望的电极到皮肤压力来调整ESI。在一些方面，热致动器可经由固体材料的热膨胀和收缩将热能转换成机械能。热致动器的示例包括形状记忆合金(SMA)致动器、热和冷臂致动器和双压电型致动器。形状记忆合金可例如由镍钛合金制成。热和冷臂致动器是基于材料的微结构中的不对称热膨胀。双压电型致动器可由两个或更多个不同材料层组成，并且基于不同材料的热膨胀系数(CTE)的差异来操作。
[0013]图1A和图1B是示出了根据本主题技术的一个或多个方面的具有用于改善皮肤接触的激活电极的设备100的示例的结构和操作状态的图示。如图1A所示，设备100包括电极102、弹簧104、经由枢轴P耦接在一起的两个刚性杆106(106
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1和106
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2)和热致动器110(在下文中，致动器110)。致动器110在点A和B处耦接到刚性杆106，并且弹簧104在点C和固定位置D处耦接到刚性杆106
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1。致动器110的长度可随热量的施加而改变。致动器110的长度的变化可引起电极102的移动。例如，如图1B所示，致动器110的收缩可在轴线112的方向上拉动电极102。当电极102是生物测量系统的一部分时，这可维持电极102与相邻表面诸如皮肤表面之间的期望压力。
[0014]生物测量诸如脑电图(EEG)的测量是可穿戴技术范畴(space)中日益受到关注的领域。使用干电极(不具有导电凝胶)进行测量呈现了损害读数的信噪比(SNR)的多个挑战。这些测量中的重要目标是尽可能减小ESI。低ESI需要皮肤与电极之间的良好初始接触。此外，应当维持良好的电极到皮肤接触，以避免由于运动伪影而使信号质量下降。根据本主题技术的一些具体实施，在装置100中，可使用SMA或其他致动器来实现致动器110，以增大电极到皮肤接触力(或压力)。增大的接触力减小了可跨人类群体的分布呈现的复杂且不同的皮肤轮廓之间的初始ESI。另外，增大的接触力因摩擦力保持增大而允许在测量期间维持接触。这也允许在需要时触发电极，从而在不进行测量时避免高压点。SMA可以是镍钛复合材料，并且当加热到其转变温度时可像收缩肌肉一样起作用。SMA的这种材料特性使其成为作为微致动器的极佳候选者。SMA致动器具有有利的特征，例如，该致动器是柔性的(可安装在复杂表面上)并且使用简单且具有低体积。最近的研究结果表明，添加铪(hf)和锆(Zr)可向SMA提供更宽的转化温度范围和更大的尺寸稳定性。
[0015]图2A和图2B是示出了根据本主题技术的一个或多个方面的具有用于改善皮肤接触的激活电极的设备200的示例的结构和操作状态的图示。图2A示出了试图与皮肤220接触的设备200。设备200具有耦接到实心臂206的激活电极202，该实心臂具有枢轴P并且在点B处耦接到热致动器214(在下文中，致动器214)。致动器214在点A和C处耦接到电线212，这些电线将致动器214连接到供电电压V+和地电位G。致动器214可使用SMA或其他基于热膨胀
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收缩的材料来实现，并且嵌入到形成设备200的结构的一部分的支撑材料210中。热致动器的示例包括热和冷臂致动器以及双压电型致动器，如上文所解释。
[0016]供电电压V+可提供穿过致动器214并引起致动器214的收缩的电流，这导致向实心
臂206插入力，这继而导致将电极202推动到皮肤220，如图2B所示，以便维持良好的电极到皮肤接触。
[0017]图3A、图3B、图3C和图3D是示出了根据本主题技术的一个或多个方面的用于改善皮肤接触的激活电极的示例性应用的图示。图3A示出了可通过使用本主题技术的用于改善皮肤接触的激活电极来用于EEG测量的入耳式耳机。
[0018]图3B示出了被启用以通过接触电极进行生物测量诸如血压、心率和/或心电图(ECG)的智能手表，该接触电极可使用所公开的激活电极。
[0019]图3C示出了被启用以通过使用本主题技术的所公开的激活电极来进行EEG测量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于皮肤接触生物测量的设备，所述设备包括：一个或多个电极，所述一个或多个电极被配置为使得能够通过皮肤接触进行信号传输；以及控制机构，所述控制机构耦接到所述一个或多个电极并且被配置为调整电极到皮肤阻抗ESI，其中所述控制机构被配置为使用热致动器实现所述ESI调整。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个电极包括能够在没有另外的导电介质的情况下适用于皮肤的干电极。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述一个或多个电极包括生物信号电极，并且所述皮肤接触包括在不具有导电凝胶的情况下与皮肤的接触。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制机构包括被配置为使所述一个或多个电极来回移动的一个或多个刚性臂、弹簧和枢轴。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述热致动器包括基于热膨胀
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收缩的致动器。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述热致动器包括形状记忆合金，其中所述形状记忆合金包括镍钛合金。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述热致动器包括热和冷臂致动器。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制机构被配置为通过在局部皮肤表面的不同轮廓下维持期望的电极到皮肤压力来实现ESI调整。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个电极包括心电图ECG电极，并且所述皮肤接触包括在不具有导电凝胶的情况下与皮肤的接触。10.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制机构被配置为在所述皮肤接触生物测量期间由处理器激活。11.一种用于皮肤接触生物测量的装置，包括：处理器；以及一个或多个电极，所述一个或多个电极安装在设备上并且耦接到控制机构，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：