【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
当前公开的主题涉及用于生理测量的柔性的、基于织物的、降噪的和多模式的电极。更具体地，当前公开的主题涉及：一种通用电极材料，其能够可靠地检测和测量来自身体上任何期望位置的信号；创建一种服装内连接器策略，将电极结合到一件衣服内的cpu；以及能够区分各种模式的cpu。
技术介绍
1、皮肤电压拾取以及阻抗、电容、电感和电流感测是监测生理健康的最全面和非侵入性的方法之一。来自组织或器官(例如心脏、肌肉、眼睛和大脑)的信号在皮肤表面上表现为电信号(例如，可在皮肤表面上检测到)。视情况而定，同组织或器官中的每一个相关联的电信号具有与同其他组织或器官相关联的信号不同的电脉冲。从皮肤采集后，可以对此类电信号进行分析和映射(例如，表征)。测量这些电信号中的一个或多个可以让临床医生、医生、教练、医护人员以及甚至家庭用户(例如患者或受试者)了解电信号从其采集的身体的状态。可以通过这种电信号的采集和分析来评估的这种身体状态的示例包括关于疲劳、压力、认知负荷、反射和/或感兴趣器官的健康的确定。
2、目前，已知多种皮肤电压测量方式。其中一种方式是用于监测心脏活动的心电图(ecg或ekg)；另一种是用于监测肌肉活动的肌电图(emg)；另一种是用于监测眼睛活动的眼电图(eog)；另一种是用于监测大脑活动的脑电图(eeg)。已知通过皮肤阻抗分析或光谱(sia)和皮肤电活动(eda)进行皮肤特异性测量，其测量皮肤电生理学(以监测神经系统活动)以及体内的任何其他化学或生物变化(其可能表现为电压、电流、阻抗、电容和/或电感的皮肤波动)。已知通过生物电阻抗分析
3、这些测量技术中的每一种都需要一个或多个表面电极，以测量皮肤的电特性，而不会引入内部或外部噪声。这些电极被拴在(例如，使用电缆)中央处理单元(cpu)上。cpu接收来自皮肤的原始电信号，并将这些原始电信号转换成电压或图表，以分析皮肤的电信号。已知bia需要输入信号(例如，初始电压和电流源)，其通过皮肤传输，然后由第二个电极测量；在bia中，输入信号的波形和/或幅度的变化可用于计算有关身体成分的一个或多个方面。
4、每种模式的不同之处在于电极的数量以及每个电极在身体上的布置。通过ekg测量心脏活动通常需要2-10个电极(含)，并布置在心脏的相对侧；布置可以包括躯干或胸部上的位置，但也可以远在用户的手腕或手。通过emg测量肌肉活动通常需要2个电极，这些电极通常放置在感兴趣的肌肉周围。通过eog测量眼睛活动通常需要2个电极，这些电极通常水平放置在眼睛的左侧和右侧之间(用于检测水平的眼动)或在眼睛的顶侧和底侧之间(用于检测竖直眼动)。通过eeg测量大脑活动通常需要4-256个电极(含)，这些电极定位于颅骨的相对的脑半球；使用更多电极可用于提高被监测大脑的区域和部分的分辨率。通过bia进行经皮测量通常需要2个电极，这些电极位于身体的相对侧(例如，左右手腕各一个，或每只脚一个，其可以覆盖身体的整个路径)。通过sia和/或eda进行的皮肤特异性测量通常需要2个电极，这些电极可以放置在定义要测量的皮肤段边界的任意两个点上。
5、在这些模式中的每一种中，用于执行这些模式的使用的电极的尺寸、形状和材料特性已知会影响测量的质量。已知合适的电极有利地由这样的材料制成，所述材料具有：高电导率，对杂散电阻、电容和电感噪声的低敏感性，以及与将从其获取测量结果的表面相容的阻抗。可以通过在身体上的稳定位置(例如在骨骼或大表面区域)添加附加的电极作为参考电极来改进此类模式的电极配置，以减少可能影响初级(例如2)感测电极的配置中的任何噪声或变化。电极还可以用非导电和/或emi屏蔽材料绝缘。对这些变量的控制最终会影响电极在患者身体上的处理和舒适，并可能导致不期望的副作用，例如移动、抽搐、瘙痒或患者在执行该模式期间处于不舒服和激动的状态。
6、电极布置好后，再定位连接器，将信号从电极传输到cpu；此类连接器通常是按扣或机电夹。这种连接类型通常是可逆的，使得电极可以在研究之间取下和更换，或者使得连接器可以在不同研究期间在电极之间调换。每种模式的连接器通常由与电极相同的材料组成，例如用塑料或绝缘材料屏蔽的高导电电缆。连接器电连接到cpu，cpu被配置为执行适当的过滤和分析操作，以产生结果、图表或报告。每种模式都需要类似的分析流水线，例如基线、降噪和信号放大。然而，每种模式可能需要对每个分析阶段进行特定调整，因为某些模式可能具有比其他模式更低强度的电信号和/或更多的噪声。考虑到每种模式分析要求的复杂性，以及可能会改变分析过程的布置、数量和电极应用环境方面的变化，每种模式通常使用其自己的特定cpu。在医疗环境中，每种模式都配有特定的计算机和监控系统，这使得测量的便携性和可及性变得困难，在某些情况下甚至是不可能的。
7、医疗领域已经开发了几种类型的电极：湿电极(或凝胶电极)和干电极。湿电极或凝胶电极是高导电电极，在接触皮肤时浸入液体界面中。这种中间液体用于提供增强的电导率，以便在皮肤和电极之间传输电信号。中间液体还有助于阻抗匹配，以确保皮肤和电极之间电信号的传输是最佳的。干电极被放置为与皮肤直接接触，并且已知任何中间介质(例如空气、头发、汗液等)均降低由这种电极测量的电信号的保真度。在医疗领域，在研究或患者之间，通常使用湿电极和更换湿电极。在以消费者为导向的应用中，通常使用干电极，并且指示用户在使用之间清洗此类电极。然而，从消费者导向的应用中获得的测量结果的可靠性极差，因此不适合健康或医疗用途(例如，用于诊断目的)。
8、尽管这种基于皮肤的测量的使用已经得到科学证明并且是可信的科学，但具有讽刺意味的是，配置实验所需的后勤以及患者必须承受的不适程度使得这种基于皮肤的测量成为执行起来最困难的诊断技术之一。因此，目前需要：创造一种通用电极材料，其能够可靠地检测和测量来自身体上任何所需位置的信号；创建一种服装内连接器策略，将电极连接到一件衣服内的cpu；并开发能够区分各种模式的cpu。当前公开的主题还涉及在设计此类服装内电极、连接器和cpu时关于尺寸差异、耐磨性和舒适的考虑。
技术实现思路
1、该
技术实现思路
列出了当前公开的主题的若干实施方式，并且在许多情况下列出了这些实施方式的变化和排列。该
技术实现思路
仅是众多变化的实施方式的示例。给定实施方式的一个或多个代表性特征的提及同样是示例性的。这样的实施方式通常可以具有或不具有所提到的特征而存在；同样，这些特征可以应用于当前公开的主题的其他实施方式，无论是否在本
技术实现思路
中列出。为了避免过度重复，本
技术实现思路
并未列出或建议这种特征的所有可能组合。
2、下面给出
技术实现思路
，以提供对本公开的一个或多个实施方式的基本理解。该
技术实现思路
并非旨在确认关键或决定性元素，或者描绘特定实施方式的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化的形式呈现概念，作为稍后呈现的更本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纱线，包括：
2.根据权利要求1所述的纱线，其中多个纤维和/或多个长丝在纱线的形成期间被梳理和拉伸，使得基本上所有的导电材料和/或基本上所有的半导电材料基本上在纱线内沿相同方向对齐，以控制纱线的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、差分噪声抑制、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的纱线，其中多个纤维和/或多个长丝通过纺成具有指定长度、重量、密度、拉伸强度和/或柔韧性的连续股而形成。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的纱线，其中多个纤维和/或多个长丝具有包含导电材料和/或半导电材料的芯。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的纱线，其中多个纤维和/或多个长丝包含通过化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、无电沉积、染色、喷涂、退火和/或涂覆而沉积在多个纤维的外表面和/或多个长丝的外表面上的导电材料和/或半导电材料。
6.根据权利要求5所述的纱线，其中控制导电材料和/或半导电材料向多个纤维和/或多个长丝的沉积，以最小化电阻性、电容性、电感性、射频(R
7.根据权利要求1-6中任一项所述的纱线，其中在信号通过纱线传输期间，纱线被配置为从信号提取和收集寄生和/或环境噪声。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的纱线，其中在信号通过所述纱线传输期间，纱线阻挡来自信号的射频(RF)和电磁(EM)干扰。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的纱线，其中纱线被捻合、膨化、染色和/或卷绕以提供增强的机械性能，并且使得纱线与未捻合的纱线相比减少运动伪影。
10.一种包括多个纱线的系统，其中所述多个纱线包括权利要求1-9中任一项所述的纱线。
11.根据权利要求10所述的系统，其中纱线和所述多个纱线中的一个或多个其他纱线捻合在一起并且定向对齐，以减少或抑制差分噪声和/或共噪。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的系统，其中所述多个纱线包括导电纤维和/或长丝，所述导电纤维和/或长丝与多个纱线和/或沉积在多个纱线上的导电聚合物捻合，以控制系统的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、差分噪声抑制、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的系统，其中所述多个纱线在Z方向和/或S方向上捻合，以形成一个或多个股、索和/或绳，以控制系统的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、差分噪声抑制、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
14.根据权利要求13所述的系统，包括缠绕在所述多个纱线中的一个或多个纱线周围的效应物和/或粘结剂，其中所述效应物和/或粘结剂是导电的、半导电的或非导电的，以控制一个或多个纱线的美学特征、纹理特征和/或导电率。
15.一种制造纱线的方法，所述方法包括：
16.根据权利要求15所述的方法，包括：
17.根据权利要求15或16中任一项所述的方法，包括将所述多个纤维和/或多个长丝纺成具有指定长度、重量、密度、拉伸强度和/或柔韧性的连续股。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其中所述多个纤维和/或多个长丝具有包含导电材料和/或半导电材料的芯。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，包括经由化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、无电沉积、染色、喷涂、退火和/或涂覆，将导电材料和/或半导电材料沉积在多个纤维的外表面上和/或多个长丝的外表面上。
20.根据权利要求19所述的方法，包括控制导电材料和/或半导电材料在多个纤维的外表面上和/或在多个长丝的外表面上的沉积，以最小化电阻性、电容性、电感性、射频(RF)和/或电磁(EM)干扰，这些干扰可以由多个纤维和/或多个长丝本身引起和/或来自环境噪声源。
21.根据权利要求15-20中任一项所述的方法，其中纱线能够在信号通过纱线传输期间从信号中提取和收集噪声。
22.根据权利要求15-21中任一项所述的方法，其中纱线可用作屏蔽件，用于在信号通过纱线传输期间阻挡来自所述信号的射频(RF)和电磁(EM)干扰。
23.根据权利要求15-21中任一项所述的方法，包括捻合、膨化、染色和/或卷绕纱线，以增强一种或多种机械性能，并与未捻合的纱线相比减少由纱线的运动引起的运动伪影。
24.一种制造股、索和/或绳的方法，所述方法包括提供多个纱线，其中所述多个纱线包括权利要求1-9中...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种纱线，包括：
2.根据权利要求1所述的纱线，其中多个纤维和/或多个长丝在纱线的形成期间被梳理和拉伸，使得基本上所有的导电材料和/或基本上所有的半导电材料基本上在纱线内沿相同方向对齐，以控制纱线的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、差分噪声抑制、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的纱线，其中多个纤维和/或多个长丝通过纺成具有指定长度、重量、密度、拉伸强度和/或柔韧性的连续股而形成。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的纱线，其中多个纤维和/或多个长丝具有包含导电材料和/或半导电材料的芯。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的纱线，其中多个纤维和/或多个长丝包含通过化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、无电沉积、染色、喷涂、退火和/或涂覆而沉积在多个纤维的外表面和/或多个长丝的外表面上的导电材料和/或半导电材料。
6.根据权利要求5所述的纱线，其中控制导电材料和/或半导电材料向多个纤维和/或多个长丝的沉积，以最小化电阻性、电容性、电感性、射频(rf)和/或电磁(em)干扰，其可由多个纤维和/或多个长丝本身引起和/或来自环境噪声源。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的纱线，其中在信号通过纱线传输期间，纱线被配置为从信号提取和收集寄生和/或环境噪声。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的纱线，其中在信号通过所述纱线传输期间，纱线阻挡来自信号的射频(rf)和电磁(em)干扰。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的纱线，其中纱线被捻合、膨化、染色和/或卷绕以提供增强的机械性能，并且使得纱线与未捻合的纱线相比减少运动伪影。
10.一种包括多个纱线的系统，其中所述多个纱线包括权利要求1-9中任一项所述的纱线。
11.根据权利要求10所述的系统，其中纱线和所述多个纱线中的一个或多个其他纱线捻合在一起并且定向对齐，以减少或抑制差分噪声和/或共噪。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的系统，其中所述多个纱线包括导电纤维和/或长丝，所述导电纤维和/或长丝与多个纱线和/或沉积在多个纱线上的导电聚合物捻合，以控制系统的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、差分噪声抑制、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的系统，其中所述多个纱线在z方向和/或s方向上捻合，以形成一个或多个股、索和/或绳，以控制系统的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、差分噪声抑制、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
14.根据权利要求13所述的系统，包括缠绕在所述多个纱线中的一个或多个纱线周围的效应物和/或粘结剂，其中所述效应物和/或粘结剂是导电的、半导电的或非导电的，以控制一个或多个纱线的美学特征、纹理特征和/或导电率。
15.一种制造纱线的方法，所述方法包括：
16.根据权利要求15所述的方法，包括：
17.根据权利要求15或16中任一项所述的方法，包括将所述多个纤维和/或多个长丝纺成具有指定长度、重量、密度、拉伸强度和/或柔韧性的连续股。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其中所述多个纤维和/或多个长丝具有包含导电材料和/或半导电材料的芯。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，包括经由化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、无电沉积、染色、喷涂、退火和/或涂覆，将导电材料和/或半导电材料沉积在多个纤维的外表面上和/或多个长丝的外表面上。
20.根据权利要求19所述的方法，包括控制导电材料和/或半导电材料在多个纤维的外表面上和/或在多个长丝的外表面上的沉积，以最小化电阻性、电容性、电感性、射频(rf)和/或电磁(em)干扰，这些干扰可以由多个纤维和/或多个长丝本身引起和/或来自环境噪声源。
21.根据权利要求15-20中任一项所述的方法，其中纱线能够在信号通过纱线传输期间从信号中提取和收集噪声。
22.根据权利要求15-21中任一项所述的方法，其中纱线可用作屏蔽件，用于在信号通过纱线传输期间阻挡来自所述信号的射频(rf)和电磁(em)干扰。
23.根据权利要求15-21中任一项所述的方法，包括捻合、膨化、染色和/或卷绕纱线，以增强一种或多种机械性能，并与未捻合的纱线相比减少由纱线的运动引起的运动伪影。
24.一种制造股、索和/或绳的方法，所述方法包括提供多个纱线，其中所述多个纱线包括权利要求1-9中任一项所述的纱线。
25.根据权利要求24所述的方法，包括将纱线与所述多个纱线中的一个或多个其他纱线捻合在一起并定向对齐，以减少或抑制差分噪声和/或共噪。
26.根据权利要求24或25中任一项所述的方法，包括：
27.根据权利要求24-26中任一项所述的方法，其中所述多个纱线沿z方向和/或s方向捻合以形成股、索和/或绳，以控制系统的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、差分噪声抑制、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
28.根据权利要求27所述的方法，包括将效应物和/或粘结剂缠绕至所述多个纱线中的一个或多个纱线，其中所述效应物和/或粘结剂是导电的、半导电的或非导电的，以控制一个或多个纱线的美学特征、纹理特征和/或导电率。
29.一种基于导电织物的电极，包括：
30.根据权利要求29所述的电极，其中所述多个纱线形成为底层和覆盖层的重复或不规则图案，其配置为沿所述电极的延伸方向以及在电极的顶表面上、电极的内部和/或电极的底表面上传输信号。
31.根据权利要求29或30中任一项所述的电极，其中使用编织技术、针织技术、编丝技术和/或非织造技术将多个纱线组装在一起，以形成电极。
32.根据权利要求29-31中任一项所述的电极，其中可以选择电极的形状、尺寸、厚度和/或材料类型，以控制电极的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、差分噪声抑制、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
33.根据权利要求29-32中任一项所述的电极，其中，在形成所述电极时，所述织物被切割、折叠、缝合、刺绣和/或水平和/或竖直地堆叠以具有一系列织物层，所述一系列织物层可以各自为导电的、半导电的和/或非导电的。
34.根据权利要求33所述的电极，其中所述织物的切割和/或折叠和/或一系列织物层的水平和/或竖直堆叠被用于控制在所述织物的延伸方向上和/或在垂直于延伸方向的方向上的信号的主传输路径。
35.根据权利要求29-34中任一项所述的电极，其中，可以选择织物的每英寸经纱数、每英寸纬纱数、每英寸针脚数、每英寸针织数和/或每英寸编织数，以控制电极的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、差分噪声抑制、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
36.根据权利要求29-35中任一项所述的电极，其中可以为织物选择织物的重量、密度、针脚图案、底层纱线和覆盖层纱线的比率以及电极内的信号的方向，以控制电极的响应时间、输入动态范围、输出动态范围、带宽、信噪比、共噪抑制比、差分噪声抑制、信号增益、灵敏度和/或不灵敏度。
37.根据权利要求29-36中任一项所述的电极，其中可以选择形成所述电极的织物的针脚图案来控制信号传输路径，在所述信号传输路径中，所述信号可以增益或减弱包括电压、电流、电阻、电容和/或电感的测量。
38.根据权利要求29-37中任一项所述的电极，其中可以选择形成所述电极的织物的针脚图案来控制信号传输路径，在所述信号传输路径中，所述信号可以中断、屏蔽和/或吸收来自射频、电磁辐射和/或来自邻近噪声源的电压、电流、电阻、电容和/或电感信号的外部噪声。
39.根据权利要求29-38中任一项所述的电极，包括刺绣在织物中的导电和/或半导电纱线，以控制电极内信号的传输方向，从而聚集、吸收或差分地传输信号和噪声源。
40.根据权利要求29-39中任一项所述的电极，包括导电和/或半导电纱线，其在织物的顶表面和/或底表面，通过改变当所述纱线被缝合至织物时施加至纱线的张力，控制信号在电极和/或具有形成在织物中的导电的、半导电的和非导电的区域的接合部分内的传输方向。
41.根据权利要求29-40中任一项所述的电极，其中，通过切割或折叠织物和/或通过水平和/或竖直地堆叠一系列织物层，所述电极被配置为维持至少一个接触区域，和/或具有分形图案，具有测量位置，以确保匹配信号传输的足够阻抗。
42.根据权利要求29-41中任一项所述的电极，其中所述电极进行配置，使得信号可以通过织物贴片进入或离开所述电极，所述织物贴片通过以下方式被结合至所述电极以将电极与另外的装置连接：缝合、刺绣、卷边、卷曲、焊接、磁性、化学结合或其组合。
43.根据权利要求29-42中任一项所述的电极，包括由织物形成的多个水平或竖直堆叠的织物层，其中所述织物层成角度，使得水平纱线和竖直纱线在所述织物层之间产生环状图案或孔，以形成所述电极。
44.根据权利要求29-43中任一项所述的电极，包括由织物形成的多个水平或竖直堆叠的织物层，其中所述织物层被配置成控制通过电极的横向方向的电阻信号、电容信号和/或电感信号。
45.根据权利要求29-44中任一项所述的电极，包括由织物形成的多个水平或垂直堆叠的织物层，其中所述织物层被针织、编织、缝合和/或机电地和/或化学地附接，以按照重复图案固定电极的边缘，从而控制电极内的信号传输。
46.根据权利要求29-45中任一项所述的电极，其中织物被刺绣、折叠、切割和/或与被配置为信号储存器的附加织物层和/或用于吸收噪声的牺牲织物层堆叠。
47.根据权利要求29-46中任一项所述的电极，其中织物被刺绣、折叠、切割和/或与用于与测量位置阻抗匹配的附加织物层堆叠，以优化进入和/或离开电极的电力传输。
48.一种形成基于导电织物的电极的方法，所述方法包括：
49.根据权利要求48所述的方法，包括：
50.根据权利要求48或49中任一项所述的方法，包括使用编织技术、针织技术、交织技术和/或非织造技术将多个纱线组装在一起，以形成电极。
51.根据权利要...
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