用于采集生理信号的传感器

摘要

本发明涉及一种用于采集生理信号的传感器1，尤其当衣服7中包括传感器1并且穿有衣服7的人进行高级活动时，传感器1具有改进的硅橡胶。本发明还涉及包含该传感器的设备，以及包含该设备的衣服7。

权利要求

1.一种采集生理信号的传感器，所述传感器包括：a)导电层，所述导电层用于接触皮肤表面并且包括导电纤维和非导电纤维的导电织物，所述导电织物编织在一起以形成所述导电纤维和所述非导电纤维的交织以及遍布所述导电织物的多个孔，其中，所述多个孔填充有硅橡胶，以及

其中，所述硅橡胶不使用粘附剂地连接到所述导电织物；和b)电连接器，被连接到所述导电层，所述电连接器提供所述导电层和电子仪器之间的能够分离接口。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述导电层至少包括电极区域和导条，所述电连接器连接到所述导条，其中，包括所述电极区域的导电织物独立地相同或者不同于包括所述导条的导电织物。

3.根据权利要求2所述的传感器，其中所述导条被绝缘材料覆盖。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器，其中所述导电纤维包括1)包括银、铜、镍、不锈钢、金、装填有碳或银粉的硅橡胶的纤维；2)涂覆有导电材料的非导电纤维；或者

3)上述各项的混合物。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器，其中，所述非导电纤维包括含有羊毛、真丝、棉花、亚麻、黄麻、丙烯酸纤维、锦涤纺、尼龙或弹性纱线的纤维。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器，其中所述导电纤维包括镀银尼龙的纤维，并且所述非导电纤维包括尼龙纤维。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器，其中所述硅橡胶是分子量在400g/mol与

600g/mol之间的硅橡胶。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器，其中，所述多个孔形成随机图案或者规则图案。

9.根据权利要求8所述的传感器，其中，所述规则图案是圆形图案、正弦图案、直线图案、六边形图案、另一种几何形图案、或这些图案的组合。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器，其中所述导电层被设计为要与所述皮肤表面接触的比例占所述导电层的50％至80％，并且被设计为要与皮肤表面接触的所述硅橡胶的比例占所述导电层的20％至50％。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器，其中，所述硅橡胶仅被布置在所述多个孔中。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的传感器，其中，检测的生理信号包括心脏脉搏、呼吸频率、皮肤电反应、皮肤导电率、心电图，和/或肌电图。

13.一种获得生理信号的设备，所述设备包括：

(a)权利要求1-12中任一项所限定的至少一个传感器，和(b)电子仪器，用以接收和采集从所述至少一个传感器获得的信号。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述电子仪器还存储和/或处理和/或发送从所述至少一个传感器接收并采集的数据。

15.一种衣服，包括权利要求13或权利要求14所述的设备。

16.根据权利要求15所述的衣服，其中所述衣服的被耦合到所述传感器的部分被设计为用以施加大于等于2KPa的压力。

17.根据权利要求15或16所述的衣服，其中所述衣服包括两层：内层和外层，并且所述外层能够在至少2KPa的作用下将所述传感器压向身体。

18.根据权利要求17所述的衣服，其中所述外层包括调节压力的系统。

19.一种用于制备权利要求1-12中任一项所限定的传感器的方法，所述方法包括以下步骤：a)模切包括导电纤维和非导电纤维的导电织物，所述导电织物编织在一起以形成所述导电纤维和所述非导电纤维的交织以及遍布所述导电织物的多个孔；

b)以液态硅渗入并且填充出现在所述导电织物中的所述多个孔的方式添加所述液态硅；以及c)将所述液态硅固化形成硅橡胶，

其中步骤a)和b)能够以任何次序实施。

说明书

用于采集生理信号的传感器

技术领域

[0001] 本发明涉及用于采集生理信号的传感器、包含这些传感器的设备以及包含这些设备的衣服。

背景技术

[0002] 包含电极的传感器被用于临床状态的评估，例如心脏状态的监测。这些电极被放置为与人体的皮肤和电生理信号接触，其中电生理信号的结果被检查。

[0003] 然而，信号的稳定性、噪声和灵敏度可受到不同原因的影响；运动和信号的长期采集是两个最重要的因素。

[0004] 最易受到不同类型噪声如电极接触噪声或运动噪声影响的生理信号之一是心电图(ECG)信号。ECG进行长期分析以采集好的信号，所以信号参数的稳定非常关键。

[0005] 由于ECG进行长期分析，包括ECG传感器的衣服有必要对日常生活中这种类型的生理信号进行监测。

[0006] 在现有技术中，具有被集成到纺织物中的传感器的衣服已被公知。被集成在衣服中的传感器必须是微创、柔软、包括在运动过程中适于人体、舒适及耐反复洗涤的系统。

[0007] 纺织物传感器的现有技术状态出现了不同的缺陷：

[0008] i)对皮肤的粘附性低。皮肤与电极间的每个相对运动会导致信号的改变。在体力活动期间使用电极的情况下，这种限制非常显著。

[0009] ii)信号发生改变。导电纤维的运动及褶皱的存在均会产生信号的改变。

[0010] iii)信号质量随时间降低。在一些传感器中，为了确保皮肤接触，可以在接触层与皮肤之间使用诸如水或润滑油之类的液体。在干燥的环境中，不可能保持皮肤水分含量恒定不变，而且接触层的导电率会出现下降。

[0011] 专利申请EP 1361819(其申请人是Polar Electro，OY.)描述了包含接触层和保湿层的传感器，其中接触层包括导电纤维，保湿层用以保留接触层顶部的水分。保湿层保留来自皮肤的分泌物，如水分和电解质。这便增加了皮肤与接触层间的接触，并且提高了接触层的导电率，但是这样的衣服并不舒服，这是因为皮肤与衣服内部的湿度也被增加了。

[0012] 专利申请EP 2072009描述了包含至少一个心电图传感器的衣服，其中心电图传感器被集成到衣服中，该衣服包括电极和弹性可压缩填料，其中电极位于衣服内部并且被配置为与用户的皮肤接触，弹性可压缩填料被设置在衣服与电极之间。当衣服移动时，弹性可压缩填料将电极保持在合适的位置处。弹性可压缩填料会使用户感觉不舒服。

[0013] 专利申请US 20100234715描述了用于测量生理信号的衣服。该衣服包括电极传感器、信号连接线、按扣(snap)和测量单元，其中电极传感器被耦合到衣服的内表面以与皮肤接触来检测生理信号，信号连接线被连接到电极传感器。电极传感器单元通过耦合粘附部件耦合到衣服的期望部分，其中耦合粘附部件可具有开放式框架形状，用以将电极传感器的边缘附装到衣服。沿电极传感器和耦合粘附部件的边界可形成防滑粘附带(部件)。

[0014] 因此，从现有技术可推断，传感器及包括该传感器的衣服依然颇受关注，其中该传感器允许记录特别是运动过程中的生理信号，具有改善的粘附性能但避免了粘附元件对皮肤产生刺激，具有柔软性。

发明内容

[0015] 发明人已经发现了一种传感器1，特别当衣服7中包括传感器1并且当穿有衣服7的人，例如在体育活动期间进行高级活动时，传感器1具有改善的防滑性能。传感器1显示出了优秀的柔软性。

[0016] 传感器1包括导电层2，其中导电层2包括具有预定图案且填充有硅橡胶的多个孔6或槽11。硅橡胶避免了使用粘附材料来将传感器1固定到皮肤12，这种方法是有优势的，因为粘附材料在信号的长期采集过程中会刺激皮肤，并且在反复洗涤过程中会丧失其粘附性。传感器1还包括电连接器5。

[0017] 本发明的导电层2包含金属，通常这种类型的层不会很柔软，但是导电层2上的孔6或槽11改善了其柔软性，并且改善了适应导电层/本体形状。

[0018] 事实是，本发明的传感器1在长期以所要求的质量接收生理信号方面显示出了优秀的防滑性和柔软性。另外，传感器-皮肤的良好接触和优秀的固定降低了信号的噪声。

[0019] 在一些生理信号如ECG中，噪声会使得测量信号非常困难。ECG传感器的质量会对信号的采集产生显著的影响。其质量取决于电极的电性能和电极/皮肤的接触稳定性。信号的质量和稳定性越好，医生越容易识别病症，诊断病人的可靠性越高。

[0020] 随着来自电极的信号的周期性衰减，在高级活动的情况下利用智能布料所记录的ECG显示出了干扰。

[0021] 本领域并没有任何东西表明具有导电层(该导电层具有填充有硅橡胶的多个孔)的传感器能够表现出优秀的固定性和柔软性。

[0022] 因此，本发明的一个方面涉及要被放置为与用户的皮肤12接触以采集生理信号的传感器1，传感器1包括：a)导电层2，至少包括要被放置为与皮肤12接触以接收生理信号的导电纤维；b)电连接器5，被连接到导电层2；传感器1的特征在于，导电层2包括遍布导电区域且填充有硅橡胶的多个孔6。

[0023] 传感器1能够检测用户的电生理信号。

[0024] 本发明的另一方面涉及包括本发明的至少一个传感器1和电子仪器14的设备，其中电子仪器14用于接收和采集和/或存储和/或处理、和/或发送来自所述传感器1的数据。

[0025] 本发明提供了一种传感器1，该传感器1适于被集成在衣服7中以在衣服7的使用期间被放置为与用户的皮肤12接触。因此，本发明的另一方面涉及至少包括本发明的设备的衣服7。

[0026] 同样，提供了一种制备传感器1的方法，该方法包括以下步骤：

[0027] a)模切导电织物的导电层；

[0028] b)在该导电层的一个表面上添加热熔粘附剂；

[0029] c)在电极3的孔6或槽11中利用防滑硅橡胶进行筛网印刷；以及

[0030] d)固化该硅；

[0031] 其中步骤a)、b)能够以任何次序实施。

附图说明

[0032] 图1A示出了电极3中的孔6图案。图1B示出了电极3中的槽11图案。图1C示出了电极3中的孔6图案(其中电极3的表面上具有硅橡胶图案)。图1D示出了具有填充有硅橡胶的孔6的导电织物的正视图。

[0033] 图2示出了根据本发明的传感器1的实施例的分解透视图。

[0034] 图3A示出了根据本发明的传感器1的实施例的剖视图。图3B示出了根据本发明的传感器1的实施例的剖视图

[0035] 图4示出了根据本发明的衣服7的垂直投影图。

[0036] 图5示出了根据本发明的传感器1的实施例与电子仪器14之间的连接的截面垂直投影图。

[0037] 图6示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在休息(A)、站(B)、站/坐(C)、弯腰(D)、手臂运动(E)、走(F)及所有活动(休息、站、站/坐、弯手臂、走)(G)中的振幅RS(A(v))。

[0038] 图7示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在休息(A)、站(B)、站/坐(C)、弯腰(D)、手臂运动(E)、走(F)及所有活动(休息、站、站/坐、弯手臂、走)(G)中的RMS/振幅RS。

[0039] 图8示出了Zephyr皮带(I)、Polar皮带(II)、Numetrex汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在休息和日常活动中的良好QRS波群的百分比。

[0040] 图9示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在走(F)、手臂运动(E)、站(B)、弯腰(D)、站/坐(C)和休息(A)活动中的自相关数值。

[0041] 图10示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在中速跑(H)、快速跑(I)、躯干运动(J)、拍(K)、跳(L)以及所有活动(中速跑、快速跑、躯干运动、拍和跳)(M)中的振幅RS(A(v))。

[0042] 图11示出了Zephyr皮带(I)、Polar皮带(II)、Numetrex汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在中速跑(H)、快速跑(I)、躯干运动(J)、拍(K)、跳(L)以及所有活动(中速跑、快速跑、躯干运动、拍和跳)(M)中的RMS/振幅RS。

[0043] 图12示出了Zephyr皮带(I)、Polar皮带(II)、Numetrex汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在强体力活动中的良好QRS波群的百分比。

[0044] 图13示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在中速跑(H)、快速跑(I)、躯干运动(J)、拍(K)、跳(L)活动中的自相关数值。

[0045] 图14示出了本发明的汗衫(IV)(黑柱)和没有使用硅橡胶的本发明的汗衫(V)(白柱)在中速跑(H)、快速跑(I)、躯干运动(J)、拍(K)、跳(L)以及所有活动(中速跑、快速跑、躯干运动、拍和跳)(M)中的RMS/振幅RS。

具体实施方式

[0046] 本发明的目标是在不附加任何限制的情况下，以连续且非侵入的模式监测进行体力活动的用户。因此，本发明的传感器1能够测量体力活动期间的电生理信号。

[0047] 如上所述，本发明的第一方面涉及要被放置为与用户的皮肤12接触以采集生理信号的传感器1，传感器1包括：a)导电层2，至少包括要被放置为与皮肤12接触以接收生理信号的导电纤维；b)电连接器5，被连接到该导电层；传感器1的特征在于，该导电层包括遍布导电区域且填充有硅橡胶的多个孔6。

[0048] 本文所使用的术语“传感器”是指接收生理信号并将这些生理信号转变为电信号的构件。

[0049] 本文所使用的术语“电极”是指导电层的与皮肤接触并且接收生理信号接收的区域。

[0050] 本文所使用的术语“导条(track)”是指导电层的布置了电连接器的区域。导条将来自电极区域的生理信号传送给电连接器。

[0051] 本文所使用的术语“电连接器”是指在不对信号完整性产生不可接收的影响的情况下，在两个电子子系统、传感器和电子仪器之间提供可分离接口的机电设备。

[0052] 本文所使用的术语“防滑材料”是指材料/皮肤摩擦系数至少为0.5的材料。在优选实施例中，防滑材料是硅橡胶。

[0053] 本文所使用的术语“热熔粘附剂”是指受热时发生流动并且遇冷时出现硬化和强化的热塑性非结构性粘附剂。

[0054] 本领域所公知的术语“筛网印刷”是指使用模板所进行的过程，其中图像或设计被印刷在非常细的网筛上，并且可印刷材料被刮压穿过未被模板覆盖的筛网区域到达印刷表面上。

[0055] 通常，该过程被称为筛网印刷或丝网印刷，这是因为在该过程中使用了丝织物。因此，“丝印”、“筛网印刷”和“丝网印刷”是同义词。

[0056] 在本发明的第一方面的实施例中，导电层2由选自导电织物的导电材料制成。

[0057] 在本发明的第一方面的另一实施例中，提供了适于被集成在衣服7中以在衣服7的使用期间被放置为与用户的皮肤12接触的传感器1，其中所述传感器1包括要被放置为与皮肤12接触以接收生理信号的导电层2，其中该导电层2至少包括：电极3；导条4；以及与导条4连接的电连接器5；其中导电层2的电极3包括具有预定图案且填充有防滑材料的多个孔6或槽11。优选，导电层2的电极3包括多个孔。

[0058] 根据本发明的实施例，电极3和导条4由相同或不同材料制成。在本发明的第一方面的优选实施例中，彼此独立的电极3和导条4是包含导电纤维和非导电纤维的导电织物。

[0059] 在本发明的第一方面的优选实施例中，电极3和导条4是指由导电纤维制成的导电织物。

[0060] 在本发明的第一方面的其它实施例中，电极3和导条4是指由导电纤维和非导电纤维制成的导电织物。

[0061] 优选，导电纤维由镀银尼龙(如来自于Laird Sauquoit Industries的Xstatic纱线)制成，非导电纤维由尼龙制成。

[0062] 导电纤维的非限制性示例是由银、铜、镍、不锈钢、金、涂覆有导电材料的非导电纤维或上述各项的混合体制成的纤维。涂层导电材料的非限制性示例有银、铜、镍、不锈钢、金和装填有碳或银粉的硅橡胶。

[0063] 非导电纤维的非限制性示例有羊毛、真丝、棉花、亚麻、黄麻、丙烯酸纤维、锦涤纺TM(polyamide polyester)、尼龙和/或弹性纱线(如来自于Invista S.a.r.l的LYCRA品牌氨纶)。

[0064] 具有导电纤维和非导电纤维的导电层不仅比只由金属纤维形成的导电层更柔软，而且更轻、更耐氧化。由于纤维能够被紧密编织，所以尽管某些线上的部分导电涂层会发生损失，但是织物的导电性也能够被保持，而在金属纤维导电织物中，一个纤维发生断裂后，特别是如果纤维间隔很远，织物可能会失去可操作性。织物中的金属量在导电性的增加需求与布的触感提高的必要性之间平衡。

[0065] 由于纤维的交织，该织物示出了纤维之间的多个孔6。根据本发明的实施例，电极被钻孔或被形成槽，以形成附加的孔6或槽11，或者以使电极的具有预定图案的孔6更大。

[0066] 多个孔6或槽11呈现不同的图案，如圆形、正弦图案、直线图案、六边形图案以及其它不同的几何形图案或这些图案的组合。多个孔6形成了随机或规则矩阵。

[0067] 导电层中这些孔6或槽11的存在导致了该层弹性的改善。通过用硅橡胶填充导电层的孔6或槽11，传感器对皮肤的粘附性被改善，同时信号的测量也被改善，这是因为信号的噪声被降低了。

[0068] 硅橡胶在固化过程之前处于液态。当硅橡胶处于液态时被印刷在织物中。这意味着混纺硅织物是没有粘附剂的混纺织物。本发明中所描述的导电层被集成到该织物中。当液态硅橡胶被印刷在织物中时，它能够渗透到织物的孔中，通过导电层的结构锚固。

[0069] 当孔6或槽11被填充时，硅橡胶呈现扁平或浮雕轮廓。在优选实施例中，硅橡胶显示出浮雕轮廓。

[0070] 在优选实施例中，硅橡胶是分子量在400g/mol与600g/mol之间的硅橡胶。

[0071] 如上所述，本发明的传感器1要被放置为与皮肤12接触。在优选实施例中，导电层2要与皮肤接触的比例占导电层的50％至80％，并且要与皮肤12接触的硅橡胶的比例占整个导电层2的20％至50％。在最优选的实施例中，导电层2要与皮肤12接触的比例占导电层的60％至70％，并且要与皮肤12接触的硅橡胶的比例占整个导电层2的30％至40％。

[0072] 在优选实施例中，导条4与电连接器5被绝缘材料8覆盖，。

[0073] 在与用户皮肤接触的传感器中，电极/皮肤阻抗是确定信号噪声因素之一。在优选实施例中，电极3的阻抗在1Ω与10Ω之间。在更优选实施例中，导条4的阻抗在1Ω与50kΩ之间。

[0074] 本发明的第二方面是包括本发明的至少一个传感器1和电子仪器14的设备，其中电子仪器14用于接收和采集和/或存储和/或处理、和/或发送来自所述传感器的数据。

[0075] 通过本发明的传感器所检测的生理信号可以是下列数据的至少一者：心脏脉搏、呼吸频率、皮肤电反应(EDR)、皮肤导电率、心电图(ECG)、肌电图(EMG)。这些信号是指在体内产生的电信号。优选，该数据是ECG数据。

[0076] 本发明的第三方面是集成了本发明的设备的衣服7。

[0077] 在第三方面的实施例中，衣服7被设计为用于施加大于等于2KPa的压力。在另一实施例中，衣服7包括两层：内层和外层13，并且外层13在至少2KPa的作用下将传感器压向身体。在最优选的实施例中，外层13包括调节压力的系统。

[0078] 优选，内层具有较低的弹性，外层13具有较高的弹性。内层由合成纤维与氨纶的共混物构成，其中合成纤维占复合弹性材料重量的85％至90％，最优选87％至89％，并且其中氨纶占复合弹性材料重量的10％至15％的，最优选11％至13％。外层13由合成纤维与氨纶的共混物构成，其中合成纤维占复合弹性材料重量的92％至97％，最优选94％至96％，并且其中氨纶占复合弹性材料重量的3％至8％，最优选4％至6％。外层13将传感器压向皮肤，并且改善了传感器的稳定性及固定性。

[0079] 在第三方面的实施例中，传感器1的导电层2的导条4被放置在衣服的内层与外层13之间，并且电极3位于衣服的内层上方，电极3能够与衣服7的用户的皮肤接触。

[0080] 传感器1可通过包括下列步骤的方法制备：

[0081] a)模切导电织物的导电层；

[0082] b)在该导电层的一个表面上添加热熔粘附剂；

[0083] c)在10-30℃的温度下，在电极3的孔6或槽11上利用防滑硅橡胶进行筛网印刷；以及

[0084] d)在130-190℃的温度下，固化该硅，优选持续两分钟。

[0085] 该方法还可包括利用装填有导电材料的硅橡胶进行筛网印刷以形成导条4的步骤。

[0086] 图1A示出了本发明的电极3的孔6的特定实施例。图1B示出了电极3的优选槽图案11。图1C示出了具有填充有硅橡胶的孔6的电极3，其中电极3示出了具有预定图案和浮雕轮廓表面的硅橡胶。因此，硅橡胶通过孔的填充物与电极的织物锚固。

[0087] 图2示出了传感器1的分解透视图，其中导电层2包括电极3和导条4。如上所述，电极3具有填充有硅橡胶的圆形孔6。电连接器5与导电层2的导条4接触，并且导条4可被绝缘材料8覆盖。电连接器5包括第一部分和第二部分，其中第一部分包括凹型夹子部分9，并且连接器第二部分包括凸型柱部分10，这两部分彼此匹配。

[0088] 此外，连接器第一部分可包括凸型柱部分，并且连接器第二部分可包括凹型夹子部分，这两部分彼此匹配。通常，当传感器1被集成在衣服7中时，电连接器的凸型/凹型部分被放置在衣服彼此相对的面上。因此，被放置在与用户的皮肤12接触的内面中的凸型或凹型部分被绝缘材料8覆盖，其中绝缘材料8也覆盖了导电层2的导条4。

[0089] 图3A示出了本发明的传感器1的剖视图。传感器1的剖视图示出了电极区域3和填充有硅橡胶的圆形孔6。导条4与电极3由相同的材料制成。导条和电极由导电织物制成。本发明的传感器与皮肤12接触。

[0090] 图3B示出了根据本发明的传感器1的实施例的剖视图。在该实施例中，电极由导电织物制成，导条4由装填有导电材料的硅橡胶制成。

[0091] 图4示出了具有被放置在胸部附近的两个传感器1的衣服7的垂直投影图。衣服7的外层13在至少2KPa的作用下按压传感器。

[0092] 图5示出了根据本发明的传感器1的实施例与电子仪器14之间的连接的截面垂直投影图。传感器1通过凹型夹子部分9和凸型柱部分10连接到电连接器5。

[0093] 贯穿说明书和权利要求书，词语“包括”以及该词语的变体，并不意在排除其它技术特征、添加剂、构件或步骤。通过审查说明书或通过实践本发明，本发明的附加目的、优点和特征对本领域技术人员而言是显而易见的或者能够被本领域技术人员所理解。下面的示例和附图通过例示的方式给出，并不意在对本发明进行限制。权利要求书的括号中与附图有关的符号仅用来增加对权利要求的理解，不应理解为对权利要求范围的限制。此外，本发明涵盖了本文所描述的特定实施例和优选实施例的所有可行组合。

[0094] 具有本发明的传感器的衣服与具有织物传感器技术的其它衣服之间的比较示例[0095] 对ZephyrTM HxM(由Zephyr Technology Corporation制造)(I)、Polar TEAM2(由Polar Electro，OY.制造)(II)、Numetrex Cardio汗衫(由Textronics，Inc.制造)(III)以及本发明的汗衫(IV)(其中导条和电极由导电织物制成，并且电极区域具有填充有硅橡胶的孔)进行了试验。Numetrex Cardio汗衫是将纺织电极编织到织物中的汗衫。TM 2 TM
Zephyr HxM皮带和Polar TEAM皮带是具有纺织电极的皮带。Zephyr HxM皮带包括电极和弹性可压缩填料，其中弹性可压缩填料被放置在衣服与电极之间，使得在使用过程中，当
2
衣服相对于用户的皮肤移动时，电极被大致保持在与皮肤接触的合适位置处。Polar TEAM皮带包括接触层和保湿层，其中接触层包括导电纤维，保湿层用以保留接触层顶部的水分。

[0096] 执行活动的测试方案被分为不同级别的体力事件：休息、日常活动和强体力活动。

[0097] 试验者由与所有被测皮带和汗衫兼容的设备来监测。

[0098] 该方案的练习被定义为：

[0099] 休息(A)：试验者在桌上躺30秒。

[0100] 日常活动被定义为：

[0101] 站(B)：试验者站在地上20秒不动。

[0102] 坐/站(C)：试验者坐在椅子上并站起4次，每个状态保持3秒。

[0103] 弯腰(D)：试验者总是以同样的方式弯腰3次(膝盖不弯曲)。

[0104] 手臂运动(E)：试验者沿不同方向移动手臂(伸直、水平和竖直)各3次。

[0105] 走(F)：试验者以大约3km/h(千米/小时)的速度行走20秒。

[0106] 强体力活动(H)被定义为：

[0107] 中速跑(I)：试验者以6km/h的速度跑20秒。

[0108] 快速跑(J)：试验者加快脚步直到速度达到10km/h，然后以该速度跑15秒。

[0109] 强有力的手臂运动(球拍移动)(K)：试验者通过(利用双臂)模拟球拍击中球来强有力地移动其手臂，这个动作重复5次。

[0110] 躯干转动(L)：双脚保持在同一位置，试验者沿两个方向转动躯干，每个方向5次。

[0111] 跳(M)：试验者进行跳高，跑两米或三米后，他将再跳一次。这个动作重复5次。

[0112] 强体力活动比日常活动要求更多的体力。它强调，在这些练习期间试验者出汗是很重要的，因此所有的结果均处在这样的条件下。

[0113] 休息和日常活动中所进行的所有练习是在皮带或汗衫被直接穿到试验者(无汗)上的情况下进行，强体力活动是在当试验者已经出汗时让其穿戴皮带或衬衫的情况下进行。

[0114] 当利用各个汗衫或皮带获得不同的生理信号时，对这些信号执行一种测量以评估不同的技术。

[0115] 对信号执行测量(每项活动的每次练习)：

[0116] 视觉测量

[0117] 这种测量是只通过观察信号来直接识别所采集的信号在形态学和所检测的搏动方面的质量。这种视觉识别也被用来确定哪些搏动(QRS波群)是可识别的搏动，哪些搏动噪声太多而不能被心脏病专家所识别。一共分析了250次休息和日常活动搏动以及强体力活动搏动。一共分析了500次搏动。

[0118] 对信号的测量

[0119] 对每项活动期间的每次练习中所记录的信号进行测量。这些测量包括所记录信号的人工和自动分析。

[0120] 自相关：

[0121] 每隔3秒对信号进行分段，其中块之间重叠2秒，并且对每个块进行自相关。该测量遵循以下公式：

[0122]

[0123] 其中x是N个样本的信号。接着归一化Rx(0)的数值。然后我们会得到其自相关最大值，但它并不是Rx norm(0)中的一个数值，这是因为信号与其不发生移位的自身相比，确保我们在这点上具有最大值。

[0124] 该指标测量了信号与发生移位的信号本身有多类似(前提是心跳与下一心跳非常相似)。在这种方式下，数值越接近1，表明信号与其自身发生移位的副本非常类似，所以它是干净无噪音，而接近0的小数值表明信号受到了噪声污染。

[0125] T-P段RMS：

[0126] 对心跳(约20段)之间T-P段的RMS(均方根)进行计算。该测量针对每次练习进行测量并求平均，会给出特别是休息状态下信号中噪声的估计，这是因为T-P段为等电位。

[0127] 这些测量由人工完成(选择每段的开始和结束)。在不存在T波的那些信号中(休TM 2息和日常活动中的Zephyr HxM和Polar TEAM皮带以及Numetrex Cardio汗衫)，段被界定在两个连续的心跳之间。该数值必须尽可能低，但必须通过QRS振幅(见RMS/振幅RS这点)来分析。

[0128] 最大的T-P段：

[0129] 它测量了不同T-P段的噪声的最大峰值。该数值用来检查高峰值的噪声是否污染了我们的信号。

[0130] 最大振幅：

[0131] 对每次练习的搏动测量QRS峰值的振幅(R峰值和S峰值，得到了RS振幅)每锻炼的搏动。它没有优选数值，但是较高的数值比较低的数值更好(较低的数值更易产生噪声)。

[0132] RMS/振幅RS：

[0133] 该因子通过上面所解释的测量来计算。该指标给出了不同练习中系统噪声的准确概念。归一化RS振幅，这是因为每件衬衫/皮带捕获了不同数量的信号、不同的振幅，所以T-P段中的RMS必须针对每个传感器皮带或衬衫来分析。该数值越低越好。

[0134] 在所获得的全部指标和数值中，RMS/振幅RS和自相关最为重要，这是因为这两者是污染信号的噪声和所记录信号中的心跳的可识别性如何的很好指标。

[0135] 所呈现的结果被分为三部分：用于休息和日常活动的结果、用于强体力活动的结果。

[0136] 休息和日常活动

[0137] 图6示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在休息(A)、站(B)、站/坐(C)、弯腰(D)、手臂运动(E)、走(F)及所有活动(休息、站、站/坐、弯腰、手臂运动、走)(G)中的振幅RS(A(v))。振幅RS给出了系统捕获了多少信号的理念，所以振幅RS越高越好。图6示出了本发明的汗衫比其它系统捕获了更好的信号，它在干燥条件下能够更好地工作(该活动期间不包含出汗)。

[0138] 图7示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在休息(A)、站(B)、站/坐(C)、弯腰(D)、手臂运动(E)、走(F)及所有活动(休息、站、站/坐、弯腰、手臂运动、走)(G)中的RMS/振幅RS。该数据非常重要，因为噪声在振幅RS背景下被分析，并且能够很好地测量系统的SNR(信噪比)。这里所计算的数值是信噪比，所以该数值越低越好。本发明的汗衫(IV)显示出了最小的数值。

[0139] 图8示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在休息和日常活动中的良好QRS波群的百分比。图8确定了有多少搏动第一眼可被识别为QRS。针对每个系统一共分析了250次搏动，并且这里的结果是休息和日常活动期间的总和(未被分割为多次练习)。百分比越高越好。本发明的汗衫(IV)的数值为最高值。

[0140] 图9示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在走(F)、手臂运动(E)、站(B)、弯腰(D)、站/坐(C)和休息(A)过程中的自相关数值。该信息也是非常重要的，因为它是质量、再现性和心跳之间相似性的良好指标。该数值越接近1越好。本发明的汗衫显示出了最接近1的数值。

[0141] 强体力活动

[0142] 图10示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在中速跑(H)、快速跑(I)、躯干运动(J)、拍(K)、跳(L)以及所有活动(中速跑、快速跑、躯干运动、拍和跳)(M)中的振幅RS(A(v))。在强体力活动中，由于存在汗水，各技术之间的信号振幅更为类似，这是因为汗水有助于将电势传给电极，并且降低了皮肤-电极界面的阻抗。

[0143] 图11示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在中速跑(H)、快速跑(I)、躯干运动(J)、拍(K)、跳(L)以及所有活动(中速跑、快速跑、躯干运动、拍和跳)(M)中的RMS/振幅RS。在这里，我们可以再次发现本发明的汗衫显示出了最佳结果。

[0144] 图12示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在强体力活动中的良好QRS波群的百分比。本发明的汗衫显示出了最佳结果。

[0145] 图13示出了ZephyrTM HxM皮带(I)、Polar TEAM2皮带(II)、Numetrex Cardio汗衫(III)和本发明的汗衫(IV)在中速跑(H)、快速跑(I)、躯干运动(J)、拍(K)、跳(L)活动中的自相关数值。本发明的汗衫显示出了最佳结果。

[0146] 结果，当我们处于干燥界面皮肤-电极(未出汗)的情况下，本发明的衬衫似乎比其它系统更优秀，提供了更好的信号并且更稳定。在强体力的情况下，所有系统在信号捕获方面的更好工作多亏汗水，但是本发明的汗衫是在所有情况和活动中提供信号更可识别形态和稳定信号并具有最佳结果的汗衫。

[0147] 具有本发明的传感器的衣服和具有本发明的传感器(其中电极区域的孔未填充硅橡胶)的衣服之间的比较示例

[0148] 试验了本发明的汗衫(IV)(其中导条和电极由导电织物制成，并且电极区域具有填充有硅橡胶的孔)和没有使用硅橡胶的本发明的汗衫(V)。

[0149] 下列方案与上述方案相同。在强体力活动中获得了最大的不同之处。

[0150] 图14示出了本发明的汗衫(IV)和没有使用硅橡胶的本发明的汗衫在中速跑(H)、快速跑(I)、躯干运动(J)、拍(K)、跳(L)以及所有活动(中速跑、快速跑、躯干运动、拍和跳)(M)中的RMS/振幅RS。本发明的汗衫具有最佳结果，这意味着使用硅橡胶的情况比不使用硅橡胶的情况具有更少的噪声和更好的信号。结果表明，对皮肤的粘附性更好。