生物信息獲取設備和生物信息通信系統的製作方法

2023-04-23 03:33:21

生物信息獲取設備和生物信息通信系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種生物信息獲取設備和生物信息通信系統。該生物信息獲取設備包括每個提供有附著到身體並經配置獲取生物信息的電極的多個柔性附著裝置，和經配置連接該多個附著裝置的連接器。
【專利說明】生物信息獲取設備和生物信息通信系統
[0001]相關申請交叉參考
[0002]本申請要求2013年3月29日提交的日本在先專利申請JP2013-071907的權益，其全部內容以參考方式併入本文。

【技術領域】
[0003]本發明涉及生物信息獲取設備和生物信息通信系統。

【背景技術】
[0004]在現有技術中，例如，JP H3-138040A討論了生物電極，其中，電極被設置在附至生物測量點的基材上。
[0005]JP2012-235565A討論了傳輸系統，其中，生物信息傳感器(即，響應設備)通過從信息處理設備(即，查詢設備)提供電力而被驅動，使得傳感器側是被動的。


【發明內容】

[0006]然而，雖然具有附著到其的電極的基材在JP H3-128040A討論的技術中是夾套，但沒有考慮如何將基材附到身體或與身體分離的方法。因此，對於受治療者(即，患者)來說，由他/她自己將設置有電極的基材輕鬆地附著到他/她的身體上是困難的。此外，例如，當獲取心電圖波形時，對於受治療者來說，由他/她自己將電極附著到適當的位置是困難的。
[0007]在JP2012-235565A中討論的技術中，供電時間依照查詢設備和響應設備間的通信環境變化，這是一個問題，查詢設備採樣生物信息所耗費的時間變化。因此，有時對於響應設備來說在適當的定時獲取生物信息是困難的。因此，在傳輸系統中，其中，生物信息傳感器通過從信息處理設備提供電力驅動，使得傳感器側是被動的，提供電力到生物信息傳感器花費的時間的變化導致採樣間隔波動，因此使其難以處理要求準確採樣間隔的生物信肩、O
[0008]因此，需要受治療者可以自己輕鬆地將電極附著到適當的位置。此外，在提供電力到獲取生物信息的設備的系統中，要求以適當的採樣間隔獲取生物信息。
[0009]根據本發明實施方式，提供了生物信息獲取設備，其包括柔性的多個附著裝置和被配置為連接該多個附著裝置的連接器，每個附著裝置設置有附著到身體並被配置為獲取生物信息的電極。
[0010]另外，附著裝置之一可附著到胸部區域並獲取心電圖胸部導聯波形作為生物信肩、O
[0011]另外，附著裝置之一可附著到右臂或左臂並獲取心電圖肢體導聯波形作為生物信肩、O
[0012]另外，附著裝置之一附著到髖部並獲取心電圖肢體導聯波形作為生物信息。
[0013]另外，生物信息獲取設備可進一步包括主裝置，其被配置為從每個附著裝置獲取生物信息並將生物信息經由體內通信傳輸到通信設備。
[0014]另外，該主裝置可經由連接器連接到附著裝置之一。
[0015]另外，通信設備可將生物信息傳輸到電子設備，該電子設備被配置為基於生物信息確定每個電極是否處於附著狀態。
[0016]另外，電子設備可包括顯示單元，該顯示單元被配置為顯示用於將附著裝置附著到身體的指導。
[0017]另外，每個電極可通過依次層壓可附著到身體的粘合層，第一導電層，電解質層，和第二導電層,並在電極將從身體分離時在第一導電層和第二導電層間施加預定的勢差。
[0018]另外，電解質層和粘合層可各自由浸潰有離子材料飽和的SBR聚環氧乙烷(polyethylene-oxide)共聚物或聚乙烯-環氧乙燒-六亞甲基(polyethylene-ethylene-oxide-hexamethylene)共聚物組成。
[0019]另外，第一導電層和第二導電層可各自由碳纖維層構成。
[0020]另外，第一導電層具有混合在其中的發泡固體材料。
[0021]另外，根據本發明實施方式，提供了一種通信系統，包括:生物信息獲取設備，包括附著到身體並被配置為獲取生物信息的電極，被配置為傳輸由電極獲取到的生物信息的傳輸單元，和被配置為接收所提供的電力的電力接收單元；和信息處理設備，包括被配置為經由體內通信將電力供應到生物信息獲取設備的電力供應單元，被配置為經由體內通信從傳輸單元接收生物信息的接收單元，被配置確定從電力供應開始時刻持續到生物信息接收時刻的採樣間隔的採樣間隔確定單元，以及被配置為在採樣間隔偏離預定值的情況下插入採樣間隔的生物信息並獲取生物信息的插補單元。
[0022]根據本發明一個或更多的實施方式，受治療者自己可輕鬆地將電極附著到適當的位置。此外，在將電力供應到獲取生物信息的設備的系統中，能夠以適當的採樣間隔獲取生物信息。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1示意性地示出了電極位置和輸出波形；
[0024]圖2示意性示出了生物信息獲取設備附接到人體的狀態；
[0025]圖3是示出包括生物信息獲取設備的系統的構造的方框圖；
[0026]圖4示意性示出了根據實施方式的電極附著裝置的構造和電極附著位置；
[0027]圖5示意性示出了如何附接電極附著裝置的方法；
[0028]圖6是示出檢查電極恰當地附著的處理的流程圖；
[0029]圖7示例性示出了基於導聯波形的問題檢查方法；
[0030]圖8示出了基於導聯波形的問題檢查的具體實例；
[0031]圖9示出了基於導聯波形的問題檢查的具體實例；
[0032]圖10示出了基於導聯波形的問題檢查的具體實例；
[0033]圖11示出了基於導聯波形的問題檢查的具體實例；
[0034]圖12示出了基於導聯波形的問題檢查的具體實例；
[0035]圖13是示出基於圖7至12的問題檢查處理的流程圖；
[0036]圖14示意性示出了應用到觀察18-導聯心電圖的電極附著裝置；
[0037]圖15示意性示出了根據本發明第二實施方式的系統的示意構造；
[0038]圖16示意性示出了包括查詢設備和響應設備的系統；
[0039]圖17是查詢設備的控制單元的示意功能框圖；
[0040]圖18是表達每個響應設備的電力接收單元中接收電壓和時間的關係的特性圖；
[0041]圖19是示出查詢設備和每個響應設備的操作的序列圖；
[0042]圖20示出了在插補單元中進行的插入處理且是示出了在一定時間段中生物信息的時間序列數據的特性圖；
[0043]圖21是示出根據第三實施方式的電極的構造的示意性剖面圖；以及
[0044]圖22是示出根據第三實施方式的電極的另一實例的示意性剖面圖。

【具體實施方式】
[0045]在下文中，本發明的優選實施方式將參考附圖具體描述。應當注意，在本說明書和附圖中，基本具有相同功能的結構元件和結構用相同的參考數字表示，並省略了這些結構元件的重複說明。
[0046]下文的描述將按以下順序進行。
[0047]1.第一實施方式
[0048]1.1.根據第一實施方式的生物信息獲取的概要
[0049]1.2.包括生物信息獲取設備的系統的構造實例
[0050]1.3.電極附著裝置的構造實例
[0051]1.4.電極附著裝置的附接方法
[0052]1.5.檢查電極恰當地附著的處理
[0053]1.6.應用觀察18-導聯心電圖的實例
[0054]2.第二實施方式
[0055]2.1.根據第二實施方式的系統的構造實例
[0056]2.2.查詢設備和響應設備的操作程序
[0057]2.3.插補單元的插入處理
[0058]3.第三實施方式
[0059]3.1.根據第三實施方式的電極的構造實例
[0060]3.2.電解質層的製造方法
[0061]1.第一實施方式
[0062]1.1.根據第一實施方式的生物信息獲取的概要
[0063] 在本實施方式中，將描述通過使用生物信息獲取設備100獲取心電圖的系統。通常用於診斷和治療心臟病的12-導聯心電圖輸出利用將電極附著到人體的十個部位所得到的12種波形。圖1示意性示出了電極位置和輸出波形。圖1左側的參考字符R、L、F、E、V1、V2、V3、V4、V5和V6表示附著到身體的電極，且在圖1右側的特性圖示出了 12種波形。如圖1中所示，電極附著到四個肢體導聯位置(即，R、L、F和E)和六個胸部導聯位置(SP，V1、V2、V3、V4、V5和V6)。在四個肢體導聯中，電極E充當地電勢。12種波形包括由電極探測到的波形以及從電極探測到的波形導出的波形。如將在後文描述的，關於本實施方式中四個肢體導聯位置(即，R、L、F和E)，電極附著位置變成R，、L，、F，和E，。
[0064]圖2示出了生物信息獲取設備100附著到人體的狀態，並顯示了人體上半身的狀態。生物信息獲取設備100包括電極附著裝置200和主裝置300。如圖2中所示，在本實施方式中，生物信息獲取設備100的電極位置設置與通常用12-導聯心電圖使用的電極附著位置一致，且生物信息獲取設備100附著到軀幹或靠近軀幹的區域。因此，圖2中顯示的電極R和L附著到肩部，且電極F和E附著到腹部。電極V1、V2、V3、V4、V5和V6照舊附著到胸部區域。
[0065]1.2.包括生物信息獲取設備的系統的構造實例
[0066]圖3是示出包括生物信息獲取設備100的系統的構造的方框圖。如圖3中所示，該系統包括生物信息獲取設備100、通信設備330、和電子設備350。電極附著裝置200和主裝置300彼此分離，並經由組裝連接器220彼此連接。如圖3中所示，電極附著裝置200包括多個電極201。該多個電極201相當於電極1?、1^、？3、￥1、￥2、￥3、￥4、￥5和￥6。主裝置300包括放大器302、濾波器304、模擬數字(AD)轉換器306、控制單元308、通信單元310、和存儲單元312。放大器302放大由電極附著裝置200的每個電極201探測到的信號波形。濾波器304執行濾波，例如，用於從放大的信號波形中移除噪音。AD轉換器306將從濾波器304輸出的模擬信號轉換成數位訊號。控制單元308充當控制主裝置300並進行處理(如，通過對輸入數位訊號進行運算處理產生導聯波形)的部件。存儲單元312存儲從控制單元308傳輸的信號。通信單元310將從控制單元308傳輸的信號傳輸到通信設備330。
[0067]通信設備330可經由(例如)體內通信與生物信息獲取設備100通信。通信設備330接收從生物信息獲取設備100傳輸的信號波形並將該信號波形傳輸到電子設備350，該電子設備為外部設備(如個人電腦、平板終端或攜帶式電話)。
[0068]電子設備350包括:接收單元352，接收從通信設備330傳輸的信號；附著狀態確定單元354，根據接收到的信號確定是否每個電極201處於附著狀態；顯示處理單元356，執行用於顯示(例如)每個電極201的附著狀態、從生物信息獲取設備100接收的信號波形、和附接指導的處理；顯示單元(液晶顯示器(IXD)) 358，根據由顯示處理單元356進行的處理進行顯示；資料庫360，存儲(例如)附接指導。
[0069]1.3.電極附著裝置的構造實例
[0070]圖4示意性示出了根據本實施方式的電極附著裝置200的構造和電極附著位置。電極附著裝置200分為胸部附著裝置202、右臂附著裝置204、左臂附著裝置206、腹部附著裝置208、和主裝置300。從包含在單獨的附著裝置中的電極201延伸的電纜被介於附著裝置間的連接器210分程傳送並聚集在組裝連接器220處用於將主裝置300連接到此。組裝連接器220設置在對應於胸部附著裝置202的胸部位置處。
[0071]如圖4中所示，對於胸部導聯，電極附著到預定的原理性位置。對於肢體導聯，電極L的附著位置從平常的左腕位置變為左臂(左肩)位置。電極R的附著位置從平常的右腕位置變為右臂(右肩)位置。電極F的附著位置從平常的左踝位置變為左髖位置，且電極E的附著位置從平常的右踝位置變為右髖位置。換言之，四個肢體導聯位置(即，R、L、F和E)變為電極R』、L』、F』和E』的位置。由於這種位置變化，電極附著裝置200可只附著到身體的上半部。
[0072]1.4.電極附著裝置的附接方法
[0073]圖5示意性示出了如何附接電極附著裝置的方法。當附接電極附著裝置200時，電極附著裝置200按以下步驟I至6的次序附接到身體。電極附著裝置200通過顛倒該次序從身體分離。
[0074]在步驟I中，胸部附著裝置202、右臂附著裝置204、左臂附著裝置206、腹部附著裝置208、和主裝置300彼此相互分離。
[0075]在步驟2中，胸部附著裝置202安裝在頸部和左胸間。
[0076]在步驟3中，連接器210之一完全圍繞胸部並連接到另一連接器210，且電極位置設置到所需位置。
[0077]在步驟4中，右臂附著裝置204圍繞右臂安裝並附著到右臂，左臂附著裝置206圍繞左臂安裝並附著到左臂，且腹部附著裝置208附著到腹部。
[0078]在步驟5中，接合連接器210。
[0079]在步驟6中，接合組裝連接器220，並將主裝置300連接到此。
[0080]1.5.檢查電極恰當地附著的處理
[0081]圖6是示出檢查電極恰當地附著的處理的流程圖。在步驟SlO中，附著處理η的值設定為I (η=1)。在這種情況下，η值是I至6範圍內的整數，且處理η對應於圖5中的步驟I至6。
[0082]在步驟S12中，在附著處理η中附著方法的指導在電子設備350的顯示單元358上顯示。在步驟S14中，確定步驟6是否完成。如果步驟6完成，處理轉入到步驟S16。如果步驟6未完成，處理轉入到η遞增一的步驟S19，且處理回到步驟S12。
[0083]在步驟S16中，獲取心電圖波形。在步驟S17中，根據由10個電極201獲取的波形檢查導聯波形。如果導聯波形中沒有問題，則處理結束。如果導聯波形不足，處理轉入到步驟S18，該步驟顯示針對與不足的波形有關的附接處理η的指導。在步驟S18後，處理回到再次檢查導聯波形的步驟S16。
[0084]圖7示例性示出了基於導聯波形的問題檢查方法。圖8至12是示出基於導聯波形的問題檢查的具體實例的特性圖。
[0085]如圖7中所示，可根據導聯波形探測電極L、R、F和Vl至V6的分離，電極L和R的移位，電極F和E間的接近，在相鄰方向上電極Vl至V6的移位，電極Vl至V6在徑向的接近，和電極Vl至V6在徑向上的遠離。具體地，如果各個電極L、R、F和Vl至V6的波形參考電極E的波形消失了，可以探測到電極L、R、F和Vl至V6被分離。如果各個電極L和R的波形參考電極E的波形電極沒有實質性變化，可以探測到電極L和R移位。根據電極F的波高參考電極E的波形降低，可以探測到電極F和E彼此太接近。參考相鄰電極Vl至V6根據不一致的差值，可以探測到電極Vl至V6在相鄰方向上移位。參考無關電極，根據降低的波高，可以探測出電極Vl至V6在徑向上的接近。參考無關電極和電極E，根據降低的波高，可以探測出電極Vl至V6在徑向的遠離。
[0086]圖8示出了顯示電極L、R、和F被分離的波形。通過從肢體導聯波形檢查單極導聯波形，如果L-E波形已消失，其可探測到電極L被分離。其它電極R和F的分離可按照類似方式探測。
[0087]圖9示出了顯示電極Vl被分離的波形。如果電極Vl的波形已從胸部導聯波形消失，其可探測到電極Vl被分離。電極V2至V6的分離可按照類似方式探測。
[0088] 圖10示出了顯示電極F和E彼此太接近的波形。根據肢體導聯的單極導聯波形，如果電極F和E間的距離不足，單極F波形的波高降低。因此，可探測到電極F和E彼此太接近。對於剩餘電極可進行類似的探測。
[0089]圖11示出了顯示電極V3和V2彼此太接近的波形。電極間的接近可根據以下事實探測，在相鄰電極的差分波形中，彼此太接近的電極間的差分波高降低而彼此遠離的電極間的差分波高值增加。在圖11示出的實例中，電極V3和V2的差分波形已從正常值降低，且電極V4和V3的差分波形已從正常值增加，從而探測到電極V3和V2彼此太接近。對於剩餘電極可進行類似的探測。
[0090]圖12示出了顯示電極V2在徑向遠離的波形。在胸部導聯電極中，在徑向上移位的電極V2的波形的波高值降低，使得電極V2在徑向上的遠離可被探測。對於剩餘電極可進行類似的探測。
[0091]圖13是示出基於圖7至12的問題檢查處理的流程圖。該流程圖詳細示出了圖6中從步驟S16至S18的處理。首先，在步驟S20中，顯示肢體電極附接指導。基於肢體電極附接指導，使用者將肢體電極(R、L、F和E)附著到自身。在步驟S22中，進行用於確定肢體電極是否分離的探測。在步驟S24中，如果確定任何肢體電極分離，處理回到再次顯示肢體電極附接指導的步驟S20。
[0092]在步驟S30中，顯示胸部電極附接指導。基於胸部電極附接指導，使用者將胸部電極(V1、V2、V3、V4、V5和V6)附著到自身。在步驟S32中，進行用於確定胸部電極是否分離的探測。在步驟S34中，如果確定任何胸部電極分離，處理回到再次顯示胸部電極附接指導的步驟S30。
[0093]在步驟S40中，顯示肢體電極調整指導。使用者根據肢體電極調整指導調整肢體電極的位置。在步驟S42中，進行用於確定肢體電極是否分離的探測。在步驟S34中，如果確定任何肢體電極分離，處理回到再次顯示肢體電極附接指導的步驟S40。
[0094]在步驟S50中，顯示胸部電極調整設備。使用者根據胸部電極調整指導調整胸部電極的位置。在步驟S52中，進行用於確定胸部電極是否分離的探測。在步驟S54中，如果確定任何胸部電極分離，處理回到再次顯示胸部電極附接指導的步驟S50。
[0095]如上所述，在電子設備350 (如，數據將要被輸出的設備，或相關的個人電腦(PC)、平板終端、或攜帶式電話)上顯示針對附著處理的指導。電子設備350的附著狀態確定單元354設置有通過分析接收到的波形用於檢查附著狀態以便確認電極恰當地附著的功能。因此，使用者可將電極附著裝置200附著到他/她的身體而不需要接受來自(例如)醫生或護士的幫助。
[0096]1.6.應用觀察18-導聯心電圖的實例
[0097]圖14示意性示出了應用到觀察18-導聯心電圖的電極附著裝置200。在圖14示出的實例中，圖4中示出的電極附著裝置200額外地設置有電極￥7、￥8、￥9、￥31?、￥41?和￥51?。例如，電極附著裝置200可通過增加電極附著裝置200中的電極的數目來應用於JP4153950B中描述的觀察18-導聯心電圖。因此，在不必根據常規12-導聯心電圖做出預測的情況下，使用觀察18-導聯心電圖的測量可依照與12-導聯心電圖情況中的附著處理一樣的處理進行，從而可獲取尤其是關於右心室的生物信息。
[0098]根據上述第一實施方式，電極附著裝置200被分成使用連接器可連接的多個部分，使得使用者(即，患者)可自己將電極附著裝置200附著到他/她的身體。此外，附接電極附著裝置200後，可根據導聯波形探測電極的分離和電極的位置移位。因此，例如，使用者可通過自己將電極附著裝置200附著到他/她的身體而不需要依靠(例如)護士或幫手獲取心電圖波形。
[0099]2.第二實施方式
[0100]2.1.根據第二實施方式的系統的構造實例
[0101]接著，下文將描述本發明的第二實施方式。第二實施方式涉及傳輸系統，其中，通過從信息處理設備(即，查詢設備400)提供電力來驅動生物信息傳感器(B卩，響應設備500)，使得傳感器側是被動的。具體地，在本傳輸系統中，生物信息的採樣間隔保持有高準確度。
[0102]首先，將參考圖15描述根據本發明第二實施方式的系統的示意性構造。根據本實施方式的系統包括查詢設備400、響應設備500、和電子設備350。響應設備500被配置為附著到人體並獲取波形作為生物信息。因此，響應設備500配備有獲取波形作為生物信息的電極。響應設備500相當於根據第一實施方式的生物信息獲取設備100。查詢設備400相當於根據第一實施方式的通信設備330。在圖15示出的實例中，一個查詢設備400和三個響應設備500附著到身體。
[0103]圖16示意性示出了包括查詢設備400和響應設備500的系統。每個響應設備500配備有傳感器電極並從微弱的傳感器信號獲取生物信息。每個響應設備500隻有當響應設備500接收具有特定振蕩頻率的查詢信號時才激活傳輸電路。換言之，響應設備500不會在另一個響應設備500激活其傳輸電路時激活自己的傳輸電路，以便不在其他時間段產生不期望的噪音，其中響應設備500不會充當對彼此而言不期望的噪音產生源。因此，每個響應設備500可從微弱的傳感器信號獲取生物信號而不被來自另一個響應設備500的噪音影響。
[0104]查詢設備400包括:控制單元402，控制查詢設備400的整體操作；發電單元404，產生用於電力供應的交流信號；放大單元406，放大由發電單元404產生的交流信號；電力供應單元408，發送經放大的交流信號；和解調單元410，接收來自每個響應設備500的響應信號並解調響應信號以便獲取生物信息數據。
[0105]控制單元402除導致查詢設備與外部設備(如響應設備500)交換信息之外，控制查詢設備400的整體操作。發電單元404具有振蕩頻率改變功能並依照來自控制單元402的指令以特定頻率產生交流信號。術語「特定頻率」在這裡表示與每個響應設備500的接收電路同步的共振頻率。從發動機單元404輸出的交流信號被放大單元406適當地放大並隨後供給到電力供應單元408。電力供應單元408與充當通信媒介的人體(諸如，手)接觸。供應的交流信號作為由未調製載波組成的查詢信號發送到人體以便到達每個響應設備500。
[0106]具有與從查詢設備400傳輸的未解調載波頻率同步的接收電路的響應設備500中的任一個響應設備從接收到的未解調載波產生電力並接著利用該電力以激活傳輸電路。然後，傳輸電路通過疊加信息(如，諸如心率的生物信息)到該未解調載波上產生響應信號，並經由充當媒介的人體傳輸該響應信號。
[0107]當電力供應單元408接收前述響應信號時，查詢設備400使用解調單元410以提取疊加在響應信號上的信息。當控制單元402確定信息(如，生物信息)完全從響應設備500之一獲取時，控制單元402接著命令發電單元404改變振蕩頻率，以便從另一個響應設備500獲取信息。接著，由具有一不同頻率的未解調載波構成的查詢信號依次從電力供應單元408經由充當媒介的人體傳輸。
[0108]每個響應設備500包括:電力接收電極502，從查詢設備400接收交流信號以便獲取生物信息；電力接收單元504，具有以針對每個響應設備500特定的頻率共振的諧振電路；控制單元506，控制整體操作，包括(例如)請求獲取生物信號以及在接收電力後產生響應信號；低通濾波器(LPF) 508，從傳感器電極507得到的信號中在所需的頻帶獲取生物信息；放大單兀510,放大過濾的生物信息；模擬數字轉換器電路(ADC) 520 ;傳輸單兀512,產生將要被傳輸的生物信息數據串；解調單元514，根據生物信息數據通過對接收到的未解調載波進行解調產生傳輸信號。
[0109]電力接收電極502與充當通信媒介的人體的預定部位接觸。經由充當媒介的人體從查詢設備400傳輸的具有特定頻率的未解調載波可被電力接收電極502接收。
[0110]電力接收單元504裝備有以對於被電力接收電極502接收的信號相關的響應設備500特定的頻率共振的諧振電路(未示出)。此外，電力接收單元504被配置為根據來自該諧振電路的輸出產生具有恆定電壓的電力，探測接收電壓是否足以驅動響應設備500，並輸出電力供應檢測信號。由於只有當響應設備500接收特定頻率時才能夠返迴響應信號，具有特定頻率的未解調載波充當查詢信號。
[0111]控制單元506控制整個響應設備500的操作。當控制單元506從電力接收單元504接收電力供應檢測信號時，控制單元506發送用於獲取生物信息和傳輸具有獲取的生物信息疊加在其上的響應信號的命令。
[0112]傳感器電極504與預定的人體部位接觸並探測(例如)心率，以便輸出傳感器信號。就傳感器信號而言，由低通濾波器508提取期望頻帶中的分量(即，移除不需要的分量)並適當地由放大單元510放大。此外，由ADC520採樣並量化該分量以便成為數字生物信息。
[0113]當傳輸單元512從控制單元506接收針對傳輸響應信號的命令時，傳輸單元512依照預定格式數字地解調從ADC520獲取的生物信息。解調單元514根據數字解調的傳輸信息對電力接收電極502接收的未解調載波上進行解調。解調的載波作為響應信號從電力接收電極502發送到充當通信媒介的人體。
[0114]圖17是查詢設備400的控制單元402的示意性原理框圖。控制單元402包括計時器402a、時間管理單元402b、採樣間隔確定單元402c、和插補單元402d。設置計時器402a用於以恆定的採樣間隔獲取生物信息數據並以恆定的時間間隔提供超時通知。時間管理單元402b對從計時器402a通知超時的時間點到獲取接收數據的時間點的時間間隔進行計數。採樣間隔確定單元402c比較根據預設計操作設定的時間間隔與此次獲取接收數據花費的時間間隔。如果採樣確定單元402c確定採樣間隔有偏差，則刪除相應的數據。此外，在第二實施方式中，如果採樣間隔確定單元402c確定採樣間隔有偏差，則更優選以所期望的採樣間隔已接收的數據在插補單元402d處插入。如果採樣間隔確定單元402c確定採樣間隔沒有偏差，則直接輸出接收數據。
[0115] 生物信息是各種各樣的，如體溫、脈搏、呼吸、血壓、SpO2、心電圖、肌電圖、腦電波、或身體運動。根據生物信息的種類，針對採樣間隔可能要求高準確度，或採樣間隔的準確度可相對低。例如，由於體溫不是快速波動的信息，即使例如針對信息的採樣間隔偏離數毫秒，影響也是相對低的。然而，就在波形上具有主要顯著性的生物信息而言，如心電圖，如果採樣間隔波動，則該生物信息失去其醫療價值。
[0116]在由充當信息處理設備的查詢設備400和充當生物信息傳感器的多個響應設備500構成的系統構造中，如圖15中所示，為了流暢地在查詢設備400和各響應設備500間進行數據通信，系統被設計使得多個響應設備500不會同時響應。因此，例如，每個響應設備500具有用於解碼(即，理解)來自查詢設備400的請求(B卩，查詢)的接收電路且繼續等待直到請求從查詢設備400傳輸。因此，設備的尺寸及其電力消耗趨於增加。
[0117]如上所述，在JP2012-235565A中，通過從查詢設備供應電力驅動每個響應設備。開始驅動響應設備500 所花費的時間依賴於查詢設備和響應設備間的共振條件而變化。圖18是表達響應設備500的電力接收單元504中的接收電壓和時間之間關係的特性圖。在查詢設備400開始向電力接收單元供應電力之後，響應設備500的電力接收單元504中達到足夠接收電壓花費的時間被定義為tl。在開始驅動響應設備500之後開始採樣生物信息花費的時間被定義為t2。在開始採樣生物信息之後開始傳輸信息到查詢設備400花費的時間被定義為t3。t2和t3中的每個是執行預設計操作花費的時間且是特徵值。另一方面，tl可能受(例如)查詢設備400和響應設備500間距離或位置關係的影響並可因此變成tl』。當tl變成tl』時，針對響應設備500的驅動開始定時變得延遲，因此導致生物信息的採樣的延遲和生物信息數據傳輸的延遲。這可導致難以保持生物信息的採樣時間恆定。
[0118]2.2.查詢設備和響應設備的操作程序
[0119]圖19是示出查詢設備400和每個響應設備500的操作的序列圖。在步驟S60中，控制單元402在時間點til激活計時器402a (其被配置為監視採樣間隔)，並發送接收等待請求(recept1n standby request)到解調單元410。在步驟S62中，控制單元402發送發電請求到發電單元404。在步驟S64中，發電單元404接收發電請求並開始供應電力到響應設備500。在步驟S66中，響應設備500接收所供應的電力，並當電壓達到驅動開始電壓時其的驅動開始。然後，響應設備500採樣生物信息並傳輸生物信息。
[0120]在步驟S68中，查詢設備400的解調單元410接收生物信息並傳輸解調的接收數據到控制單元402。當控制單元402在時間點tl2接收生物信息時，確認採樣時間。然後，控制單元402進行關於採樣間隔的確定處理。
[0121]在步驟S70中，控制單元402發送等待停止請求(standby stop request)到解調單元410。在步驟S71中，控制單元402發送發電停止請求到發電單元404。因此,對於響應設備500的電力供應停止。
[0122]隨後，在步驟S70中，控制單元402在時間點tl3激活採樣間隔監視計時器402a並發送接收等待請求到解調單元410。在步驟S72中，控制單元發送發電請求到發電單元404。在步驟S74中，發電單元404接收發電請求並開始供應電力到響應設備500。雖然當接收的電力達到驅動開始電壓時開始驅動響應設備500，但在步驟S74中在開始供應電力到響應設備500之後開始驅動響應設備500花費的時間與步驟S64相比延遲。因此，響應設備500在步驟S76中採樣生物信息和傳輸生物信息的時間點tl4延遲。結果，控制單元402接收從解調單元410 (其接收生物信息)傳輸的接收數據的時間點tl5也延遲。
[0123]2.3.插補單元的插入處理
[0124]由於以上原因，控制單元402的插補單元402d插入以期望的採樣間隔接收的數據。圖20示出了插補單元402d中進行的插入處理且是顯示在一定時間段中生物信息的時間序列數據的特性圖。在圖20中，圓圈表示以恆定間隔適當採樣的數據。圖20中的正方形表示實際的採樣數據。如圖20中所示，第六個採樣數據是在從時間點t=5輕微延遲的時間點採樣的。插補單元402d通過使用這些採樣數據和採樣間隔在樣本間產生插入數據。圖20中的小黑色圓圈表示按照仿樣內插(spline interpolat1n)插入的數據。因此,通過仿樣內插，在時間點t=5的插入數據(小黑色圓圈)與適當的採樣數據(圓圈)對齊。
[0125]因此，在第二實施方式中，充當信息處理設備的查詢設備400管理時間並通過計算從響應設備500的電力供應開始定時和從響應設備500接收到生物信息數據的定時的採樣時間監視生物信息的採樣間隔的波動。如果在偏離期望採樣間隔的時間接收生物信息數據，則查詢設備400丟棄該生物信息數據並只使用由高度可靠的採樣數據構成的生物信息數據串作為具有醫療價值的數據。此外，如果存在從所期望的採樣間隔的偏差，依照在對應於偏差的採樣數據之前和之後獲得的採樣數據，查詢設備400插入對應於所期望採樣時間點的數據。因此，在傳輸系統中，其中，通過從信息處理設備提供的電力驅動生物信息傳感器，使得傳感器側是被動的，該系統可處理要求準確採樣間隔的生物信息。
[0126]根據上述第二實施方式，在傳輸系統中，其中，通過從信息處理設備(查詢設備400)提供的電力驅動生物信息傳感器(B卩，響應設備500)，使得傳感器側是被動的，該信息處理設備管理時間並計算從生物信息傳感器的電力供應開始定時和從生物信息傳感器接收生物信息數據的定時的採樣時間。如果採樣間隔有偏差，信息處理設備插入對應於期望時間點的數據。因此，該系統可處理要求準確採樣間隔的生物信息。
[0127]3.第三實施方式
[0128]3.1.根據第三實施方式的電極的構造實例
[0129]接著，下文將描述本發明的第三實施方式。第三實施方式涉及根據第一實施方式的電極附著裝置200中的每個電極的構造。雖然每個電極被直接附著到身體，但是如果電極的粘附力弱則電極可能容易從身體分離，使之難以穩定地獲取生物信息。另一方面，電極的強粘附力使之難以將電極從身體分離。
[0130]第三實施方式提供了一種結構，其允許每個電極通過增加電極到身體的粘附力來可靠地附著到身體，其還允許電極從身體輕鬆地分離。將在下文參考圖21和22描述的電極600和700對應於根據第一實施方式的電極201。圖21是不出根據第三實施方式的電極600的構造的示意性剖面圖。如圖21中所示，電極600通過從下方依次層壓粘合層602、碳纖維層604、電解質層606、碳纖維層608、和粘合層(絕緣層)610形成。碳纖維層604和608各由碳纖維織物構成。電解質層606和粘合層602和610各由具有粘附力和高離子電導率的材料構成。例如，電解質層606和粘合層602和610各由用離子材料飽和的丁苯橡膠(SBR)聚環氧乙烷共聚物或聚乙烯-環氧乙烷-六亞甲基共聚物組成並被設置使得不向碳纖維層604和608導電。
[0131]在圖21中，作為較低層的粘合層602粘附到使用者的身體。碳纖維層604和碳纖維層608各接收預定的電勢。在粘合層602粘附到身體的狀態下，碳纖維層604和碳纖維層608間不施加勢差。另一方面，當通過將粘合層602從身體分開而從身體分離電極600時，在碳纖維層604和碳纖維層608間施加預定的勢差。
[0132] 使用者的身體是親水的，而粘合層602是疏水的。由於粘合層602和身體間的表面張力不同，粘合層602粘附到身體。在此狀態中，當在碳纖維層604和碳纖維層608間施加預定的勢差時，在粘合層602的表面產生負電荷，於是導致粘合層602變得親水。因此，粘合層602和身體間的表面張力的差別減小，從而粘合層602到身體的粘附力減小。因此，通過在碳纖維層604和碳纖維層608間產生預定的勢差，電極600變得易於從身體分離。於是，通過在兩個碳纖維層604和608間施加電壓，可控制粘附力。
[0133]因此，即使有了充分增加的粘合層602到身體的粘附力，也可通過在將電極600從身體分離時在兩個碳纖維層604和608間施加電壓將電極600輕易地從身體分開。因為圖21中示出的構造，電極600可輕易地從人體分離，即使使用具有高粘附力的粘合層602也不會對身體有不利的影響。
[0134]圖22是示出根據本實施方式的電極的另一個實例的示意性剖面圖。如圖22中所示，電極700通過自下方依次層壓粘合層702、碳纖維層704、電解質層706、碳纖維層708、和粘合層(絕緣層)710形成。碳纖維層704和708均由碳纖維織物構成。就位於粘合層702側的碳纖維層704而言，起泡固體材料(如碳酸氫鈉)的微小顆粒混合在碳纖維織物中。電解質層706和粘合層702和710與圖21中示出的電解質層606和粘合層602和610類似。
[0135]圖22中，作為較低層的粘合層702粘附到使用者的身體。碳纖維層704和碳纖維層708各接收預定的電勢。在粘合層702粘附到身體的狀態下，碳纖維層704和碳纖維層708間不施加勢差。另一方面，當通過將粘合層702從身體分開而從身體分離電極700時，在碳纖維層704和碳纖維層708間施加預定的勢差。
[0136]當在碳纖維層704和碳纖維層708間施加預定的勢差時，包含在碳纖維層704中的起泡固體材料通過對電壓的反應而起泡。因此，從碳纖維層704朝粘合層702產生氣體。產生的這種氣體降低粘合層702的粘附力，因此有利於電極700從身體的分離。因此，由於圖22中示出的構造，電極700可輕易地從人體分離，即使使用具有高粘附力的粘合層702也不會對身體有不利的影響。
[0137]3.2.電解質層的製造方法
[0138]接著，將描述用於在圖21和22中示出的各個電解質層606和706的聚乙烯-環氧乙烷-六亞甲基共聚物的製造方法。聚乙二醇(PEG)100 (42質量份數)、三羥甲基丙烷(42質量份數)、和六亞甲基二異氰酸酯(16質量份數)在50°C至60°C溫度範圍混合在一起，且該混合物在液態進行氮氣鼓泡。在鼓泡進行三分鐘或更久後，混合物被密封並預聚合三小時。預聚合的混合物設置在模具中並在60V聚合20小時。
[0139]當該聚合物完成時，布置碳纖維，並適當地添加類似的預聚合物。接著，聚合物在60V聚合20小時。將此聚合物浸入到包含導電組分的液體中，該聚合物可被賦予高導電性。在六亞甲基二異氰酸酯小於或等於10質量份數的情況下，難以獲得固體聚合物。另一方面，在六亞甲基二異氰酸酯大於或等於30質量份數的情況下，所得聚合物不具有柔性進而不適於附著到人體。
[0140]以上述方法製備的聚乙烯-氧化物-六亞甲基共聚物的導電性約為SBR-聚乙烯-氧化物共聚物的導電性的兩倍之高，因此適合於作為用於電極600和700的材料。所以，使用聚乙烯-氧化物-六亞甲基共聚物形成電極600和700改善了電極600和700的特性還有利於從身體分離。
[0141] 就每個電極的結構而言，可使用在任何本申請應用的以下公開中討論的電極。該公開包括 JP2012-239696A(凝膠彈性電極(gel elastic electrode))、JP2012-110535A(螺旋針電極(spiral pin electrode))、JP2012-5777(拭狀電極(swab-like electrode))、和JP2012-140711A (刷狀電極(brush-like electrode))。
[0142]根據上述第三實施方式，可增加電極600和700到身體的粘附力，且與身體分離該電極時，電極600和700可輕易從身體上分開。因此，可提供允許可靠獲取生物信息並可輕易從身體分開的電極。
[0143]雖然本發明實施方式已在上文參考附圖具體描述，但本發明的技術範疇並不局限於這些實例。本領域技術人員應當理解在隨附權利要求或其等效物的技術範疇內可進行各種修改和替換，且這種修改和替換包括在本發明的技術範疇內。
[0144]此外，本發明還可配置如下。
[0145](I) 一種生物信息獲取設備，包括:
[0146]柔性的多個附著裝置，各個所述附著裝置設置有附著到身體並被配置為獲取生物信息的電極；以及
[0147]連接器，被配置為連接所述多個附著裝置。
[0148](2)根據(I)所述的生物信息獲取設備，其中，所述附著裝置之一附著到胸部區域並獲取心電圖胸部導聯波形作為所述生物信息。
[0149](3)根據(I)所述的生物信息獲取設備，其中，所述附著裝置之一附著到右臂或左臂並獲取心電圖肢體導聯波形作為所述生物信息。
[0150](4)根據(I)所述的生物信息獲取設備，其中，所述附著裝置之一附著到髖部並獲取心電圖肢體導聯波形作為所述生物信息。
[0151](5)根據(I)所述的生物信息獲取設備，進一步包括:
[0152]主裝置，被配置為從每個所述附著裝置獲取所述生物信息並將所述生物信息經由體內通信傳輸到通信設備。
[0153](6)根據(5)所述的生物信息獲取設備，其中，所述主裝置經由所述連接器連接到所述附著裝置之一。
[0154](7)根據(5)所述的生物信息獲取設備，其中，所述通信設備將所述生物信息傳輸到被配置為基於所述生物信息確定每個電極是否處於附著狀態的電子設備。
[0155](8)根據(7)所述的生物信息獲取設備，其中，所述電子設備包括被配置為顯示用於將所述附著裝置附著到身體的嚮導的顯示單元。
[0156](9)根據(I)所述的生物信息獲取設備，其中，每個電極是通過依次層壓能夠附接到身體的粘合層、第一導電層、電解質層、和第二導電層形成的，且當所述電極從身體分離時，在所述第一導電層和所述第二導電層間施加預定的勢差。
[0157](10)根據(9)所述的生物信息獲取設備，其中，所述電解質層和所述粘合層都是由浸潰有離子材料的聚乙烯-環氧乙烷-六亞甲基共聚物或SBR-聚環氧乙烷共聚物組成的。
[0158](11)根據(9)所述的生物信息獲取設備，其中，所述第一導電層和所述第二導電層都是由碳纖維層構成的。
[0159](12)根據(9)所述的生物信息獲取設備，其中，所述第一導電層具有混合在其中的起泡固體材料。
[0160](13) 一種通信系統，包括:
[0161]生物信息獲取設備，包括:附著到身體且被配置為獲取生物信息的電極，被配置為傳輸由所述電極獲取的所述生物信息的傳輸單元，以及被配置為接收供應的電力的電力接收單元；以及
[0162]信息處理設備，包括:被配置為經由體內通信將電力供應到所述生物信息獲取設備的電力供應單元，被配置為經由體內通信接收來自所述傳輸單元的所述生物信息的接收單元，被配置為確定從電力供應開始持續到所述生物信息被接收的採樣間隔的採樣間隔確定單元，以及被配置為在所述採樣間隔偏離預定值的情況下插入所述採樣間隔中的生物信息並獲取所述生物信息的插補單元。
【權利要求】
1.一種生物信息獲取設備，包括: 柔性的多個附著裝置，各個所述附著裝置設置有附著到身體並被配置為獲取生物信息的電極；以及 連接器，被配置為連接所述多個附著裝置。
2.根據權利要求1所述的生物信息獲取設備，其中，所述附著裝置之一附著到胸部區域並獲取心電圖胸部導聯波形作為所述生物信息。
3.根據權利要求1所述的生物信息獲取設備，其中，所述附著裝置之一附著到右臂或左臂並獲取心電圖肢體導聯波形作為所述生物信息。
4.根據權利要求1所述的生物信息獲取設備，其中，所述附著裝置之一附著到髖部並獲取心電圖肢體導聯波形作為所述生物信息。
5.根據權利要求1所述的生物信息獲取設備，進一步包括: 主裝置，被配置為從每個所述附著裝置獲取所述生物信息並將所述生物信息經由體內通信傳輸到通信設備。
6.根據權利要求5所述的生物信息獲取設備，其中，所述主裝置經由所述連接器連接到所述附著裝置之一。
7.根據權利要求5所述的生物信息獲取設備，其中，所述通信設備將所述生物信息傳輸到被配置為基於所述生物信息確定每個電極是否處於附著狀態的電子設備。
8.根據權利要求7所述的生物信息獲取設備，其中，所述電子設備包括被配置為顯示用於將所述附著裝置附著到身體的嚮導的顯示單元。
9.根據權利要求1所述的生物信息獲取設備，其中，每個電極是通過依次層壓能夠附接到身體的粘合層、第一導電層、電解質層、和第二導電層形成的，且當所述電極從身體分離時，在所述第一導電層和所述第二導電層間施加預定的勢差。
10.根據權利要求9所述的生物信息獲取設備，其中，所述電解質層和所述粘合層都是由浸潰有離子材料的聚乙烯-環氧乙烷-六亞甲基共聚物或SBR-聚環氧乙烷共聚物組成的。
11.根據權利要求9所述的生物信息獲取設備，其中，所述第一導電層和所述第二導電層都是由碳纖維層構成的。
12.根據權利要求9所述的生物信息獲取設備，其中，所述第一導電層具有混合在其中的起泡固體材料。
13.根據權利要求1所述的生物信息獲取設備，其中，所述電極是以下各項之一:凝膠彈性電極、螺旋針電極、拭狀電極、刷狀電極。
14.一種通信系統，包括: 生物信息獲取設備，包括:附著到身體且被配置為獲取生物信息的電極，被配置為傳輸由所述電極獲取的所述生物信息的傳輸單元，以及被配置為接收供應的電力的電力接收單元；以及 信息處理設備，包括:被配置為經由體內通信將電力供應到所述生物信息獲取設備的電力供應單元，被配置為經由體內通信接收來自所述傳輸單元的所述生物信息的接收單元，被配置為確定從電力供應開始持續到所述生物信息被接收的採樣間隔的採樣間隔確定單元，以及被配置為在所述採樣間隔偏離預定值的情況下插入所述採樣間隔中的生物信息並獲取所述生物信息的 插補單元。
【文檔編號】A61B5/0402GK104068846SQ201410108366
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2013年3月29日
【發明者】和田成司, 富田尚, 松村廣隆 申請人:索尼公司