[发明专利]一种基于碳化织物的柔性电极

说明书

技术领域

本发明属于医学装置领域，具体涉及一种用于人体电信号采集的装置。

背景技术

生理电信号，如心电信号(ECG)、肌电信号(EMG)等是人体的一个重要的生理指标，在医疗、传感、人机界面等领域分别有着重要的应用，通过电极收集人体的电学信号，具有重大的意义。

人体皮肤具有一定的弯曲和拉伸变化，为了实现电极和皮肤的良好、稳定的接触，目前需要通过在人体表面涂抹导电膏或导电凝胶的方式提高导电性和稳定性。现有的技术缺陷在于，导电膏或导电凝胶长期使用可能会对人体皮肤产生刺激等伤害，在一定时间后会脱水失去作用，测试结束还需要清洁皮肤。因此现有的电极无法进行较长时期的人体电信号监测。

也有部分技术使用了柔性电极材料，例如用绣针法在涤纶织物上织入金属丝，或用覆银的尼龙丝织成导电织物等，但是这样构成的织物电极依然需要使用胶布将电极和导线固定于人体皮肤。现有技术的主要缺陷在于，胶布在皮肤表面的粘结会引起瘙痒等不适，并在分离时引发痛感，导致应用于长时间监测时存在缺陷。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明的目的是提出一种一种基于碳化织物的柔性电极。

本发明的另一目的是提出所述柔性电极的制备方法。

本发明的第三个目的是提出所述基于碳化织物的柔性电极的应用。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种基于碳化织物的柔性电极，包括柔性导电碳化织物电极、柔性支撑层和引线，所述柔性导电碳化织物电极位于柔性支撑层的一侧，柔性支撑层的面积大于所述柔性导电碳化织物的面积；所述引线和柔性导电碳化织物电极连接。

其中，用作电极的柔性导电碳化织物，是原材料为棉、麻、毛、丝天然纤维、再生纤维中的一种或多种的织物，经碳化得到，织物结构为编织结构、针织结构或无纺结构。

其中，所述柔性支撑层为非粘性普通织物、无纺布或具有柔性的聚合物，其中，所述柔性的聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯中的一种。

制备所述柔性电极的方法，是将棉、麻、毛、丝天然纤维、再生纤维中的一种或多种的织物，在气体保护条件下，在950℃～1200℃温度下碳化2～3小时，得到柔性导电碳化织物。和棉布类似，织物的厚度在0.2～1mm之间。

进一步地，将柔性导电碳化织物利用未固化的聚合物粘接在柔性支撑层上，并利用导电银胶与引线连接。所述聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种。

更优选地，用于粘接的聚合物是与柔性支撑层相同的聚合物。

应用所述柔性电极进行人体电信号采集的方法，将所述柔性电极放置在人体上，用紧身衣物或护具固定，所述柔性导电碳化织物电极与人体皮肤直接接触，所述引线连接信号检测装置。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点和效果：

1.本发明利用柔性导电碳化织物电极，该电极的阻抗较小，从而可以获得良好的传导人体电信号的效果。

2.该电极具有良好的柔性，可以保证和人体皮肤间很好的贴合，在人体运动的情况下仍然可以获得可靠而稳定的信号。

3.本发明所使用的柔性导电碳化织物电极在运用中无需使用导电凝胶，从而避免了导电凝胶对皮肤的刺激与伤害和其失水后引起的误差，电极性能在长期使用后仍然可以保持。

4.本发明所使用的柔性导电碳化织物电极中不含有粘性胶带，可使用紧身衣物或者佩饰辅助其固定于人体皮肤，从而避免了胶带带来的不适。

因此本发明尤其适用于人体电信号的长期可穿戴式监测。

附图说明

图1为本发明所述基于碳化织物的柔性电极制作示意图。

图2为本发明具体实施例所述心电监测装置系统涉及的主要模块。

图3为本发明实施例1的基于莫代尔纬编针织织物为原材料高温热处理所得柔性导电碳化织物的柔性心电监测电极实物照片，图中给出一对圆形电极和一对异形电极照片。

图4为本发明具体实施例所述以莫代尔纬编针织织物为原材料高温热处理所得柔性导电碳化织物电极的扫描电镜照片，右上角小图为高倍照片。

图5为本发明具体实施例中所述柔性电极和商品凝胶电极与上臂皮肤间阻抗的比较。

图6为本发明具体实施例利用所述心电监测装置及以莫代尔纬编针织织物为原材料高温热处理所得柔性导电碳化织物电极为心电监测电极直接贴于皮肤采集到的22周岁健康成年男性心电信号，左上角为10秒内的心电信号，右上角为1秒内的心电信号细节，左下角与右下角分别为滤除50Hz工频干扰的心电信号细节。