專利名稱：柔性生理干電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性生理干電極及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人口老齡化的問題日益突出，使得醫(yī)療保健、家庭護(hù)理系統(tǒng)的發(fā)展成為迫切的需求。傳統(tǒng)的醫(yī)療方法對(duì)于疾病的治療多為病發(fā)后的治療，不能很好地做到預(yù)防和實(shí)時(shí)診治，而無線體域網(wǎng)代表的新技術(shù)則能通過對(duì)已有生理參數(shù)的實(shí)時(shí)分析處理，從而對(duì)發(fā)病前進(jìn)行預(yù)警，或?qū)Πl(fā)病時(shí)提供及時(shí)的應(yīng)急方案。在無線體域網(wǎng)系統(tǒng)中，生理電極起著至關(guān)重要的作用。面向無線體域網(wǎng)的生理電極可以用來測(cè)量人體的生理電信號(hào)，如心電圖(ECG)、腦電圖(EEG)、肌電圖(EMG)等。人體生理電信號(hào)是體內(nèi)一部分活性細(xì)胞(如神經(jīng)元、肌肉組織等)的電化學(xué)活動(dòng) 的結(jié)果，生理電信號(hào)經(jīng)過容積導(dǎo)體傳播到人體表面，并為生理電極所接受。當(dāng)人體發(fā)生病理或功能改變時(shí)，這種曲線即發(fā)生相應(yīng)的改變，從而為臨床提供一種診斷、治療、監(jiān)測(cè)的手段。生理電信號(hào)采集的傳統(tǒng)設(shè)備是基于濕電極的。由于皮膚角質(zhì)層阻抗比較高，為了減小電極與皮膚之間的接觸阻抗，提高信號(hào)質(zhì)量，使用者在采集生理電信號(hào)前需要在皮膚表面涂抹導(dǎo)電膏和對(duì)皮膚進(jìn)行處理(如清洗、摩擦等)以減少角質(zhì)層對(duì)采集到的生理電信號(hào)的影響。但是涂抹導(dǎo)電膏需要在外人輔助下進(jìn)行，并且花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，因此，涂抹導(dǎo)電膏是一項(xiàng)耗時(shí)耗力地的工作。而且導(dǎo)電膏常常會(huì)在一到兩個(gè)小時(shí)后脫水變干，無法進(jìn)行長(zhǎng)期采集生理電信號(hào)。另外，皮膚的處理常常對(duì)皮膚產(chǎn)生很大的傷害，造成皮膚的感染、紅腫等病癥，尤其是對(duì)于兒童和老齡人來說，皮膚的傷害更為明顯。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，Suzushi Nishimura, Yutaka Tomita等人在IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING39(I):1096-1099 撰文“ClinicalApplication of an Active Electrode Using an Operational Amplifier，，( “應(yīng)用于診所的帶有運(yùn)放的主動(dòng)電極”)，該文提及采用不銹鋼制作的干電極用來測(cè)量生理電信號(hào)。該電極工作時(shí)無需在皮膚表面涂抹導(dǎo)電膏以及對(duì)皮膚進(jìn)行處理步驟，解決了濕電極工作時(shí)遇到的問題。但是該干電極仍然存在兩個(gè)主要問題一是該干電極是采用不銹鋼這種剛性材料制成的，剛性材料的干電極與人體表面接觸時(shí)存在空隙，導(dǎo)致降低了電極與皮膚的接觸面積，從而增加了電極與皮膚的接觸阻抗。接觸阻抗是是電生理信號(hào)采集時(shí)候的一個(gè)重要參數(shù)，接觸阻抗越低，信號(hào)質(zhì)量越好。二是該干電極對(duì)使用者來說非常不舒適，也對(duì)使用者存在著潛在的安全問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種柔性生理干電極，以解決現(xiàn)有剛性干電極存在的接觸阻抗高且安全性能差的技術(shù)問題。針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，本發(fā)明的另一目的在于提供柔性生理干電極的制備方法，以解決現(xiàn)有剛性干電極存在的接觸阻抗高且安全性能差的技術(shù)問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種柔性生理干電極，包括可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極和連接扣，可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極用于與皮膚接觸，連接扣用于引出導(dǎo)線至測(cè)量電路，連接扣部分嵌在可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷內(nèi)。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的柔性生理干電極，該可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極由聚二甲基硅氧烷摻雜導(dǎo)電顆粒制成，導(dǎo)電顆粒采用碳納米管，且碳納米管的質(zhì)量比為2%-10%。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的柔性生理干電極，該可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極由聚二甲基硅氧烷摻雜導(dǎo)電顆粒制成，導(dǎo)電顆粒采用銀粉，且銀粉的質(zhì)量比為84%。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的柔性生理干電極，該連接扣的直徑為2mm，厚度為3mm ο依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的柔性生理干電極，該可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極的直徑為20mm,厚度為2mm。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種柔性生理干電極的制備方法，包括以下步驟( I)將連接扣與一塊箔片疊放在一起并放入一容器內(nèi)；(2)將聚二甲基硅氧烷倒入容器內(nèi)，將容器填滿后放入烘箱內(nèi)將聚二甲基硅氧烷固化。(3)固化后將連接有連接扣和箔片的聚二甲基硅氧烷從容器內(nèi)拿出，去掉箔片，在固化后的二甲基硅氧烷上形成一凹槽。。(4)將聚二甲基硅氧烷與導(dǎo)電顆粒及固化劑混合，制成可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷。(5)將可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷澆注入去掉箔片后的聚二甲基硅氧烷的凹槽內(nèi)，并放入烘箱內(nèi)固化，固化后，將聚二甲基硅氧烷去掉，制成柔性生理干電極。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的柔性生理干電極的制備方法，導(dǎo)電顆粒采用碳納米管或銀粉。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的柔性生理干電極的制備方法，該箔片直徑為O. 5cm-30mm,厚度為 1 mm-5mmη依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的柔性生理干電極的制備方法，該可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷的直徑和厚度根據(jù)箔片的直徑和厚度來確定，可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷的直徑為O. 5cm-30mm,厚度為 1 mm-5mmη依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的柔性生理干電極的制備方法，步驟(2)與步驟(5)中的在烘箱中固化是指在烘箱中70°C加熱2小時(shí)。本發(fā)明的使用方法為將可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極貼在皮膚表面，電極接收到來自人體內(nèi)部的生理信號(hào)，通過連接扣引出導(dǎo)線連接到外部的測(cè)量電路。由于采用聚二甲基硅氧烷制作可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極，因此，電極具有柔性特點(diǎn)，可以緊貼皮膚表面不留空隙，增加了電極與皮膚的接觸面積，減小電極與皮膚的接觸阻抗，提高了生理信號(hào)的采
集質(zhì)量。本發(fā)明采用可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷澆鑄的方法制作的柔性生理干電極，制作成本低，制作工藝簡(jiǎn)單。利用本發(fā)明改善了目前剛性干電極的不足，增加了電極與皮膚的接觸面積，減小了電極與皮膚的接觸阻抗，同時(shí)也提高腦電極的舒適性和安全性。利用本發(fā)明測(cè)量生理電信號(hào)，可操作性強(qiáng)，適合長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，拓寬了生理電極的應(yīng)用范圍。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有采集質(zhì)量高、可靠性強(qiáng)、安全舒適、成本低且使用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明柔性生理干電極的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a 圖2d是本發(fā)明的柔性生理干電極制備過程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖1，一種柔性生理干電極，包括可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極I和連接扣2，可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極I用于與皮膚接觸，連接扣2用于引出導(dǎo)線至測(cè)量電路，連接扣2部分嵌在可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷I內(nèi)。 具體地，可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極I由聚二甲基硅氧烷摻雜導(dǎo)電顆粒制成，且導(dǎo)電顆粒采用碳納米管或銀粉，具體所摻雜的物質(zhì)的質(zhì)量比根據(jù)具體所摻雜的物質(zhì)和具體的分散方法來確定。優(yōu)選的，碳納米管的質(zhì)量比為2%-10% ;銀粉的質(zhì)量比為84%。更進(jìn)一步地，連接扣2的直徑為2mm，厚度為3mm?？蓪?dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極2的直徑為O. 5cm-30mm,厚度為優(yōu)選的，直徑為20mm,厚度為2mm。本發(fā)明還提供一種柔性生理干電極的制備方法，包括以下步驟( I)將連接扣與一塊箔片疊放在一起并放入一容器內(nèi)；本實(shí)例中，容器采用培養(yǎng)皿，在實(shí)際應(yīng)用中，容器可以是培養(yǎng)皿、燒杯等中的任何一種。本發(fā)明采用的箔片可以是任何一種材料，箔片厚度可以根據(jù)電極的厚度來確定，優(yōu)選的，箔片直徑為O. 5cm_3cm,厚度為lmm-O· 5cm。(2)將聚二甲基硅氧烷倒入容器內(nèi)，將容器填滿后放入烘箱內(nèi)將聚二甲基硅氧烷固化。(3)固化后將連接有連接扣和箔片的聚二甲基硅氧烷從容器內(nèi)拿出，去掉箔片，在固化后的二甲基硅氧烷上形成一凹槽。( 4 )將聚二甲基硅氧烷與導(dǎo)電顆?；旌?，制成可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷。具體的，導(dǎo)電顆粒采用碳納米管或銀粉等物質(zhì)，具體的所摻雜的物質(zhì)的質(zhì)量比根據(jù)具體所摻雜的物質(zhì)和具體的分散方法來確定，如采用碳納米管，碳納米管的質(zhì)量比為2%-10% ;若采用銀粉，則銀粉的質(zhì)量比為84%。(5)將可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷澆注入去掉箔片后的聚二甲基硅氧烷的凹槽內(nèi)，并放入烘箱內(nèi)固化，固化后，將聚二甲基硅氧烷去掉，制成柔性生理干電極。具體的，可導(dǎo)電聚二甲基娃氧燒的直徑為O. 5cm-30mm,厚度為優(yōu)選的，直徑為20mm,厚度為2mm。步驟(2)與步驟(5)中的在烘箱中固化是指在烘箱中70°C加熱2小時(shí)。以下列舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的柔性生理干電極的制備方法進(jìn)行具體說明。實(shí)施例一如圖2a至圖2d所示，箔片3與連接扣2放置在培養(yǎng)皿4中，注入聚二甲基硅氧烷5，放入烘箱中在70°C條件下固化2個(gè)小時(shí)。固化后，去掉培養(yǎng)皿3，將聚二甲基硅氧烷連接箔片3和連接扣2翻轉(zhuǎn)過來，去掉箔片3，在固化后的聚二甲基硅氧烷上形成一凹槽，然后將摻雜好碳納米管的聚二甲基硅氧烷6澆鑄進(jìn)凹槽7中，放入烘箱中在70°C條件下固化2個(gè)小時(shí)。最后，去掉聚二甲基硅氧烷5便得到本發(fā)明柔性生理干電極，如圖I所示。本實(shí)施例的實(shí)際應(yīng)用要求所用尺寸如表I所示，其為本發(fā)明柔性生理干電極的一組優(yōu)選設(shè)計(jì)參數(shù)。
箔片直徑20mm
箔片厚度2^
連接扣直徑2^
連接扣高度3mm
培養(yǎng)皿直徑70mm
可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷直徑 20^
可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷厚度 2^表一本發(fā)明采用可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷澆鑄的方法制作的柔性生理干電極，制作成本低，制作工藝簡(jiǎn)單。利用本發(fā)明改善了目前剛性干電極的不足，增加了電極與皮膚的接觸面積，減小了電極與皮膚的接觸阻抗，同時(shí)也提高腦電極的舒適性和安全性。利用本發(fā)明測(cè)量生理電信號(hào)，可操作性強(qiáng)，適合長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，拓寬了生理電極的應(yīng)用范圍。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例而已，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施實(shí)例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種柔性生理干電極，用于生理電信號(hào)的測(cè)量，其特征在于，包括可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極和連接扣，所述可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極用于與皮膚接觸，所述連接扣用于弓I出導(dǎo)線至測(cè)量電路，所述連接扣部分嵌在所述可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性生理干電極，其特征在于，所述可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極由聚二甲基硅氧烷摻雜導(dǎo)電顆粒制成，所述導(dǎo)電顆粒采用碳納米管，且碳納米管的質(zhì)量比為2%-10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性生理干電極，其特征在于，所述可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極由聚二甲基硅氧烷摻雜導(dǎo)電顆粒制成，所述導(dǎo)電顆粒采用銀粉，且銀粉的質(zhì)量比為84%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性生理干電極，其特征在于，連接扣的直徑為2_，厚度為3mm ο
5.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的柔性生理干電極，其特征在于，可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極的直徑為20mm,厚度為2mm。
6.一種如權(quán)利要求1-5項(xiàng)所述的柔性生理干電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將連接扣與一塊箔片疊放在一起并放入一容器內(nèi)； (2)將聚二甲基硅氧烷倒入所述容器內(nèi)，將容器填滿后放入烘箱內(nèi)將聚二甲基硅氧烷固化。
(3)固化后將連接有連接扣和箔片的聚二甲基硅氧烷從容器內(nèi)拿出，去掉箔片，在固化后的二甲基硅氧烷上形成一凹槽。
(4 )將聚二甲基硅氧烷與導(dǎo)電顆?；旌?，制成可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷。
(5)將可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷澆注入去掉箔片后的聚二甲基硅氧烷的凹槽內(nèi)，并放入烘箱內(nèi)固化，固化后，將聚二甲基硅氧烷去掉，制成柔性生理干電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性生理干電極的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電顆粒采用碳納米管或銀粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性生理干電極的制備方法，其特征在于，所述箔片直徑為O. 5cm-30mm,厚度為 1 mm-5mmη
9.根據(jù)權(quán)利要求6和7所述的柔性生理干電極的制備方法，其特征在于，所述可導(dǎo)電聚二甲基娃氧燒的直徑為O. 5cm-30mm,厚度為lmm-5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性生理干電極的制備方法，其特征在于，步驟(2)與步驟(5)中所述的在烘箱中固化是指在烘箱中70°C加熱2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柔性生理干電極及其制備方法，該柔性生理干電極包括可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極和連接扣，可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷電極用于與皮膚接觸，連接扣用于引出導(dǎo)線至測(cè)量電路，連接扣部分嵌在可導(dǎo)電聚二甲基硅氧烷內(nèi)。本發(fā)明具有采集質(zhì)量高、可靠性強(qiáng)、安全舒適、成本低且使用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B5/04GK102824168SQ20121022806
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者劉景全, 王龍飛, 彭慧玲, 楊春生, 楊斌 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)