超薄二甲基硅氧烷薄膜心电图电极的制备及其系统验证

发布时间：2020-04-30 23:50

【摘要】：随着心血管健康问题日益凸显,人们对于心脏活动的主动健康监测需求也越来越强烈。对于心血管疾病的预防与治疗,心电图是主要且关键的参考资料。通过心电图的检测与分析可以帮助判断心律失常等心血管疾病,同时也可以为心血管疾病的病理研究提供参考。相对于传统的大型心电信号监测仪,可穿戴式健康体征信号检测系统因其便携性吸引了很多研究者的关注。为了实现随时随地的心电信号监测,科研人员致力于设计实现适用于长时间使用的心电监测电极。由于心电信号为微电流信号,因此在监测中需要电极与皮肤紧密接触才能充分降低电极与皮肤接触阻抗进而实现低干扰的心电信号采集。目前临床心电图监测通常使用Ag/AgCl湿电极,但是湿电极的长时间使用容易使导电胶干枯而降低电极导电性,且导电胶与皮肤的长时间接触容易使皮肤产生红肿等过敏反应,因此湿电极不能满足长时间心电监测的需求。另外,在心电测试的过程中因为人体呼吸、肌电以及环境中电源等得存在引入基线漂移、肌电干扰、工频干扰等干扰因素,这些干扰因素需要心电电极有良好的性能,同时还需要配合心电采集电路进行干扰滤除。本论文的主要研究内容将围绕解决上述关键技术难题展开,全文的研究成果和贡献如下所述:1.针对心电图监测需求和目前存在的问题设计了单通道结构心电电极。2.采用简易并且可以大面积加工的工艺方法实现心电电极制备,该电极佩戴舒适并且可以长时间佩戴。3.对制备得到的心电电极进行测试分析,验证了心电电极的自粘附性和电学特性。4.配合心电采集电路验证心电电极的可用性、长时间使用性和防水性。总的来说,本文的研究实现了采用大面积低成本的工艺方法制备实现了超薄PDMS薄膜心电电极,并配合可穿戴的心电采集电路进行实时心电监测,验证了PDMS薄膜心电电极可以长时间地监测心电图,并且具有舒适性和健康性。
【图文】：

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上海交通大学硕士学位论文第1章绪论1 研究背景随着现代科技与医疗健康越来越紧密的联系，人们的健康理念渐渐的由被动治疗转化为主动预防监控，，其中，可穿戴健康体征监测系统在这种转变中扮演不可或缺的角色。可穿戴设备是指通过置于体表的不同类型的传感器收集体征号，然后通过信号发送模块将健康信息发送到手机或者云服务器以实现对穿戴某项体征信号的追踪。目前市面上有测试各种体征信号的可穿戴设备[1]，如体、心率、血糖、血氧等，这些检测产品都是通过对某项体征信号的持续性追踪实现对疾病或者危险的预判，实现人们的自我身体健康状况的监控以及医生对人的健康数据的远程实时监控[2]。

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上海交通大学硕士学位论文从根本上降低了电极与皮肤的接触阻抗，然而这种直接的真皮层接触极易引起皮肤感染的问题。微柱结构通过电极表面的微柱扩大了电极与接触面的接触面积，形成具有粘性的心电电极。微凸点结构设计电极表面的小凸起，方便在电极与皮肤接触的表面与皮肤的纹理形成紧密的接触，提升导电部分与皮肤接触的面积，一定程度上降低了电极与皮肤的接触阻抗。微结构电极制备通过铸模实现，模具采用光刻工艺实现，工艺昂贵并且实现步骤比较复杂。同时，微结构的导电材料一般是金属，通过电镀或沉积工艺将金属膜沉积到微结构聚合物表面，得到有导电性的微结构电极。然而金属膜与聚合物微凸起表面的粘附性不佳[19]，在工艺方面还需要去攻克。还有一部分微结构电极材料采用掺入导电颗粒的聚合物，但这种掺杂工艺需要复杂的长时间分散过程，以获得高浓度且分散良好的混合物电极。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH77;TN911.7

【参考文献】