專利名稱：一種生物電阻抗測量電極及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電測量領(lǐng)域，特別是涉及生物電阻抗測量領(lǐng)域的一種生物 電阻抗測量的電極及使用該電極進行測量的方法。
背景技術(shù)：
生物電阻抗，或簡稱阻抗測量技術(shù)，是一種利用生物組織與器官的 電特性及其變化規(guī)律提取與人體生理、病理狀況相關(guān)的生物醫(yī)學(xué)信息的 檢測技術(shù)，采用生物電阻抗方法可以實現(xiàn)無創(chuàng)、高靈敏、準(zhǔn)確地提取相 應(yīng)的電特性及其變化信息?？梢杂糜趯ι锏母鞣N電參量的測量與監(jiān)視， 例如心電圖術(shù)、生物阻抗測量、腦電圖術(shù)等等，包括在生物體上放置電 極，然后在電刺激進行期間或隨后的時間內(nèi)測量電信號。
目前在國內(nèi)通常都是采用現(xiàn)有的心電電極進行生物電阻抗測量，然 而，在本領(lǐng)域中公知的是，心電電極是一種無源電極，是針對人體自身 產(chǎn)生的電位進行測量，但生物電阻抗測量需要先對被測量的生物體注入 小的安全電流，再測量被測量體的反映電位，因而將心電電極應(yīng)用于生 物電阻抗測量中很容易產(chǎn)生誤差。在實際中，使用心電電極進行多次測
量會獲得多個不同的測量值，往往兩次測量值的誤差最大可以超過30%， 因而造成測量值的準(zhǔn)確度和可重復(fù)性較差。
并且，由于心電電極可能從被測量的生物體體表的接觸位置上松弛、 翻轉(zhuǎn)或脫落，或者吸收接觸皮膚的水分而引起不穩(wěn)定的電接觸，導(dǎo)致測 量電阻抗時測量值的準(zhǔn)確度較低。
Arbo Medizintechnologie GmbH pfl230 D38002, Braunschweig生產(chǎn)的 Arbo 電極。該電極構(gòu)成一個銀一氯化銀極板并避免為改進接觸使用電 解質(zhì)膠體的需要。這樣的電極相對較大，在患者身體的某些部位，當(dāng)僅 有受限制的表面供放置電極用時，例如頭部，就不能使用。
中國專利200510106313.6號申^貪文件7>開了 一種改進的一次性生物 醫(yī)學(xué)電極，該電極提供多個導(dǎo)線連接點，因此允許技術(shù)人員容易地連接
導(dǎo)線到對于電極和患者位置的最佳連接點。還提供使得生物醫(yī)學(xué)電極的 制造、包裝和使用更有效的結(jié)構(gòu)。該發(fā)明的一次性生物醫(yī)學(xué)電極是三角 形的，因此導(dǎo)線連接點可以位于三角形的頂點上。電極可以由三角形基 底形成，基底沿它的表面是導(dǎo)電的.導(dǎo)電的粘合劑層施加在基底的導(dǎo)電 表面上，用于可去除地將電極接附在患者皮膚上。三角形基底的頂點被 暴露出來，使得導(dǎo)線可以夾在基底上與導(dǎo)電表面接觸，以從患者得到心 電圖或其他生物電勢信號。該發(fā)明通過設(shè)置多個連接點，使電極不易做 被測對象的體表升起、翻轉(zhuǎn)或脫落，從而減少一種產(chǎn)生誤差的可能性， 但對于因粘貼電極導(dǎo)致的接觸電阻不同引起的測量誤差，從而導(dǎo)致測量 上的可重復(fù)性差及準(zhǔn)確度不高的問題，依然不能根本解決。并且在工業(yè) 應(yīng)用時，這種電極的制造成本相比較高，同時在使用中增加了也相關(guān)人 員的操作時間與操作步驟。
此外，中國專利200510106313.6號申請文件也公開了一種用于生物 阻抗測量的方法和電才及，該發(fā)明適用于對人體進4亍電測量或?qū)θ梭w注入 電流的電極已被公開，該電極為具有表面面積約在18—36m2范圍內(nèi)的撓 性的可隨意使用的電極，這種電極特別應(yīng)用在生物阻抗測量中，尤其是 靠使用相同電極通過電流和測量電位來完成的生物阻抗測量，同樣還公 開了使用這種電極進行的生物阻抗測量方法。該發(fā)明的電極在整個人體 的生物阻抗測量時電極被固定在患者的手臂和腿上，不能實現(xiàn)一些特定 組織例如顱部的測量。
總之，如何通過生物電阻抗測量電極獲得準(zhǔn)確度較高和可重復(fù)性較好 的測量值，保證每次測量的接觸電阻抗的一致性，降低電極生產(chǎn)制造成 本，方便相關(guān)人員的操作，是本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種生物電阻抗測量電極，以使得 在測量時保證每次測量的接觸電阻抗的 一致性，使其測量值的準(zhǔn)確性較 高并且兩次測量值的誤差值不超過30%,同時此種電極可以在任何被測 體體表部位放置使用。
本發(fā)明的另 一個目的是提供一種應(yīng)用上述電極進行生物電阻抗測量 的方法，用以進一步《呆i正在每次生物電阻抗測量時獲得準(zhǔn)確度凈交高和可 重復(fù)性較好的測量值。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種生物電阻抗測量電極，包括
粘性基底層、導(dǎo)電粘合劑層、接扣件以及襯墊層；所述導(dǎo)電粘合劑層、 粘性基底層和襯墊層依次連接，所述接扣件為偏心設(shè)計，所述導(dǎo)電粘合 劑層為圓柱體形，所述接扣件與所述導(dǎo)電粘合劑層電連接。
優(yōu)選的，所述導(dǎo)電粘合劑層的直徑大于或等于16mm。
優(yōu)選的，所述導(dǎo)電粘合劑層的直徑為18mm。
優(yōu)選的，所述導(dǎo)電粘合劑層、粘性基底層和襯墊層的面積依次增大，
粘合面。
優(yōu)選的，所述導(dǎo)電粘合劑中丙烯酸的含量為12%—18%。 優(yōu)選的，所述導(dǎo)電粘合劑中丙烯酸的含量為15%。 優(yōu)選的，所述襯墊層為無紡布；所述接扣件通過導(dǎo)電層與所述導(dǎo)電 粘合劑層電連接，所述導(dǎo)電層為碳膜層和/或氯化銀層。
本發(fā)明還公開了 一種所述電極進行生物電阻抗測量的方法，包括
向被測體的檢測部位附加所述電極；
根據(jù)檢測需要通過所述電極對被測體注入安全電流；
測量電流一電壓相對關(guān)系并進行處理；
通過所述電極獲取生物電阻抗參數(shù)。
優(yōu)選的，所述生物電阻抗參數(shù)為交流阻抗值。
優(yōu)選的，所述的方法在40khz的頻率下，所述電極對的交流阻抗值不 大于30歐姆，每兩對電極對之間的交流阻抗值差值為不大于3歐姆。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明通過粘性基底層牢 固粘附于皮膚，并通過襯墊層加強粘附，可以保證電極與被測體表牢固 粘附，避免電極從被測體上移動、松開或脫落，有效避免了由于電極粘 貼引起的接觸電阻產(chǎn)生的表面電位信號的誤差。
另外，本發(fā)明的導(dǎo)電粘合劑層設(shè)計成圓柱體形，并且其直徑大于或 等于16mm,同時其中丙烯酸的含量為12%—18%，從而可以在進行生物 電阻抗測量時獲得一致的電特性，從而保證每次測量的接觸電阻抗的一
致性，以獲得準(zhǔn)確度較高和可重復(fù)性較好的測量值。
此外，本發(fā)明的接扣件采用偏心設(shè)計，進一步避免了由于被測體運 動對生物電阻抗測量時的干擾，保證測量值的準(zhǔn)確性，并且本發(fā)明的導(dǎo) 電層優(yōu)選為碳膜層和/或氯化銀層，可以保證電極更準(zhǔn)確地獲取被測體的 反映電4立。


圖l是本發(fā)明電極的主視圖2是本發(fā)明電極的后視圖3是本發(fā)明電極的側(cè)視圖4是使用本發(fā)明的電極進行生物電阻抗測量時的流程圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合 附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
需要說明的是，生物電阻抗成像屬于功能成像，根據(jù)生物體內(nèi)不同 組織具有不同的電阻抗這一物理原理，通過給生物體注入小的安全電流， 測量體表的電位來重建人體內(nèi)部的電阻抗分布圖像。生物電阻抗成像通 過配置于生物體體表的電極陣，提取與生物體生理、病理狀態(tài)相關(guān)的組 織或器官的電特性信息，不但反映了解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，還給出了功能性圖像 結(jié)果。因而，在本發(fā)明中，生物電阻抗測量是用來檢測整個被測體或其 部分的注入電流和測試電壓之間的相對關(guān)系的這樣 一 種測量；雙極生物 電阻抗測量是表示通過同樣的電極由通過電流和測試電壓完成的生物電 阻抗測量。
如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的一種生物電阻抗測量電極包括粘 性基底層101、導(dǎo)電粘合劑層102、接扣件103以及襯墊層104;所述導(dǎo) 電粘合劑層102、粘性基底層101和襯墊層104依次連接。優(yōu)選的是，所 述導(dǎo)電粘合劑層102、粘性基底層101和襯墊層104的面積依次增大。
在使用電極進行生物電阻抗測量時，電極從被測體上移動、松開或 脫落的情況經(jīng)常發(fā)生，究其原因， 一是由于電極的膠粘強度會因為吸收 皮膚的汗液而逐漸降低，二是由于被測體在測量過程中的運動所致。在這種情況下，臨床表現(xiàn)通常為〗吏用電極進ff生物電阻抗測量時，測量值
不斷下降，并且兩次測量值的誤差率超過30%。例如，在40khz的頻率 下使用電極進行測量時，所述電極對的交流阻抗值為90歐姆，每兩對電 極對之間的交流阻抗值差值為18歐姆。
本發(fā)明的粘性基底層101由非導(dǎo)電材料等制成，用以提供所述電極 對皮膚的牢固的粘附力。優(yōu)選的是，所述粘性基底層101是撓性的，可 以根據(jù)測量需要放置于被測體的任何體表接觸面。
本發(fā)明的襯墊層104覆蓋所述粘性基底層101的外表面，并超出所 述粘性基底層101的周邊部分，該襯墊層104也具有與皮膚粘性接觸的 粘性粘合面，用以加強本發(fā)明的電極對皮膚的粘附力。由于電極在粘附 皮膚時，村墊層因為皮膚分泌的水分而導(dǎo)致粘附力降低，因此本發(fā)明的 襯墊層104優(yōu)選為無紡布，因為無紡布這種透氣透汗的材質(zhì)在與皮膚接 觸時可以將水分通過其本身具有的微孔排出，并且其厚度典型地為lmm 的幾分之一，因而可容易地與皮膚產(chǎn)生牢固地粘貼。
可以看出，本發(fā)明的電極對皮膚的牢固粘附力由粘性基底層101在 內(nèi)圈牢固粘附及襯墊層104在外圏加強粘附獲得，并且襯墊層的無紡布 材質(zhì)可以排出皮膚的水分，從而有效地避免電極從被測體上移動、松開 或脫落，從而也有效避免了由于電極粘貼引起的接觸電阻產(chǎn)生的表面電 位信號的誤差，以保證在生物電阻抗測量時觀'j量值的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。
粘性基底層101的內(nèi)表面連接導(dǎo)電粘合劑層102,所述導(dǎo)電粘合劑層 作為電極與皮膚之間的電界面，其外表面直接與皮膚接觸，用于獲取被 測體的反映電位信號。為了保證導(dǎo)電粘合劑層上各個部分的導(dǎo)電性能一 致性，所述導(dǎo)電粘合劑層102設(shè)計為圓柱體形這種具有穩(wěn)定導(dǎo)電性的形 狀，從而保證通過所述導(dǎo)電粘合劑層獲取到被測體體表接觸面上的反映 電位是準(zhǔn)確并且穩(wěn)定的。
本發(fā)明對具有不同直徑的導(dǎo)電粘合劑層的電極進行了測試，在各種 情況下從該生物電阻抗測量中提取出有功的、電阻性阻抗分量和無功的、 電容性阻抗分量。當(dāng)導(dǎo)電粘合劑層的直徑大于約16mm時，兩個阻抗分 量為線性的，但是這種線性，特別是電容性分量的線性在低于上述直徑 時受到削弱。這個結(jié)果表明，在直徑低于約16mm時，由電極帶來的限
制開始起作用。因此，本發(fā)明導(dǎo)電粘合劑層的直徑優(yōu)選為大于或等于
16mm, —個較好的結(jié)果是，其直徑為18mm。在這種情況下，本發(fā)明可 以獲得準(zhǔn)確度較高的生物電阻抗測量值。
在具有上述相對大的直徑的導(dǎo)電粘合劑層的情況下，為了保證所述 導(dǎo)電粘合劑層具有良好的導(dǎo)電性，降低電極與皮膚的阻抗，以便從被測 體體表導(dǎo)出生物電信號，通過臨床應(yīng)用得出，導(dǎo)電粘合劑層102中丙烯 酸的含量為12%—18%的情況下性能良好，用于人體測量時效果較佳；在 丙烯酸含量為15%時性能最好，用于人體測量時效果最佳。
需要說明的是，在進行雙極生物電阻抗測量時，對于同樣的多個電 極所具有的導(dǎo)電粘合劑層的面積、形狀和化學(xué)成分應(yīng)當(dāng)盡可能保持一致， 從而可以保證在使用過程中每次測量的接觸電阻抗的 一致性，可以進一 步有效避免生物電阻抗測量時測量值可重復(fù)性差的問題。
在臨床應(yīng)用上，為了將所述導(dǎo)電粘合劑層獲取的反映電位傳輸給生 物電阻抗測量儀器，需要將電極通過接扣件與測量儀器的導(dǎo)線相連接來 實現(xiàn)，顯而易見，所述接扣件的連接是電連接的，用于傳導(dǎo)電特性。在 這種情況下，本發(fā)明的接扣件103由導(dǎo)電金屬制成，通過導(dǎo)電層105與 所述導(dǎo)電粘合劑層102電連接，為了進一步避免由于被測體運動或受壓 時對生物電阻抗測量的干擾，本發(fā)明的接扣件103采用偏心設(shè)計，相比 現(xiàn)有技術(shù)中的中心設(shè)計式電極，偏心設(shè)計采用與敏感區(qū)分離的方式，可 以有效提高測量值的準(zhǔn)確性。
為使本發(fā)明的電極具有更好的導(dǎo)電性能，所述導(dǎo)電層105優(yōu)選為碳 膜層和/或氯化銀層，該導(dǎo)電層連接到導(dǎo)電粘合劑層102的內(nèi)表面，并且 其高度小于導(dǎo)電粘合劑層的高度，不與被測體的皮膚發(fā)生接觸。
參照圖4,是應(yīng)用本發(fā)明的電極進行生物電阻抗測量的方法的流程 圖，包括以下步驟
步驟401,向被測體的檢測部位附加所述電極；
步驟402,根據(jù)檢測需要通過所述電極被測體注入安全電流；
步驟403,測量電流一電壓相對關(guān)系并進行處理；
步驟404,通過所述電極獲取生物電阻抗參凄t。
其中，所述生物電阻抗參數(shù)為交流阻抗值和/或每兩對電極對之間的
交流阻抗值差值。
當(dāng)然，對于計算的方法本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際需要選擇即可，本 發(fā)明對此不需要進行限制。
使用本發(fā)明的電極獲得的結(jié)果為，在40khz的頻率下，所述電極對的 交流阻抗值不大于30歐姆，每兩對電極對之間的交流阻抗值差值為不大 于3歐姆，可以得出，其測量值具有較高的準(zhǔn)確性與可重復(fù)性。 以上對本發(fā)明所提供的 一種生物電阻抗測量電極及測量方法，進行了詳
以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時， 對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng) 用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā) 明的限制。
權(quán)利要求
1、一種生物電阻抗測量電極，其特征在于，所述電極包括粘性基底層、導(dǎo)電粘合劑層、接扣件以及襯墊層；所述導(dǎo)電粘合劑層、粘性基底層和襯墊層依次連接，所述接扣件為偏心設(shè)計，所述導(dǎo)電粘合劑層為圓柱體形，所述接扣件與所述導(dǎo)電粘合劑層電連接。
2、 如權(quán)利要求l所述的電極，其特征在于，所述導(dǎo)電粘合劑層的直徑 大于或等于16mm。
3、 如權(quán)利要求2所述的電極，其特征在于，所述導(dǎo)電粘合劑層的直徑 為18mm。
4、 如權(quán)利要求l所述的電極，其特征在于，所述導(dǎo)電粘合劑層、粘性 基底層和襯墊層的面積依次增大，所述襯墊層超出所述粘性基底層的周邊 部分具有與皮膚粘性接觸的粘性粘合面。
5、 如權(quán)利要求1、 2或3所述的電極，其特征在于，所述導(dǎo)電粘合劑 中丙烯酸的含量為12%—18%。
6、 如權(quán)利要求2所述的電極，其特征在于，所述導(dǎo)電粘合劑中丙烯酸 的含量為15%。
7、 如權(quán)利要求1、 2或3所述的電極，其特征在于，所述襯墊層為無 紡布；所述接扣件通過導(dǎo)電層與所述導(dǎo)電粘合劑層電連接，所述導(dǎo)電層為 碳膜層和/或氯化銀層。
8、 一種應(yīng)用權(quán)利要求1的電極進行生物電阻抗測量的方法，包括 向被測體的檢測部位附加所述電極； 根據(jù)檢測需要通過所述電極對被測體注入安全電流；測量電流一電壓相對關(guān)系并進行處理； 通過所述電極獲取生物電阻抗參數(shù)。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述生物電阻抗參數(shù)為交 流阻抗J直。
10、 如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，在40khz的頻率下， 所述電極對的交流阻抗值不大于30歐姆，每兩對電極對之間的交流阻抗值 差值為不大于3歐姆。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物電阻抗測量電極，其特征在于，所述電極包括粘性基底層、導(dǎo)電粘合劑層、接扣件以及襯墊層；所述導(dǎo)電粘合劑層、粘性基底層和襯墊層依次連接，所述接扣件為偏心設(shè)計，所述導(dǎo)電粘合劑層為圓柱體形，所述接扣件與所述導(dǎo)電粘合劑層電連接。本發(fā)明可以保證電極與被測體表緊密接觸，避免電極自被測體上移動、松開或脫落的情況，有效地提高了生物電阻抗測量時測量值的準(zhǔn)確性與可重復(fù)性；另外，本發(fā)明可以在進行生物電阻抗測量時獲得一致的電特性，減少產(chǎn)生誤差的可能性，并保證每次測量的接觸電阻抗的一致性；此外，本發(fā)明還可以進一步避免由于被測體運動對生物電阻抗測量時的干擾，保證測量值的準(zhǔn)確性。
文檔編號A61B5/053GK101194835SQ20061016108
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月5日
發(fā)明者琪 吳, 熊新翔, 王曉虹, 輝 蔣 申請人:重慶博恩富克醫(yī)療設(shè)備有限公司