專利名稱：柔性生理干電極及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學領域，具體涉及一種柔性生理干電極及其制備方法。
背景技術：
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)療方法對于疾病的治療多為病發(fā)后的治療，不能很好地做到預防和實時診治，而無線體域網代表的新技術則能通過對已有生理參數的實時分析處理，從而對發(fā)病前進行預警，或對發(fā)病時提供及時的應急方案。在無線體域網系統(tǒng)中，生理電極起著至關重要的作用。面向無線體域網的生理電極可以用來測量人體的生理電信號，如心電圖(ECG)、腦電圖(EEG)、肌電圖(EMG)等。人體生理電信號是體內一部分活性細胞(如神經元、肌肉組織等)的電化學活動 的結果，生理電信號經過容積導體傳播到人體表面，并為生理電極所接受。當人體發(fā)生病理或功能改變時，這種曲線即發(fā)生相應的改變，從而為臨床提供一種診斷、治療、監(jiān)測的手段。生理電信號采集的傳統(tǒng)設備是基于濕電極的。由于皮膚角質層阻抗比較高，為了減小電極與皮膚之間的接觸阻抗，提高信號質量，使用者在采集生理電信號前需要在皮膚表面涂抹導電膏和對皮膚進行處理(如清洗、摩擦等)以減少角質層對采集到的生理電信號的影響。但是涂抹導電膏需要在外人輔助下進行，并且花費較長時間，因此，涂抹導電膏是一項耗時耗力地的工作。而且導電膏常常會在一到兩個小時后脫水變干，無法進行長期采集生理電信號。另外，皮膚的處理常常對皮膚產生很大的傷害，造成皮膚的感染、紅腫等病癥，尤其是對于兒童和老齡人來說，皮膚的傷害更為明顯。經對現有技術文獻的檢索發(fā)現，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，，( “應用于診所的帶有運放的主動電極”)，該文提及采用不銹鋼制作的干電極用來測量生理電信號。該電極工作時無需在皮膚表面涂抹導電膏以及對皮膚進行處理步驟，解決了濕電極工作時遇到的問題。但是該干電極仍然存在兩個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存在空隙，導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采集時候的一個重要參數，接觸阻抗越低，信號質量越好。二是該干電極對使用者來說非常不舒適，也對使用者存在著潛在的安全問題。

發(fā)明內容
針對上述現有技術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，以解決現有剛性干電極存在的接觸阻抗高且安全性能差的技術問題。針對上述現有技術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，以解決現有剛性干電極存在的接觸阻抗高且安全性能差的技術問題。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種柔性生理干電極，包括可導電聚二甲基硅氧烷電極和連接扣，可導電聚二甲基硅氧烷電極用于與皮膚接觸，連接扣用于引出導線至測量電路，連接扣部分嵌在可導電聚二甲基硅氧烷內。依照本發(fā)明較佳實施例所述的柔性生理干電極，該可導電聚二甲基硅氧烷電極由聚二甲基硅氧烷摻雜導電顆粒制成，導電顆粒采用碳納米管，且碳納米管的質量比為2%-10%。依照本發(fā)明較佳實施例所述的柔性生理干電極，該可導電聚二甲基硅氧烷電極由聚二甲基硅氧烷摻雜導電顆粒制成，導電顆粒采用銀粉，且銀粉的質量比為84%。依照本發(fā)明較佳實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)明較佳實施例所述的柔性生理干電極，該可導電聚二甲基硅氧烷電極的直徑為20mm,厚度為2mm。 為達到上述目的，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；(2)將聚二甲基硅氧烷倒入容器內，將容器填滿后放入烘箱內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電顆粒及固化劑混合，制成可導電聚二甲基硅氧烷。(5)將可導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，并放入烘箱內固化，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)明較佳實施例所述的柔性生理干電極的制備方法，導電顆粒采用碳納米管或銀粉。依照本發(fā)明較佳實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)明較佳實施例所述的柔性生理干電極的制備方法，該可導電聚二甲基硅氧烷的直徑和厚度根據箔片的直徑和厚度來確定，可導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。本發(fā)明的使用方法為將可導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部的生理信號，通過連接扣引出導線連接到外部的測量電路。由于采用聚二甲基硅氧烷制作可導電聚二甲基硅氧烷電極，因此，電極具有柔性特點，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，提高了生理信號的采
集質量。本發(fā)明采用可導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，同時也提高腦電極的舒適性和安全性。利用本發(fā)明測量生理電信號，可操作性強，適合長期監(jiān)測，拓寬了生理電極的應用范圍。綜上所述，與現有技術相比，本發(fā)明具有采集質量高、可靠性強、安全舒適、成本低且使用范圍廣泛的優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明柔性生理干電極的結構示意圖；圖2a 圖2d是本發(fā)明的柔性生理干電極制備過程示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，具體說明本發(fā)明。請參閱圖1，一種柔性生理干電極，包括可導電聚二甲基硅氧烷電極I和連接扣2，可導電聚二甲基硅氧烷電極I用于與皮膚接觸，連接扣2用于引出導線至測量電路，連接扣2部分嵌在可導電聚二甲基硅氧烷I內。 具體地，可導電聚二甲基硅氧烷電極I由聚二甲基硅氧烷摻雜導電顆粒制成，且導電顆粒采用碳納米管或銀粉，具體所摻雜的物質的質量比根據具體所摻雜的物質和具體的分散方法來確定。優(yōu)選的，碳納米管的質量比為2%-10% ;銀粉的質量比為84%。更進一步地，連接扣2的直徑為2mm，厚度為3mm?？蓪щ娋鄱谆柩跬殡姌O2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；本實例中，容器采用培養(yǎng)皿，在實際應用中，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，將容器填滿后放入烘箱內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電顆?；旌?，制成可導電聚二甲基硅氧烷。具體的，導電顆粒采用碳納米管或銀粉等物質，具體的所摻雜的物質的質量比根據具體所摻雜的物質和具體的分散方法來確定，如采用碳納米管，碳納米管的質量比為2%-10% ;若采用銀粉，則銀粉的質量比為84%。(5)將可導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，并放入烘箱內固化，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。以下列舉實施例對本發(fā)明的柔性生理干電極的制備方法進行具體說明。實施例一如圖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個小時。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澆鑄進凹槽7中，放入烘箱中在70°C條件下固化2個小時。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。本實施例的實際應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)選設計參數。
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
可導電聚二甲基硅氧烷直徑 20^
可導電聚二甲基硅氧烷厚度 2^表一本發(fā)明采用可導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，同時也提高腦電極的舒適性和安全性。利用本發(fā)明測量生理電信號，可操作性強，適合長期監(jiān)測，拓寬了生理電極的應用范圍。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施實例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施實例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的范圍。
權利要求
1.一種柔性生理干電極，用于生理電信號的測量，其特征在于，包括可導電聚二甲基硅氧烷電極和連接扣，所述可導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出導線至測量電路，所述連接扣部分嵌在所述可導電聚二甲基硅氧烷內。
2.根據權利要求I所述的柔性生理干電極，其特征在于，所述可導電聚二甲基硅氧烷電極由聚二甲基硅氧烷摻雜導電顆粒制成，所述導電顆粒采用碳納米管，且碳納米管的質量比為2%-10%。
3.根據權利要求2所述的柔性生理干電極，其特征在于，所述可導電聚二甲基硅氧烷電極由聚二甲基硅氧烷摻雜導電顆粒制成，所述導電顆粒采用銀粉，且銀粉的質量比為84%。
4.根據權利要求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.根據權利要求I和2所述的柔性生理干電極，其特征在于，可導電聚二甲基硅氧烷電極的直徑為20mm,厚度為2mm。
6.一種如權利要求1-5項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； (2)將聚二甲基硅氧烷倒入所述容器內，將容器填滿后放入烘箱內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電顆?；旌希瞥煽蓪щ娋鄱谆柩跬?。
(5)將可導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，并放入烘箱內固化，固化后，將聚二甲基硅氧烷去掉，制成柔性生理干電極。
7.根據權利要求6所述的柔性生理干電極的制備方法，其特征在于，所述導電顆粒采用碳納米管或銀粉。
8.根據權利要求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.根據權利要求6和7所述的柔性生理干電極的制備方法，其特征在于，所述可導電聚二甲基娃氧燒的直徑為O. 5cm-30mm,厚度為lmm-5mm。
10.根據權利要求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。
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電聚二甲基硅氧烷電極和連接扣，可導電聚二甲基硅氧烷電極用于與皮膚接觸，連接扣用于引出導線至測量電路，連接扣部分嵌在可導電聚二甲基硅氧烷內。本發(fā)明具有采集質量高、可靠性強、安全舒適、成本低且使用范圍廣泛的優(yōu)點。
文檔編號A61B5/04GK102824168SQ20121022806
公開日2012年12月19日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權日2012年7月3日
發(fā)明者劉景全, 王龍飛, 彭慧玲, 楊春生, 楊斌 申請人:上海交通大學