碳纤维/涤纶刺绣心电电极制备及其性能

为制备一种生物相容性高的医疗级可穿戴电子服装用人体心电(ECG)监测电极,以碳纤维/涤纶复合长丝为电极导电材料,采用刺绣法开发了一种新型刺绣电极,对电极的电学性能和细胞毒性进行分析,并与镀银锦纶/涤纶刺绣电极进行对比;借助自行研发的可穿戴带式心电监测系统评价织物电极采集ECG信号质量。结果表明:镀银电极电学性能较优,但在长期心电信号监测中,碳基电极的阻抗变化与镀银电极相近;对比医用凝胶电极,2种刺绣电极采集到的ECG信号质量良好,均能满足医疗诊断需求;镀银电极具有很强的细胞毒性,其细胞存活率为3%,而碳基电极的细胞存活率为107%,细胞毒性为0级,具有良好生物相容性,符合医疗体外材料测试标准。     

织物电极监测心电信号与穿戴压力作用机制分析

为探索穿戴压力对纺织结构心电电极采集心电图(ECG)信号质量的影响,开发了基于镀银锦纶丝束和涤纶的平纹和缎纹交织结构的4种导电织物电极。从皮肤-电极接触阻抗、舒适性以及织物方阻与穿戴压力的关系等方面评价了织物电极的性能,并测试了不同穿戴压力(2、5、10 kPa)下4种不同织物电极采集ECG信号的性能。结果表明:在不同穿戴压力下,不同结构的织物电极表现出不同的ECG信号采集能力和舒适性能;随着穿戴压力增加,所测试的导电织物方阻先呈下降趋势,然后趋于稳定,ECG信号质量不断增高;纯导电缎纹结构织物具有更好的透气透湿性,并且舒适性优于平纹结构织物;然而在舒适的穿戴压力(2、5 kPa)下,平纹结构织物电极表现出更好的ECG信号质量。     

起绒织物心电电极的制备及其应用

Ag/AgCl凝胶电极广泛应用于可穿戴心电测量领域,但随时间推移,凝胶逐渐风干,导致其导电性能变差。针对此问题制备了可替代其作用的起绒织物心电电极。以纯涤纶起绒纱线为基底,先采用原位聚合聚苯胺,再进行化学镀银,在纱线绒毛的表面沉积银单质制得导电纱,再用导电纱手工制备起绒织物心电电极。利用扫描电子显微镜和红外光谱对纤维表面形貌和化学组成进行了表征,测试了皮肤-电极阻抗性能和心电信号及皮肤-电极阻抗随时间的变化,评价了该电极电性能的稳定性。结果表明:在纤维表面成功沉积了可还原银离子的聚苯胺薄层,且纤维表面的镀银层致密均匀;在电学性能和心电信号测试结果中,起绒织物电极的皮肤-电极阻抗在5~500 Hz频率范围内小于1MΩ·cm^2,数值为0.65MΩ·cm^2;心电信号可分辨QRS波群以及T波心电特征波,而P波显示不清;该电极与皮肤的阻抗在4 h内保持相对稳定,在一定程度上反映了该电极可应用于可穿戴心电测量设备。     

心电监测织物电极的研究进展

总结心电监测织物电极的研究进展。分别介绍了导电聚合物类和纺织材料类心电监测织物电极材料的特点和相关研究进展。根据心电监测织物电极主体部分的不同,将其进行了分类,并详细阐述了机织结构、针织结构和刺绣结构织物电极的制备方法及在心电监测中的应用情况。认为:心电监测织物电极需要解决服用舒适性问题,并建立织物电极提取心电信号的质量评价标准。     

织物电极在心电监测服装中的研究进展

随着纺织技术的发展,可穿戴电子服装越来越多,作为柔性传感器件的织物电极也备受关注.与传统湿电极相比,织物电极舒适可靠,且监测时间长.针对织物电极的工作原理,介绍了国内外心电监测用织物电极的研究进展,包括织物电极的材料、结构,以及心电信号采集时织物电极穿戴的舒适性与信号采集稳定性之间的关系,总结并展望了织物电极的发展前景...     

基于石墨烯织物电极的七导联心电监测系统

针对Ag/AgCl凝胶电极不适合长期使用、单导联可穿戴心电监测设备导联数较少的现状,设计了一款基于石墨烯织物电极的七导联可穿戴心电监测系统。该系统由棉/T400高弹心电衣、石墨烯织物电极、七导联心电采集终端及手机应用程序(APP)共4部分组成。对该系统连续工作时间、连续佩戴信号质量以及多使用场景等进行了测试和分析。结果表明:石墨烯织物电极连续佩戴7 d后心电信号信噪比仍达29.8 dB;该系统以250 mA·h容量锂电池在满电情况下连续使用可长达5 d,在静息、步行、慢跑等多种运动状态测试场景中,以及静息自汗的身体状况下,依然可采集到高质量的心电信号,为心电数据智能分析和医生的精确诊断提供有效信息,在心脏疾病的连续远程监护中具有重要应用价值。     

可穿戴织物心电电极运动伪迹的产生机制与抑制方法

织物电极具有柔软、舒适、易于集成于服装、便于长期穿戴等优点,因而成为智能可穿戴的一个研究热点。织物电极用于心电信号检测时,不像传统湿电极那样直接黏贴在皮肤上,因此其运动伪迹问题较湿电极更为突出,并成为制约织物电极应用的最重要因素。基于织物电极的简化电路模型和心电电压公式,结合已有研究成果,剖析织物心电电极运动伪迹产生的具体原因,并尝试从根本上分析相应的抑制方法,为织物心电电极的设计提供参考。     

基于心电信号采集的监护服用电子织物研究

为实现心电信号的长期穿戴式监测,开发出耐用性能较优的柔性智能纺织品,以棉针织物为基体材料,选用280 D镀银导电缝纫线经缝制法制备电子织物。通过正交实验设计,采集在不同缝制参数下电子织物的心电信号,并与临床医用心电进行对比,分析电子织物心电信号的可靠性。并对电子织物导电性、拉伸性、耐磨性和耐水洗性等性能测试。采用Borda数法综合平衡了电子织物的心电信号采集效果及耐用性能,为基于心电信号采集的监护服用电子织物的优化提供基础。     

人体健康监测用织物基智能可穿戴传感器研究进展

智能可穿戴传感器的人体健康监测工作可以分为传感器对人体数据的探测和收集。常见的导电织物根据导电材料的不同可分为金属基导电织物、碳基导电织物和聚合物基导电织物,文章介绍了这3种导电织物的制备方法和特点;讨论了电阻式传感器、电容式传感器和压电式传感器的特点、制备方法以及数据采集方式;并进一步对织物传感器在人体健康领域的应用进行了总结;最后针对织物传感器制备和使用中的问题及未来的发展趋势进行了分析。     

纺织电极在心电监测服装中的应用与研究

随着纺织材料科学的不断发展,导电优良和接触舒适的材料不断被研发、应用于纺织电极制备;心电监测过程中,纺织电极承担着将生物体电化学活动产生的离子电位转换成信号采集系统中的电子电位的纽带作用,较好地实现生理数据的测量、传递等功能;可穿戴技术集成智能纺织品等心电监测元件有效实现健康状况的长期监测,减少对医院的依赖,降低治疗成本。同时,针对性的疾病监测与预防等项目的研究已逐渐实现对相应疾病提供应急机制与治疗意见,为临床诊断和术后康复工作提供重要的实用信息。     

灯芯绒心电织物电极的制备及性能

针对用于心电图长期监测的银/氯化银凝胶电极会刺激皮肤,且凝胶逐渐干涸会导致电极-皮肤接触阻抗增大,影响测量精度的问题,提出以灯芯绒织物为基材,经聚苯胺原位聚合,采用化学镀法在织物表面沉积导电银层制得聚苯胺/银/灯芯绒织物,并组装成织物电极。分别采用SEM、FTIR、TGA、阻抗测试仪和BIOPAC记录仪测试纤维表面形貌及化学组成、织物热稳定性、电极-皮肤接触阻抗、织物电极及凝胶电极的静息心电图。结果表明:织物表面成功沉积了聚苯胺薄膜和致密的导电银层;表面银层可提高其热稳定性;织物电极的电极-皮肤接触阻抗在5～500 Hz下小于1 000 kΩ,且其与凝胶电极的差值随着频率的增大而减小;该电极可测得与凝胶电极相似的心电信号。     

纺织电极在心电监测服装中的应用与研究

随着科学技术的不断发展,在纺织材料领域,有多种导电性能优良且舒适度较高的材料被研发出来,在纺织电极制备中得到广泛应用.在心电监测过程中,纺织电极具有将生物体电化学活动产生的离子点位转化成信号采集系统中的电子点位的纽带作用,能比较准确地测量和传递穿衣者的生理数据.心电监测服装等可穿戴技术集成智能纺织品能对穿衣者的健康状况...     

织物电极采集肌电信号的研究进展

总结织物电极采集肌电信号的研究进展。织物电极是以织物或者纱线为基材,通过后处理的方式将其制备成柔性传感器采集生物电信号的材料。以采集肌电信号的织物电极为研究对象,从织物电极的设计和信号采集的角度出发,探究织物组织结构、导电材料的选择、肌电信号的处理等对织物电极采集肌电电信号的影响。认为:织物电极属于智能纺织品,在肌电信号采集、超级电容器、心电监测等方面有突出的应用。     

织物心电电极研究进展

概述传统医用心电电极存在的问题、织物心电电极的定义及其优点,并从常用的导电纤维材料和基底材料、电极结构、形状与尺寸、监测系统等方面对织物心电电极进行介绍,列举若干国内外研究实例.最后,分析目前织物心电电极存在的问题,并对其发展进行展望.     

一种石墨烯银复合织物电极的制备与研究

研究一种石墨烯银复合织物电极的制备方法及其性能。观察并分析了不同石墨烯添加量对基材微观形态的影响;通过单因素试验,得出了较优的磁控溅射织物电极制备工艺。通过生物兼容性测试得出:石墨烯银复合层作为织物电极导电层能够很好地采集到生物电信号,且并没有呈现细胞毒性,能满足医疗体外材料的测试标准。认为:制备的织物电极能够应用于针对人体生理状态实时监测的穿戴式医疗设备。     

聚吡咯/棉导电针织物的制备及其在人体运动监控中的应用

为制备柔性可穿戴传感器,利用线圈结构变化使导电针织物呈现良好的应变传感性能,以棉针织物为基底材料,分别以吡咯、三氯化铁(FeCl3)和甲苯-4-磺酸(PTS)为单体原料、氧化剂和掺杂酸,采用原位聚合法制备聚吡咯/棉导电针织物。研究了聚吡咯/棉导电针织物的结构与性能,分析其应变-电阻传感性能,并将其用于人体运动的监测分析。研究表明:制备的导电棉针织物表面附着了一层导电聚吡咯,织物电阻率从6×1010Ω·cm降至511Ω·cm;在20%的应变条件下,织物应变传感性能较好;人体运动监测分析表明,该聚吡咯/棉导电针织物对人体膝部、肘部的活动具有较好的监控能力。     

织物电极的制备及其在间隔织物摩擦纳米发电机的应用研究进展

摩擦纳米发电机(TENG)技术与传统纺织品的融合，为智能纺织品带来了新的活力和更多的应用方向。然而基于纺织品的TENG输出仍处于较低的水平，织物结构上的导电层影响电荷传输可能是原因之一。本文从织物基摩擦纳米发电机的导电层和特殊间隔织物结构研究出发，综述了摩擦纳米发电机的织物电极的制备方法，以及其在间隔织物TENG的应用现状。在此基础上，讨论了织物电极阻碍其输出的潜在困难和严峻挑战。希望不仅能在一定程度上加深智能纺织品与TENG之间的联系，也能为未来可穿戴TENG的相关研究和应用提供一些参考。     

柔性电子织物的构筑及其压力传感性能

针对薄膜基、凝胶基柔性传感器的透气透湿性差、穿着舒适性低等问题,提出一种基于压阻效应的柔性电子织物制备策略,构筑以1+1罗纹导电织物电极层、MXene改性棉织物中间导电层为基础的结构模型,缝纫复合各功能层形成三明治结构柔性电子织物,研究其可穿戴舒适性能及传感性能,阐述其未来工业化生产的潜力。结果表明：全纺织基柔性电子织物在低压力范围(0～3 kPa)内的灵敏度约为0.409 5 kPa^-1,具有较好的线性度;2 g砝码可使其电阻变化率超过3%,具有较好的低压监测性能;响应时间小于50 ms,足以用于人体运动信号监测;在8 000次施压循环后仍保持稳定的电阻变化,表现出优异的耐久性;此外,兼有较佳的热湿舒适性,其透气率为270.49 mm/s,透湿率为3 420 g/(m²·24 h)。柔性电子织物对人体动态信号有优异的识别能力,在运动训练、医疗保健及军事防护等领域具有广阔的应用前景。     

离子凝胶-织物基柔性压力传感器制备与应用

研制一种可以稳定响应的基于Ionogel-Textile（离子凝胶-织物）的可穿戴压力传感器。通过离子凝胶预聚液浸渍聚合，将传统棉织物转化为导电压阻复合材料，织物充当离子凝胶层的韧性支撑基体，补充脆性硅网络的压阻作用。该离子凝胶-织物复合材料具有灵敏的传感响应性和耐久性，在监测人体不同关节运动状态时，能连续输出稳定的电信号。此外，通过浸渍聚合的方法可以将所选区域朝向服装中特定接缝位置制作成压阻装置。这种离子凝胶-织物传感器为可穿戴压力传感设备提供一种潜在研究思路，有望推进柔性压力传感器向新兴的多样化技术辅助智能系统迈进。     

柔性导电纤维在智能可穿戴装备中的研究进展

服装作为智能可穿戴设备的理想载体,其在满足质轻、高柔韧性、导电功能等市场需求的同时,也使柔性导电纤维得到了广泛关注并取得了实质性研究进展。文章回顾了以往对柔性电极的相关研究,并对现阶段柔性导电纤维的原料、制备方法、应用等进行了具体介绍,最后总结并展望了柔性导电纳米纤维在智能可穿戴产品中的应用前景,并提出当前可穿戴装备在健康监管、产品性能、织物服用性等方面还需进一步研发改善。