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。     

方平组织导电面料的设计与心电监测

织物电极是制备长期可穿戴式心电监测设备的重要器件，织物电极的设计开发关系着电极穿戴的舒适性和信号采集的稳定性。方平组织织物浮线长，布面平整，风格独特，适合制备心电电极。基于镀银锦纶纱开发方平组织的导电面料，调控交织密度，织造了多种面电阻的织物电极，并探索其监测人体心电信号的性能，评估监测质量。研究发现，增加织物中导电纱线的交织密度可增大皮肤与电极间的接触面积，织物触感更柔软，织物与人体的阻抗更低，心电信号更清晰。织物有孔隙时更适合长期穿戴和监测人体的心电信号。     

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。     

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。     

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。     

心电检测用织物电极的研究进展

心电电极的质量直接影响采集到的信号质量,目前常用的银/氯化银传统湿电极易引起皮肤不适甚至过敏反应,长时间监测会由于导电胶干涸造成信号质量的下降。开发舒适性良好并且性能可靠的织物电极成为了国内外研究重点。文章介绍了心电检测原理,并从织物电极的材料、织物类型、评价方法和应用领域等4个方面对织物电极的研究进展进行了介绍。     

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。     

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。     

基于PLC的织物型零热通量体核温度测量仪的研发

为了提高体核温度测量仪的舒适性和可靠性,介绍零热通量体核温度测量技术基本原理,提出一种织物型零热通量体核温度测量仪新系统的总体设计方案,详细论述可穿戴织物型探头、系统软硬件的设计与实现,开发出基于可编程逻辑控制技术(PLC)的采集控制系统,以自动控制模块为例阐述软件程序的实现过程,并与耳温计测量仪进行实测对比验证。测试结果表明:织物型零热通量体核温度测量仪能够实现体核温度的实时监测,探头柔软舒适,测量结果与耳温计测量值高度线性相关,基本达到了研发目标,具有一定的可行性与可靠性。