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...     

织物传感智能腿套的肌电信号拟合性能研究

为进一步开发智能服装新的个性化功能,文章选用镀银锦纶纱作为织物传感材料并设计4种电极部位组织和尺寸制作16款智能腿套,同步采集4种运动状态下穿戴智能腿套试样与Ag/Ag Cl凝胶电极的小腿腓肠肌表面肌电信号,采用时域、频域和相关函数分析方法得到各试样的肌电信号拟合性能评价结果。结果表明:静态下,智能腿套电极尺寸过大或过小都易出现信号异变;动态下,智能腿套肌电拟合性能较优的圆形电极部位添纱组织为1×1抽条、1×2抽条组织,较优添纱尺寸为16纵行×32横列。     

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。     

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。     

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。     

肌电监测泡沫/镀银针织物复合干电极的制备及性能评价

通过热压工艺将3种商业化镀银针织物(经绒镀银织物、经平镀银织物、双罗纹镀银织物)电极布与泡沫结合,制备泡沫/镀银针织物复合干电极,并评价复合干电极的电气性能及肌电监测性能。研究结果显示：布面平整且厚重的经绒泡沫/镀银针织物复合干电极的方阻、交流阻抗及皮肤-电极接触阻抗值均最小,其电气性能优于其他2种泡沫/镀银针织物复合干电极;3种泡沫/镀银针织物复合干电极均能分辨不同肌力下的肌电信号,且在哑铃锤式弯举测试中,它们的肌电监测性能与传统电极相当,表明泡沫/镀银针织物复合干电极能够用于日常动态肌电监测。     

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。     

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。     

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。     

织物心电电极优化及在不同相对湿度下的性能比较

为解决用于心电监测的纺织结构电极与皮肤接触时电阻大、心电信号干扰大的问题,采用在织物电极中加入吸湿性纱线的方法进行优化,改善电极-皮肤界面的接触环境。当环境相对湿度改变时,分别测试加入不同种类和配比的吸湿性纱线时织物电极获取的心电信号。结果表明:在高相对湿度条件下,在镀银织物电极中加入吸湿性纱线,不仅能够改善电极与皮肤的接触状态,降低电极与皮肤的接触电阻,提高信号质量,而且有利于增强服装舒适性,降低电极制作成本。     

圆形纬编针织物电极导电性能及电阻理论模型构建

为从理论上指导基于纬编针织物电极智能腿套的设计,建立电阻模块理论模型,选用2种导电材料、3种组织结构和4种电极尺寸制作了24种腿套试样,测试其热定形前后腿套电极部位的导电性能,探讨不同因素对织物电极等效电阻的影响,同时建立织物电极等效电阻线性拟合模型。结果表明:不同因素对织物电极导电性能均有显著影响,且原料对导电性能影响最显著;镀银纱织物热稳定性较好,对于需热定形处理的导电织物可选用镀银锦纶纱为原料;建立的电阻模块理论模型可用于定量分析和预测织物电极的等效电阻。     

靛蓝废水电絮凝体系的阴极损耗与效果研究

为探究靛蓝染色废水电絮凝体系中阴极损耗与效果的关系,文中以铝、石墨和碳纤维织物作为阴极,铝作为阳极,考察体系电流、废水色度、p H值、COD去除率和絮凝物质量,并分析体系中还原态物质浓度变化。结果表明,铝阴极和碳材料阴极重复使用3次电极损失率分别为2.3%和0,阴极损失将降低电极效率,导致电絮凝效果变差;碳纤维织物作为电絮凝阴极材料处理靛蓝染色废水,重复使用3次无电极损耗,处理后废水色度可降至54,COD去除率达96.92%,污泥产量少,是较为理想的电絮凝阴极材料。     

基于ARM的心电工作站

文章针对心电信号本身的特点采用低功耗滤波电路进行心电信号的采集和数据转换。完成设计一种心电信号采集的电路。通过ADS1258对信号进行模数转换。利用LPC2148将采到的心电信号利用串口通信传到电脑,在电脑端设计一个上位机程序将心电信号进行一定处理并显示。心电信号是一种微弱、低频的生物电信号,我们所采集的心电信号直接来至人体,在心电采集的过程中可能会混有肌电信号、50Hz工频信号,再之模拟电路中可能会产生噪声。因此为了获取低噪声的心电信号必须对采集到的心电信号做信号调理。目前对心电信号的降噪有多种方法,文章主要从滤波的方面介绍将噪声从信号中分离。     

柔性电极材料对织物电阻测试的影响

为寻找适合测试织物电阻的电极,选用铝箔、铜箔、导电膏和导电胶作为柔性电极材料,结合ZC36型高阻计研究这4种柔性电极材料对织物电阻测试的影响。试验结果表明:轻压下,4种电极材料测试体积比电阻率差异较大,导电膏和导电胶测试差异较小,适合轻压下织物体积比电阻率的测试;4种电极测试的织物表面比电阻率也存在较大差异,在保证良好接触的前提下(100~200 Pa),铜箔和铝箔适合织物表面比电阻率测试。织物表面平整硬挺,在压力较大时,4种导电材料均可作为测试用电极材料。     

三电极系统对机织物厚度和电阻测试的影响

探讨三电极系统对机织物厚度和电阻测试结果的影响,并与ZC36型高阻计测试结果进行对比。以4种机织物为试验材料,介绍了体积电阻率、表面电阻率、电阻率偏差率和厚度偏差率的计算方法。测试分析了电极压力对织物厚度、厚度偏差率、织物电阻率等的影响。结果表明:三电极系统能保证在轻压下电极与织物之间的有效接触,显著改善ZC36型高阻计测试织物电阻的不足之处。认为:在轻质极板压力下,该系统测试机织物电阻具有可行性。     

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。     

织物基柔性超级电容器电极材料的研究进展

探讨织物基柔性超级电容器的制备方式以及组成。介绍了柔性超级电容器的工作原理,阐述了近几年织物基柔性超级电容器的发展,涉及了电极材料、制备方法、电容结构和最终性能等。以碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、活性炭等碳基材料为例,对比了几种超级电容器的电化学性能,并对此类柔性超级电容器电极材料的应用进行了总结与展望。认为:通过进一步的研究解决柔性超级电容器充放电循环数、电学性能和制备方式等问题,织物基柔性超级电容器将得到更大的发展。     

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.     

基于AVR单片机的网络生理监护系统

文章针对正常人体生理信号本身的特点采用低功耗滤波电路进行生理信号的采集、放大和传输。完成设计一种人体生理信号采集的电路,通过ADS1258对信号进行模数转换。利用传感器将采到并经AVR单片机处理的生理信号利用串行通信传送给PC机,再通过网络传输给终端。生理信号是一种微弱、低频的生物电信号,我们所采集的心电、脉搏、呼吸、体温等信号直接来至人体,在采集的过程中可能会混有肌电信号、50Hz工频信号,加之模拟电路中可能会产生噪声。因此为了获取低噪声的心电信号必须对采集到的生理信号做信号调解。目前对生理信号的降噪有多种方法,文章主要从滤波的方面介绍将噪声从信号中分离。