用于获取生理信号的织物 |
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| 申请号 | CN201280018269.1 | 申请日 | 2012-04-11 | 公开(公告)号 | CN103476333B | 公开(公告)日 | 2017-05-24 |
| 申请人 | 智能解决方案技术公司; | 发明人 | 奥古斯汀·玛西亚·贝尔波; 丹尼尔·洛尔卡·朱安; 克里斯蒂娜·文森特·瑞恩格尔; 波尔加·冈扎尔维兹·缪恩奥兹; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种至少包括结合在织物中的弹性导电区域的织物、一种获得织物的方法、以及一种使用装载有导电材料的 硅 酮 橡胶 制备本发明的织物的方法，本发明还涉及一种包括该织物的装置、以及一种包括该装置的服装。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种织物，所述织物至少包括厚度从120μm到800μm厚的弹性导电轨迹，其中，所述弹性导电轨迹直接结合到所述织物中，所述织物包括与所述弹性导电轨迹电接触的电极和放置在所述弹性导电轨迹中的至少电连接器，并且 |
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| 说明书全文 | 用于获取生理信号的织物技术领域[0002] 本发明涉及一种至少包括结合在织物中的弹性导电区域的织物、一种获得织物的方法、以及一种使用装载有导电材料的硅酮橡胶制备本发明的织物的方法。本发明还涉及一种包括该织物的装置、以及一种包括该装置的服装。 背景技术[0003] 在本领域现有技术中已知，包括电极和轨迹的织物能够实现可穿着服装，该可穿戴服装能够记录生理信号并且在日常活动中使用。电极放置成与人体皮肤接触，检查产生的电生理信号。心电图(ECG)或肌电图(EMG)是通过该服装监测的生理信号的示例。 [0004] 然而，信号的稳定性、噪声和灵敏度会受到不同原因的影响；运动和长期获取信号是两个最重要的原因。 [0005] 结合到服装中的电极和轨迹必需是对人体(包括在运动中)微创、柔性和舒适并且耐重复洗涤的系统。 [0006] 为减少噪声，传统电极使用粘合剂将电极连接到皮肤。电极结合在织物中的机会将使用织物到身体的压力来消除粘合剂。为产生压力，织物是柔性和弹性的，能够适应每种不同类型的身体。如果布线系统不是弹性的，则由身体作出的每次运动将会传递到电极，使得电极离开其位置，弹性电路像电极和连接器之间的弹簧一样起作用。这就是为什么需要找到结合在织物中的弹性且无方向布线系统的原因。 [0007] Anjum Saleem等人的文章“Fabrication of extrinsically conductive silicone rubbers with high elasticity and analysis of their mechanical andelectrical characteristics”(Polymers2010，卷2(3)，200-210页)描述找到能实现这种功能的用导电填充物增强的硅酮橡胶的需求和努力，该文章提出实现这个目的的困难。将硅橡胶与导电填充物混合直到渗流阈值，看起来不足以获得导电性，只有碳纤维能够实现半导电值。碳纤维的问题是它们降低硅机械性能，所以碳纤维不适合高弹性产品。 [0009] 用于获取生理信号的织物领域的现有技术表现出不同的缺点，例如，申请人为SmartLife Technology Limited的专利申请US7779656记载了编织技术，特别是用于纱线具有导电特性的服装的技术。这些服装有助于监测穿着者的生理信号。电极连接到服装或结合于服装中，轨迹是连接到端子连接器的导电纱线，端子连接器定位在服装上的别处。轨迹具有可能结合到织物中的两个方向，所以当电极位于不同位置时轨迹严重限制将电极和端子连接器连接。在本文的图1A中示出这种情况。 [0010] 申请人为Electronics and Telecommunications Research Institute的专利公开文本US7783334记载了用于测量生理信号的服装，该服装包括：电极，电极由导电织物制成并且检测生理信号；轨迹，通过该轨迹传送检测的生理信号；生理信号测量单元，该生理信号测量单元连接到传输线，接收生理信号，测量关于与生理信号有关的身体状况的信息；和容器，生理信号测量单元插入该容器中。由导电线制成的轨迹没有结合在服装中，这些轨迹通过缝褶固定到服装。这种选择具有某些限制，轨迹没有结合到服装中意味着服装不舒适，另一方面因为轨迹由金属线制成，所以轨迹的弹性低。 [0011] 专利申请US2010198038记载了电极板，该电极板包括：具有平坦表面的材料；设置在材料的平坦表面上并且由包含碳纳米管的导电墨形成的布线层；和连接到布线层的电极。导电墨不是弹性的。导电墨的成分完全 不同于硅酮橡胶的成分。需要将墨施加到平坦区域中。当该区域是纺织品时，需要施加第一层，这是因为纺织品的编制呈现出孔洞。导电墨的最大问题在于机械特性，因为织物必需承受水、磨损、拉伸、冲击等。导电墨不满足这些要求。对材料的说明不仅针对导电性是重要的，而且针对机械性能也是重要的。 [0012] 因为，根据本领域现有技术，包括弹性导电区域的织物的发展仍然很受关注，其中导电区域结合到织物中并且可以是轨迹。 发明内容[0013] 在获取某些生理信号(如ECG)时，重要的是获得多个信号以提供精确诊断。用于获取ECG信号的织物中的电极的数量受限于将电极连接到通过轨迹收集信号的装置的可能性。目的是由柔性弹性导电材料制成轨迹以根据需要连接很多电极。 [0014] 电极的位置和数量会由于轨迹限制而改变服装性能，为了不降低织物性能，轨迹必需结合在织物中。 [0015] 在获取某些生理信号(如ECG)时，重要的是保证电极附着到身体，结合到织物中的电极不包含附连到皮肤的任何粘合剂。为此，非常需要在活动中减少电极的移动以完成通过传统电极获取信号。 [0016] 在本发明的第一方面，提供一种织物，该织物至少包括结合到织物中的弹性导电区域，其中弹性导电区域包括装载有导电材料的硅酮橡胶层，弹性导电区域的厚度从120到800μm厚。弹性导电区域是可以连接到电极以获取生理信号(例如ECG信号)的轨迹。导电区域可以具有任意形状和任意方向。这扩展了根据需要在织物中放置很多电极、然后将所有电极通过导电区域连接到电连接器的可能性。每个导电区域像独立轨迹一样起作用。 [0017] 因此，根据本发明，术语“弹性导电区域”和“弹性导电轨迹”可互换。 [0018] 具有包括装载有导电材料的硅酮橡胶的导电区域的织物提高轨迹的柔性、弹性和导电性。装载有导电材料的硅酮橡胶的柔性和弹性使得导电性 不受织物运动妨碍。此外，硅酮不会随着洗涤而丧失其特性。 [0019] 现有技术中没有提到包括结合到织物中的弹性导电区域的织物可以提供优异的柔性和弹性和优异的集成织物导电区域。 [0020] 导电材料的量一旦达到渗流阈值则不重要，该值取决于导电填充物和硅酮。本发明的目的是能够利用硅酮导电橡胶实现和保持弹性织物中的低电阻值，并能够以任意形状和方向施加导电硅酮。 [0021] 因此，本发明的一个方面涉及一种织物，该织物包括结合到织物中的至少一个导电区域，其中导电区域包括装载有数量在5％w/w至40％w/w之间的导电材料的硅酮橡胶的第一层。 [0022] 优选地，至少一个导电区域表示一至二十个导电区域。更优选地，是一至十个导电区域。更优选地，是一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个导电区域。 [0023] 本发明的装载有导电材料的硅酮橡胶是室温固化硅酮。 [0024] 室温固化硅酮是通过化学反应在室温下硬化或固化的硅酮。 [0025] 硅酮橡胶的导电特性取决于导电材料(例如碳纤维(CF)、碳黑(CP)、镍包石墨(NG)、铜纤维(Cu))多密集。如上述Anium Sa1eem等人的文章中记载，至少达到导电材料(例如CF)的量满足渗流阈值是很重要的。由于这一点取决于碳纤维(CF)的数量和碳纤维之间的距离，很明显当拉伸材料时，材料将低于渗流阈值，确保在材料期间材料的导电性不会超过渗流阈值，而是尽可能接近饱和点，但是随着接近饱和点，硅酮将损失机械特性。该文章提出正确混合不足以获得低电阻值。 [0026] 制备结合到织物中的弹性导电区域的方法包括当将硅酮橡胶直接印刷到织物时施加压力以消除将破坏导电性的任何气泡的步骤。为此，本申请的系统是使用低速高压的丝网印刷处理。施加的压力从0.2到0.8Kg/m2，优选地从0.3到0.5Kg/m2，特别优选的压力为2 0.45Kg/m。 [0027] 低速将使得高粘度硅酮橡胶在高压力施加的相同点处落入织物中。重要的方面是涂层的厚度，导电硅酮涂层越厚，则机械性能越好，从而当拉伸材料时导电特性越好。根据本发明的实施例，弹性导电轨迹至少120μm厚，优选为至少200μm厚。根据本发明的特定实施例，轨迹的厚度为120- 800μm厚，优选为120-500μm厚，更优选为250-500μm厚，特别优选为300-400μm厚。 [0028] 本发明的制备方法包括在室温下固化硅酮橡胶的步骤。在本发明中，硅酮橡胶被固化到织物中。当需要减少固化时间时，可包括在80℃至200℃下预固化的步骤。优选地，在90℃至165℃的温度下执行预固化步骤。 [0029] 因此，本发明的另一方面涉及用于制备本发明的织物的方法，该方法包括如下步骤： [0030] a)将装载有数量在5％w/w至40％w/w之间的导电材料的第一层的硅酮橡胶液体印刷在织物中； [0031] b)在80℃到200℃之间的温度下预固化第一层达一分钟； [0032] c)在室温下固化第一层。 [0033] 本发明的另一方面涉及使用硅酮橡胶制备本发明的织物的方法，硅酮橡胶装载有数量从5％w/w到40％w/w的导电材料。 [0034] 包括弹性导电区域的本发明的织物可以结合到装置中以接收和收集和/或存储和/或处理、和/或传输来自所述织物的数据。 [0035] 因此，在本发明的另一方面中提供装置，该装置包括： [0036] a)本发明的织物； [0037] b)用于接收和收集和/或存储和/或处理、和/或传输来自所述织物的数据的电子仪器。 [0038] 采用本发明的织物可以裁制服装。 [0040] 图1A示出根据本领域现有技术的服装的正视图。 [0041] 图1B示出本发明的服装的正视图。 [0042] 图2示出ECG条带，其中导电区域被拉伸它们原始长度的约25％。在条带的左部(线的左侧)，导电区域没有被拉伸，在条带的右部(线的右侧)，导电区域被拉伸25％。 [0043] 图3示出ECG条带，其中导电区域被拉伸它们原始长度的约25％。在条带的左部(线的左侧)，导电区域没有被拉伸，在条带的右部(线的右侧)，导电区域被拉伸25％。 [0044] 图4示出ECG条带，其中导电区域被拉伸它们原始长度的约50％。在条带的左部(线的左侧)，导电区域没有被拉伸，在条带的右部(线的右侧)，导电区域被拉伸50％。 [0045] 图5示出ECG条带，其中导电区域被拉伸它们原始长度的约50％。在条带的左部(线的左侧)，轨迹没有被拉伸，在条带的右部(线的右侧)，导电区域被拉伸50％。 具体实施方式[0046] 如上所述，本发明的第一方面涉及织物，该织物至少包括结合到织物中的导电区域1，其中导电区域1包括硅酮橡胶层，该硅酮橡胶层装载有数量从5％w/w到40％w/w的导电材料。该织物能够拉伸达到1％至200％之间。 [0047] 本领域技术人员知晓适合于本发明的若干织物，优选为弹性织物，例如聚酯、尼龙。弹性织物的非限制性示例是包括百分比从3％w/w到20％w/w的氨纶的织物。 [0048] 当柔性弹性的导电区域1为细长时，织物支撑物基本沿该层全部长度延伸。硅酮的柔性和弹性能够使得导电区域1保持非常好的适形度并且导电性不会中断。 [0049] 如上所述，结合到织物中的导电区域1作为轨迹。因此，在本发明的具体实施例中，织物包括至少导电区域1(轨迹)、与轨迹1电接触的至少电极2和放置在轨迹1中的至少电连接器3。因此，导电区域1(轨迹)将来自放置成与用户皮肤接触的电极2的电信号传送到放置在导电区域1(轨迹)中的电连接器3。电连接器3可以与电子仪器接触，以接收和收集和/或存储和/或处理、和/或传送来自所述织物的数据。 [0050] 本文描述的导电区域包括硅酮橡胶第一层，该第一层装载有导电材料。硅酮橡胶在固化处理之前是液体高粘度状态。当硅酮处于高粘度状态 时，被印刷在织物中。这意味着联合硅酮-织物是没有粘合剂的联合体。高粘度状态的硅酮当被印刷在织物中时，能够渗透到织物的孔洞中，与织物的纤维的结构固定在一起。因此，本发明中描述的导电区域被结合到织物中。 [0051] 因此，本发明的范围还包括织物，该织物至少包括结合到织物中的弹性导电轨迹，其中弹性导电轨迹包括装载有导电材料的硅酮橡胶，该织物可由以下步骤获得： [0052] a)施加从0.2到0.8Kg/m2的压力，将装载有导电材料的硅酮橡胶的第一涂层丝网印刷在织物上； [0053] b)在80℃到200℃之间的温度下预固化第一涂层达一分钟； [0054] c)在室温下固化第一涂层； [0055] 印刷的涂层的厚度从120至800μm。 [0056] 可替换地，导电区域不是直接印刷在织物上，在织物和导电区域之间存在第二硅酮层。印刷在织物上的第二硅酮层被结合到织物中，因为第二硅酮层渗透到织物的孔洞中并且与织物的纤维的结构固定在一起；之后装载有导电材料的硅酮橡胶印刷在第二硅酮层上，硅酮橡胶可以通过化学键结合到硅酮的分子结构中。在任一情况下，织物的凝聚强度提高。结果，装载有导电材料的硅酮橡胶和第二硅酮橡胶共同结合到织物中。 [0058] 本文使用的术语“碳黑”表示通过在受控条件下气体或液体碳氢化合物的不完全燃烧或热分解产生的胶粒形式的碳。碳黑的物理外观是黑色微细颗粒或粉末。存在与反应条件相关的不同类型的碳黑，例如有炉黑、灯黑、热碳黑、乙炔黑、槽法碳黑。 [0059] 在优选实施例中，导电材料的百分比在10％到35％之间。在更优选的实施例中，导电材料的百分比在15％到30％之间。在另一优选实施例中，导电材料的百分比在20％到25％之间。 [0060] 为有助于织物和第一层之间的联合，可以在织物和装载有导电材料1的硅酮橡胶的第一层之间放置第二硅酮橡胶层。 [0061] 因此，在本发明的这个方面的实施例中，织物还包括放置在织物和装载有导电材料1的硅酮橡胶的第一层之间的第二硅酮橡胶层。 [0063] 本发明的织物当包括将放置成与皮肤接触的电极2时会获取生理信号。 [0064] 因此，在本发明的这个方面的另一实施例中，织物包括将放置成与用户的皮肤接触并且与导电区域1电接触的电极2， [0065] 本文使用的术语“电极”表示与皮肤接触的导电层的区域，在该区域中接收生理信号或者将电脉冲传输给用户。 [0066] 在这个方面的优选实施例中，电极2包括由导电纤维和非导电纤维制成的导电织物。更优选地，电极2表示由导电纤维制成的导电织物。 [0067] 优选地，导电纤维由涂银尼龙(例如来自Laird Sauquoit Industries的 纱线)制成，非导电纤维由尼龙制成。导电纤维的非限制性示例是由银、铜、镍、不锈钢、金制成、涂覆有导电材料的非导电纤维、或上述各项的混合物制成的纤维。非导电纤维的非限制性示例是木材、丝线、棉、亚麻、黄麻、丙烯酸纤维、聚酰胺聚酯、尼龙和/或弹性纱线(例如来自InvistaTM S.a.r.l的商标为 的氨纶)。 [0068] 在这个方面的优选实施例中，电极2是装载有数量在5％w/w和40％w/w之间的导电材料的硅酮橡胶层，该硅酮橡胶层结合到织物中。当柔性弹性导电电极为细长时，织物支撑物基本沿着该层的全部长度延伸。硅酮的柔性和弹性使得电极保持非常好的适形度并且基本通过整个区域与患者的皮肤进行电表面接触。 [0069] 在心电图(ECG)测量中，人体的皮肤和电极之间的接触电阻可以是约几个MΩ。因此，当装载有导电材料的硅酮橡胶被拉伸约50％时，从装载有导电材料的硅酮橡胶的一端(电极接触部分)到另一端(连接器部分)的1000KΩ或更小的电阻值足以供实际使用。 [0070] 因此，在这个方面的实施例中，装载有导电材料的硅酮橡胶的每厘米 (cm)电阻为1000KΩ/cm或更小，优选为500KΩ/cm或更小。在本发明的这个方面的另一实施例中，装载有导电材料的硅酮橡胶的每厘米(cm)电阻为从50Ω/cm至100kΩ/cm，优选为从1KΩ/cm至 100KΩ/cm，特别优选地，每厘米(cm)电阻为从50Ω/cm至10KΩ/cm。 [0071] 在这个方面的另一实施例中，装载有导电材料的硅酮橡胶的固化温度在20℃至200℃之间。更优选实施例的固化温度在50℃至140℃之间。在另一优选实施例中，固化温度在100℃至120℃之间。 [0073] 因此，在这个方面的实施例中，装载有数量在5％w/w至40％w/w之间的导电材料的硅酮橡胶包括： [0074] a) 具有硅结合链烯基团的二有机聚硅氧烷； [0075] b) 有机氢聚硅氧烷； [0076] c) 铂催化剂；和 [0077] d) 导电材料。 [0078] 具有硅结合链烯基团的二有机聚硅氧烷的示例是：二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷胶、二甲基烯丙基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷胶、苯基甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物胶、二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的甲基乙烯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物胶、和硅烷醇封端的甲基乙烯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物胶。 [0079] 有机氢聚硅氧烷的示例是：三甲基甲硅氧烷基封端的甲基氢聚硅氧烷、三甲基甲硅氧烷基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物、二甲基苯基甲硅氧烷基封端的甲基苯基硅氧烷甲基氢聚硅氧烷共聚物、环甲基氢聚硅氧烷共聚物、和由二甲基氢甲硅氧烷基单位和8iO4/2单位组成的共聚物。 [0080] 已知多种铂催化剂作为用于通过硅氢化反应固化的硅酮成分的固化加速催化剂。铂催化剂的示例是：铂黑、活性碳上的铂、微硅粉上的铂、氢氯铂酸、氢氯铂酸的乙醇溶液、铂烯烃配合物、四氯化铂、铂乙烯基硅氧 烷配合物、氢氯铂酸-烯烃配合物、氢氯铂酸甲基乙烯基硅氧烷配合物。 [0081] 在这个方面的优选实施例中，装载有数量在5％w/w至40％w/w之间的导电材料的硅酮橡胶包括： [0082] a)百分比在60％w/w至75％w/w之间的二乙烯基聚二甲基硅氧烷； [0083] b)百分比在7％w/w至15％w/w之间的二氧硅氧烷， [0084] c)百分比在5％w/w至15％w/w之间的碳黑， [0085] d)百分比在0.001％w/w至0.05％w/w之间的铂(0)-1，3-二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷(CAS No.68478-92-2)，和 [0086] e)百分比在3％w/w至7％w/w之间的聚二甲基氢硅氧烷。 [0087] 实现织物和弹性导电导电材料之间的高级别粘结强度，这是因为涂层材料很容易渗透到与织物的纤维的结构固定在一起的线之间的空隙，导致弹性导电材料结合到织物中。 [0088] 液体印刷是将层叠和液体涂覆结合起来的涂覆方法，在这种情况下将涂覆的硅酮是液体(高粘度)硅酮，但是与层叠处理类似，仅施加在织物的一侧上，而不是施加在两侧上。厚度控制在涂层中很重要，这是因为在测量涂层的厚度时这些涂层改变织物特性。 [0089] 如本领域中众所周知的，术语液体印刷包括处于液体状态的印刷材料被沉积在支撑物上的一类印刷处理。在这一类印刷处理中包括：丝网印刷和数字印刷。在数字印刷处理中，通过分配器直接施加材料，分配器再现数字印刷的设计。丝网印刷处理中，使用薄板沉积液体材料。模板可以制造成不同设计和厚度。 [0090] 如上所述，在本发明的另一方面中提供本发明的织物的制备处理，其包括如下步骤： [0091] a)将装载有数量在5％w/w至40％w/w之间的导电材料的硅酮橡胶的第一涂层液体印刷在织物上； [0092] b)在80℃到200℃之间的温度下预固化第一涂层达一分钟； [0093] c)在室温下固化第一涂层。 [0094] 根据本发明的实施例，液体印刷处理是丝网印刷处理。 [0095] 本发明中使用的术语“室温”表示在20℃至30℃之间的温度，例如 25℃。 [0096] 印刷电路板是通过将导电材料印刷在板上而在板中涂覆的导电布线系统，不同电子元件可以连接到导电布线系统以实现不同目的。本发明记载了具有弹性和柔性机械特性的电路，其中板是织物网，布线系统是印刷在织物上的导电硅酮。一旦硅酮固化，则不能再连接任意电子元件，所以为了使用硅酮作为布线系统，在施加液体导电硅酮之前，电子元件将被放置在织物上，这种方法被描述为优选实施例，其包括如下步骤： [0097] a)利用热粘合剂涂覆电极； [0098] b)将电极固定到织物； [0099] c)将装载有数量在5％w/w至40％w/w之间的导电材料的硅酮橡胶的第一涂层液体印刷在织物上； [0100] d)在80℃到200℃之间的温度下预固化第一涂层达一分钟； [0101] e)涂覆绝缘材料层，绝缘材料层覆盖装载有导电材料的硅酮橡胶的第一层； [0102] f)在室温下固化； [0103] g)放置连接器。 [0104] 在优选实施例中，装载有导电材料的硅酮橡胶的第一层被丝网印刷成厚度为120-800μm，优选为200-500μm，特别优选为300-400μm。 [0105] 电极放置在织物上，使得电极与轨迹电接触。 [0106] 步骤a)和b)描述用于准备电极的处理，步骤c)至f)描述用于制备导电区域的处理。用于制备导电区域的处理的步骤c)至g)可以在用于准备电极的处理的步骤a)和b)之前执行。 [0107] 当织物还包括放置在织物和装载有导电材料的硅酮橡胶的第一层之间的第二硅酮橡胶层时，在步骤d)之前，可以执行液体印刷硅酮的步骤和预固化第二硅酮的步骤。 [0108] 在说明书和权利要求书中，词语“包括”和该词语的变化形式不是要排除其他技术特征、添加剂、部件或步骤。此外，词语“包括”包含“由……组成”的情况。本发明的附加目的、优点和特征在本领域技术人员阅读说明书之后将变得显而易见，或者可以通过实施本发明而获知。举 例提供下列示例和附图，这些示例和附图不是要限制本发明。与附图有关并且在权利要求中放在括号中的附图标记仅用于增强权利要求的可读性，不应当理解为限制权利要求的范围。此外，本发明覆盖本文描述的具体和优选实施例的所有可能组合。 [0109] 示例 [0110] 示例1 [0111] 测量具有不同程度级别的本发明的织物的性能，以评价这如何影响信号的质量。本示例中的织物包括导电区域、由导电纤维和非导电纤维制成的导电织物的两个电极，导电区域包括导电硅酮(来自Alpina Technische Produkte GmbH的VP97065/30)，导电纤维由涂银尼龙(来自LairdSauquoit Industries的X- 纱线)制成，非导电纤维由尼龙制成。 [0112] 为测试和评价通过包括导电硅酮VP97065/30的导电区域传送的信号，之后进行测试，其中导电区域受到不同程度的拉伸以评价信号畸变多少。 [0113] 评价三种状态：保持原状、导电区域被拉伸约25％、和导电区域被拉伸约50％。信号由(来自Fluke Corporation)的PS420多参数患者ECG模拟器产生，并且被传送通过电极，信号通过包括导电硅酮的导电区域被传导至用于接收和传输信号的电子仪器，从而到达用于可视化和进一步分析的计算机。 [0114] 导电区域的拉伸程度如下： [0115] 保持原状：导电区域未被拉伸，保持它们的原始长度6.5cm。 [0116] 25％拉伸：导电区域被拉伸它们原始长度的约25％，8.125cm。 [0117] 50％拉伸：导电区域被拉伸它们原始长度的约50％，9.75cm。 [0118] 对于每种状态(保持原状、25％和50％拉伸)，获取由ECG模拟器的9-10次心搏组成的信号的两段(每段10秒，因为模拟器构造成每分钟搏动60次)。 [0119] 当利用不同程度的拉伸获得不同心电图信号时，我们对这些信号某些测量，以评价包括导电硅酮的导电区域的性能。对信号执行的测量如下： [0120] 视觉测量 [0121] 这种测量是仅通过观察信号来直接识别所获取信号在形态和检测的噪声方面的质量。这种视觉识别还用于识别哪些搏动(QRS波)和特性波是可识别的，哪些搏动和特性波噪声太多而不能由心脏病专家识别。对不同程度的导电区域拉伸中的每一种分析总共500次搏动。 [0122] 对信号的测量 [0123] 这些测量在每种拉伸程度中记录的信号上进行。这些测量涉及对记录信号的手动和自动分析。 [0124] 互相关：信号在不同拉伸程度之间被分开，并且比较彼此之间的相关性。互相关是对两个波形的相似性的测量，作为对两个波形中的一个施加的时间延迟的函数。这非常有用，这是因为这使用总是产生相同搏动的ECG模拟器，搏动之间没有差别。这意味着如果我们在两个信号(一个没有拉伸，一个进行拉伸)进行互相关，则它们之间的唯一差别将是噪声。这种测量结果从0(无相似性，完全不同)到1(信号相同)。 [0125] RMS噪声：在搏动之间计算T-P段的RMS(均方根)。这种测量针对每种拉伸程度完成，被平均，并且将为我们提供对信号中噪声的估计。这些测量是手动完成(以选择每段的开头和终点)。 [0126] 这两个值都非常重要，并且是对信号中存在的噪声和通过拉伸装载有导电材料的硅酮橡胶引起的畸变的非常好的估计量。 [0127] 结果 [0128] 这部分呈现出由下列测试方案获得的结果。这些结果涉及在前面部分中描述的所采取的所有测量。信息被呈现为分成两个部分：可视化结果和对信号的测量。 [0129] 从计算机直接捕捉信号所获得的可视化结果 [0130] 横跨ECG条带的线表示拉伸开始并保持直到条带终止的点。 [0131] a)25％拉伸 [0132] 两个示例(图2、图3)，在条带的左部(线的左侧)，导电区域没有被拉伸，在条带的右部(线的右侧)，导电区域被拉伸25％。 [0133] b)50％拉伸 [0134] 两个示例(图4、图5)，在条带的左部(线的左侧)，导电区域没有被拉伸，在条带的右部(线的右侧)，导电区域被拉伸50％。 [0135] 根据这些信号很容易观察到，信号的质量几乎不受对导电区域拉伸的影响。当轨迹被拉伸50％时，出现并看到更多噪声，但是这种噪声不足以使信号损坏，所有的波和特征点仍然可以看到，同时这是在后处理中很容易过滤的噪声。 [0136] 信号测量结果 [0137] 在这部分中，示出如前文所说明的对信号手动和自动进行测量所获得的结果。这些结果提供对信号的噪声和质量的更精确近似。 [0138] a)RMS噪声 [0139] 25％拉伸 [0140] 针对四个不同段给出这些结果，其中两段中导电区域没有被拉伸(未拉伸_1和未拉伸_2)，另外两段中导电区域被拉伸25％(25％拉伸_1和25％拉伸_2)。 [0141] 表1.RMS噪声 [0142] RMS噪声 未拉伸1 0.11918993 25％拉伸1 0.13268027 未拉伸2 0.14075932 25％拉伸2 0.14376695 [0143] 在这两种情况下，没有拉伸导电区域的信号中的噪声少于当导电区域被拉伸之后的噪声。这一点对于平均结果来说更清楚。 [0144] 表2.平均RMS噪声 [0145] RMS噪声 未拉伸 0.12997463 25％拉伸 0.13822361 [0146] 50％拉伸 [0147] 针对四个不同段给出这些结果，其中两段中导电区域没有被拉伸(未拉伸_1和未拉伸_2)，另外两段中导电区域被拉伸50％(50％拉伸_1和 50％拉伸2)。 [0148] 表3.RMS噪声 [0149] RMS噪声 未拉伸1 0.14470239 50％拉伸1 0.14615933 未拉伸2 0.14576144 50％拉伸2 0.15123728 [0150] 在这两种情况下，没有拉伸导电区域的信号中的噪声少于当导电区域被拉伸之后的噪声。这一点对于平均结果来说更清楚。 [0151] 表4.平均RMS噪声 [0152] RMS噪声 未拉伸 0.14523191 50％拉伸 0.1486983 [0153] 互相关 [0154] 这种测量提供对信号质量的估计，是接近最佳值的值，因为表示出在导电区域没有被拉伸时获得的信号等于导电区域被拉伸时获得的信号。下表5示出针对25％拉伸和50％拉伸的结果。 [0155] 表5.互相关 [0156] 互相关 未拉伸/25％拉伸 0.975041781 未拉伸/50％拉伸 0.960290 [0157] 表5示出在两种下信号都几乎不会被噪声破坏。和预期一样，50％拉伸稍有变差，但是结果非常好，在最差的情况下仍具有96％的相似性(噪声仅4％)。 [0158] 分析这里示出的数据，可以概括出限定导电区域的性能的某些结论：导电区域适合于传输生物电势，特别是从这里可以看出，对于心电图信号，导电区域在拉伸的情况下也表现非常好，对信号的破坏(噪声)非常小，当导电区域被拉伸时，心电图的所有特征点和波也可被完美识别，从而在目视检查ECG时不存在问题。 [0159] 本申请中引用的对比文件 [0160] US7779656 [0161] US7783334 [0162] US2010198038 [0163] Anjum Saleem等人，“Fabrication of extrinsically conductive silicone rubbers with high elasticity and analysis of their mechanical and electrical characteristics”，Polymers2010，卷2(3)，200-210页 |
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