电极、生物信号检测装置和测量生物信号的方法_2

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2是示出用于测量身体的生物电信号的电极100的示例的剖视图。
[0042]参照图1和图2,电极100包括:离子导电构件110,将附着到身体的表面;非导电构件120,形成在离子导电构件110上并包括通孔122 ;导电构件130,形成在非导电构件120上;非极化导电构件140,允许导电构件130和离子导电构件110的电耦合;支撑构件150,用于支撑离子导电构件110。然而,本公开不限于此。例如,根据另一示例,在图1和图2中示出的一个或更多个元件可不存在,或者附加的元件可设置在被构造为测量生物电信号的电极中。
[0043]参照图1,可以以基于非导电构件120的通孔122使离子导电构件110、非极化导电构件140和导电构件130成一体的一体形式来设置电极100。参照图2,可以以基于非导电构件120的通孔122使非极化导电构件140和导电构件130成一体的一体形式来设置电极 100。
[0044]可使用具有离子导电性和粘合性的物质(例如,水凝胶)来形成离子导电构件110。与可传输电信号的突起物(project1n)和容纳端(recipient)之间的点接触不同,离子导电构件110可通过电极100和信号处理装置之间的面接触来传送电信号。由于离子导电构件110直接附着到身体,所以水凝胶可以是柔性的,以减少不便。此外,可需要通过将水凝胶附着到身体来发送生物信号并需要水凝胶来抑制由于差的附着力而产生的噪声。水凝胶可具有合适水平的粘合强度,这种合适水平的粘合强度不会伤害皮肤,不会在拆卸期间引起疼痛和/或不会引起由长时间使用引起的真皮坏死。水凝胶可具有在不需要应用额外的粘合剂的情况下针对皮肤的合适水平的粘合强度。针对皮肤的粘合强度可大于或等于大约50克/平方厘米(g/cm2)。
[0045]离子导电构件110可通过具有高含水量和高度生物相容性的聚合物的聚合作用来制造。离子导电构件I1可包括亲水性聚合物和合成聚合物。亲水性聚合物可以指天然衍生的并包括骨胶原(collagen)、明胶(gelatin)、血纤维蛋白(fibrin)、藻酸(alginicacid)、透明质酸(hyaluronic acid)、脱乙酰壳多糖(chitosan)和葡聚糖(dextran)中至少之一的天然聚合物。合成聚合物可包括聚乙二醇(polyethylene glycol)、聚(甲基丙烯酸-2-轻乙酯)(2-hydroxyethyl methacrylate, PHEMA)、聚(甲基丙烯酸 N, N-乙基氨基乙酯)、聚丙烯酸(PAAc)、聚(丙交酯-己内酯)(PLC)、聚乙醇酸交酯(PGA)、聚己酸内酯(PCL)、聚(己内酯-丙交酯)无规共聚物(PCLA)、聚(己内酯-乙交酯)无规共聚物(PCGA)、聚(丙交酯-乙交酯)无规共聚物(PLGA)和聚丙烯酰胺。
[0046]形成在非导电构件120中的通孔122可允许设置于非导电构件120上的导电构件130的一部分和设置于非导电构件120下方的离子导电构件110的一部分一体地连接。
[0047]可使用具有非导电性、绝缘性质和粘合性的物质来形成非导电构件120。非导电构件120可包括聚对苯二甲酸乙酯(PET)、尼龙、聚丙烯(PP)、聚氨酯(I3U)、聚碳酸酯(PC)和聚丙烯酸酯(PA)中的至少一种。
[0048]两个导电构件130可连接到非导电构件120并可填充非导电构件120的通孔122。可使用具有导电性和粘合性的物质来形成导电构件130。例如,导电构件130可包括导电粘合带。导电构件130可包括具有低电化学反应性的物质(诸如,碳(C))。
[0049]非极化导电构件140可包括银/氯化银(Ag/AgCl)、银(Ag)^H (Cu)、氯化铜(CuCl)、钨(W)和不锈钢中的至少一种。此外,非极化导电构件140可包括复合物,其中,该复合物包括金属/不溶性金属盐(诸如,Ag/AgCl)。因此,非极化导电构件140可提高离子导电构件110和导电构件130之间的电耦合。
[0050]可使用印刷或涂覆法来形成非极化导电构件140。例如,可通过将Ag/AgCl糊(paste)涂覆在导电构件130上来形成非极化导电构件140。例如,Ag/AgCl糊可包括大约50重量%至70重量%的Ag和AgCl。Ag/AgCl糊可被应用在聚合物基质(matrix)上,以形成非极化导电构件140。聚合物基质可以是例如环氧树脂。通过涂覆法形成的非极化导电构件140的厚度可以在几十微米的范围内,并且电极100的整体厚度也可在几十微米的范围内。
[0051]非极化导电构件140的非极化性可基于医疗器械促进协会(AAMI)的标准来确定,并在10赫兹(Hz)界面中可具有低于3千欧姆Ο?Ω)的阻抗。
[0052]此外,可以以板或膜的形式来设置非极性导电构件140。
[0053]如果以板或膜的形式来形成非极性导电构件140,则离子导电构件110的水凝胶的水组分可能不容易穿过非极性导电构件140。因此,非极性导电构件140不会受化学改变的影响。
[0054]在示例中,可以以基于非导电构件120的通孔122使离子导电构件110、非极化导电构件140和导电构件130成一体的一体形式来设置图1的电极100。在另一示例中,可以以基于非导电构件120的通孔122使非极化导电构件140和导电构件130成一体的一体形式来设置图2的电极100。
[0055]如果以墨的形成来设置非极化导电构件140,则离子导电构件110的水凝胶的水组分可被吸收到形成为墨的非极化导电构件140和导电构件130之间。因此,可形成电化学异质金属接合,从而在离子导电构件110、非极化导电构件140和导电构件130之间产生气体。可选地,墨和导电构件130可发生化学改变。图2的电极100可防止化学电池引起的不期望的化学反应,其中,该化学电池在包括在离子导电构件110中的湿气渗入非极化导电构件140和导电构件130时被形成。为了防止化学改变,可使用由于异相金属接合而具有低电化学反应性的银/氯化银-镍(Ag/AgCl-Ni)或银/氯化银-碳(Ag/AgCl-C)来在导电构件130和非极化导电构件140之间一成界面。
[0056]支撑构件150可被形成以防止离子导电构件110从电极100脱离。支撑构件150可包括软橡胶、聚乙烯泡沫(polyethylene foam)、聚氨酯泡沫(polyurethane foam)、脲泡沫(urea foam)、聚氯乙烯(PVC)泡沫、聚丙烯泡沫(polypropylene foam)、聚苯乙烯泡沫(polystyrene foam)、聚醋酸乙烯酯泡沫(polyvinyl acetate foam)、三聚氰胺树脂泡沫和酚醛树脂泡沫中的至少一种。支撑构件150还提供支撑所需的摩擦力。
[0057]图3和图4是示出生物信号检测装置200的剖视图。
[0058]参照图3和图4,生物信号检测装置200包括电极100和信号处理装置210。信号处理装置210可包括两个端子215。电极100可包括:离子导电构件110,将被附着在身体表面;非导电构件120,形成在离子导电构件110上并包括通孔122 ;导电构件130,形成在非导电构件120之上;非极化导电构件140,用于允许导电构件130和离子导电构件110之间的电耦合;支撑构件150,用于支撑离子导电构件110。然而,本公开不限于此。例如,根据另一示例,在图3和图4中示出的一个或更多个元件可不存在,或者可在生物信号检测装置中设置附加元件。
[0059]图5是示出生物信号检测装置200的信号处理装置210的示例的示图。
[0060]信号处理装置210包括:端子215,将被暴露在外面;模拟信号处理器220,用于处理从端子215传输的模拟信号;模拟/数字(A/D)信号转换器230,用于将模拟信号转换为数字信号;数字信号处理器240。然而,本公开不限于此。例如,根据另一示例,图5中示出的一个或更多个元件可不存在,或者可在信号处理装置中设置附加元件。
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