面向生理檢測的電子織物研究.pdf

1、隨著可穿戴技術(shù)的不斷提高，能夠?yàn)橛脩粼诩揖雍蛻敉猸h(huán)境中提供長期健康監(jiān)護(hù)。傳統(tǒng)Holter監(jiān)護(hù)儀只能做到連續(xù)3天監(jiān)測，主要原因之一是凝膠濕電極不適合長期與皮膚接觸，容易引起皮膚紅腫等過敏反應(yīng)。金屬干電極干擾和噪聲較大，穿戴舒適性較差，運(yùn)動偽跡明顯。織物基生理傳感是很有潛力的解決途徑，但是實(shí)用化的柔性傳感研究還面臨著嚴(yán)峻的理論和技術(shù)挑戰(zhàn)。在日?；顒颖尘皺z測心電時，人體的運(yùn)動容易造成織物電極的滑動、變形與脫落，從而造成“運(yùn)動偽跡”，影響心電信

2、號質(zhì)量。電極的材料與工藝，結(jié)構(gòu)與厚度，尺寸與形狀也是心電信號質(zhì)量的重要影響因素。
　　本文對可穿戴電子織物心電電極在健康監(jiān)護(hù)方面的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究和探索，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括：
　?。?）抑制運(yùn)動偽跡的織物電極結(jié)構(gòu)及不同材料和工藝織物電極的ECG信號測試
　　分析了電子織物機(jī)械、電氣和結(jié)構(gòu)特性，歸納了影響柔性織物電極傳感性能的主要因素：電極材料與工藝，結(jié)構(gòu)與厚度，尺寸與形狀。根據(jù)織物電極特性、心電電極采集原理和運(yùn)動偽跡

3、的主要來源，提出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、性能良好的抑制運(yùn)動偽跡層疊結(jié)構(gòu)電極設(shè)計方案。總結(jié)了當(dāng)前柔性織物電極主流制備方式，甄選三種不同材料與工藝（導(dǎo)電布、導(dǎo)電泡棉和石墨烯涂層）制備織物電極。對這三種織物電極進(jìn)行ECG信號采集對比試驗(yàn)，驗(yàn)證織物電極在心電信號采集中的可行性，通過對比ECG信號質(zhì)量優(yōu)選性能優(yōu)異的織物電極制作材料與工藝。
　?。?）電極-皮膚界面等效電路模型的建立
　　通過建立電極-皮膚界面等效模型，進(jìn)一步解析織物電極電氣性能。首

4、先分析了不同類型心電電極等效模型的特點(diǎn)，考慮織物電極本身的物理和化學(xué)特性，建立兩種不同織物電極-皮膚界面等效的電路模型；然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)電極與織物電極-皮膚界面接觸阻抗測試；最后，通過測試的阻抗譜與等效電路擬合結(jié)果，評估等效電路的有效性。
　?。?）織物電極的性能測試
　　電極-皮膚界面接觸阻抗測試反映出阻抗大小對ECG信號質(zhì)量有重要影響，可以通過增大織物電極尺寸減小阻抗來加以應(yīng)對。該部分對不同尺寸織物電極進(jìn)行系統(tǒng)分析，通過BI