CN101686808A - 屏蔽的生物医学电极贴片 - Google Patents

Abstract

一种生物医学电极贴片，其具有改进的阻抗以容性耦合至外部电场。该贴片包括形成于其上表面的传导屏蔽体和接触部分。接触部分延伸通过膜层并且与由适于从患者传导电信号的材料制成的电极接触。形成于突片的下表面上的传导迹线延伸至接触垫。非传导层印刷于迹线之上并且其能够具有形成在其上的屏蔽体。

Description

屏蔽的生物医学电极贴片

【001】本发明涉及放置在患者身体上用以测量生理信号的电极贴片。

【002】在许多生物医学应用中，电子器件和治疗设备需要贴附到皮肤上以便观察和施予治疗或者监测患者的诸如血流、心率和血氧水平的情况。一些公共设备包括用于产生心电图的电极、体外除颤器、起搏设备、经皮神经刺激设备和透皮给药系统。这些设备通常将保持贴附到皮肤上很长的时间。

【003】现有电极中的传导部件暴露于由若干源产生的电场。现代家庭和医院病房具有许多电子设备和相关联的电缆，这些电子设备和电缆可能会干扰电极的工作。对于非卧床患者尤其是这样。粘附于非卧床患者的电极尤其易受由衣服产生的静电引起的电场影响。由于其固有电容，电极将响应于这些电场产生电流，该电流将干扰由电极发送和接收的信号的准确性。

【004】当患者不须卧床时，外部电场的问题尤为严重。由患者在衣服下所佩戴的电极易受由衣服产生的静电引起的噪声影响，该静电生成非常大幅度的噪声，该噪声干扰或完全模糊了被监测的生物医学信号。

【005】鉴于前述内容，提供一种适于贴附至患者皮肤并且被屏蔽于环境电场之外的电极是有利的。

【006】本发明的一方面包括一种包含膜层的生物医学电极贴片，该膜层具有印刷在上表面上的传导屏蔽部分和接触部分。屏蔽部分和接触部分在上表面上相互隔离。接触部分延伸通过膜层并且与由适于传导来自患者皮肤的电信号的材料制成的电极相接触。

【007】在本发明的另一方面中，膜层包括电极部分和从电极部分延伸的细长突片部分。接触部分印刷于电极部分的下表面上。印刷于迹线部分的下表面上的迹线延伸到电极部分上并且与接触垫相连接。屏蔽层印刷于电极的上表面和膜层的迹线部分上。

【008】在本发明的另一方面中，接地迹线形成于迹线部分的下表面上并且通过膜层耦合至屏蔽层。迹线屏蔽层印刷于位于迹线之上的迹线部分的下表面上。除了电耦合至迹线屏蔽层的接地迹线之外，非传导层将迹线屏蔽层与迹线分离。

【009】本发明的另一方面中，插座固定至屏蔽层并且包括屏蔽接触件和接触部分接触件。具有与屏蔽接触件和接触部分接触件相对应的接触件的插头可以安置于接收器之内。

【010】在附图中：

【011】图1是根据本发明实施例的生物医学贴片的分解图；

【012】图2是根据本发明实施例的支承屏蔽层的传导层的顶部平视图；

【013】图3是根据本发明实施例的形成于传导层中的通路的顶部平视图；

【014】图4是根据本发明实施例的支承接触部分的传导层的底部平视图；

【015】图5是根据本发明实施例的支承电介质层的传导层的顶部平视图；

【016】图6是根据本发明实施例的支承胶粘剂层的传导层的顶部平视图；

【017】图7是根据本发明实施例的支承非各向同性传导层的传导层的顶部平视图；

【018】图8是根据本发明实施例的具有固定至其上的机架的传导层的顶部平视图；

【019】图9是根据本发明实施例的用于电极贴片的屏蔽电路层的可选实施例的顶部平视图；

【020】图10是根据本发明实施例的图9的用于电极贴片的屏蔽电路层的底部平视图；

【021】图11是包括图9的电极贴片的组件的分解图；

【022】图12是根据本发明实施例的电极贴片的另一可选实施例的分解图；

【023】图13是从相反方向观看的图12的电极贴片的分解图；

【024】图14是图12的电极贴片的顶部平视图；

【025】图15是根据本发明实施例的电极贴片的另一可选实施例的分解图；

【026】图16是图15的电极贴片的顶部平视图；

【027】图17是图15的电极贴片的底部平视图；

【028】图18是根据本发明实施例的屏蔽电极贴片的另一可选实施例的分解图；

【029】图19是根据本发明实施例的电极贴片的另一可选实施例的分解图。

【030】参照图1，生物医学电极贴片10包括传导层12，其电耦合至由适于向患者皮肤传导电信号或者传导来自患者皮肤的电信号的材料形成的一个或多个电极14。在优选实施例中，电极14由水凝胶形成，例如Axelgaard的Ag602。可以将电极14制成的薄片形状并且切割成型或者通过UV固化或类似过程固化到适当位置。贴片10可以包括泡沫层16，该泡沫层16具有其尺寸适于容纳电极14的孔径18。泡沫层16的毗邻传导层12的表面可以支承诸如MacTac MP597的胶粘剂，所述胶粘剂用于将泡沫层16固定至传导层12。泡沫层16典型地可以进行一些压缩并且厚度略微小于电极14的厚度，使得电极从孔径18略微突出。具有多个电接触件22的机架20与电极14相对地安装至传导层。接触件22提供在贴片和监测设备或其它设备(未示出)之间传导信号的电连接。

【031】通过诸如压敏胶粘剂(PSA)的胶粘剂层24将机架20固定至传导层12。传导性PSA层26可以用于将来自接触件22的信号传导至传导层12。

【032】图2示出了传导层12的上表面。在一些实施例中，传导层12可以包括由诸如聚酯或类似材料的非传导材料制成的膜层28。屏蔽体30形成于传导层12上并且可以包括延伸在于与电极14相对应的位置之上的部分32a-32c。在一些实施例中，电介质层置于屏蔽体30和膜层28之间。在一些实施例中，屏蔽体30延伸到距膜层28的边缘有距离34的范围之内。在一些实施例中，距离34是大约0.025英寸。在膜层28的周界周围提供非传导区域可以降低例如当患者皮肤潮湿时最好避免在屏蔽体30和患者皮肤之间有不期望的电接触的可能性。

【033】在优选实施例中，屏蔽体30是由印刷于膜层28上表面上的传导墨水形成的。适当的墨水包括银墨水和银/氯化银，不过使用其他传导墨水也是可以的。可以通过现有技术已知的任意方法将墨水施加至膜层28。

【034】在膜层28的第一表面上还形成有若干接触垫36。虽然所示实施例的接触垫36对准成一行，但是也可能为其它布置。接触垫36优选地被布置成与耦合至贴片1的设备的导电构件相对应。在所示的实施例中，接触垫36被安置成与安装至机架20的接触22相对应。

【035】在屏蔽体30和接触垫36之间形成非传导间隙。然而，在一些实施例中，若干接触垫36与屏蔽体30分离并且彼此通过非传导间隙分离，而一个或多个接触垫36电耦合至屏蔽体30以便提供屏蔽体30和例如监测设备的地之间的连接，从而减少由贴片10输出的信号中的共模缺陷。在一些实施例中，屏蔽体30并不在接触垫36上延伸。在这样的实施例中，放置在接触垫上的连接器或设备可以为接触垫36提供电屏蔽。

【036】参照图3同时继续参照图2，迹线38可以将若干接触垫36连接至通路40，该通路40提供从膜层28的第一侧到与所述第一侧相对的第二侧的传导路径。接触垫36、迹线38和通路40可以由以现有技术中已知的任意方式施加的传导墨水形成，所述传导墨水例如为银墨水、银/氯化银墨水等。在所示的实施中，通路40具体化为孔42，该孔42延伸通过膜层并且具有印刷于膜层28的两侧上通孔42周围以及贯穿通孔42的传导墨水，使得膜层的一侧上的墨水与另一侧上的墨水相接触以形成电连接。

【037】在一些实施例中，将对准标记44印刷在膜28上。对准标记44可以具体化为通过环绕对准标记44的未印刷区域与屏蔽体30分离开的离散的传导墨水区域。

【038】参照图4，在膜层28的下表面上形成若干垫46。垫46典型地被安置成与电极14相对应并且可以与电极14具有大致相同的面积。在膜层28的下表面上还形成迹线48，其中每条迹线48从通路40延伸到垫46之一。在可选实施例中，通路40与垫46在同一位置使得不需要迹线48。

【039】参照图5，在一些实施例中，将电介质层50形成于屏蔽体30之上以减少由手指触碰和同屏蔽体30的其他电接触导致的噪声信号(artifact)。电介质层50可以在垫36之上界定开口52，使得暴露垫36。电介质层50还可以在对准标记44之上界定开口54使得他们保持可视。

【040】参照图6，将胶粘剂层24固定于屏蔽层30之上或者传导层12的电介质层50之上。胶粘剂层24可以界定暴露接触垫36的一个或多个孔55。可以使用各种类型的胶粘剂来形成胶粘剂层24。在一个实施例中，使用3M的1524医疗级PSA。胶粘剂层24还可以界定出使对准标记44暴露的开口56。参照图7，在一些实施例中，非各向同性的传导胶粘剂层26被安置于开口55之内。非各向同性胶粘剂层26可以由压敏胶粘剂形成，压敏胶粘剂将电传导通过层26的厚度，但基本不平行于层26传导电。在一些实施例中，消除胶粘剂层24并将层26扩展超过接触垫的面积以提供充分的胶粘剂接触。

【041】参照图8，将机架20粘附至胶粘剂层24和传导层26。机架20可以包括以与一个或多个对准标记44相对应的图案布置的开口58。当将机架20固定至胶粘剂层时，制造商可以利用对准标记44对准开口58来安置机架20，使得接触件22同垫36对准。机架20可以包括安装接触件22的面板(未示出)。在一个实施例中，面板60由硅树脂或其它弹性聚合物形成。可以在机架20上形成一个或多个锁定突片62、64以将监测设备或其他连接器保持在机架中。可以将释放片66固定至锁定突片64以使用户能够将锁定突片64扳开以移除插头或其他连接器。沿着机架20的侧部延伸的隆起部68可以用于将插头或其他连接器对准到机架中并且阻止横向运动，以便维持监测设备或其它连接器同接触22对准。

【042】参照图9，在电极贴片10的可选实施例中，膜层28包括突片部分80和电极部分82。在一些实施例中，屏蔽体30包括形成在突片80之上的屏蔽突片部分84。屏蔽突片部分84可以电耦合至屏蔽体30。电介质层可以形成在膜层28和包括屏蔽突片部分84的屏蔽体30之间。转移胶粘剂层86可以固定至屏蔽突片部分82或者电极部分80使得突片部分80可以重叠在电极部分82上并固定至电极部分82。转移胶粘剂层86典型的为双面胶粘剂膜并且可以包括压敏胶粘剂。

【043】突片部分80的末端部分88可以包括加劲件90以便于末端部分88同机架20的耦合。加劲件90可以包括一个或多个对准孔92以便于末端部分88在机架20中的安置。对准孔还可以延伸通过膜层28。

【044】参照图10，突片部分80的下表面可以包括从耦合至垫46的迹线38延伸的迹线突片部分94。在一些实施例中，在突片部分80的下表面上还形成接地迹线96。一个或多个通路98可以在接地迹线96和屏蔽突片部分84之间延伸。在所示的实施例中，通路98具体化为形成在具有其上印刷传导墨水的膜层中的孔，使得印刷在膜层的上表面之上的传导墨水与印刷在膜层28的下表面之上的墨水接触。还可以使用用于将接地迹线96与屏蔽突片部分84或屏蔽体30传导连接的其他技术。

【045】在一些实施例中，电介质层可以印刷在迹线突片部分94和接地迹线96之上。在其他实施例中，可以在电介质层之上形成下屏蔽层。下屏蔽层可以通过接地迹线96和通路98耦合至屏蔽层30。在一些实施例中，在下部屏蔽层之上形成附加的电介质层。

【046】参照图11，突片部分80可以如所示折叠，使得末端部分88在突片部分80上对折并且安置在突片部分80上一段距离110。将机架20粘附至膜层28的胶粘剂层24可以延伸于突片部分80之上并且固定至屏蔽体30，或在突片部分80的任一侧形成在屏蔽体30上的电介质层。机架20可以包括孔径112，突片部分80延伸通过该孔径112。突出部114延伸于孔径112之上并且固定至末端部分。销子可以从突出部114向下延伸并且进入在末端部分88和加劲件90中的对准孔92。

【047】参照图12、13和14，在可选实施例中，贴片10包括插座118，其容纳插头120或其他连接器以便将贴片10电耦合至监测装置或其他设备。将插座118固定至膜层122，该膜层122具有印刷在其上表面的屏蔽体124和印刷在其下表面的接触垫126。通路128延伸通过膜层并且电耦合至接触垫126。在所示的实施例中，通路128是印刷在延伸通过膜层的孔径130的任一侧上使得生成传导路径的传导墨水。未印刷的区域132可以形成在通路128周围，使得屏蔽124不电耦合至通路128。

【048】插座118包括一个或多个插座屏蔽接触件134和至少一个插座通路接触件136。在所示的实施例中，屏蔽接触同心地设置于垫接触件136周围。接触件134、136可以由传导多聚体胶粘剂形成并且可以延伸通过插座118。在使用中，插座通过胶粘剂接触件134、136固定至屏蔽体124和通路128。连接器120包括位置与接触件134、136相对应的连接器屏蔽接触件138和连接器通路接触件140，使得当连接器120安置在插座118之内时，接触件138电耦合至接触件134并且接触件140电耦合至接触件136。插座118可以包括与形成在连接器12上的孔径144相接合的一个或多个锁定突片142。锁定突片142可以包括与围绕孔径144的轮缘148相接合的钩状物146。

【049】对于贴片10的其他实施例，泡沫层15可以固定至膜层122的下表面。泡沫层的毗邻膜层122的表面可以支承诸如MacTac MP597的胶粘剂。泡沫层150可以包括容纳电极154的孔径152，该电极154由诸如水凝胶的材料形成。如在本文的其他实施例所描述的保持层和背衬层也可以固定至贴片10。

【050】参照图15至图17，在可选实施例中，生物医学电极贴片10包括膜层160，该膜层160具有印刷于或层压在其上表面的屏蔽部分162。在所示的实施例中，屏蔽部分162具有围绕印刷于或层压在膜层上的电介质部分164的环形部分。孔径166延伸通过电介质部分164和膜层160。紧固件168固定在孔径166之内。在所示的实施例中，紧固件168包括具有柱杆172的眼环170和柱帽174，该柱帽174的尺寸适于容纳柱杆172。紧固件168可以由传导性塑料形成或者可以支承传导涂层或诸如银/氯化银墨水的传导墨水。膜层160可以包括从其向外延伸的突片部分176。屏蔽部分162可以延伸于突片部分176之上。在一些实施例中，连接器固定至突片部分176以便将屏蔽部分162电耦合至监测设备。

【051】泡沫层178可以固定至膜层160的下表面并且传导界面180可以安置于泡沫层中的孔径182内与紧固件168电接触。在所示的实施例中，传导界面180由水凝胶形成并且其厚度可以略微大于泡沫层178的厚度，使得其略微的突出。

【052】参照图18，在可选实施例中，生物医学电极贴片10包括膜层184，该膜层184具有形成在其中的若干孔径186。由传导材料形成的屏蔽层188印刷于或层压在膜层184上。屏蔽层188包括位置与孔径186相对应的孔径190。在屏蔽层188中的孔径190可以略微大于孔径186。在所示的实施例中，电介质层192安置于屏蔽层188和膜层184之间。电介质层192可以包括位置与孔径186相对应并且略微大于孔径186的孔径194。电介质层192可以有利地减少在屏蔽层188和安置于膜层184下用于接触患者皮肤的电极196之间的电容。

【053】迹线198可以从电极196延伸跨过孔径186，使得连接器可以固定至贴片10并且与电极194电接触。迹线198和电极196可以由水凝胶形成。每条迹线198可以与多个电极196中的一个形成单片。电极196和迹线198可以在固定至膜层184的下表面的泡沫层202中的孔径200内配合。

【054】参照图19，在图18的生物医学电极贴片的可选实施例中，屏蔽层188包括其尺寸和位置与电极196相对应并且覆盖该电极和在所印刷的膜电路层的相对侧上的迹线的部分204。电介质层192同样可以包括其尺寸和位置与电极196相对应的电介质部分206。屏蔽层186的电极覆盖部分204可以通过迹线208相互连接。在一些实施例中，接触垫210连接至迹线208。接触垫210可以与连接器电接触，该连接器还与电极196电接触。电介质层192可以叠盖住膜层184上印刷的传导迹线部分212。图19的实施例可以有利的比图18的实施例更灵活，因为屏蔽层188和电介质层196的部分已被移除。

Claims (15)

1、一种生物医学电极，包括：

具有上表面和下表面的膜层，所述上表面支承传导层，所述传导层具有屏蔽部分和包括传导材料的至少一个接触部分，所述至少一个接触部分延伸通过所述膜；以及

电极层，其配置成传导来自患者皮肤的电信号，所述电极层与所述下表面毗邻并且通过所述膜接触所述接触部分。

2、根据权利要求1所述的电极，其中，所述屏蔽部分大体围绕所述接触部分并且覆盖由所述膜层承载的所述电极层，并且其中，所述接触部分和屏蔽部分界定出在它们之间的非传导间隙。

3、根据权利要求1所述的电极，其中，所述电极层包括多个电极，其中，所述至少一个接触部分中的每个安置于所述多个电极中的一个或者从所述电极层上的所述电极延伸的迹线之上，并且其中，所述传导层还包括设置成相互毗邻的多个连接垫和多条迹线，其中每条迹线从所述连接垫中的一个延伸到所述至少一个接触部分中的一个。

4、根据权利要求3所述的电极，其中，所述屏蔽部分电耦合至所述多个连接垫中的一个。

5、根据权利要求4所述的电极，还包括安置于所述多个连接垫之上的非各向同性传导层。

6、根据权利要求5所述的电极，还包括固定至所述上表面的插座，所述插座具有安置成与所述非各向同性传导层相接触的多个传导构件，所述多个传导构件中的每个安置于所述多个接触垫中的一个之上。

7、根据权利要求4所述的电极，还包括固定至所述上表面的插座，所述插座具有安置成与所述多个连接垫直接接触的多个传导构件。

8、根据权利要求1所述的电极，还包括附接至所述下表面的可压缩层，所述可压缩层具有形成在其中以容纳接触所述电极层的水凝胶的孔径。

9、根据权利要求8所述的电极，其中，所述可压缩层的无形变厚度小于所述水凝胶或者电传导皮肤接触层的厚度。

10、根据权利要求1所述的电极，其中，所述电极层还包括皮肤接触水凝胶。

11、根据权利要求1所述的电极，还包括固定至所述电极层并且具有安置于所述电极层之上的至少一个孔径的保持密封件。

12、根据权利要求1所述的电极，还包括形成在所述屏蔽层之上的第一电介质层。

13、根据权利要求12所述的电极，还包括形成于所述屏蔽层和所述膜层之间的第二电介质层。

14、一种生物医学电极贴片，包括：

衬底，其具有电极部分和迹线部分，所述电极部分和迹线部分都具有上表面和下表面；

屏蔽层，其具有形成于或层压在所述电极部分的所述上表面的传导材料；

形成于所述电极部分的所述下表面上的至少一个接触垫；

至少一条传导迹线，其中每条都电耦合至所述一个或多个接触垫中的一个，所述至少一条迹线延伸于所述电极部分和所述迹线部分的所述下表面之上；

至少一个电极，其配置成传导来自所述电极的所述下表面所耦合的患者的电信号，每个电极与所述至少一个接触垫中的一个相接触。

15、一种生物医学电极贴片，包括：

具有上表面和下表面的衬底；

传导层，其形成于所述上表面上并且具有屏蔽部分和接触部分，所述接触部分延伸通过所述衬底；

电极，其配置成传导来自患者的电信号，所述电极与所述衬底的所述下表面毗邻且与所述接触部分电接触；以及

固定至所述上表面的插座，所述插座具有内部容纳表面和从所述内部容纳表面延伸至所述传导层的传导构件。

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