CN104363825A - 用于生物电势测量的磁共振安全电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于磁共振(MR)环境中的生物电势测量中的电缆，所述电缆包括：挠性塑料或聚合物薄片(32、40)，所述挠性塑料或聚合物薄片作为单个整体结构从第一端延伸到相反的第二端；和导电迹线(38、58)，所述导电迹线设置于所述挠性塑料或聚合物薄片上并且从所述第一端延续到所述相反的第二端。所述导电迹线具有1欧姆/平方或更高的薄片电阻，并且可具有影线或棋盘图案。所述电缆可进一步包含：电绝缘保护层(50、70)，所述电绝缘保护层设置于所述衬底上并且覆盖所述导电迹线；电极(30)，所述电极在所述第二端处设置于所述导电迹线上；边缘连接器(74)，所述边缘连接器在所述第一端处；或这些特征的各种组合。

Description

用于生物电势测量的磁共振安全电缆
发明领域
本发明涉及传感器领域，测量领域，磁共振领域，安全领域，包含心电图(ECG)、肌电图(EMG)、脑电图(EEG)、视网膜电图(ERG)等等的生物电势测量领域，采用心脏门控等的门控MR成像领域等等。
背景技术
在传统生物电势测量(例如，心电图(ECG)、脑电图(EEG)和类似测量)中，通过放置于皮肤上的电极测量电势。传统地，采用具有高导电性(例如，使用铜电线)的电缆来连接电极与监测电子设备。
当在对象设置于磁共振(MR)扫描仪中的同时执行生物电势测量时，用高电阻电缆替换传统高导电性电缆。这是考虑到将高导电性电缆放置于MR环境中可出现的许多问题，包含诸如由RF脉冲和/或磁场梯度引起的加热、射频干扰问题等等的问题。ECG或其它生物电势测量仪器在MR设置中的使用具有许多应用。举例来说，ECG信号可用于监测患者的情况和/或可用于触发或门控某些事件，例如成像数据获取。以这种方式执行的心脏门控可减小因跳动的心脏引起的运动伪影。
在由于与MRI环境相关联的RF热效应和燃烧危险的MR房间中，分布式或离散的高电阻电缆用于将电极连接到具有ECG功能性的MRI患者监测器。这些高电阻电缆昂贵并且可仍易受加热和对患者而言易受到随后的燃烧风险。其难以制造，可遭受电感拾取，易受摩擦电效应影响，可遭受寄生电容，并且对患者移动敏感。离散导线的路由可导致ECG性能的不一致和不准确。
由MR扫描仪产生的射频(RF)场可在电缆中产生电流或可提高足以超过监管标准允许的表面温度的表面温度并且对患者造成不舒适或燃烧危险的“热点”。MR磁场梯度可引起干扰并且还可在ECG电缆和连接点上感应电流，从而产生潜在地给出错误的心率读取、模糊ECGR-波检测方案或以其它方式使ECG分析恶化的附加的干扰波形部件。在每一电极位置处采用镀覆搭扣连接器的电缆还引入将每一一次性电极手动连接到由离散电线和连接器组成的可重复使用的电缆的耗时任务。
Tuccillo等人的第2006/0247509A1号美国公开案公开一种用于MRI中的电缆，所述电缆适于响应于由MR扫描仪产生的磁场而抵抗运动。Tuccillo等人的电缆由其上使用导电碳墨绘制多个导电迹线的挠性卡普顿(Kapton)衬底构造而成。在所公开实施例中，碳墨具有10欧姆/平方的电阻而电缆在长度上是6英尺并且具有大约330欧姆/厘米的分布式阻抗(distributedimpedance)。电缆的端包含具有铜垫的扩展区以供在一端连接到ECG电极并且在相反端连接到ECG监测器。
用于生物电势测量的电极还在MR环境中造成困难。已知电极是银-氯化银(Ag-AgCl)电极。这种类型的电极还用于MR兼容的ECG电极的建构中努力减小由电极的半电池电势形成的DC偏移电压并且最小化接触阻抗。膏或凝胶用作到患者的电解质界面。Van Genderingen等人的“用于在MR成像期间心电图的碳纤维电极和导线(Carbon-Fiber Electrodes and Leadsfor Electrocardiography during MR Imaging)”(放射学(Radiology)，第171卷、第3号、第872页(1989))公开了用由具有塑料加强的碳纤维导线(碳锥RE-I，Sundstroem，瑞典)的碳纤维制成的ECG电极替换具有编织金属导线的传统Ag-AgCl ECG电极。其报导了，与传统Ag-AgCl电极/编织金属导线相比，碳纤维电极并不使图像降级，并且塑料加强使得与由石墨制成的类似导线相比碳纤维导线较不易于弯曲。
下文想到了克服前述限制和其它限制的改进的设备和方法。
发明内容
根据一个方面，公开一种用于磁共振(MR)环境中的生物电势测量中的电缆。所述电缆包括：挠性塑料或聚合物薄片，所述挠性塑料或聚合物薄片作为单个整体结构从第一端延伸到相反的第二端；导电迹线，所述导电迹线设置于所述挠性塑料或聚合物薄片上并且从所述第一端延续到所述相反的第二端，所述导电迹线具有1欧姆/平方或更高的薄片电阻；和电极，所述电极在所述第二端处设置于所述导电迹线上。所述电极包含：导电材料层，所述导电材料层在所述第二端处设置于所述导电迹线上，所述导电材料层比包括所述导电迹线的所述材料更导电；和附接层，所述附接层设置于所述导电材料层上并且被配置成将所述电极附接到人的皮肤。
根据另一方面，公开一种用于磁共振(MR)环境中的生物电势测量中的电缆。所述电缆包括：挠性塑料或聚合物薄片，所述挠性塑料或聚合物薄片作为单个整体结构从第一端延伸到相反的第二端；导电迹线，所述导电迹线设置于所述挠性塑料或聚合物薄片上并且从所述第一端延续到所述相反的第二端，所述导电迹线具有1欧姆/平方或更高的薄片电阻；电绝缘保护层，所述电绝缘保护层设置于衬底上并且覆盖所述导电迹线；和边缘连接器，所述边缘连接器在所述第一端处，所述边缘连接器包括在所述第一端处设置于所述导电迹线上的导电材料层或层堆叠，所述导电材料比包括所述导电迹线的所述材料更导电，所述电绝缘保护层不覆盖所述导电材料层或层堆叠。
根据另一方面，公开一种用于磁共振(MR)环境中的生物电势测量中的电缆。所述电缆包括：挠性塑料或聚合物薄片，所述挠性塑料或聚合物薄片作为单个整体结构从第一端延伸到相反的第二端；和导电迹线，所述导电迹线设置于所述挠性塑料或聚合物薄片上并且从所述第一端延续到所述相反的第二端，所述导电迹线具有1欧姆/平方或更高的薄片电阻，所述导电迹线具有影线(hatching)或棋盘图案。
根据另一方面，一种生物电势测量设备包括：电极，所述电极被配置成附接到人或动物的皮肤；监测器或接收器单元，所述监测器或接收器单元被配置成接收生物电势测量结果；和如三个紧接在前面的段落中的任一个所述的电缆，所述电缆将所述电极与所述监测器或接收器单元连接。
一个优势在于提供用于ECG或具有对涡电流的减小的敏感性的其它生物电势测量的磁共振兼容电缆。
另一优势在于提供用于ECG或稳健抵抗干扰的其它生物电势测量的磁共振兼容电缆。
另一优势在于提供用于ECG或简化获取设置的其它生物电势测量的磁共振兼容电缆。
在阅读以下详细描述之后，所属领域的技术人员将明了许多额外优势和益处。
附图说明
本发明可采取呈各种部件和部件的安置和呈各种程序操作和程序操作的布置的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且并不解释为限制本发明。
图1图解性地示出磁共振(MR)系统，其中在MR扫描仪内部操作心电图(ECG)。
图2图解性地示出ECG获取系统。
图3图解性地示出电极和如本文中所公开的电缆的近处部分。
图4图解性地示出具有均匀分布的高电阻印刷电路的电极贴片。
图5图解性地示出具有非均匀分布的高电阻印刷电路的电极贴片。
图6到8示出使用传统电极贴片获取的ECG结果与使用如本文中所公开的电极贴片获取的ECG结果。
具体实施方式
参考图1，磁共振环境包含设置于射频隔离室12(由围绕MR扫描仪10的虚线框图解性地指示)中的磁共振(MR)扫描仪10，举例来说，所述磁共振(MR)扫描仪包括电线网格或嵌入于含有MR扫描仪10的MR室的墙壁、天花板和地板中或设置于含有MR扫描仪10的MR室的墙壁、天花板和地板上的其它射频网结构。MR扫描仪10以图解性侧横截面视图示出于图1中，并且包含壳体14，所述壳体含有在孔18或其它检查区中产生静态(B0)磁场的主磁体绕组16(通常为超导的并且包含于适合的低温容器(未予以示出)中，但也涵盖常导型磁体绕组)。壳体14也含有用于在静态(B0)磁场上重叠磁场梯度的磁场梯度线圈20。如本领域中已知，这些梯度具有许多应用，例如，对磁共振空间地编码、使磁共振突变(spoil)等等。成像对象(例如，图示性患者22或动物(用于兽医成像应用)或等等)经由适合的诊察台24或其它患者支撑/运输设备加载到检查区(在图示性情形中在孔18内部)中。MR扫描仪可包含本领域中已知的为简明起见未予以示出的许多额外部件，例如，可选钢垫片、设置于壳体14中的可选全身射频(RF)线圈等等。MR扫描仪通常还包含再次为简明起见未予以示出的许多辅助或补助部件，例如，以一些实例方式，用于主磁体16和磁场梯度线圈20的电源、可选局部RF线圈(例如，表面线圈、头部线圈或肢体线圈或等等)、RF发射器和RF接收硬件、和各种控制和图像重建系统。此外，应理解，为水平孔型扫描仪的图示性MR扫描仪10仅是图示性实例，并且更一般而言，适合结合任何类型的MR扫描仪(例如，垂直孔扫描仪、开放孔扫描仪等等)采用所公开的MR安全电缆和电极。
在操作中，主磁体16操作以在检查区18中产生静态B0磁场。RF脉冲由RF系统(举例来说，包含发射器和设置于孔中的一或多个RF线圈或壳体14中的全身RF线圈)以拉莫尔(Larmor)频率(即，磁共振频率)产生以用于待激发的物种(通常质子，但其它物种可被激发，例如在MR光谱学或多核MR成像应用中)。这些脉冲在位于对象22中的由适合的RF检测系统(例如，一个或多个磁共振线圈和适合的接收器电子设备)检测到的目标物种(例如，质子)中激发核磁共振(NMR)。磁场梯度视情况在激发之前或在激发期间、在读出之前的延迟周期(例如，回波延迟时间或TE)期间和/或在读出期间由梯度线圈20施加以便空间地编码NMR信号。图像重建处理器施加与所选空间编码一致的适合的重建算法以便产生磁共振图像，所述磁共振图像可然后显示、渲染、与其它MR图像和/或来自其它模态的图像融合或对比或以其它方式利用。
继续参考图1并且进一步参考图2，作为MR程序的一部分，使用设置于患者的适当部分上(例如，在ECG的情形中在胸部皮肤上和视情况还在肢体皮肤上或在EEG的情形中在头皮上，等等)的电极30获取生物电势测量结果。在图示性图1中，四个电极设置于共同衬底32上以形成电极贴片34。共同衬底32为(图示性的四个)电极提供限定的间隔和支撑衬底。针对特定应用选择电极的数量、布置和位置。在ECG的情形中，一些共同电极配置包含通常包含大约五个电极的EASI配置和其变型，以及所谓的12-导线ECG，在标准12-导线ECG配置中，12-导线ECG采用设置于胸部和肢体上的十个电极。在一些实施例中，电极可为离散的而非如在图示性实例中设置于共同贴片上。
电缆36包含呈设置于衬底40上的导电迹线38的形式的导体。尽管导电，但与传统印刷电路(例如，铜迹线)相比，迹线38是电阻高的。举例来说，在一些实施例中，迹线38具有1欧姆/平方或更高的薄片电阻RS。(相比之下，典型印刷电路中的铜迹线具有大约0.05欧姆/平方或更低的薄片电阻)。更一般来说，材料电阻率ρ与迹线的厚度t和宽度W一起被选择以提供所期望的导体电阻。如本领域中已知，薄片电阻RS通过形成层的材料的体电阻率ρ除以层厚度t(即，RS＝ρ/t)来给出。然后，具有长度L和宽度W的厚度为t的迹线(即，导体)的电阻R给出为R＝RS×(L/W)。
在一些实施例中，导电迹线38由施加到衬底40的设置于溶剂基质中的导电微粒的混合物形成。在固化时，溶剂耗散，从而留下通过固化的残余物接合到衬底40的导电微粒。在一些实施例中，导电迹线38由通过丝网印刷或另一沉积工艺设置于衬底40上以形成导电迹线38的石墨、纳米管、巴基球、或其它基于碳的微粒形成。替代基于碳的微粒，可选择具适合的(体)电阻率以及机械和热性质的其它材料的微粒，例如，掺杂半导体材料、硅树脂微粒、金属氧化物材料等等。替代丝网印刷，其它工艺可用于在衬底40上形成迹线38，例如，沉积块层并且蚀刻掉以限定迹线、通过真空蒸发工艺沉积迹线等等。形成迹线38的材料还应是非铁磁性的以避免对MR扫描仪的干扰。
衬底40可以是能够以适合的电绝缘来支撑导体38的任何衬底。一些适合衬底包含塑料或聚合物衬底，例如，薄片或膜(可从维吉尼亚州的切斯特的杜邦帝人薄膜公司(DuPont Teijin Films)购得)、聚酰亚胺薄片或膜或等等。与迹线38的材料的导电性相比，衬底应该是电绝缘的；另一选择为，衬底可导电但包含其上设置迹线的电绝缘层，其中与迹线38的材料的导电性相比，电绝缘层是绝缘的。在一些实施例中，衬底40有利地具有一些挠性(如在针对薄片或膜的情形中)以使得电缆36能够在某种程度上具挠性。
电缆36从电极30延续到接收器单元42。在图示性实例中，接收器单元42是无线ECG模块，其接收所测量电势信号并且然后经由无线通道44(在图1中由双头虚曲线图解性地指示)将其传输到位于MR室12外部(或视情况内部)的ECG监测器46。无线ECG模块42可位于孔18内部(如所图示)或外部(举例来说，通过使电缆延续通过穿过MR壳体14的通道或从孔18的开口端延续出)。此外，涵盖省略无线ECG模块，并且替代地将电缆直接延续到ECG监测器(在该情形中，ECG监测器是接收器单元)，但这将通常需要大致较长的电缆。ECG监测器46被配置成处理和显示所获取的生物电势测量结果。举例来说，在ECG监测器46的图示性情形中，ECG数据可显示为ECG迹线，并且可视情况被处理以检测R-波出现或其它ECG事件以用于门控MR成像等等。在一些实施例中，所获取的ECG(或其它生物电势)数据存储于非暂时性存储介质(例如，硬盘驱动器、闪盘驱动器等等)上和/或打印于纸上(例如，作为ECG迹线)。
参考图3，用于电缆34和电极30的适合配置以侧横截面视图示出以便示出设置于衬底40上的导体或迹线38。视情况，保护层50覆盖迹线38以提供电绝缘和保护抵抗由磨损等引起的损坏。与迹线38的材料相比，保护层50应该是电绝缘的，并且应该是非铁磁性的和MR兼容的。保护层50的一些适合实施例包含在沉积或以其它方式形成迹线38之后施加于衬底40的顶部上的聚合物或聚酰亚胺薄片，或在衬底40和迹线38的顶部上沉积绝缘塑料、聚合物、或其它材料以形成保护层50。保护层50还可以是泡沫隔热层以提供患者舒适度。
继续参考图3，电极贴片34可以类似方式形成，其中共同衬底32是薄片或膜或者具有适当的电绝缘和MR兼容性质并且具有所期望的挠性的其它适合衬底。电极的共同衬底32可以是与电缆36的衬底40(如在图示性图3中)相同的材料，或可以是不同材料。电极30设置于形成于衬底32上的迹线58上。迹线58可具有与电缆36的迹线38相同的材料和沉积技术，例如，基于碳的印刷迹线。连接和支撑电极30的电缆36的迹线38和迹线58可以是相同材料(如所图示)，或可以是不同材料。电极30使用适合的层或层堆叠形成于迹线58上以促进与患者或其它对象22的皮肤60电接触。在一个适合的实施例中，电极30包含设置于基于碳的迹线58上的银层62和设置于银层62上的基于氯化银的电解质层64。电解质层64可用作粘合剂，或可提供额外的粘合层(未示出)。电极贴片34优选地包含保护层70，保护层70可以是与电缆36的保护层50相同的材料。然而，保护层70应包含用于电极30的开口以使得电极30能够接触皮肤60。预期包含恰好在电极施加到皮肤60之前脱离或以其它方式移除的设置于电极30上方的脱离突片或其它覆盖物(未示出)。
继续参考图3，电极贴片34与电缆36之间(或者，在采用单独的电极而非贴片的实施例中，单独的电极与电缆36之间)的电连接和电缆36与接收器单元42之间的电连接可采取各种形式。在图3的图示性实例中，在电缆36的远离电极贴片34的端处，每一导体或迹线38涂覆有适合地导电(即，比导体或迹线38更导电)的材料的层或层堆叠72。在图示性实例中，层72是相当于电极30的银层62的银层，但省略了氯化银涂层64。在其它实施例中，层72可以是银、铜或具有比形成迹线38的材料更高的导电性的另一材料。在一些实施例中，层72是添加的金属箔片。保护层50不覆盖这些层72。该效应将形成可插入到接收器单元42的配合插座中的边缘连接器74。除非电缆的远端延伸到MR扫描仪的外部，否则层或若干层72应由MR兼容材料(例如，非铁磁性的材料)制成。尽管未示出于图3中，但电极贴片34与电缆36之间的连接可采用除了附接到部件34、36中的一个的配合连接器之外的类似布置。
通过将电缆36和电极贴片34制造为单独的元件，电缆可再使用而贴片将通常是针对患者使用一次并且然后被丢弃的一次性消耗品。另一选择为，在一些实施例中，电极贴片34和电缆36形成为在实施衬底32、40两者的单件式衬底上的单个整体结构，并且其中迹线38、58形成单个连续的迹线。这种方法简化患者工作流程，因为通过将边缘连接器74插入到接收器单元42的配合插座中(或另一选择为，插入到ECG监测器的配合插座中)、将电极30施加到患者并且进行ECG来利用单件式ECG贴片/电缆。消除了连接电缆与ECG电极的步骤。因为电缆和贴片制作为单个整体结构，减小了丢弃电缆的额外成本。
在各种实施例中，迹线38、58适合地通过任何重现方法(例如，通过丝网印刷)由具有施加到平面挠性衬底32、40(例如，基于聚合物树脂的膜)的特定电阻的基于碳的墨形成。印刷迹线38、58可以是固体的或可含有例如影线的特征以在迹线中减少涡电流产生或用以在相同几何图形的情况下使电阻变化。电缆可具有从1到12(或者更多，如果适用于应用)的任何数目的导体。举例来说，在12-导线ECG设置中，电缆可包含12个导体38，而在EASI ECG设置中，可仅包含5个导体。所有导体可以在单个衬底上或可以在不同衬底上以适应各种患者身体形状和/或以简化电缆路由。
在其它涵盖的方面中，导体38、58的电阻可沿着迹线38、58均匀地或不均匀地分布。举例来说，可通过使迹线宽度和/或厚度变化或通过使用“棋盘”图案或针对迹线的其它非均匀印刷图案来实现不均匀分布。还想到将电部件添加到电缆36和/或电极贴片34。举例来说，可添加离散电阻部件，或可沿着迹线插置小的较高电阻材料区以形成局部化电阻。电缆36和/或电极贴片34视情况由保护性罩(shield)(例如，法拉第筒)围绕以最小化电干扰。陷波滤波器或低通滤波器、集成电路部件、天线电路、电源、传感器(例如，压电传感器或MEMS加速度计)或光学元件通过将这些部件粘着或以其它方式附接到衬底32、40并且视情况连接到各种迹线38、58而被可选地并入到电缆36和/或电极贴片34中。
参考图4和5，示出用于电极贴片34的一些图示性配置。在这些实施例中，贴片34包含连接器80，举例来说，连接器80可接受电缆36的边缘连接器(未示出)，所述边缘连接器类似于图3中所示出的边缘连接器74，只不过位于电缆36的靠近于电极贴片34的端处。在图4的贴片实施例中，迹线58是连续的迹线。在图5的贴片实施例中，迹线58C具有与迹线58相同的布局，但以“棋盘”图案沉积，其中仅50％覆盖率(参见图5的插图)。通过减少迹线的面积覆盖率，薄片电阻RS有效地增加(例如，对于50％面积覆盖率通常增加了大约为2的因数)。
通过印刷电极和导线连接，在不同情形之间并且针对同一患者确保了导电线路由的重复性和重现性。患者移动较少可能地感应电压或将噪音引入到生物电势测量结果，因为这种运动并不改变电极或导线(即，导体38、58)的相对间隔。如果衬底32、40具有一些挠性，那么一些运动相关的电压感应和噪音可产生，但运动的量(和因此所引入的噪音)对单独电线的情形是大致减小的。此外，可通过衬底挠性(举例来说，受衬底的厚度控制，因为较厚衬底通常较不具挠性)的适当设计来实现患者舒适度和准备便利性(通过使得衬底具挠性来促进)与噪音(通过使得衬底具刚性来抑制)之间的折中。
用于电极和电缆的材料被选择成使得质子排放并不使MR图像模糊，并且最小化接触阻抗并且最小化偏移电压。所公开的电缆和电极易于构建成“MR安全的”而非仅“MR条件的”。(区别在于，对于“MR安全的”，应不存在部件对患者造成危险或在MRI中引入功能性限制的情况)。
尽管在所公开的实施例中，电极30通过粘合剂附接，但是，另一选择为，机械机构可用于附接贴片而非粘合剂。此外，可使用非银-氯化银的材料来形成电极组织界面电路。举例来说，可使用凝胶浸泡海绵或膏来形成电极组织界面电路。与保护层50一样，电极贴片34的保护层70可有利地为泡沫隔热层。
参考图6到8，针对电极贴片34的原型示出测试ECG结果。所述测试在飞利浦(Philips)3.0T AchievaTM MRI扫描仪中执行。使用现有商业电极贴片(即，“当前电极”)对电极贴片34(即，“所公开的电极”)来评估几个高dB/dT扫描序列。用于评估性能的准则包含R-波对T-波振幅的比率(其中比率越大越好，因为其防止T-波被检测为R-波从而形成对MRI的误触发/同步)和基线中的变化(或RMS噪音)(其中越低越好，因为其防止R-波在R-波检测期间被掩盖(obscure))。图6示出弥散加权成像(diffusionweighted imaging)(DWI)扫描的结果。图7示出场回波、回波平面成像(FE-EPI)扫描的结果。图8示出全元素扫描(survey scan)的结果。
已参考优选实施例描述了本发明。明显地，其它人在阅读并理解前述详细描述之后可想起若干修改和变更。本发明打算解释为包含所有这些修改和变更，只要其归属于随附权利要求书或其等效物的范围内即可。

Claims (21)

1.一种用于磁共振(MR)环境中的生物电势测量的电缆，所述电缆包括：
挠性塑料或聚合物薄片(32、40)，所述挠性塑料或聚合物薄片作为单个整体结构从第一端延伸到相反的第二端；
导电迹线(38、58)，所述导电迹线设置于所述挠性塑料或聚合物薄片上并且从所述第一端延续到所述相反的第二端，所述导电迹线具有1欧姆/平方或更高的薄片电阻；和
电极(30)，所述电极在所述第二端处设置于所述导电迹线上，所述电极包含：
导电材料层(62)，所述导电材料层在所述第二端处设置于所述导电迹线上，所述导电材料层比包括所述导电迹线的所述材料更导电，和
附接层(64)，所述附接层设置于所述导电材料层(62)上并且被配置成将所述电极附接到人的皮肤。
2.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述电极(30)的所述导电材料层(62)包括银层。
3.根据权利要求1到2中任一项所述的电缆，其特征在于，所述附接层包括电解质层(64)。
4.根据权利要求3所述的电缆，其特征在于，所述电解质层(64)包括氯化银。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的电缆，其特征在于，所述附接层(64)粘着至人的皮肤以实现所述电极(30)到人的皮肤的附接。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的电缆，其特征在于，所述电缆进一步包括：
连接器(74)，所述连接器设置于所述第一端处并且被配置成与监测器或接收器单元(42)连接，所述导电迹线将生物电势测量结果从所述电极(30)传导到所述连接器(74)。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的电缆，其特征在于，所述导电迹线是导电碳迹线。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的电缆，其特征在于，所述电缆进一步包括：
电绝缘保护层(50、70)，所述电绝缘保护层设置于衬底上并且覆盖所述导电迹线但不覆盖所述电极。
9.一种用于磁共振(MR)环境中的生物电势测量的电缆，所述电缆包括：
挠性塑料或聚合物薄片(32、40)，所述挠性塑料或聚合物薄片作为单个整体结构从第一端延伸到相反的第二端；
导电迹线(38、58)，所述导电迹线设置于所述挠性塑料或聚合物薄片上并且从所述第一端延续到所述相反的第二端，所述导电迹线具有1欧姆/平方或更高的薄片电阻；
电绝缘保护层(50、70)，所述电绝缘保护层设置于衬底上并且覆盖所述导电迹线；和
边缘连接器(74)，所述边缘连接器在所述第一端处，所述边缘连接器包括在所述第一端处设置于所述导电迹线上的导电材料层或层堆叠(72)，所述导电材料层或层堆叠比包括所述导电迹线的所述材料更导电，所述电绝缘保护层不覆盖所述导电材料层或层堆叠(72)。
10.根据权利要求9所述的电缆，其特征在于，包括所述导电迹线的所述材料包含碳并且所述导电材料层或层堆叠(72)包含银层。
11.根据权利要求9所述的电缆，其特征在于，包括所述导电迹线的所述材料是金属氧化物。
12.根据权利要求9所述的电缆，其特征在于，包括所述导电迹线的所述材料是掺杂半导体。
13.根据权利要求9到12中任一项所述的电缆，其特征在于，所述导电迹线具有影线或棋盘图案。
14.根据权利要求9到13中任一项所述的电缆，其特征在于，所述电缆进一步包括：
电极(30)，所述电极在所述第二端处设置于所述导电迹线上，所述电极被配置成用于附接到人的皮肤，所述导电迹线电连接所述边缘连接器与所述电极，所述电绝缘保护层(50、70)不覆盖所述电极。
15.根据权利要求14所述的电缆，其特征在于，所述电极(30)包括在所述第二端处设置于所述导电迹线上的导电材料层(62)，所述导电材料层比包括所述导电迹线的所述材料更导电。
16.根据权利要求14所述的电缆，其特征在于，所述电极(30)包括：
银层(62)，所述银层在所述第二端处设置于所述导电迹线上；和
基于氯化银的电解质层(64)，所述基于氯化银的电解质层设置于所述银层(62)上。
17.一种用于磁共振(MR)环境中的生物电势测量的电缆，所述电缆包括：
挠性塑料或聚合物薄片(32、40)，所述挠性塑料或聚合物薄片作为单个整体结构从第一端延伸到相反的第二端；和
导电迹线(38、58)，所述导电迹线设置于所述挠性塑料或聚合物薄片上并且从所述第一端延续到所述相反的第二端，所述导电迹线具有1欧姆/平方或更高的薄片电阻，所述导电迹线具有影线或棋盘图案。
18.根据权利要求17所述的电缆，其特征在于，所述电缆进一步包括：
电极(30)，所述电极在所述第二端处设置于所述导电迹线上，所述电极被配置成用于附接到人的皮肤。
19.一种生物电势测量设备，包括：
电极(30)，所述电极被配置成用于附接到人或动物的皮肤；
监测器或接收器单元(42)，所述监测器或接收器单元被配置成接收生物电势测量结果；和
根据权利要求1到19中任一项所述的电缆(36、34)，所述电缆将所述电极与所述监测器或接收器单元连接。
20.根据权利要求19所述的生物电势测量设备，其特征在于，所述监测器或接收器单元(42)包括心电图(ECG)仪器。
21.根据权利要求19所述的生物电势测量设备，其特征在于，所述生物电势测量结果是心电图(ECG)测量结果、肌电图(EMG)测量结果、脑电图(EEG)测量结果和视网膜电图(ERG)测量结果中的一个。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106923816A (zh) * 2017-03-10 2017-07-07 苏州格林泰克科技有限公司 一种具有弹性电缆的生物电电极
CN108601409A (zh) * 2016-02-12 2018-09-28 东洋纺株式会社 服装型电子设备及服装型电子设备的制造方法
CN110381827A (zh) * 2017-03-08 2019-10-25 皇家飞利浦有限公司 用于与ecg监测器连接的ecg电缆

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015087189A1 (en) * 2013-12-11 2015-06-18 Koninklijke Philips N.V. Planar magnetic resonance safe cable for biopotential measurements
WO2015107443A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 Koninklijke Philips N.V. Collecting and processing reliable ecg signals and gating pulses in a magnetic resonance environment
US10271736B2 (en) 2014-04-15 2019-04-30 Koninklijke Philips N.V. Low cost magnetic resonance safe probe for temperature measurement
WO2017039518A1 (en) * 2015-08-31 2017-03-09 Apaturambs Ab Ecg electrode patch device and method for electrocardiography
JP7091810B2 (ja) * 2018-04-25 2022-06-28 株式会社村田製作所 カーボン電極およびその製造方法
US11883176B2 (en) 2020-05-29 2024-01-30 The Research Foundation For The State University Of New York Low-power wearable smart ECG patch with on-board analytics
CN112993716B (zh) * 2021-04-09 2022-07-12 西北工业大学 一种热剥离辅助可延展柔性神经电极接口集成工艺

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1348742A (zh) * 2000-09-25 2002-05-15 西门子公司 生理传感系统
WO2006116677A2 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Ivy Biomedical Systems, Inc. Ecg cable for use in mri
WO2006121469A1 (en) * 2005-05-06 2006-11-16 The General Hospital Corporation Apparatuses and methods for electrophysiological signal delivery and recording during mri
CN101190126A (zh) * 2006-11-28 2008-06-04 西门子公司 用于采集心电图信号的装置
WO2009055397A2 (en) * 2007-10-24 2009-04-30 Hmicro, Inc. Multi-electrode sensing patch for long-term physiological monitoring with swappable electronics, radio, and battery, and methods of use
EP2388913A1 (en) * 2005-04-15 2011-11-23 Ivy Biomedical Systems, Inc. Wireless transceiver system
CN202095172U (zh) * 2009-11-06 2011-12-28 莫列斯公司 具有基准电路的多层电路元件

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0471536A (ja) 1990-07-12 1992-03-06 Toshiba Corp Ｍｒｉ装置用ｅｃｇ信号ケーブル
JPH0523399A (ja) * 1991-07-22 1993-02-02 Nippon Zeon Co Ltd 電極付き医療用具
JP3411938B2 (ja) * 1992-11-02 2003-06-03 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 電気リード線組立体
US5733324A (en) * 1995-12-08 1998-03-31 Ferrari; R. Keith X-ray transmissive transcutaneous stimulating electrode
US6032063A (en) 1997-12-09 2000-02-29 Vital Connections, Inc. Distributed resistance leadwire harness assembly for physiological monitoring during magnetic resonance imaging
US8244370B2 (en) 2001-04-13 2012-08-14 Greatbatch Ltd. Band stop filter employing a capacitor and an inductor tank circuit to enhance MRI compatibility of active medical devices
FI20001482A (fi) 2000-06-21 2001-12-22 Instrumentarium Oyj Johdin
US7039470B1 (en) * 2000-09-26 2006-05-02 Micronet Medical, Inc. Medical lead and method for medical lead manufacture
US20030143113A2 (en) * 2002-05-09 2003-07-31 Lifescan, Inc. Physiological sample collection devices and methods of using the same
US20040094324A1 (en) * 2002-11-18 2004-05-20 Barr Andrew Harvey Cable systems and related methods
US20040225210A1 (en) * 2003-01-31 2004-11-11 Brosovich John A. Electrode lead-set for use with bioelectric signal detection/acquisition devices
EP1488738A1 (en) * 2003-06-19 2004-12-22 Instrumentarium Corporation Patient cable for medical measurements
WO2006044868A1 (en) * 2004-10-20 2006-04-27 Nervonix, Inc. An active electrode, bio-impedance based, tissue discrimination system and methods and use
US8788009B2 (en) 2008-07-18 2014-07-22 Flexcon Company, Inc. High impedance signal detection systems and methods for use in electrocardiogram detection systems
WO2010030373A2 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 Surgivision, Inc. Intrabody mri stacked flat loop antennas and related systems
EP2604313B1 (en) * 2008-11-12 2014-09-17 Ecole Polytechnique Federale de Lausanne Microfabricated neurostimulation device
JP5023399B2 (ja) 2009-03-31 2012-09-12 Ｎｅｃアクセステクニカ株式会社 情報端末及び情報端末におけるソフトウェア情報閲覧方法
US20100261991A1 (en) * 2009-04-11 2010-10-14 Chen Guangren Apparatus for wire or wireless ECG machine with only two leads
US8248183B2 (en) * 2009-07-30 2012-08-21 Sierra Wireless, Inc. Circuit board pad having impedance matched to a transmission line and method for providing same
US9061134B2 (en) * 2009-09-23 2015-06-23 Ripple Llc Systems and methods for flexible electrodes
JP6261882B2 (ja) 2013-05-30 2018-01-17 株式会社 日立パワーデバイス 電流源回路

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1348742A (zh) * 2000-09-25 2002-05-15 西门子公司 生理传感系统
EP2388913A1 (en) * 2005-04-15 2011-11-23 Ivy Biomedical Systems, Inc. Wireless transceiver system
WO2006116677A2 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Ivy Biomedical Systems, Inc. Ecg cable for use in mri
WO2006121469A1 (en) * 2005-05-06 2006-11-16 The General Hospital Corporation Apparatuses and methods for electrophysiological signal delivery and recording during mri
CN101190126A (zh) * 2006-11-28 2008-06-04 西门子公司 用于采集心电图信号的装置
WO2009055397A2 (en) * 2007-10-24 2009-04-30 Hmicro, Inc. Multi-electrode sensing patch for long-term physiological monitoring with swappable electronics, radio, and battery, and methods of use
CN202095172U (zh) * 2009-11-06 2011-12-28 莫列斯公司 具有基准电路的多层电路元件

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐亚平 等: "《电子设计自动化（EDA）技术 第二版》", 30 September 2009 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108601409A (zh) * 2016-02-12 2018-09-28 东洋纺株式会社 服装型电子设备及服装型电子设备的制造方法
CN110381827A (zh) * 2017-03-08 2019-10-25 皇家飞利浦有限公司 用于与ecg监测器连接的ecg电缆
CN106923816A (zh) * 2017-03-10 2017-07-07 苏州格林泰克科技有限公司 一种具有弹性电缆的生物电电极

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013175457A1 (en) 2013-11-28
BR112014028810A2 (pt) 2017-06-27
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