CN106691433A - 一种心电测量仪及其传感器膜片制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种心电测量仪及其传感器膜片制备方法，包括心电检测单元、心电信号处理单元、终端显示单元，所述心电检测单元包括至少一个传感器，该传感器包括壳体和膜片，所述膜片与压电元件之间绝缘，并且所述膜片导电层与导线连接，所述膜片包括抗翘曲基膜和导电层，所述的导电层均匀设置在所述抗翘曲基膜的表面。本发明通过制备一种具有抗翘曲基膜和导电层的膜片，达到了延长心电测试仪的使用寿命，简化生产工艺的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗电子器械，更具体的涉及一种心电测量仪。
背景技术
心电图利用心脏在每个心动周期中产生的生物电变化，通过心电描记器得到电位变化的图形。心电图是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观指标。在心电测量过程中，心电传感器用于接收被测试者的心电信号。
心电测量仪一般包括心电检测单元、心电信号处理单元和终端显示单元。其中，心电检测单元用于检测被检查者的心电信号，并将心电信号输出至心电信号处理单元；心电信号处理单元用于通过算法将心电信号转换成心率、心电波形等心电数据，并将心电数据转换成视频信号，输出至终端显示单元。心电测试单元的核心原件为传感器，包括壳体，压电元件和膜片。
随着高分子产业的日益进步，用于传感器的膜片材料种类也日趋增多，高分子膜由于易于加工、成本低和轻便等优点在医疗传感器领域得到了广泛青睐。但是，由于制备工艺和高分子材料自身的缺陷，传感器用高分子膜容易发生翘曲变形而影响使用效果，甚至与其他粘连组件相互脱落。同时，传感器的膜片因为长期暴露于外界，使用后很容易磨损，影响使用效果和仪器寿命。
发明内容
本发明的目的。
本发明提供一种心电测量仪，特别是用于其传感器的高分子膜片的制备方法，以解决现有技术中高分子膜片磨损及变形导致的心电测量仪使用寿命减短的问题。
本发明所采用的技术方案。
本发明提供了一种心电测量仪，包括心电检测单元、心电信号处理单元、终端显示单元，其中所述心电检测单元用于采集心电信号，发送至所述心电信号处理单元；所述心电信号处理单元用于处理所述心电信号，将处理过的心电信号发送至所述终端显示单元；所述终端显示单元用于显示心电图；所述心电检测单元包括至少一个传感器，该传感器包括壳体和膜片，所述膜片与压电元件之间绝缘，并且所述膜片导电层与导线连接，其特征在于所述膜片包括抗翘曲基膜和导电层，所述的导电层均匀设置在所述抗翘曲基膜的表面。
作为本发明心电测量仪的一个优选方案，其中抗翘曲基膜的原料配比为：甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯的质量比为1：1至2：1，混合溶剂与氨基甲酸酯的质量比为3：1，混合溶剂中丁酮和乙酸丁酯的质量比为1：1，多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为2：1至3：1，碳酸钙与氨基甲酸酯的质量比为0.2：1至0.6：1,光聚合引发剂与氨基甲酸酯的质量比为0.08：1。
作为本发明心电测量仪的另一个优选方案，所述抗翘曲基膜的原料配比中碳酸钙与氨基甲酸酯的质量比为0.4：1至0.6：1，所述多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为1.5：1至2：1；尤其是，抗翘曲基膜的原料配比中碳酸钙与氨基甲酸酯的质量比为0.5：1至0.6：1，多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为2：1。
作为本发明心电测量仪的又一个优选方案，其中导电层为导电高分子涂层。
作为本发明心电测量仪的再一个优选方案，在导电层中加入耐磨微粒二氧化硅。
进一步地，耐磨微粒与导电高分子涂层质量比为1：30至1：10。
本发明还提供了一种心电测量仪传感器的膜片的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、制备抗翘曲基膜；
1.1、将甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯溶入丁酮和乙酸丁酯的混合溶剂中，再加入多元醇树脂，搅拌均匀；
1.2、搅拌过程中加入碳酸钙，继续搅拌；
1.3、在所得混合液中加入光聚合引发剂，继续搅拌均匀；
1.4、将所得溶液涂覆在转移板上，并放入UV光固化机进行固化；
1.5、固化后从转移板上将基膜移除；
步骤2、抗翘曲基膜表面均匀涂布导电层。
作为本发明心电测量仪传感器的膜片的制备方法的一个优选方案，其中，步骤1.1中所述的甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯的质量比为1：1至2：1，混合溶剂与氨基甲酸酯的质量比为3：1，混合溶剂中丁酮和乙酸丁酯的质量比为1：1，多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为2：1至3：1；步骤1.2中所述的碳酸钙与氨基甲酸酯的质量比为0.2：1至0.6：1；步骤1.3中所述的光聚合引发剂与氨基甲酸酯的质量比为0.08：1；步骤1.4中所述的固化的时间为15秒，紫外光照射强度100w/cm2；步骤1.5中所述的转移板为平面光滑膜板。
作为本发明心电测量仪传感器的膜片的制备方法的另一个优选方案，其中步骤2中所述的导电层为导电高分子涂层。
作为本发明心电测量仪传感器的膜片的制备方法的再一个优选方案，其中步骤2中所述的导电层中加入耐磨微粒二氧化硅。
对于上述优选方案做进一步改进，耐磨微粒与导电高分子涂层质量比为1：30至1：10。
3、本发明的有益效果。
通过提供一种包括抗翘曲基膜和导电层的膜片及其制备方法，使心电测量仪传感器的膜片拥有优良的抗翘曲性、合适的硬度及耐磨性，提高了心电测量仪的使用性能和使用寿命。
通过在基膜中加入碳酸钙，使基膜的抗翘曲性得到提高，翘曲度降低了77.8%，同时碳酸钙的加入还可以提高基膜的硬度及热稳定性，提高了心电测量仪的使用性能。
通过基膜原料中氨基甲酸酯含量的控制，制得合适硬度的心电测量仪传感器用膜片，当原料中氨基甲酸酯和甲基丙烯酸树脂的质量比为1：1至1：2时，可使基膜硬度达到72至84，可为心电测量仪提供不同硬度的膜片。
通过对导电层选用导电高分子涂层，使涂层与基膜具有良好的相容性、分散性及稳定性，且生产工艺简单。
通过在导电层中加入耐磨微粒二氧化硅，提高了膜片与外界接触时的耐磨程度，提高了心电测量仪的使用寿命。
附图说明
图1是心电测量仪的原理框图。
图2是心电测量仪传感器的纵向剖面示意图。
图3是本发明的心电测量仪传感器用膜片的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明心电测量仪的原理框图，心电测量仪包括心电检测单元1、心电信号处理单元2、终端显示单元3，其中心电检测单元1用于采集心电信号，发送至心电信号处理单元2；心电信号处理单元用于处理心电信号，将处理过的心电信号发送至终端显示单元3；终端显示单元用于显示心电图。
图2为心电测量仪传感器的纵向剖面示意图，心电检测单元根据实际需要可包括一至多个传感器4。传感器4包括壳体5和膜片6，膜片6与压电元件7之间绝缘连接。图2所示，压电元件7通过粘合剂11紧固到所述膜片6上，也可选用焊接等其他紧固连接方式。膜片6导电层8与导线9连接，膜片包括抗翘曲基膜10和导电层8，导电层8均匀设置在抗翘曲基膜10的表面。
如图3所示的心电测量仪传感器用膜片，包括抗翘曲基膜10和导电层8。抗翘曲基膜10是由甲基丙烯酸树脂、多元醇树脂、氨基甲酸酯、碳酸钙和光聚合引发剂经紫外光照射固化聚合而成的共聚物，并在转移板上固定成型的均匀薄膜；此处光聚合引发剂为二烷氧基苯乙酮，也可选用其他同类型光引发剂。导电层8中可以选择性地加入耐磨微粒12，形成耐磨微粒12与导电高分子涂层13的混合涂剂。所述的耐磨微粒12为二氧化硅微粒，起到较好的抗磨损效果。导电高分子涂层13优选为聚吡咯，也可选用聚乙炔、聚噻吩等。与传统的电镀导电金属得到的导电膜相比，导电高分子涂层13与基膜相容性、分散性、稳定性均表现良好且生产工艺简单。
在具体实施中，首先制备抗翘曲基膜10。包括步骤：
1.1、将甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯溶入有机溶剂中（例如丁酮和乙酸丁酯的混合溶剂），再加入多元醇树脂，搅拌均匀；
1.2、搅拌过程中加入碳酸钙，继续搅拌；
1.3、在所得混合液中加入光聚合引发剂，继续搅拌均匀；
1.4、将所得溶液涂覆在转移板上，并放入UV光固化机进行固化；
1.5、固化后从转移板上将基膜移除。
步骤1.1中所述的甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯的质量比为1：1至2：1，混合溶剂与氨基甲酸酯的质量比为3：1，混合溶剂中丁酮和乙酸丁酯的质量比为1：1，多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为2：1至3：1；步骤1.2中所述的碳酸钙与氨基甲酸酯的质量比为0.2：1至0.6：1；步骤1.3中所述的光聚合引发剂与氨基甲酸酯的质量比为0.08：1；步骤1.4中所述的固化的时间为15秒，紫外光照射强度100w/cm2；步骤1.5中所述的转移板为平面光滑膜板，可采用硅、二氧化硅、氮化硅、石英、单晶金刚石、等，本实施例中选用石英转移板。
其次，在抗翘曲基膜10表面均匀涂布导电层8以制备膜片6。导电层8中可以加入耐磨微粒12，形成耐磨微粒12与导电高分子涂层13的混合涂剂。耐磨微粒12高度分散于导电高分子涂层13中，耐磨微粒12与导电高分子涂层13质量比为1：30至1：10。
实施例1：
1、制备抗翘曲基膜10：取250毫升的三颈烧瓶，加入甲基丙烯酸树脂20克，氨基甲酸酯10克，丁酮15克，乙酸丁酯15克，再加入多元醇树脂30克，高速搅拌，搅拌速度1000rpm，搅拌过程中慢慢加入碳酸钙2克，搅拌时间10分钟，再慢慢加入光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮0.8克，继续搅拌15分钟，然后用涂布棒均匀涂覆在平面光滑石英转移板上，然后放入UV光固化机进行固化，固化时间15秒，紫外光照射强度100w/cm2，固化后从转移板上将基膜移除。
上述原料配比（质量比）为：甲基丙烯酸树脂：氨基甲酸酯为2：1，混合溶剂：氨基甲酸酯为3：1，混合溶剂中丁酮：乙酸丁酯为1：1，多元醇树脂：氨基甲酸酯为3：1，碳酸钙：氨基甲酸酯为0.2：1，光聚合引发剂：氨基甲酸酯为0.08：1。
2、制备膜片6：取100毫升的锥形烧瓶，加入乙醇50mL，聚吡咯30克，平均粒径为4微米的二氧化硅微粒1克，机械搅拌均匀，超声分散，用毛刷均匀反复刷涂在抗翘曲基膜10表面，待其表面均匀无气泡后放人干燥器中，放入烘箱，于5O℃下干燥10小时。得到导电层8厚度为8微米，此时二氧化硅与聚吡咯质量比为1：30。
实施例2至7：
使用与实施例1相同的工艺制备抗翘曲基膜10及膜片6。不同之处在于实施例2至7抗翘曲基膜10的主要原料配比（质量比）及膜片6中二氧化硅与聚吡咯质量比，具体如表1。
对比试验1：
对比试验1按与实施例1相同方法制备膜片6，不同之处是基膜原料中不加入碳酸钙。
对比试验2：
对比试验2按与实施例1相同方法制备膜片6，不同之处是导电层原料中不加入二氧化硅微粒。
硬度测试试验：
测定了各实施例制备的抗翘曲基膜10样品的邵氏硬度。
结果表明碳酸钙含量越高样品的硬度越大；氨基甲酸酯的含量对样品硬度有较大影响，氨基甲酸酯的含量越多硬度越低。
所以可以通过控制基膜原料中氨基甲酸酯及碳酸钙的添加量来控制成品基膜的硬度。当原料中氨基甲酸酯和甲基丙烯酸树脂的质量比为1：1至1：2时，可使基膜硬度从72提高到84（参见表1）。
热性能测试试验：
未添加碳酸钙的基膜样品起始分解温度在238℃左右，添加碳酸钙的基膜样品起始分解温度在249℃~256℃左右，说明碳酸钙的添加有利于提高基膜的热稳定性（参见表1）。
表1各实施例原料配比及测试结果
| 氨基甲酸酯质量份数 | 甲基丙烯酸树脂质量份数 | 多元醇树脂质量份数 | 碳酸钙质量份数 | 二氧化硅：聚吡咯（质量比） | 邵氏硬度 | 分解温度（℃） | |
| 实施例1 | 1 | 2 | 3 | 0.2 | 1：30 | 84 | 252 |
| 实施例2 | 1 | 2 | 3 | 0.3 | 1：30 | 85 | 255 |
| 实施例3 | 1 | 2 | 3 | 0.4 | 1：30 | 87 | 254 |
| 实施例4 | 1 | 2 | 3 | 0.5 | 1：30 | 88 | 256 |
| 实施例5 | 1 | 2 | 3 | 0.6 | 1：30 | 89 | 255 |
| 实施例6 | 1 | 1.5 | 2.5 | 0.2 | 1：15 | 79 | 249 |
| 实施例7 | 1 | 1 | 2 | 0.2 | 1：10 | 72 | 251 |
| 对比试验1 | 1 | 2 | 3 | 0 | 1：30 | 82 | 238 |
| 对比试验2 | 1 | 2 | 3 | 0.2 | 0 | 84 | 253 |
抗翘曲效果试验：
测定了实施例1至5及对比试验1制备的抗翘曲基膜10样品的翘曲度。
通过在基膜中加入碳酸钙，使膜片的抗翘曲性得到提高，相较不添加碳酸钙的样品，基膜翘曲度最多降低了77.8%。碳酸钙的加入量与基膜翘曲度的试验数值记录于表2。
表2基膜的抗翘曲效果
| 碳酸钙加入份数 | 翘曲度（%） | |
| 实施例1 | 0.2 | 4.8 |
| 实施例2 | 0.3 | 3.1 |
| 实施例3 | 0.4 | 1.7 |
| 实施例4 | 0.5 | 1.5 |
| 实施例5 | 0.6 | 1.2 |
| 对比试验1 | 0 | 5.4 |
抗磨损效果试验：
测定了实施例1、6、7及对比试验2膜片样品的磨损厚度。
通过在导电层中加入耐磨微粒二氧化硅，提高了膜片与外界接触时的耐磨程度，磨损程度降低了62%（参见表3）。
表3膜片的磨损测试结果
| 二氧化硅：聚吡咯（质量比） | 磨损厚度（μm） | |
| 实施例1 | 1：30 | 3.3 |
| 实施例6 | 1：15 | 2.2 |
| 实施例7 | 1：10 | 2.7 |
| 对比试验2 | 0 | 5.8 |
通过上述结果可以看出碳酸钙的加入不仅提高了基膜的抗翘曲性能还具有一定的增加基膜硬度的效果，基膜热稳定性也得到有利提高；通过调节基膜原料中氨基甲酸酯的比例可以进一步调节硬度。当基膜的原料配比中碳酸钙与氨基甲酸酯的质量比为0.5：1至0.6：1，多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为2：1时可以得到高硬度、抗翘曲且热稳定性良好的膜片。导电层中二氧化硅的加入进一步提升了基膜与外界接触时的耐磨程度。
Claims (10)
1.一种心电测量仪，包括心电检测单元、心电信号处理单元、终端显示单元，其中所述心电检测单元用于采集心电信号，发送至所述心电信号处理单元；所述心电信号处理单元用于处理所述心电信号，将处理过的心电信号发送至所述终端显示单元；所述终端显示单元用于显示心电图；所述心电检测单元包括至少一个传感器，该传感器包括壳体和膜片，所述膜片与压电元件之间绝缘，并且所述膜片导电层与导线连接，所述膜片包括基膜和导电层，所述的导电层均匀设置在所述基膜的表面,其特征在于：所述基膜为抗翘曲基膜。
2.根据权利要求1所述的心电测量仪，其特征在于所述抗翘曲基膜的原料配比为：甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯的质量比为1：1至2：1，混合溶剂与氨基甲酸酯的质量比为3：1，混合溶剂中丁酮和乙酸丁酯的质量比为1：1，多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为2：1至3：1，碳酸钙与氨基甲酸酯的质量比为0.2：1至0.6：1,光聚合引发剂与氨基甲酸酯的质量比为0.08：1。
3.根据权利要求2所述的心电测量仪，其特征在于所述抗翘曲基膜的原料配比中碳酸钙与氨基甲酸酯的质量比为0.4：1至0.6：1，所述多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为1.5：1至2：1。
4.根据权利要求3所述的心电测量仪，其特征在于所述抗翘曲基膜的原料配比中碳酸钙与氨基甲酸酯的质量比为0.5：1至0.6：1，所述多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为2：1。
5.根据权利要求1所述的心电测量仪，其特征在于所述的导电层为导电高分子涂层。
6.根据权利要求1所述的心电测量仪，其特征在于所述的导电层中加入耐磨微粒二氧化硅。
7.根据权利要求6所述的心电测量仪，其特征在于耐磨微粒与导电高分子涂层质量比为1：30至1：10。
8.一种权利要求1中所述心电测量仪传感器的膜片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1、制备抗翘曲基膜；
1.1、将甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯溶入丁酮和乙酸丁酯的混合溶剂中，再加入多元醇树脂，搅拌均匀；
1.2、搅拌过程中加入碳酸钙，继续搅拌；
1.3、在所得混合液中加入光聚合引发剂，继续搅拌均匀；
1.4、将所得溶液涂覆在转移板上，并放入UV光固化机进行固化；
1.5、固化后从转移板上将基膜移除；
步骤2、抗翘曲基膜表面均匀涂布导电层。
9.根据权利要求8所述的膜片的制备方法，其特征在于：
步骤1.1中所述的甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯的质量比为1：1至2：1，混合溶剂与氨基甲酸酯的质量比为3：1，混合溶剂中丁酮和乙酸丁酯的质量比为1：1，多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为2：1至3：1；步骤1.2中所述的碳酸钙与氨基甲酸酯的质量比为0.2：1至0.6：1；步骤1.3中所述的光聚合引发剂与氨基甲酸酯的质量比为0.08：1；步骤1.4中所述的固化的时间为15秒，紫外光照射强度100w/cm2；步骤1.5中所述的转移板为平面光滑膜板。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：其中步骤2中所述的导电层为导电高分子涂层。
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