CN108042128A - 心电图监测装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可穿戴传感器技术领域，尤其涉及一种心电图监测装置及其制造方法。所述心电图监测装置，包括弹性贴附薄膜、固定贴附薄膜、心电采集芯片和至少一电极；其中：所述弹性贴附薄膜，包括相对设置的第一表面和第二表面；所述电极，设置于所述弹性贴附薄膜的第一表面，用于获取心电信号；所述心电采集芯片，连接所述电极，设置于所述弹性贴附薄膜的第二表面，用于采集所述心电信号；所述固定贴附薄膜，覆盖于所述弹性贴附薄膜的第二表面，用于固定所述弹性贴附薄膜的形状。本发明减少了心电监测过程中给人们带来的不适感，降低了心电监测的成本，且适于批量化生产。

Description

心电图监测装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及可穿戴传感器技术领域，尤其涉及一种心电图监测装置及其制 造方法。

背景技术

随着现代生活节奏的加快和老年化的来临，心血管疾病已经成为我们不可 忽视的健康隐患。对心血管疾病的诊断、治疗以及病理学研究都需要心电信号 监测的辅助。不同的心血管疾病会带来不同的心电信号异常情况，特别是，长 时间的心电信号监测会携带更多的健康信息。

目前，在进行心电信号监测的过程中，临床常用Ag/AgCl湿电极置于监测 者的体表，通过大型的心电信号机读取体表电位以形成心电图。由于这种大型 的心电信号机获取心电图的方式通常都是使用长屏蔽线连接心电信号机芯片 与置于体表不同位置的单个电极，所以被监测者不能随意的走动或离开医院测 试，从而降低了人们的使用感受。同时，Ag/AgCl湿电极通常会利用导电胶增 强其与体表的电学接触，但是导电胶与皮肤的长时间接触会引起皮肤的红肿和 /或瘙痒症状，这就使得采用大型心电信号机只能读取短时间的心电信号，导 致只能得到较短时间内的心电图。另外，大型心电信号机结构复杂，成本高昂， 从而增加了心电监测的成本。

因此，如何减少心电图监测过程中给人们带来的不适感，降低心电监测装 置的成本，实现便携式心电监测是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种心电图监测装置及其制造方法，用以解决现有的心电图监 测装置在使用过程中用户体验较差的问题，以减少心电图监测过程中给人们带 来的不适感，同时降低心电图监测装置的成本。

为了解决上述问题，本发明提供了一种心电图监测装置，包括弹性贴附薄 膜、固定贴附薄膜、心电采集芯片和至少一电极；其中：所述弹性贴附薄膜， 包括相对设置的第一表面和第二表面；所述电极，设置于所述弹性贴附薄膜的 第一表面，用于获取心电信号；所述心电采集芯片，连接所述电极，设置于所 述弹性贴附薄膜的第二表面，用于采集所述心电信号；所述固定贴附薄膜，覆 盖于所述弹性贴附薄膜的第二表面，用于固定所述弹性贴附薄膜的形状。

优选的，还包括置于所述弹性贴附薄膜夹层中的天线线圈；所述天线线圈， 连接所述心电采集芯片，用于将所述心电采集芯片采集到的心电信号传输至一 移动终端。

优选的，还包括供能模块与无线传输模块；所述供能模块，无线连接所述 天线线圈，用于通过所述天线线圈向所述心电采集芯片供电；所述天线线圈将 所述心电采集芯片采集到的心电信号传输至所述供能模块；所述无线传输模 块，连接所述供能模块，用于将所述供能模块接收到的心电信号传输至所述移 动终端。

优选的，所述弹性贴附薄膜采用聚二甲基硅氧烷或Ecoflex制作而成。

优选的，所述固定贴附薄膜环绕所述弹性贴附薄膜的外周设置，且包覆所 述心电采集芯片。

优选的，所述固定贴附薄膜采用医用敷料制造而成。

优选的，至少一电极包括设置于所述第一表面相对两端的两个电极。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种心电图监测装置的制造方法，包 括如下步骤：提供一衬底；在所述衬底表面形成一弹性贴附薄膜；在所述 弹性贴附薄膜的第一表面形成至少一电极，所述电极用于获取心电信号；

将形成有电极的弹性贴附薄膜从所述衬底剥离；在所述弹性贴附薄膜的第 二表面设置一心电采集芯片，且使得所述心电采集芯片与所述电极连接， 用于采集所述心电信号；其中，所述第二表面与所述第一表面相对设置；

于所述弹性贴附薄膜形成有所述心电采集芯片的第二表面覆盖一固定贴附 薄膜，以固定所述弹性贴附薄膜的形状。

优选的，在所述衬底表面形成一弹性贴附薄膜、在所述弹性贴附薄膜的第 一表面形成至少一电极的具体步骤包括：在所述衬底表面形成第一子弹性贴附 薄膜；在所述第一子弹性贴附薄膜的表面粘附至少一电极接口，并沉积金属材 料形成天线线圈和电极连接线；在所述第一子弹性贴附薄膜的表面形成一第二 子弹性贴附薄膜，以覆盖所述天线线圈和所述电极连接线，由所述第一子弹性 贴附薄膜和第二子弹性贴附薄膜共同构成弹性贴附薄膜；在所述第二子弹性贴 附薄膜表面形成一开口，以暴露所述电极接口；在所述开口中沉积导电材料以 形成电极，且所述电极凸设于所述第二子弹性贴附薄膜表面。

优选的，所述导电材料为银胶。

本发明提供的心电图监测装置及其制造方法，体积小巧、便于携带，人们 可根据需要随时进行心电信号的监测，不再局限于固定位置、固定姿势，能够 实现心电信号的实时监测，提高了用户的使用体验；而且由于其重量较轻，减 小了其与皮肤之间的剥离力，减少了心电监测过程中给人们带来的不适感；同 时，本发明提供的心电图监测装置成本低廉，降低了心电监测的成本，且适于 批量化生产。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式中心电图监测装置的正视结构示意图；

附图2是本发明具体实施方式中心电图监测装置的俯视结构示意图；

附图3是本发明具体实施方式中心电图监测装置的制造方法流程图；

附图4A-4J是本发明具体实施方式中心电图监测装置的制造过程中主要工 艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的心电图监测装置及其制造方法的具体实施 方式做详细说明。

本具体实施方式提供了一种心电图监测装置及其制造方法，附图1是本发 明具体实施方式中心电图监测装置的正视结构示意图，附图2是本发明具体实 施方式中心电图监测装置的俯视结构示意图。

如图1-2所示，本具体实施方式提供的心电图监测装置，包括弹性贴附薄 膜11、固定贴附薄膜12、心电采集芯片14和至少一电极13；其中：所述弹性 贴附薄膜11，包括相对设置的第一表面111和第二表面112；所述电极13，设 置于所述弹性贴附薄膜11的第一表面111，用于获取心电信号；所述心电采集 芯片14，连接所述电极13，设置于所述弹性贴附薄膜的第二表面112，用于采 集所述心电信号；所述固定贴附薄膜12，覆盖于所述弹性贴附薄膜11的第二 表面112，用于固定所述弹性贴附薄膜11的形状。本具体实施方式提供的心电图监测装置在使用过程中，将设置有电极13的弹性贴附薄膜11贴向体表，平 展于所述人体表面。相较于传统的大型心电信号采集设备，本具体实施方式提 供的心电图监测装置体积小巧、重量轻便，用户可随身携带，使得心电图的监 测不再局限于医院等固定场所，而且在使用过程中用户可以随意走动，极大的 提高了用户的使用体验。同时，本具体实施方式中用于监测心电信号的电极13 设置于所述弹性贴附薄膜11上，即在使用过程中由所述弹性贴附薄膜11将所 述电极13贴附于体表，不再需要导电胶进行粘黏，减少了人们在进行心电监 测过程中的不适感；而且，所述弹性贴附薄膜11小巧轻便，从而减小了所述 心电图监测装置与体表的剥离力，进一步提高了用户的使用体验。

所述电极13的形状可以是但不限于直径为0.8cm～1.2cm的圆形。在本具 体实施方式中，所述电极13优选为银胶电极。这是因为，银胶电极具有良好 的导电性，且能够确保长时间与体表接触的稳定性与安全性。优选的，至少一 电极13包括设置于所述第一表面111相对两端的两个电极13。从而可以完成 单通道或多通道的心电信号的采集，也提高了采集到的心电信号的准确度。如 图1、2所述，为了实现所述电极13与所述心电采集芯片14的连接，所述弹 性贴附薄膜11的夹层中还设置有电极接口17以及电极连接线15，所述电极连 接线15的一端连接所述电极接口17，另一端连接所述心电采集芯片14，所述 电极接口17连接所述电极13，即所述电极13通过所述电极接口17和所述电 极连接线15与所述心电采集芯片14电连接。所述电极接口17的设置，还能 增强所述电极13的导电性。为了确保所述弹性贴附薄膜11的柔性，便于所述 弹性贴附薄膜11在贴附过程中任意弯曲，优选的，所述电极连接线15的形状 为波浪线，其材质可以是但不限于漆包线，且所述电极连接线15的截面尺寸 为20μm～60μm。

在本具体实施方式中，所述弹性贴附薄膜11的具体厚度，本领域技术人 员可以根据实际需要进行设置。优选的，所述弹性贴附薄膜11的厚度为20μ m～30μm。这是因为，具有这一厚度的弹性贴附薄膜11能够与体表产生范德 华力和静电吸附力，从而使得位于所述弹性贴附薄膜11中的所述电极13能够 与体表有更好的接触，有效降低了所述电极13与体表的接触阻抗。所述弹性 贴附薄膜11优选采用亲肤材料制作而成。具体来说，所述弹性贴附薄膜11采 用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)或Ecoflex制作而成。所述弹性贴附薄膜的具体形状可以根据实际需要进行设置，可以是但不限于矩形、 圆形等。

所述心电采集芯片14可以为多通道或者单通道心电信号采集芯片。所述 心电采集芯片14内部设置有放大器和滤波器，从而能够实时对所述电极13获 取的心电信号进行处理，以消除心电信号的基线漂移、工频噪声、肌电干扰对 心电信号的检测造成的影响，从而得到波形清晰的心电图。

为了使得用户能够及时、直观的了解心电信号情况，优选的，所述心电图 监测装置还包括置于所述弹性贴附薄膜11夹层中的天线线圈16；所述天线线 圈16，连接所述心电采集芯片14，用于将所述心电采集芯片14采集到的心电 信号传输至一移动终端。其中，所述移动终端可以是但不限于手机、笔记本电 脑、平板电脑、台式电脑等。

更优选的，所述心电图监测装置还包括供能模块与无线传输模块；所述供 能模块，无线连接所述天线线圈16，用于通过所述天线线圈16向所述心电采 集芯片14供电；所述天线线圈16将所述心电采集芯片14采集到的心电信号 传输至所述供能模块；所述无线传输模块，连接所述供能模块，用于将所述供 能模块接收到的心电信号传输至所述移动终端。在本具体实施方式中，所述天 线线圈16的具体形状可以根据所述功能模块的频率范围进行设置。优选的， 所述天线线圈16为平面螺旋矩形线圈或圆形线圈，且线圈的线条形状为直线 型或者波浪线型。所述功能模块与所述无线传输模块作为辅助装置不直接贴附 于体表，而是在与所述固定贴附薄膜12的距离为1cm-5cm的范围为所述心电 采集芯片14供电，并采集、发送所述心电信号。所述无线传输模块向所述移 动终端传输所述心电信号的方式可以是但不限于蓝牙传输。

所述固定贴附薄膜12用于固定所述弹性贴附薄膜11的形状，使得所述弹 性贴附薄膜11呈展平状态，从而便于贴附于体表。其中，所述固定贴附薄膜 12可以覆盖于所述弹性贴附薄膜11的整个第二表面112，且其尺寸大于所述 弹性贴附薄膜。为了进一步降低所述心电图监测装置的成本，并减轻所述心电 图监测装置的重量，优选的，所述固定贴附薄膜12环绕所述弹性贴附薄膜11 的外周设置，且包覆所述心电采集芯片14，以防止所述心电采集芯片14受到 外界环境的干扰。在本具体实施方式中，如图1、2所示，所述固定贴附薄膜12仅覆盖所述弹性贴附薄膜11的外周，形成类似圆环状(对应的弹性贴附薄 膜11为圆形)或者“回”字形结构(对应的弹性贴附薄膜11为矩形)，在固 定所述弹性贴附薄膜11的形状的同时，也便于将所述弹性贴附薄膜11贴附于 体表。优选的，所述固定贴附薄膜12采用医用敷料制造而成，例如3M透明 敷料。

不仅如此，本具体实施方式还提供了一种心电图监测装置的制造方法，附 图3是本发明具体实施方式中心电图监测装置的制造方法流程图，附图4A-4J 是本发明具体实施方式中心电图监测装置的制造过程中主要工艺流程示意图。 如图3、4A-4J所示，本具体实施方式提供的心电图监测装置的制造方法，包 括如下步骤：

步骤S31，提供一衬底41，如图4A所示。所述衬底41优选为由玻璃构 成的平面衬底。在所述衬底41表面制造所述心电图监测装置之前，需要对所 述衬底41进行预处理。具体的预处理过程为：首先，先后以去离子水、有机 溶剂(例如乙醇或丙酮)作为清洗剂，采用沾有所述清洗剂的无尘布或者无尘 纸擦拭所述衬底41的表面；然后，采用氧等离子体、紫外光或者臭氧处理所 述衬底41的表面，以改变所述衬底41表面的亲疏水性。

步骤S32，在所述衬底41表面形成一弹性贴附薄膜11。

步骤S33，在所述弹性贴附薄膜11的第一表面形成至少一电极13，所述 电极13用于获取心电信号。

优选的，在所述衬底41表面形成一弹性贴附薄膜11、在所述弹性贴附薄 膜11的第一表面形成至少一电极13的具体步骤包括：

(1-1)在所述衬底表面形成第一子弹性贴附薄膜。在所述衬底表面形成 第一子弹性贴附薄膜的具体步骤包括：

(1-1-1)采用具有第一预设高度的第一胶带在所述衬底41的相对两端分 别设置刮涂高度垫；其中，所述第一胶带可以是厚度为40μm～50μm的 PET(terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)胶带、PI(polyimide，聚酰亚胺)胶带 或者由其他耐热材料构成的胶带；

(1-1-2)采用刮涂或者旋涂方式在所述衬底41的表面涂布PVP(polyvinylpyrrolidone，聚乙烯吡咯烷酮)；举例来说：刮涂过程采用光滑的刮 涂棒进行，所述刮涂棒的长度根据所述衬底41的宽度进行选择，在所述衬底 41表面刮涂PVP的酒精溶液或者水溶液，刮涂速度为5mm/s～20mm/s，刮涂 结束后退火处理10分钟～30分钟，退火温度为80℃～110℃，以形成如图4B所 示的剥离层42，以便于后续将弹性贴附薄膜从所述衬底41表面剥离；

(1-1-3)按照预设质量比混合弹性材料的基本组分和固化剂以形成弹性混 合液，并将所述弹性混合液静置或者抽真空以去除所述弹性混合液中的气泡； 其中，所述预设质量比可以为PDMS：固化剂＝1:10，或者Ecoflex：固化剂＝1:1；

(1-1-4)采用具有第二预设高度的第二胶带在退火处理后的PVP涂层的 相对两侧再次设置刮涂高度垫；其中，所述第二胶带可以是厚度为30μm～50μm 的PET(terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)胶带或PI(polyimide，聚酰亚胺) 胶带；

(1-1-5)采用光滑刮涂棒在所述PVP涂层表面刮涂所述弹性混合液，刮 涂速度优选为2mm/s～20mm/s，刮涂之后要将所述衬底41置于水平平台上充分 的静置，使得所述弹性混合液均匀的分布于所述衬底41表面；静置之后进行 30分钟～40分钟的退火处理，退火温度为80℃～110℃，以形成如图4C所示的 第一子弹性贴附薄膜43。

(1-2)在所述第一子弹性贴附薄膜43的表面粘附至少一电极接口17，如 图4D所示；并沉积金属材料形成天线线圈16和电极连接线15，如图4E所示。 其中，所述电极接口17可以是通过在所述第一子弹性贴附薄膜43的表面粘附 直径为0.8cm～1.2cm的圆形金属片或者导电金属胶带形成；所述天线线圈16 和所述电极连接线15是利用金属溶液、并采用印刷或者点胶工艺按照预设的 位置和形状在所述第一子弹性贴附薄膜43表面形成的。为了便于后续所述天 线线圈16、所述电极连接线15分别与心电采集芯片14连接，在所述天线线圈16、所述电极连接线15与所述心电采集芯片14的接口处还设置接口材料，所 述接口材料可以是导电线，也可以是直径小于100μm的漆包线。

(1-3)在所述第一子弹性贴附薄膜43的表面形成一第二子弹性贴附薄膜， 以覆盖所述天线线圈16和所述电极连接线15，由所述第一子弹性贴附薄膜43 和第二子弹性贴附薄膜共同构成弹性贴附薄膜11，形成如图4F所示的结构。 其中，在所述第一子弹性贴附薄膜43表面形成所述第二子弹性贴附薄膜的具 体步骤，与步骤(1-1-4)、(1-1-5)形成第一子弹性贴附薄膜的步骤相同。

(1-4)在所述第二子弹性贴附薄膜表面形成一开口44，以暴露所述电极 接口17，形成如图4G所示的结构。

(1-5)在所述开口44中沉积导电材料以形成电极13，且所述电极13凸 设于所述第二子弹性贴附薄膜表面，形成如图4H所示的结构。优选的，所述 导电材料为银胶。在沉积导电材料形成所述电极13之后，优选将形成有所述 电极13的衬底41在100℃～120℃条件下退火处理30分钟～40分钟。

步骤S34，将形成有电极13的弹性贴附薄膜11从所述衬底41剥离，形 成如图4I所示的结构。

步骤S35，在所述弹性贴附薄膜11的第二表面设置一心电采集芯片，且 使得所述心电采集芯片14与所述电极13连接，用于采集所述心电信号；其中， 所述第二表面与所述第一表面相对设置。具体来说，在所述弹性贴附薄膜11 的第二表面开孔，以分别暴露所述天线线圈16、所述电极连接线15与所述心 电采集芯片14的接口，采用点胶或者焊接工艺将所述心电采集芯片14中的对 应接口分别与所述天线线圈16的接口、所述电极连接线15的接口连接。

步骤S36，于所述弹性贴附薄膜11形成有所述心电采集芯片的第二表面 覆盖一固定贴附薄膜12，以固定所述弹性贴附薄膜的形状，最终得到如图4J 所示的结构。在将所述固定贴附薄膜12覆盖于所述弹性贴附薄膜11的第二表 面之后，还可以将所述固定贴附薄膜12与所述弹性贴附薄膜11包裹于透明敷 料中，或者在所述固定贴附薄膜12与所述弹性贴附薄膜11外部涂抹弹性聚合 物混合液、防水胶等材料进行形状封装，以确保所述心电图监测装置作为可穿 戴设备在使用过程中的性能稳定性，例如当被测体表具有水等液体时，也不影 响其获取心电信号。

本具体实施方式提供的心电图监测装置及其制造方法，体积小巧、便于携 带，人们可根据需要随时进行心电信号的监测，不再局限于固定位置、固定姿 势，能够实现心电信号的实时监测，提高了用户的使用体验；而且由于其重量 较轻，减小了其与皮肤之间的剥离力，减少了心电监测过程中给人们带来的不 适感；同时，本具体实施方式提供的心电图监测装置成本低廉，降低了心电监 测的成本，且适于批量化生产。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些 改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种心电图监测装置，其特征在于，包括弹性贴附薄膜、固定贴附薄膜、心电采集芯片和至少一电极；其中：

所述弹性贴附薄膜，包括相对设置的第一表面和第二表面；

所述电极，设置于所述弹性贴附薄膜的第一表面，用于获取心电信号；

所述心电采集芯片，连接所述电极，设置于所述弹性贴附薄膜的第二表面，用于采集所述心电信号；

所述固定贴附薄膜，覆盖于所述弹性贴附薄膜的第二表面，用于固定所述弹性贴附薄膜的形状。

2.根据权利要求1所述的心电图监测装置，其特征在于，还包括置于所述弹性贴附薄膜夹层中的天线线圈；所述天线线圈，连接所述心电采集芯片，用于将所述心电采集芯片采集到的心电信号传输至一移动终端。

3.根据权利要求2所述的心电图监测装置，其特征在于，还包括供能模块与无线传输模块；所述供能模块，无线连接所述天线线圈，用于通过所述天线线圈向所述心电采集芯片供电；所述天线线圈将所述心电采集芯片采集到的心电信号传输至所述供能模块；所述无线传输模块，连接所述供能模块，用于将所述供能模块接收到的心电信号传输至所述移动终端。

4.根据权利要求1所述的心电图监测装置，其特征在于，所述弹性贴附薄膜采用聚二甲基硅氧烷或Ecoflex制作而成。

5.根据权利要求1所述的心电图监测装置，其特征在于，所述固定贴附薄膜环绕所述弹性贴附薄膜的外周设置，且包覆所述心电采集芯片。

6.根据权利要求1所述的心电图监测装置，其特征在于，所述固定贴附薄膜采用医用敷料制造而成。

7.根据权利要求1所述的心电图监测装置，其特征在于，至少一电极包括设置于所述第一表面相对两端的两个电极。

8.一种心电图监测装置的制造方法，其特征在在于，包括如下步骤：

提供一衬底；

在所述衬底表面形成一弹性贴附薄膜；

在所述弹性贴附薄膜的第一表面形成至少一电极，所述电极用于获取心电信号；

将形成有电极的弹性贴附薄膜从所述衬底剥离；

在所述弹性贴附薄膜的第二表面设置一心电采集芯片，且使得所述心电采集芯片与所述电极连接，用于采集所述心电信号；其中，所述第二表面与所述第一表面相对设置；

于所述弹性贴附薄膜形成有所述心电采集芯片的第二表面覆盖一固定贴附薄膜，以固定所述弹性贴附薄膜的形状。

9.根据权利要求8所述的心电图监测装置的制造方法，其特征在于，在所述衬底表面形成一弹性贴附薄膜、在所述弹性贴附薄膜的第一表面形成至少一电极的具体步骤包括：

在所述衬底表面形成第一子弹性贴附薄膜；

在所述第一子弹性贴附薄膜的表面粘附至少一电极接口，并沉积金属材料形成天线线圈和电极连接线；

在所述第一子弹性贴附薄膜的表面形成一第二子弹性贴附薄膜，以覆盖所述天线线圈和所述电极连接线，由所述第一子弹性贴附薄膜和第二子弹性贴附薄膜共同构成弹性贴附薄膜；

在所述第二子弹性贴附薄膜表面形成一开口，以暴露所述电极接口；

在所述开口中沉积导电材料以形成电极，且所述电极凸设于所述第二子弹性贴附薄膜表面。

10.根据权利要求9所述的心电图监测装置的制造方法，其特征在于，所述导电材料为银胶。