CN109998526A - 基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法及装置 - Google Patents

基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法及装置，其特征在于，该方法包括以下步骤：配制石墨烯氧化物溶液；将石墨烯氧化物溶液滴加到纹身衬底上，以使石墨烯氧化物溶液在纹身衬底挥发后形成石墨烯氧化物薄膜；通过激光还原石墨烯氧化物薄膜，形成石墨烯电极图案；通过水溶液剥离未还原的石墨烯氧化物薄膜，得到纹身式石墨烯电极；将所述纹身式石墨烯电极转移至预先布好电路的透明黏性心电带之上，得到12导联透明心电带。该方法的多层石墨烯电极与皮肤紧密贴合降低阻抗，提高信号质量，同时，电极可以转移至预先布置好的电路的黏性透明带上，方便心电带定位，心电带还与机器学习配合实现心电信号的实时判断。

Description

基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法及装置
技术领域
本发明涉及生物电极技术领域，特别涉及一种基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法及装置。
背景技术
随着老龄化的加剧，如何能够更好的服务老人，随时随地了解老年人的身体状况成为一个重要的社会问题，同时随着社会经济的发展，人们对于自己的身体情况希望能够有更加深入的了解。心电作为人体情况的一个重要指示标记，能够反映人体的生理状况，是很多疾病的前期标志。
目前大多数的心电测试都需要在医院进行测试，而市场上大多数心电测试设备大多数为单导联，而非医用的12导联，此外，便携式实时测试的心电带由于硬质电极与身体之间无法形成紧密接触，信号信噪比较小。由于大多数使用者和乡村医生医学知识的不足，使用传统心电带不透明的织物带定位方面存在很大偏差。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法，该方法电极柔性，可与皮肤贴合紧密，心电带基底透明，便于进行电极定位，可实时进行心电信号测试与分析。
本发明的另一个目的在于提出一种基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置。
为达到上述目的，本发明一方面提出了基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法，包括以下步骤：配制石墨烯氧化物溶液；将所述石墨烯氧化物溶液滴加到纹身衬底上，以使所述石墨烯氧化物溶液在所述纹身衬底挥发后形成石墨烯氧化物薄膜；通过激光还原所述石墨烯氧化物薄膜，形成石墨烯电极图案；通过水溶液剥离未还原的所述石墨烯氧化物薄膜，得到纹身式石墨烯电极；将所述纹身式石墨烯电极转移至预先布好电路的透明黏性心电带之上，得到12导联透明心电带。
本发明实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法，采用多层石墨烯电极，电极使用激光直写方法制备，电极可以转移到预先布置好的电路的黏性透明带之上，石墨烯与皮肤紧密接触可以降低电极与皮肤之间的阻抗，提高信号质量，同时，多导联系统符合医学金标准要求，透明带子便于进行电极定位，使得操作更加简单的实现医用级别的心电图测量。
另外，根据本发明上述实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述纹身衬底包括支撑层、牺牲层和衬底层。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述石墨烯氧化物溶液滴加在所述衬底层上之后，还包括：通过所述牺牲层遇水溶解，将所述支撑层和所述衬底层分开。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过激光还原所述石墨烯氧化物薄膜，进一步包括：将预设图案输入激光直写平台，并通过所述激光将所述预设图案书写到所述石墨烯氧化物薄膜上，并在激光照射位置形成石墨烯。
为达到上述目的，本发明另一方面提出了一种基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置，包括：配制模块，用于配制石墨烯氧化物溶液；处理模块，用于将所述石墨烯氧化物溶液滴加到纹身衬底上，以使所述石墨烯氧化物溶液在所述纹身衬底挥发后形成石墨烯氧化物薄膜；还原模块，用于通过激光还原所述石墨烯氧化物薄膜，形成石墨烯电极图案；生成模块，用于通过水溶液剥离未还原的所述石墨烯氧化物薄膜，得到纹身式石墨烯电极；制备模块，用于将所述纹身式石墨烯电极转移至预先布好电路的透明黏性心电带之上，得到12导联透明心电带。
本发明实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置，采用多层石墨烯电极，电极使用激光直写方法制备，电极可以转移到预先布置好的电路的黏性透明带之上，石墨烯与皮肤紧密接触可以降低电极与皮肤之间的阻抗，提高信号质量，同时，多导联系统符合医学金标准要求，透明带子便于进行电极定位，使得操作更加简单的实现医用级别的心电图测量。
另外，根据本发明上述实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：检测模块，用于将所述12导联透明心电带贴覆于目标部位上，获取目标部位的心电信号；信号处理模块，用于接收并放大所述心电信号；信号显示模块，用于显示所述心电信号；信号分析模块，用于分析判断心电信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述信号显示模块包括：无线传输单元，用于通过无线传输将所述心电信号发送至移动终端。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述处理模块还用于通过所述牺牲层遇水溶解，将所述支撑层和所述衬底层分开。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述还原模块包括：输入单元，用于将预设图案输入激光直写平台；书写单元，用于通过所述激光将所述预设图案书写到所述石墨烯氧化物薄膜上，并在激光照射位置形成石墨烯。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述纹身衬底包括支撑层、牺牲层和衬底层。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的相关技术中常用的电机类型图，其中，(a)为Ag/AgCl电极，(b)为干电极，(c)为微针式电极，(d)为带有绝缘体的干电极；
图2为根据本发明实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法流程图；
图3为根据本发明实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法具体制备过程图；
图4为根据本发明实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置结构示意图；
图5为根据本发明实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置整体结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，相关技术中常用的电极类型有Ag/AgCl电极、干电极、微针式电极或是带有绝缘体的干电极，其中，市场上常用的Ag/AgCl电极，可能会出现排异反应，佩戴不够舒适等缺点；传统干电极与皮肤接触并不足紧密，一般为硬质金属，造成佩戴不够方便及不舒适的缺点；微针式电极需穿透表皮层提高信号性能，但是对皮肤有损伤，一般用户不会尝试使用；带有绝缘体的干电极目前有碳纳米管和银纳米线材料，与传统干电极存在相似的缺点。进而本申请针对上述缺点去掉了传统柔性电极通用的衬底层，直接使用全石墨烯电极，降低电极与皮肤之间的阻抗，并利用激光直写定制化无衬底石墨烯图形电极，转移至透明黏性心电带上，方便贴覆于胸口特定位置测量心电信号(如下进行具体描述)。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法及装置，首先将参照附图对本发明实施例提出的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法进一步说明。
图2是本发明一个实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法流程图。
如图2所示，该基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法包括以下步骤：
在步骤S101中，配制石墨烯氧化物溶液。
在步骤S102中，将石墨烯氧化物溶液滴加到纹身衬底上，以使石墨烯氧化物溶液在纹身衬底挥发后形成石墨烯氧化物薄膜。
其中，纹身衬底包括支撑层、牺牲层和衬底层。
具体而言，石墨烯氧化物溶液加到纹身衬底之上，溶液滴加在衬底层上，牺牲层遇水会溶解，将支撑层与衬底层分开，同时，溶液挥发后在衬底上形成石墨烯氧化物薄膜。
在步骤S103中，通过激光还原石墨烯氧化物薄膜，形成石墨烯电极图案。
其中，通过激光还原石墨烯氧化物薄膜，进一步包括：将预设图案输入激光的直写平台，并通过激光将预设图案书写到石墨烯氧化物薄膜上，并在激光照射位置形成石墨烯。
也就是说，将预先设计好的图案输入激光直写平台，图案由激光书写到石墨烯氧化物薄膜之上，激光照射之处可以形成石墨烯。
在步骤S104中，通过水溶液剥离未还原的石墨烯氧化物薄膜，得到纹身式石墨烯电极。
也就是说，使用水溶液可以将没有还原的石墨烯氧化物进行剥离，仅留下石墨烯，从而提高电极的美观性，同时将石墨烯与衬底分离，形成全石墨烯无衬底结构。
在步骤S105中，将纹身式石墨烯电极转移至预先布好电路的透明黏性心电带之上，得到12导联透明心电带。
具体而言，将纹身式石墨烯电极转移到已经布好电路的透明黏性心电带之上，形成多导联结构，即12导联透明心电带，将心电带贴覆于胸口特定位置，可以测量心电信号。
如图3所示，本发明实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法的具体实施过程为：配置好石墨烯氧化物溶液后，将其滴加到纹身基底上，待石墨烯氧化物溶液挥发形成石墨烯氧化物薄膜，将预先设计好的图案输入激光直写平台，由激光将图案书写到石墨烯氧化物薄膜之上，激光照射处还原石墨烯氧化物形成相应图案的电极，并使用水溶液剥离没有还原的石墨烯氧化物并去掉衬底，形成全石墨烯无衬底结构(即石墨烯纹身式无衬底电极)，将石墨烯纹身式电极转移至提前布好电路的黏性衬底特定位置之上，进而得到透明基底心电带，将该心电带贴覆到胸口上测量心电信号，同时将心电带与多导联心电芯片系统连接，将测量获得的心电信号进行传输至系统，系统接收到心电信号后将其放大，并利用AD/DA对心电信号进行转换，从而能够通过蓝牙系统将心电信号传输到手机端或PC，使用手机APP或电脑端软件实时显示，同时，通过机器学习算法实时分析判断心电图情况，实现心脏骤停等情况预警。
需要说明的是，本发明实施例涵盖纳米管或者银纳米线等掺杂石墨烯，在此不做具体限定。
根据本发明实施例提出的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法，采用多层石墨烯电极，电极使用激光直写方法制备，电极可以转移到预先布置好的电路的黏性透明带之上，石墨烯与皮肤紧密接触可以降低电极与皮肤之间的阻抗，提高信号质量，同时，多导联系统符合医学金标准要求，透明带子便于进行电极定位，使得操作更加简单的实现医用级别的心电图测量。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置。
图4是本发明一个实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置结构示意图。
如图4所示，该基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置10包括：配制模块100，处理模块200，还原模块300，生成模块400和制备模块500。
其中，配制模块100用于配制石墨烯氧化物溶液。处理模块200用于将所述石墨烯氧化物溶液滴加到纹身衬底上，以使所述石墨烯氧化物溶液在所述纹身衬底挥发后形成石墨烯氧化物薄膜。还原模块300用于通过激光还原所述石墨烯氧化物薄膜，形成石墨烯电极图案。生成模块400用于通过水溶液剥离未还原的所述石墨烯氧化物薄膜，得到纹身式石墨烯电极。制备模块500用于将纹身式石墨烯电极转移至预先布好电路的透明黏性心电带之上，得到12导联透明心电带。本发明实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置能够清晰的定位检测位置，降低阻抗，提高信号质量，并能够与机器学习配合实现心电信号的实时判断与分析。
可以理解的是，纹身衬底包括支撑层、牺牲层和衬底层。
进一步地，如图5所示，本发明实施例的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置10还包括：检测模块600用于将纹身式无衬底电极移至目标部位上，获取目标部位的检测信号。信号处理模块700用于接收并放大检测信号。信号显示模块800用于显示检测信号。信号分析模块900用于分析判断心电信号。
其中，信号显示模块包括：无线传输单元用于通过无线传输将检测信号发送至移动终端。
进一步地，在本发明的一个实施例中，处理模块还用于通过牺牲层遇水溶解，将支撑层和衬底层分开。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还原模块包括：输入单元用于将预设图案输入激光直写平台。书写单元用于通过激光将预设图案书写到石墨烯氧化物薄膜上，并在激光照射位置形成石墨烯。
需要说明的是，前述对基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置方法实施例的解释说明也适用于该装置，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置装置，采用多层石墨烯电极，电极使用激光直写方法制备，电极可以转移到预先布置好的电路的黏性透明带之上，石墨烯与皮肤紧密接触可以降低电极与皮肤之间的阻抗，提高信号质量，同时，多导联系统符合医学金标准要求，透明带子便于进行电极定位，使得操作更加简单的实现医用级别的心电图测量。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
配制石墨烯氧化物溶液；
将所述石墨烯氧化物溶液滴加到纹身衬底上，以使所述石墨烯氧化物溶液在所述纹身衬底挥发后形成石墨烯氧化物薄膜；
通过激光还原所述石墨烯氧化物薄膜，形成石墨烯电极图案；
通过水溶液剥离未还原的所述石墨烯氧化物薄膜，得到纹身式石墨烯电极；以及
将所述纹身式石墨烯电极转移至预先布好电路的透明黏性心电带之上，得到12导联透明心电带。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纹身衬底包括支撑层、牺牲层和衬底层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述石墨烯氧化物溶液滴加在所述衬底层上之后，还包括：
通过所述牺牲层遇水溶解，将所述支撑层和所述衬底层分开。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过激光还原所述石墨烯氧化物薄膜，进一步包括：
将预设图案输入激光直写平台，并通过所述激光将所述预设图案书写到所述石墨烯氧化物薄膜上，并在激光照射位置形成石墨烯。
5.一种基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置，其特征在于，包括：
配制模块，用于配制石墨烯氧化物溶液；
处理模块，用于将所述石墨烯氧化物溶液滴加到纹身衬底上，以使所述石墨烯氧化物溶液在所述纹身衬底挥发后形成石墨烯氧化物薄膜；
还原模块，用于通过激光还原所述石墨烯氧化物薄膜，形成石墨烯电极图案；
生成模块，用于通过水溶液剥离未还原的所述石墨烯氧化物薄膜，得到纹身式石墨烯电极；以及
制备模块，用于将所述纹身式石墨烯电极转移至预先布好电路的透明黏性心电带之上，得到12导联透明心电带。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
检测模块，用于将所述12导联透明心电带贴覆于目标部位上，获取目标部位的心电信号；
信号处理模块，用于接收并放大所述心电信号；
信号显示模块，用于显示所述心电信号；以及
信号分析模块，用于分析判断心电信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述信号显示模块包括：
无线传输单元，用于通过无线传输将所述心电信号发送至移动终端。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于通过所述牺牲层遇水溶解，将所述支撑层和所述衬底层分开。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述还原模块包括：
输入单元，用于将预设图案输入激光的直写平台；
书写单元，用于通过所述激光将所述预设图案书写到所述石墨烯氧化物薄膜上，并在激光照射位置形成石墨烯。
10.根据权利要求5-9任一项所述的装置，其特征在于，所述纹身衬底包括支撑层、牺牲层和衬底层。
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