CN111616699A - 柔性十二导联心电监测器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种柔性十二导联心电监测器件及其制作方法，其柔性十二导联心电监测器件，用于十二导联心电监测，包括：第一模块、第二模块和多条互连线；第一模块和第二模块，均为柔性传感结构；第一模块与第二模块通过磁电复合接口相连；第一模块中包括测量电极V1和测量电极V2；第二模块中包括测量电极V3、测量电极V4、测量电极V5和测量电极V6；多条互连线的一端均分别与第一模块通过磁电复合接口相连，多条互连线的另一端均分别与测量电极LA、测量电极RA、测量电极LL和测量电极RL通过磁电复合接口相连。
Description
技术领域
本公开涉及心电监护领域，尤其涉及一种柔性十二导联心电监测器件及其制作方法。
背景技术
心电图技术是通过皮肤表面电极经皮记录心肌细胞去极化而产生的有序电压波形而反映心脏状态的心电信号监测技术。十二导联ECG具有获取数据量大、可多角度观测心脏活动等优势，静态十二导联ECG是心脏疾病诊断、处理、评估、决策、随访等方面的黄金方法。动态心电图技术可连续监测人体正常运动状态下的心脏活动，可实时获取突发性心肌缺血、心律失常等疾病信息，可反馈相关药物的治疗效果，为后续治疗决策提供依据。当前代表性的动态心电图设备多采用整体式布局，以单导联体表粘贴式为主，这类器件通过减少导联数量、简化导联结构等方式实现佩戴舒适性、测量可靠性，获得相对有限的心脏监测信息。目前仅有的十二导联动态监测系统仍然保留刚性电极和互连线，无法解决皮肤界面失配、佩戴不适、运动干扰等问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种柔性十二导联心电器件及其制作方法，以解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种柔性十二导联心电监测器件，用于十二导联心电监测，包括：
第一模块和第二模块，均为柔性传感结构；所述第一模块与所述第二模块通过磁电复合接口相连；所述第一模块中包括测量电极V1和测量电极V2；所述第二模块中包括测量电极V3、测量电极V4、测量电极V5和测量电极V6；
多条互连线，多条所述互连线的一端均分别与所述第一模块通过所述磁电复合接口相连，多条所述互连线的另一端均分别与测量电极LA、测量电极RA、测量电极LL和测量电极RL通过磁电复合接口相连。
在本公开的一些实施例中，所述第一模块包括：
第一紫外固化绝缘油墨层，包含测量电极V1和测量电极V2；
银浆层，分别设置在所述第一紫外固化绝缘油墨层上，包含测量电极V1和测量电极V2；
第二紫外固化绝缘油墨层，设置在所述第一紫外固化绝缘油墨层上，且两个所述测量电极V1和测量电极V2的银浆层露出。
在本公开的一些实施例中，所述第二模块包括：
第一紫外固化绝缘油墨层，包含测量电极V3、测量电极V4、测量电极V5和测量电极V6；
银浆层，分别设置在所述第一紫外固化绝缘油墨层上，包含测量电极V3、测量电极V4、测量电极V5和测量电极V6；
第二紫外固化绝缘油墨层，设置在所述第一紫外固化绝缘油墨层上，且所述测量电极V3、测量电极V4、测量电极V5和测量电极V6的银浆层露出。
在本公开的一些实施例中，所述互连线为岛桥结构。
在本公开的一些实施例中，所述磁电复合接口包括：
至少一个导电磁粒，用银浆粘贴在柔性十二导联心电监测器件中对应位置；
接口封装层，用于封装所述导电磁粒。
在本公开的一些实施例中，所述导电磁粒的形状为矩形或圆形。
在本公开的一些实施例中，还包括：
柔性衬底，所述第一模块、第二模块和多条互连线均转印在所述衬底上。
根据本公开的一个方面，还提供了一种柔性十二导联心电监测器件的制作方法，包括：
分别制作柔性衬底、第一模块、第二模块和互连线；
将第一模块、第二模块和互连线转印到柔性衬底上，进行封装；
在预留的连接位置粘贴导电磁粒，将肢端电极、胸部电极、互连线和电路通过磁力吸附相连。
在本公开的一些实施例中，制作所述柔性衬底包括：
裁剪无纺布；
使用线状涂布棒均匀涂抹双组分硅胶粘结剂，厚度不超过500微米，加热固化。
在本公开的一些实施例中，制作所述第一模块、所述第二模块和互连线包括：
制作第一模块、第二模块和互连线的三块丝网印刷网版；
在玻璃片上旋涂PDMS并加热固化，制得PDMS层；
PDMS层上印刷图形化的第一紫外固化绝缘油墨层并在紫外光下固化；
在第一紫外固化绝缘油墨层上印刷图案化的银浆层并加热固化；
在银浆层上印刷第二紫外固化绝缘油墨层并在紫外光下固化，使用FeCl3溶液氯化电极表面。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开柔性十二导联心电监测器件及其制作方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)本公开采用模块化设计，解决了面积较大的柔性电子器件制备工艺的问题，具有制备快速、工艺简单、精度较高的特点，可在工厂内进行大规模制备。
(2)本公开采用磁电复合连接方式，使得各部分间可实现自主对齐、可逆连接。
(3)本公开采用丝网印刷工艺，结合模块化设计方式，具有制备快速、工艺简单、精度较高的特点，可在工厂内进行大规模制备。
(4)本公开第一模块和第二模块中的绝缘油墨层，具有柔韧性高、耐热性好、成本低等优势，在单次印刷后可实现原位快速固化，便于多次印刷达到理想厚度。
附图说明
图1为本公开实施例柔性十二导联心电监测器件的结构示意图。
图2为图1中第一模块的结构示意图。
图3为图1中第二模块的结构示意图。
图4a为图1中互联线的结构示意图。
图4b为图1中互联线的结构示意图。
图4c为图1中互联线的结构示意图。
图4d为图1中互联线的结构示意图。
图5a为本公开实施例柔性十二导联心电监测器件的剖面结构示意图。
图5b为本公开实施例柔性十二导联心电监测器件的剖面结构示意图。
图5c为本公开实施例第一模块或第二模块的剖面结构示意图。
图6a为磁电复合接口的封装结构示意图；
图6b为磁电复合接口的封装结构示意图；
图6c为磁电复合接口的封装结构示意图；
图6d为磁电复合接口的封装结构示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1-测量电极V1；
2-测量电极V2；
3-互连线；
4-磁电复合接口；
5-测量电极V3；
6-测量电极V4；
7-测量电极V5；
8-测量电极V6；
10-测量电极LA；
11-测量电极RA；
12-测量电极LL；
13-测量电极RL；
14、15、16、17-互连线；
18-第一模块；
181-第一紫外固化绝缘油墨层；
182-银浆层；
183-第二紫外固化绝缘油墨层；
19-封装层；
20-基底；
21-第二模块；
22-导电磁粒；
23-接口封装层；
24-电路；
25-器件。
具体实施方式
本公开提供了一种柔性十二导联心电监测器件及其制作方法，其用于十二导联心电监测，包括：第一模块、第二模块和多条互连线；第一模块和第二模块，均为柔性传感结构；所述第一模块与所述第二模块通过磁电复合接口相连；所述第一模块中包括测量电极V1和测量电极V2；所述第二模块中包括测量电极V3、测量电极V4、测量电极V5和测量电极V6；多条互连线的一端均分别与所述第一模块通过所述磁电复合接口相连，多条互连线的另一端均分别与测量电极LA、测量电极RA、测量电极LL和测量电极RL通过磁电复合接口相连。本公开采用模块化设计，解决了面积较大的柔性电子器件制备工艺的问题，具有制备快速、工艺简单、精度较高的特点，可在工厂内进行大规模制备。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种柔性十二导联心电监测器件。图1为本公开实施例柔性十二导联心电监测器件的结构示意图。如图1所示，本公开柔性十二导联心电监测器件包括：第一模块、第二模块和多条互连线；第一模块和第二模块，均为柔性传感结构；所述第一模块与所述第二模块通过磁电复合接口相连；所述第一模块中包括测量电极V1和测量电极V2；所述第二模块中包括测量电极V3、测量电极V4、测量电极V5和测量电极V6；多条互连线的一端均分别与所述第一模块通过所述磁电复合接口相连，多条互连线的另一端均分别与测量电极LA、测量电极RA、测量电极LL和测量电极RL通过磁电复合接口相连。如图1所示，组装后器件整体尺寸为400mm*450mm*5mm，使用磁电复合方式连接部分均为可逆连接，可随时拆卸和更换。
以下分别对本实施例柔性十二导联心电监测器件的各个组成部分进行详细描述。
图2为图1中第一模块的结构示意图。如图2所示，包括：V1测量电极1，V2测量电极2，互连线3，圆形磁电复合接口4等，互连线均采用岛桥结构，在满足人体皮肤延展性要求的同时，实现了多线并联，在部分断路时不影响测量结果。在本实施例中，多条互连线组合成第一模块的主体结构，在本实施例中主体结构呈矩形，但实际应用中并不对具体形状进行限制。主体结构与V1测量电极1和V2测量电极2相连，在主体结构的四周均设置有磁电复合接口，在本实施例中选用圆形的磁电复合接口。
图3为图1中第二模块的结构示意图。如图3所示，包括V3测量电极5，V4测量电极6，V5测量电极7，V6测量电极8。第一模块与第二模块通过磁电复合接口相连。本实施例中选用方形磁电复合接口，用于连接器件与电路，可实现自主对齐、抗运动干扰、快速更换的目的。
图4a为图1中互联线的结构示意图。如图4a所示，该互连线作为LA互连线，用于连接测量电极LA和第一模块。这里需要说明的是互连线的段数及每段的长度并不进行限制，可以根据实际需要进行调整。互连线为岛桥结构，关于岛桥结构是常用的提升柔性电子器件延展性的结构之一，通过具有延展性的蛇形线作为“桥”将多个“岛”结构相连。
图4b为图1中互联线的结构示意图。如图4b所示，该互连线作为LL互连线，用于连接测量电极LL和第一模块。这里需要说明的是互连线的段数及每段的长度并不进行限制，可以根据实际需要进行调整。
图4c为图1中互联线的结构示意图。如图4c所示，该互连线作为RL互连线，用于连接测量电极RL和第一模块。这里需要说明的是互连线的段数及每段的长度并不进行限制，可以根据实际需要进行调整。
图4d为图1中互联线的结构示意图。如图4d所示，该互连线作为RA互连线，用于连接测量电极RA和第一模块。这里需要说明的是互连线的段数及每段的长度并不进行限制，可以根据实际需要进行调整。
图5a为本公开实施例柔性十二导联心电监测器件的剖面结构示意图。图5b为本公开实施例柔性十二导联心电监测器件的剖面结构示意图。如图5a和图5b所示，其结构包括：基底20，第一模块18或/和第二模块21，封装层19。以下分别对十二导联心电监测器件结构的各个组成部分进行详细描述。基底20由无纺布料和固化的双组分硅胶粘结剂组成，具有高粘性、防水性、透气性。涂布于无纺布表面的硅胶粘结剂可使印刷图案固定在基底20上，并使器件稳定粘贴于皮肤表面。渗入无纺布背面的硅胶粘结剂可实现防水功能，阻碍液滴渗入传感器层(即本实施例中的第一模块18或/和第二模块21)，而固化形成的微孔可使皮肤上的汗液以水蒸气的形式排出。图5c为本公开实施例第一模块或第二模块的剖面结构示意图。如图5c所示，第一模块18或/和第二模块21均为柔性传感结构，顺次包括底层的第一紫外固化绝缘油墨层181、银浆层182、顶层的第二紫外固化绝缘油墨层183。使用丝网印刷工艺制备，该工艺具有成本低廉、印刷速度快、重复性高等特点。紫外固化油墨作为印刷材料具有成本低、可原位快速固化等特点，在固化后具有较高的柔韧性和耐热性，在银浆层182上下覆盖第一紫外固化绝缘油墨层181和第二紫外固化绝缘油墨层183，起到保护金属层的作用。使用硅胶对传感器层进行柔性封装，使传感器层处于应力中间层。
图6a为柔性十二导联心电监测器件的磁电复合接口结构示意图。图6b为柔性十二导联心电监测器件的磁电复合接口结构示意图。图6c为柔性十二导联心电监测器件的磁电复合接口结构示意图。图6d为柔性十二导联心电监测器件的磁电复合接口结构示意图。如图6a至图6d所示，图中包括导电磁粒22，接口封装层23，电路24和器件25。将导电磁粒22用银浆粘贴在印刷图案对应位置，使用硅胶对导电磁粒进行柔性封装得到接口封装层23。一般的，如图6a、图6b所示，导电磁粒22的形状为方形，用于器件与电路间的连接，各电极接口与电路24接口可自动对准。如图6c、图6d所示，导电磁粒22的形状为圆形，用于器件25与器件25间(如第一模块18、第二模块21、各条互连线3等)的连接，可根据需求调节器件各部分间的相对角度。
在本公开的一个示例性实施例中，还提供了一种柔性十二导联心电监测器件的制作方法，包括：
S100：分别制作柔性衬底、第一模块、第二模块和互连线；
S200：将第一模块、第二模块和互连线转印到柔性衬底上，进行封装；
S300：在预留的连接位置粘贴导电磁粒，将肢端电极、胸部电极、互连线和电路通过磁力吸附相连。
其中，柔性衬底的制作方法包括：
S11：裁剪无纺布；
S12：使用线状涂布棒均匀涂抹双组分硅胶粘结剂，厚度不超过500微米，加热固化。
其中，第一模块或/和第二模块的制作过程如下：
S21：在直径为21厘米的玻璃片上旋涂预配制的PDMS溶液(500转45秒)，在烘箱中固化(120℃，60分钟)。
S22：使用高精密丝网印刷机印刷图案化的第一紫外固化绝缘油墨层，在紫外汞灯下照射40秒完全固化，重复印刷3次以达到理想厚度。
S23：将网版与印制的第一紫外固化绝缘油墨层对齐后，印刷图案化的银浆层，第一次印刷结束后用红外装置加热至第一紫外固化绝缘油墨层表面干燥，印刷第二次后置于烘箱内干燥(140℃，30分钟)。
S24：将网版与印制的银浆层对齐后，印刷图案化的第二紫外固化绝缘油墨层，在紫外汞灯下照射40秒固化，重复印刷3次。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开柔性十二导联心电监测器件及其制作方法有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供一种柔性十二导联心电监测器件及其制作方法，采用模块化设计，解决了面积较大的柔性电子器件制备工艺问题，结合磁电复合连接方式，实现可逆的快速组装和替换，可通过调节肢端电极与互连线连接位置适用不同体型人群的测量需求。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种柔性十二导联心电监测器件，用于十二导联心电监测，包括：
第一模块和第二模块，均为柔性传感结构；所述第一模块与所述第二模块通过磁电复合接口相连；所述第一模块中包括测量电极V1和测量电极V2；所述第二模块中包括测量电极V3、测量电极V4、测量电极V5和测量电极V6；
多条互连线，多条所述互连线的一端均分别与所述第一模块通过所述磁电复合接口相连，多条所述互连线的另一端均分别与测量电极LA、测量电极RA、测量电极LL和测量电极RL通过磁电复合接口相连。
2.根据权利要求1所述的柔性十二导联心电监测器件，其中，所述第一模块包括：
第一紫外固化绝缘油墨层，包含测量电极V1和测量电极V2；
银浆层，分别设置在所述第一紫外固化绝缘油墨层上，包含测量电极V1和测量电极V2；
第二紫外固化绝缘油墨层，设置在所述第一紫外固化绝缘油墨层上，且两个所述测量电极V1和测量电极V2的银浆层露出。
3.根据权利要求1所述的柔性十二导联心电监测器件，其中，所述第二模块包括：
第一紫外固化绝缘油墨层，包含测量电极V3、测量电极V4、测量电极V5和测量电极V6；
银浆层，分别设置在所述第一紫外固化绝缘油墨层上，包含测量电极V3、测量电极V4、测量电极V5和测量电极V6；
第二紫外固化绝缘油墨层，设置在所述第一紫外固化绝缘油墨层上，且所述测量电极V3、测量电极V4、测量电极V5和测量电极V6的银浆层露出。
4.根据权利要求1所述的柔性十二导联心电监测器件，其中，所述互连线为岛桥结构。
5.根据权利要求1所述的柔性十二导联心电监测器件，其中，所述磁电复合接口包括：
至少一个导电磁粒，用银浆粘贴在柔性十二导联心电监测器件中对应位置；
接口封装层，用于封装所述导电磁粒。
6.根据权利要求5所述的柔性十二导联心电监测器件，其中，所述导电磁粒的形状为矩形或圆形。
7.根据权利要求1所述的柔性十二导联心电监测器件，其中，还包括：
柔性衬底，所述第一模块、第二模块和多条互连线均转印在所述衬底上。
8.一种柔性十二导联心电监测器件的制作方法，包括：
分别制作柔性衬底、第一模块、第二模块和互连线；
将第一模块、第二模块和互连线转印到柔性衬底上，进行封装；
在预留的连接位置粘贴导电磁粒，将肢端电极、胸部电极、互连线和电路通过磁力吸附相连。
9.根据权利要求8所述的柔性十二导联心电监测器件的制作方法，其中，制作所述柔性衬底包括：
裁剪无纺布；
使用线状涂布棒均匀涂抹双组分硅胶粘结剂，厚度不超过500微米，加热固化。
10.根据权利要求8所述的柔性十二导联心电监测器件的制作方法，其中，制作所述第一模块、所述第二模块和互连线包括：
制作第一模块、第二模块和互连线的三块丝网印刷网版；
在玻璃片上旋涂PDMS并加热固化，制得PDMS层；
PDMS层上印刷图形化的第一紫外固化绝缘油墨层并在紫外光下固化；
在第一紫外固化绝缘油墨层上印刷图案化的银浆层并加热固化；
在银浆层上印刷第二紫外固化绝缘油墨层并在紫外光下固化，使用FeCl3溶液氯化电极表面。
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