CN112535484A - 一种电容式心电信号采集复合薄膜及制备方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容式心电信号采集复合薄膜及制备方法与装置。所述电容式心电信号采集复合薄膜，包括：柔性绝缘衬底，设置在所述柔性绝缘衬底上的电极，设置在所述电极上的半导体二维材料，设置在所述半导体二维材料上的电解质聚合物层。本发明所述电容式心电信号采集复合薄膜中的电极经过了半导体二维材料的修饰，形成了柔性金属电极/半导体二维材料，使其与柔性电解质聚合物层接触面的双电层面积增大，从而提高了整个电容式心电信号采集复合薄膜的电容值，改善了电容式心电信号的采集质量。

Description

一种电容式心电信号采集复合薄膜及制备方法与装置

技术领域

本发明涉及心电信号技术领域，尤其涉及一种电容式心电信号采集复合薄膜及制备方法与装置。

背景技术

心脑血管疾病是一种严重威胁人类，特别是中老年人健康的常见病，具有高患病率、高致残率和高死亡率的特点。同时，患者对心血管疾病等慢性疾病存在认知度低、日常监测管理不规范等痛点问题是心脑血管患病率一直居高不下的重要原因之一。

穿戴式心电监测设备可以方便的穿戴在人体身上，不会影响其正常的生活，可以实现日常生活中对人体心血管疾病长时间的连续监测。心电采集电极直接与人体接触采集心电信号，是心电传感器最为核心的部分。传统的心电采集电极最为常见的是银-氯化银(Ag/AgCl)医用电极，它的使用通常需要配合胶黏剂来使用，但胶黏剂的长时间使用会对皮肤产生红疹、过敏等不良反应，同时随着时间的增加会逐渐干涸导致所采集到的心电信号出现噪声，因此这种电极不适合长时间采集心电信号；此外，市面上还存在着一种织物电极，将织物电极集成到服装中，长时间的使用不会使皮肤产生不适感，但这类电极由于合成在衣物中，在皮肤表面容易发生相对滑动，信噪比较低，从而影响到心电信号采集的质量。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电容式心电信号采集复合薄膜及制备方法与装置，旨在解决现有电容式心电电极的电容值较低的问题。

一种电容式心电信号采集复合薄膜，其中，包括：柔性绝缘衬底，设置在所述柔性绝缘衬底上的电极，设置在所述电极上的半导体二维材料，设置在所述半导体二维材料上的电解质聚合物层。

所述的电容式心电信号采集复合薄膜，其中，所述半导体二维材料选自二硫化钼二维材料、石墨烯二维材料、二硒化钨二维材料中的一种或多种。

所述的电容式心电信号采集复合薄膜，其中，所述电解质聚合物层为离子型凝胶层。

所述的电容式心电信号采集复合薄膜，其中，所述电极选自金属电极、导电聚合物电极、导电陶瓷电极中的一种。

所述的电容式心电信号采集复合薄膜，其中，所述柔性绝缘衬底为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物绝缘衬底。

一种如上所述的电容式心电信号采集复合薄膜的制备方法，其中，包括：

提供柔性绝缘衬底；

在所述柔性绝缘衬底上形成电极；

在所述电极上沉积半导体二维材料；

在半导体二维材料上形成电解质聚合物层。

所述的电容式心电信号采集复合薄膜的制备方法，其中，所述在所述柔性绝缘衬底上形成电极的步骤，具体包括：

提供导电墨水；

将所述导电墨水打印在所述柔性绝缘衬底上，形成电极。

所述的电容式心电信号采集复合薄膜的制备方法，其中，所述电解质聚合物层为离子型凝胶层；

所述离子型凝胶通过如下方法制备得到：

取1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺与乙醇混合，得到第一混合液；

将聚丙烯酸乙酯弹性体浸泡在所述第一混合液中，得到离子型凝胶。

所述的电容式心电信号采集复合薄膜的制备方法，其中，所述聚丙烯酸乙酯弹性体通过如下方法制备得到，包括：

将丙烯酸乙酯溶液、二甲基丙烯酸乙二醇酯溶液、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末加入到甲苯溶液中，在光照条件下聚合反应，得到单网络膜；

取二甲基丙烯酸乙二醇酯溶液和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末加入到丙烯酸乙酯溶液中，得到第二混合液；

将所述单网络膜浸入所述第二混合液中进行膨胀，膨胀完成后取出暴露在光照下，干燥处理后得到聚丙烯酸乙酯弹性体。

一种心电信号采集装置，其中，包括如权利要求1-5任一项所述的电容式心电信号采集复合薄膜。

有益效果：本发明所述电容式心电信号采集复合薄膜中的电极经过了半导体二维材料的修饰，形成了柔性金属电极/半导体二维材料，使其与柔性电解质聚合物层接触面的双电层面积增大，从而提高了整个复合薄膜的电容值，改善了电容式心电信号的采集质量。

附图说明

图1为本发明提供的一种电容式心电信号采集复合薄膜的左视图；

图2为本发明提供的一种电容式心电信号采集复合薄膜的俯视图；

图3为本发明掺杂半导体二维材料的电容式心电信号采集复合薄膜与没有掺杂半导体二维材料的电容式心电信号采集复合薄膜的电容-频率特性对比图；

图4为使用本发明提供的电容式心电信号采集复合薄膜所采集到的心电信号图。

具体实施方式

本发明提供一种电容式心电信号采集复合薄膜及制备方法与装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有的心电信号采集贴片所存在的缺陷，本发明提出一种电容式心电信号采集复合薄膜，旨在提高电容式心电电极的电容值以及与皮肤之间贴附性能的问题。

具体地，本发明实施例提供一种电容式心电信号采集复合薄膜，其中，包括：柔性绝缘衬底，设置在所述柔性绝缘衬底上的金属电极，设置在所述金属电极上的半导体二维材料，设置在所述半导体二维材料上的电解质聚合物层。

本发明所述电容式心电信号采集复合薄膜由电解质聚合物层和导电层两部分组合而成，其中，所述导电层由柔性绝缘衬底、电极及半导体二维材料等三部分组成。本发明首次将半导体二维材料应用于电容式心电信号采集复合薄膜中，可显著提高导电层与电解质聚合物层间的双电层电容，从而改善电容式心电信号的采集质量。而且，所述电容式心电信号采集复合薄膜可无缝贴附于人体表面皮肤，对皮肤状态要求不高，可直接用于人体心电信号的采集。

具体而言：

(1)与传统的心电采集贴片不同，本发明所述电容式心电信号采集复合薄膜为柔性薄膜，具有一定的粘附性以及拉伸性能，可直接无缝贴合于人体表面皮肤，无需另外涂抹胶粘剂促进复合薄膜与皮肤的接触，不具有刺激性。

(2)本发明所述电容式心电信号采集复合薄膜的电极部分经过了半导体二维材料的修饰，形成了电极/半导体二维材料，使其与柔性电解质聚合物层接触面的双电层面积增大，从而提高了整个电容式心电信号采集复合薄膜的电容值，改善了电容式心电信号的采集质量。

本发明所述的柔性绝缘衬底为柔性绝缘薄膜，保证所述电容式心电信号采集复合薄膜可无缝贴附于人体表面皮肤。在本发明的一些实施方式中，所述柔性绝缘衬底为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene，SEBS)衬底。

在本发明的一些实施方式中，所述电极是一种柔性电极，可选地，所述电极选自为金属电极、导电聚合物电极、导电陶瓷电极。也即是，所述电极的材料是导电材料，例如金属、导电聚合物(导电高分子)、导电陶瓷等。

本发明所述的半导体二维材料是一种具有片状结构的半导体材料。片状结构的半导体材料形成在所述电极上，形成复合电极(电极/半导体二维材料)。可以理解的是，半导体材料由于具有片状结构，在所述电极上相互交错排布，形成不平整表面，使其与柔性电解质聚合物层接触面的双电层面积增大，从而提高了整个电容式心电信号采集复合薄膜的电容值，改善了电容式心电信号的采集质量。

进一步地，所述片状结构的半导体材料之间会形成空隙或通道，进而使所述电解质聚合物层进入所述空隙或通道，并与电极连接。可见，所述复合电极中，所述电极上的半导体二维材料相当于增加了电极的面积，进一步使得复合电极与柔性电解质聚合物层接触面的双电层面积增大。

在本发明的一些实施方式中，所述半导体二维材料选自二硫化钼(MoS₂)二维材料、石墨烯(Graphene)二维材料、二硒化钨(WSe₂)二维材料中的一种或多种。换句话说，所述的半导体二维材料选自二硫化钼片状材料、石墨烯片状材料、二硒化钨片状材料中的一种或多种。

本发明所述的电解质聚合物层在应用时能够与导电层形成双电层电容，其中，所述导电层由柔性绝缘衬底、电极、半导体二维材料组成。在本发明的一些实施方式中，所述的电解质聚合物层选自离子型凝胶，即所述的电解质聚合物层可以为离子型凝胶层，即所述的电解质聚合物层的材料为离子型凝胶。所述离子型凝胶为柔性、高度可拉伸且具有一定粘附性的柔性凝胶薄膜，且所述离子型凝胶内部包含有可移动的阴离子、阳离子。

在所述电容式心电信号采集复合薄膜在应用过程中，所述的阴、阳离子在外部电压的作用下，会迫使所述离子型凝胶中的带电离子向相反的方向移动，带电离子被电荷吸引从而在接触面处形成双电层结构。

本发明电容式心电信号采集复合薄膜结构包括电解质聚合物层和导电层两部分，所述的电解质聚合物层为离子型凝胶，所述的导电层由柔性绝缘衬底、电极及半导体二维材料等三部分组成。本发明首次将半导体二维材料应用于电容式心电信号采集复合薄膜中，可显著提高导电层与电解质聚合物层间的双电层电容，从而改善电容式心电信号的采集质量。本发明的电容式心电信号采集复合薄膜使用方便，可无缝贴附于人体表皮，对皮肤状态要求不高，不具有刺激性，可直接用于人体心电信号的采集。

本发明实施例提供一种如上所述电容式心电信号采集复合薄膜的制备方法，包括：

S100、提供柔性绝缘衬底；

S200、在所述柔性绝缘衬底上形成电极；

S300、在所述电极上沉积半导体二维材料；

S400、在所述半导体二维材料上形成电解质聚合物层。

本发明所述电容式心电信号采集复合薄膜的制备方法的制备工艺简单，能够制备得到可无缝贴附于人体表面皮肤且具有高电容值的电容式心电信号采集复合薄膜。

所述S100中，提供柔性绝缘衬底，从而能够在所述柔性绝缘衬底上制备电极。在本发明的一些实施方式中，所述柔性绝缘衬底为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物绝缘衬底；

所述氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物绝缘薄膜通过如下方法制备得到，包括：

S101、提供基板；

S102、在基板上旋涂氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物溶液，退火处理后得到氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物衬底。

可见，本发明所述的柔性绝缘衬底为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物溶液旋涂在硬性基板上加热退火而成的SEBS柔性绝缘薄膜。可选地，所述的旋涂参数为转速200～600转/分钟，时间为10～60秒。所述的SEBS柔性绝缘薄膜的加热退火的参数为：温度为45～90℃，退火时间约为0.5～3小时。

所述S200是在所述柔性绝缘衬底上制备一层基于导电材料的电极。所述电极为导电墨水打印而成的电极。在本发明的一些实施方式中，所述在所述柔性绝缘衬底上形成电极，包括：

S201、提供导电墨水；

S202、将所述导电墨水打印在所述柔性绝缘衬底上，形成电极。

举例地，通过喷墨打印技术在所述柔性绝缘衬底上打印电极。利用喷墨打印技术，根据所画的图案以非接触的方式使微小的导电墨水墨滴打印到所述柔性绝缘衬底上获得电极。具体地，所述图案为两端为矩形，中间为连接两个矩形的波浪形的图案。

在本发明的一些实施方式中，所述的导电墨水选自导电金属粒子墨水、导电聚合物墨水、导电陶瓷墨水其中的一种或多种。打印完成后在130～180℃下加热10～40分钟至导电墨水完全沉积在柔性绝缘薄膜上。

所述S300通过在电极上沉积半导体二维材料，形成电极/半导体二维材料(电极与半导体二维材料形成的复合电极)结构。可选地，所述的电极/半导体二维材料结构为在金属电极上滴加一定量的二维材料溶液，加热退火后所形成的结构。在本发明的一些实施方式中，所述在所述电极上沉积半导体二维材料包括：

S301、提供半导体二维材料溶液；

S302、将半导体二维材料溶液添加在所述电极上后进行退火处理。

其中，所述退火的参数为：退火温度约为70℃-100℃，退火时间约为10-20分钟。

具体地，本发明通过在所述电极上滴加半导体二维材料溶液，经过退火后即可在电极形成片状结构的半导体二维材料，从而达到提高整个复合薄膜的电容值的效果。

进一步地，退火后形成的半导体二维材料之间还具有空隙，便于电解质聚合物层进入所述空隙以及通过所述空隙与电极连接。

所述S400是在所述电极和半导体二维材料上形成电解质聚合物层。在本发明的一个实施方式中，采用按压所述电解质聚合物层，通过电解质聚合物层具有的流动性使其进入所述半导体二维材料形成的空隙中，并通过空隙与所述电极连接。

在本发明的一些实施方式中，所述电解质聚合物层为离子型凝胶层。具体地，将制得的电极/半导体二维材料通过专用的夹子工具，利用按压的方式固定在柔性离子型凝胶中，放入50～90℃的真空环境中干燥6～24小时，即可制得所述的电容式心电信号采集复合薄膜。

其中，所述离子型凝胶通过如下方法制备得到：

S401、取1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺与乙醇混合，

得到第一混合液；

S402、将聚丙烯酸乙酯弹性体浸泡在所述第一混合液中，得到离子型凝胶。

可选地，所述S402中所述浸泡的时间为12～48小时。

在本发明的一些实施方式中，所述聚丙烯酸乙酯弹性体通过如下方法制备得到，包括：

S4021、将丙烯酸乙酯溶液、二甲基丙烯酸乙二醇酯溶液、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末加入到甲苯溶液中，在光照条件下聚合反应，得到单网络膜；

S4022、取二甲基丙烯酸乙二醇酯溶液和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末加入到丙烯酸乙酯溶液中，得到第二混合液；

S4023、将所述单网络膜浸入所述第二混合液中进行膨胀，膨胀完成后取出暴露在光照下，干燥处理后得到聚丙烯酸乙酯弹性体。

可选地，所述S4021中所述光照条件为白光光照下照射一段时间，如1～3小时。所述苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末的催化下能够加快聚合反应使其成单网络膜。所述S4021中，在所述聚合反应完成后还包括：将甲苯/环己烷溶液倒入聚合反应容器中(如倒入玻璃皿中)；将所述聚合反应后得到单网络膜，取出放入60～90℃的真空环境中干燥。

其中，所述苯/环己烷溶液为苯与环己烷溶液的混合溶液。本发明实施例通过加入苯/环己烷溶液一方面以便去除未完全反应的试剂，另一方面对紧紧粘附在反应容器上的薄膜起到润滑的作用，使其能快速从玻璃皿中剥离出来。

所述S4023中，所述干燥处理为真空干燥，干燥处理温度为50～100℃，干燥处理时间为1～24h。

具体地，所述的电容式心电信号采集复合薄膜的制备步骤包括：制备电极/半导体二维材料；制备柔性离子型凝胶；制备电容式心电信号采集复合薄膜。

所述制备电极/半导体二维材料具体包括：

(1)制备柔性绝缘衬底。通过甩涂工艺，在清洗过后的硅片上旋涂SEBS溶液，其旋涂参数为每分钟400转，时间为30秒。在加热台上以75℃下退火一小时，以便去除SEBS薄膜中的气泡，从而形成一层厚度仅为微米级的SEBS柔性绝缘薄膜；

(2)通过喷墨打印技术在柔性绝缘薄膜衬底上打印电极。利用喷墨打印技术，根据所画的图案以非接触的方式使微小的墨滴打印到衬底上获得电极，其喷墨打印导电墨水为金属粒子墨水、导电聚合物墨水或者导电陶瓷墨水中的一种，打印完成后在150℃下加热15分钟至导电墨水完全沉积在SEBS柔性绝缘薄膜上；

(3)制备柔性金属电极/半导体二维材料。在上述打印的金属电极上定量的滴加二维材料溶液，在加热台上以70℃-100℃烘干15分钟左右至溶剂蒸发完全，片状的二维材料完全沉积在金属电极上，即可制得所述的柔性电极/半导体二维材料。

所述制备柔性离子型凝胶具体包括：

(1)制备单网络膜。将丙烯酸乙酯溶液、二甲基丙烯酸乙二醇酯溶液、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末按一定的摩尔比例完全溶解在等体积的甲苯溶液中，用针管吸取一定量的混合溶液平铺在玻璃皿中，在白光光照下照射一小时，在苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末的催化下，加快聚合反应使其成膜；将甲苯/环己烷溶液等体积混合后倒入上述的玻璃皿中，一方面以便去除未完全反应的试剂，另一方面对紧紧粘附在玻璃皿上的薄膜起到润滑的作用，使其能快速从玻璃皿中剥离出来，然后将薄膜取出放入80℃的真空环境中干燥12小时；

(2)制备聚丙烯酸乙酯弹性体。量取二甲基丙烯酸乙二醇酯溶液和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末，将其加入到丙烯酸乙酯溶液中溶解形成第二混合液，将所述步骤(1)中干燥后的单网络膜浸入第二混合液中，当膨胀达到平衡后取出。在白光的光照下暴露一小时后，放入80℃的真空环境中干燥12小时；

(3)制备柔性离子型凝胶。等体积量取1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺和乙醇并混合在一起，形成第一混合液，将聚丙烯酸乙酯弹性体浸泡在第一混合液中，静置24小时；

所述制备电容式心电信号采集复合薄膜具体包括：

从混合溶液中取出制得的柔性离子型凝胶，将制得的电极/半导体二维材料通过专用的夹子工具，利用按压的方式固定在刚取出的离子型凝胶中，放入70℃的真空环境中干燥12小时，即可制得所述的电容式心电信号采集复合薄膜。

本发明提供一种心电信号采集装置，其中，包括如上所述电容式心电信号采集复合薄膜。所述心电信号采集装置具体是穿戴式心电监测设备，可以实现日常生活中对人体心血管疾病长时间的连续监测。其中，所述电容式心电信号采集复合薄膜作为心电传感器，提高心电信号采集的质量。

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案进行说明。

实施例1

如图1所示，为本发明的电容式心电信号采集复合薄膜的左视图。本实施例所述的电容式心电信号采集复合薄膜包括：柔性绝缘衬底1，在所述柔性绝缘衬底1上设置电极2，在所述电极2上设置半导体二维材料3，在所述电极2及半导体二维材料3上设置电解质聚合物层4(半导体二维材料3之间有空隙，电解质聚合物层4通过空隙与电极连接2)；其中所述电解质聚合物层4为柔性离子型凝胶层。

所述电容式心电信号采集复合薄膜通过如下步骤制备得到：

(1)制备柔性绝缘衬底1。通过甩涂(旋涂)工艺在清洗过后的硅片上旋涂SEBS溶液，其旋涂参数为每分钟400转，时间为30秒。将甩涂后的硅片放置在加热台上以75℃加热一小时，以便去除SEBS薄膜中的气泡，从而形成一层厚度仅为微米级的SEBS绝缘薄膜衬底1；

(2)通过喷墨打印技术在柔性绝缘薄膜衬底1上打印电极2。如图2所示，电极2由两个小方块和弯曲蛇形组成，中间引线部分设计为弯曲蛇形结构，圆环小半径为0.3毫米，大半径为0.5毫米，间距为0.2毫米；两端的方块的大小为2.5毫米；相连接部分由圆弧连接而成。利用喷墨打印技术，通过非接触的方式使微小的导电墨滴打印到柔性绝缘薄膜衬底1上，从而获得具有特定图形的电极2。其喷墨打印导电墨水为金属粒子墨水(本实施例具体是银纳米颗粒墨水)，打印完成后静置在加热台上以150℃下加热15分钟至导电墨水完全沉积在SEBS绝缘薄膜衬底1上，形成金属电极2；

(3)制备柔性金属电极/半导体二维材料。在上述的金属电极2上定量的滴加二维材料溶液(二硫化钼溶液)，在加热台上以80℃烘干15分钟左右至溶剂蒸发完全，片状的半导体二维材料3完全沉积在金属电极2上，即可制得所述的柔性金属电极/半导体二维材料。

(4)制备单网络膜。先将丙烯酸乙酯溶液、二甲基丙烯酸乙二醇酯溶液、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末按一定的摩尔比例加入等体积的甲苯中，静置至完全溶解；取一定量的溶液平铺在玻璃皿中，将玻璃皿放置在白光下暴露一小时，在苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末光引发剂的作用下促使溶液中交联剂加快聚合反应，使其成为单层膜；光照反应完成后，将甲苯/环己烷(体积比：1/1)的混合溶液加入到玻璃皿中，静置一小时，一方面以便去除未完全反应的化学试剂，另一方面对紧紧粘附在玻璃皿上的薄膜起到润滑的作用，使其能快速从玻璃皿中剥离出来；随后将薄膜取出放入80℃的真空环境中，干燥12小时。

(5)制备聚丙烯酸乙酯弹性体。先按照一定的摩尔比例量取二甲基丙烯酸乙二醇酯溶液和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末，将其加入到20mL的丙烯酸乙酯溶液中，静置几分钟后至完全溶解，形成第二混合液；将制得的单网络膜取一小片浸泡在第二混合液中，当单网络膜在第二混合液中膨胀达到平衡后，将薄膜从溶液中取出，同样在白光的光照下引发光照反应一小时，然后放入80℃的真空环境中，干燥12小时。

(6)制备柔性离子型凝胶4。配置1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺/乙醇的第一混合液(体积比：1/1)，将制得的聚丙烯酸乙酯弹性体浸泡在上述的第一混合液中24小时。

(7)从第一混合液中取出制得的柔性离子型凝胶，将制得的柔性金属电极/半导体二维材料通过专用的夹子工具，利用按压的方式固定在刚取出的柔性离子型凝胶中，放入70℃的真空环境中干燥12小时，即可制得所述的电容式心电信号采集复合薄膜，其俯视图如图3所示。

所述柔性离子型凝胶4内部含有阴、阳离子，当金属电极2与离子型凝胶4接触时，施加电压会迫使凝胶中的带电离子向相反的方向移动，带电离子被电荷吸引从而在接触面处形成双电层结构。半导体二维材料3为片状结构，在制备过程中采用定量滴涂的方式沉积在金属电极2上，形成柔性金属电极/半导体二维材料结构，增大了接触处的双电层面积，从而使整个复合薄膜的电容值增大。

以本发明掺杂半导体二维材料的电容式心电信号采集复合薄膜与没有掺杂半导体二维材料的电容式心电信号采集复合薄膜为例，测试有无半导体二维材料的电容-频率特性。从图3的电容-频率特性曲线可以看出，添加了半导体二维材料的复合薄膜，其电容值明显提高。

将本发明提供的电容式心电信号采集复合薄膜可以应用到心电信号采集中。采用标准肢体导联的方式采集心电信号，将电容式心电信号采集复合薄膜分别直接贴附在左右手、右腿处，简化电极导联线的同时可以保证正常的心电信号采集。通过感应人体体表皮肤磁场的变化，由离子导电转换成电子导电，将心电信号耦合出来。所采集到的心电信号如图4所示。

综上所述，本发明所提供的电容式心电信号采集复合薄膜首次将半导体二维材料应用于电容式心电信号采集复合薄膜中，显著提高了导电层与电解质聚合物层间的双电层电容，并且该复合薄膜具有柔性、高度可拉伸性以及一定的粘附性等特点，可无缝贴附于人体表面皮肤，对皮肤状态要求不高，不具有刺激性，可直接用于人体心电信号的采集。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电容式心电信号采集复合薄膜，其特征在于，包括：柔性绝缘衬底，设置在所述柔性绝缘衬底上的电极，设置在所述电极上的半导体二维材料，设置在所述半导体二维材料上的电解质聚合物层。

2.根据权利要求1所述的电容式心电信号采集复合薄膜，其特征在于，所述半导体二维材料选自二硫化钼二维材料、石墨烯二维材料、二硒化钨二维材料中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的电容式心电信号采集复合薄膜，其特征在于，所述电解质聚合物层为离子型凝胶层。

4.根据权利要求1所述的电容式心电信号采集复合薄膜，其特征在于，所述电极选自金属电极、导电聚合物电极、导电陶瓷电极中的一种。

5.根据权利要求1所述的电容式心电信号采集复合薄膜，其特征在于，所述柔性绝缘衬底为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物绝缘衬底。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的电容式心电信号采集复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：

提供柔性绝缘衬底；

在所述柔性绝缘衬底上形成电极；

在所述电极上沉积半导体二维材料；

在半导体二维材料上形成电解质聚合物层。

7.根据权利要求6所述的电容式心电信号采集复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述在所述柔性绝缘衬底上形成电极的步骤，具体包括：

提供导电墨水；

将所述导电墨水打印在所述柔性绝缘衬底上，形成电极。

8.根据权利要求6所述的电容式心电信号采集复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述电解质聚合物层为离子型凝胶层；

所述离子型凝胶通过如下方法制备得到：

取1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺与乙醇混合，得到第一混合液；

将聚丙烯酸乙酯弹性体浸泡在所述第一混合液中，得到离子型凝胶。

9.根据权利要求8所述的电容式心电信号采集复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸乙酯弹性体通过如下方法制备得到，包括：

将丙烯酸乙酯溶液、二甲基丙烯酸乙二醇酯溶液、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末加入到甲苯溶液中，在光照条件下聚合反应，得到单网络膜；

取二甲基丙烯酸乙二醇酯溶液和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦粉末加入到丙烯酸乙酯溶液中，得到第二混合液；

将所述单网络膜浸入所述第二混合液中进行膨胀，膨胀完成后取出暴露在光照下，干燥处理后得到聚丙烯酸乙酯弹性体。

10.一种心电信号采集装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的电容式心电信号采集复合薄膜。

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