RU220876U1 - Комбинированный электрод экг-температура - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к микроэлектронике и может быть использована в медицинском приборостроении в технологии изготовления датчиков одновременной регистрации электрокардиосигнала и температуры тела человека.

Комбинированный электрод ЭКГ-температура, имеющий многослойную структуру, сформированную из множества слоев с диэлектрическим основанием с нанесенной резистивной решеткой, межслойные проводящие соединения для последовательного соединения всех резистивных решеток, терминальные контакты, сформированные по концам последовательно соединенных резистивных решеток, отличающийся тем, что диэлектрические основания всех слоев выполнены из гибкого материала - полиимида, на резистивную решетку нижнего наружного слоя нанесен слой Ag/AgCl, на резистивную решетку верхнего наружного слоя нанесен слой защитной покрывной пленки.

С помощью предлагаемого комбинированного электрода ЭКГ-температура возможна регистрация любых электрических биосигналов с кожи человека (ЭКГ, электроэнцефалограмма, миограмма) одновременно с регистрацией температуры.

Предложенная конструкция комбинированного электрода ЭКГ-температура может изготовливаться по стандартным технологиям серийного изготовления печатных плат, за счет чего достигается высокая технологичность изготовления и использование в одноразовых электродах.

Комбинированный электрод имеет повышенную функциональность и технологичность изготовления с целью точного измерения состояния человека. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к микроэлектронике и может быть использована в медицинском приборостроении в технологии изготовления датчиков одновременной регистрации электрокардиосигнала и температуры тела человека.

Известно, что для определения состояния организма человека и определенных патологий проводится ряд медицинских исследований, в число которых входят регистрация электрокардиограммы (ЭКГ) и измерение температуры тела.

ЭКГ снимается путем регистрации электрических сигналов с тела человека посредством установки специальных электродов в определенных точках тела человека (ЭКГ отведениях). Температура тела измеряется термометрами с датчиками температуры различного вида.

В медицинских системах суточной регистрации ЭКГ – системах мониторинга используются одноразовые самоклеящиеся ЭКГ электроды в силу своего удобства установки и малой стоимости, обусловленной выпуском в количестве миллиардов штук/год. Подобных электродов на тело человека устанавливается от 5 до 12 в зависимости от количества регистрируемых ЭКГ отведений.

Для измерения температуры тела в системах мониторинга используют отдельный датчик температуры, размещаемый на теле человека в нужном месте и подключающийся к системе мониторинга отдельным кабелем.

Для точного измерения температуры необходимо, чтобы датчик был гибким и следовал изгибам поверхности тела, иначе между кожей и датчиком могут возникнуть воздушные полости, ухудшающие точность измерения.

Предлагаемое техническое решение направлено на создание технологичного комбинированного электрода, совмещающего функции регистрации ЭКГ и температуры тела человека.

Известно техническое решение [патент US 3805769 “Disposable electrode”, Sessions R.W., 23.04.1974], лежащее в основе всех выпускаемых одноразовых самоклеящихся ЭКГ электродов.

Для регистрации ЭКГ в таких электродах используется контактная металлическая площадка диаметром 5…10 мм, покрытая слоем Ag/AgCl, что уменьшает поляризуемость электрода при контакте с кожным покровом человека.

Достоинствами известного электрода является простота подключения одним электрическим контактом, а также высокая технологичность изготовления.

Недостатком известного электрода является использование только для регистрации ЭКГ.

Известен датчик температуры [патент RU 2525568 С2 «Датчик температуры для измерения температуры тела», Клевер Я. и др., 20.08.2014], принцип измерения температуры в котором реализован на компенсации теплового потока тела человека нагревательным элементом, расположенным в многослойной структуре из слоев ткани, при этом тепловой поток измеряется двумя терморезисторами.

Достоинством известного датчика является его миниатюрность и гибкость.

Недостатками известного датчика является сложность его изготовления, необходимость подведения дополнительных электродов для электропитания нагревателя и подключения терморезисторов, потребление электрической энергии датчиком, а также использование только для измерения температуры.

Наиболее близким по технической сущности является датчик температуры, имеющий многослойную керамическую структуру, при этом на каждом керамическом слое сформирована проводящая структура из меди или никеля, причем проводящие структуры всех слоев соединены электрически последовательно [патент US 5199791 “Temperature sensor”, Kasanami et al., 06.04.1993].

В предложенном техническом решении реализован известный принцип измерения температуры путем измерения сопротивления металла (меди, никеля или платины), изменяющегося при изменении температуры.

Известный датчик температуры содержит тонкопленочный медный терморезистор c защитным слоем, снабженный контактами из меди в виде пленочных площадок и расположенный на поверхности изолирующей подложки.

Достоинством известного датчика является его миниатюрность и отсутствие потребления электрической энергии.

Недостатками известного датчика являются технологическая сложность его изготовления, хрупкость и негибкость материала изолирующей подложки, а также использование только для измерения температуры.

Задачей создания нового технического решения является получение комбинированного электрода ЭКГ-температура за счет добавления к датчику температуры функции регистрации ЭКГ, а также увеличение технологичности изготовления полученного комбинированного электрода ЭКГ-температура путем его изготовления в виде гибкого диэлектрического основания с тонкопленочными металлическими проводниками.

Поставленная задача достигается тем, что комбинированный электрод ЭКГ-температура, имеющий многослойную структуру, сформированную из слоев с диэлектрическим основанием с нанесенной резистивной решеткой, межслойные проводящие соединения для последовательного соединения всех резистивных решеток, терминальные контакты, сформированные по концам последовательно соединенных резистивных решеток, согласно заявляемому техническому решению, диэлектрические основания всех слоев выполнены из гибкого материала - полиимида, на резистивную решетку нижнего наружного слоя нанесен слой Ag/AgCl, на резистивную решетку верхнего наружного слоя нанесен слой защитной покрывной пленки, все слои склеены между собой в единую конструкцию адгезивом, который является одновременно изолятором между слоями, все резистивные решетки всех слоёв электрически соединены в последовательную цепь посредством контактных площадок и межслойных соединений с металлизацией, терминальные контакты подключены таким образом, что один терминальный контакт подключён к свободному выводу самой верхней резистивной решетки, не подключённому к другим резистивным решеткам, а второй терминальный контакт подключен к свободному выводу самой нижней резистивной решетки, не подключенному к другим резистивным решеткам, второй терминальный контакт подключен через межслойное соединение с металлизацией, проходящее через все слои снизу вверх и не имеющее электрического контакта ни с одной из резистивных решеток.

Сущность технического решения поясняется рисунками фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 приведен пример формы резистивной решетки 1, нанесенной на одну из сторон одного слоя комбинированного электрода ЭКГ-температура, при этом диэлектрическое основание слоя 2 имеет вид круга. Резистивная решетка 1 с двух сторон оканчивается контактными площадками 3 для электрического соединения с последующими резистивными решетками.

На фиг.2 приведен пример многослойной структуры комбинированного электрода ЭКГ-температура, состоящей из четырех слоев, каждый их которых состоит из гибкого диэлектрического основания 2, с каждой стороны которого нанесена резистивная решетка 1. Все слои склеиваются между собой в единую конструкцию адгезивом 4, который является одновременно изолятором между слоями. Все резистивные решетки всех слоев электрически соединены в последовательную цепь посредством контактных площадок 3 и межслойных соединений с металлизацией 5. Наружная резистивная решетка 1 нижнего слоя электрода прикасается к коже пациента и покрыта слоями серебра Ag 6 и хлорида серебра AgCl 7. Наружная резистивная решетка 1 верхнего слоя электрода защищена от внешних воздействий покрывной пленкой 8. Терминальные контакты 9 подключаются следующим образом – один терминальный контакт 9 к свободному выводу самой верхней резистивной решетки 1, не подключенному к другим резистивным решеткам 1, а второй терминальный контакт 9 - к свободному выводу самой нижней резистивной решетки 1, не подключенному к другим резистивным решеткам 1. Второй терминальный контакт 9 подключается через межслойное соединение с металлизацией 5 (на Фиг.2 не показано), проходящее через все слои снизу вверх и не имеющее электрического контакта ни с одной из резистивной решеток 1.

Для получения датчика температуры со стандартизованным номинальным сопротивлением 50 или 100 Ом необходимо последовательно соединить определенное количество резистивных решеток, выполненных из медной фольги.

При расчете известными способами датчика температуры с номинальным сопротивлением 50 Ом из медных резистивных решеток формы, указанного на фиг.1, получены следующие параметры: при диаметре диэлектрической основы слоя 12 мм, использовании медной фольги толщиной 18 мкм с шириной токопроводящей дорожки 0,1 мм и зазором между дорожками 0,1 мм, количество резистивных решеток должно быть равно 8.

Предлагаемое техническое решение может быть реализовано по известным технологиям серийного изготовления гибких печатных плат (например, https://www.rezonit.ru/pcb/gibkie/serial/).

В варианте, показанном на фиг.2, комбинированный электрод ЭКГ-температура может быть изготовлен из следующих материалов:

- слой, состоящий из диэлектрического основания 2 и резистивных решеток 1 с обоих сторон – полиимид, фольгированный медной фольгой с двух сторон, общей толщиной 61 мкм;

- адгезив 4 – пленочный адгезивный акриловый материал толщиной 25 мкм;

- иммерсионное серебро Ag 6 – толщина 0,1…0,4 мкм;

- защитная покрывная пленка 8 – полиимид толщиной 38 мкм;

- слой хлорида серебра AgCl 7 формируется на серебре Ag 6 известными способами (например, электролизом в ванне с раствором NaCl) и составляет менее 1 мкм.

Общая толщина комбинированного электрода ЭКГ-температура с датчиком температуры номинальным сопротивлением 50 Ом, образованным последовательно соединенными восемью резистивными решетками 1 (четыре слоя диэлектрического основания 2, три адгезива 4, без терминальных электродов 9 и слоя AgCl 7), составит

61⋅4 + 25⋅3 + 0,4 + 38 = 357,4 мкм.

Комбинированный электрод ЭКГ-температура толщиной 0,36 мм из предложенных материалов имеет хорошую гибкость для изгибания по любой из осей координат, а также для придания круглой выпуклой формы.

Предлагаемый комбинированный электрод ЭКГ-температура может быть встроен в известную конструкцию одноразового ЭКГ электрода вместо штатной контактной площадки.

Положительный эффект в предлагаемом техническом решении основан на совокупности конструктивных решений и состоит в следующем:

1. С помощью предлагаемого комбинированного электрода ЭКГ-температура возможна регистрация любых электрических биосигналов с кожи человека (ЭКГ, электроэнцефалограмма, миограмма) одновременно с регистрацией температуры.

2. Гибкость предлагаемого комбинированного электрода ЭКГ-температура обеспечивает качественный контакт с кожей человека, за счет чего осуществляется точное измерение как электрических биосигналов, так и температуры.

3. Предлагаемый комбинированный электрод ЭКГ-температура имеет стабильные характеристики за счет использования диэлектриков, стабильных к внешним воздействиям и к температуре, а также за счет защиты внешней резистивной решетки покрывной пленкой.

4. Предлагаемый комбинированный электрод ЭКГ-температура имеет биологическую совместимость с кожей человека за счет применения биологически нейтральных материалов, непосредственно касающихся кожи человека (полиимид и слои Ag/AgCl).

5. Предложенная конструкция комбинированного электрода ЭКГ-температура может изготавливаться по стандартным технологиям серийного изготовления печатных плат, за счет чего достигается высокая технологичность изготовления и использование в одноразовых электродах.

Claims (1)

1. Комбинированный электрод ЭКГ-температура, имеющий многослойную структуру, сформированную из слоев с диэлектрическим основанием с нанесенной резистивной решеткой, межслойные проводящие соединения для последовательного соединения всех резистивных решеток, терминальные контакты, сформированные по концам последовательно соединенных резистивных решеток, отличающийся тем, что диэлектрические основания всех слоев выполнены из гибкого материала - полиимида, на резистивную решетку нижнего наружного слоя нанесен слой Ag/AgCl, на резистивную решетку верхнего наружного слоя нанесен слой защитной покрывной пленки, все слои склеены между собой в единую конструкцию адгезивом, который является одновременно изолятором между слоями, все резистивные решетки всех слоев электрически соединены в последовательную цепь посредством контактных площадок и межслойных соединений с металлизацией, терминальные контакты подключены таким образом, что один терминальный контакт подключен к свободному выводу самой верхней резистивной решетки, не подключенному к другим резистивным решеткам, а второй терминальный контакт подключен к свободному выводу самой нижней резистивной решетки, не подключенному к другим резистивным решеткам, второй терминальный контакт подключен через межслойное соединение с металлизацией, проходящее через все слои снизу вверх и не имеющее электрического контакта ни с одной из резистивных решеток.