織物干電極性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)和方法的研究.pdf

1、目前，可穿戴健康監(jiān)護(hù)設(shè)備由于能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)老年人和心血管病患者的生理指標(biāo)而廣泛應(yīng)用于全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)?？椢锔呻姌O相對(duì)于目前醫(yī)療機(jī)構(gòu)普遍使用的一次性電極，具有質(zhì)地柔軟、透氣性能好和易于服裝結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)，非常受到研究人員的歡迎。但在實(shí)際應(yīng)用中動(dòng)態(tài)噪聲的存在會(huì)影響織物干電極對(duì)生理電信號(hào)的測(cè)量，所以研究人員一直在分析織物干電極與人體皮膚接觸界面的動(dòng)態(tài)噪聲機(jī)理，從而改進(jìn)電極的性能。由于人體生理電信號(hào)的不斷變化，電極直接在人體皮膚上測(cè)量重復(fù)性較低，與

2、此同時(shí)，目前還沒有儀器能夠比較真實(shí)地模擬電極與皮膚之間接觸狀態(tài)。
　　本文首先開發(fā)出一套生物電織物干電極動(dòng)態(tài)性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括三個(gè)部分，分別是皮膚仿真器、壓力控制器、數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制。皮膚仿真器能夠模擬人體皮膚特性，分為有源和無源仿真模塊，有源模塊相比于無源模塊添加了心電信號(hào)發(fā)生器，在皮膚仿真器的內(nèi)部導(dǎo)入心電信號(hào)，從而更加真實(shí)地模擬人體;壓力控制器作用是精確地控制電極與模擬皮膚之間的壓力;數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制部分能夠保存采集

3、的數(shù)據(jù)用于分析。
　　然后制作了十種不同織物干電極，定量分析電極與皮膚接觸界面的變化參數(shù)（電極與皮膚之間壓力、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和位移）和測(cè)量參數(shù)（阻抗譜、動(dòng)靜態(tài)開路電壓、心電信號(hào)）之間的關(guān)系，從而降低電極/皮膚界面的動(dòng)態(tài)噪聲。首先通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了儀器的穩(wěn)定性和重復(fù)性，三組測(cè)試中阻抗最大變異系數(shù)(CV)值分別是4.02％，5.05％和4.35％，心電信號(hào)的峰值時(shí)間偏移量、電壓幅度和噪音幅度的最大CV值分別是9.28％、7.58％和7.96

4、％，表明儀器重復(fù)性較好。然后在其它參數(shù)不變條件下，單獨(dú)分析變化參數(shù)對(duì)測(cè)量參數(shù)的影響，結(jié)果表明，電極與皮膚之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和壓力與動(dòng)態(tài)開路電壓變化量即動(dòng)態(tài)噪聲呈強(qiáng)烈的負(fù)線性相關(guān)性，最小相關(guān)系數(shù)分別為0.84和0.81，相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移與動(dòng)態(tài)噪聲呈強(qiáng)烈的正線性相關(guān)性，最小相關(guān)系數(shù)為0.87，電極與皮膚之間壓力與心電信號(hào)中的峰值時(shí)間偏移量呈負(fù)線性相關(guān)，同時(shí)與噪音幅度呈正線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.79和0.8。
　　最后討論了十種電極的阻