一种刺绣生理电信号监测电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种刺绣生理电信号监测电极及其制备方法，属于医疗用品技术领域。本发明专利技术的刺绣生理电信号监测电极包括导电层、衬底织物和金属导联扣；所述衬底织物的正、反两面设置导电层，所述金属导联扣将两个导电层连接；所述导电层是通过刺绣工艺将含有碳基纤维的导电纱线分别缝合在衬底织物的正、反两个面上形成导电层。本发明专利技术可用于搭载到可穿戴智能服装中，实现长期实时采集人体生理电信号的目的，并且使用无细胞毒性的材料生产织物电极，满足医疗体外材料细胞毒性测试标准，具有良好的生物相容性和电导性能，能有效的采集高质量的生理电信号。

A monitoring electrode for embroidery physiological electrical signals and its preparation method

The invention discloses an embroidery physiological electric signal monitoring electrode and a preparation method thereof, belonging to the technical field of medical articles. The embroidery physiological electric signal monitoring electrode of the invention comprises a conductive layer, a substrate fabric and a metal lead button; the positive and negative sides of the substrate fabric are provided with conductive layers, and the metal lead button connects the two conductive layers; the conductive layer is formed by sewing the conductive yarn containing carbon-based fibers on the positive and negative sides of the substrate fabric through the embroidery process. The invention can be used for carrying in wearable smart clothing, realizing the purpose of long-term real-time acquisition of human physiological electrical signals, and using non-cytotoxic materials to produce fabric electrodes, which meets the cytotoxicity test standards of medical materials in vitro, has good biocompatibility and conductivity, and can effectively collect high-quality physiological electrical signals.

【技术实现步骤摘要】
一种刺绣生理电信号监测电极及其制备方法
本专利技术涉及一种刺绣生理电信号监测电极及其制备方法，属于医疗用品

技术介绍
近几年，心脑血管疾病已经成为导致人类死亡的头号杀手。心电监护已经成为该类疾病的常规检查手段。心电监护的通常需要在医院内诊疗，还需要特殊前处理才能长时间监测，目前使用的传统Ag/Agcl电极是一种需要涂抹导电膏的粘贴式凝胶电极，在采集心电信号之前，还需要对患者皮肤表面涂抹导电膏，这种特殊前处理容易造成患者皮肤瘙痒等不适症状，并且经过一段时间的采集后，导电膏干涸后需要重新涂抹导电膏才能继续监测病人的心电信号，这种传统的心电诊疗模式对患者的皮肤有伤害并且给患者不舒适的体验，不适合用来长时间采集心电信号。随着科技的发展，借助可穿戴监测生理电信号的智能服装，新型在线医疗诊断系统必将取代传统的医院的诊疗模式，可加载到可穿戴服装中的织物电极对比粘贴式电极，纺织结构的干电极因其柔软、透气透湿、循环重复使用性好，因此可以实现长期监测人体生物信号的功能，使患者第一时间了解自身的病情，并能得到及时救助，有望成为目前医疗使用粘贴式电极的替代品。目前研究的织物电极的材料主要可分为极化金属、非极化金属、聚合物镀层金属、纳米有机硅和炭黑材料，由导电纱线经机织、针织或刺绣，或直接在织物上涂覆导电层制得织物电极。但是织物电极的生物相容性差是制约其进入医疗级设备的关键因素，特别是织物电极中的导电成分往往具有较强的细胞毒性。细胞毒性是化学物质作用于细胞基本结构或生理过程，如细胞膜或细胞骨架结构，影响细胞的新陈代谢过程(细胞组分或产物的合成、降解或释放，离子调控和细胞分裂)，导致细胞存活、增殖和/或功能的紊乱，所引发的不良反应。在医疗监测ECG信号的过程中，电极片是直接与人体皮肤组织细胞接触的，因此医疗诊断用织物电极片需要具备良好的生物相容性，避免产生过敏瘙痒等症状，给患者良好的舒适性体验，达到长期监测生理电信号的目的。然而很多织物电极所使用的材料如金属镀层长丝，都具有一定的细胞毒性，达不到医疗体外材料的测试标准，不适合在医疗卫生领域使用，因此需要研究开发具有良好生物相容性的织物电极。近来国内对具有良好生物相容性的生理电信号采集用织物电极研究很少，目前专利文献(专利公开号：CN101703399A，公开日期：2010.05.12)《刺绣电极》介绍了一种通过导电纱线以服装为衬底经过刺绣的方法在服装上形成导电层与皮肤接触可实现采集心电信号的目的(专利公开号：CN104523267A，公开日期：2015.04.22)《一种刺绣绒毛柔性心电电极》详细介绍了一种使用导电纱经过刺绣方法形成导电层的方式来制造织物电极，其创新点在于考虑到长期穿戴过程中角质层生长对接触阻抗的影响，因此在刺绣织物表面通过工艺使其形成导电绒毛层以此来与皮肤接触达到采集心电信号的目的。然而这些已公开的技术并未考虑到满足医疗用标准，即通过体外细胞毒性测试的要求，限制了织物电极在医疗健康领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的刺绣生理电信号监测电极，以克服现有纺织柔性生理电信号监测电极进入医疗领域所具有的生物相容性的问题，并且可以达到穿戴舒适，长期且稳定采集人体生理电信号，并且无细胞毒性，对人体皮肤的生物相容性好，能够有效避免传统粘贴式电极所造成的患者皮肤瘙痒红肿等症状。为达到以上目的，本专利技术提供了一种刺绣生理电信号监测电极，包括导电层、衬底织物和金属导联扣；所述衬底织物的正、反两面设置导电层，所述金属导联扣将两个导电层连接；所述导电层是通过刺绣工艺将含有碳基纤维的导电纱线分别缝合在衬底织物的正、反两个面上形成导电层。在本专利技术的一种实施方式中，所述导电纱线为碳基长丝，或碳基纤维与化纤混纺所制备复合纱线，或碳基纤维与天然纤维所制备的复合纱线。在本专利技术的一种实施方式中，所述导电纱线为碳基纤维与涤纶长丝制备的碳基纤维/涤纶复合长丝。在本专利技术的一种实施方式中，所述导电纱线的细度为100～120D，阻抗为200～600KΩ/cm。在本专利技术的一种实施方式中，所述导电纱线中碳基纤维细度为22dtex，碳基纤维的阻抗为100～500KΩ/cm。在本专利技术的一种实施方式中，所述衬底织物是由医疗级无细胞毒性的纯棉纱线通过机织办法经纬交织所制备的织物。在本专利技术的一种实施方式中，所述衬底织物是经高温消毒灭菌处理的纯棉机织底布，所述衬底织物特征在于无细胞毒性，符合国标(GB/T16886.5-2017/ISO10993-5:2009)中体外细胞毒性测试等级为0级的标准。在本专利技术的一种实施方式中，所述衬底织物是密度为中密的织物；所述中密的织物是指经纬密度在150～300根/10cm的织物。在本专利技术的一种实施方式中，所述衬底织物是中密的平纹织物。在本专利技术的一种实施方式中，衬底织物为无细胞毒性纯棉平纹织物，或医疗级纱布，所示无细胞毒性的纯棉平纹织物是指细胞毒性测试等级为0级。在本专利技术的一种实施方式中，所述导电纱里碳基纤维的含量为18～25％。在本专利技术的一种实施方式中，所述导电纱的细度为100D。在本专利技术的一种实施方式中，所示导电纱捻度为100捻/10cm。在本专利技术的一种实施方式中，所述刺绣的工艺是：针迹类型为直线针，针迹长度为2～5mm，针迹间距为0.5～2mm，针速为480～550针/min，张力刻度为2～3。在本专利技术的一种实施方式中，所述针迹长度为2～3mm。在本专利技术的一种实施方式中，所述针迹间距为0.5～1mm。在本专利技术的一种实施方式中，所述针速为500针/min。在本专利技术的一种实施方式中，所述张力刻度为2.7。在本专利技术的一种实施方式中，所述的金属导联扣的材质为导电的金属材料，包括但不限于铜或合金。本专利技术还要求保护所述刺绣生理电信号监测电极在医疗领域检测方面的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术可搭载到可穿戴电子智能服装中，用于长期监测人体生理电信号，使用无细胞毒性且具有良好导电性能的碳基纤维为材料制备刺绣生理电信号监测电极，这种生理电信号监测电极具有柔软舒适并且生物相容性好等特点，能够保证在长期的实时可穿戴生理电信号监测系统中稳定的输出具有高质量的满足医疗诊断的生理电信号，在长期监测生理电信号的过程中不会对人体皮肤组织造成伤害，穿戴舒适，并且结构简单，容易制备。附图说明图1为刺绣生理电信号监测电极的剖面图；其中，1，衬底织物；2，导电层；3，金属导联扣。图2为刺绣生理电信号监测电极的正视图；其中，1，衬底织物；2，导电层；3，金属导联扣。图3为MTT法测试细胞毒性中该刺绣生理电信号监测电极培养小鼠L929浸提液中细胞形态的显微镜图片；(a)碳基纤维/涤纶刺绣电极；(b)镀银尼龙/涤纶刺绣电极；(c)阴性对照组。图4为采用实施例1的刺绣生理电信号监测电极采集到的ECG信号。具体实施方式实施例1如图1～2所示为刺绣生理电信号监测电极的剖面图和正面图，所述刺绣生理电信号监测电极包括衬底织物1，导电层2，金属导联扣3；所述衬底织物由两个导电层夹在中间，所述金属导联扣将两个导电层连接；所述导电层是通过刺绣工艺将碳基纤维和/或涤纶丝分别缝合在衬底织物的正反两个面上形成导电层。所述刺绣生理电信号监测电极的形状为圆形，直径为25mm，总厚度为3～4mm。所述衬底织物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刺绣生理电信号监测电极，其特征在于，包括导电层、衬底织物和金属导联扣；所述衬底织物的正、反两面设置导电层，所述金属导联扣将两个导电层连接；所述导电层是通过刺绣工艺将含有碳基纤维的导电纱线分别缝合在衬底织物的正、反两个面上形成导电层。

【技术特征摘要】
1.一种刺绣生理电信号监测电极，其特征在于，包括导电层、衬底织物和金属导联扣；所述衬底织物的正、反两面设置导电层，所述金属导联扣将两个导电层连接；所述导电层是通过刺绣工艺将含有碳基纤维的导电纱线分别缝合在衬底织物的正、反两个面上形成导电层。2.根据权利要求1所述的一种刺绣生理电信号监测电极，其特征在于，所述导电纱线为碳基长丝，或碳基纤维与化纤混纺所制备复合纱线，或碳基纤维与天然纤维所制备的复合纱线。3.根据权利要求1或2所述的一种刺绣生理电信号监测电极，其特征在于，所述导电纱线为碳基纤维与涤纶长丝制备的碳基纤维/涤纶复合长丝。4.根据权利要求2或3所述的一种刺绣生理电信号监测电极，其特征在于，所述导电纱线里碳基纤维的含量为18～25％。5.根据权利要求2～4任一所述的一种刺绣生理电信号监测电极，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖学良，董科，李思明，吴官正，胡佳雨，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32