银-氯化银修饰纤维集合体作为柔性心电电极的动态电-力学性能研究

基本信息
批准号:51303157
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:张辉
学科分类:
依托单位:浙江纺织服装职业技术学院
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:叶宏武,夏建明,崔鸿钧,李玮茹,刘健,杨梅
关键词:
可穿戴医疗产品智能纺织品力学性能电化学阻抗谱纺织心电电极
结项摘要

Cardio-cerebral blood vessel diseases are currently becoming the greatest invisible killer to human health, especially with the coming of the aging society. Development of high fidelity long-term electrocardiogram (ECG) monitoring is significantly important because of the strong correlation of heart and coronary artery disease with the presence of various forms of changes in long-term ECG signals. It is extremely important to provide the round-the-clock ECG signal to hospitals for appropriate pre-treatement for patient beforehand. Therefore, the demand for wearable personal healthcare application will increase in the coming years. The garment is one of the best candidates due to its intrinsic comfortable, unconscious properties. Therefore the integration of ECG monitoring with garment will play an important role since it allows us to unobtrusively and reliably monitor the vital parameters of a person. A lot of researchers recently have paying more attentions to textile- structured ECG electrodes which is flexible, comfortable and breathable. However, few research focus on the systematical investigation of the dynamic properties of textile electrodes and quantitative relationships between electrode material system, electrode structure and electrode properties. It is the aim of this project to characterize the dynamic interface's properties of electrode-electrode and electrolyte-skin by using of low frequency impedance, small signal response and electromechanical analysis. After theoretical and experimental research, the qualitative and quantitative relationship between electrode material system, electrode structure and electrode properties will be obtained. It will provide important criteria for developing high quality ECG electrodes. In this proposed project, a textile- structured flexible ECG electrode by using of silver-silver chloride surface modified fiber fabricated into fiber assembly which make advantages of textile structure to decrease the electrode-skin impedance, dynamic noise and improve sensitivity. It will focus on three basic theoretical problems of wearable textile-structured electrodes. The first one is the investigation of the interface impedance of silver chloride coated fiber-electrolyte-skin system. The second one is the dynamic eletromechanical properties of the electrode - skin system for noise analysis. The last one is the dynamic signal response of the electrode system under electrolyte. Meanwhile, it is also helpful theoretically to the design of other types of surface biopotential electrodes such EMG, EEG.

心脑血管疾病近年来成为人类健康的首要威胁,并随着老龄化社会的到来变得更加突出。其有效的应对方法之一是对心脑血管系统进行长期监护并及时预警,为实施及时有效的医疗措施提供依据,降低突发危险。搭载纺织结构电极的可穿戴心电监护系统为人体生理信号的低生理负荷、长时间连续动态监护提供了可能。但是,在穿戴系统中,纺织电极的纤维材料及电极结构系统分析,特别是电极系统的动态性能研究在国内外尚处于空白。本项目以银-氯化银修饰导电纤维集合体在电解质中与皮肤形成的界面为研究对象,采用低频阻抗谱、微信号响应及动态电-力学性能分析的方法,揭示导电纤维材料结构体系、纤维集合体结构对电极动态性能、电极心电信号采集性能的影响,建立电极材料体系、电极结构与电极电-力学性能之间的定性、定量关系,为设计高性能纺织心电电极提供理论依据,同时为其它类型的纺织生物电电极的设计与评估提供一定的理论基础。具有一定的理论意义及实际应用价值。

项目摘要

心脑血管疾病近年来成为人类健康的首要威胁,并随着老龄化社会的到来变得更加突出。其有效的应对方法之一是对心脑血管系统进行长期监护并及时预警,为实施及时有效的医疗措施提供依据,降低突发危险。搭载纺织结构电极的可穿戴心电监护系统为人体生理信号的低生理负荷、长时间连续动态监护提供了可能。但是,在穿戴系统中,纺织电极的纤维材料及电极结构系统分析,特别是电极系统的动态性能研究在国内外尚处于空白。本项目以银-氯化银修饰导电纤维集合体在电解质中与皮肤形成的界面为研究对象,采用低频阻抗谱、微信号响应及动态电-力学性能分析的方法,揭示导电纤维材料结构体系、纤维集合体结构对电极动态性能、电极心电信号采集性能的影响,建立电极材料体系、电极结构与电极电-力学性能之间的定性、定量关系,为设计高性能纺织心电电极提供理论依据,同时为其它类型的纺织生物电电极的设计与评估提供一定的理论基础。具有一定的理论意义及实际应用价值。.本项目建立了电解质中电极与皮肤相互作用的模型,同时研究了动态作用下的纤维集合体微观的电-力学特征模型(Journal of The Textile Institute, 2015; 纺织学报,2014;合成纤维,2015)。通过电-力学分析发现,影响电极-皮肤之间阻抗的主要因素为纤维集合体之间的结构,纤维之间形成的电容效应为系统阻抗的主要影响因素。其次,电极材料也是影响系统阻抗的重要因素。同时分析出了作为心电使用的电极结构与电极电-力学性能之间的定性、定量关系(上海纺织科技,2014;上海纺织科技,2015)。同时分析出了决定电极性能,特别是动态性能的关键因素(Measurement Science & Technology,2015;纺织学报,2015)。.项目还总结出了材料体系、电极结构与电极电-力学性能之间的定性、定量关系以及材料体系、电极结构与电极心电信号采集性能之间的定性、定量关系,并建立了一个柔性可穿戴电极的动态评估方法(丝绸、2015;纺织导报,2015;上海纺织科技2015)。.项目的研究结果报告发表该领域的研究论文12篇;授权专利7项;获得大赛一等奖两项;获得创业资助200万元;成立该领域科技公司一家,筹备一家;参加该领域国际会议三次,并做大会发言;转化专利三项,总经费103万元;开产品发布会二次;培养研究生9名;该成果被各大媒体报道100余次。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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