多功能纳米复合传感器和传感系统以及用于监测患者心血管系统的方法和聚合物组合物的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多功能纳米复合传感器、一种传感系统、一种用于长时间监测患 者也血管系统的方法W及一种聚合物组合物。
【背景技术】
[0002] 电极在感知和测量生物电位信号的使用已经作为各种诊断工具的一部分巧日用于 监测也脏功能的也电图（electrocardiography)巧CG/EKG)并用于研究大脑活动的脑电图 (electroenc巧halography)巧EG)等）在医学领域广泛实行。先前的相关技术中是使用金 属电极，该金属电极通过随后接触皮肤的凝胶绑定电解液（gel-bound electrolyte)与其 离子形式接触。通常使用的该类系统为"湿"电极，典型的为Ag/AgCl电极。文献上记载了 该类系统具有的许多缺点，如需要皮肤准备，包括刹除头发和擦洗去除角质层。此外，对敏 感皮肤的人而言，湿电极通常会引起皮肤刺激。
[0003] Licata和Mitchell曾经利用填充有导电液体作为生物电位传感器的柔软弹性的 刷毛进行先前关于生物电位传感器的工作（见美国专利6, 510, 333)。美国专利6, 510, 333 所公开的技术无需皮肤准备，然而，该技术需要液体浸在刷毛中，也建议用磨料擦洗皮肤的 方法消除皮肤表面的电阻。该刷毛也需要再填充，该过程贯穿其使用期，该增加了使用者的 不便。
[0004] Dunseath化.曾经在干电极组装上进行了先前关于干电极的工作（见美国专利 4, 865, 039)。然而，据报道，使用负载有石墨的聚氨醋泡沫材料制成的电极起作用所允许的 最大体积电阻率为200KQ-cm。此外，该种组装需要铅放大器提高生物电位的信号强度。
[0005] 轨道研究公司（Orbital Research Inc.)的 Schmi化、Lisy、Skebe 和 Prince 曾经在无需任何皮肤准备的生理记录干电极上进行了先前关于干电极的工作（美国专利 7, 032, 301)。该种先前技术的组件需要始终接触皮肤。为确保始终接触，该种组装需要刺 穿皮肤W获得生物电位信号，该导致了使用者的疼痛和不适。
【发明内容】
[0006] 本发明的传感器材料的独特之处在于无需如擦洗的皮肤准备或用于收集信号的 凝胶的存在。所述传感器材料的使用可W直接或不直接接触皮肤。所述材料提供了独特 的性能特性，如它具有弹性、初性、柔软、易烙融加工且导电的特点。所述传感器材料可W 通过如纤维纺丝、片材挤出（sheet extrusion)、注射成型（injection molded)和压缩成型 (compression molding)等商业的烙体加工技术进行加工。选择的加工技术的可用性导致 了几种不同传感器组装的选择。例如，所述材料可W纺成纤维织成布用来做衣服、被单和臂 带等。所述材料也可W进行片材挤出或注射成型成各种的形状和尺寸来符合更标准或传统 的生物电位传感器组件。
[0007] 所述传感器材料可W装入包括各种模块的传感器系统来捕捉生物信号，将生物信 号转化成可用格式并将可用格式整合到特定的终端应用程序上。另外，本发明的传感系统 能测量应变和水分含量等。该赋予本发明的传感器独特的能力W作为例如单独的通用传感 器，该通用传感器在使用顺序扫描诊断和监视的应用中用于测量多个参数，或作为用相同 材料制成的用于平行测量上述参数的分段传感器。
[0008] 本发明涉及一种传感器系统，该传感器系统包括；（1)传感器材料，（2)传感器形 式和（3)信号捕获接口。所述"传感系统"用于捕获生理信号，更具体地，用于皮肤表面所 表现的生物电位的探测和测量，该些生物电位产生于如也脏、大脑、神经系统、眼睛和肌肉 等各种器官的活动。除了捕获生物电位信号，其他类型的信号如机械应变、水分含量和温度 同样地可W使用所述传感系统进行探测。
[0009] 本发明包括一种含有传感器材料的传感器系统，该传感器材料含有聚合物/纳米 复合化合物。一个具体的例子是聚合物和碳纳米管的复合物。所述材料可W用于使得无凝 胶/干传感器无需任何的皮肤准备。而且，所述材料可W作为非接触（不直接接触皮肤） 传感器，特别用于信号（例如存在的生物电位）的探测和测量。
[0010] 所述传感器材料可W利用几乎任何塑料的加工方法加工成多种形式之一，W便成 为用户环境的一部分。一个具体的例子为W薄板形式作为床垫或椅子靠背的内衬。
[0011] 当加工成合适的形式后，将所述传感器附在信号捕获接口上用于捕捉、传输和处 理被传感器材料收集的信号。一个具体的例子是可W被成型到片状的传感器中W产生信号 传感器系统的嵌入式的绞线，该信号传感器系统可W用作通过连接到所述电线上捕获信号 的"传感器垫"。
[0012] 所述传感器系统的一个例子是作为整天生命体征监测系统，使用者不必带上传感 器（如传统系统），而所述传感器能整合到使用者的日常生活/工作环境中，更具体地，所述 传感器可W为床的内衬或座椅靠背的内衬。所述系统能捕获、处理、传输、接收、储存和适当 地应用数据，所W生命体征能整天被捕获储存，然后转发给医生进行分析（图7)。
[0013] 本发明更具体地公开了一种多功能的纳米复合传感器，该传感器用于探测生物产 生的电信号，所述传感器含有导电线嵌入在其中的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物 含有分散相（dispersion地ase)和弥散相（dispersed phase),所述分散相含有热塑性聚 合物或热固性聚合物，所述弥散相含有导电填料，其中，所述聚合物组合物无凝胶，所述导 电线适用于传输电信号至信号处理装置。
[0014] 本发明也公开了一种长期监测患者的也血管系统的方法，该方法包括（1)患者穿 上具有整合在内的至少一种多功能的纳米复合传感器的衣物，该传感器含有具有导电传感 器接口嵌入在其中的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物含有分散相和弥散相，所述分 散相含有弹性聚合物基质，所述弥散相含有至少一种导电填料，所述导电感应器接口适用 于传输电信号到信号处理装置，（2)连接所述多功能纳米复合感应器至信号处理装置，该信 号处理装置适用于监测人的也血管系统，（3)监测患者的也血管系统。
[0015] 本发明进一步公开了一种聚合物组合物，所述聚合物组合物含有热塑性聚氨醋、 苯己帰类聚合物和至少一种导电填料，其中，W所述聚合物组合物的总重量为基准，所述组 合物中的苯己帰类聚合物的含量为10-50重量％，所述导电填料的含量为0. 5-40重量％。
【附图说明】
[0016] 将本发明的各个方面通过附图进行说明。
[0017] 图1为整个传感器的横截面视图，所述传感器由本发明的模塑的聚合物纳米复合 材料制成，所述聚合物纳米复合材料含有嵌入式的插塞接头。
[0018] 图2说明了整个传感器，该传感器为由本发明的模塑的聚合物纳米复合材料制 成，其中，所述整个传感器包括嵌入在其中的铜线。
[0019] 图3为用于说明具有引脚触点（pin contacts)刺穿传感器片来收集多种生物信 号数据的传感器接口的分解图。
[0020] 图4显示了用于图3所说明的传感器接口的电路。
[0021] 图5为传感器系统中的传感器模块网格的总体示意图。
[0022] 图6为显示数据流通过在用于生物信号捕获、处理、传输和监测的传感器系统中 的相互连接的模块的示意图。
[0023] 图7说明了从所述传感器接口收集到的多种信号数据。
[0024] 图8和8A说明了 12导联也电图（121ead ECG)的数据。
[00巧]图9说明了与人体接触的用于监测人体的也血管系统的多个传感器。
[0026] 图10-10F说明了实施例4-27收集到的生物信号数据。
【具体实施方式】
[0027] 根据本发明，用于所述传感器材料的聚合物纳米复合材料含有分散相和弥散相。 所述分散相通常为热塑性聚合物体系，并且所述弥散相通常为功能性纳米和/或微米尺度 的导电填料体系。
[0028] 所述热塑性聚合物体系的分散相可W为单一的聚合物或混合物/合金。典型 地，所述热塑性聚合物体系可W选自下列聚合物体系，如聚己帰、聚丙帰、聚離嵌段聚醜胺 (polyether block polyamides)、聚醋嵌段共聚物、苯己帰类嵌段共聚物、苯己帰基的共聚 或H元共聚物（如，485、^?5、454、5185、5685、585等）、聚醋巧日，阳1\?1'1\阳16、？81')、聚碳 酸醋、聚苯硫離（polyphylene sulfide)、聚讽（polysulfones)、热塑性弹性体、丙帰酸醋聚 合物（特别是甲基丙帰酸己帰醋（eth}dene methac巧late))、热塑性聚氨醋（urethanes) 及上述聚合物的共混物/其合金。此外，所述聚合物体系可W含有聚合物改性剂和其他添 加剂。
[0029] 在硬聚醋中可W用到二駿酸，该在本发明的实践过程中是有用的，通常二駿酸 可W选自由对苯二甲酸、间苯二甲酸、蔡二甲酸（naphthalenedicarbo巧lie acid)、联 苯二駿酸（diphenyldicarbo巧lie acid)或其中两种或多种的混合物所组成的组。通 常用于聚醋的二醇为包括2-10个碳原子的亚烷基二醇、1,6-环己二醇、1,6-环己二甲 醇（1,6-dimethanolcyclohexane)或其中的两种或多种的混合物。通常优选使用的具有 较多晶体结构的聚醋。该些聚醋包括聚对苯二甲酸下二醇醋（PBT)、聚对苯二甲酸己二 醇醋（PET)、聚对苯二甲酸丙二醇醋（PTT)、聚间苯二甲酸下二醇醋（PBI)、聚对苯二甲 酸-1,4-环己二甲醋（poly (巧clohex5dene-dimeth}dene tere地thalate) (PCT)、聚蔡二 甲酸己二醇醋（PEN)、聚蔡二甲