傳感器平臺及制造該傳感器平臺的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種傳感器平臺和一種制造該傳感器平臺的方法。該傳感器平臺可包括：水凝膠片，包含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；電解質(zhì)，被應(yīng)用到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；以及多個電極，被設(shè)置在水凝膠片上。
【專利說明】傳感器平臺及制造該傳感器平臺的方法
[0001]本申請要求于2013年2月4日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2013-0012470號韓國專利申請的權(quán)益，出于各種目的通過引用將上述申請的全部公開內(nèi)容包含于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]以下描述涉及一種傳感器平臺及一種制造該傳感器平臺的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]諸如心電圖(ECG)、肌電圖(EMG)、腦電圖(EEG)、眼電圖(EOG)和皮膚電反應(yīng)(GSR)信號的生物電信號反映了對象的健康和體質(zhì)信息。正在開發(fā)新的技術(shù)來測量、分析生物電信號以及將生物電信號應(yīng)用到疾病管理和健康管理。由于在人體中電解質(zhì)的存在，使得包括ECG信號的所有生物電信號通過身體中的離子的流動(也稱作離子流)被傳送和攜帶。因此，利用外部電子裝置測量生物電信號涉及將離子流轉(zhuǎn)化為電子流。當(dāng)從離子流轉(zhuǎn)化為電子流的過程中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時，由于在電極-電解質(zhì)界面處的電荷交換阻力較低，所以可減小跨過界面的電勢降，具有更高保真度的生物電信號可被傳遞到外部測量裝置，并且可增大信噪比(SNR)。具有低的電荷交換阻力的電極被稱為不可極化電極，并且常見示例為銀-氯化銀電極。
[0004]通常，利用附著到身體表面的兩個或更多的電極來準(zhǔn)確測量生物電信號，并通過將所需數(shù)量的電極附著到身體表面來測量生物電信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
，用于以簡化的形式介紹發(fā)明構(gòu)思的選擇，發(fā)明構(gòu)思在下面的詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并非意圖確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不意圖用來幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0006]在一個總體方面，提供了一種傳感器平臺，所述傳感器平臺包括:水凝膠片，包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；電解質(zhì)，被應(yīng)用到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；以及多個電極，被設(shè)置在水凝膠片上。
[0007]水凝膠片可具有各向異性的離子傳導(dǎo)性。
[0008]網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可被構(gòu)造為限制在相對于水凝膠片的平面水平的方向上的離子傳導(dǎo)。
[0009]水凝膠片與表面的粘著強(qiáng)度可為每平方厘米至少50克(g/cm2)。
[0010]襯件可支撐水凝膠片。
[0011]水凝膠片可被構(gòu)造為允許在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上的離子傳導(dǎo)。
[0012]水凝膠片可由生物相容的聚合物的聚合而制備。
[0013]生物相容的聚合物可以是天然聚合物，并包括從由膠原、明膠、原纖維、藻酸、透明質(zhì)酸、殼聚糖和葡聚糖組成的組中選出的至少一種。
[0014]生物相容的聚合物可以是合成聚合物，并包括從由聚乙二醇、聚甲基丙烯酸2-羥乙酯(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸N，N-乙基氨基乙酯)、聚丙烯酸(PAAc)、聚丙交酯(PLC)、聚乙交酯(PGA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚(己內(nèi)酯丙交酯)無規(guī)共聚物(PCLA)、聚(乙交酯-co-ε -己內(nèi)酯)無規(guī)共聚物(PCGA)、聚(乳酸-co-乙醇酸)無規(guī)共聚物(PLGA)和聚丙烯酰胺組成的組中選出的至少一種。
[0015]在另一個 總體方面，提供一種傳感器平臺，所述傳感器平臺包括:水凝膠片，包括電解質(zhì)和多個導(dǎo)電粒子；以及多個電極，被設(shè)置在水凝膠片上；其中，導(dǎo)電粒子在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上布置。
[0016]水凝膠片可具有各向異性的離子傳導(dǎo)性。
[0017]當(dāng)在以大于或等于5厘米(cm)的間隔布置的電極之間測量各向異性的離子傳導(dǎo)性所表現(xiàn)出的阻抗時，各向異性的離子傳導(dǎo)性可表現(xiàn)出在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上在10赫茲(Hz)下小于或等于2千歐姆(kohm)的阻抗以及在相對于水凝膠片的平面水平的方向上在IOHz下大于或等于IOkohm的阻抗。
[0018]導(dǎo)電粒子可被布置為允許在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上的離子傳導(dǎo)。
[0019]導(dǎo)電粒子可包括不可極化的金屬。
[0020]導(dǎo)電粒子可包括金屬以及所述金屬的不溶性金屬鹽。
[0021]導(dǎo)電粒子可包括不可極化的金屬和所述金屬的氧化物或所述金屬的不溶性金屬鹽。
[0022]導(dǎo)電粒子可包括核殼粒子，并且所述核包括所述不可極化的金屬，所述殼包括所述金屬的氧化物或所述金屬的不溶性金屬鹽。
[0023]導(dǎo)電粒子可包括磁性金屬。
[0024]襯件可支撐水凝膠片。
[0025]導(dǎo)電粒子可包括貴金屬。
[0026]導(dǎo)電粒子可具有在I納米(nm)和1000微米(μ m)之間的直徑。
[0027]導(dǎo)電粒子可具有在2nm和100μπι之間的直徑；并且導(dǎo)電粒子可包括金屬材料、磁性材料和磁性合金中的至少一種。
[0028]在另一個總體方面，提供一種制造傳感器平臺的方法，所述方法包括:在襯件上設(shè)置網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；通過將包括電解質(zhì)的混合溶液施用到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上來形成包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠片；對水凝膠片進(jìn)行固化；以及在水凝膠片上形成多個電極。
[0029]包括電解質(zhì)的混合溶液可包括單體、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑和生物相容的電解質(zhì)。
[0030]混合溶液可包括擴(kuò)鏈劑。
[0031]在另一個總體方面，提供一種制造傳感器平臺的方法，所述方法包括:將包括電解質(zhì)的混合溶液與導(dǎo)電粒子混合以制備包括導(dǎo)電粒子的混合溶液；通過將包括導(dǎo)電粒子的混合溶液施用到襯件上來形成水凝膠片；在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上布置導(dǎo)電粒子；對施用的混合溶液進(jìn)行固化；以及在水凝膠片上形成多個電極。
[0032]導(dǎo)電粒子包括磁性金屬，在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上布置導(dǎo)電粒子的步驟包括:利用磁性在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上布置導(dǎo)電粒子。
[0033]包括電解質(zhì)的混合溶液可包括單體、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑和生物相容的電解質(zhì)。
[0034]通過權(quán)利要求和下面的詳細(xì)描述與附圖，其他的特征和方面將是清楚的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是示出傳感器平臺的示例的圖。[0036]圖2A和圖2B是示出具有設(shè)置在不同位置的多個電極的傳感器平臺的示例的圖。
[0037]圖3是示出傳感器平臺的示例的圖。
[0038]圖4是示出制造傳感器平臺的方法的示例的圖。
[0039]圖5是示出制造傳感器平臺的方法的示例的圖。
[0040]圖6是示出在生物信號測量系統(tǒng)中使用傳感器平臺的示例的圖。
[0041]圖7是示出生物信號測量裝置的三個電極之間的阻抗的示例的圖。
[0042]在整個附圖和詳細(xì)描述中，除非另有描述，否則相同的附圖標(biāo)記將被理解為表示相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。為了清楚、說明和方便，可夸大這些元件的相對尺寸和圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0043]提供以下詳細(xì)描述以幫助讀者獲得對在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面理解。因此，在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種改變、修改和等同物將被建議給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。此外，為了更加清晰和簡明，可省略公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。
[0044]圖1是示出傳感器平臺100的示例的圖。參照圖1，傳感器平臺100可包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)110、包括電解質(zhì)120的水凝膠片130、以及多個電極140。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)110可支持電解質(zhì)120，并且可包括具有絕緣性能的材料。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)110可具有這樣的形狀，即，允許離子沿相對于水凝膠片130的平面垂直的方向行進(jìn)，并且不允許離子沿相對于水凝膠片130的平面水平的方向行進(jìn)。如圖1所示，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)110可以是矩形網(wǎng)格的形式。然而，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)110不限于特定的形狀，并且可包括任何其他形狀，例如三角形、五邊形、六邊形以及圓形。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)110可由具有期望形狀的構(gòu)件、織物或網(wǎng)制成。例如，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)110可通過在無紡織物上印刷臘或彈性體的微單元圖案然后利用光聚合進(jìn)行轉(zhuǎn)錄(transcription)而制備。由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)110的形狀，因此在垂直方向上可形成傳導(dǎo)通路，在水平方向上可以提供電隔離，以防止離子沿相對于水凝膠片130的平面水平的方向遷移。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)110可具有非離子傳導(dǎo)性，以限制在相對于水凝膠片130的平面水平的方向上的離子傳導(dǎo)，然而，在這一點(diǎn)上，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)110不受限制。
[0045]水凝膠片130可包含水分和電解質(zhì)120，并且可通過高生物相容性的聚合物的聚合來制備水凝膠片130。用于制備水凝膠片130的親水聚合物可以是天然聚合物，并可以包括但不限于從由膠原、明膠、原纖維、藻酸、透明質(zhì)酸、殼聚糖和葡聚糖組成的組中選出的至少一種。親水聚合物還可以是合成聚合物，并可以包括但不限于從由聚乙二醇、聚甲基丙烯酸2-羥乙酯(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸N，N-乙基氨基乙酯)、聚丙烯酸(PAAc)、聚丙交酯(PLC)、聚乙交酯(PGA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚(己內(nèi)酯丙交酯)無規(guī)共聚物(PCLA)、聚(乙交酯-co- ε -己內(nèi)酯)無規(guī)共聚物(PCGA)、聚(乳酸-co-乙醇酸)無規(guī)共聚物(PLGA)和聚丙烯酰胺組成的組中選出的至少一種。
[0046]電解質(zhì)120作為生物相容的電解質(zhì)，可包括但不限于從由氯化鉀(KC1)、氯化鈉(NaCl)、硫酸鈉(Na2S04)、高氯酸鋰(LiClO4)、硫酸鉀(K2S04)、氯化鋰(LiCl)、硝酸鉀(ΚΝ03)、硝酸鈉(NaN03)、硫酸鋰(Li2S04)、硝酸鋰(LiN03)、高氯酸鈉(NaClO4)和高氯酸鉀(KClO4)組成的組中選出的至少一種。多個電極140可包括但不限于從由金屬、導(dǎo)電的金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物組成的組中選出的至少一種。
[0047]水凝膠片130可具有各向異性的離子傳導(dǎo)性。為了沿垂直方向有效地傳遞生物電信號，各向異性的離子傳導(dǎo)性可以是這樣的能力，即，在水凝膠片130的垂直方向上移動離子，同時阻礙水凝膠片130的水平方向上的離子移動。
[0048]當(dāng)在以大于或等于5厘米(cm)的間隔布置的電極之間進(jìn)行測量時，各向異性的離子傳導(dǎo)性可以表現(xiàn)出 在相對于水凝膠片130的平面垂直的方向上在10赫茲(Hz)下小于或等于2千歐姆(kohm)的阻抗以及在相對于水凝膠片130的平面水平的方向上在IOHz下大于或等于IOkohm的阻抗，然而，在這一點(diǎn)上，各向異性的離子傳導(dǎo)性不受限制。在具體方向上的阻抗可以是用于確定離子傳導(dǎo)性的因素。當(dāng)在相對于水凝膠片130的平面垂直的方向上的阻抗大于在IOHz下2kohm時，用于生物電勢測量的靈敏度會因高阻抗而降低。醫(yī)療儀器促進(jìn)協(xié)會(Association for the Advancement of Medical Instrumentation,AAMI)建議:當(dāng)附著用于心電圖(ECG)測量的兩個生物電極從而使其彼此面對時，這兩個生物電極之間的阻抗在IOHz下小于或等于2kohm。當(dāng)在相對于水凝膠片130的平面水平的方向上的阻抗小于在IOHz下IOkohm時,會在意圖測量生物電勢的兩點(diǎn)之間產(chǎn)生電分流(electricalshunt),因此會在生物電勢測量中產(chǎn)生誤差。
[0049]因此，可獲得在相對于水凝膠片130的平面垂直的方向上的高離子傳導(dǎo)性和在相對于水凝膠片130的平面水平的方向上的低離子傳導(dǎo)性。水凝膠片130可被附著到生物電信號測量裝置，而無需在水凝膠片130和該裝置之間進(jìn)行特別布置，以提供人體的各部位上的電接入(electrical access)。
[0050]圖2A和圖2B是示出具有設(shè)置在不同位置的多個電極的傳感器平臺的示例的圖。盡管在圖2A和圖2B中所示的非窮舉性示例示出了在水凝膠片130上的兩個電極，但可使用多個電極，而不脫離所描述的說明性示例的精神和范圍。
[0051]如圖2A和圖2B所示，在相對于水凝膠片130的平面垂直的方向上，在每個位置離子傳導(dǎo)性高；在相對于水凝膠片130的平面水平的方向上，離子傳導(dǎo)性低。這樣，即使將多個電極140在水凝膠片130上以無序的排列設(shè)置在任意位置，也可在人體上的多個部位測量生物電信號，而不會造成電極140之間的電干擾。與對應(yīng)于電極的排布而單獨(dú)制備的傳統(tǒng)水凝膠片不同，可以應(yīng)用水凝膠片130，而不考慮電極的布置。此外，水凝膠片130可具有簡單的結(jié)構(gòu)，從而易于制造大面積的水凝膠片。水凝膠片130還可以被裁制為合適的尺寸，并且可以不考慮生物電信號測量系統(tǒng)的類型而應(yīng)用。
[0052]水凝膠片130可以是柔性的，從而在被附著到人體時不會造成不便，然而，可以使用其他類型的水凝膠片，而不脫離所描述的說明性示例的精神和范圍。
[0053]水凝膠片130可具有粘著強(qiáng)度，以防止當(dāng)水凝膠片130傳送生物電信號時因水凝膠片130與人體的粘附性差而導(dǎo)致的噪音。此外，水凝膠片130的粘著強(qiáng)度可以是這樣的程度，即，它避免與解除相關(guān)的皮膚損傷、疼痛以及在長時間使用水凝膠片130后皮膚中的細(xì)胞死亡。水凝膠片130與皮膚的粘著強(qiáng)度可大于或等于預(yù)定水平，而不需要使用單獨(dú)的粘合劑。水凝膠片130與皮膚的粘著強(qiáng)度可大于或等于每平方厘米大約50克(g/cm2)，然而，可使用水凝膠片130與皮膚的其他水平的粘著強(qiáng)度，而不脫離所描述的說明性示例的精神和范圍。
[0054]傳感器平臺100還可以包括支撐水凝膠片130的襯件。然而，可以在沒有襯件的情況下使用傳感器平臺100，而不脫離所描述的說明性示例的精神和范圍。該襯件可保護(hù)水凝膠片130的表面，并且可以在將水凝膠片130附著到人體之前被去除。[0055]圖3是示出傳感器平臺200的示例的圖。參照圖3，傳感器平臺200可包括導(dǎo)電粒子210、包括電解質(zhì)220的水凝膠片230、以及多個電極240。
[0056]導(dǎo)電粒子210可允許在相對于水凝膠片230的平面垂直的方向上的離子傳導(dǎo)，然而，在這一點(diǎn)上，所描述的說明性示例不受限制。由于在相對于水凝膠片230的平面垂直的方向上的高密度布置，所以導(dǎo)電粒子210可具有各向異性的離子傳導(dǎo)性。
[0057]導(dǎo)電粒子210可包括但不限于不可極化的金屬(non-polarizable metal)。所述不可極化的金屬可包括但不限于:第I族中的金屬、第2族中的金屬、第3族中的金屬、這些金屬中的兩種或更多種金屬的混合物、以及這些金屬中的一種或更多種金屬與碳、硅、硼或其他金屬的合金。導(dǎo)電粒子210還可包括但不限于貴金屬(例如銀/氯化銀(Ag/AgCl)或金(Au))、不銹鋼以及鎢。導(dǎo)電粒子210還可包括但不限于金屬和所述金屬的不溶性金屬鹽。導(dǎo)電粒子210還可包括但不限于不可極化的金屬和所述金屬的氧化物或所述金屬的不溶性金屬鹽。導(dǎo)電粒子210還可對應(yīng)于核殼粒子，其中所述核可包括不可極化的金屬并且所述殼可包括所述金屬的氧化物或所述金屬的不溶性金屬鹽。導(dǎo)電粒子210還可包括但不限于磁性金屬。當(dāng)導(dǎo)電粒子210包括磁性金屬時，可以形成垂直布置，即，導(dǎo)電粒子210可允許在相對于水凝膠片230的平面垂直的方向上的離子傳導(dǎo)。
[0058]導(dǎo)電粒子210不限于具體的粒子，只要該粒子具有范圍為大約I納米(nm)至1000微米(ym)的直徑即可。在另一個非窮舉性示例中，導(dǎo)電粒子210的直徑可以是大約2nm至100 μ m,并且可對應(yīng)于例如金屬材料的粒子、磁性材料的粒子或磁性合金的粒子。所述金屬材料可包括但不限于從由鉬(Pt)、鈀(Pd)、Ag、銅(Cu)以及Au組成的組中選出的至少一種。
[0059]磁性材料可包括但不限于從由鈷(Co)、鐵(Fe)、鎳(Ni )、錳(Mn)、釓(Gd)、鑰(Mo)、麗’ 204以及MxOy組成的組中選出的至少一種，其中，M和M’分別獨(dú)立地表示Co、Fe、N1、Mn、鋅(Zn)、Gd 或 Cr，0〈x ≤ 3 且 0〈y≤ 5。
[0060]磁性合金可包括但不限于從由鈷銅(CoCu)、鈷鉬(CoPt)、鐵鉬(FePt)、鈷衫(CoSm)、鎳鐵(NiFe)和鎳鐵鈷(NiFeCo)組成的組中選出的至少一種。
[0061 ] 水凝膠片230和電解質(zhì)220可分別對應(yīng)于水凝膠片130和電解質(zhì)120。對水凝膠片130和電解質(zhì)120的描述也可分別適用于水凝膠片230和電解質(zhì)220，因此將不在這里重復(fù)。
[0062]與包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的所述傳感器平臺類似，包括導(dǎo)電粒子210的傳感器平臺230可實(shí)現(xiàn)在人體上的多個部位測量生物電信號，而不會造成電極之間的電干擾。與對應(yīng)于電極的排布而單獨(dú)制備的傳統(tǒng)水凝膠片不同，可應(yīng)用水凝膠片230，而不考慮電極的布置。此外，水凝膠片230可具有簡單的結(jié)構(gòu)，從而易于制造大面積的水凝膠片。水凝膠片230還可被裁制為合適的尺寸，并且可以不考慮生物電信號測量系統(tǒng)的類型而應(yīng)用。
[0063]水凝膠片230可以是柔性的，從而在被附著到人體時不會造成不便，然而，可以使用其他類型的水凝膠片，而不脫離所描述的說明性示例的精神和范圍。
[0064]水凝膠片230可具有與水凝膠片130的各向異性的離子傳導(dǎo)性和粘著強(qiáng)度相似的各向異性的離子傳導(dǎo)性和粘著強(qiáng)度。上面描述了水凝膠片130的各向異性的離子傳導(dǎo)性和粘著強(qiáng)度，因此將不在這里重復(fù)。傳感器平臺200還可包括用于支撐水凝膠片230的襯件。用于傳感器平臺200的襯件可與用于傳感器平臺100的襯件(如上所述)相似，因此將不在這里重復(fù)。
[0065]圖4是示 出制造傳感器平臺的方法的示例的圖?？砂凑账镜捻樞蚝头绞綀?zhí)行圖4中的操作，盡管可以改變一些操作的順序或可省略一些操作，而不脫離所描述的說明性示例的精神和范圍。圖4中所示的很多操作可以被并行或同時地執(zhí)行。圖1~圖3的描述也可適用于圖4，因此將不在這里重復(fù)。
[0066]參照圖4，在操作410中，可將網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在襯件上。可將網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在襯件上，以在襯件上支撐水凝膠片并保護(hù)水凝膠片的表面。
[0067]在操作420中，可通過在襯件上施用(apply，或稱作“施加”)包含電解質(zhì)的混合溶液使得電解質(zhì)被設(shè)置在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中來形成包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠片。包含電解質(zhì)的混合溶液可包括單體、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑和生物相容的電解質(zhì)。在非窮舉性示例中，可在將混合溶液引入到襯件上之前將單體、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑和生物相容的電解質(zhì)加入到混合溶液中。
[0068]可利用交聯(lián)劑制備具有適當(dāng)機(jī)械性能(例如期望的抗拉強(qiáng)度)的水凝膠片。交聯(lián)劑可包括但不限于乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙醇胺(ΤΕ0Α)、在端部具有醛基的化合物，例如多元醛，例如戊二醛、雙醛淀粉和丁二醛。
[0069]可利用光引發(fā)劑來引發(fā)單體的光聚合，光引發(fā)劑可以包括但不限于2，2- 二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)、2-羥基-2-甲基-1-苯基_1_丙酮和艷佳固2959(Irgacure2959)0
[0070]包含電解質(zhì)的混合溶液還可以包括擴(kuò)鏈劑，擴(kuò)鏈劑可包括但不限于己二胺、間苯
二胺及其組合。
[0071]在操作430中，可對水凝膠片進(jìn)行固化。固化可利用熱固化或紫外線(UV)固化而實(shí)施。
[0072]在操作440中，可在水凝膠片上形成多個電極?？梢栽谌我馕恢迷O(shè)置多個電極，而非以均勻間隔設(shè)置多個電極，以穩(wěn)定地得到生物電信號，而不必考慮電極的布置。
[0073]圖5是示出制造傳感器平臺的方法的示例的圖?？砂凑账镜捻樞蚝头绞綀?zhí)行圖5中的操作，盡管可以改變一些操作的順序或可省略一些操作，而不脫離所描述的說明性示例的精神和范圍。圖5中所示的許多操作可被并行或同時地執(zhí)行。圖1~圖4的描述也可適用于圖5，因此將不在這里重復(fù)。
[0074]參照圖5，在操作510中，可通過將包含電解質(zhì)的混合溶液與導(dǎo)電粒子混合來制備帶有導(dǎo)電粒子的包含電解質(zhì)的混合溶液。
[0075]包含電解質(zhì)的混合溶液可包括但不限于單體、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑和生物相容的電解質(zhì)。
[0076]在操作520中，可通過將包含導(dǎo)電粒子的混合溶液施用到襯件上來形成水凝膠片。
[0077]在操作530中，可在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上布置導(dǎo)電粒子。作為非窮舉性示例，當(dāng)導(dǎo)電粒子包括磁性金屬時，在利用磁性形成的磁場的存在下，可在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上布置導(dǎo)電粒子。
[0078]在操作540中，可以對所施用的混合溶液進(jìn)行固化。固化可利用熱固化或UV固化而實(shí)施。
[0079]在操作550中，可在水凝膠片上形成多個電極?？梢栽谌我馕恢迷O(shè)置多個電極，而非以均勻間隔設(shè)置多個電極，以穩(wěn)定地得到生物電信號，而不必考慮電極的布置。
[0080]圖6是示出在生物信號測量系統(tǒng)中使用傳感器平臺的示例的圖。參照圖6，可通過在皮膚310上設(shè)置傳感器平臺300并通過將生物信號測量裝置320結(jié)合到傳感器平臺300上來形成生物信號測量系統(tǒng)。傳感器平臺300可對應(yīng)于根據(jù)非窮舉性示例的包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的傳感器平臺以及根據(jù)另一個非窮舉性示例的包括導(dǎo)電粒子的傳感器平臺。僅提供下面的非窮舉性示例，僅用于說明性的目的，并且不以任何方式限制本公開的范圍。
[0081]在非窮舉性示例中，將網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)放置在襯件上，并且將包含單體、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑、電解質(zhì)、保濕劑和水的混合溶液施用到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上。在去除多余的混合溶液之后，形成了包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠片。通過將另一個襯件放置在混合溶液上并使輥滾過所施用的混合溶液來去除多余的混合溶液。將所制備的水凝膠片放置在UV固化器中并固化15分鐘。
[0082]通過使具有三個電極圖案的柔性印刷電路板(FPCB)在兩側(cè)上接觸所制備的水凝膠片來制造生物信號測量裝置。使用制造的生物信號測量裝置，測量電極之間的阻抗。
[0083]圖7是示出具有以5cm間隔布置的三個電極的生物信號測量裝置的阻抗性能的示例的圖。當(dāng)對于傳感器平臺的每個電極，將用于測試的電極附著到水凝膠片的反面時，發(fā)現(xiàn)每對電極之間的阻抗為在IOHz下200ohm,遠(yuǎn)低于AAMI標(biāo)準(zhǔn)的2kohm。此外,還發(fā)現(xiàn)傳感器平臺中包括的同一水平面上的相鄰電極之間的阻抗在IHz下是彼此面對的電極之間的阻抗的20倍或更高，在IOHz下是彼此面對的電極之間的阻抗的100倍或更高。由該阻抗差異，發(fā)現(xiàn)水凝膠片具有各向異性的離子傳導(dǎo)性。
[0084]在另一個非窮舉性示例中，通過將包含單體、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑、電解質(zhì)、保濕劑和水的混合溶液與在鍍銀的鎳顆粒的表面上形成氯化銀而制得的顆粒進(jìn)行混合來制備包含導(dǎo)電粒子的混合溶液。將包含導(dǎo)電粒子的混合溶液施用在襯件上。去除多余的混合溶液之后，形成了水凝膠片。通過將另一個襯件放置在混合溶液上并使輥滾過所施用的混合溶液來去除多余的混合溶液。在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上布置在鍍銀的鎳顆粒的表面上形成氯化銀而制得的顆粒。將水凝膠片放置在UV固化器中并固化15分鐘。
[0085]測量由水凝膠片形成的生物信號測量裝置的阻抗。彼此面對的電極之間的阻抗為在IOHz下220ohm，遠(yuǎn)低于AAMI標(biāo)準(zhǔn)的2kohm。此外，發(fā)現(xiàn)在同一水平面上的相鄰電極之間的阻抗在IHz下是彼此面對的電極之間的阻抗的18倍或更高，在IOHz下是彼此面對的電極之間的阻抗的120倍或更高。由該阻抗差異，也發(fā)現(xiàn)包含導(dǎo)電粒子的水凝膠片具有有效程度的各向異性離子傳導(dǎo)性。
[0086]已經(jīng)在上面描述了若干示例。然而，應(yīng)該理解的是，可進(jìn)行各種修改。例如，如果按不同的順序執(zhí)行所描述的技術(shù)和/或如果描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、裝置或電路中的組件以不同的方式組合和/或被其他組件或它們的等同物替代或補(bǔ)充，則可實(shí)現(xiàn)合適的結(jié)果。因此，其他實(shí)施方式在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器平臺，包括: 水凝膠片，包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)； 電解質(zhì)，被應(yīng)用到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；以及 多個電極，被設(shè)置在水凝膠片上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器平臺，其中，水凝膠片具有各向異性的離子傳導(dǎo)性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器平臺，其中，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為限制在相對于水凝膠片的平面水平的方向上的離子傳導(dǎo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器平臺，其中，水凝膠片與表面的粘著強(qiáng)度為至少50g/2cm ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器平臺，所述傳感器平臺還包括用于支撐水凝膠片的襯件。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器平臺，其中，水凝膠片被構(gòu)造為允許在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上的離子傳導(dǎo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器平臺，其中，水凝膠片由生物相容的聚合物的聚合而制備。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器平臺，其中，生物相容的聚合物是天然聚合物，并包括從由膠原、明膠、原纖維、藻酸、透明質(zhì)酸、殼聚糖和葡聚糖組成的組中選出的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器平臺，其中，生物相容的聚合物是合成聚合物，并包括從由聚乙二醇、聚甲基丙烯酸2-羥乙酯、聚(甲基丙烯酸N，N-乙基氨基乙酯)、聚丙烯酸、聚丙交酯、聚乙交酯、聚己內(nèi)酯、聚(己內(nèi)酯丙交酯)無規(guī)共聚物、聚(乙交酯-Co- ε -己內(nèi)酯)無規(guī)共聚物、聚(乳酸-Co-乙醇酸)無規(guī)共聚物和聚丙烯酰胺組成的組中選出的至少一種。
10.一種傳感器平臺，包括: 水凝膠片，包括電解質(zhì)和多個導(dǎo)電粒子；以及 多個電極，被設(shè)置在水凝膠片上； 其中，導(dǎo)電粒子在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器平臺，其中，水凝膠片具有各向異性的離子傳導(dǎo)性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11或2所述的傳感器平臺，其中，當(dāng)在以大于或等于5cm的間隔布置的電極之間測量各向異性的離子傳導(dǎo)性所表現(xiàn)出的阻抗時，各向異性的離子傳導(dǎo)性表現(xiàn)出在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上在IOHz下小于或等于2kohm的阻抗以及在相對于水凝膠片的平面水平的方向上在IOHz下大于或等于IOkohm的阻抗。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器平臺，其中，導(dǎo)電粒子被布置為允許在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上的離子傳導(dǎo)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器平臺，其中，導(dǎo)電粒子包括不可極化的金屬。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器平臺，其中，導(dǎo)電粒子包括金屬以及所述金屬的不溶性金屬鹽。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器平臺，其中，導(dǎo)電粒子包括不可極化的金屬以及所述金屬的氧化物或所述金屬的不溶性金屬鹽。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的傳感器平臺，其中，導(dǎo)電粒子包括核殼粒子，并且， 所述核包括所述不可極化的金屬，所述殼包括所述金屬的氧化物或所述金屬的不溶性金屬鹽。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器平臺，其中，導(dǎo)電粒子包括磁性金屬。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器平臺，所述傳感器平臺還包括用于支撐水凝膠片的襯件。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器平臺，其中，導(dǎo)電粒子包括貴金屬。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器平臺，其中，導(dǎo)電粒子具有在I納米和1000微米之間的直徑。
22.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器平臺，其中， 導(dǎo)電粒子具有在2nm和100 μ m之間的直徑，并且 導(dǎo)電粒子包括金 屬材料、磁性材料和磁性合金中的至少一種。
23.一種制造傳感器平臺的方法，所述方法包括: 在襯件上設(shè)置網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)； 通過將包括電解質(zhì)的混合溶液施用到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上來形成包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠片； 對水凝膠片進(jìn)行固化；以及 在水凝膠片上形成多個電極。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，包括電解質(zhì)的混合溶液包括單體、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑和生物相容的電解質(zhì)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，混合溶液還包括擴(kuò)鏈劑。
26.—種制造傳感器平臺的方法，所述方法包括: 將包括電解質(zhì)的混合溶液與導(dǎo)電粒子混合以制備包括導(dǎo)電粒子的混合溶液； 通過將包括導(dǎo)電粒子的混合溶液施用到襯件上來形成水凝膠片； 在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上布置導(dǎo)電粒子； 對施用的混合溶液進(jìn)行固化；以及 在水凝膠片上形成多個電極。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，導(dǎo)電粒子包括磁性金屬，在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上布置導(dǎo)電粒子的步驟包括:利用磁性在相對于水凝膠片的平面垂直的方向上布置導(dǎo)電粒子。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，包括電解質(zhì)的混合溶液包括單體、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑和生物相容的電解質(zhì)。
【文檔編號】A61B5/04GK103961085SQ201410007656
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月4日
【發(fā)明者】樸商綸, 高秉勛, 金鐘汃 申請人:三星電子株式會社