面向生理信号采集应用的新型柔性电极的制备和性能研究

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1、硕士学位论文MASTER'SDISSERTATION论文题目面向生理信号采集应用的新型柔性电极的制备和性能研究作者姓名曹郁英学科专业控制理论与控制工程指导教师李小俚教授2016年5月中图分类号：TP391学校代码：10216UDC：621密级：公开工学硕士学位论文面向生理信号采集应用的新型柔性电极的制备和性能研究硕士研究生：曹郁英导师：李小俚教授副导师：詹志坤讲师申请学位：工学硕士学科专业：控制理论与控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月21日授予学位单位：燕山大学ADissertationinControlTheoryAndControlEngineeringFABR

2、ICATIONANDPROPERTIESOFANOVELTEXTILEELECTRODEFORBIO-ELECTRICALSIGNALACQUISITIONbyCaoYuyingSupervisor:ProfessorLiXiaoliYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《面向生理信号采集应用的新型柔性电极的制备和性能研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中

3、以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《面向生理信号采集应用的新型柔性电极的制备和性能研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”

4、）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要然而迄今为止，医疗用途的传感器及电子电路，一直使用以硅(Si)为主的硬质的电子材料。为了达到良好的传导效果，该种器件在使用过程中，常常需要涂抹导电膏。该过程不仅繁琐，而且当需要长时间监测时，导电膏固化会严重影响到监测的效果。因此对于直接接触人体肌肤的医疗传感器而言，使用生物相容性良好的轻柔材料备受期待。导电棉线材料的制备将为构建新型可穿戴设备传感器提供可选择的新型材料，不仅可以解决生理电信号采集过程中涂抹导电膏的不便，更将很大程度的改善医疗诊断过程中的患者体验。并且，该种新型电极材料的应用，将实现医用电极的可重复使用，这将大大降低医

5、疗成本，减轻医患负担。因此，单壁碳纳米管修饰的智能织物被认为是可穿戴设备的重要材料。本文采用单壁碳纳米管和普通棉线制备导电织物电极并将其用作生理电信号采集的前端传感器。首先，采用浸渍法对普通不导电棉线进行单壁碳纳米管溶液修饰，并对其进行干燥处理，这个过程使得导电性良好的单壁碳纳米管多向分布在棉线的表面，从而使得棉线具有导电性。通过多个实验，探究了制备条件(碳纳米管溶液浓度，修饰时间，修饰次数等)和外界环境因素(如温度，受力情况等)对导电棉线电学性能的影响。最后，基于该种导电棉线制作了织物电极，并通过频率为100Hz，幅值为μV级的正弦信号和阶跃信号的采集实验证明，该种织物电极有能力采集

6、和传送快速变化的弱电信号而不会引起显着的衰减和失真，并具有相对较短的响应时间。该种传统织物的柔韧性和单壁碳纳米管的导电性的完美结合，意味着该种材料在可穿戴电子产品中具有广泛的潜在应用。关键词：单壁碳纳米管；织物电极；导电织物；信号采集；生理信号-I-燕山大学工学硕士学位论文AbstractNowadays,thematerialsoftraditionalmedicalsensorsandelectroniccircuitsalwaysmadebysilicon(Si)basedhardelectronicmaterials.Inordertogetgoodconductivityef

7、fect,thetraditionalsensorsneedtobeplacedonebyoneontheskinthroughgelatinizing,resultinginatimeconsumingandtechnicallydemandingprocess.Therefore,directcontactwithhumanskinformedicalsensors,theuseofsoftbiocompatiblematerialisex