喉起搏器的印刷纹身电极呼吸传感器制造技术

一种印刷纹身电极，包括具有刚性磁接触组件的互连单元，该刚性磁接触组件包括一个或多个附接磁体，该附接磁体被配置为将电极传感器磁性地附接到外部设备。刚性电接触组件，该刚性电接触组件电连接到输出界面触点，用于将电信号耦接到外部设备。和至少一个桥组件，该桥组件被配置为将电接触组件和磁接触组件机械地连接到输出界面触点。桥组件的特征在于连接长度具有逐渐变化的刚度，以便在电极传感器和外部设备之间分配机械应力，避免电信号中的运动伪影。动伪影。动伪影。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】喉起搏器的印刷纹身电极呼吸传感器
[0001]本申请要求2019年7月31日提交的美国临时专利申请62/880,745的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。


[0002]本专利技术涉及一次性纹身电极传感器，例如用于喉起搏器系统的呼吸传感器。

技术介绍

[0003]喉部位于颈部，参与呼吸、发出声音(语音)和保护气管免于吸入受食物和水。图1A显示了人类喉部解剖结构的冠状剖面图，图1B显示了人类喉部解剖结构的横剖面图，包括会厌101、甲状软骨102、声带103、环甲肌104、杓状软骨105、后环杓状肌(PCAM)106、声带肌107、环状软骨108、喉返神经(RLN)109、杓状横肌110、杓状斜肌111、喉上神经112和舌骨113。
[0004]在呼吸的吸气阶段，喉部的神经和肌肉外展(打开)声带103以允许空气进入肺部。并且喉部的神经和肌肉在呼吸的呼气阶段内收(关闭)声带103以产生浊音。在休息时，呼吸频率通常在每分钟12到25次之间变化。因此，例如，每分钟20次呼吸导致3秒的呼吸持续时间，其中1.5秒的吸气和1.5秒的呼气阶段(假设比率为50/50)。呼吸频率根据身体活动而变化。
[0005]喉返神经(RLN)109的单侧和双侧损伤或破裂最初导致喉部(和喉下部)中支撑肌肉的暂时性部分麻痹。RLN 109的双侧破坏导致两个后环杓肌(PCAM)106的外展功能丧失，并伴有急性窒息和危及生命的状况。这种严重的情况通常需要对双侧声带麻痹进行手术治疗，例如声带切开术或杓状软骨切除术，这随后会限制声音并危及生理性气道保护。
[0006]RLN损伤的最新治疗方法使用喉起搏器，其在吸气期间电刺激(起搏)PCAM 106以外展(打开)声带103。在呼气期间，声带103放松(关闭)以促进发声。在第一代喉起搏器系统中，患者可以通过手动切换起搏器的刺激频率，根据他的身体负荷(休息、正常步行、楼梯等)来改变起搏频率(每分钟呼吸次数)，假设在某个锁定范围内人体可以会适应人工外部施加的呼吸频率。因此，患者和喉起搏器可以被描述为几乎相同频率的自由运行振荡器，但没有相位匹配(没有锁相)。有时两个系统将同相，但有时系统将异相，因此会降低对患者的益处。
[0007]当前的第二代喉起搏器系统产生刺激触发信号以使起搏器的刺激时间与患者的呼吸周期同步。刺激触发信号定义了在呼吸循环期间启动目标神经组织刺激的特定时间点。该时间点具体可以是呼吸的吸气或呼气阶段的开始或结束、呼吸暂停或任何其他定义的时间点。为了检测所需的时间点，已经研究了几种类型的呼吸传感器以产生在每个呼吸周期内变化的呼吸传感信号。这些呼吸传感器包括，例如，各种麦克风、加速度计传感器和压力传感器(位于胸膜间隙中)。心电图(ECG)传感器和肌电图(EMG)传感器也在研究用于形成刺激触发信号。
[0008]图2示出了这样的喉起搏器系统的一个实施例，该喉起搏器系统具有处理器201，
处理器201接收来自植入在胸骨旁肌肉中的呼吸传感器202的呼吸信号，该传感器检测植入的患者的呼吸活动。可选地，三轴加速度运动传感器也位于处理器201的外壳内，并产生运动信号。基于呼吸信号，处理器201生成与检测到的呼吸活动同步的呼吸起搏信号，并通过处理器导线将该起搏信号传递到植入目标呼吸神经组织中的刺激电极203，以促进植入患者的呼吸.
[0009]电极
‑
皮肤界面涉及关于记录生物信号的各种考虑。其中包括高皮肤阻抗会导致信号检测不佳的事实。此外，电极和皮肤之间的相对运动会产生运动伪影。运动伪影是由皮肤
‑
电极界面的电特性变化引起的，如图3所示。所谓的半电池电位VH(由金属
‑
电解质界面的电荷引起)可以建模为电流源和并联电阻Rt。电阻器Rs代表角质层，它是一种外层皮肤介电层，会降低获得的生物信号的质量。半电池电位VH的出现是因为电流I流过电阻性细胞外介质Rt。因此，由于电流I流过变化的电阻Rt，因此运动伪影表现为潜在的变化，该变化的电阻Rt可以根据施加的力的性质而增加或减少。电极相对于皮肤的相对运动可以进一步改变电压VH。滤除和/或减少运动伪影非常重要。
[0010]湿凝胶电极通常用于通过增加角质层的导电性来改善或稳定感测接触并降低皮肤阻抗。由电极和皮肤之间的相对运动引起的任何机械干扰都会被中间的凝胶层所抑制，并且它们对信号的影响是有限的。它们可以被表述为几乎是电阻性的阻抗，其值在几十欧姆的范围内。因此，从图6B导出的等效阻抗Zequi可以表示为：Z
equi
＝R
e
||C
e
+R
gel
+R
s
+R
t
+R
epi
||C
epi
+R
d
其中R
e
,C
e
和R
gel
都依赖特定类型的电极及其与皮肤的耦接。它们可以在身体运动期间发生变化，并且仍然会产生运动伪影，尽管只要润湿凝胶不干掉，变化的值就会减小。当凝胶干掉时，R
gel
的值增加，与皮肤的耦接显着降低。因此，使用标准凝胶电极时，无法进行长期测量(即连续几天的实验)。
[0011]西北大学的Rogers研究小组已经描述了可用于皮肤附着电极传感器的可拉伸电子器件的各种布置。参见，例如，美国专利8,905,775；美国专利9,613,911；美国专利公开20150373831；美国专利公开20180064377；和美国专利公开20070027383；所有这些都通过引用整体并入本文。另见，Chung,Ha Uk等“用于新生儿重症监护的具有传感器内分析的双节点无线表皮电子系统(Binodal,wireless epidermal electronic systems with in
‑
sensor analytics for neonatal intensive care)。”科学(Science)363.6430(2019):eaau0780；Jeong,Yu Ra等“一种基于液态GaInSn的皮肤可附着、可拉伸集成系统，用于具有多站点传感能力的无线人体运动监测(A skin
‑
attachable,stretchable integrated system based on liquid GaInSn for wireless human motion monitoring with multi
‑
site sensing capabilities)。”NPG Asia Materials 9.10(2017):e443；Tian,Limei等“用于假肢控制和认知监测的大面积MRI兼容表皮电子界面(Large
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area MRI
‑
compatible epidermal electronic interfaces for prosthetic control 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种柔性一次性皮肤可转移印刷纹身电极传感器，其特征在于，包括：纹身转移纸，所述纹身转移纸形成可移除的支撑基材，所述可移除的支撑基材被配置为放置在接受患者的皮肤上；一个或多个电极触点，所述一个或多个电极触点位于所述转移纸上并被配置为感测所述接受患者的邻近皮肤处的电活动；多个可拉伸的连接器迹线，所述多个可拉伸的连接器迹线位于所述转移纸上并被配置为将电信号从所述电极触点传导到位于所述转移纸中的界面开口周围的相应的输出界面触点；和互连单元，所述互连单元位于所述界面开口处并且包括，a.刚性磁接触组件，所述刚性磁接触组件包括一个或多个附接磁体，所述附接磁体被配置为将所述电极传感器磁性附接到外部设备，b.刚性电接触组件，所述刚性电接触组件电连接到所述输出界面...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼利，
申请(专利权)人：MEDEL电子医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：