含无机氧化物的生物医学导体及由其制备的生物医学电极制造技术

本发明专利技术提供一种生物医学导电体，它包含一层薄而柔顺的低极化率无机氧化物和与低极化率的无机氧化物薄层机械和电学连接的导电层（２６），其中导体（１６）为多层结构，由不导电的柔性聚合物薄膜（２４）、包含与聚合物薄膜机械连接的薄层的导电层（２６）和至少与导电层的一部分机械和电学连接的薄而柔顺的低极化率无机氧化物层（２８）构成。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于生物医学电极的含有无机氧化物的导电体。
技术介绍
现代医学中的许多诊断方法需要从哺乳类动物病体上接收电学信号或者电流。诊断方法包括各个时间段或环境中心电图(ECG或EKG)诊断或者哺乳动物心电模式的监视。用于这些方法的医疗设备与病者皮肤之间的触点通常采用某种类型的生物医学电极。这种电极一般包括必须与设备连接的导体和附着于或者与病者皮肤接触的导电介质。在采用生物医学电极的诊断方法中包括对身体各个功能电信号输出的监视器，例如监视心脏活动和诊断心脏异常活动的心电图。对于每种诊断方法，至少有一个含有电介解质的离子型导电介质的生物医学电极附着于或者与诊断部位上的皮肤接触并与电学诊断设备导通。生物医学电极中的关键部件是连接离子导电介质与电学诊断设备的导电体。对于生物医学电极来说，特别是对于从病者身上接收弱电信号的情形，导电体需要极好的导电性能和尽可能小的电阻。因此采用金属或碳(特别是石墨)。在金属中，银由于其良好的导电性能，所以是比较好的选用金属。但是用来监视病者状态的生物医学电极必须能够承受心脏去纤颤过程中产生的极化效应。因此比较好的是将金属卤化物(例如氯化银)与金属导体(例如银)结合在一起，从而制造出用于监视心脏的用生物医学电极中的去极化导电体。含有银/氯化银的生物医学电极有两个主要的缺点银的高成本和金属态银的X-射线检测。其它降低生物医学电极中用银成本的尝试是将银颗粒或银/氯化银层与石墨或者其它镀锌惰性材料结合在一起使用。例如参见美国专利Nos.3,976,055(Monter等人)和4,852,571(Gadsby等人)。二氧化锰经过研究已作为非极性材料用于生物医学电极，它被制备成厚片状并与石墨放置在一起。参见Nencini等人在《生物医学工程》Vol.6，pp.193-197(1968)上发表的“用于刺激和记录的二氧化锰电极”和Nencini等人在《生物医学工程》Vol.8，pp.137-143(1970)上发表的“用于生物医学电极的二氧化锰去极化器”。但是还没有一种利用二氧化锰制造的生物医学电极，其形状能够与病者皮肤的轮廓一致。电学装置中二氧化锰的其它用途包括在电池中聚集存储电能并以备随后释放。例如参见美国专利No.4,466,470(Alan等人)。
技术实现思路
本专利技术提供一种由合适的薄片状低极化率的无机氧化物层构成的生物医学导体，并且这种氧化物与连通于诊断设备的导电部件相接触。本专利技术还提供在生物医学电极中使用生物医学导电体的方法。“低极化率”意味着无机氧化物能够在遭受用于解除病者心脏纤维性颤动的高压之后保持平衡电势。无机氧化物的薄层能够使生物医学导电体具有灵活的结构和较小的截面。因此导体能够弯曲成符合与生物医学电极接触的皮肤的轮廓。“薄”的含义是无机氧化层厚度小于100微米。“合适”的含义是无机氧化物层可以弯折成使包含该层的生物医学电极与病者的皮肤有足够的接触面积，从而精确地接收电极接触位置处病者发出的生物医学电信号。在可用的无机氧化物中，比较好的是锰的各种氧化物。锰的氧化物，特别是各种商业用途的二氧化锰，适合于在完成病者去纤颤过程之后要求保持生物医学电极内部导电体的低极化率的快速反应。正如Nencini等人所认识到的那样，对于如何使锰的氧化物保持较低的极化率，人们知之甚少。虽然没有特别的理论依据，但是据信商业用途的二氧化锰中包含了具有不止一种氧化状态的锰的氧化物，因而通过上述二氧化锰中各种锰的氧化物的还原反应和氧化反应可以使导电体具有较低的极化率。这些还原/氧化(REDOX)反应发生迅速并且能够使导电体在承受对病者心脏去纤颤的高压之后保持较低的极化率。本专利技术还实现了包含这里所述的生物导电体的生物医学电极。生物医学电极包含这里所述的生物导电体和与导体及病者皮肤接触的离子导电介质。本专利技术的特征在于，与银/氯化银生物医学导电体相比，本专利技术的生物医学导电体对X-射线基本上是透明的。本专利技术的另一个特征在于，与银/氯化银生物医学导电体相比，由于二氧化锰的成本低于银，所以本专利技术的生物医学导电体相对便宜。本专利技术的优点在于，这里所述的生物医学导电体在具备了银/氯化银生物医学导电体所有特性的前提下，对X-射线基本透明并且材料成本较低。为了更好地理解本专利技术，下面结合附图描述本专利技术的实施例。附图的简要说明附图说明图1为包含本专利技术生物医学导电体的生物医学电极的顶视图。图2为图1生物医学电极的剖面图。图3为包含本专利技术生物医学导电体的另一个生物医学电极的顶视图。图4为图3生物医学电极的剖面图。实施专利技术的较佳方式生物医学导电体本专利技术的生物医学导电体包含状合适的去极化无机氧化生物物层生物生物它与电学连通于诊断设备的导电体部件接触。导电部件例如包含蘑菇形揿纽、小孔、柱、衬底上的薄层以及夹杂在薄片状合适的去极化无机氧化层内的导电微粒。比较好的是，导电部件是与薄片状合适的去极化层接触的层状物。该层最好是柔软而合适，并且对X-射线基本上是透明的。适合用作导电部件的材料例如有本征导电的聚合物与各种形式的碳(特别是石墨)，例如含碳墨水、碳基纤维、含碳纺布和无纺布、含碳薄膜及其它化合物。比较好的是石墨，特别是以石墨墨水形式使用于非导电的薄片状柔性聚合物薄膜(例如聚酯薄膜)。可选择的是，导电部件的微粒也可以与无机氧化物颗粒混合在一起，从而形成薄而合适的透X-射线的混合层状物。无机氧化物薄层提供了作为生物医学导电体组成部分的去极化层并且比较好的是覆盖导电层与生物医学电极内离子导电介质之间的接触区域。无机氧化物薄层可以是含有覆盖导电层的无机氧化物的凝胶，也或者可以是采用粘结剂涂覆在导电层上的薄膜。在可用的无机氧化物中，各种结晶状态的二氧化锰比较容易得到，并且它具有较低的极化率，价格与银相比也比较便宜。由于商用二氧化锰根据其中氧化锰氧化状态的不同，可以氧化其它组份的物质，所以谨慎选择与之接触的物质以避免不希望发生的成份分解。石墨作为与二氧化锰接触的导电成份，是一个上佳的选择。石墨可以以颗粒状的形式混杂在去极化薄层内而与锰的氧化物接触，或者单独形成与去极化层接触的导电层。石墨具有良好的导电性能，对X-射线是透明的，并且不易受锰的氧化物的氧化。为了在导电层上形成薄片状合适的去极化层连续薄膜，锰的氧化物颗粒需要粘结剂并且可以作为墨水用于导电层上。在这种方式下，薄片状合适的去极化层夹在导电层与离子导电介质之间。可选择的是，锰的氧化物颗粒与导电成份颗粒可以与粘结剂混合在一起并作为墨水涂覆在混合层内的非导电衬底上以提供薄片状合适的导电与去极化层。相对难以被无机氧化物(特别是锰的氧化物)氧化较大的粘结剂可以是水溶性的聚合物。例如包括纤维素(如甲基纤维素)、聚氧乙烯、聚乙烯醇和聚N乙烯内酰胺，例如聚N乙烯2吡咯烷酮。在这些聚合物中，比较好的是混合有一定数量未反应羟基团和聚乙烯醇的甲基纤维素。无机氧化物微粒的尺寸从0.1微米到50微米不等，比较好的是1微米。当无机氧化物是锰的氧化物时，其晶体结构可以是获得较低极化率的任何结构。例如α-MnO2、β-MnO2、γ-MnO2，比较好的是γ-MnO2。薄片状合适的去极化层内无机氧化物的固态含量可以介于层的10-99.99重量百分比之间，比较好的是介于40-99重量百分比之间，并且最好是97重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物医学导电体（１６），其特征在于包含一层薄而合适的低极化率无机氧化物。２．一种生物医学电极（１０或４０），其特征在于包含如权利要求１所述的生物导电体（１６）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S泰卡基，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]