心血管疾?。–VD）是世界上最常見(jiàn)的死亡原因。因此為早期診斷，預(yù)防和治療進(jìn)行了巨大的努力。根據(jù)歐洲心臟網(wǎng)絡(luò)中心（EHN）預(yù)算，每年在心血管疾病上需要消耗2100億歐元，其中約53％（1110億）主要是用于醫(yī)療費(fèi)用。而心電圖（ECG）是診斷心臟活動(dòng)異常，揭示心血管疾病信息的最常用方法。目前為止，這種檢測(cè)方式主要是在醫(yī)院環(huán)境上檢測(cè)。然而隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，特別是柔性電子和智能紡織等新技術(shù)的出現(xiàn)，心電檢測(cè)正從“院內(nèi)護(hù)理”轉(zhuǎn)向無(wú)處不在的健康監(jiān)測(cè)。

當(dāng)前，用于生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的最常用材料是銀（Ag）或銅（Cu）等金屬。毫無(wú)疑問(wèn)，這些材料可以實(shí)現(xiàn)高性能檢測(cè)，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有的醫(yī)療檢測(cè)。然而，可穿戴健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（WHMS）還需要廉價(jià)，輕質(zhì)和生物相容的導(dǎo)電材料。在這個(gè)前提下，將導(dǎo)電碳材料與柔性電子結(jié)合形成復(fù)合電極，有望在下一代WHMS中發(fā)揮重要作用。比如，通過(guò)化學(xué)氣相沉積方式，在Ag基電極上涂膜一層石墨烯制備復(fù)合電極。此外，還能將PDMS與碳納米管復(fù)合的電極用于ECG。上述的所有的電極，除了需要具有生物相容的，還必須滿(mǎn)足能夠長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。然而，這些電極的制備過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。此外，電極的信號(hào)轉(zhuǎn)換必須能夠便于后期的信號(hào)處理。同樣，可穿戴設(shè)備受到尺寸，計(jì)算能力和功耗的顯著限制。因此，有必要確保原始生物信號(hào)質(zhì)量和處理算法的優(yōu)化之間的折衷以獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。

西班牙的格拉納達(dá)大學(xué)的研究人員提出使用低功率激光二極管在柔性基板上產(chǎn)生多孔石墨烯（PG）泡沫電極，并且成功實(shí)現(xiàn)了連續(xù)監(jiān)測(cè)ECG信號(hào)。根據(jù)以前的研發(fā)方案發(fā)現(xiàn)，通過(guò)光熱過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)在富碳材料的表面上誘導(dǎo)制備高導(dǎo)電性的多孔石墨烯。最近，西班牙研究人員使用激光二極管在柔性Kapton基底上激光誘導(dǎo)PG，并進(jìn)行了深入研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種方法可以實(shí)現(xiàn)柔性基板上進(jìn)行高導(dǎo)石墨烯圖案制備的優(yōu)點(diǎn)，而不需要光刻掩模或進(jìn)行預(yù)沉積材料。同時(shí)，這種一步法技術(shù)也適用于卷對(duì)卷方式，可以實(shí)現(xiàn)低成本、大規(guī)模制備。將這種方式制備的柔性電極進(jìn)行錄電生理信號(hào)的記錄和后續(xù)的心率檢測(cè)進(jìn)行可行性驗(yàn)證。

圖1電極制造和材料表征。a柔性電極的示意圖。B將柔性電極連接到人的前臂。c激光圖案化表面的SEM圖像（比例尺：20μm）。亮區(qū)對(duì)應(yīng)于未照射的表面，而暗區(qū)對(duì)應(yīng)于激光誘導(dǎo)的納米石墨聚集體。d激光誘導(dǎo)多孔納米石墨烯聚集體的拉曼光譜。e彎曲條件下的電阻變化情況。

圖2心電圖記錄和處理方法。A不同頻率下，石墨烯電極與商用電極的接觸阻抗變化情況。b心電圖記錄與LINA電極（紅色）和Ag/AgCl商用電極（藍(lán)色）同時(shí)進(jìn)行。c基線(xiàn)漂移和噪聲校正的一步小波預(yù)處理方法。d基于聚類(lèi)的基于最大最小振幅的心率監(jiān)測(cè)方法

圖3電極在心電圖和心率監(jiān)測(cè)中的表現(xiàn)。使用基于LINA的電極執(zhí)行的具有一些運(yùn)動(dòng)偽影的原始ECG信號(hào)記錄。b使用建議的基于DWT的方法進(jìn)行基線(xiàn)校正和噪聲抑制后產(chǎn)生的信號(hào)。c組成ECG信號(hào)的峰的雙簇分類(lèi)（RS峰和噪聲）。d從聚類(lèi)算法結(jié)果中識(shí)別沿60 s信號(hào)的RS峰值。e從RS峰值頻率提取的心率隨時(shí)間的演變。