用於在電容耦合生物醫學電極中提供過充電保護的系統和方法與流程

2024-02-21 01:28:15

本申請是pct國際申請號為pct/us2012/059654、國際申請日為2012年10月11日、中國國家申請號為201280057763.9、題為「用於在電容耦合生物醫學電極中提供過充電保護的系統和方法」的申請的分案申請。優先權本申請要求2011年10月13日提交的s/n13/272,545的美國專利申請的優先權，該優先權文件全篇地援引包含於此。發明背景本發明總地涉及導電和非導電材料，這些材料結合在該材料的一側提供對在該材料另一側上的電場起反應的電場來使用以用於生物醫學應用。對於生物醫學場合的導電壓敏粘合劑(psa)的設計已很長時間地存在挑戰，至少因為粘合劑強度和柔性大致隨著增加的導電性而減小。典型地被使用(例如添加)以提供良好導電性的材料一般是較低柔性的和抑制粘附的。一種製備導電塗層的傳統方式是用諸如石墨、銀、銅之類的導電微粒填充聚合材料，然後塗覆、曬乾和固化聚合物粘結劑(binder)。在這些情形下，導電微粒處於如此這般濃度下：即當微粒各自與至少一種其它的相鄰微粒物理接觸時形成有導電網絡。如此，導電路徑是通過複合物提供的。然而，對於壓敏粘合劑(psa)來說，如果微粒濃度高得足以形成其中微粒-微粒接觸得以維持的網絡，則psa組分的聚合物(例如彈性體)幾乎沒有機會以高得足以流出從而在襯底和電機之間形成表面-表面接觸(即起到粘合劑的作用)的濃度出現。相反，如果psa組分具有充分的濃度以對襯底作出充分的表面接觸，則會截斷相鄰的導電微粒以使微粒-微粒接觸受到中斷。另一類型的導電psa包括導電的球形微粒，其直徑等於或大於psa的厚度。以此方式，可沿微粒的表面攜帶信號或電流，由此提供沿粘合劑的z維度各向異性地流動的電流。這種複合物在現有技術中尚未表明可用作生物醫學粘合劑。諸如氯化鈉或氯化鉀之類的鹽當處於水介質中時容易溶解，並且它們的離子分裂(分離成正離子和負離子)。分裂的離子可在隨後傳遞電流或信號。因為這個原因，很久以來將鹽添加至水，然後將其添加至聚合和彈性材料，以提供良好的導電性。例如，美國專利no.6,121,508披露了一種用於生物醫學電極的壓敏粘合劑水溶膠。該凝膠材料被披露為至少包括水、氯化鉀和聚乙二醇，並被披露為導電的。美國專利no.5,800,685也披露了一種導電粘合劑水凝膠，該導電粘合劑水凝膠包括水、鹽、引發劑或催化劑以及交聯劑。然而，這些水凝膠的使用一般也需要使用水凝膠一側(離開患者)的導電錶面，該導電錶面能夠接受離子導電電荷，例如相對昂貴的銀/氯化銀。儘管這些水凝膠/粘合劑可能具有良好的導電特性，但是它們經常僅具有一般的粘合特性。另一負面因素是導電性隨著改變含水量(例如由汽化造成的改變)而改變，這要求在使用前將水凝膠保持在密封環境中，並且由於汽化只能在隨後使用有限的時間段。美國專利no.7,651,638披露了一種對水不敏感的交流電響應複合物，該複合物包括聚合材料和大量散布在聚合材料中的極性材料(例如鹽)。然而，這種極性材料不用來提供經由離子傳導的導電性。選擇聚合材料和極性材料，以使這兩種材料各自表現出相互吸引，這種相互吸引基本與各材料中的吸引相同。因此，極性材料既不凝結到一起也不大量出現在聚合材料的表面，而是保持懸浮在聚合材料中。這與其它應用中旨在大量出現在表面的這些鹽的使用(以提供沿一表面的導電層，例如用於靜電放電)相反。然而，美國專利no.7,651,638的複合物保持介電並具有高電阻，並且因此由於材料的高電阻不適用於某些應用，例如向人類主體提供電刺激(去纖顫和/或經皮電神經刺激等)。這種類型的信號檢測粘合劑也不能以按照aamiec12-2000-4.2.2.4的足夠及時的方式消散電荷過載，aamiec12-2000-4.2.2.4針對去纖顫過載恢復(dor)。這些材料因此不適合用作監視電極，在將去纖顫電荷施加於患者之後可能需要通過該監視電極來檢測信號。對於aamiec12-2000-4.2.2.4無法合格是由於這些電容耦合粘合劑的高電阻。因此，仍然需要一種用於在生物醫學電極中至少通過psa的z維度傳導表徵信號和/或電流的複合物以使導電微粒的使用可被最小化，同時保留粘合劑的特性以便可維持良好的電氣性能和良好的粘合劑性質這兩者。發明概要本發明根據一實施例提供一種用於生物醫學電極的交變電場響應性複合物，該電極提供通過該複合物的電容性耦合。複合物包括粘結劑材料、大量散布在粘結劑材料中的極性材料以及在粘結劑材料中的導電微粒。該極性材料響應於交變電場的存在性，並且導電微粒不具有足夠的濃度以形成通過該複合物的導電網絡，但仍然在例如去纖顫過程的事件中提供過充電保護。根據一個實施例，過充電保護是通過使導電微粒經由電泳遷移以形成通過複合物的導電路徑來提供的。根據另一實施例，粘結劑和極性材料表現出相互的分子相容性，並且導電微粒在粘結劑材料中仍然基本彼此隔離。根據又一實施例，導電微粒可以是以粉末、碎片顆粒、納米管等形式的碳或石墨。根據又一實施例，本發明提供一種方法，該方法使用電泳提供生物醫學電極中的過充電保護。附圖簡述通過參閱附圖將進一步理解下面的描述，在附圖中：圖1示出在電泳前根據本發明一實施例的複合物的解說性示意圖；圖2示出存在上升的生物醫學電場(vbio+)時圖1的複合物的解說性示意圖；圖3示出存在下落的生物醫學電場(vbio-)時圖1的複合物的解說性示意圖；圖4示出存在過充電電場(vovercharge(v過充電))時圖1的複合物的解說性示意圖；圖5a-5c示出在施加表現出電泳活動的直流(dc)過充電電場之後的連續瞬間圖1的複合物的解說性示意圖；圖6a-6b示出在施加表現出電泳活動的交流(ac)過充電電場之後的連續瞬間圖1的複合物的解說性示意圖；圖7示出在共同過充電區域上施加過充電電場之後本發明的複合物的解說性示意圖；圖8示出本發明的複合物的寬區域的解說性示意圖，其表明可形成本發明的複合物的選擇性各向異性性質，由此提供多個不連續的過充電區域。圖9示出根據本發明又一實施例的複合物的解說性示意圖；圖10a和圖10b示出傳統各向異性測量設備中的生物醫學傳感器輸出日期連同根據本發明的實施例的複合物的解說性圖解；圖11和圖12示出在不同放大倍數下本發明的複合物的解說性顯微鏡圖；圖13-16示出根據本發明各實施例的生物醫學電極的解說性示意圖；以及圖17-18示出在電泳之前和之後採用碳納米管的本發明的又一實施例的複合物的解說性示意圖。附圖僅為解說目的給出並且不按照比例繪製。詳細描述申請人已發現儘管美國專利no.7,651,638的複合物被披露為通過電容性耦合起作用，然而可將導電微粒加至這些複合物以得到令人驚訝的結果；儘管它們不以形成導電網絡的量被添加，然而當複合物暴露於例如aamiec12-2000-4.2.2.2.4中使用的200伏dc之類的過充電電壓時導電複合物經受電泳。如果在受監視的患者身上進行去纖顫過程，這種過電壓充電將發生。無法以足夠及時的方式使來自電極的電荷消散以使電極能夠再次拾取ecg信號可能由於缺少ecg信號而可能導致額外的去纖顫過程。此外，從電極至患者的電容性放電可能造成灼傷患者皮膚。然而已發現，當存在過充電電壓時，導電微粒在粘結劑內遷移以形成通過複合物的獨立導電路徑，由此使通過複合物的電阻率顯著地下降。這種功能提供對生物醫學電極的過充電保護。該電阻可通過aamiec12-2000-4.2.2.1(ac電阻)中描述的方法測得，該方法提供對任何單值容許的最大值3000歐姆以及不超過2000歐姆的平均值。使用麻薩諸塞州的馬爾伯勒的quadtech公司銷售的quadtech1920精密lcr計量器，將這裡使用的ac電阻方法修正至20hz而不是10hz。然而已經發現，本發明僅包括按重量計5％碳微粒的複合物的例子在過充電之後具有低於1000歐姆的電阻，這意味著該複合物通得過aamiec12-2000-4.2.2.4，但在經歷過充電電場之前仍然能通過美國專利no.7,651,638中披露的電容性耦合技術來起作用。事實上，已進一步發現，通過添加少至(1％)的導電微粒——該導電微粒或者隨機地散布在如前所述包括極性材料的聚合材料內或者處於該聚合材料內的特定位置，可形成在過充電之後通得過aamiec12-2000-4.2.2.1和aamiec12-2000-4.2.2.4的複合物。使用2.5％導電微粒添加可獲得較低電阻混合物(在過充電之後)，並且使用5％導電微粒添加可獲得更低電阻混合物(在過充電之後)。本發明的又一方面在於，由於來自極性材料的對準/弛豫電場的表徵信號出現在z方向，因此可利用大面積(沿x和y方向)材料，該材料在公共大面積材料上包含許多受體接觸(receivercontact)。因此，這種材料是各向異性的，即傳感器接觸可在同一複合物材料上彼此毗鄰而沒有橫跨信號檢測。此外，由於通過電泳形成的導電路徑如下文所述是彼此離散的，因此複合材料在過充電之後保持各向異性。對粘結劑材料(例如聚合材料或彈性材料)、極性材料和導電材料的要求是這些材料以這樣的方式相互作用：極性材料和導電材料均不在粘結劑材料中結塊在一起或者大量出現在粘結劑材料的表面。如果導電材料具有與粘結劑相似的表面能，則它保持懸浮在粘結劑材料中，但仍然在任何過充電之前不具有足夠濃度以提供通過材料的導電性。圖1例如示出根據本發明一個實施例的複合物10，該複合物10包括粘結劑材料12和散布在粘結劑材料12中的導電微粒14。如放大的示意圖16所示，粘結劑材料12包括在分子比例上組合的聚合材料18和極性材料20。這例如是通過將極性材料(在處於蒸發水/酒精溶液中時)引入溶劑和/或液體散布的聚合物材料並隨後允許水/酒精溶液蒸發而在聚合材料中留下極性材料來達成的。根據本發明的一個實施例，聚合材料例如可以是丙烯酸粘合劑，例如可以表示為：其中r可改變並可以乙基或丁基或2-乙基己基或者其它有機物部分(moiety)，而n是重複單元的數目。例如，聚合材料可以是麻薩諸塞州的斯潘塞的flexcon集團公司出售的flexconv95壓敏粘合劑。在一個實施例中，極性材料可以是季銨鹽，例如可被表示為：其中r＝h或者某些碳基部分(carbonbasedmoiety)，並且r族中任意一個可以是相同的或不同的。例如，極性材料可以是由伊利諾州芝加哥的akzonobelsurfactants銷售的arquadhtl8-ms季銨鹽。粘結劑材料和極性材料的組合的選擇的一個目的在於，兩種材料各自表現出與每種材料對其本身的分子的吸引非常相似的相互吸引。這導致極性材料均勻地散布在粘結劑材料中。聚合材料和極性材料的組合的適宜性可通過下列過程來表示。首先，極性材料與聚合材料在大約五種不同的濃度下組合(一般在大約按重量計5％至大約按重量計45％之間).然後將粘合劑和鹽複合物吸引到防粘襯裡(大約1.5密耳)，並允許其晾乾和固化。然後在很短一段時間之後檢查複合物的表面。如果極性材料已結晶出或大量出現在表面上，則這種組成物的組合是不相容的。另一方面，如果複合物是乾淨的，則它經歷下一級的相容性測試。樣本然後應當經受暴露測試，其中樣本以95％相對溼度被暴露在100f下達3天。然後再次檢查樣本以確定極性材料是否已朝向任一表面遷移。如果尚無極性材料的遷移並且複合物是乾淨的，則確定複合物的介電常數並對複合物進行測試以用作醫療監視材料。再次參見圖1的放大示圖16，粘結劑材料和極性材料被選擇為相容的，但它們不因此經歷例如在水中的nacl發生的離子離解(disassociation)變化。分子比例極性材料20因此散布在粘結劑材料18中，但給定極性材料和粘合劑的非蛋白質介質的分子量，可預期到很少或者根本沒有真正的離子離解。如圖2所示，當外部正生物電場(如一般表示在22的vbio+)出現在複合物10的一側24時，極性材料20通過如放大圖中所示那樣與外部正電場對準而作出響應。如圖3所示，當在複合物10的一側24外部生物電場減小(vbio-)時，極性材料20自由地遷移至任意取向。當這種情況發生時，正電荷(vout+(v輸出+))被提供在複合物10的第二相對表面26。一旦生物電場瓦解，正常熱運動下的極性材料返回到隨機狀態。釋放的電位可通過28所示的電極檢測到。隨著生物電場由此交變——從vbio-至vbio+至vbio-等等，輸出信號提供vout+(v輸出+)至vout-(v輸出-)至vout+等等的代表性交變信號。因此，在表面26上的電極處的電壓在相對表面24存在交變電場時交變。如此，來自複合物第一側的交變電場可由在電極28提供的第二交變電場表徵。注意，電容可根據導電錶面之間的尺寸(例如x-y平面)和總距離而改變。導電微粒應當具有至少略高於粘結劑材料的表面能的表面能，以確保粘結劑材料充分地加溼導電微粒的表面。微粒14的密度和導電錶面積是重要的考量。申請人已例如發現，具有例如大約0.35g/cm3至大約1.20g/cm3——且較佳地在0.5g/cm3至大約1.0g/cm3之間-範圍密度的碳(例如石墨粉、石墨碎片(flake)、石墨顆粒或石墨納米管等)適於用作導電材料。石墨的表面能同樣優選地高於粘結劑的表面能，以確保對微粒14表面的足夠加溼。在前面的粒子中，石墨微粒具有55達因/釐米的特定表面能而前面披露的粘結劑具有小於40達因/釐米的表面能。圖4示出在存在過電壓充電30(vovervoltage)時圖1的複合物。如圖所示，在電極32上存在這種過電壓充電30時，導電微粒14由於電泳過程而對準且具有高電荷和低電荷(例如接地)之間的最短距離。對準的導電微粒由此遷移以形成如圖所示通過複合物的永久導電路徑。過電壓充電現在可沿通過該導電微粒14形成的路徑傳導。尤其，圖5a-5c更詳細地示出在過充電時發生的電泳過程。如圖5a所示，當施加例如5、10、50、100或200伏或更高ac或dc的大電壓電位時，在表面附近的微粒14a沿z方向對準。一旦這種情況發生，微粒14a的內端16a此時更靠近相對表面，由此使內端16a上的電荷稍高於複合物的周圍內表面上的電荷。這使另一附近的微粒14b被吸引至微粒14a的內端16a，如圖5b所示。微粒14b的內端現在被高度地充電，從而使得附近的微粒14c被吸引至它，如圖5c所示。更多的微粒(例如圖示的14d)被進一步吸引至由此形成的路徑的兩端。這全部快速地發生並且相信造成電泳的吸引/對準力在該路徑形成時變得更強，因為第一電極和附連至另一電極的生長結塊之間的距離變得越來越小。如圖6a所示，當施加ac過電壓電場(同樣，例如5伏、10伏、50伏、100伏或200伏或更高)時，微粒15a和15b沿複合物12的第一側形成，在第一導體31處向複合物12施加正電壓。當隨後在相對導體33施加正電壓電荷時，導電微粒15c、15d則從複合物的下側開始結塊(agglomerate)，如圖6b所示。通過在相對兩側之間如此交替結塊過程，ac過電壓使路徑形成，該路徑本質上在中間交匯。不管過電壓電荷是dc還是ac，電壓越高，微粒對準越快，但如果電壓相對低(例如大約5伏或更高)，則微粒較慢地對準，但最終仍然對準。如圖7所示，在複合物的小面積之上過充電之後，多個導電路徑34可通過複合物形成，其中每個導電路徑是通過對準的導電微粒形成的。如圖8所示，可通過有過充電電場的選擇性施加將這些導電路徑38、40、42的組彼此分離，由此允許複合物的所選區域變為導電的，而複合物的其它區域36表現出高介電常數並因此是不導電的。根據又一實施例，本發明的複合物50可包括表現出如前所述的電容性耦合的第一部分52，而該複合物的另一部分54包括例如由碳球體56形成的導電路徑，它如圖9所示僅稍稍延伸過粘結劑材料。這種複合物可用來有選擇地在一個區域52提供電容性耦合(如前面參照圖1-3描述的)和/或在不同區域54提供導電性。根據一個實施例，在一個例子中，極性材料(滷化烷基三甲基銨(arquad)htl-8(akzonobel)，按固體重量計20％)被添加至flexconv-95丙烯酸psa的液體樣本。按重量計5％(v-95flexcon和滷化烷基三甲基銨(arquad)混合物的固體)的碳微粒(來自肯塔基州辛西安納的solutiondispersions公司的aquablack5909碳微粒)被均勻地散布到此樣本中。這種混合物被塗覆在2密耳(50微米)經矽化處理的一側pet膜上，並且在160°f通風實驗爐中烘乾和固化10分鐘，以得到2密耳(50微米)的曬乾沉積物。已經發現，在依照aamie12-2000-4.2.2.4執行測試過程之後，其中散布有導電微粒的粘合劑複合物經歷改變。後設備過載恢復(dor)測試材料現在將通過aamie12-2000-4.2.2.1。也已發現，類似於具有z維度信號接收能力(receptivity)的電容性耦合的粘結劑材料，後dor材料維持這種z維度信號接收能力。另外，導電微粒變化的、後dor測試的材料也沿z維度傳遞電流。有趣的是，這種z維度的維持允許這種粘合劑用於美國專利申請公布no.2010-0036230中披露的應用中，該專利申請公布教示了具有一個連續粘合劑層形式的生物傳感器陣列的形成，該文獻被全篇地援引包含於此。根據本發明某些實施例的複合物始於大量分離的微粒均勻地散布在粘合劑中，然後需要第二步驟，即施加電場以形成導電結構。這是一個確定的優勢，因為它允許在z維度布置導電結構，且如果需要，則將z維度結構布置在特定的x、y位置，由此實現特定點對點電接觸。下面的例子闡述了對前述粘結劑材料的導電微粒添加物的效果。例1向flexcon的v-95丙烯酸psa的液體樣本添加極性材料滷化烷基三甲基銨(arquad)htl-8(akzonobel)——按固體重量計20％至該按重量計5％(v-95固體和滷化烷基三甲基銨(arquad)混合物)的碳微粒(來自肯塔基州辛西安納的solutiondispersions公司的aquablack5909)，它是均勻散布的並被表示為樣本1。這種混合物被塗覆在2密耳(50微米)經矽化處理的一側pet膜上，在160°f通風實驗爐中被曬乾和固化10分鐘，從而得到2密耳(50微米)的曬乾沉積物。此時也製備僅v-95丙烯酸粘合劑和滷化烷基三甲基銨(arquad)(按固體重量計20％)——沒有碳——的複合物，如美國專利no.7,651,638中教示的那樣。這種混合物也是2密耳(50微米)的經矽化處理的一側pet膜，在160°f通風實驗爐中烘乾和固化10分鐘，從而得到2密耳(50微米)的曬乾沉積物並被指定為樣本2。類似地，製備第三樣本，該第三樣本僅由v-95丙烯酸粘合劑和5％碳構成，沒有極性材料(滷化烷基三甲基銨(arquad))。以與樣本1、2相同的方式處理該樣本，並且該樣本被指定為樣本3。通過使用指定試驗產品exv-215，90pfw(由麻薩諸塞州斯潘塞flexcon基團公司銷售)，在包括具有～100歐姆/平方的表面電阻的碳填充聚合膜的導電母材上測試所有這三種樣本。這些樣本是使用由麻薩諸塞州馬爾伯勒的quadtech公司銷售的quadtechlcr1900型測試設備來測試的。具體地說，所有三種樣本然後按照aamiec12-2000-4.2.2.1(經修正)和aamiec12-2000-4.2.2.4被測試。aamiec12-2000-4.2.2.1測試對於測試面對面雙粘合部分、對於單點具有3000歐姆的上限，並具有2000歐姆的最大平均值(12個測試樣本)。aamiec12-2000-4.2.2.4要求在200dc電壓充電後5秒內保持小於100mv——同樣使用面對面雙粘合劑層。注意下面的表1，其示出首次測得的電阻(ec12-2000-4.2.2.1)；dor(ec12-2000-4.2.2.4)在相同的樣本上接著運行。表1例2為了確定本發明的信號接收能力，根據下面給出的過程測試針對例1製備的樣本。按照aamiec12-2000-4.2.2.1的測試中使用的樣本被串聯地用于波形發生器(惠普33120a15mhz功能/任意波形發生器)並串聯於示波器(bk精度100mhz示波器2190)，如下面示意地示出的。在3、10和100hz下對樣本進行測試；其結果在下面的表2中給出，以所接收的發送信號的％計。表2樣本1樣本2樣本33hz95+％95％無信號10hz95+％95％無信號100hz95+％95％無信號例3通過dor測試(aamiec12-2000-4.2.2.4)的樣本按照aamiec12-2000-4.2.2.1(經修正)針對阻抗被再次測試，在再檢查之際，樣本1和樣本3具有顯著的改變。樣本1、3現在具有小於1k歐姆的電阻。在樣本2中，信號接收介質在後dor測試是不變的；僅具有散布的導電微粒的那些樣本改變。此外，結果得到的較低阻抗仍然是各向異性的，即沿z方向(注意例4關於如何確定各向異性)。另外，隨著z電阻減小，後dor材料的並聯電容(cp)實際上增加，如下面表3中示出的。表3例4各向異性性質是由下面的測試程序核實的。產生3、10、100hz下的信號，並將信號饋送至第一銅分流器(shunt)，該第一銅分流器被布置在到導電粘合劑上。將第二銅分流器布置在同一導電粘合劑上，與第一分流器相距～0.004」(100微米)，該第一分流器被(串聯)連接至示波器。基板是介電材料(pet膜)。因此，在電泳之後，複合物可具有小於約3000歐姆、小於約2000歐姆、小於約1000歐姆或甚至小於約500歐姆的電阻。如果樣本1粘合劑是各向同性的，則它可望拾取示波器上的信號。如果樣本1粘合劑是各向異性的，則可預期沒有信號將在示波器上被接收。結果是沒有信號被檢測到。圖10a在60示出使用傳統生物醫學傳感器的一組ecg測試記錄，而圖10b在62示出使用根據本發明實施例的生物醫學傳感器記錄的同樣一組ecg信號。電泳結果不表現為依賴於極性材料在複合物中的存在。相信碳微粒通過在dor測試期間施加的電場而結塊；由200dc伏產生的電場——它橫跨包含srm和/或僅具有psa的導電微粒(沒有極性有機鹽)的導電微粒而施加——足以使微粒結塊到一起。從一個電極跨另一電極的聚結結構是各向異性導電psa形成的原因。為了檢查這些聚結，參見圖11，其在70示出按照本發明就地形成的導電結構。具體地說，圖11示出從導電結構頂部向下觀察的10倍放大圖。深色區域是結塊的微粒而淺色區域表示微粒貧乏區域，即微粒已遷移的位置。通過參見圖12能更詳細地示出這種微粒遷移效果，圖12在72處示出導電結構的100倍放大，同樣從上向下觀察，但重點更多地放在邊緣上，表現出較淺色的微粒貧乏區域。乾淨的材料是連續介質，在這種情形下是psa、flexcon的v-95丙烯酸粘合劑。注意，乾淨的v-95丙烯酸粘合劑中的條紋或溝槽，並注意留下的少數微粒是與帶條紋線對準的。起始材料是連續介質中的均勻微粒分布，由此在由dor測試產生的電場下，這些微粒一起移動以形成導電結構。同樣，這種結塊現象可被稱為電泳，或在ac電場的情形下被稱為介電泳效應，這兩者在本文中都被稱為電泳過程。然而，重要的是在這種情形下結塊出現在非含水高粘性介質中。根據本發明，連續介質是電介質並與導電微粒完全接觸(在微粒負載水平)，並且該介質是粘彈性液體，即具有非常高的粘性，比水散布體(經常以僅數十釐泊計量)高五倍多數量級(以釐泊計量)。同樣，在這裡假定，在含水連續介質中經由過充電電場存在微粒結塊的情形下，在電極附近的鄰近微粒上感應出微量的電荷。然而，對於比水具有更小極性和更多介電性的連續介質，在該電場中微粒上可能出現更大的電荷積累。以水作為連續介質，較高的極性將緩解電荷積累，此外如果所施加的電場增加(較高的電壓)，水的電泳將成為競爭性併發症(competingcomplication)。以psa(flexcon的v-95丙烯酸粘合劑)作為連續介質，存在少得多的電荷緩解並且沒有顯著的電-化學過程發生。這種微粒上的電荷累積增加了微粒和電極之間的吸引力，由此將微粒吸至電極而不管連續介質的較高粘性。此外，到達電極的第一微粒在所述電極上形成增加的高點，由此隨著更多微粒加入到結塊，電場更靠近另一電極地移動，場強隨著與對置電極的距離減小而增加，由此加速了結塊生長。dor測試牽涉到平面-平面電極配置；在因此形成一些導電結構之後，由於在電極之間業已作出的接觸，兩個電極之間的電場大多數消散掉。由此，第一結構將形成，其中具有一個點位，在該點兩個平面彼此更靠近或者具有不均勻的碳分布，以使略高密度的導電微粒處在平面之間的一個增量(oneincrement)，換句話說是具有最小電阻的點。結果，在形成這些結構中採用平面-平面方法對於所形成的導電結構的位置和數量具有某些局限性。然而，當使用點-平面或點-點方法來引入電場時，導電結構的位置和數量的更多離散性將被形成，因為每個點具有其本身的電場，當形成鄰近的導電結構時，該電場不容易消散。這是通過使用接地的導電襯底上的實驗室電暈(corona)處理設備來展示的。實驗室電暈處理設備起的作用就像至接納襯底的平面的一系列點源。其結果是橫跨粘合劑表面的均勻分布的導電結構。就地形成導電結構的穩定性的測試是通過將後dor測試樣本放置在160°f(71℃)下的爐內16小時並重新測試阻抗(aamiec12-2000-4.2.2.1.)和信號接收特徵而完成的。在所有情形下，樣本維持較低的阻抗。本發明因此假設受過載保護的電容性耦合的、水含量不敏感的複合物可被提供，該複合物包括聚合物和散布在其中的極性材料以及導電微粒，以使得在過充電情況下，通過aamiec12-2000-4.2.2.1測得的阻抗變得低於3000歐姆。導電微粒可以碳形式出現，並可以高於按固體乾重計1％的濃度提供。複合物可以是各向異性的，並且聚合物可以是用於ecg電極的壓敏粘合劑，它對於過載恢復性能滿足aamiec-12-2000-422.4標準。圖13示出根據本發明一實施例的生物醫學電極80，該生物醫學電極80包括本發明的複合物82，包括聚合物、如前所述的極性材料以及導電微粒。來自電極下側(如在88處所示)的生物醫學信號可例如由咬合連接器(snapconnector)84拾取，該咬合連接器84被裝入到諸如另一聚合材料的又一支承材料86中。注意，不直接在咬合連接器之下的生物醫學信號(圖示為89)不被咬合連接器84拾取。圖14示出根據本發明另一實施例的生物醫學電極90，該生物醫學電極90同樣包括本發明的複合物92，包括聚合物、如前所述的極性材料以及導電微粒。導電層94形成在複合物92一側上以使得來自電極整個下側(如99所示)的生物醫學信號可由例如咬合連接器96拾取，該咬合連接器96如前所述被裝入到又一聚合材料98中。然而，本發明的複合物92的使用使得導電層94不需要如水凝膠中需要的那樣由用諸如銀/氯化銀(ag/agcl)之類的昂貴材料形成。水凝膠需要這種專門的導電層，因為水凝膠的離子傳導必須離子地耦合至電極。另一方面，根據本發明，導電層94可由不昂貴的沉積層形成(例如真空沉積或濺射塗覆)，所述沉積層包括諸如前面討論的那些導電微粒但以高得多濃度出現以在沉積之際形成導電層。這些不昂貴的材料可用於導電層，因為傳導機制(不管是由極性材料還是由導電材料)不是離子傳導性。對於導電層使用較為廉價的材料也允許在單個生物醫學電極上提供多種連接選擇。例如，圖15示出根據另一實施例的生物醫學電極100，該生物醫學電極100同樣包括本發明的複合物102，包括聚合物、如前所述的極性材料以及導電微粒。延長的導電層104形成在複合物102一側上以使得來自電極整個下側(如112所示)的生物醫學信號可由例如咬合連接器106拾取，該咬合連接器106被裝入到如前所述又一聚合材料108和/或凸片連接器110內，該凸片連接器110具有導電層104的露出部分114。圖16示出根據另一實施例的生物醫學電極120，該生物醫學電極120同樣包括本發明的複合物122，包括聚合物、如前所述的極性材料以及導電微粒。延長的導電層124形成在複合物122一側上以使得來自電極整個下側(如132所示)的生物醫學信號可由例如咬合連接器126拾取，該咬合連接器126被裝入到如前所述又一聚合材料128和/或凸片連接器130內，該凸片連接器130具有導電層124的露出部分134。本發明的又一些實施例的複合物可利用碳納米管。這些複合物在過充電期間也經歷前述的電泳過程，但結塊導致納米管的雜亂嵌套(jumblednest)——假設這些納米管具有非常高的高寬比(例如1000∶1以上)。例如，複合物150可包括如圖17所示散布在粘結劑材料154中的碳納米管152。在沿z方向施加的電場存在時(如圖18中的156所示)，微粒結塊，但由於微粒是如此地長，因此當結塊發生時它們變得彼此交纏。這導致微粒不僅沿z方向提供導電，也沿x和y方向提供導電，因為如圖18所示的交纏的大量微粒塊沿x和y方向延伸並且也沿z方向延伸。例5因此，根據又一例子，粘合劑混合物包括flexcon的v-95丙烯酸粘合劑、極性材料(由akzonobel銷售的滷化烷基三甲基銨(arquad)htl-8、v-95粘合劑固體的20％固體以及0.04％單壁式半導電碳納米管(cnt)。該混合物是以72/28溶劑混合異丙醇/n-丁醇(由俄克拉何馬州諾曼的2501科技所的西南納米技術銷售的)中3％固體漿料提供的。該混合物被超聲波降解30分鐘以使cnt在粘合劑/滷化烷基三甲基銨(arquad)預混合物中均勻地分布。然後如前所述地將該混合物塗覆、曬乾和固化至2密耳(50微米)曬乾的厚度。粘合劑複合物如前所述地被製造和測試。結果是，前dor測試(按照ec12-2000-4.2.2.1)表現出100k歐姆的阻抗。dor測試(按照ec12-2000-4.2.2.4)通得過，並且後ec12-2000-4.2.2.1的阻抗為5k歐姆。如例1中測試的信號接收能力在dor之前和之後均為95％。前面參照例3描述的各向異性測試發現，對於後dor的複合物存在x和y導電分量。預期可形成更均勻的各向同性導電塗層。例6如前面提到的，如果壓敏粘合劑中的微粒濃度高得足以形成其中微粒-微粒接觸得以維持的網絡，則粘合劑組件幾乎沒有機會以高得足以流出從而在襯底和電極之間形成表面-表面接觸(即起到粘合劑的作用)的濃度出現。在又一例子中，將按重量計25％的樣本1的碳微粒添加至樣本1的粘合劑材料(v-95psa和極性材料)。然後將該複合物在基於聚酯的矽化防粘襯裡上塗覆並晾乾，以得到2密耳(50微米)的幹沉積。結果得到的塗層幾乎沒有可測得的psa特性(粘性、剝落、剪切)。然而，導電網絡已形成在複合物中，並且發現該複合物在電泳之前和之後均具有大約100歐姆的dc電阻。本領域內技術人員將理解，可對前述實施例作出許多修正和變化而不脫離本發明的精神和範圍。當前第1頁12