本发明涉及功能性水凝胶及传感器，特别是涉及一种离子导电水凝胶及其制备方法与应用。
背景技术：
1、心脏自主神经病变(cardiac autonomic neuropathy，can)是最严重也最容易忽视的并发症之一，这种由于糖尿病神经病变引起的自主神经系统功能障碍，会导致神经纤维受损，从而使得心脏对不断变化的内部和外部环境的适应性减低。据报道，can会导致心血管死亡风险增加约5倍，且糖尿病人群中can的患病率高达90％。在自主神经病变的情况下，心脏自主神经系统的功能可能受到影响，导致心脏电活动的时域和频域特征发生变化。例如，心脏交感神经和副交感神经的平衡可能被打破，导致心率变化、心率变异性降低等。随着研究的深入，心率变异性(hrv)已被证实可以对心脏自主神经病变(can)进行检测与分析。
2、另外，在临床测量心电信号与进行心率变异性分析时多通过导联线与金属电极相连接的方式而进行。这种采集方式存在金属电极接触阻抗较大，易受人体皮肤状态的影响，佩戴不舒适且易脱落等缺点。而离子导电水凝胶由于其良好的传感性能与生物相容性正越来越多的应用于生物医学领域，因此亟需一种基于离子导电水凝胶的心率变异性检测方案。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种离子导电水凝胶及其制备方法与应用，所制备的离子导电水凝胶能够连续、可靠地采集人体心电信号，并通过可穿戴设备进行hrv分析，实现对can的检测。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、一种离子导电水凝胶，包括成胶单体、交联剂、无机盐、光引发剂；所述成胶单体包括丙烯酰胺(aam)、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯(sbma)，交联剂为n，n′-亚甲基双丙烯酰胺(mbaa)，光引发剂为2-羟基-4′-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮(ir2959)，溶剂为去离子水。
4、进一步的，所述丙烯酰胺、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、n，n′-亚甲基双丙烯酰胺、无机盐、2-羟基-4′-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮的质量比为1000-1200：2000-2400：1：50-150：1-10。
5、进一步的，所述无机盐为nacl、kcl中的至少一种。
6、进一步的，所述离子导电水凝胶的拉伸强度达25-50kpa，拉伸形变在1200％-2100％之间。
7、本发明还提供了所述离子导电水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
8、s1.将磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯溶于去离子水中，在室温下充分搅拌；
9、s2.向s1中所得溶液中加入丙烯酰胺并溶解；
10、s3.向s2中所得溶液加入n，n′-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀；
11、s4.向s3中所得溶液加入2-羟基-4′-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮并溶解，避光保存；
12、s5.向s4中所得溶液加入设定含量的无机盐，搅拌均匀后得到最终的水凝胶前体溶液；
13、s6.取适量s5中所得水凝胶前体溶液注入模具中，在紫外灯下照射下成胶，得到离子导电水凝胶。
14、进一步的，所述设定含量指的是，无机盐与磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯的物质的量之比为15％、20％、25％或30％。
15、进一步的，所述丙烯酰胺、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯物质的量之比为1：1或1：2或1：10；所述磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯的质量为5.0283g；n，n′-亚甲基双丙烯酰胺的添加浓度为丙烯酰胺、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯二者添加浓度之和的0.2mol％；
16、进一步的，所述磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯的质量为5.0283g；所述去离子水为10ml，所述丙烯酰胺的质量为2.5588g，所述交联剂为2.2mg；所述光引发剂的质量为20mg；所述紫外灯的功率为20w，波长为365nm，照射时间为30min。
17、本发明还提供了一种离子导电水凝胶的应用，用于离子皮肤、可穿戴设备、电阻性传感器。
18、进一步的，离子导电水凝胶在可穿戴设备中的应用为：将离子导电水凝胶制作成离子导电水凝胶电极贴片，粘附于人体心脏部位，获取人体的ecg信号；所述可穿戴设备包括心电采集装置和多组离子导电水凝胶电极贴片；
19、所述心电采集装置包括微控制器模块、ecg信号采集模块以及与所述微控制器模块连接的电源管理模块、心电测量模块；
20、所述电源管理模块用于为所述微控制器模块、所述心电测量模块、ecg信号采集模块供电；
21、所述微控制器模块与所述心率变异性分析模块连接，用于控制所述心电采集装置的开启与关闭；
22、所述ecg信号采集模块与所述离子导电水凝胶电极贴片连接，用于接收所述离子导电水凝胶电极贴片传输的人体的ecg信号；
23、所述心电测量模块用于根据所述ecg信号进行带通滤波处理，通过带通滤波进行数据去噪，经过运算滤波实现通过离子导电水凝胶电极的长时间的心电测量，得到心电数据。
24、进一步的，所述可穿戴设备还包括通信模块，所述可穿戴设备通过所述通信模块与所述心率变异性分析系统通信连接，心率变异性分析系统用于接收所述心电数据，并基于所述心电数据进行时域分析、频域分析、非线性分析与分析结果展示。
25、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的应用离子导电水凝胶的心率变异性检测系统及方法，具有以下优点：
26、1、利用基于离子导电水凝胶的可穿戴设备进行心率变异性分析，可应用于心脏自主神经功能状态的实时监测，具有操作便捷、装置轻便等特点，能够适应实时生理监测的要求；实现了对can的检测，为糖尿病患者的日常监护提供了多维度的方法。
27、2、导电离子水凝胶能够很好地贴附在柔性贴片的电极与人体皮肤上，信号采集准确度以及清晰度高，制作过程简单，可重复使用。
28、3、本发明提出的基于离子导电水凝胶的可穿戴式设备对使用条件的要求小，操作简便、运行稳定性好、通用性强、易于推广使用。
1.一种离子导电水凝胶，其特征在于，包括成胶单体、交联剂、无机盐、光引发剂；所述成胶单体包括丙烯酰胺、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯，交联剂为n，n-亚甲基双丙烯酰胺，光引发剂为2-羟基-4′-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮，溶剂为去离子水。
2.根据权利要求1所述的离子导电水凝胶，其特征在于，所述丙烯酰胺、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、n，n′-亚甲基双丙烯酰胺、无机盐、2-羟基-4′-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮的质量比为1000-1200：2000-2400：1：50-150：1-10。
3.根据权利要求1所述的离子导电水凝胶，其特征在于，所述无机盐为nacl、kcl中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的离子导电水凝胶，其特征在于，所述离子导电水凝胶的拉伸强度达25-50kpa，拉伸形变在1200％-2100％之间。
5.权利要求1-4中任一项所述的离子导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的离子导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述s5中设定含量指的是，无机盐与磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯的物质的量之比为15％、20％、25％或30％。
7.根据权利要求5所述的离子导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯物质的量之比为1：1或1：2或1：10；所述磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯的质量为5.0283g；n，n′-亚甲基双丙烯酰胺的添加浓度为丙烯酰胺、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯二者添加浓度之和的0.2mol％；所述去离子水为10ml，所述丙烯酰胺的质量为2.5588g，所述交联剂为2.2mg；所述光引发剂的质量为20mg；所述紫外灯的功率为20w，波长为365nm，照射时间为30min。
8.权利要求1-4任一项所述的离子导电水凝胶的应用，其特征在于，用于离子皮肤、可穿戴设备、电阻性传感器。
9.根据权利要求8所述的离子导电水凝胶的应用，其特征在于，离子导电水凝胶在可穿戴设备中的应用为：将离子导电水凝胶制作成离子导电水凝胶电极贴片，粘附于人体心脏部位，获取人体的ecg信号；所述可穿戴设备包括心电采集装置和多组离子导电水凝胶电极贴片；
10.根据权利要求9所述的离子导电水凝胶的应用，其特征在于，所述可穿戴设备还包括通信模块，所述可穿戴设备通过所述通信模块与心率变异性分析系统通信连接，所述心率变异性分析系统用于接收所述心电数据，并基于所述心电数据进行时域分析、频域分析、非线性分析与分析结果展示。
