人口老龄化进程的加快给社会带来了很大的压力,尤其在医疗体系方面。近些年,科学家们致力于能够实现自我监测的可穿戴医疗设备的开发,以解决空巢老人潜在的健康问题。目前医疗系统已经投入使用的24小时心电图便携式设备受到了很多心脏病人的青睐,其可以使病人在更舒适的家里进行心电图测试,初步体现了可穿戴医疗设备为民生带来的便利。可穿戴医疗设备的发展正处于初步研究阶段,除了心脏类疾病,肺部及脑部的相关疾病也占有很大的就医比例。电阻抗层析成像技术可用于体外无损伤监测,其利用人体内部阻抗差重建成像,对身体无辐射。该项技术随着近些年计算机领域的发展而不断被优化,已在临床上实现应用,其在医疗可穿戴设备上的应用指日可待。保证可穿戴医疗设备能够长期稳定监测的前提是提高医用电极的舒适性和生物电信号传导的精确性及稳定性。目前常用的电极为一次性Ag/Ag Cl湿电极,其导电凝胶的导电率在长期使用中会因水分的蒸发而增大且长时间接触皮肤会破坏皮肤表层的新陈代谢平衡。基于此,本文以导电机织物为研究核心,首先建立了一种可以精准预测其电阻值的电阻网络模型,并分析了接触电阻的影响因素。其次,通过对机织物电极进行材料和结构上的优化设计,得到新型凸形机织物电极。为了进一步了解电极-皮肤界面体系,对其进行建模并分析了其动态平衡过程。基于该体系,开发了一种既能长期监测又可以保持电极-皮肤界面体系动态平衡的医用双层机织物电极,最后将电极应用于简易型电阻抗层析成像系统,验证其实用价值。具体的研究工作总结如下:（1）机织物电极电阻受诸多因素影响,包括织物经纬密度,导电纱线的材质,导电纱线在经向和纬向上的数量等。不同应用对织物材料的电阻要求不尽相同,能够准确预测导电织物的电阻会极大的方便导电织物的设计及应用。针对织物经、纬密度的不同会导致截面几何形状的变化,本文提出了跑道模型来模拟高经/纬密度织物结构,椭圆模型来模拟低经/纬密度织物结构。与此同时,应用惠斯通电阻网络来简化复杂的机织物电阻网络模型。为了验证电阻网络模型的准确性,本文织造了138个导电织物样品（6种经纱和23种纬纱的交叉组合）,以此来验证基于跑道模型的经向电阻网络模型和基于椭圆模型的纬向电阻网络模型的电阻预测精度。通过比较导电织物的理论结果和实验测量值,得出电阻网络模型可以准确地预测导电织物的实际阻值。与现有导电织物电阻模型对比发现,本文建立的模型具有更好的电阻预测结果。（2）纺织电极中接触电阻的被动变化会降低电极采集生物电信号的精准性。解决这一问题的关键是掌握接触电阻的影响因素及变化规律。首先提出了基于多根导电纱相交的接触电阻计算模型,并探究了压强及接触角对导电纱接触电阻的影响,得出随着压强的增加,导电纱的接触电阻呈下降趋势,且存在压强临界点,接触电阻与压强的比值先增大后减小,逐步逼近一个稳定值。此外,铜丝及镀银长丝的接触电阻随着接触角的增加呈现下降趋势。（3）分别进行了电极结构的优化设计和电极材料的改进。本文选用机织结构作为纺织电极的基础结构,并通过加大紧度开发了平纹和平纹地小提花（凸形）两种单层机织物电极。机织结构不易发生形变,可以减少动态测量下由于电极电阻变化带来的信号噪声,大紧度可以减小因经纬纱交织点构成的接触电阻值和其动态下的变化值。凸形机织物电极的设计能够提高电极-皮肤界面的接触面积,从而减小界面阻抗。此外,凸形结构可以在一定程度上增加电极-皮肤之间的摩擦力,减少信号运动伪迹。本文选用镀银长丝作为电极制作材料,并对其电极进行氯化沉积,得到银/氯化银机织物电极。银是良好的导体,其性价比高于金等贵金属,柔软性优于不锈钢长丝,耐久性及稳定性优于碳系（碳纳米管、石墨烯等）及导电高聚物（聚苯胺、聚吡咯及聚噻吩）的导电涂层电极,因此是医用电极的首选材料。考虑到医用电极在采集生物电信号时,需要良好的电位稳定性,本文对镀银机织物电极进行了氯化沉积,并根据电化学沉积的影响因素设计了32种沉积方案,分别探究了沉积方法（恒电位法、恒电流法、阶跃电位法及阶跃电流法）,电压/电流大小,沉积时间和电解液浓度对电极经组织点（凸起部分）及纬组织点（凹部）沉积均匀性的影响。结果表明最优的沉积方案为:1-1.5-2 V模式下的“小阶梯”阶跃电位法,沉积速率为20-40 s/cm~2,电解液浓度为0.1 M。针对开发的平纹机织物电极和凸形机织物电极,首先以一次性Ag/Ag Cl湿电极作为对比,探究了其在生物阻抗系统中的频率响应以及阻抗随时间的变化曲线。结果显示,生物阻抗对数与频率呈负线性关系,且凸形机织物电极的斜率和截距的标准误差最小,平纹机织物电极次之,一次性湿电极最大。此外,两种机织物电极的阻抗稳定性频段范围均大于一次性湿电极。湿电极在初始300 s内生物阻抗是稳定的,而机织物电极的阻抗随着时间的增加而减小。相反,机织物电极的阻抗在3 h后趋于稳定,而湿电极在3 h后阻抗有增加的趋势。同时,测试分析了人体前臂在小幅度摆动,大幅度摆动及手腕转动过程中500 s内的阻抗-时间变化情况。结果表明,相对于一次性湿电极,平纹和凸形Ag/Ag Cl机织物电极均具有较小的运动干扰,而平纹机织物电极仅在小幅度运动时表现出较稳定的阻抗变化,凸形机织物电极对运动的干扰具有较好的抵抗性,可以在大幅度运动下依然保持较好的监测效果。此外,针对电极材料,对氯化前后的机织物电极的阻抗-时间曲线进行了分析,得出通过氯化沉积的平纹机织物电极具有更加稳定和较小的阻抗输出,适应过程时间较短,3 h后即可进行稳定的人体阻抗监测。对比电极结构发现,湿电极不适宜人体阻抗的长期监测,相对于平纹机织物电极,凸形机织物电极的阻抗采集更加稳定且阻抗值小。因此,氯化沉积和凸形结构的设计有效提高了电极系统在动态监测下的阻抗采集稳定性。（4）为了使电极在长期监测过程中能够保持电极和皮肤之间微环境的稳定,本文建立了电极-皮肤界面平衡体系模型,并通过该模型分析了皮肤新陈代谢产物（气态汗和液态汗）对微环境的影响。在此基础上,共自主开发了六种双层机织物电极,通过超导接结经/纬纱将皮肤表面的汗液导出到电极上层,并由上层吸湿性优异的棉纱吸收和蒸发。分别测试了双层电极的透气性、透湿性、吸湿快干性、接触角和电阻抗性能,以探究电极的舒适性及人体信号采集性能。最后,采用模糊数学模型,综合评估了电极的舒适性及阻抗的波动性,得到综合性能最优的机织物电极的参数为:里经接结组织,棉纱作为里纬,纬向紧度为89%。（5）为了进一步研究本文开发的电极在电阻抗层析成像领域的应用价值,首先从理论上进行了探索,建立了生物阻抗系统的等效电路模型。其次设计了人体前臂测试及模拟测试的阻抗层析成像样品及实验方案。通过对成像结果进行分析得出,生成的图像可以清晰地显示出前臂的骨骼分布情况。