[發(fā)明專利]一種心電柔性傳感器的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811041396.9
• 申請(qǐng)日: 2018-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109350045B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫立濤;吳楠;劉薈;萬(wàn)樹;朱志鴻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/256
• 分類號(hào): A61B5/256;A61B5/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開(kāi)了一種心電柔性傳感器的制造方法。本發(fā)明首先通過(guò)二次轉(zhuǎn)移的方法制造石墨烯?PVA柔性電極。然后我們根據(jù)3導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并制造了心電柔性傳感器。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了與皮膚的完全接觸，即與皮膚實(shí)現(xiàn)共形接觸。此外本發(fā)明具有較好的生物兼容性，和生物可降解性，解決了傳統(tǒng)心電電極與皮膚接觸差，在使用后無(wú)法降解帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于心電電極領(lǐng)域，尤其涉及一種心電柔性傳感器的制造方法。

背景技術(shù)

人的皮膚是包含一個(gè)集成的，可拉伸的傳感器網(wǎng)絡(luò)，將關(guān)于觸覺(jué)和熱刺激的 信息傳遞給大腦；受到人類皮膚的啟發(fā)，人們學(xué)著去制造電子皮膚，這是一種 形狀和人體皮膚類似的傳感器。目前的電子皮膚既具有優(yōu)異的空間分辨率和熱敏 感性，可以進(jìn)行化學(xué)或者生物感測(cè)，也具有自我降解的功能。

有機(jī)晶體管“電子鼻”，第一次提出了電子皮膚的概念，電子鼻研究主要目 的是研究一種系統(tǒng)可以在有效的濃度水平下檢測(cè)出氣體類型，由共軛小分子、低 聚物或聚合物薄膜組成的有源層的場(chǎng)效應(yīng)器件具有許多的氣體傳感器所需的特 性，此處采用有機(jī)晶體管制作性能良好的氣體傳感器。

敏感皮膚(電子)是具有數(shù)據(jù)處理能力的大面積、靈活的傳感器陣列，可以 用于覆蓋部分人體或者機(jī)器的整個(gè)表面。根據(jù)皮膚電子學(xué)，敏感皮膚通過(guò)觸摸、 壓力、溫度等來(lái)感測(cè)周圍環(huán)境。

壓力敏感性和機(jī)械自愈是人體皮膚的兩個(gè)重要功能，想制作具有感應(yīng)機(jī)械 力和自我修復(fù)的材料是很有挑戰(zhàn)性的。由超分子有機(jī)聚合物和嵌入的鎳納米結(jié) 構(gòu)微粒組成的復(fù)合材料，顯示出機(jī)械感應(yīng)和電自愈性質(zhì)，適用于電子皮膚的應(yīng) 用。導(dǎo)電和壓阻材料可以模仿天然皮膚的可重復(fù)自我修復(fù)能力，使電子皮膚的 應(yīng)用更加廣泛。

為了實(shí)現(xiàn)傳感器柔性，相較于有硅基材料而言，石墨烯具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)， 由于石墨烯本身二維材料優(yōu)良的機(jī)械特性，具備良好的可彎曲的能力，因此石墨 烯材料能夠滿足在柔性襯底上制造器件的基本條件。

有機(jī)半導(dǎo)體材料具有優(yōu)良的彎曲和拉伸的機(jī)械性能，是制造柔性器件的重 要材料之一。但是，目前的有機(jī)半導(dǎo)體材料電學(xué)性能并不好，電學(xué)性能最好的 有機(jī)半導(dǎo)體的載流子遷移率僅僅與多晶硅相當(dāng)(100cm2/V·s)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于石 墨烯的載流子遷移率(～15000cm2/V·S)。

金屬雖然具有較好的延展性，但其楊氏模量較大，通常其楊氏模量在～ 200GPa，難以拉伸，不適合作為柔性傳感器。同時(shí)，金屬雖然具有較好的導(dǎo)電性， 但其無(wú)法與皮膚實(shí)現(xiàn)共形接觸，容易脫落，從而導(dǎo)致接觸不良，以至于帶來(lái)了更 大的電阻。因此以石墨烯為基礎(chǔ)的柔性器件在機(jī)械性能上優(yōu)于金屬材料。

石墨烯的制備方法有很多種，而石墨烯的制備方法可以影響它的微觀結(jié)構(gòu)， 所以制備方法會(huì)影響石墨烯的性能。電化學(xué)剝離法石墨和Pt作為電極，濃硫 酸和氫氧化鉀作為電解液，它的優(yōu)點(diǎn)在于為不需要強(qiáng)氧化，還原劑，只通過(guò)電 場(chǎng)作用離子插層的方法，環(huán)保無(wú)污染、操作、設(shè)備簡(jiǎn)單，極大的簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)的難 度，更重要的是電化學(xué)剝離法可以制備出具有較高品質(zhì)的石墨烯片層

在全球的范圍內(nèi)，心血管等疾病已逐漸成為人類健康的“第一殺手”，嚴(yán)重 威脅了人類的健康，他的危害不區(qū)分年齡、身份以及地域。因此我們利用新技術(shù) 對(duì)心臟人體重要器官的參數(shù)監(jiān)控顯得極其重要。而心電圖信號(hào)對(duì)心臟基本功能以 及病理研究等方面有著很重要的參考價(jià)值，它反映心臟電活動(dòng)過(guò)程的興奮程度， ECG信號(hào)有著很重要的參考價(jià)值對(duì)心臟基本功能以及病理研究等方面。心電圖可 以鑒別各種情況的心律失常，對(duì)進(jìn)行必要的藥物處理上有重要的參考價(jià)值。

心電信號(hào)的測(cè)量方法主要有2導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，3導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，8導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)等隨著 導(dǎo)聯(lián)數(shù)目的增多，心電信號(hào)的測(cè)量更加準(zhǔn)確，相應(yīng)的復(fù)雜程度也逐步增加。

PDMS作為一種高分子有機(jī)硅化合物。具有光學(xué)透明，且在一般情況下，被 認(rèn)為是惰性，無(wú)毒，不易燃。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是最廣泛使用的硅為基礎(chǔ) 的有機(jī)聚合物材料，其運(yùn)用包括在生物微機(jī)電中的微流道系統(tǒng)、填縫劑、潤(rùn)滑劑、 隱形眼鏡。

發(fā)明內(nèi)容