[發明專利]一種柔性電極的制備方法、柔性電極以及所述電極的使用方法

有效

• 申請號: 202110318480.6
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113080977B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 陳達;牛浩然;劉一劍;宋戈;王鴻飛
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: A61B5/263
• 分類號: A61B5/263;A61B5/265;A61B5/28;A61B5/291;A61B5/296;A61B5/297;C23C14/20
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務所(普通合伙) 37283
• 代理人: 朱玉建

本發明公開了一種柔性電極的制備方法、柔性電極以及所述柔性電極的使用方法。其中，柔性電極的制備方法包括如下步驟：I.基于柔性薄膜和水轉印紙，制得柔性薄膜水轉印紙；II.在柔性薄膜水轉印紙的柔性薄膜表面設置一層金屬電極層；III.將電極制作模具放置于金屬電極層的表面，基于壓花工藝完成對金屬電極層以及柔性薄膜水轉印紙整體的圖案化構建，制得柔性電極；其中，本發明中柔性薄膜包括但不限于聚酰亞胺薄膜或聚脂薄膜。本發明述及的柔性電極的制備方法，基于上述壓花工藝，使得電極制作成本大幅降低；另外，本發明通過壓花工藝以及對電極制作模具的合理選擇，可實現不同圖形電極大面積的制備。

技術領域

本發明涉及一種柔性電極的制備方法、柔性電極以及所述電極的使用方法。

背景技術

生物電信號作為評估人體健康水平的重要指標，包含有人體的多種生理狀態信息。人體中常見的生物電包括腦電(EEG)、心電(ECG)、肌電(EMG)和眼電(EOG)等。

通過對人體生物電信號的長期監測，能夠對多種生理疾病(例如腦血栓、心肌梗塞、視網膜外層病變以及神經肌肉病變等)進行診斷和預防。

此外，生物電信號還能用于人機接口、康復醫療、睡眠檢測等領域的研究。

柔性可穿戴醫療設備通過集成不同的傳感器，可實現對人體多種生物信號的監測，例如生物電、呼吸、血壓、血氧飽和度、脈搏率以及體溫等。

生物電信號的采集由傳感器(電極)將體內離子電流轉化為采集設備中的電子電流而實現，電極作為可穿戴電子設備與人體連接的接口，主要分為濕電極和干電極兩種。

濕電極多采用一次性凝膠型Ag/AgCl電極，此類電極上的導電凝膠有效改善了皮膚與電極界面的接觸阻抗。然而，一次性凝膠型Ag/AgCl電極存在如下缺陷：

a.不能對生物電信號進行長期監測

隨著監測時間的推移，導電凝膠干涸，使得接觸阻抗變大，信號質量也會相應降低。

b.易對皮膚產生刺激性現象

由于導電凝膠的使用，使得一次性凝膠型Ag/AgCl在使用過程中會對人體皮膚產生局部發紅、皮疹、發癢等刺激性現象，極大限制了使用人員。

c.對皮膚產生損傷

一次性敷料的使用，使得一次性凝膠型Ag/AgCl電極在與人體皮膚分離過程中，會對人體產生較大損傷(例如，磨損角質層)，使人體感受到較大疼痛。

現有的干電極主要分為兩種，一種是硬干電極，即無導電凝膠的干電極，另一種是傳統的柔性干電極，即無導電凝膠且采用柔性材料制作的干電極。

其中，傳統的硬干電極(非柔性的電極)在使用過程中存在如下缺陷：

a.接觸阻抗大，信號質量差

干電極由于失去了導電凝膠，非柔性的電極不能與人體皮膚表面充分接觸，使得干電極與皮膚之間的接觸阻抗會相應增大，信號采集質量降低。

b.運動過程中，易出現偽影現象

與人體皮膚貼合性能差，在運動過程中會產生相對移動，對信號產生偽影現象(運動偽影作為一種動態下的噪聲，主要來源于電極與皮膚界面的變化和皮膚自身形變產生的電勢)。

c.侵入式硬干電極，由于微針會刺透人體皮膚，給人體帶來諸多不適，輕度會引起皮膚過敏等問題，重度會引起交叉感染的問題。

而傳統的柔性干電極的制造大多依賴于標準的微電子制造工藝，包括薄膜的真空沉積、旋涂、光刻以及干/濕法蝕刻等過程，此類柔性干電極具有如下缺陷：

a.制備工藝復雜、成本高、不可兼容性加大，限制了柔性電極的商業化使用；