一種可穿戴柔性皮膚電極的制造和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可穿戴柔性皮膚電極的制造和使用 方法
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，能夠?qū)θ梭w生理指標(biāo)進(jìn)行探測(cè)的可穿戴智能器件已經(jīng) 逐步進(jìn)入市場(chǎng)。其中非常重要的發(fā)展方向是對(duì)人體電信號(hào)，如心電、腦電或肌電信號(hào)進(jìn)行長 期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的可穿戴智能器件。例如對(duì)于發(fā)病急、致命性強(qiáng)的心腦血管疾病，心電信號(hào)異常 的報(bào)警能夠有效預(yù)防中風(fēng)或心力衰竭。探測(cè)人體電信號(hào)要求電子器件的感測(cè)電極與皮膚緊 密接觸，目前各種醫(yī)學(xué)設(shè)備中采用氯化銀濕電極，在使用過程中需要配合導(dǎo)電膠的使用。其 缺點(diǎn)在于，一方面電極面與皮膚采用導(dǎo)電膠粘接，牢固性不強(qiáng)，容易脫落，不適合長時(shí)間佩 戴，且導(dǎo)電膠發(fā)干后導(dǎo)電性下降，對(duì)心電信號(hào)帶來較大的衰減；另一方面，氯化銀電極的厚 度較大，貼在皮膚上造成明顯不適，也無法隨皮膚舒展運(yùn)動(dòng)。因此，如何獲得一種導(dǎo)電性能 好，且具有類似皮膚的可延展性和彈性的柔性電極，以滿足可穿戴智能器件的需要，是本領(lǐng) 域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。
[0003] 最近的一些技術(shù)提出用導(dǎo)電橡膠或摻雜金屬納米線、碳納米管或石墨烯的復(fù)合橡 膠制作干電極。雖然這中電極不需要導(dǎo)電膠，但這種電極材質(zhì)的柔性較低，難與被測(cè)者皮膚 貼合，測(cè)量時(shí)會(huì)產(chǎn)生額外的噪聲。此外這種電極采用橡膠作為基材，電阻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于金屬， 造成電極與皮膚的接觸阻抗較大，采集到的信號(hào)相對(duì)較弱。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種可穿戴柔性皮膚電極的制造和 使用方法，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中不適合長時(shí)間人體電信號(hào)檢測(cè)的缺點(diǎn)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案： 所述的柔性皮膚電極采用以下的方法進(jìn)行制造： (1) 在硬質(zhì)基片上涂覆一層水溶性高分子材料薄膜； (2) 在水溶性高分子材料薄膜上方涂覆制作電子皮膚的柔性基底層； (3) 在柔性基底層上方沉積一層金屬薄膜； (4) 對(duì)金屬薄膜進(jìn)行光刻，獲得蛇形連接的金屬網(wǎng)格； (5) 以圖形化的金屬薄膜為掩膜，利用干法或濕法對(duì)金膜下方的柔性基底層進(jìn)行刻蝕， 露出硬質(zhì)基片上的水溶性高分子材料薄膜； (6) 將基片放置于熱水中，溶解水溶性高分子薄膜，使用滾筒將柔性皮膚電極進(jìn)行剝 離； (7) 將剝離的柔性皮膚電極粘于水溶性紙上，導(dǎo)電一面向外，自然晾干； (8) 通過焊接或粘結(jié)將導(dǎo)電線固定在電極上。
[0007] 所述的柔性皮膚電極在采用以下方法皮膚上進(jìn)行貼合： (1) 在皮膚表面噴涂一層皮膚粘合劑； (2) 將粘有柔性皮膚電極的水溶性紙貼在皮膚表面，導(dǎo)電一面向皮膚； (3) 在水溶性紙另外一面噴適量水，待水溶性紙溶解并晾干； (4) 在電極表面再噴涂一層皮膚粘合劑； (5) 在電極導(dǎo)電面引出與外部設(shè)備的連接線。
[0008] 在制造上述柔性皮膚電極時(shí)，優(yōu)選的，所述的硬質(zhì)基片可以選自硅片、玻璃片或石 英片。
[0009] 在制造上述柔性皮膚電極時(shí)，優(yōu)選的，所述的金屬薄膜可以選自金、鉑、鎳、銀、錮、 銅、碳納米管、石墨烯、銀納米線中的一種或多種的組合。
[0010] 在制造上述柔性皮膚電極時(shí)，優(yōu)選的，所述的柔性基底層可以選自聚酰亞胺、聚二 甲基硅氧烷、聚苯二甲酸乙二酷，聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯中的一種或多種的組 合。
[0011] 在制造上述柔性皮膚電極時(shí)，優(yōu)選的，所述的水溶性高分子材料可以選自聚乙烯 醇或聚丙烯酸。
[0012] 在制造上述柔性皮膚電極時(shí)，優(yōu)選的，所述的水溶性高分子材料厚度為1~10 um。
[0013] 在制造上述柔性皮膚電極時(shí)，優(yōu)選的，所述的金屬薄膜厚度為0. 1~0. 5 um。
[0014] 在制造上述柔性皮膚電極時(shí)，優(yōu)選的，所述的水溶性紙的材料可以選自聚乙烯醇、 聚丙烯酸、淀粉中的一種或多種的組合。
[0015] 在制造上述柔性皮膚電極時(shí)，優(yōu)選的，所述的水溶性紙的厚度為0. 5~2 mm。
[0016] 在使用上述柔性皮膚電極時(shí)，優(yōu)選的，所述的皮膚粘合劑材料可以選自無毒丙烯 酸涂層、純天然馬來膠、醫(yī)用無毒溶劑膠、醫(yī)用無毒水乳膠中的一種或多種的組合。
[0017] 在使用上述柔性皮膚電極時(shí)，優(yōu)選的，所述的皮膚粘合劑的厚度為1~5 um。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： Φ本發(fā)明的柔性皮膚電極制造方法與新型微納加工技術(shù)相融合，通過超薄的無毒且生 物相容性很好的皮膚粘合劑將其固定于皮膚表面，無需導(dǎo)電膠，電極能很好的和人體皮膚 融為一體，可以隨皮膚拉伸運(yùn)動(dòng)，舒適性強(qiáng)，不易脫落；藝電極與皮膚直接緊密連接，阻抗 極小，靈敏度更高、穩(wěn)定性更好，且不受肢體活動(dòng)的干擾，具有防水防汗的功能，可進(jìn)行大幅 運(yùn)動(dòng)的人體電信號(hào)監(jiān)測(cè)；③利用該皮膚電極制作的人體電信號(hào)檢測(cè)裝置，輕小靈巧、佩戴 方便，可長期使用，并且成本較低，有利于在人群中進(jìn)行普及，進(jìn)行長期健康監(jiān)測(cè)和大范圍 人群的健康大數(shù)據(jù)采集。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 附圖1本發(fā)明具體實(shí)施例中柔性皮膚電極的正視圖 附圖2本發(fā)明具體實(shí)施例中加工得到的柔性皮膚電極的顯微照片 附圖3本發(fā)明具體實(shí)施例中加工得到的柔性皮膚電極貼于皮膚的照片
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描 述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明 中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022] 參照附圖1所示，本實(shí)施例中，柔性皮膚電極是由鏤空的蛇形連接的金屬網(wǎng)格構(gòu) 成，其下方具有與金屬網(wǎng)格相同大小的柔性基底層。金屬網(wǎng)格間蛇形連接的作用為增強(qiáng)電 極的拉伸性，使其可以隨皮膚運(yùn)動(dòng)。
[0023] 該種柔性皮膚電極可以應(yīng)用于心電、腦電、肌電等人體電信號(hào)的檢測(cè)。
[0