基于直流磁控濺射技術的干式軟電極及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及醫療器械領域，具體的說是一種基于直流磁控濺射技術的干式軟電極，它包括基底，基底包括底座和位于底座上方的若干電極針，底座底部設有導電片，導電片設有導電線，并通過模套將導電片與基底底座緊密相連，模套設有供導電線通過的孔，其中，基底表面鍍有導電層。本發明還提供一種基于直流磁控濺射技術的干式軟電極的制備方法。本發明的有益效果在于：1、采集腦信號的可靠性，靈敏度。2、電極鍍層附著力強，附著均勻，厚度可控，顏色可控。3、電極柔軟，舒適性好。4、巧妙的結構設計。
【專利說明】基于直流磁控濺射技術的干式軟電極及其制備工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療器械領域，具體的說是一種基于直流磁控濺射技術的干式軟電極及其制備工藝。
【背景技術】
[0002]國際上已經有EG1、g.tech、Cognionics、NeuroSky、ANT、EasyCap 等公司研發并生產銷售干電極及其相關產品。干電極的發明使腦電波采集技術有了一個巨大的進步。經典的干式電極做成針狀陣列，以壓入或者微侵入皮膚方法降低皮膚阻抗。電極材質為純金、純銀或者燒結銀/氯化銀Ag/AgCl。
[0003]但其有如下兩個顯著缺點(I)結構缺點，堅硬、尖銳的針狀陣列刺入頭皮角質層，給患者或受試者帶來一定的刺痛感并容易引起感染。(2 )材質缺點，金、銀是重金屬，適合在頭皮表面使用，刺入角質層容易使重金屬進入皮膚和血液，引起重金屬中毒。尤其是燒結銀/氯化銀Ag/Agcl是粉末狀銀粉和氯化銀粉的混合物很容易進入皮膚和血液。
【發明內容】
[0004]根據上述不足之處，本發明的目的是提供一種信號穩定的基于直流磁控濺射技術的干式軟電極及其制備工藝。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術方案是:一種基于直流磁控濺射技術的干式軟電極，它包括基底，基 底包括底座和位于底座上方的若干電極針，底座底部設有導電片，導電片設有導電線，并通過模套將導電片與基底底座緊密相連，模套設有供導電線通過的孔，其中，基底表面鍍有導電層。
[0006]優選的是:所述的基底底座為圓形。
[0007]優選的是:所述的基底為硅膠、橡膠或聚氨基甲酸酯。
[0008]優選的是:孔設置在模套側面或底面。
[0009]優選的是:所述的電極針均勻排布在底座上。
[0010]優選的是:所述的電極針為針頭細針尾粗的形狀。
[0011]優選的是:所述的電極針針頭為圓形或弧形。
[0012]優選的是:所述的導電層為氮化鈦。
[0013]本發明還提供一種基于直流磁控濺射技術的干式軟電極的制備方法，其制備步驟如下:
[0014](I)基底的制作:在模具中注塑橡膠或聚氨基甲酸酯材料，成型；
[0015](2)基底鍍膜；
[0016](3)安裝模套:將導電片與基底底座緊貼，把導電片的導電線穿過模套側面的孔，并用模套將導電片與基底底座固定；
[0017]其中，基底鍍膜又有以下幾個步驟:①基底清洗，采用丙酮、酒精和去離子水的比例為8:2:1的比例在超聲波中清洗IOmin ;②將基底置于多靶磁控濺射鍍膜機的真空室內，抽真空，真空度控制在l*10-3Pa以上，加熱溫度為150-200°C 預濺射，單獨向濺射室通入氬氣，壓強約為1.0Pa，輝光放電后對鈦靶表面進行預濺射15min ;④濺射，控制氬氣與氮氣流量比例為3:1，濺射時間為20-40min ;⑤退火，退火的溫度選擇在400°C以下。
[0018]本發明的有益效果在于:
[0019]1、采集腦信號的可靠性，靈敏度。氮化鈦是良好的導體，阻抗極低，電阻率為22*10_6 Ω /cm2。室溫下氮化鈦具有很好的化學穩定性和生物相容性。氮化鈦干式軟電極良好的性能保證了實時采集的腦電信號的靈敏性、準確性。
[0020]2、電極鍍層附著力強，附著均勻，厚度可控，顏色可控。在軟體硅膠、橡膠或聚氨基甲酸酯材料上，采用磁控濺射技術鍍膜，根據濺射的時間不同，可控制鍍膜的厚度。根據氮氣、氬氣的比例不同，可以控制鍍層顏色。
[0021]3、電極柔軟，舒適性好。式軟電極是橡膠或聚氨基甲酸酯材料，該材料柔軟，患者或受試者佩戴舒適，無壓迫感。[0022]4、巧妙的結構設計。針狀電極結構設計，更利于電極與頭皮的接觸。尤其適合頭發長的患者或受試者。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明的結構示意圖一。
[0024]圖2是本發明的結構示意圖二。
[0025]圖3是本發明的俯視圖。
[0026]圖4為鍍膜的沉淀速率隨工作壓強的變化曲線。
[0027]圖5圖為鍍膜沉淀速率隨濺射功率的變化曲線。
[0028]圖中，1-基底；2-底座；3_電極針；4_導電片；5-模套；6-孔；7_導電線。
【具體實施方式】
[0029]下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。
[0030]如圖1-3所示的:一種基于直流磁控濺射技術的干式軟電極，它包括基底1，基底I包括底座2和位于底座2上方的若干電極針3。基底I底座2為圓形，電極針3均勻排布在底座2上。各個電極針3可以緊密相鄰，電極針3之間也可以存在一定的間隙。電極針3針頭為圓形或弧形。電極針3為針頭細針尾粗的形狀。基底I選用硅膠、橡膠或聚氨基甲酸酯，材料柔軟。底座2底部設有導電片，導電片4設有導電線7，導電線7的材料可以是多種材料如:紫銅、銅鍍錫材料、銅鍍銀、銀箔絲等材料。并通過模套5將導電片4與基底I底座2緊密相連，模套5設有供導電線7通過的孔6，孔6設置在模套5側面(如圖1)或底面(如圖2)。其中，基底I表面鍍有導電層。其中，導電層為氮化鈦。
[0031]本發明還提供一種基于直流磁控濺射技術的干式軟電極的制備方法，其制備步驟如下:
[0032](I)基底I的制作:在模具中注塑硅膠、橡膠或聚氨基甲酸酯材料，成型；
[0033](2)基底I鍍膜；
[0034](3)安裝模套5:將導電片4與基底I底座2緊貼，把導電片4的導電線7穿過模套5側面的孔6，并用模套5將導電片4與基底I底座2固定；[0035]其中，基底鍍膜又有以下幾個步驟:①基底I清洗，采用丙酮、酒精和去離子水的比例為8:2:1的比例在超聲波中清洗lOmin，清洗的主要目的是去除表面污物和化學污物；
②將基底I置于多靶磁控濺射鍍膜機的真空室內，抽真空，為減少真空腔體內的殘余量，保證薄膜的純潔度，真空度控制在l*10_3Pa以上，為了基片表面去除水分，提高膜-基結合力，提高膜粒子的聚集度，需要加熱，加熱溫度為150-200°C 預濺射，單獨向濺射室通入氬氣，壓強約為1.0Pa，輝光放電后對鈦靶表面進行預濺射15min，目的去除Ti靶表面的氧化物等雜質；④濺射，控制氬氣與氮氣流量比例為3:1，濺射時間為20-40min ;⑤退火，靶材材料與基底材料的膨脹系數不同，會影響薄膜與基底的結合力，退火的溫度選擇在400°C以下。
[0036]靶材為純度99.99%的金屬鈦。氬氣純度為99.99%，氮氣純度為99.99%。通過調節氬氣、氮氣的比例，可以調節成膜顏色。成膜顏色由銀白一淺金黃一金黃一紅黃一褐色。隨著氮氣分壓的逐步增加，成膜顏色由銀白一淺金黃一金黃一紅黃一褐色。鍍層的成分也發生相應變化，由2T1-Ti2N-TiN。鍍層成分的變化還影響到膜層的硬度，因為就硬度而言Ti2N>TiN>2Ti。因此當2Ti消失，形成Ti2N,剛好出現TiN時硬度最好，以后隨著TiN的增加硬度又有下降。因2Ti為銀白色，Ti2N為淡金黃色，TiN為金黃色。預濺射功率根據濺射功率決定，一般略高于濺射功率。
[0037]磁控濺射的工作原理是指電子在電場E的作用下，在飛向基底過程中與氬原子發生碰撞，使其電離產生出Ar正離子和新的電子；新電子飛向基片，Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發生濺射。經磁控濺射法鍍膜具有鍍層均勻、附著力強等優點。
[0038]反應磁控濺射沉淀TiN薄膜的原理為:
[0039]N2 — N2++e (氣相中)
[0040]N2++e — 2N (基底上)
[0041]Ti+N—TiN(基底上)。
【權利要求】
1.一種基于直流磁控濺射技術的干式軟電極，其特征在于:它包括基底(1)，基底(1)包括底座(2)和位于底座(2)上方的若干電極針(3),底座(2)底部設有導電片(4),導電片(4)設有導電線(7)，并通過模套(5)將導電片(4)與基底(1)底座(2)緊密相連，模套(5)設有供導電線(7)通過的孔(6)，其中，基底(1)表面鍍有導電層。
2.按照權利要求1所述的干式軟電極，其特征在于:所述的基底(1)底座(2)為圓形。
3.按照權利要求1或2所述的干式軟電極，其特征在于:所述的基底(1)為硅膠、橡膠或聚氨基甲酸酯。
4.按照權利要求1所述的干式軟電極，其特征在于:所述的孔(6)設置在模套(5)側面或底面。
5.按照權利要求1所述的干式軟電極，其特征在于:所述的電極針(3)均勻排布在底座(2)上。
6.按照權利要求1或5所述的干式軟電極，其特征在于:所述的電極針(3)為針頭細針尾粗的形狀。
7.按照權利要求6所述的干式軟電極，其特征在于:所述的電極針(3)針頭為圓形或弧形。
8.按照權利要求1所述的干式軟電極，其特征在于:所述的導電層為氮化鈦。
9.按照權利要求1所述的干式軟電極的制備方法，其特征在于:其制備步驟如下: (1)基底的制作:在模具中注塑橡膠或聚氨基甲酸酯材料，成型； (2)基底鍍膜； (3)安裝模套:將導電片與基底底座緊貼，把導電片的導電線穿過模套側面的孔，并用模套將導電片與基底底座固定； 其中，基底鍍膜又有以下幾個步驟:①基底清洗，采用丙酮、酒精和去離子水的比例為8:2:1的比例在超聲波中清洗IOmin ;②將基底置于多靶磁控濺射鍍膜機的真空室內，抽真空，真空度控制在l*10_3Pa以上，加熱溫度為150-200°C 預濺射，單獨向濺射室通入氬氣，壓強約為1.0Pa，輝光放電后對鈦靶表面進行預濺射15min ;④濺射，控制氬氣與氮氣流量比例為3:1，濺射時間為20-40min，沉積的氮化鈦膜厚度約為5um ;⑤退火，退火的溫度選擇在400°C以下。
【文檔編號】C23C14/35GK103876737SQ201410138138
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2014年4月8日
【發明者】高發展, 許倩 申請人:青島柏恩鴻泰電子科技有限公司