[发明专利]基于SMP的螺旋形监测脑电装置及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于SMP的螺旋形监测脑电装置及其制备方法。该装置具有仿生三明治结构，在处于展平状态时沿厚度方向自上而下依次包括采集信号装置、中间层SMP、加热装置和底层SMP，其中中间层SMP和底层SMP由永久形状可重构的材料制成，采集信号装置和加热装置均为图案化的金属薄膜，并且当对加热装置施加电压时，随着温度超过中间层SMP和底层SMP的转变温度，中间层SMP和底层SMP逐渐恢复至永久形状，监测脑电装置的螺旋形状发生膨胀，在工作状态下，监测脑电装置的螺旋半径大于被试的耳道半径，使得采集信号装置与被试的耳道内侧紧密接触。

技术领域

本发明涉及医疗检测技术领域，具体地，涉及一种基于形状记忆聚合物(SMP)的螺旋形、仿生三明治结构监测脑电装置及其制备方法，其中该监测脑电装置可以通过主动加热实现螺旋攀爬，从而可以实时监测耳道内脑电信号。

背景技术

耳道是距离颞区较近的区域，能够深入耳道内监测到脑电信号将对颞区肿瘤等病人提供非常重要的借鉴意义。前期诸多工作大部分都是依托于耳塞等支撑物将电极与支撑物集成，从而达到测试目的，但该测试具有明显的缺点：由于该支撑物被插入耳道，被试无法同时与外界沟通交流，且有明显的阻塞感与不舒适感，从而导致所引入的与任务无关的复杂情绪波动对后续信号分析带来极大的困难。

形状记忆高分子(SMP)是一类新型的功能高分子材料，是当前高分子材料研究、开发、应用的一个新的分支点。然而，目前尚未有将任何SMP应用于监测脑电装置的报道。SMP同时兼具有塑料和橡胶的特性。通过对SMP进行分子设计及分子结构的调整，能够使其在一定条件下被赋予一定的形状(起始态)。当外部条件发生变化时，SMP可相应地改变形状并将其固定(变形态)。如果外部环境以特定的方式和规律再次发生变化，SMP便可逆地恢复至起始态。至此，完成“记忆起始态-固定变形态-恢复起始态”的循环。SMP的形状记忆效应来源其内在两相结构，即可逆相与固定相。对于热响应型SMP，在被加热至SMP转变温度以上后，分子网络中的可逆相被激活。在SMP受到外力作用下时，分子网络结构发生变形，此时维持外力，并将SMP温度冷却至转变温度以下，可逆相发生冻结，材料保持为“临时形状”。撤去外力，并再次将SMP加热至其转变温度以上，被冻结的可逆相激活，SMP在熵弹性作用下恢复至其“永久形状”。传统热固性SMP的永久形状大多依赖于制备时所用模具形状，参考文献1中则记载了永久形状可重构的SMP体系，在该材料体系中，研究者们将可逆动态共价键引入到SMP聚合物网络，突破了模具对SMP永久形状设定的限制。

现有技术文献

参考文献

参考文献1：Zhao Q,Zou W,Luo Y,et al.Shape memory polymer network withthermally distinct elasticity and plasticity.Science Advances.2016,2:e150129

发明内容

本发明是鉴于上述脑电监测中存在的问题而做成的，其目的在于使被试能够在进行脑电监测的同时与外界沟通交流，并且在监测脑电装置插入耳道时的阻塞感与不适感能被减轻或克服，从而减少无关的情绪波动对信号分析的影响。

本发明提供一种基于SMP的螺旋形监测脑电装置，其具有仿生三明治结构，所述监测脑电装置处于展平状态时沿厚度方向自上而下依次包括采集信号装置、中间层SMP、加热装置和底层SMP，其中，所述中间层SMP和所述底层SMP由永久形状可重构的材料制成，所述采集信号装置和所述加热装置均为图案化的金属薄膜，并且当对所述加热装置施加电压时，随着温度超过所述中间层SMP和所述底层SMP的转变温度，所述中间层SMP和所述底层SMP逐渐恢复至永久形状，所述监测脑电装置的螺旋形状发生膨胀，在工作状态下，所述监测脑电装置的螺旋半径大于被试的耳道半径，使得所述采集信号装置与所述被试的耳道内侧紧密接触。

本发明还提供了一种基于SMP的螺旋形监测脑电装置的制备方法，所述方法包括以下步骤：