[发明专利]一种柔性电极的制备方法、柔性电极以及所述电极的使用方法

说明书

本发明公开了一种柔性电极的制备方法、柔性电极以及所述柔性电极的使用方法。其中，柔性电极的制备方法包括如下步骤：I.基于柔性薄膜和水转印纸，制得柔性薄膜水转印纸；II.在柔性薄膜水转印纸的柔性薄膜表面设置一层金属电极层；III.将电极制作模具放置于金属电极层的表面，基于压花工艺完成对金属电极层以及柔性薄膜水转印纸整体的图案化构建，制得柔性电极；其中，本发明中柔性薄膜包括但不限于聚酰亚胺薄膜或聚脂薄膜。本发明述及的柔性电极的制备方法，基于上述压花工艺，使得电极制作成本大幅降低；另外，本发明通过压花工艺以及对电极制作模具的合理选择，可实现不同图形电极大面积的制备。

技术领域

本发明涉及一种柔性电极的制备方法、柔性电极以及所述电极的使用方法。

背景技术

生物电信号作为评估人体健康水平的重要指标，包含有人体的多种生理状态信息。人体中常见的生物电包括脑电(EEG)、心电(ECG)、肌电(EMG)和眼电(EOG)等。

通过对人体生物电信号的长期监测，能够对多种生理疾病(例如脑血栓、心肌梗塞、视网膜外层病变以及神经肌肉病变等)进行诊断和预防。

此外，生物电信号还能用于人机接口、康复医疗、睡眠检测等领域的研究。

柔性可穿戴医疗设备通过集成不同的传感器，可实现对人体多种生物信号的监测，例如生物电、呼吸、血压、血氧饱和度、脉搏率以及体温等。

生物电信号的采集由传感器(电极)将体内离子电流转化为采集设备中的电子电流而实现，电极作为可穿戴电子设备与人体连接的接口，主要分为湿电极和干电极两种。

湿电极多采用一次性凝胶型Ag/AgCl电极，此类电极上的导电凝胶有效改善了皮肤与电极界面的接触阻抗。然而，一次性凝胶型Ag/AgCl电极存在如下缺陷：

a.不能对生物电信号进行长期监测

随着监测时间的推移，导电凝胶干涸，使得接触阻抗变大，信号质量也会相应降低。

b.易对皮肤产生刺激性现象

由于导电凝胶的使用，使得一次性凝胶型Ag/AgCl在使用过程中会对人体皮肤产生局部发红、皮疹、发痒等刺激性现象，极大限制了使用人员。

c.对皮肤产生损伤

一次性敷料的使用，使得一次性凝胶型Ag/AgCl电极在与人体皮肤分离过程中，会对人体产生较大损伤(例如，磨损角质层)，使人体感受到较大疼痛。

现有的干电极主要分为两种，一种是硬干电极，即无导电凝胶的干电极，另一种是传统的柔性干电极，即无导电凝胶且采用柔性材料制作的干电极。

其中，传统的硬干电极(非柔性的电极)在使用过程中存在如下缺陷：

a.接触阻抗大，信号质量差

干电极由于失去了导电凝胶，非柔性的电极不能与人体皮肤表面充分接触，使得干电极与皮肤之间的接触阻抗会相应增大，信号采集质量降低。

b.运动过程中，易出现伪影现象

与人体皮肤贴合性能差，在运动过程中会产生相对移动，对信号产生伪影现象(运动伪影作为一种动态下的噪声，主要来源于电极与皮肤界面的变化和皮肤自身形变产生的电势)。

c.侵入式硬干电极，由于微针会刺透人体皮肤，给人体带来诸多不适，轻度会引起皮肤过敏等问题，重度会引起交叉感染的问题。

而传统的柔性干电极的制造大多依赖于标准的微电子制造工艺，包括薄膜的真空沉积、旋涂、光刻以及干/湿法蚀刻等过程，此类柔性干电极具有如下缺陷：

a.制备工艺复杂、成本高、不可兼容性加大，限制了柔性电极的商业化使用；