本发明专利技术提供一种基于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。
【技术实现步骤摘要】
基于SMP的螺旋形监测脑电装置及其制备方法
本专利技术涉及医疗检测
，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。
技术介绍
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：ZhaoQ,ZouW,LuoY,etal.Shapememorypolymernetworkwiththermallydistinctelasticityandplasticity.ScienceAdvances.2016,2:e150129
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术提供一种基于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。本专利技术还提供了一种基于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：通过图案化金属薄膜形成采集信号装置和加热装置；利用转印过程将所述采集信号装置和所述加热装置集成到基于SMP的仿生三明治结构中，该仿生三明治结构为所述采集信号装置/中间层SMP/所述加热装置/底层SMP；将所述仿生三明治结构进行加热软化、缠绕在具有第一直径的第一棒体上，然后进行热处理，使所述中间层SMP和所述底层SMP的分子网格结构发生变形，记忆所述中间层SMP和所述底层SMP的永久形状；将所述仿生三明治结构冷却至所述中间层SMP和所述底层SMP的转变温度以下，从所述第一棒体上取下该仿生三明治结构，加热软化后使所述三明治结构缠绕在具有小于所述第一直径的第二直径的第二棒体上，使所述中间层SMP和所述底层SMP固定为临时形状，从所述第二棒体取下所述仿生三明治结构，获得所述螺旋形监测脑电装置。根据本专利技术的基于SMP的螺旋形监测脑电装置及其制备方法，能够使被试在进行脑电监测的同时与外界交流，并且极大地缓解了装置被插入耳道时被试的不适感，为更准确地进行脑电信号分析提供了保证。附图说明根据以下参照附图对示例性实施例的详细说明，本专利技术的其它特征及方面将变得清楚。图1是根据本专利技术的一个实施方式的监测脑电装置处于展平状态时的截面图。图2是根据本专利技术的一个实施方式的监测脑电装置中的采集信号装置的平面图。图3是根据本专利技术的一个实施方式的监测脑电装置中的加热装置的平面图。图4是根据本专利技术的另一实施方式的监测脑电装置处于展平状态时的截面图。图5是位于耳道中的根据本专利技术的实施方式的监测脑电装置的示意图。图6示出了位于耳道中的根据本专利技术的实施方式的监测脑电装置在工作状态下的示意图。附图标记说明1监测脑电装置10采集信号装置20聚二甲基硅氧烷(PDMS)30中间层SMP40加热装置50底层SMP101电极102信号线103引线端401电阻402引线端2耳道具体实施方式下面参照附图说明本专利技术的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本专利技术，而不用于穷举本专利技术的所有可行的方式，也不用于限制本专利技术的范围。图1是根据本专利技术的一个实施方式的监测脑电装置1处于展平状态时的截面图，示出了该监测脑电装置1的类似于三明治的层状结构。如图1所示，该监测脑电装置1沿厚度方向自上而下(自外而内)依次包括：采集信号装置10、中间层SMP30、加热装置40和底层SMP50，各层的厚度可以分别为7μm-13μm(例如10μm)、80μm-120μm(例如100μm)、7μm-13μm(例如10μm)和80μm-120μm(例如100μm)。在该实施方式的监测脑电装置1中，采用了两种永久形状可重构的SMP，即中间层SMP30(较软)和底层SMP50(较硬)。这两种SMP的转变温度不同、弹性模量也不同，其中作为支撑结构的较硬的底层SMP50的转变温度例如为45℃，弹性模量为MPa量级，在结构中主要起到类似于骨架的支撑作用；较软的中间层SMP30的转变温度例如为37℃，弹性模量为kPa量级，在结构中主要起到方便转印与操作的作用。当达到转变温度时，SMP(即，中间层SMP30)的黏度会增大，从而无需其它胶水等辅助液体就可使采集信号装置10和加热装置40集成，并且在一定程度上能够辅助监测脑电装置1的整体变形。需要说明的是，尽管在该实施方式中示出了采用两种永久形状可重构的SMP的示例，但是本专利技术不限于此。仅采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于SMP的螺旋形监测脑电装置，其特征在于，其具有仿生三明治结构，所述监测脑电装置(1)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(10)、中间层SMP(30)、加热装置(40)和底层SMP(50)，其中，/n所述中间层SMP(30)和所述底层SMP(50)由永久形状可重构的材料制成，/n所述采集信号装置(10)和所述加热装置(40)均为图案化的金属薄膜，并且/n当对所述加热装置(40)施加电压时，随着温度超过所述中间层SMP(30)和所述底层SMP(50)的转变温度，所述中间层SMP(30)和所述底层SMP(50)逐渐恢复至永久形状，所述监测脑电装置(1)的螺旋形状发生膨胀，在工作状态下，所述监测脑电装置(1)的螺旋半径大于被试的耳道半径，使得所述采集信号装置(1)与所述被试的耳道内侧紧密接触。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于SMP的螺旋形监测脑电装置，其特征在于，其具有仿生三明治结构，所述监测脑电装置(1)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(10)、中间层SMP(30)、加热装置(40)和底层SMP(50)，其中，
所述中间层SMP(30)和所述底层SMP(50)由永久形状可重构的材料制成，
所述采集信号装置(10)和所述加热装置(40)均为图案化的金属薄膜，并且
当对所述加热装置(40)施加电压时，随着温度超过所述中间层SMP(30)和所述底层SMP(50)的转变温度，所述中间层SMP(30)和所述底层SMP(50)逐渐恢复至永久形状，所述监测脑电装置(1)的螺旋形状发生膨胀，在工作状态下，所述监测脑电装置(1)的螺旋半径大于被试的耳道半径，使得所述采集信号装置(1)与所述被试的耳道内侧紧密接触。
2.根据权利要求1所述的监测脑电装置，其特征在于，所述中间层SMP(30)和所述底层SMP(50)的材料不同，其中所述中间层SMP(30)的材料比所述底层SMP(50)的材料软，所述中间层SMP(30)的转变温度小于所述底层SMP(50)的转变温度，所述中间层SMP(30)的弹性模量为kPa量级，所述底层SMP(50)的弹性模量为MPa量级。
3.根据权利要求1或2所述的监测脑电装置，其特征在于，所述监测脑电装置(1)还包括聚二甲基硅氧烷(20)，所述聚二甲基硅氧烷(20)在所述厚度方向上位于所述采集信号装置(10)与所述中间层SMP(30)之间，并且所述聚二甲基硅氧烷(20)的厚度为5μm-10μm。
4.根据权利要求1或2所述的监测脑电装置，其特征在于，所述采集信号装置(10)、所述中间层SMP(30)、所述加热装置(40)和所述底层SMP(50)的厚度分别为7μm-13μm、80μm-120μm、7μm-13μm和80μm-120μm。
5.根据权利要求1或2所述的监测脑电装置，其特征在于，所述采集信号装置(10)和所述加热装置(40)均沿所述厚度方向自上而下依次包括第一聚酰亚胺、第一金属层、第二金属层和第二聚酰亚胺，所述第二金属层用于粘结所述第一金属层与所述第二聚酰亚胺。
6.根据权利要求5所述的监测脑电装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，王宙恒，张迎超，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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