本发明专利技术涉及一种蜂窝电极贴片的制备方法以及蜂窝电极贴片和应用，包括以下步骤：S1、制备透明自粘附导电水凝胶；S2、制作蜂窝柔性电极贴片；S3、将S1制备的自粘附导电水凝胶进行特定的裁剪，得到相应形状的水凝胶，然后把水凝胶粘附在S2蜂窝柔性电极贴片裸露的金电极上，最后在电极贴片覆盖一层PET保护膜，进行封装处理，得到透明自粘附高导电水凝胶的蜂窝电极贴片。本发明专利技术的优点是：具有透气性、柔性可穿戴、低界面阻抗、高抗干扰能力等。有望运用到运动员的电生理信号实际监测，助力训练中运动员肌肉跟踪与科学指导。肌肉跟踪与科学指导。肌肉跟踪与科学指导。
【技术实现步骤摘要】
蜂窝电极贴片的制备方法以及蜂窝电极贴片和应用
[0001]本专利技术涉及一种蜂窝电极贴片的制备方法以及蜂窝电极贴片和应用，涉及凝胶电极材料及其应用领域。
技术介绍
[0002]电生理信号是人体运动健康的重要指标，在所有生理信号当中，电信号会伴随着人体从思想到肌肉运动到消化过程等日常活动，器官、组织以及神经元活动都与电势相关。
[0003]电生理信号主要是通过具有电活性细胞的细胞膜电位发生变化产生的。电生理信号主要包括：脑电信号、心电信号、肌电信号。通过对心电信号的监测可以及时发现心脏相关疾病，如心率失常、心肌梗死等；通过对脑电信号监测可以及时发现脑部相关疾病，如癫痫发作等；对肌电信号的监测，可以对运动员训练时不同部位肌肉在短跑发力过程中的体表形变，避免运动员运动损伤。通过高科技仪器和设备对运动员体能、技术、恢复等各个环节进行全方位监控，对运动员的体能和技术状况进行全面的诊断和分析，制订个性化的训练方案，可以实现全面提升竞技能力与水平。随着电生理信号监测需求不断增大，尤其是针对高水平运动员运动训练的辅助设备，对于电生理监测的设备提出更高的要求。
[0004]电极是电生理监测采集信号的重要部分。电极可以分为两类：一种是针状电极，另外一种是表面电极。由于前者使用需要侵入人体皮肤表面，给测试者带来巨大的痛苦，所以目前在电生理监测应用较为广泛的是表面电极。银/氯化银凝胶电极（Ag/AgCl凝胶电极）已运用在医疗、运动健康等实际的电生理监测，是目前商业使用较为广泛的表面电极。传统的Ag/AgCl凝胶电极主要是贴片、Ag/AgCl金属电极、导电凝胶构成 （专利号：CN113303803A、专利号：CN109645987A）。商业的Ag/AgCl凝胶电极虽然使用广泛，但是存在以下问题：1）商业凝胶导电率普遍较底，电极与皮肤界面阻抗较大，容易产生运动伪影，导致采集信号信噪比低。这主要是皮肤与电极之间存在较大的界面阻抗；2) 在人体运动出汗的过程中，导致贴片脱落现象，无法采集信号；3）Ag/AgCl金属电极的抗拉伸性差，无法进行拉伸、扭曲、压缩；4）商业Ag/AgCl凝胶电极贴片透气性较差，长期贴附在皮肤中会容易过敏。理想化的电生理信号采集电极应该能具备以下特点：透气性、导电性、可拉伸性、生物相容性、粘附性、柔性等。目前，已经有相关研究人员针对Ag/AgCl凝胶电极的缺陷，开发出一系列性能优异的电极。一方面，研究人员通过构建高导电水凝胶网络作为电极，实现电生理信号的监测。但仍然存在很多不足，比如专利技术人通过制备透明粘附导电水凝胶作为电极（专利号：CN113143280A）水凝胶导电率为（0.14
‑
1.47S/m），导电率较低；专利技术人开发了一种准双网络水凝胶电极(专利号：CN202111192888.X)，该水凝胶电极皮肤接触阻抗在低频率（20Hz
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1KHz）下高达到10 6.5 Ω，阻抗过大，不适用于低频的肌电信号采集。除此以外，水凝胶的制备方法普遍较为复杂且需各种助剂参与反应，这些助剂往往残留在水凝胶中，且毒性较大，比如采用自由基引发聚合反应的方法时，需要引发剂以及催化剂，其中引发剂：过硫酸铵有神经毒性、催化剂：四甲基乙二胺也是中毒物质。（专利技术专利：CN108794773A）。另一方面，研究员通过设计蛇形状超薄金属薄膜电极，可以实现电极与皮肤的共性接触。但是这种电极
由于采用的材料是金属薄膜，在扭曲、拉伸过程的拉伸性能较差，受外界的抗干扰能力也较弱。除此以外，该电极主要是利用超薄薄膜与皮肤之间的范德华力实现粘附，但是这种粘附作用力较弱，不能保证其持续的粘附。综上所述，按照目前现有技术开发出一种高导电、低阻抗、可拉伸、与皮肤能够实现共形接触的电极，仍然具有较大挑战。
[0005]为解决以上存在的问题，从“科学辅助竞技训练”的实际需求出发，专利技术一款基于自粘附高导电水凝胶的蜂窝电极贴片，用于实际运动员肌电信号的采集，实时监测运动员训练时肌肉的情况，可以有效避免运动员的运动损伤，全面提高运动员成绩。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题是克服传统的银/氯化银凝胶电极的缺陷，提供一种高导电、透明的、低界面阻抗的凝胶蜂窝电极用于电生理信号监测。为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种蜂窝电极贴片的制备方法以及电极贴片和应用，本专利技术的技术方案是：一种蜂窝电极贴片的制备方法，包括以下步骤：S1、制备透明自粘附导电水凝胶；S2、制作蜂窝柔性电极贴片；S3、制备透明自粘附高导电水凝胶的蜂窝电极贴片。
[0007]所述的步骤S1具体为：S1
‑
1、将聚乙烯醇用溶剂溶解，在油浴105℃下反应1h，得到溶液；S1
‑
2、取步骤S1
‑
1制备的溶液，先加入含磷酸基团的化合物，然后再加入含羧基化合物，进行均匀搅拌后超声脱气，在油浴90
‑
105℃下反应1
‑
2h，形成前驱液；S1
‑
3、将步骤S1
‑
2制备的溶液注入不同形状的硅胶模具中，在
‑
20℃
‑
40℃下冷冻24
‑
72h，得到不同形状的水凝胶；S1
‑
4、将制备水凝胶进行去离子冲洗，洗掉残余未反应的物质，并用氮气吹扫凝胶表面，把表面水分吹干，最终得到高导电自粘附透明水凝胶。
[0008]所述聚乙烯醇的聚合度的范围1000
‑
2000，醇解度88%
‑
99%；所述聚乙烯醇的质量浓度为10%
‑
15%。
[0009]所述聚乙烯醇的聚合度：1700，醇解度：99%；所述聚乙烯醇的质量浓度为12%。
[0010]在所述的步骤S1
‑
1中，溶剂为去离子水或甘油；在所述的步骤S1
‑
2中，所述的含磷酸基团的化合物为羟基乙叉二膦酸、植酸、氨基三甲叉膦酸或乙二胺四亚甲基膦酸中的一种，该含磷酸基团的化合物的质量浓度为16%
‑
40%；所述的含羧基化合物为2
‑
羟基膦酰基乙酸，该2
‑
羟基膦酰基乙酸的质量分数为10%
‑
40%。
[0011]所述含磷酸基团的化合物中的磷酸基团的含量影响水凝胶的导电性能；同时水凝胶的网络结构也会影响导电性能，所述含磷酸基团的化合物的质量浓度为20%。
[0012]所述的步骤S2具体为：S2
‑
1、基材的选择：设计具有蜂窝形状的电极贴片，该电极贴片具有蜂窝形状的基底，采用的材料为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯树脂或透明涤纶树脂的一种，并将基材剪裁至贴片所需的尺寸；S2
‑
2、图案的雕刻：利用激光雕刻机，将设计好的图案进行激光雕刻，得到具有六
边形图案的柔性基底板；S2
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3、清洗：采用等离子清洗方法，对步骤S2
‑
1的电极贴片进行清洗处理，清洗掉表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种蜂窝电极贴片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备透明自粘附导电水凝胶；S2、制作蜂窝柔性电极贴片；S3、制备透明自粘附高导电水凝胶的蜂窝电极贴片。2.根据权利要求1所述的蜂窝电极贴片的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1具体为：S1
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1、将聚乙烯醇用溶剂溶解，在油浴105℃下反应1h，得到溶液；S1
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2、取步骤S1
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1制备的溶液，先加入含磷酸基团的化合物，然后再加入含羧基化合物，进行均匀搅拌后超声脱气，在油浴90
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105℃下反应1
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2h，形成前驱液；S1
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3、将步骤S1
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2制备的溶液注入不同形状的硅胶模具中，在
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20
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40℃下冷冻24
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72h，得到不同形状的水凝胶；S1
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4、将制备水凝胶进行去离子冲洗，洗掉残余未反应的物质，并用氮气吹扫凝胶表面，把表面水分吹干，最终得到高导电自粘附透明水凝胶。3.根据权利要求2所述的蜂窝电极贴片的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度的范围1000
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2000，醇解度88%
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99%；所述聚乙烯醇的质量浓度为10%
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15%。4.根据权利要求3所述的蜂窝电极贴片的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度：1700，醇解度：99%；所述聚乙烯醇的质量浓度为12%。5.根据权利要求2所述的蜂窝电极贴片的制备方法，其特征在于，在所述的步骤S1
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1中，溶剂为去离子水或甘油；在所述的步骤S1
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2中，所述的含磷酸基团的化合物为羟基乙叉二膦酸、植酸、氨基三甲叉膦酸或乙二胺四亚甲基膦酸中的一种，该含磷酸基团的化合物的质量浓度为16%
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40%；所述的含羧基化合物为2
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羟基膦酰基乙酸，该2
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羟基膦酰基乙酸的质量分数为10%
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40%。6.根据权利要求5所述的蜂窝电极贴片的制备方法，其特征在于，所述含磷酸基团的化合物中的磷酸基团的含量影响水凝胶的导电性能；同时水凝胶的网络结构也会影响导电性能，所述含磷酸基团的化合物的质量浓度为20%。7.根据权利要求1所述的蜂窝电极贴片的制备方法，其特征在于，所述的步骤S2具体为：S2
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1、基材的选择：设计具有蜂窝形状的电极贴片，该电极贴片具有蜂窝形状的基底，采用的材料为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇...
【专利技术属性】
技术研发人员：李风煜，李健良，王赞梅，
申请(专利权)人：广东比派科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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