柔性微阵列非侵入电极及可穿戴设备制造技术

柔性微阵列非侵入电极及可穿戴设备，包括柔性导电基底

【技术实现步骤摘要】
柔性微阵列非侵入电极及可穿戴设备


[0001]本专利技术涉及生理电电极
，尤其涉及柔性微阵列非侵入电极及可穿戴设备
。

技术介绍

[0002]生理电信号是生物体最基本的生理现象之一，其中包括肌电
(EMG)、
心电
(ECG)、
脑电
(EEG)、
皮电
(EDA)、
眼电
(EOG)、
胃电
(EGG)
信号等常见的可监测的生理电信号，测量这些人体生理电信号常常需要用到生理电电极
。
这种生理电电极，实际上是通过将生物体内由电化学活动产生的离子电位转换成测量系统可以识别并表征的电流，起到换能器的作用，本质上是一种传感
。
具体来说，电流在生物体内靠离子传导，在电极和导线中靠电子传导，而在电极和人体皮肤的接触界面上，则是将离子电流转换成电子电流，从而使生物体和测量仪器体系共同构成电流回路
。
[0003]随着经济社会和医疗技术的发展，人们对身体健康越来越关注
。
现代医学早已证实
ECG、EMG、EEG
等各种人体生理电信号是反映人体健康程度的重要指标
。
因此，研究制备与改进生理电电极具有重要的科研意义和实际的应用价值
。
根据导电材料，生物电电极主要可以分成硬质电极和柔性电极，也可以分成干电极和湿电极两种
。
目前主流的生理电电极包括但不限于金属电极
、Ag/AgClr/>凝胶湿电极
、
微针电极以及织物电极等
。
[0004]近年来，微针电极作为一种重要的生理电电极得到了广泛的发展
。
其主要结构包括表面的导电微针
(
或导电微阵列
)
部分和底部的衬底部分，相关技术中如中国专利
CN113652758 A
和
CN115312332 A
中均公开了相应的微针电极方案
。
然而现有的微针电极仍存在着佩戴时与皮肤贴合不够紧密以及佩戴舒适性不佳的问题，从而影响持续测量的用户体验
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供柔性微阵列非侵入电极及可穿戴设备，电极的衬底和导电层的性能更好，可长期佩戴，舒适度高
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]柔性微阵列非侵入电极，包括柔性导电基底
、
柔性导电层和填充层；所述柔性导电层包括本体和导电微阵列，所述导电微阵列凸起设于本体的上表面，所述本体的下表面内凹形成有容纳腔；所述柔性导电基底设于柔性导电层的底部并将填充层封装于容纳腔内
。
[0008]所述柔性导电层的本体向周边延伸形成有边沿结构
。
[0009]所述柔性导电层的本体厚度为
50nm
～
0.035mm
，本体厚度过高会导致其柔软度变差，过低会导致其强度降低，因此设置上述厚度可保证其柔软度和强度
。
[0010]所述导电微阵列的凸起高度为
0.5
～
6mm
，直径为
0.5
～
2.5mm
，相邻微阵列间距为
0.8
～
4mm。
[0011]所述导电微阵列的接触端呈圆滑状，如此，柔性微阵列非侵入电极与皮肤接触时，
对表皮电位的采集信号更灵敏
、
舒适度更高
。
[0012]所述柔性导电基底和柔性导电层所采用的原料包括高分子聚合物和
/
或天然蛋白材料和导电组分；所述高分子聚合物包括聚氨酯
、
聚酰亚胺
、
硅橡胶；所述天然蛋白材料包括丝素蛋白
、
羊毛角蛋白或其他类似材料的一种或多种
。
[0013]所述导电组分包括碳纳米管
、
金属纳米线或其他介观导电材料的一种或多种；所述金属纳米线包括金纳米线
、
银纳米线
、
铜纳米线的一种或多种
。
[0014]所述填充层采用的原料为硅橡胶或者聚氨酯
。
[0015]一种可穿戴设备，包括所述的柔性微阵列非侵入电极，所述可穿戴设备用于生理电信号监测
。
[0016]需要说明的是，皮肤由表皮
、
真皮和皮下组织组成
。
表皮层总的深度为
1.7mm(0.1mm、0.6mm、1.0mm)
，所述导电微阵列上微阵列的凸起高度过高会导致其直至真皮层，过低会导致其稳定性较差，为了保证微阵列电极的灵敏度和舒适性，所以选择微阵列的凸起高度为
0.5
～
1mm
，直径为
0.75
～
1mm
，相邻微阵列间距为
0.8
～
2mm。
[0017]可选地，当本专利技术电极所采集的为心电或肌电等生理电信号时，所述导电微阵列上的微阵列凸起高度为
0.5mm
，直径为
750
μ
m
，相邻微阵列间距为
1mm。
[0018]需要说明的是，由于头发的存在，较短的凸起可能会被阻隔，使电极无法充分接触到头皮
。
因此，为了能够穿过头发并与头皮充分接触，脑电极需要设计更长的凸起阵列
。
这样的设计可以确保电极凸起能够穿过头发层，并紧密贴合头皮，以准确记录脑电活动
。
这种更长的凸起可确保信号的稳定性和准确性，从而提高脑电信号的质量和可靠性
。
所以选择微阵列的凸起高度为1～
6mm
，直径为1～
2.5mm
，相邻微阵列间距为2～
4mm。
[0019]可选地，当本专利技术电极所采集的为脑电等生理电信号时，所述导电微阵列上的微阵列凸起高度为
6mm
，直径为
2.3mm
，相邻微阵列间距为
3mm。
[0020]所述的柔性微阵列非侵入电极的制备方法，包括以下步骤：
[0021]1)
将高分子聚合物溶液和
/
或天然蛋白水溶液与导电组分分散液混合而成的混合溶液倒入微阵列模具，烘干后得到柔性导电层；
[0022]2)
在柔性导电层的容纳腔内加入填充层，进行固化；
[0023]3)
将高分子聚合物溶液和
/
或天然蛋白水溶液与导电组分分散液混合而成的混合溶液覆盖在填充层上方，进行封装，烘干后得到一种柔性微阵列非侵入电极
。
[0024]所述高分子聚合物溶液和导电组分分散液可以是水作为溶剂，也可以是有机液体作为溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
柔性微阵列非侵入电极，其特征在于：包括柔性导电基底
、
柔性导电层和填充层；所述柔性导电层包括本体和导电微阵列，所述导电微阵列凸起设于本体的上表面，所述本体的下表面内凹形成有容纳腔；所述柔性导电基底设于柔性导电层的底部并将填充层封装于容纳腔内
。2.
如权利要求1所述的柔性微阵列非侵入电极，其特征在于：所述柔性导电层的本体向周边延伸形成有边沿结构
。3.
如权利要求1所述的柔性微阵列非侵入电极，其特征在于：所述柔性导电层的本体厚度为
50nm
～
0.035mm。4.
如权利要求1所述的柔性微阵列非侵入电极，其特征在于：所述导电微阵列的凸起高度为
0.5
～
6mm
，直径为
0.5
～
2.5mm
，相邻微阵列间距为
0.8
～
4mm。5.
如权利要求1所述的柔性微阵列非侵入电极，其特征在于：所述导电微阵列的接触端呈圆滑状
。6.
如权利要求1所述的柔性微阵列非侵入电极，其特征在于：所述柔性导电基底和柔性导电层所采用的原料包括高分子聚合物和
/
或天然蛋白材料和导电组分；所述高分子聚合物包括聚氨酯

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：卓智柔云厦门科技有限公司，
类型：发明
国别省市：