柔性生物电干电极及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115956915A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202111191102.2(22)申请日2021.10.13(71)申请人中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所地址215123江苏省苏州市苏州工业园区独墅湖高教区若水路398号(72)发明人张珽杨显青王书琪李连辉刘梦愿(74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256专利代理师王锋(51)Int.Cl.A61B5/256(2021.01)A61B5/268(2021.01)权利要求书3页说明书11页附图8页(54)发明名称柔性生物电干电极及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种柔性生物电干电极及其制备方法和应用。所述柔性生物电干电极包括依次叠层设置的超亲水层、疏水层和电极层，所述各异质界面间通过医用胶粘附点紧密结合，所述超亲水层、疏水层和电极层均具有多孔网络结构并相互连通，从而在所述柔性生物电干电极内形成多个热‑湿传递毛细通道，保证电极能自发地将皮肤表面汗液输运到其超亲水外层并阻止排出的汗液在反方向上的回流。本发明实施例提供的一种柔性生物电干电极具有超薄的厚度、优异的导电性、优良的透气性和单向透汗性；可实现与皮肤表面复杂纹理的紧密贴附、佩戴舒适、能够抵抗皮肤弯曲和皮肤汗液对其电学性能的干扰、可在正常和皮肤出汗情况下长期稳定地捕获高质量的生物电信号。CN115956915ACN115956915A权利要求书1/3页1.一种具有透气性和单向透汗性的柔性生物电干电极，其特征在于包括依次叠层设置的超亲水层、疏水层和电极层，所述超亲水层、疏水层和电极层之间通过医用胶粘附点相互粘接固定，所述超亲水层、疏水层和电极层均具有多孔网络结构，且所述超亲水层、疏水层和电极层所含的多孔网络结构相互连通，从而在所述柔性生物电干电极内形成多个热‑湿传递毛细通道，所述热‑湿传递毛细通道沿厚度方向贯穿所述柔性生物电干电极。2.根据权利要求1所述的柔性生物电干电极，其特征在于：所述电极层、疏水层和超亲水层沿远离皮肤表面的方向依次设置；优选的，所述超亲水层与疏水层之间及所述疏水层与电极层之间通过离散分布的多个医用胶粘附点固定连接；优选的，所述医用胶粘附点包括溶剂型胶粘剂；优选的，所述医用胶粘附点包括油溶性胶粘剂；优选的，所述医用胶粘附点的材质包括丙烯酸酯压敏胶、BC‑1型医用压敏胶或有机硅压敏胶；优选的，所述医用胶粘附点是通过静电纺丝工艺制作形成的；优选的，所述电极层能够与皮肤表面共形接触，优选的，所述柔性生物电干电极能够与皮肤表面共形贴附；优选的，所述柔性生物电干电极的厚度为5～20μm。3.根据权利要求1或2所述的柔性生物电干电极，其特征在于：所述超亲水层包括超亲水性聚合物纤维膜；优选的，所述超亲水性聚合物纤维膜所含超亲水性聚合物纤维的直径为800～1400nm；优选的，所述超亲水性聚合物纤维膜的孔隙率为＞75％，所含网孔的孔径为2～14μm；优选的，所述超亲水性聚合物纤维膜的厚度为3～15μm；优选的，所述超亲水性聚合物纤维膜的材质包括聚丙烯腈/二氧化硅、聚丙烯酸或纤维素。4.根据权利要求1所述的柔性生物电干电极，其特征在于：所述疏水层包括疏水性聚合物纤维膜；优选的，所述疏水性聚合物纤维膜所含疏水性聚合物纤维的直径为1800～2800nm；优选的，所述疏水性聚合物纤维膜的孔隙率为＞80％，所含网孔的孔径为6～20μm；优选的，所述疏水性聚合物纤维膜的厚度为2～6μm；优选的，所述疏水性聚合物纤维膜的材质包括聚氨酯、聚二甲基硅氧烷或聚乙烯。5.根据权利要求1所述的柔性生物电干电极，其特征在于：所述电极层包括导电网络薄膜，优选为导电金属网络薄膜；优选的，所述导电金属网络薄膜具有由金属纳米线相互交织形成，所述金属纳米线的直径为30～100nm，长径比为＞3000；优选的，所述导电金属网络薄膜的孔隙率为＞90％，所含网孔的孔径为4～16μm；优选的，所述导电金属网络薄膜的厚度为30～300nm；优选的，所述金属纳米线包括银纳米线、金纳米线或铜纳米线；优选的，所述电极层的方阻为2～15Ωsq‑1。6.一种具有透气性和单向透汗性的柔性生物电干电极的制备方法，其特征在于包括：采用静电纺丝方式或3D打印方式制作形成叠层设置的超亲水性聚合物纤维膜、疏水性2CN115956915A权利要求书2/3页聚合物纤维膜；以及在所述疏水性聚合物纤维膜表面形成作为电极层的导电金属网络薄膜，并使所述超亲水性聚合物纤维膜、疏水性聚合物纤维膜以及导电金属网络薄膜之间通过医用胶粘附点粘结固定，所述超亲水性聚合物纤维膜、疏水性聚合物纤维膜和导电金属网络薄膜所含的多孔网络结构相互连通，从而在形成的柔性生物电干电极内形成多个热‑湿传递毛