一种柔性、可拉伸扭曲的起搏器电极线的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
本发明涉及可拉伸电子学领域，更确切的指，一种高强度可拉伸的柔性起搏器电极线。
[0002]【背景技术】:
近年刚刚兴起的可拉伸电子学，为人们带来了全新的概念和体验。可拉伸柔性导线能够完成许多刚性导线无法完成的任务，比如人工医疗器件、智能服装、仿生材料等。举例来讲，使用可拉伸柔性电极线，使脑起搏器、心脏起搏器嵌到身体中，在大的拉伸收缩过程中依然可以保持稳定工作，这是传统的电极线难以实现的。
[0003]一般来讲，起搏器(peacemaker)，无论是脑起搏器还是心脏起搏器，通常都包括一脉冲产生器1、一电极线2、以及电极头3，详见说明书附图1。上述脉冲发生器I在电池的驱动下产生脉冲电信号，通过上述电极线2中的导线可将脉冲电信号传输至上述电极头3。该电极头便在脉冲电信号的驱动下刺激人体特定区域，从而干涉神经细胞的活动以调节神经传到物质的释放，达到使患病器官正常活动的目的。
[0004]然后，通常情况下，上述电极线2都是由金属构成，由于直径非常小，所以其机械强度和柔韧度都非常有限。在患者正常活动或者肌肉痉挛时，起搏器导线也随着拉伸或折弯，长时间活动或有肌肉异常痉挛时极有可能导致起搏器导线受损甚至断裂，影响起搏器的使用寿命，甚至危及患者的生命安全。
[0005]
【发明内容】
:
鉴于以上，本发明提供一种柔性的起搏器电极线，该电极线具有高强度、可拉伸、可扭曲、可折弯的优点，可以为现今的起搏器电极线提供另一种方案。
[0006]一种可拉伸的柔性起搏器电极导线2，用于连接脉冲电流产生器I和电极头3:包括:至少一组子导线21，详见说明书附图2，附图2为7组子导线缠绕而成。
[0007]所述子导线21，主要包含三个部分，弹性层(芯)211、导电层212、和绝缘保护层213，详见说明书附图3。弹性层(芯)211采用白油80-85%与超软橡胶sebsl0_15%，以及少量滑石粉、胶黏剂混合制成；使用此方法制作的弹性芯(层)具有极好的可拉伸性能，拉伸系数达到15倍，为目前橡胶材质中拉伸倍数最长的材料之一。导电层212采用单臂碳纳米管或者多壁碳纳米管；碳纳米管本身具有优异的力学性能以及轻的质量，使得该导线具有强韧的结构。绝缘保护层213同样采用超软橡胶，该层既可以保证导电层212在拉伸、折弯、扭曲时候不因为相互叠加、解叠加而发生大的电阻变化，同时也起到保护导电层的作用。
[0008]所述子导线21，断裂伸长率最高可达1500%，详见说明书附图4 ;可反复拉伸折弯10000次，应变1400%范围内，电阻变化不超过5%，详见说明书附图5。所以，使用该子导线复合而成的电极导线，具有可反复拉伸、可反复扭曲、可反复折弯不易损坏的特点，可有效降低因为电极线损坏而引起的起搏器故障，延长起搏器使用寿命。
[0009]与现有技术相比，本发明所述电极导线摒弃了金属芯线结构，采用超软橡胶作为基本结构单元，铺不同层数的碳纳米管作为导电层。使得该电极导线具有极高的可拉伸系数，拉伸断裂率高达1500%。同时，在拉伸14倍以上时，依然保持电阻基本不变。且反复拉伸10000次性能基本不变。该导线提供了不同于常规意义上的起搏器导线的解决方案，同时也可用于其他传感器、驱动器导线用途。所以，依据本发明所做的本发明精神内的其他变化，都应该在本发明的包含范围之内。
[0010]【附图说明】:
图1.一种心脏起搏器示意图。
[0011]图2.本发明涉及的一种电极线实施例及其横截面示意图。
[0012]图3.本发明涉及的子导线横截面结构示意图。
[0013]图4.本发明实施例涉及的子导线断裂伸长倍数测试数据，子导线原长1cm。
[0014]图5.本发明实施例涉及的子导线在不同拉伸次数下，伸长率与电阻变化数据图。
[0015]图6.子导线以螺旋扭曲缠绕方式构成绞线构造时的结构示意图。
[0016]图7.本发明实施例涉及的子导线制作步骤示意图。
[0017]图8.本发明实施例涉及的子导线导电层电镜图。
[0018]图9.本发明涉及的子导线收缩时截面示意图，图示导电层弯曲收缩，橡胶层紧密结合保持电阻稳定性。
[0019]图10.本发明涉及的导电层212使用机械铺设方法示意图。
[0020]图11.本发明实施例中折弯测试数据图。
[0021]图12.本发明实施例涉及的的扫描电镜图。
[0022]图13.本发明涉及的心脏起搏器实施例模拟剧烈活动时的脉冲效果示意图。
[0023]【具体实施方式】:
以下将结合说明书附图详细说明本发明提供的可拉伸起搏器电极导线。
[0024]请参照图1、图2，依据较佳实施例的起搏器电极线2，可用于图1所示的起搏器。该起搏器通过脉冲发生器I发射脉冲信号，该脉冲信号经过所述电极导线2传输至电极头3，最终作用于人体细胞，例如脑细胞或者心脏肌肉细胞。
[0025]所述的电极线2至少包含一组子导线21，本实施例采用较佳数据的7组子导线，请参阅图2。在本实施例中，7组子导线21按照束状结构平行紧密连接在一起，其中空的地方采用超软橡胶或者高纯硅橡胶等具有生物兼容性的高分子粘合。所述子导线21的直径
0.l_3mm。当然，上述子导线21的排列方式除了束状平行排列之外，还可以采用相互螺旋缠绕的扭转绞线结构，请一并参考附图6 ;附图6左图为七股子导线螺旋缠绕示意图，右图为照片截图。
[0026]请参阅子导线横截面图3，所述电极线子导线21至少包含三个部分:超软弹性芯(层)211、导电层212、和绝缘保护层213。其制作流程请一并参阅附图6，以下按步骤详细说明:
O使用80-85%白油、10-15%热塑橡胶sebs，以及少量滑石粉、胶黏剂1_5%，热熔搅拌均匀后，挤出成型，生成超软弹性芯211，超软弹性芯直径约为0.l-3mm ;本实施例制作直径Imm ；
2)将步骤I制备的超软弹性芯211根据导线所需拉伸率拉伸至原长的1-14倍，优选的倍数为6-14倍，本实施例选取倍数为12.5倍。原直径Imm的弹性芯拉伸12.5倍之后，直径约为0.2-0.3_。然后在拉伸后的弹性芯之上铺设碳纳米管m层，m为阿拉伯数字，范围为1-200 ;优选的碳纳米管层数m范围为20-80。本实施例选取的层数m = 20。铺设完毕之后，在碳纳米管之上滴少量乙醇等有机溶剂，使碳纳米管全部浸润，可达到碳纳米管与弹性芯紧密贴合的作用。所述的碳纳米管轴向全部平行于弹性芯(层)轴向方向排列，如有一定的倾斜角，则倾斜角越小越好。
[0027]3)在弹性芯211拉伸状态下铺设导电层212完毕，最后在导电层212之上再次喷涂软橡胶制备绝缘保护层213。绝缘保护层厚度约为1-100微米，本实施例213层喷涂厚度50微米。该橡胶层主要起到两大作用:一是绝缘和保护作用，二是保证导电层212在拉伸、折弯、扭曲时候不因为碳纳米管层相互叠加、解叠加而发生大的电阻变化。请一并参考附图9，导电层212拉伸回复后，上层铺设的橡胶层213可以有效隔阻导电层碳纳米管的挤压叠加而引起的电阻变化。
[0028]上述制作步骤需要指出