一种可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜、其制备方法及应用与流程

本发明属于生物医药，尤其涉及一种可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜、其制备方法及应用。

背景技术：

1、人类的脑部特征、心跳及肌肉收缩等活动都伴随着电信号的产生，通过在体表放置表面电极可采集获得相应的脑电、心电和肌电信号。由于无创表面电信号监测规避了植入式电极的感染风险，被大众广泛接受，在科学研究和日常医疗中具有明显优势。表面电极作为电信号监测系统的重要元件，直接决定监测信号质量。

2、表面电极可以分为湿电极和干电极。商用导电凝胶是一种含水量高于80％的粘稠导电流体，充当皮肤与电极的界面导电层，在心电、肌电、脑电的监测中均有应用，但导电凝胶含水量高，容易变干变硬，丧失导电性，造成监测失效。商用贴片电极将ag/agcl硬质电极和导电凝胶封闭在胶纸里，这种湿电极存在三个方面的缺陷，不能满足长期监测的需求，具体表现为：(1)由于导电凝胶含水量高，随着时间的延长，凝胶脱水变干而失去导电性，不适于长期应用场景；(2)商用贴片电极厚度较厚、质地较硬，不具备拉伸导电性，在监测大变形动作的肌电时，容易与皮肤脱附，造成信号丢失；(3)湿电极与皮肤长期接触会导致严重的皮肤过敏问题。干电极作为无水器件，其导电性能长期稳定，但受限于电极-皮肤之间长期共形贴附的问题，其界面阻抗不稳定，具体表现为：硬质干电极存在着监测过程中与皮肤产生滑移、界面阻抗不稳定的问题，也不适合长期监测；柔性干电极因其柔性聚合物的特质，与皮肤生物相容性好，柔软舒适，正逐渐成为体表电信号长期监测的选择方案，但长期监测中，体表出汗和运动干扰造成电极与皮肤之间贴附性能变差，甚至引起电极损坏或者脱落。因此，迫切需要开发一种能够在长期监测中抗运动干扰且抗汗粘结的可拉伸电极具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜、其制备方法及应用，本发明中的导电薄膜能够制备出同时具有生物相容性、可拉伸、自粘附和自愈合的柔性生物电干电极，实现电极-皮肤界面的稳定，可用于长程生物电信号的监测。

2、本发明提供一种可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜，由导电聚合物、柔性聚合物和多羟基化合物制备得到，

3、所述导电聚合物为聚(亚乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)；

4、所述柔性聚合物为聚乙烯吡咯烷酮，或者水性聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和单宁酸中的两种或两种以上的组合。

5、优选的，所述多羟基化合物为乙二醇和/或山梨醇。

6、优选的，所述柔性聚合物在导电薄膜中的质量分数为50～85％。

7、优选的，所述多羟基化合物的质量为导电聚合物溶液质量的0.2％～3.5％。

8、本发明提供如上文所述的可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

9、a)将聚(亚乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)溶液与多羟基化合物混合均匀，得到第一混合液；

10、b)将两种或两种以上的柔性聚合物水溶液依次加入第一混合液中，混合均匀，得到共混混合液；

11、c)将所述共混混合液干燥，得到可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜。

12、优选的，所述步骤c)中干燥的温度为50～70℃，所述步骤c)中干燥的时间为2～3小时。

13、本发明提供一种薄膜干电极，由上文所述的可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜和铜导线制备得到。

14、本发明提供如上文所述的薄膜干电极在制备肌电、心电、脑电信号检测装置中的应用。

15、本发明提供了一种可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜，由导电聚合物、柔性聚合物和多羟基化合物制备得到，所述导电聚合物为聚(亚乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)；所述柔性聚合物为聚乙烯吡咯烷酮，或者水性聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和单宁酸中的两种或两种以上的组合。本发明中的柔性聚合物，或者柔性聚合物与多羟基化合物之间能够通过氢键作用缠结在一起，形成物理交联作用。本发明提供的薄膜干电极具有阻抗稳定性、柔性可拉伸性、抗汗粘附性，解决了湿电极变干和长期佩戴过敏的问题，以及皮肤大变形下的电信号监测困难的问题。且本发明提供的薄膜干电极可以实现自愈合功能，延长电极的使用寿命。

技术特征：

1.一种可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜，由导电聚合物、柔性聚合物和多羟基化合物制备得到，

2.根据权利要求1所述的可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜，其特征在于，所述多羟基化合物为乙二醇和/或山梨醇。

3.根据权利要求1所述的可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜，其特征在于，所述柔性聚合物在导电薄膜中的质量分数为50～85％。

4.根据权利要求1所述的可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜，其特征在于，所述多羟基化合物的质量为导电聚合物溶液质量的0.2％～3.5％。

5.如权利要求1所述的可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c)中干燥的温度为50～70℃，所述步骤c)中干燥的时间为2～3小时。

7.一种薄膜干电极，由权利要求1～4任意一项所述的可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜和铜导线制备得到。

8.如权利要求7所述的薄膜干电极在制备肌电、心电、脑电信号检测装置中的应用。

技术总结
本发明提供了一种可拉伸、自粘附、自愈合导电薄膜、其制备方法及应用，由导电聚合物、柔性聚合物和多羟基化合物制备得到，所述导电聚合物为聚(亚乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)；所述柔性聚合物为聚乙烯吡咯烷酮，或者水性聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和单宁酸中的两种或两种以上的组合。本发明中的柔性聚合物，或者柔性聚合物与多羟基化合物之间能够通过氢键作用缠结在一起，形成物理交联作用。本发明提供的薄膜干电极具有阻抗稳定性、柔性可拉伸性、抗汗粘附性，解决了湿电极变干和长期佩戴过敏的问题，以及皮肤大变形下的电信号监测困难的问题。且本发明提供的薄膜干电极可以实现自愈合功能，延长电极的使用寿命。

技术研发人员：张淑景,王晗,吕振东,程京
受保护的技术使用者：博奥生物集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17