[发明专利]基于石墨烯的柔性冠状心电电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于石墨烯的柔性冠状心电电极及其制备方法。

背景技术

心电图是医生用于诊断人体心脏疾病和监测人体健康状况的重要依据。通常，心电电极通过导联线将心脏附近的电信号传递给心电图机。其中，心电电极的阻抗、极化特性、生物稳定性等特性会对电生理信号的准确性产生很大影响。目前，可用于测量心电信号的电极有金属平板电极、吸附电极、圆盘电极、悬浮电极、干电极和软电极等。按其制作材料又可分为铜合金镀银电极、镍银合金电极、锌银铜合金电极、不锈钢电极和银-氯化银电极等。

目前，作为柔性基底材料的主要有聚酰亚胺(PI)、聚对二甲苯(PA)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中，PDMS早在上世纪60年代就开始应该用于各种植入式器件和封装。相比而言，PDMS的生物安全性已经得到人们的广泛认可。此外，PDMS的杨氏模量(Mpa)远远小于PI和PA的杨氏模量(Gpa)，因此PDMS具有更好的柔韧性和延展性。

然而，PDMS表面的金属层制作和图形化一直是个难题。PDMS的热膨胀系数远远大于金属材料的热膨胀系数，而且PDMS材料表面能较低，与金属薄膜的粘附性较差。因此，以PDMS作为柔性基底制作金属层时容易出现金属层脱落或龟裂，从而影响电极的导电效果，甚至是使导电性失效。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，它具备许多独特的性质，比如石墨烯中电子的运动速度能够达到光速的1/300，因此它拥有超强的导电性；石墨烯拥有超大比表面积，是潜在的高效储能材料；石墨烯是矿物质中最软的，有良好的韧性，可以弯曲。因此，石墨烯在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航空、军工、新一代显示器等传统领域和新兴领域都显示出了巨大潜力。

在制备微纳米器件时，常需要对石墨烯进行图形化处理。常用的石墨烯图形化方法主要有光刻、离子刻蚀工艺或直接生长图形化的石墨烯再转移或纳米压印工艺。对石墨进行光刻、离子刻蚀，得到图形化的石墨烯。该方法精确度高，工艺难度大，图形化过程中容易对石墨烯造成污染和损伤；直接生长图形化的石墨烯再转移，这种方法制备的石墨烯纯度高，但成本较高；纳米压印法，在需要有图形的地方印上石墨烯，缺点是无法得到较为复杂的图形，同时制模成本也较高。

如申请号为201010282148.0的中国专利所揭露的一种带有放大器的心电干电极，所述心电干电极设有电极体、信号输出线，所述电极体是由导电性能良好的金属制作的导电片构成，导电片形如草帽，设有平沿，中间设有凸圆，凸圆上再设多个凸点，导电片的外面有电镀层；边缘设有电信号输出线；在凸圆下面设有凹槽，凹槽内设有微型放大电路板；凹槽内还设有环氧树脂密封层；电信号输出线与放大电路板电连接；在导电片的周围平沿上设有数个固定孔。显然地，所述心电干电极之电极体由导电性能良好的金属制作的导电片构成，其导电性有限，质地坚硬，柔韧性欠佳，与人体皮肤的贴合性差，信噪比低。

为此，寻求一种柔性、导电性好、贴合性佳，且信号稳定、抗干扰能力强的心电电极成为成为本领域亟待解决的问题之一。

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种基于石墨烯的柔性冠状心电电极及其制备方法。

发明内容

本发明是针对现有技术中，传统的心电干电极之电极体由金属制作的导电片构成，其导电性有限，质地坚硬，柔韧性欠佳，与人体皮肤的贴合性差，信噪比低等缺陷提供一种基于石墨烯的柔性冠状心电电极。

本发明的又一目的是针对现有技术之缺陷，提供一种基于石墨烯的柔性冠状心电电极的制备方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种基于石墨烯的柔性冠状心电电极，所述冠状心电电极包括：柔性基底，所述柔性基底表面间隔设置凸部；金属电极，所述金属电极设置在所述柔性基底之凸部一侧，并具有与所述柔性基底之凸部对应设置的拱部，所述间隔设置的拱部构成所述金属电极之冠状阵列；金属种子层，所述金属种子层设置在所述柔性基底与所述金属电极之间；石墨烯导电层，所述石墨烯导电层设置在所述金属电极之异于所述金属种子层一侧，并具有与所述金属电极之冠状阵列相应的形貌；以及电极引线，所述电极引线与所述金属电极连接，并穿设在所述柔性基底中。

可选地，所述金属电极之拱部与所述柔性基底之凸部对应设置的对应方式为所述柔性基底之凸部收容在所述金属电极之拱部所形成的容置空间内，并通过所述金属种子层与所述金属电极形成均一的表面接触，且所述金属电极与所述柔性基底具有相应的表面形貌。