[发明专利]一种用于加速毛发再生的柔性可延展热电器件及制备方法

说明书

本发明的目的在于提供一种用于加速毛发再生的柔性可延展热电器件及其制备方法，属于柔性生物电子技术领域。该器件包括的可延展的热电发电机和可延展电极两部分均可与皮肤形成良好的贴附，在体温驱动下，可以实现稳定的脉冲电压输出，若在较大的温差驱动的情况下能实现稳定的直流电压输出，不仅可以用于人体脱发干预治疗，也可用于动物的毛发刺激生长，在人类健康管理和畜牧业领域均具有巨大经济价值和重要社会意义。

技术领域

本发明属于柔性生物电子技术领域，具体涉及一种柔性可延热电器件，以及该热电器件在刺激生物体毛发再生方面中的应用。

背景技术

基于物理场干预-组织再生理论，电刺激对于生物体毛发再生有着积极的作用，即在电场的刺激下，生物体体内钙离子流入真皮乳头细胞的速度加快，多种生长因子的分泌得到了有序调节，该生理变化将会干预刺激有关蛋白的合成及相关细胞的分裂，进而促进毛囊的增殖和毛发再生。目前，已经有利用压电材料对器件进行供电的电刺激生发装置。但由于压电材料固有的物理性质，使得该装置只有运动时才能工作，而在静态时难以为生物体提供稳定的电刺激干预。

热电发电机是一种基于热电材料的发电器件，可以实现热能与电能的之间的互相转换。相较于太阳能及氢能源等可再生能源，热电发电装置在有恒定温差的环境下(如皮肤与室内空气之间的温差)，可以实现持续稳定的输出。目前，依据整体的可弯曲性能，热电发电机主要可以分为硬质热电发电机和柔性热电装置两类。其中硬质热电发电机的工艺相对成熟，已经广泛应用于能量采集、制热和制冷。但是由于硬质器件本身是不可弯曲的，对贴附性要求较高的复杂形貌表面难以实现高效的能量转换。而柔性热电发电装置相较于硬质热电发电机具有更好的可拉伸和可弯曲性能，可以更好的贴附于生物体皮肤等复杂表面。目前的柔性热电发电器件可以弯曲但不能拉伸，因此这部分器件和皮肤难以共形无缝贴附，达到最优热电转换效果。

同时，目前的柔性热电装置制备工艺主要依靠光刻及丝网印刷。由于这两种制备方案依赖于掩模来实现不同的电极图案制备，使得依托于这两种制备方案的柔性热电装置很难面向不同的应用场景，以及快速制备具有不同面积及不同电极材料需求的柔性可延展热电发电机。

综上，如何在电刺激应用领域中实现可拉伸的柔性热电装置以及简便、高效制备就成为了研究重点。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于加速毛发再生的柔性可延展热电器件及其制备方法。该器件包括的可延展的热电发电机和可延展电极两部分均可与皮肤形成良好的贴附，在体温驱动下，可以实现稳定的脉冲电压输出，若在较大的温差驱动的情况下能实现稳定的直流电压输出，不仅可以用于人体脱发干预治疗，也可用于动物的毛发刺激生长，在人类健康管理和畜牧业领域均具有巨大经济价值和重要社会意义。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于加速毛发再生的柔性可延展热电器件，包括可延展的热电发电机、可拉伸电刺激电极和直流转换模块；

所述可延展的热电发电机包括两层封装层和m×n个阵列排布的热电单元，所述热电单元由顶电极、底电极和位于两个电极之间的热电颗粒组成，相邻两个热电单元通过蛇形线连接顶电极或者底电极，使得所有热电单元依次串联连接；首尾两个热电单元中，均只有底电极，作为延展的热电发电机的输出端，用于输出探测电信号；所述底电极或顶电极中的一个为热端，另一个为冷端，所述热端放置位置的温度高；所述两层封装层用于封装热电单元；

所述可拉伸电刺激电极用于和皮肤贴覆，对待刺激区域输出电刺激，并具有图案结构，所述图案结构使得电刺激电极具备可拉伸功能；

所述可延展的热电发电机输出高电位的正极与直流转化模块标准电路的V_in端口连接，输出低电位的负极与直流转化模块标准电路的GND端口连接，标准电路的C₁口和C₂口与可拉伸电刺激电极的正负极分别通过导线连接，即可得到所需的柔性可延展热电器件。