[发明专利]一种可用于健康监测的新型水凝胶电极贴片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可用于健康监测的新型水凝胶电极贴片及其制备方法，具体制备方法包括：将甘油、明胶、聚乙烯醇和植酸溶于水，在70~100℃的环境使上述混合物转变为澄清的透明溶液，再将该透明溶液倒入模具中进行冷冻处理，即得到一种可用于健康监测的新型水凝胶电极贴片。本发明新型水凝胶电极贴片无色透明，具有良好的空间稳定性、锁水性、导电性、抗菌性、黏附性和易完整剥离性，在人机交互医疗监控设备方面具有良好应用前景。

技术领域

本发明属于水凝胶制备技术领域，具体涉及一种可用于健康监测的新型水凝胶电极贴片的制备方法及应用。

背景技术

随着人工智能的快速发展，可穿戴柔性电子设备能够实现人体运动信息及生理信息（如肌电、心电、脑电）的实时监测，在健康检测、人机交互等领域具有重要应用。水凝胶由3D微结构网络高分子构建而成，其材料柔软而富有弹性，具有良好的生物相容性和皮肤贴合性，因此开发具有传感功能的导电水凝胶成为当下研究热点。为了获得准确的生理信号，并减少人体运动对信号的干扰，应用于可穿戴设备的导电水凝胶材料和皮肤间要有良好的黏附作用，因此大量研究聚焦于如何提高水凝胶的导电性和黏附性，而忽略了材料和皮肤的剥离问题，这使得器械使用完毕后，从皮肤不完全剥离造成的残留易引起使用者心理不适，器械寿命短暂，甚至由于与皮肤粘性过大而对皮肤造成损害。通过仿生学研究（例如章鱼吸盘，壁虎脚，牛蒡种子等），虽然实现了界面间的可逆黏附，但它们大多适用于粗糙的平坦基材，在自由形态和柔软表面（例如皮肤）上的使用效果并不理想。因此，开发出一种可用于健康监测的具有可控黏附/剥离的导电水凝胶材料贴片，无疑在柔性电子可穿戴、医疗监控，生物电子器械等领域具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于健康监测的新型水凝胶电极贴片及其制备方法。

本发明通过如下过程实现：

一种可用于健康监测的新型水凝胶电极贴片，包括如下组分：甘油、明胶、聚乙烯醇、植酸和水，各组分之间的质量比相当于质量百分数为5~50wt %甘油水溶液与明胶、聚乙烯醇和质量百分数为30~80wt %植酸水溶液的质量比为（5~25）:（0.1~2）:（1~10）:（10~50）。

上述的聚乙烯醇分子量为16000-200000Da，明胶的分子量为20000-150000Da。

一种可用于健康监测的新型水凝胶电极贴片的制备方法，包括以下步骤：将甘油水溶液与明胶、聚乙烯醇和植酸水溶液混合均匀得透明溶液，再将该透明溶液倒入模具中，冷冻交联即得到可用于健康监测的新型水凝胶电极贴片。

上述的甘油水溶液中甘油的质量百分数为5~50wt %；植酸水溶液中植酸的质量百分数为30~80wt %；所述的聚乙烯醇分子量为16000-200000Da，明胶的分子量为20000-150000Da。甘油水溶液:明胶:聚乙烯醇:植酸水溶液的质量比为（5~25）:（0.1~2）:（1~10）:（10~50）。

上述溶液混合过程温度为30~100℃，优选为70~100℃。

上述溶液混合才用搅拌方式，搅拌转速为400~1500 r/min。

上述交联反应的温度为4 ~ -50℃，保持时间为15~72小时。

上述方法所获得的新型水凝胶电极贴片无色透明，具有良好的空间稳定性、锁水性、导电性、抗菌性、黏附性和易完整剥离性。