[发明专利]一种电极及信号检测系统

说明书

本发明属于生物医用器械相关技术领域，其公开了一种电极及信号检测系统，所述电极用到的水凝胶为疏水水凝胶或者粘性水凝胶，其中，所述疏水水凝胶的组分包括丙烯酰胺单体、十二烷基硫酸钠单体、Nacl、C₁₈、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺单体、黏土及引发剂；所述粘性水凝胶的组分包括两性离子单体、丙烯酰胺单体、黏土、粘性单体、甘油、引发剂以及N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺单体。该疏水水凝胶具有良好的疏水性，防止水凝胶遇水时机械性能下降，拉伸性降低，且确保水凝胶电极在湿润场景中稳定工作，扩大了水凝胶电极的使用场景，进而使得检测系统能够持续检测的同时避免引发皮肤疾病。

技术领域

本发明属于生物医用器械相关技术领域，更具体地，涉及一种电极及信号检测系统。

背景技术

近年来，新材料和新工艺方面的相关研究成果推动了生物电测量电极制备工艺和应用的飞速发展。由于表皮电极直接与生物体组织接触，需要有良好的可拉伸性和生物相容性。而传统的生物电测量电极通常由金属材料、硅基材料制造加工而成，具有较高的杨氏模量。因此，将传统刚性电极直接应用于生物柔软组织不仅会导致测量信号的准确性不高，还会引发严重的组织损伤，而解决这一问题的方法是将电极柔软化。

相比于传统刚性电极，柔性电极与人体皮肤贴合更加紧密和舒适，因此对人体组织刺激更小。常用的柔性电极主要通过在弹性体上填充导电材料制成，由基底层、电极层和封装层组成。其中，基底材料和封装材料主要为聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷和聚对二甲苯，电极材料主要为金属(金、银和铂等)、碳材料(碳纳米管和石墨烯等)和导电聚合物。尽管这提供了一种简单的柔性电极制造方法，但较差的拉伸能力仍不能满足柔性电极的高应变要求。

近年来的研究表明，人体的脑电信号和情感状态间存在着相关性，通过一些分析手段和智能算法便可以构建脑电信号和情感状态之间的联系，从而根据脑电信号判断人体的情感状态。但受限于传统器件极差的拉伸性和生物相容性，商用的可穿戴设备无法判断用户的情感状态。因此开发一种能够持续采集脑电信号的可穿戴设备，在治疗和预防心里疾病方面有着广阔前景。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电极及信号检测系统，所提供的水凝胶中的疏水水凝胶的制备原料进行了改进，使得该疏水水凝胶具有良好的疏水性，防止水凝胶遇水时机械性能下降，拉伸性降低，且确保水凝胶电极在湿润场景中稳定工作，扩大了水凝胶电极的使用场景，进而通过结构设计和水凝胶电极赋予检测模块能够紧密贴附于人体皮肤并共形的能力，能够持续检测的同时避免引发皮肤疾病。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种应用于电极的水凝胶，所述水凝胶为疏水水凝胶或者粘性水凝胶，其中，所述疏水水凝胶的组分包括丙烯酰胺单体、十二烷基硫酸钠单体、Nacl、C₁₈、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺单体、黏土及引发剂；

所述粘性水凝胶的组分包括两性离子单体、丙烯酰胺单体、黏土、粘性单体、甘油、引发剂以及N,N’-亚甲基双丙烯酰胺单体。

进一步地，所述疏水水凝胶的组分中，所述丙烯酰胺单体、所述十二烷基硫酸钠单体及所述C₁₈所占的质量分数分别为1.5wt％～3wt％、2wt％～5wt％、0.1wt％～0.3wt％。

进一步地，所述疏水水凝胶的组分中的C₁₈能由C₁₆、C₁₄、C₁₂或者C₈替换。

进一步地，所述粘性水凝胶的组分中，所述丙烯酰胺、所述黏土、两性离子单体及粘性单体所占的质量百分数分别为10wt％～30wt％、1.5wt％～3wt％、2wt％～3wt％、1wt％～2wt％。

进一步地，所述两性离子单体包括ATAC、SBMA、AMPS、CDME中的任意一种或多种；所述粘性单体包括多巴胺、聚多巴胺、单宁酸中的任意一种或多种；所述引发剂为光引发剂Irgacure2959。