一种基于织物制作柔性电极的方法与流程

本发明涉及电极制备技术领域，尤其涉及一种基于织物制作柔性电极的方法。

背景技术：

目前，最常用的生物电信号采集电极主要分为湿性电极和干性电极；其中一种湿电极主要以氯化银电极(ag/agcl)银浆为主，其使用前后均需要清洗，费时费力，另一种湿性电极为导电疑胶，但这种电极只能单次使用，使用时长上有限制，长时间使用后导电凝胶会变干燥，使得与皮肤的接触性及导电性能下降；干性电极主要包括导电金属硬质型干电极和导电面料干电极，其中导电金属硬质型干电极型态上都是硬质结构，容易引起佩戴不舒适感；而导电面料干电极与皮肤的接触面相对并不完整，受拉伸后容易发生形变而导致阻抗发生变化，从而导致采集信号质量变差；因此，如何使电极具备良好的导电性能的同时，兼具良好的舒适性以及长时间多频次使用的特性，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于织物制作柔性电极的方法，以解决现有技术中电极存在的导电性能差、舒适性差以及时效性不高的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于织物制作柔性电极的方法，包括如下步骤，

在厚度为0.025mm-0.15mm的电极附着层上制备电极层；

将所述电极附着层通过热压的方式贴合至柔性织物上，形成柔性电极。

本发明的有益效果在于：采用本发明提供的基于织物制作柔性电极的方法制备的柔性电极具有导电性能好、舒适性强以及时效性高的特点，能够满足用户的穿戴需求；在厚度为0.025mm-0.15mm的电极附着层上制备电极层，电性能稳定且表面平整，能够均匀地与皮肤贴合，搭配柔性织物形成的柔性电极，具有良好的柔韧性和亲肤性，在使用过程中能够紧密贴合皮肤，并且松紧适中，在保证电性能稳定的前提下，满足了穿戴时舒适度的要求，满足了长时间多频次使用的需求。

附图说明

图1为本发明实施例一的基于织物制作柔性电极的方法的流程图；

图2为采用本发明实施例一的基于织物制作柔性电极的方法制备的柔性电极的结构示意图；

图3为采用本发明实施例一的基于织物制作柔性电极的方法制备的柔性电极展开状态下的截面结构示意图；

图4为采用本发明实施例一的基于织物制作柔性电极的方法制备的柔性电极佩戴状态下的截面结构示意图；

图5为采用本发明实施例一的基于织物制作柔性电极方法制备的柔性电极对心电信号采集的展示图；

图6为采用本发明实施例一的基于织物制作柔性电极方法制备的柔性电极对脑电信号采集的展示图。

标号说明：

1、柔性织物；2、粘接层；21、热熔胶胶膜；22、热熔胶胶网膜；3、电极附着层；4、电极层。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图3，一种基于织物制作柔性电极的方法，包括如下步骤，在厚度为0.025mm-0.15mm的电极附着层3上制备电极层4；

将所述电极附着层3通过热压的方式贴合至柔性织物1上，形成柔性电极。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在厚度为0.025mm-0.15mm的电极附着层3上制备电极层4，电性能稳定且表面平整，能够均匀地与皮肤贴合，搭配柔性织物1形成的柔性电极，具有良好的柔韧性和亲肤性，在使用过程中与能够紧密贴合皮肤，并且松紧适中，在保证电性能稳定的前提下，满足了穿戴时舒适度的要求。

进一步的，所述电极附着层3的伸长率小于5％。

由上述描述可知，电极附着层3的伸长率小于5％，尺寸稳定性良好，基于其制作的电极层4不会因为过度拉伸而导致电极阻抗有明显变化，并且能够使所述柔性电极与皮肤接触的舒适性更好。

进一步的，所述电极附着层3与所述柔性织物1之间还设有粘接层2，所述电极附着层3通过所述粘接层2贴合至所述柔性织物1上。

由上述描述可知，所述粘接层2便于所述电极附着层3紧密地与所述柔性织物1贴合。

进一步的，所述粘接层2为热熔胶或热熔胶胶膜21。

由上述描述可知，可根据实际的应用需求对所述粘接层2的粘接形式进行选择。

进一步的，在“将所述电极附着层3通过热压的方式贴合至柔性织物1上”时，在130℃-150℃的温度条件下对所述电极附着层3保压3-10秒。

由上述描述可知，在130℃-150℃的温度条件下对所述电极附着层3保压3-10秒，能够使所述粘接层2粘接效果更好，贴合效果更好。

进一步的，所述电极附着层3的材质为pi或pet。

由上述描述可知，可根据实际的应用需求对所述电极附着层3的材质进行选择，利于设计维度的拓展。

进一步的，所述电极层4通过印刷工艺在所述电极附着层3上印制成型。

由上述描述可知，通过印刷工艺直接在所述电极附着层3上印制成型所述电极层4，工序简单，利于生产效率的提升。

进一步的，所述电极层4成型后，在150℃的条件下对电极层4烘烤10分钟后，或者，在130摄氏度的条件下烘烤30分钟。

由上述描述可知，在所述电极层4成型后，对所述电极层4进行高温烘烤，能够增加银浆在所述电极附着层3上的附着力，降低所述电极层4边缘翘曲的风险。

实施例一

请参照图1和图2，本发明的实施例一为：一种基于织物制作柔性电极的方法，包括如下步骤，

s1、提供一柔性织物1作为衬底，具体的，所述柔性织物1的材质为涤纶材质，此外，所述柔性织物1还可以是但不限于超细纤维、人造丝、纤维与棉毛丝麻等的混织物或涤纶与胺纶及人造丝的混织物。

s2、提供一电极附着层3，其中所述电极附着层3的伸长率小于5％，在所述电极附着层3上制备电极层4，作为可选的，所述电极附着层3的材质可以是pi(聚酰亚胺)或者pet(聚对苯二甲酸类塑料)材质，具体可根据实际的应用需求进行选择，在本实施例中，所述电极附着层3的材质为pet材质，由于pet材质的特性，使得电极附着层3具有表面平整、耐蠕变、耐摩擦以及尺寸稳定性强等特性；进一步的，经过多次的验证，所述电极附着层3的厚度宜在0.025mm-0.15mm之间选取；所述电极附着层3太厚会使本柔性电极的硬度变大，影响到本柔性电极的柔韧性；电极附着层3太薄，则会加大加工难度，因此，本实施例中采用0.05mm厚度的pet作为电极附着层3。

在本实施例中，所述电极层4的成型方式为：通过印刷工艺直接在所述电极附着层3上印制成型，具体的，所述电极层4的材质为氯化银电极(ag/agcl)，此外，所述电极层4的材质还可以是不锈钢或导电石墨烯，具体可根据实际的应用需求印制所述电极层4的材质进行选择；进一步的，为提升所述电极层4(ag/agcl银浆)在所述电极附着层3(pet)上的附着力，降低所述电极层4边缘翘曲的风险，当所述电极层4印制完毕后对其进行高温烘烤，具体的，在150℃的温度条件下烘烤10分钟，或者，在130摄氏度的温度条件下烘烤30分钟。

具体的，印制过程中选用可拉伸导电银浆作为所述电极层4的印制材料，印制厚度为0.03mm，在5％的拉伸范围内柔性电极不开裂，阻抗无明显变化，，测试电阻率小于1ω·cm，电极层4表面到电极信号输出接点之间的电阻实际测量小于10ω。

具体的，电极层4印制后在150°的条件下，烘烤10分钟，能够增加电极层4在电极附着层3上的附着力，经过高温烘烤后，采用3m600薄膜透明测试胶带测试附着力100次后，电极层4表面无明显刮痕及脱落现象。

另外，在其他一些实施例中，所述电极层4的成型方式还可以是：先在所述电极附着层3上压合一层铜膜，再通过光刻工艺(包括曝光、显影、蚀刻等工序)在所述电极附着层3上形成所述电极层4，进一步的，当通过光刻工艺制备所述电极层4时，所述电极附着层3的厚度为0.075mm，进行蚀刻工序后，在所述铜膜上镀一层厚度为0.1μm的纯金层，如此，能够改善铜膜易氧化以及容易使皮肤过敏的问题。

s21、在所述电极层4的部分区域贴附绝缘保护膜，具体的，所述电极层4包括与人体皮肤直接接触的接触部以及不与人体接触的导电线路，为避免所述导电线路暴露而导致短路，需要在所述导电线路上贴附绝缘保护膜，所述绝缘保护膜的厚度为50微米。

s22、对所述电极附着层3进行冲压，容易理解的，将所述电极附着层3上未印制所述电极层4的部分通过冲压的方式去除，能够减小所述电极附着层3的体积，确保所述电极附着层3与所述柔性织物1压合后整体的柔韧性和可弯折性。

s3、在所述电极附着层3远离所述电极层4的一侧形成粘接层2，可选的，所述粘接层2可以是涂覆于所述电极附着层3上的热熔胶，或者，所述粘接层2可以是以贴合方式贴合于所述电极附着层3上的热熔胶胶膜21、热熔胶胶网膜22或热熔复合pet膜，又或者，还可以是将热熔胶棒在高温下溶解后均匀涂敷于所述电极附着层3上形成所述粘接层2；上述粘接层2的成型方式均可确保所述电极附着层3与所述柔性织物1紧密贴合；进一步的，所述粘接层2的厚度可根据实际的应用需求进行设置，所述粘接层2太厚则会影响本柔性电极佩戴的舒适性，粘接层2过薄则会导致所述电极附着层3受所述柔性织物1的拉伸干扰而影响阻抗值的稳定性，并且过薄的粘接层2会影响电极附着层3与柔性织物1之间粘接的可靠性，因此，所述粘接层2的厚度范围选取为0.1-0.8mm。

请结合图3和图4，在本实施例中，所述粘接层2包括至少一层热熔胶胶膜21以及至少一层热熔胶胶网膜22，具体的，所述热熔胶胶膜21的数量为三层，所述热熔胶胶网膜22的数量为两层，相邻两层所述热熔胶胶膜21之间设有一层所述热熔胶胶网膜22，容易理解的，当所述柔性电极佩戴至人体时，所述柔性织物1会发生一定弧度的形变拉伸，由于所述电极附着层3相比所述柔性织物1更靠近人体皮肤，因此，所述电极附着层3的弯曲弧度要小于所述柔性织物1的弯曲弧度(如图4所示)，当随着所述柔性织物1的形变拉伸，所述电极附着层3必定会受影响而产生一定程度的拉伸，这也是引起所述电极附着层3阻抗变化的主要原因，但本实施例中的所述电极附着层3与所述柔性织物1之间通过热熔胶胶网膜22进行粘接，由于热熔胶胶网膜22上具有若干通孔，能够在所述柔性织物1与所述电极附着层3之间形成镂空结构，如此，便能够缓解所述电极附着层3受所述柔性织物1拉伸的影响，进而降低电极附着层3阻抗发生变化的风险；更具体的，在上述两层所述热熔胶胶网膜22中，靠近所述电极附着层3一侧的所述热熔胶胶网膜22的目数大于靠近所述柔性织物1一侧的所述热熔胶胶网膜22的目数，如此，使得所述柔性织物1的拉伸力大部分作用于目数较小的所述热熔胶胶网膜22上，小部分的拉伸力通过另一所述热熔胶胶网膜22缓解掉，并且目数较大的所述热熔胶胶网膜22能够确保所述电极附着层3粘接的稳定性。

s4、将涂覆有所述粘接层2的所述电极附着层3贴附至所述柔性织物1上；

具体的，首先将所述柔性织物1摊平，清除所述柔性织物1上的杂质与静电，再将所述电极附着层3通过热压的方式贴合至所述柔性织物1上，更具体的，为确保所述粘接层2的粘接效果，热压温度为130℃-150℃，保压时间为3-10秒，这样可以确保粘接层2的热熔胶能在附着层3及柔性织物1中间充分溶解与渗透，贴合效果更好。

进一步的，将涂覆有所述粘接层2的所述电极附着层3贴附至所述柔性织物1之后，还包括对所述电极附着层3进行剥离测试，其中测试过程中的剥离力大于10n。

s5、将贴合有所述电极附着层3的柔性织物1裁剪成需要的形状。

s6、将裁剪好的柔性织物1进行缝制形成柔性电极，可选的，可在所述柔性织物1内填充柔软舒适的太空棉等材质，以形成不同的形状。

采用本发明提供的基于织物制作柔性电极的方法制备而成的柔性电极可作为生物电信号采集的一个独立部件使用，也可以作为生物电信号采集系统一个组合件使用；具体的，所述柔性电极可适用但不限于心电、脑电或肌电等生物电信号的采集；

更具体的，请结合图5，图5为采用上述方法制备的柔性电极对心电信号采集的展示图，其中信号为通过两手指直接按住电极层4表面五秒采集的心电信号，横坐标为时间，单位为秒；纵坐标为信号幅值，单位是微伏。

图6为采用本发明实施例一的基于织物制作柔性电极方法制备的柔性电极对脑电信号采集的展示图，信号为通过电极层4直接接触前额头皮af7、fp1、fpz、fp2、af8电极位置采集到的基于fpz的af7与af8位置的脑电电信号，横坐标为时间，单位为秒；纵坐标为信号幅值，单位是微伏。

综上所述，采用本发明提供的基于织物制作柔性电极的方法制作的柔性电极材质具有良好导电性的同时、更具有柔软性、亲肤性、透气性等特性，能够满足用户的穿戴需求，其上的电极层的材质属于低阻抗、高导通率的材质，电极阻抗较小，能有效采集及传导人体电信号；在厚度为0.025mm-0.15mm的柔性附着层上制备电极层，电性能稳定且表面平整，具有良好的尺寸稳定性，搭配柔性织物形成的柔性电极，确保在使用过程中不会由于拉伸导致电极表面阻抗发生变化，具有良好的柔韧性的同时兼顾了电极阻抗的稳定性，使得在使用过程中能够紧密贴合皮肤，并且松紧适中，采集的电信号稳定可靠；本发明所制备的电极在制作及使用过程中均不需使用凝胶，突破了柔性电极使用时间上及使用次数上的限制，满足了长时间多频次使用的需求。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。