CN103654764B - 干粘接医用胶带及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干粘接医用胶带及其制备方法；所述医用胶带为具有阵列结构微米级蘑菇形柱子的聚合物薄膜，所述聚合物为聚二甲基硅氧烷。本发明还涉及干粘接医用胶带的制备方法，步骤1，取第一张硅片，旋涂光刻胶，烘干，用UV光进行曝光、显影，可得阵列孔结构模板；步骤2，将聚二甲基硅氧烷浇铸在所述阵列孔结构模板上，固化，将聚二甲基硅氧烷取下；步骤3，取第二张硅片，旋涂聚二甲基硅氧烷，将步骤2取下的聚二甲基硅氧烷放置在第二张硅片上，取下后，放置在第三张硅片上，固化，将聚二甲基硅氧烷取下，即可。本发明通过范德华力贴在皮肤上，可固定测量的生理电极，对皮肤无刺激，长期使用粘接力不会下降，适合于长期的生理信号监测。

Description

干粘接医用胶带及其制备方法

技术领域

本发明属于医学领域，具体地说，涉及一种干粘接医用胶带及其制备方法。

背景技术

近年来，随着微机电系统（MEMS：Micro-Electro-MechanicalSystems)技术的不断发展和成熟，使得微电子设备和微传感器等微型系统应用范围不断扩大，已广泛应用于民用、医学、军事等领域。基于微加工技术的仿生技术得到了迅速的发展。

在一个实时的医疗护理系统中，诊断器件通过一个医用胶带固定在皮肤上来监测人体重要的信号，特别是心脏类的疾病常常需要长期监测。因此，这就要求在监测时候需要使用无刺激、生物相容、能够长期保持粘接力的医疗胶带。由于老年人或者婴幼儿的皮肤更敏感、脆弱，因此在监测这类的病人时候更需要使用此类的医用胶带。目前，心脏监测的器件是传统的湿电极，湿电极由于需要导电膏和皮肤准备等监测的辅助措施导致湿电极已经不适合应用于长期监测生理电信号的系统，这就需要一种新的监测工具，干电极的概念便被提出来。干电极克服了传统的湿电极的缺点，可以长期监测人体电信号而不受影响。而用于固定干电极的医用胶带是基于丙烯酸酯材料制作而成。丙烯酸酯材料容易对皮肤造成过敏症状，而且，此类的粘接片在使用过几次过后，粘性会急剧下降，失去了固定的作用。近些年来，一种基于仿生壁虎脚上纤毛的干粘接技术得到发展。根据研究，壁虎能够在墙壁或者天花板上快速的爬行，是由于壁虎脚上的存在成千上万个纤毛。该种纤毛能够与被接触的物体表面通过范德华力紧密的结合在一起。

目前，针对干粘接技术如何提高粘接力，降低制造成本是一个迫在眉睫的问题。一方面，现有的仿生壁虎脚技术很难制造出和壁虎脚一样的结构。另一方面，制造更小的尺寸和多层继承结构增加了制造成本。另外，将干电极与干粘接集成在一起进行长期监测人体生理信号也是当前的研究方向。

经过对现有技术文件的检索发现，MoonKyuKwak,Hoon-EuiJeong,KahpY.Suh在《AdvanceMaterial》23(2011)3949-3953上撰文“Rationaldesignandenhancedbiocompatibilityofadryadhesivemedicalskinpatch”(“增强生物相容性的干粘接医用皮肤片的合理设计”《先进材料》)，该文提及使用SOI硅片，通过光刻、两步DRIE刻蚀、键合等技术制作一种蘑菇形结构的干粘接医用胶带用来固定生理电极。虽然，蘑菇形的干粘接被研究证明是目前粘接性能突出的一种结构。但是，此文的制造工艺复杂，结构可控性差，并且多步的DRIE刻蚀和键合技术的使用极大地增加了制造成本。而且，该文也未能将干电极与干粘接技术集成在一起。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种干粘接医用胶带及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，

第一方面，本发明涉及一种干粘接医用胶带，所述医用胶带为具有阵列结构微米级蘑菇形柱子的聚合物薄膜，所述聚合物为聚二甲基硅氧烷。

优选地，所述聚合物薄膜设置有集成干电极的嵌入部，所述聚合物薄膜的厚度为10-50um，所述微米级蘑菇形柱子的直径为2-10um。

第二方面，本发明还涉及前述的干粘接医用胶带的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，取第一张硅片，旋涂一层光刻胶，烘干，用UV光进行曝光、显影，可得阵列孔结构模板；

步骤2，通过旋涂的方法将聚二甲基硅氧烷浇铸在所述阵列孔结构模板上，固化，将聚二甲基硅氧烷从阵列孔结构模板上取下；

步骤3，取第二张硅片，旋涂一层聚二甲基硅氧烷，将步骤2取下的聚二甲基硅氧烷放置在第二张硅片上，取下后，放置在第三张硅片上，固化，将第三张硅片上的聚二甲基硅氧烷取下，即可得干粘接医用胶带。

优选地，步骤1中，所述光刻胶为SU-8负胶，所述SU-8负胶的厚度为10-50um，所述阵列孔结构模板的孔径为2-10um。

优选地，步骤1中，所述烘干温度为60-80℃，烘干时间为2-4h。

优选地，步骤2中，所述固化过程中聚二甲基硅氧烷与固化剂的质量比10：1，所述聚二甲基硅氧烷的厚度为1-5um。

优选地，步骤2中，所述固化温度为60-80℃，固化时间为2-4h。

优选地，步骤3中，所述第三张硅片的表面设有金属层，所述金属层的厚度为80-110nm。

优选地，所述金属层为Cr或Cu。

优选地，步骤3中，所述固化温度为60-80℃，固化时间为2-4h。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明干粘接医用胶带通过范德华力贴在皮肤上，可以将测量的生理电极固定住。该干粘接医用胶带对皮肤无刺激，长期使用粘接力不会下降，适合于长期的生理信号监测。

（2）本发明采用聚二甲基硅氧烷浇铸、微接触打印（μCP）的方法制作的干粘接医用胶带，制作成本低，制作工艺简单。利用本发明改善了目前丙烯酸基的医用胶带的不足，利用干粘接技术制作的胶带具有可重复利用，可自清洁的功能，对皮肤无刺激，同时也增强了使用的舒适性和安全性。利用本发明应用于测量生理电信号，可操作性强，适合长期监测，拓宽了生理电极的应用范围。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的干粘接医用胶带制备过程示意图；

图1中，1为SU-8负胶，2为第一张硅片，3为阵列孔结构模板，4为固化前的聚二甲基硅氧烷，5为固化后的聚二甲基硅氧烷，6为Inking后的聚二甲基硅氧烷，7为旋涂的聚二甲基硅氧烷，8为第二张硅片，9为Printing后固化前的聚二甲基硅氧烷，10为溅射的金属层，11为第三张硅片，12为Printing后固化后的聚二甲基硅氧烷；

图2为本发明集成干电极与干粘接的医用胶带结构示意图；

图2中，13为干电极，14为通孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例涉及一种干粘接医用胶带，所述医用胶带为具有阵列结构微米级蘑菇形柱子的聚合物薄膜，所述聚合物为聚二甲基硅氧烷，其中所述聚合物薄膜设置有集成干电极的嵌入部，所述聚合物薄膜的厚度为10um，所述微米级蘑菇形柱子的直径为2um。

本实施例还涉及前述的干粘接医用胶带的制备方法，所述方法包括如下步骤：如图1所示：

步骤1，在第一张硅片上旋涂厚度为10um的SU-8负胶，在温度为60℃条件下烘干2h，用UV光进行曝光、显影，可得孔径为2um的阵列孔结构模板（SU-8负胶模板）；

步骤2，通过旋涂的方法将聚二甲基硅氧烷浇铸在所述阵列孔结构模板上（SU-8负胶模板），在60℃条件下固化2小时（聚二甲基硅氧烷与固化剂的质量比10：1），将厚度为1um的聚二甲基硅氧烷从阵列孔结构模板上取下；

步骤3，取第二张硅片，旋涂一层聚二甲基硅氧烷，将步骤2取下的聚二甲基硅氧烷（此时，聚二甲基硅氧烷的微米级柱子的头部保留了一定的聚二甲基硅氧烷）放置在第二张硅片上，取下后，放置在第三张硅片（表面设有厚度为80nm的金属Cu层）上，在60℃的条件下固化2小时，将第三张硅片上的聚二甲基硅氧烷取下，即可得微米级蘑菇形柱子结构且阵列排列的粘接医用胶带。

步骤4，将干电极集成在干粘接胶带上，通过孔为电极引线至测量外部电路，如图2所示。

实施例2

本实施例涉及一种干粘接医用胶带，所述医用胶带为具有阵列结构微米级蘑菇形柱子的聚合物薄膜，所述聚合物为聚二甲基硅氧烷，其中所述聚合物薄膜设置有集成干电极的嵌入部，所述聚合物薄膜的厚度为50um，所述微米级蘑菇形柱子的直径为10um。

本实施例还涉及前述的干粘接医用胶带的制备方法，所述方法包括如下步骤：如图1所示：

步骤1，在第一张硅片上旋涂厚度为50um的SU-8负胶，在温度为80℃条件下烘干4h，用UV光进行曝光、显影，可得孔径为10um的阵列孔结构模板（SU-8负胶模板）；

步骤2，通过旋涂的方法将聚二甲基硅氧烷浇铸在所述阵列孔结构模板上（SU-8负胶模板），在70℃条件下固化2-4小时（聚二甲基硅氧烷与固化剂的质量比10：1），将厚度为5um的聚二甲基硅氧烷从阵列孔结构模板上取下；

步骤3，取第二张硅片，旋涂一层聚二甲基硅氧烷，将步骤2取下的聚二甲基硅氧烷（此时，聚二甲基硅氧烷的微米级柱子的头部保留了一定的聚二甲基硅氧烷）放置在第二张硅片上，取下后，放置在第三张硅片（表面设有厚度为110nm的金属Cr层）上，在70℃的条件下固化4小时，将第三张硅片上的聚二甲基硅氧烷取下，即可得微米级蘑菇形柱子结构且阵列排列的粘接医用胶带。

步骤4，将干电极集成在干粘接胶带上，通过孔为电极引线至测量外部电路，如图2所示。

实施例3

本实施例涉及一种干粘接医用胶带，所述医用胶带为具有阵列结构微米级蘑菇形柱子的聚合物薄膜，所述聚合物为聚二甲基硅氧烷，其中所述聚合物薄膜设置有集成干电极的嵌入部，所述聚合物薄膜的厚度为40um，所述微米级蘑菇形柱子的直径为8um。

本实施例还涉及前述的干粘接医用胶带的制备方法，所述方法包括如下步骤：如图1所示：

步骤1，在第一张硅片上旋涂厚度为30um的SU-8负胶，在温度为70℃条件下烘干3h，用UV光进行曝光、显影，可得孔径为8um的阵列孔结构模板（SU-8负胶模板）；

步骤2，通过旋涂的方法将聚二甲基硅氧烷浇铸在所述阵列孔结构模板上（SU-8负胶模板），在60-70℃条件下固化2-4小时（聚二甲基硅氧烷与固化剂的质量比10：1），将厚度为3um的聚二甲基硅氧烷从阵列孔结构模板上取下；

步骤3，取第二张硅片，旋涂一层聚二甲基硅氧烷，将步骤2取下的聚二甲基硅氧烷（此时，聚二甲基硅氧烷的微米级柱子的头部保留了一定的聚二甲基硅氧烷）放置在第二张硅片上，取下后，放置在第三张硅片（表面设有厚度为100nm的金属Cu层）上，在65℃的条件下固化3小时，将第三张硅片上的聚二甲基硅氧烷取下，即可得微米级蘑菇形柱子结构且阵列排列的粘接医用胶带。

步骤4，将干电极集成在干粘接胶带上，通过孔为电极引线至测量外部电路，如图2所示。

本实施例1-3制得的材料的干粘接医用胶带的尺寸如表1所示：

表1

参数	实施例1	实施例2	实施例3
				SU-8负胶的厚度	10um	50um	30um
阵列孔结构模板孔的直径	2um	10um	8um
				聚二甲基硅氧烷的厚度	1um	5um	3um

溅射的金属	Cu	Cr	Cu
				溅射的金属厚度	80nm	110nm	100nm
干电极的大小（长ⅹ宽）	0.5cmⅹ0.5cm	0.5cmⅹ0.5cm	0.5cmⅹ0.5cm

综上所述：本发明采用聚二甲基硅氧烷浇铸、微接触打印（μCP）的方法制作的干粘接医用胶带，制作成本低，制作工艺简单。利用本发明改善了目前丙烯酸基的医用胶带的不足，利用干粘接技术制作的胶带具有可重复利用，可自清洁的功能，对皮肤无刺激，同时也增强了使用的舒适性和安全性。利用本发明应用于测量生理电信号，可操作性强，适合长期监测，拓宽了生理电极的应用范围。本发明干粘接医用胶带通过范德华力贴在皮肤上，可以将测量的生理电极固定住。该干粘接医用胶带对皮肤无刺激，长期使用粘接力不会下降，适合于长期的生理信号监测。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种干粘接医用胶带，所述医用胶带为具有阵列结构微米级蘑菇形柱子的聚合物薄膜，所述聚合物为聚二甲基硅氧烷，其特征在于，所述聚合物薄膜设置有集成干电极的嵌入部，所述聚合物薄膜的厚度为10-50um，所述微米级蘑菇形柱子的直径为2-10um；

所述聚合物薄膜上设有孔，通过孔将干电极引线至测量外部电路。

2.一种如权利要求1所述的干粘接医用胶带的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1，取第一张硅片，旋涂一层光刻胶，烘干，用UV光进行曝光、显影，可得阵列孔结构模板；

步骤2，通过旋涂的方法将聚二甲基硅氧烷浇铸在所述阵列孔结构模板上，固化，将聚二甲基硅氧烷从阵列孔结构模板上取下；

步骤3，取第二张硅片，旋涂一层聚二甲基硅氧烷，将步骤2取下的聚二甲基硅氧烷放置在第二张硅片上，取下后，放置在第三张硅片上，固化，将第三张硅片上的聚二甲基硅氧烷取下，即可得干粘接医用胶带；

步骤1中，所述烘干温度为60-80℃，烘干时间为2-4h；所述光刻胶为SU-8负胶，所述SU-8负胶的厚度为10-50um，所述阵列孔结构模板的孔径为2-10um；

步骤2中，所述固化温度为60-70℃，固化时间为2-4h；

步骤3中，所述第三张硅片的表面设有金属层，所述金属层的厚度为80-110nm。

3.如权利要求2所述的干粘接医用胶带的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述固化过程中聚二甲基硅氧烷与固化剂的质量比10：1，所述聚二甲基硅氧烷的厚度为1-5um。

4.如权利要求2所述的干粘接医用胶带的制备方法，其特征在于，所述金属层为Cr或Cu。

5.如权利要求2所述的干粘接医用胶带的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述固化温度为60-70℃，固化时间为2-4h。