CN109350046A - 一种柔性电极及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电极技术领域，主要提供了一种柔性电极及其制造方法，所述柔性电极包括：柔性衬底，形成于所述柔性衬底表面的预设区域的金属钛层，形成于所述金属钛层表面的金属金层，所述金属金层包括采集区域以及引线区域；所述金属金层的引线区域设有导线，通过提供一种韧性好、对皮肤不刺激、可随意弯折以及可长期佩戴的柔性电极，解决了现有的心电监护仪的电极主要是银/氯化银硬质电极，虽然可以对心电信号进行体表采集，但是硬质电极与皮肤接触不牢固，极大的影响了采集心电信号的准确性的问题。
Description
技术领域
本发明属于电极技术领域，尤其涉及一种柔性电极及其制造方法。
背景技术
心电监测是一种监测心脏活动情况的监测方法，可以适时观察病情，并提供可靠的有价值的心电活动指标，以指导医生进行实时处理，对于急性心肌梗塞、各种心律失常等有心电活动异常的患者具有重要的使用价值，目前，心电监测通常采用心电监护仪对患者的心电活动进行监测，并模拟患者的心电活动进行显示。
然而，现有的心电监护仪的电极主要是银/氯化银硬质电极，虽然可以进行心电信号的体表采集，但是硬质电极与皮肤接触不牢固，极大的影响了采集心电信号的准确性。
发明内容
本发明提供了一种柔性电极及其制造方法，旨在现有的心电监护仪的电极主要是银/氯化银硬质电极，虽然可以对心电信号进行体表采集，但是硬质电极与皮肤接触不牢固，极大的影响了采集心电信号的准确性的问题。
本发明提供了一种柔性电极，包括：
柔性衬底；
形成于所述柔性衬底表面的预设区域的金属钛层；以及
形成于所述金属钛层表面的金属金层；其中，所述金属金层包括采集区域和引线区域，所述引线区域设有导线。
可选的，所述采集区域为正方形，所述采集区域为正方形，所述采集区域的尺寸为3mm*3mm、4mm*4mm或者5mm*5mm中的任意一项。
可选的，所述柔性衬底为聚萘二甲酸乙二醇酯。
可选的，所述柔性衬底的厚度的范围为100um-200um。
可选的，所述金属钛层的厚度的范围为3nm-10nm，所述金属金层的厚度的范围为50nm-200nm。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提出了一种柔性电极的制造方法，所述制造方法包括：
对柔性衬底进行清洗；
将光刻胶涂覆在所述柔性衬底表面；
采用离子清洗机对所述柔性衬底进行清洁；
在所述柔性衬底表面依次形成金属钛层以及金属金层，所述金属金层包括采集区域以及引线区域；
去除所述柔性衬底表面的光刻胶；
在所述金属金层的导线区域设置导线与所述金属金层连接。
可选的，所述将光刻胶涂覆在所述柔性衬底表面包括：
在所述柔性衬底表面通过涂覆工艺形成光刻胶；
去除所述柔性衬底表面的所述光刻胶中的溶剂；
采用紫外线对所述光刻胶进行接触式曝光；
对所述柔性衬底进行显影；
对所述柔性衬底进行坚膜处理。
可选的，所述在所述柔性衬底表面通过涂覆工艺形成光刻胶包括：
通过高速旋转将所述光刻胶的第一胶层材料雾化在所述柔性衬底上形成第一胶层；
通过高速旋转将所述光刻胶的第二胶层材料雾化在所述柔性衬底上形成第二胶层；
通过高速旋转将所述光刻胶的第三胶层材料雾化在所述柔性衬底上形成第三胶层。
可选的，所述对所述柔性衬底进行显影包括：
将进行接触式曝光后的所述柔性衬底在显影液中浸泡第一预设时间；
将所述柔性衬底在去离子水中浸泡第二预设时间；
采用氦气将所述柔性衬底吹干。
可选的，所述制造方法还包括：
采用导电银胶与所述导线连接，通过聚酰亚胺胶带对所述导电银胶与所述导线进行固定；
将屏蔽线与所述导线焊接。
在本发明实施例提供的一种柔性电极及其制造方法中，所述柔性电极包括：柔性衬底，形成于所述柔性衬底表面的预设区域的金属钛层，形成于所述金属钛层表面的金属金层，所述金属金层包括采集区域以及引线区域；所述金属金层的引线区域设有导线，通过提供一种韧性好、对皮肤不刺激、可随意弯折以及可长期佩戴的柔性电极，解决了现有的心电监护仪的电极主要是银/氯化银硬质电极，虽然可以对心电信号进行体表采集，但是硬质电极与皮肤接触不牢固，极大的影响了采集心电信号的准确性的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种柔性电极的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种柔性电极的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种柔性电极的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
为了说明本申请上述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的一种柔性电极的结构示意图，如图1所示，本实施中的一种柔性电极，包括：柔性衬底10；形成于所述柔性衬底表面的预设区域的金属钛层20；以及形成于所述金属钛层表面的金属金层30，其中，所述金属金层30包括采集区域以及引线区域，引线区域设有导线40。
在本实施例中，金属钛层20设于柔性衬底10与金属金层30之间，可以改善金属金层30与柔性衬底10之间的粘合力，金属金层30具有优良的柔韧性和延展性，且导电性能较好，可以使得柔性电极与皮肤接触更舒适，同时也降低了电极的电阻。
作为本发明一实施例，图2为本发明实施例提供的一种柔性电极的结构示意图，如图2所示，金属金层30的采集区域为正方形，金属金层30的引线区域为矩形，具体的，矩形的短边与正方形的任意一边重合，金属金层30的采集区域作为心电信号的采集点，用于采集患者的心电信号，金属金层30的引线区域设有导线40。
作为本发明一实施例，导线40通过焊接方式与金属金层30连接，柔性电极封装后，金属金层通过导线40与心电监测主机连接。
作为本发明一实施例，矩形垂直于短边的对称轴和正方形垂直于边的对称轴共线。
作为本发明一实施例，所述采集区域为正方形，具体的，金属金层30的采集区域的尺寸为3mm*3mm、4mm*4mm或者5mm*5mm中的任意一项。
作为本发明一实施例，柔性衬底10为聚萘二甲酸乙二醇酯。在本实施例中，通过采用聚萘二甲酸乙二醇酯，使得柔性电极具有更好的物理机械性能、气体阻隔性能、化学稳定性、耐热性以及耐紫外线性。进一步的，柔性衬底10可以使得本实施例中柔性电极相较于传统的硬质电极佩戴更舒适，提高了用户使用心电监测仪器的舒适度。
作为本发明一实施例，柔性衬底10的厚度的范围为100um-200um。具体的，通过将柔性衬底10的厚度设置在100um-200um之间，可以使得柔性电极不易折断，检测心电信号更灵敏。
作为本发明一实施例，金属钛层20的厚度的范围为3nm-10nm，所述金属金层30的厚度的范围为50nm-200nm。在本实施例中，金属钛层20不可太厚，会使得金属金层30之间的电阻增大，若金属钛层20的厚度太薄，则会使得金属金层30与柔性衬底10的粘附性降低。
作为本发明一实施例，本实施例中的柔性衬底还包括屏蔽线，具体的，屏蔽线与导线40连接，通过屏蔽线可以减小外界空间的电磁波的干扰。
作为本发明一实施例，所述引线区域为矩形。
作为本发明一实施例，柔性衬底10的厚度为150um。具体的，通过实验证明，当柔性衬底10的厚度为150um时，柔性电极检测心电信号的灵敏度最高。
作为本发明一实施例，金属钛层20的厚度为10nm。
作为本发明一实施例，金属金层30的厚度为100nm。
作为本发明一实施例，引线区域的尺寸为2mm*20mm。
作为本发明一实施例，图3为本发明实施例提供的一种柔性电极的制造方法的流程示意图，如图3所示，本实施例中的制造方法包括步骤S11至步骤S16。
在步骤S11中，对柔性衬底进行清洁。
在本实施例中，对柔性衬底进行清洁，在一种清洁方式中，可以将柔性衬底依次通过去离子水、丙酮以及酒精中进行超声清洗，优选的，超声清洗的温度为30度。
作为本发明一实施例，柔性衬底为聚萘二甲酸乙二醇酯。在本实施例中，通过采用聚萘二甲酸乙二醇酯，使得柔性电极具有更好的物理机械性能、气体阻隔性能、化学稳定性、耐热性以及耐紫外线性。
作为本发明一实施例，柔性衬底的厚度的范围为100um-200um。具体的，通过将柔性衬底的厚度设置在100um-200um之间，可以使得柔性电极不易折断，检测心电信号更灵敏。优选的，柔性衬底的厚度为125um。
在步骤S12中，将光刻胶涂覆在所述柔性衬底表面。
在本实施例中，将进行清洁后的柔性衬底烘干，在柔性衬底表面涂覆光刻胶，具体的，光刻胶的图案根据用户所需的柔性电极的图案进行设计。进一步的，在柔性衬底表面涂覆光刻胶后，将涂覆有光刻胶的柔性衬底放置于烘干机中，以去除光刻胶中的溶剂，使柔性衬底表面的光刻胶固化，优选的，烘干机的烘干温度为60度。
在步骤S13中，对所述柔性衬底进行清洁。
在本实施例中，将柔性衬底表面的光刻胶固化后放置于离子清洗机中对柔性衬底进行清洁，本实施例中的离子清洗机为氧离子清洗机，通过氧离子清洗机对样品进行清洗，以去除柔性衬底表面的毛刺，对残留光刻胶进行灰化，以及改善柔性衬底表面的亲疏水性。
在步骤S14中，在所述柔性衬底表面依次形成金属钛层以及金属金层，所述金属金层包括采集区域以及引线区域。
在本实施例中，依次在柔性衬底表面形成金属钛层和金属金层，其中，电极结构主要是金属钛层和金属金层组成的电极结构，金属钛层可以增强电极与柔性衬底的粘合力，利用金属金层的优良的柔韧性和延展性，以及良好的导电性能，确保柔性电极在使用过程不会折断，增强了柔性电极对心电信号检测的准确性。
作为本发明一实施例，本实施例中在所述柔性衬底表面依次形成金属钛层以及金属金层通过物理气相淀积技术逐层形成金属钛层和金属金层。物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。具体的，在本实施例中，通过将金属钛源气化形成气态原子在柔性衬底表面形成金属钛层，将金粒气化形成气态原子在金属钛层表面形成金属金层。
作为本发明一实施例，所述金属钛层20的厚度的范围为3nm-10nm，所述金属金层30的厚度的范围为100nm-200nm。在本实施例中，金属钛层20不可太厚，会使得金属金层30之间的电阻增大，若金属钛层20的厚度太薄，则会使得金属金层30与柔性衬底10的粘附性降低，优选的，金属钛层的厚度为5nm，金属金层的厚度为100nm。
作为本发明一实施例，金属金层的采集区域为正方形，金属金层的引线区域为矩形，具体的，矩形的短边与正方形的任意一边重合，金属金层的采集区域作为心电信号的采集点，用于采集患者的心电信号，金属金层的引线区域设有导线。
作为本发明一实施例，所述采集区域为正方形，具体的，金属金层的采集区域的尺寸为3mm*3mm、4mm*4mm或者5mm*5mm中的任意一项。
在步骤S15中，去除所述柔性衬底表面的光刻胶。
在本实施例中，通过将柔性衬底浸泡在去胶液中，以去除柔性衬底表面的光刻胶，具体的，柔性衬底浸泡的时间可以根据光刻胶的厚度和种类确定，优选的，柔性衬底在去胶液中的浸泡时间可以为30秒。
在步骤S16中，在所述金属金层的导线区域设置导线与所述金属金层连接。
在本实施例中，在金属金层的导线区域设有导电银胶，通过导电银胶使导线与金属金层连接。进一步的，采用聚酰亚胺胶带固定导线与金属金层的连接处。
作为本发明一实施例，本实施例中的制造方法还包括：对柔性电极的电阻进行检测。
在本实施例中，采用电阻测试仪器对柔性电极的电阻检测，并将检测的电阻值与预设的合格电阻阈值范围进行匹配，若检测的电阻值处于预设的合格电阻阈值范围内，则表示柔性电极的导通性很好，柔性电极合格。
作为本发明一实施例，在步骤S12中，将光刻胶涂覆在所述柔性衬底表面包括：
步骤S121，在所述柔性衬底表面通过涂覆工艺形成光刻胶；
步骤S122，去除所述柔性衬底表面的所述光刻胶中的溶剂，以使所述光刻胶固化；
步骤S123，采用紫外线对所述光刻胶进行接触式曝光；
步骤S124，对所述柔性衬底进行显影；
步骤S125，对所述柔性衬底进行坚膜处理。
在本实施例中，在柔性衬底表面通过涂覆工艺形成光刻胶，然后去除所述柔性衬底表面的所述光刻胶中的溶剂，以使所述光刻胶固化，具体的，将柔性衬底放入烘干机中进行烘干，将柔性衬底表面的光刻胶中的溶剂烘干，烘干机的温度可以根据光刻胶的种类的决定，优选的，烘干机的温度可以为60摄氏度。将烘干后的柔性衬底采用紫外线对光刻胶进行接触式曝光，对曝光后的柔性衬底进行显影，具体的，将带有光刻胶薄膜的柔性衬底浸泡在型号为CD-26的显影液中浸泡30秒之后取出，并置入去离子水中清洗一分钟，取出后采用氦气将柔性衬底吹干，此时，柔性电极的轮廓清晰，光刻胶与柔性衬底接触良好。对显影后的柔性衬底进行坚膜处理，具体的，本实施例中坚膜处理过程中，将显影后的柔性衬底放入烘干机中烘干，以去除光刻胶中的溶剂和水分，增强光刻胶的粘附性，进一步的，通过坚膜处理还可以增强光刻胶在后续工艺中的抗腐蚀性。
作为本发明一实施例，步骤S121中，在所述柔性衬底表面通过涂覆工艺形成光刻胶包括：
通过高速旋转将所述光刻胶的第一胶层材料雾化在所述柔性衬底上形成第一胶层，具体的，所述第一胶层为助粘剂；
通过高速旋转将所述光刻胶的第二胶层材料雾化在所述柔性衬底上形成第二胶层，具体的，第二胶层为牺牲层，该牺牲层为非光敏材料，作为抗蚀剂避免光刻胶混杂；
通过高速旋转将所述光刻胶的第三胶层材料雾化在所述柔性衬底上形成第三胶层，具体的，第三胶层作为正胶层，用于对紫外线进行感光，形成用户所需的掩膜图案。
在本实施例中，依次在柔性衬底表面形成第一胶层、第二胶层以及第三胶层，优选的，光刻胶的第一胶层材料为助粘剂，助粘剂的型号为MCC-primer，第二胶层材料的型号为LOR-3A，第三胶层材料的型号为S1813。
作为本发明一实施例，在步骤S124中，对所述柔性衬底进行显影包括：
将进行接触式曝光后的所述柔性衬底在显影液中浸泡第一预设时间；
将所述柔性衬底在去离子水中浸泡第二预设时间；
采用氦气将所述柔性衬底吹干。
在本实施例中，将带有光刻胶薄膜的柔性衬底浸泡在显影液中浸泡第一预设时间之后取出，具体的，显影液的型号为CD-26，第一预设时间可以为30秒，并置入去离子水中清洗第二预设时间，具体的，第二预设时间可以为一分钟，取出后采用氦气将柔性衬底吹干，此时，柔性电极的轮廓清晰，光刻胶与柔性衬底接触良好。具体地，第二预设时间大于第一预设时间。将柔性衬底放置于显影液中浸泡是为了对第三胶层进行显影,以使得用户所需要的掩膜图案显示出来。
作为本发明一实施例，所述制造方法还包括：
采用导电银胶与所述导线连接，通过聚酰亚胺胶带对所述导电银胶与所述导线进行固定；
将屏蔽线与所述导线焊接。
在本实施例中，采用屏蔽线与导线连接，可通过屏蔽线可以减小外界空间的电磁波的干扰。
在本发明实施例提供的一种柔性电极及其制造方法中，所述柔性电极包括：柔性衬底，形成于所述柔性衬底表面的预设区域的金属钛层，形成于所述金属钛层表面的金属金层，所述金属金层包括采集区域以及引线区域；所述金属金层的引线区域设有导线，通过提供一种韧性好、对皮肤不刺激、可随意弯折以及可长期佩戴的柔性电极，解决了现有的心电监护仪的电极主要是银/氯化银硬质电极，虽然可以对心电信号进行体表采集，但是硬质电极与皮肤接触不牢固，极大的影响了采集心电信号的准确性的问题。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种柔性电极，其特征在于，包括：
柔性衬底；
形成于所述柔性衬底表面的预设区域的金属钛层；以及
形成于所述金属钛层表面的金属金层；其中，所述金属金层包括采集区域和引线区域，所述引线区域设有导线。
2.如权利要求1所述的柔性电极，其特征在于，所述采集区域为正方形，所述采集区域的尺寸为3mm*3mm、4mm*4mm或者5mm*5mm中的任意一项。
3.如权利要求1所述的柔性电极，其特征在于，所述柔性衬底为聚萘二甲酸乙二醇酯。
4.如权利要求1所述的柔性电极，其特征在于，所述柔性衬底的厚度的范围为100um-200um。
5.如权利要求1所述的柔性电极，其特征在于，所述金属钛层的厚度的范围为3nm-10nm，所述金属金层的厚度的范围为50nm-200nm。
6.一种柔性电极的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
对柔性衬底进行清洗；
将光刻胶涂覆在所述柔性衬底表面；
对所述柔性衬底进行清洁；
在所述柔性衬底表面依次形成金属钛层以及金属金层，所述金属金层包括采集区域以及引线区域；
去除所述柔性衬底表面的光刻胶；
在所述金属金层的导线区域设置导线与所述金属金层连接。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述将光刻胶涂覆在所述柔性衬底表面包括：
在所述柔性衬底表面通过涂覆工艺形成光刻胶；
去除所述柔性衬底表面的所述光刻胶中的溶剂；
采用紫外线对所述光刻胶进行接触式曝光；
对所述柔性衬底进行显影；
对所述柔性衬底进行坚膜处理。
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述在所述柔性衬底表面通过涂覆工艺形成光刻胶包括：
通过高速旋转将所述光刻胶的第一胶层材料雾化在所述柔性衬底上形成第一胶层；
通过高速旋转将所述光刻胶的第二胶层材料雾化在所述柔性衬底上形成第二胶层，所述第二胶层为；
通过高速旋转将所述光刻胶的第三胶层材料雾化在所述柔性衬底上形成第三胶层，所述第三胶层为。
9.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述对所述柔性衬底进行显影包括：
将进行接触式曝光后的所述柔性衬底放置于显影液中浸泡第一预设时间；
将所述柔性衬底放置于去离子水中浸泡第二预设时间；
采用氦气将所述柔性衬底吹干。
10.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：
采用导电银胶与所述导线连接，通过聚酰亚胺胶带对所述导电银胶与所述导线进行固定；
将屏蔽线与所述导线焊接。
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