CN112843465B - 便携式电愈贴及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开便携式电愈贴及其制备方法。本发明的电愈贴包括基材和设置于基材的电池组、电池组正极和电池组负极。其中，电池组包括串联或并联连接的两个以上的微电池；和电池组负极设置于伤口中心或附近，电池组正极设置于伤口的外周，由此形成围绕伤口由外向内的圆形发散型电场，该圆形发散型电场更有利于伤口的愈合。另外，本发明的电愈贴包括多个微电池，并且可设计为充电式，有效克服了目前类电愈贴普遍存在的电信号微弱、电治疗促进效果不明显的问题。

Description

便携式电愈贴及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能材料器件领域，具体涉及内置有微型水系柔性可集成化微型电池的电愈贴及其制备方法。
背景技术
皮肤的创面愈合过程中涉及内源性电流引起的细胞迁移和增殖的愈合机制，表现为皮肤伤口产生一种“损伤电流”。通过适当的外加电刺激，可促进这些生物过程，以治疗慢性创伤和溃疡。电刺激(Electrical stimulation，ES)疗法通过在创面部位施加外部电场，模拟并增强创面内源性电场的作用，已被用于加速皮肤创面愈合。但其在临床手术中的应用往往受到笨重设备的限制，难以实现实时、便捷的治疗。因此，迫切需要能够在创面产生ES的可穿戴式和即时护理设备用于皮肤创面愈合。
随着可穿戴电子设备的进步，微小型电子设备在我们的生活中无处不在，皮肤创面愈合电刺激装置的小型化变成我们可以突破和研究的亮点，可集成微型化便携式电愈贴作为弥补电刺激创可贴的伤口愈合设备将扩大医用刺激伤口愈合的应用。与传统的有线电子设备相比，适合皮肤的创可贴片不会阻碍活体的运动，并且能有效促进伤口快速愈合，因此更适合于实际应用。
目前已公开了基于微电流或电刺激进行伤口愈合的方案。例如，CN 110755200 A公开了一种Ag/Zn微电流医用敷料的制备方法，其包括先制备散剂溶液的制备；分别取锌粉、银粉在无菌的条件下溶解于分散剂溶液中；将水性丙烯酸乳液分别滴加到得到的溶液中，再分别加入海藻酸钠颗粒，得到导电锌浆和导电银浆；运用印刷技术制备生物电敷料，首先进行微电流敷料的图案化设计，制作对应的丝网印版；将导电锌浆印刷在非织造敷料上，使金属粒子附着到非织造敷料的纤维表面，最后印刷导电银浆即可。然而，该方法得到的敷料在模拟体液环境中只能够释放0.5V的电压，并不能达到很好的促进愈合的效果，并且随着时间的延长电压迅速降低，例如，当使用24小时后，电压便降低至原来的50％左右，因此电刺激效果不佳。
再例如，CN 107929805 A公开了一种促进伤口愈合的金属/水凝胶复合敷料的制备方法，其包括将导电的金属箔片或金属粉末表面通过偶联剂处理；将处理过的导电金属箔片或金属粉末与水凝胶预凝胶体系复合；将复合后的水凝胶预凝胶体系通过化学或物理交联，形成金属/水凝胶复合敷料。该方法制备的敷料是一种柔性导电材料，可对整个伤口区域进行刺激以促进伤口愈合，因而能有效解决目前电极刺激疗法不适用大面积伤口以及无法对整个伤口区域进行均匀电刺激的不足。但是该敷料在使用时需要外接电源，使用不便。
综上所述，目前常见的微电流/电刺激生物绷带主要有两种构建微型电刺激的方式：一、利用银、锌纳米粒子在与皮肤接触处的过程中，遇到水产生微弱的电流电信号，形成原电池，进而达到抑制细菌、促进伤口愈合的效果；二、借助外接能源器件—外部电源或利用压电或摩擦产电的方式在伤口两端提供微电压电场，进而促进伤口部位细胞迁移，促进伤口愈合。目前的这些生物绷带利用原电池产生微电流的方法促进伤口愈合，所产生的电信号非常微弱，在产生微电流的同时在不断消耗生物绷带上的锌、银颗粒，导致整个器件只能一次性使用；在使用外部电源的方案中患者不能随身携带，使用不方便，而压电和摩擦产电的方式在伤口两端提供微电场的过程中，完全受限于外界环境因素，与呼吸频率、压力及摩擦大小息息相关。因此，该器件的治疗效果大相径庭。
以上为本发明的背景技术，其中的信息仅仅在于说明本发明的总体背景，不应视为承认或以任何形式暗示这些信息构成本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
针对目前微型储能器件与生物伤口愈合交叉领域应用方面存在的一些问题和局限，本发明提供一种电愈贴，其为一种便携式可穿戴的贴剂，同时具有稳定持续的较强电信号和二次使用的特点，并具有高效治愈效果。具体地，本发明包括以下内容。
本发明的第一方面，提供一种便携式电愈贴，其包括基材和设置于所述基材的电池组、电池组正极和电池组负极，其中：
所述电池组包括串联或并联连接的两个以上的微电池；和
所述电池组负极设置于伤口中心或附近，所述电池组正极设置于伤口的外周，由此形成围绕伤口由外向内的圆形发散型电场。
根据本发明所述的便携式电愈贴，优选地，所述微电池包括柔性集流体、固着于所述柔性集流体表面的活性物质和凝胶电解质。
根据本发明所述的便携式电愈贴，优选地，所述柔性集流体选自碳无纺布、石墨纸、碳纳米管纸和导电FTO膜；所述活性物质包括固着于柔性集流体一侧的正极活性物质和固着于柔性集流体对侧的负极活性物质。
根据本发明所述的便携式电愈贴，优选地，所述正极活性物质包括MnO2、石墨基活性材料、磷酸钒钠、三元化合物，所述负极活性物质包括Zn、Al、碳基化合物、钛酸钠、三元化合物。
根据本发明所述的便携式电愈贴，优选地，所述电池组正极为圆环形结构，所述电池组负极包括多个条状负极，且多个条状负极围绕所述电池组正极呈放射状设置，各条状负极分别与对应的微电池的负极连接。条状负极优选与微电池的负极一体化设置。
根据本发明所述的便携式电愈贴，优选地，所述微电池选自叉指微电池、太极式微电池或蚊香式微电池。
根据本发明所述的便携式电愈贴，优选地，所述叉指电池包括3个以上的叉指，各叉指的宽度为50-800μm，叉指的长度为1-5mm，相邻叉指的间隔宽度为200-400μm。
本发明的第二方面，提供一种便携式电愈贴的制备方法，其包括以下步骤：
(1)准备柔性导电性薄膜材料和与伤口相匹配的电池组正极和电池组负极，根据微电池的结构将所述柔性导电性薄膜材料制作为柔性集流体基底；
(2)将所述柔性集流体基底固定于柔性生物相容性胶带上，并用氧等离子体处理柔性集流体基底，将正极活性物质和负极活性物质分别固定在两极集流体基底；
(3)准备凝胶电解质，并将凝胶电解质置于步骤(2)得到的两极集流体基底之间，然后密封得到微电池；
(4)将两个以上的微电池串联或并联连接得到电池组；
(5)在基材上设置吸水垫，并将电池组正极和电池组负极分别设置于吸水垫上方，且电池组负极设置于对应伤口中心或附近的位置，所述电池组正极设置于对应伤口外周的位置，由此形成围绕伤口由外向内的圆形发散型电场。
根据本发明所述的制备方法，优选地，通过电沉方法、掩膜版法或刮涂方法将正极活性物质和负极活性物质分别固定在两极集流体基底。
根据本发明所述的制备方法，优选地，所述微电池为可充电电池。
本发明的便携式电愈贴通过特定的结构设计，能够在伤口处形成围绕伤口由外向内的圆形发散型电场。该圆形发散型电场更有利于伤口的愈合。在优选的实施方案中，本发明的微电池为可充电式柔性电池，而目前可充电式电池创可贴用于治疗伤口愈合尚且较为空白。
本发明的可根据伤口大小及伤口严重程度不同设计制作一系列电池创可贴，针对性快捷地实现伤口的快速愈合。本发明可通过控制电化学沉积的电压及时间，凝胶电解质含量及浓度，微电池的串并联等参数，分别制备出不同串并联的微型电池并组装成不同大小的电创可贴，并且通过串并联方法提高电创可贴对伤口周围产生电场的场强，以保证不同大小的伤口均能实现快速愈合。有效克服了目前构建类电愈贴普遍存在电信号微弱、电治疗促进效果不明显的问题。
另外，本发明的制备方法过程简单，方法理念新颖，并且设计的器件能够将微电池储存的能量转换为电能，并且真正应用在促进伤口快速愈合中构建一体化电创可贴，实现电刺激促进伤口愈合的便捷性和普适性。
附图说明
图1为示例性微电池(叉指结构)的制备流程图。
图2为示出两个电池串联时电愈贴释放电压随时间变化的情况。
图3为微型电池正极(左侧)和负极(右侧)的俯视SEM图。
图4是实施例1的电愈贴应用于大鼠伤口创面的伤口愈合情况图。
图5实施例1的电愈贴应用于大鼠伤口创面的愈合曲线图。
图6实施例1的电愈贴放电后再次冲电的情况。
图7实施例1的电愈贴在10毫伏/秒下的CV曲线。
图8为电愈贴的释放电压随时间变化的情况。
图9为实施例2的电创可贴释放电压随时间变化的情况。
图10为实施例3的表带式实物图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。除非另有说明，否则“％”为基于重量的百分数。
本发明中所述术语“电愈贴”，也称作“电创可贴”或“电创口贴”，是指通过自身电源增强创面内源性电场从而加速皮肤创面愈合的医疗用品。只要能够贴附于机体表面(包括但不限于外表面、内表面)，则对于其具体形式不特别限定，可表现为生物绷带、片状或成卷状等。
本发明中“便携式”是指用于产生电场的电源为电愈贴自身的一部分，并不是通过外加电源产生电场，因此本发明的电愈贴可随身携带，方便使用。同时，本发明的“便携式”还指用于产生电场的电源为微型电池。因此，本发明的电愈贴可设计为穿戴式或即时护理设备。由于创伤，特别是较大创伤的愈合需要较长时间，在整个创口愈合过程中始终保持持续、稳定的电场对于加快愈合是重要的。这对于一般低功率的微型电池而言具有挑战性，本发明通过合理设计在避免外加电源的情况下实现伤口愈合所需的持续、稳定的电场。
本发明中所述“所需电场”是指由1-10V，优选1-8V电压在机体表面所产生的电场。
本发明的电愈贴不仅可用于小创口、擦伤、切割伤等浅表性创面的护理，而且还可用于较大伤口或创面的护理。
[电愈贴]
本发明的第一方面，提供一种便携式电愈贴，其大致上包括基材和设置于基材的电器组件，其中，电器组件包括电池组和通过导线与其连接的电池组正极和电池负极。
本发明中，电池组包括串联或并联连接的两个以上的微电池。其中，微电池的尺寸不特别限定，只要适于应用到电愈贴内即可。微电池的大小可根据电愈贴的尺寸而自由设定。同时微电池的尺寸也应满足提供所需电场的需要。
本发明中，电池组内微电池的数量不特别限定，可以是例如2个、4个、6个、8个、10个或更多。微电池之间的连接可以是串联或并联，或者同时存在串联和并联两种连接方式，只要能够增强单个微电池的电压，实现所需电场的强度即可。本发明中，微电池之间的排列方式不特别限定，只要能够实现所需强度的圆形发散型电场即可。在某些实施方案中，本发明的各微电池串联排列形成圆形结构。
本发明中，电池组正极和电池负极通过导线分别与微电池组的正极和负极相连。电池组负极的位置对应于伤口中心或附近。同时，电池组正极的位置对应于伤口的外周，由此形成围绕伤口由外向内的圆形发散型电场。在某些实施方案中，本发明的电池组正极设计为圆形电极，其通过导线与微电池组正极连接，而电池组负极设计为由多个条状负极组成，每个条状负极通过导线与对应的一个微电池负极连接，并且多个条状负极围绕电池组正极呈放射状设置。
本发明中，微电池一般包括柔性集流体、固着于柔性集流体表面的活性物质和凝胶电解质。其中，柔性集流体的材料不特别限定，其实例包括但不限于例如碳无纺布、石墨纸、碳纳米管纸和导电FTO膜等。本发明可以使用上述材料之一或组合使用两种以上材料。本发明的柔性集流体的厚度一般不限定，通常在微米级别，例如1-100微米，优选5-80微米，更优选10-60微米。本发明的活性物质包括固着于柔性集流体一侧的正极活性物质和固着于柔性集流体对侧的负极活性物质。正极活性物质包括但不限于MnO2、石墨基活性材料、磷酸钒钠、三元化合物。本发明可以使用上述物质中的一种或多种。负极活性物质的实例包括但不限于Zn、Al、碳基化合物、钛酸钠、三元化合物等。本发明可以使用上述物质中的一种或多种。
本发明中，微电池的形状不特别限定，可以设计为叉指微电池、太极式微电池或蚊香式微电池的形式。本发明的微电池组中各微电池可以具有相同的形式或利用不同的形式。在某些实施方案中，本发明的微电池利用叉指电池结构，其包括3个以上，例如4、5、6、7个的叉指，各叉指的宽度为50-800μm，优选100-600μm，叉指的长度一般为1-5mm，优选2-4mm，更优选3-4mm。相邻叉指的间隔宽度一般为200-400μm，优选250-400μm，更优选300-400μm。作为微电池正极和负极的叉指可以层叠方式设置，也可以平面交错的方式设置。
本发明的电愈贴可设计为一次性使用形式，也可设计为多次使用形式。优选地，设计为多次使用的形式。在多次使用的情况下，优选地，电愈贴的基材与电器组件设计为可拆卸或自由组合，从而允许基材更换。
以上详细说明了本发明一些结构及原理，本领域技术人员基于上述说明可以理解除了上述结构或部件之外，本发明的电愈贴还可包括其他部件或组成。例如，传统创可贴中包含的药物成分或结构。例如基材部分包括浸过药物的纱布层或吸收层，从而增强止血或抵抗细菌的效果。
[电愈贴的制备]
本发明的第二方面，提供便携式电愈贴的制备方法，其包括以下步骤：
(1)准备柔性导电性薄膜材料和与伤口相匹配的电池组正极和电池组负极，根据微电池的结构将所述柔性导电性薄膜材料制作为柔性集流体基底；
(2)将所述柔性集流体基底固定于柔性生物相容性胶带上，并用氧等离子体处理柔性集流体基底，将正极活性物质和负极活性物质分别固定在两极集流体基底；
(3)准备凝胶电解质，并将凝胶电解质置于步骤(2)得到的两极集流体基底之间，然后密封得到微电池；
(4)将两个以上的微电池串联或并联连接得到微电池组，并将微电池组的正极与电池组正极连接，将微电池组的负极与电池组负极连接；
(5)在基材上设置吸水垫，并将电池组正极和电池组负极分别设置于吸水垫上方，且电池组负极设置于对应伤口中心或附近的位置，所述电池组正极设置于对应伤口外周的位置，由此形成围绕伤口由外向内的圆形发散型电场。
本发明的步骤(1)中，导电性薄膜材料一般选用高导电性材料，其实例包括但不限于例如碳无纺布、石墨纸、碳纳米管纸和导电FTO膜等。可通过已知方法将导电性薄膜材料制作为柔性集流体基底。此类方法的实例包括但不限于例如激光刻蚀技术。柔性集流体基底的形状或图案可以是任意结构。优选设计为一体化电极图案集流体。
本发明的步骤(2)中，利用氧等离子体技术处理柔性集流体基底，由此提高其亲水性。处理条件不限定，本领域技术人员可根据需要而自由设定。例如处理时间在1-40分钟，优选2-30分钟，更优选4-20分钟等。
本发明的步骤(3)中，将正极活性物质或负极活性物质固定在两极集流体基底可通过已知方法进行，例如电沉方法、掩膜版法或刮涂方法。在示例性实施方案中，本发明通过电沉积方法进行活性物质的固定。具体电沉积条件不限定。本发明的密封可通过例如透气胶布进行密封。
本发明的步骤(5)中，在基材上设置的吸水垫可以是由已知的吸水材料制成的层状结构。电池组正极和电池组负极需分别设置于吸水垫上方。
以下实施例中所用测试设备如下：扫描电子显微镜：Hitachi S-4800；电化学工作站：CHI660D，上海辰华有限公司；蓝电电池测试系统：CT3001A 1U，武汉市蓝电电子股份有限公司。
实施例1
本实施例为示例性电愈贴的制备例，图1示例性示出了叉指结构的微电池的制备流程，其具体包括以下步骤。
一、采用碳无纺布作为电愈贴供电部分集流体，首先采用激光仪对柔性碳无纺布进行刻蚀，得到基于叉指结构(“E”字型结构)的一体化电极图案的集流体模板，以及与伤口相匹配的特殊形状正负电极。其中，碳无纺布的厚度为20μm，每个基于叉指结构的电极图案由2个叉指微电池串联排列而成。每个叉指电池的叉指个数为3个，每个叉指宽度为200μm，每个叉指长度为3mm，基于叉指结构的电极图案中相邻两个叉指间隔宽度为300μm。
二、将基底集流体叉指图形固定在柔性PBMA胶带上，并用氧等离子体进行亲水处理十分钟，提高其亲水性。
三、以A侧碳无纺布电极作为工作电极，一侧的叉指电极作为对电极，以Ag/AgCl饱和电极为参比电极的三电极体系下，进行MnO2的电化学沉积。使用0.1M的乙酸锰和0.1M的硫酸钠水溶液作为电解液。电沉积过程以恒电位0.9V进行，电沉时间为150秒，根据电沉时间控制MnO2的沉积量。然后，将样品移出，用去离子水水冲洗几次，然后在室温下干燥。
四、以Zn为阳极，将12.5g ZnSO4、12.5g NaSO4和2.0g硼酸分别溶解于100mL蒸馏水中，制备水电解质。工作电极为B侧叉指电极；在室温下，以恒流40mA cm-2进行锌纳米片的阳极电沉积。200s后，用去离子水彻底清洗样品，在室温下干燥几分钟。
五、在60℃磁搅拌下，将1.5g的明胶分多次少量加入6ml的ZnSO4水溶液(1M)中，1h后溶液变为淡黄色透明液体。然后将凝胶电解质滴在叉指电极上，静置片刻，并用PBMA柔性薄膜胶带将整个微电池部分进行密封，得到全固态锌-二氧化锰微型柔性电池。
六、将电池部分包裹在创可贴透气胶布一侧位置，正负电极作为提供促进伤口愈合的电场源头分别居于中间吸水垫上方，另一极正极电极导线固定在创可贴中间吸水垫中心位置周围，圆形电极的正极与中心的负极构成由外向内的圆形发散型电场，为伤口提供持续稳定的、方向向伤口中心的电场，从而促进伤口部位细胞增殖分化。
本实施例所制备的微型Zn-MnO2电池(两个电池串联结构)，具有稳定优异的电化学性能及循环稳定性。如图2所示，本实施例的电愈贴的两个微电池串联的电池器件放电时间可达到50h以上并维持电压在2.6V左右，满足电创可贴24小时工作同时保证电刺激效果的条件。根据图3中的俯视SEM图可知，成功地制备出锌纳米片活性材料以及MnO2纳米花，保证整个微电流刺激部分能够输出稳定安全持续的直流电场。
将本实施例所制备的电愈贴用于伤口愈合实验。具体地，将电愈贴固定在创伤表面，与空白样做对照，比较伤口的愈合效果。图4和图5是将本实施例的电愈贴应用于大鼠伤口创面的伤口愈合情况图。从左向右依次分别为第0、12、24、36小时的创面照片。上方四个图组为实验组，下方四个图组为创面为对照组。结果表明，带有电愈贴的创面愈合较对照组快，如图4所示，佩戴本实施例的电愈贴可在72小时内实现伤口的快速愈合。
图6为本实施例的电愈贴放电后再次冲电的情况，说明本发明的电愈贴可以多次使用。图7示出了本实施例的电愈贴在10毫伏/秒下的CV曲线。
实施例2
一、首先采用激光仪对柔性碳无纺布进行刻蚀，得到基于叉指结构的一体化电极图案的集流体模板，以及与伤口相匹配的特殊形状正负电极。其中，碳无纺布的厚度为20μm，每个基于叉指结构的电极图案是由6个叉指微电池串联排列而成的(图8)，每个叉指电池的叉指个数为3个，每个叉指宽度为200μm，每个叉指长度为3mm，基于叉指结构的电极图案中相邻两个叉指间隔宽度为300μm。
二、将基底叉指图形固定在柔性PBMA胶带上，并用氧等离子体进行亲水处理十分钟，提高其亲水性。
三、以金电极作为工作电极，一侧的叉指电极作为对电极，以Ag/AgCl饱和电极为参比电极的三电极体系下，进行MnO2的电化学沉积。使用0.1M的乙酸锰和0.1M的硫酸钠水溶液作为电解液。电沉积过程以恒电位0.9V进行，电沉时间为150秒，根据电沉时间控制MnO2的沉积量。然后，将样品移出，用去离子水水冲洗几次，然后在室温下干燥。
四、以Zn为阳极，将12.5g ZnSO4、12.5g NaSO4和2.0g硼酸分别溶解于100mL蒸馏水中，制备水电解质。工作电极为B侧叉指电极；在室温下，以恒流40mA cm-2进行锌纳米片的阳极电沉积。200s后，用去离子水彻底清洗样品，在室温下干燥几分钟。
五、在60℃磁搅拌下，将1.5g的明胶分多次少量加入6ml的ZnSO4水溶液(1M)中，1h后溶液变为淡黄色透明液体。然后将凝胶电解质滴在叉指电极上，静置片刻，并用PBMA柔性薄膜胶带将整个微电池部分进行密封，得到全固态锌-二氧化锰微型柔性电池。
六、将电池部分包裹在创可贴透气胶布一侧位置，正负电极作为提供促进伤口愈合的电场源头分别居于中间吸水垫上方，另一极正极电极导线固定在创可贴中间吸水垫中心位置周围，圆形电极的正极与中心的负极构成由外向内的圆形发散型电场，为伤口提供持续稳定的、方向向伤口中心的电场，从而促进伤口部位细胞增殖分化。
本实施例中所制备的微型Zn-MnO2电池，具有稳定优异的电化学性能及循环稳定性。
图9为电创可贴释放电压随时间变化的情况。如图9所示，在构建电创可贴时，可以保证单个微电池器件的放电电压保持在1.4V左右。
实施例3
一、首先采用激光仪对柔性碳无纺布进行刻蚀，得到基于叉指结构的一体化电极图案的集流体模板，以及与伤口相匹配的特殊形状正负电极。其中，碳无纺布的厚度为20μm，每个基于叉指结构的电极图案是由五个叉指微电池串联排列而成的，每个叉指电池的叉指个数为3个，每个叉指宽度为200μm，每个叉指长度为3mm，基于叉指结构的电极图案中相邻两个叉指间隔宽度为300μm。
二、将基地叉指图形固定在柔性PBMA胶带上，并用氧等离子体进行亲水处理十分钟，提高其亲水性。
三、以金电极作为工作电极，一侧的叉指电极作为对电极，以Ag/AgCl饱和电极为参比电极的三电极体系下，进行MnO2的电化学沉积。使用0.1M的乙酸锰和0.1M的硫酸钠水溶液作为电解液。电沉积过程以恒电位0.9V进行，电沉时间为150秒，根据电沉时间控制MnO2的沉积量。然后，将样品移出，用去离子水水冲洗几次，然后在室温下干燥。
四、以Zn为阳极，将12.5g ZnSO4、12.5g NaSO4和2.0g硼酸分别溶解于100mL蒸馏水中，制备水电解质。工作电极为B侧叉指电极；在室温下，以恒流40mA cm-2进行锌纳米片的阳极电沉积。200s后，用去离子水彻底清洗样品，在室温下干燥几分钟。
五、在60℃磁搅拌下，将1.5g的明胶分多次少量加入6ml的ZnSO4水溶液(1M)中，1h后溶液变为淡黄色透明液体。然后将凝胶电解质滴在叉指电极上，静置片刻，并用PBMA柔性薄膜胶带将整个微电池部分进行密封，得到全固态锌-二氧化锰微型柔性电池。
六、将电池部分包裹在创可贴透气胶布一侧位置，正负电极作为提供促进伤口愈合的电场源头分别居于中间吸水垫上方，并连接一根接触伤口的灭菌超细电极，作为类针灸电极，另一极正极电极导线固定在创可贴中间吸水垫中心位置周围，圆形电极的正极与中心的负极构成由外向内的圆形发散型电场，为伤口提供持续稳定的、方向向伤口中心的电场，从而促进伤口部位细胞增殖分化。
本实例中所制备的微型Zn-MnO2电池，具有稳定优异的电化学性能及循环稳定性。图10为本实施例的实物图，其设计为表带式创可贴。其中，图10a为未与纱布结合时的图，图10b为与纱布结合的图，其中纱布设计为可更换。图10c为枉实施例的电愈贴使用时的状态图。
尽管已经参考示例性实施方案对本发明进行了描述，但应理解本发明不限于公开的示例性实施方案。在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对示例性实施方案做多种调整或变化。本发明的范围应基于最宽的解释以涵盖所有修改和等同结构与功能。

Claims (8)

1.一种便携式电愈贴，其特征在于，包括用氧等离子体进行亲水处理的柔性PBMA胶带基材和电池组、电池组正极和电池组负极，其中：
在基材上设置吸水垫，并将所述电池组正极和电池组负极分别设置于吸水垫上方，所述电池组包括串联连接的两个以上的微电池，和所述电池组负极设置于伤口中心或附近，所述电池组正极设置于伤口的外周，由此形成围绕伤口由外向内的圆形发散型电场；
所述电池组正极为圆环形结构，所述电池组负极包括多个条状负极，且多个条状负极围绕所述电池组正极呈放射状设置，各条状负极分别与对应的微电池的负极连接；
所述微电池为叉指微电池，其包括3个以上的叉指，各叉指的宽度为50-800μm，叉指的长度为1-5mm，相邻叉指的间隔宽度为200-400μm。
2.根据权利要求1所述的便携式电愈贴，其特征在于，所述微电池包括柔性集流体、固着于所述柔性集流体表面的活性物质和凝胶电解质。
3.根据权利要求2所述的便携式电愈贴，其特征在于，所述柔性集流体选自碳无纺布、石墨纸、碳纳米管纸和导电FTO膜；所述活性物质包括固着于柔性集流体一侧的正极活性物质和固着于柔性集流体对侧的负极活性物质。
4.根据权利要求3所述的便携式电愈贴，其特征在于，所述正极活性物质包括MnO2、石墨基活性材料、磷酸钒钠和三元化合物，所述负极活性物质包括Zn、Al、碳基化合物、钛酸钠和三元化合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述的便携式电愈贴在制备用于通过自身电源增强创面内源性电场从而加速皮肤创面愈合的医疗用品中的用途。
6.一种便携式电愈贴的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备柔性导电性薄膜材料和与伤口相匹配的电池组正极和电池组负极，根据叉指微电池的结构将所述柔性导电性薄膜材料制作为柔性集流体基底，其中叉指微电池包括3个以上的叉指，各叉指的宽度为50-800μm，叉指的长度为1-5mm，相邻叉指的间隔宽度为200-400μm；
(2)将所述柔性集流体基底固定于柔性PBMA胶带上，并用氧等离子体处理柔性集流体基底，将正极活性物质和负极活性物质分别固定在两极集流体基底；
(3)准备凝胶电解质，并将凝胶电解质置于步骤(2)得到的两极集流体基底之间即单元正负极器件上表面，然后密封得到微电池；
(4)将两个以上的微电池串联或并联连接得到电池组；和
(5)在基材上设置吸水垫，并将电池组正极和电池组负极分别设置于吸水垫上方，且电池组负极的位置对应于伤口中心或附近的位置，所述电池组正极的位置对应于伤口外周的位置，由此形成围绕伤口由外向内的圆形发散型电场。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，通过电沉方法、掩膜版法或刮涂方法将正极活性物质和负极活性物质分别固定在两极集流体基底。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述微电池为可充电电池。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1520897A (zh) * 2003-01-31 2004-08-18 杨越培 电子理疗膏贴
WO2009144615A1 (en) * 2008-05-26 2009-12-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Moisture control within a multi-electrode patch for monitoring and electrical stimulation of wound healing
CN105098249A (zh) * 2014-04-18 2015-11-25 比亚迪股份有限公司 柔性电池和具有其的柔性电池组
CN105963073A (zh) * 2016-04-22 2016-09-28 济南圣泉集团股份有限公司 一种微电流创可贴
CN211213848U (zh) * 2019-06-13 2020-08-11 深圳市寒暑科技新能源有限公司 一种内置柔性锌离子电池的电子创可贴

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007504882A (ja) * 2003-09-10 2007-03-08 パワー ペーパー リミティド 使い捨て電気包帯
WO2014188070A1 (en) * 2013-05-23 2014-11-27 Åbo Akademi University An arrangement for facilitating wound healing, a method for measuring wound healing and a wound dressing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1520897A (zh) * 2003-01-31 2004-08-18 杨越培 电子理疗膏贴
WO2009144615A1 (en) * 2008-05-26 2009-12-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Moisture control within a multi-electrode patch for monitoring and electrical stimulation of wound healing
CN105098249A (zh) * 2014-04-18 2015-11-25 比亚迪股份有限公司 柔性电池和具有其的柔性电池组
CN105963073A (zh) * 2016-04-22 2016-09-28 济南圣泉集团股份有限公司 一种微电流创可贴
CN211213848U (zh) * 2019-06-13 2020-08-11 深圳市寒暑科技新能源有限公司 一种内置柔性锌离子电池的电子创可贴

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
水凝胶敷料联合负压引流技术对老年创伤患者术后伤口愈合及生活质量的影响;葛秀云;;中外医疗(第27期);第10-12页 *

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