基于直流磁控濺射技術(shù)的干式軟電極及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體的說是一種基于直流磁控濺射技術(shù)的干式軟電極，它包括基底，基底包括底座和位于底座上方的若干電極針，底座底部設(shè)有導(dǎo)電片，導(dǎo)電片設(shè)有導(dǎo)電線，并通過模套將導(dǎo)電片與基底底座緊密相連，模套設(shè)有供導(dǎo)電線通過的孔，其中，基底表面鍍有導(dǎo)電層。本發(fā)明還提供一種基于直流磁控濺射技術(shù)的干式軟電極的制備方法。本發(fā)明的有益效果在于：1、采集腦信號的可靠性，靈敏度。2、電極鍍層附著力強(qiáng)，附著均勻，厚度可控，顏色可控。3、電極柔軟，舒適性好。4、巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
【專利說明】基于直流磁控濺射技術(shù)的干式軟電極及其制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體的說是一種基于直流磁控濺射技術(shù)的干式軟電極及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]國際上已經(jīng)有EG1、g.tech、Cognionics、NeuroSky、ANT、EasyCap 等公司研發(fā)并生產(chǎn)銷售干電極及其相關(guān)產(chǎn)品。干電極的發(fā)明使腦電波采集技術(shù)有了一個巨大的進(jìn)步。經(jīng)典的干式電極做成針狀陣列，以壓入或者微侵入皮膚方法降低皮膚阻抗。電極材質(zhì)為純金、純銀或者燒結(jié)銀/氯化銀Ag/AgCl。
[0003]但其有如下兩個顯著缺點(diǎn)(I)結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)，堅硬、尖銳的針狀陣列刺入頭皮角質(zhì)層，給患者或受試者帶來一定的刺痛感并容易引起感染。(2 )材質(zhì)缺點(diǎn)，金、銀是重金屬，適合在頭皮表面使用，刺入角質(zhì)層容易使重金屬進(jìn)入皮膚和血液，引起重金屬中毒。尤其是燒結(jié)銀/氯化銀Ag/Agcl是粉末狀銀粉和氯化銀粉的混合物很容易進(jìn)入皮膚和血液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)上述不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種信號穩(wěn)定的基于直流磁控濺射技術(shù)的干式軟電極及其制備工藝。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于直流磁控濺射技術(shù)的干式軟電極，它包括基底，基 底包括底座和位于底座上方的若干電極針，底座底部設(shè)有導(dǎo)電片，導(dǎo)電片設(shè)有導(dǎo)電線，并通過模套將導(dǎo)電片與基底底座緊密相連，模套設(shè)有供導(dǎo)電線通過的孔，其中，基底表面鍍有導(dǎo)電層。
[0006]優(yōu)選的是:所述的基底底座為圓形。
[0007]優(yōu)選的是:所述的基底為硅膠、橡膠或聚氨基甲酸酯。
[0008]優(yōu)選的是:孔設(shè)置在模套側(cè)面或底面。
[0009]優(yōu)選的是:所述的電極針均勻排布在底座上。
[0010]優(yōu)選的是:所述的電極針為針頭細(xì)針尾粗的形狀。
[0011]優(yōu)選的是:所述的電極針針頭為圓形或弧形。
[0012]優(yōu)選的是:所述的導(dǎo)電層為氮化鈦。
[0013]本發(fā)明還提供一種基于直流磁控濺射技術(shù)的干式軟電極的制備方法，其制備步驟如下:
[0014](I)基底的制作:在模具中注塑橡膠或聚氨基甲酸酯材料，成型；
[0015](2)基底鍍膜；
[0016](3)安裝模套:將導(dǎo)電片與基底底座緊貼，把導(dǎo)電片的導(dǎo)電線穿過模套側(cè)面的孔，并用模套將導(dǎo)電片與基底底座固定；
[0017]其中，基底鍍膜又有以下幾個步驟:①基底清洗，采用丙酮、酒精和去離子水的比例為8:2:1的比例在超聲波中清洗IOmin ;②將基底置于多靶磁控濺射鍍膜機(jī)的真空室內(nèi)，抽真空，真空度控制在l*10-3Pa以上，加熱溫度為150-200°C 預(yù)濺射，單獨(dú)向濺射室通入氬氣，壓強(qiáng)約為1.0Pa，輝光放電后對鈦靶表面進(jìn)行預(yù)濺射15min ;④濺射，控制氬氣與氮?dú)饬髁勘壤秊?:1，濺射時間為20-40min ;⑤退火，退火的溫度選擇在400°C以下。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:
[0019]1、采集腦信號的可靠性，靈敏度。氮化鈦是良好的導(dǎo)體，阻抗極低，電阻率為22*10_6 Ω /cm2。室溫下氮化鈦具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性。氮化鈦干式軟電極良好的性能保證了實(shí)時采集的腦電信號的靈敏性、準(zhǔn)確性。
[0020]2、電極鍍層附著力強(qiáng)，附著均勻，厚度可控，顏色可控。在軟體硅膠、橡膠或聚氨基甲酸酯材料上，采用磁控濺射技術(shù)鍍膜，根據(jù)濺射的時間不同，可控制鍍膜的厚度。根據(jù)氮?dú)?、氬氣的比例不同，可以控制鍍層顏色?br> [0021]3、電極柔軟，舒適性好。式軟電極是橡膠或聚氨基甲酸酯材料，該材料柔軟，患者或受試者佩戴舒適，無壓迫感。[0022]4、巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計。針狀電極結(jié)構(gòu)設(shè)計，更利于電極與頭皮的接觸。尤其適合頭發(fā)長的患者或受試者。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖一。
[0024]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖二。
[0025]圖3是本發(fā)明的俯視圖。
[0026]圖4為鍍膜的沉淀速率隨工作壓強(qiáng)的變化曲線。
[0027]圖5圖為鍍膜沉淀速率隨濺射功率的變化曲線。
[0028]圖中，1-基底；2-底座；3_電極針；4_導(dǎo)電片；5-模套；6-孔；7_導(dǎo)電線。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0030]如圖1-3所示的:一種基于直流磁控濺射技術(shù)的干式軟電極，它包括基底1，基底I包括底座2和位于底座2上方的若干電極針3?；譏底座2為圓形，電極針3均勻排布在底座2上。各個電極針3可以緊密相鄰，電極針3之間也可以存在一定的間隙。電極針3針頭為圓形或弧形。電極針3為針頭細(xì)針尾粗的形狀。基底I選用硅膠、橡膠或聚氨基甲酸酯，材料柔軟。底座2底部設(shè)有導(dǎo)電片，導(dǎo)電片4設(shè)有導(dǎo)電線7，導(dǎo)電線7的材料可以是多種材料如:紫銅、銅鍍錫材料、銅鍍銀、銀箔絲等材料。并通過模套5將導(dǎo)電片4與基底I底座2緊密相連，模套5設(shè)有供導(dǎo)電線7通過的孔6，孔6設(shè)置在模套5側(cè)面(如圖1)或底面(如圖2)。其中，基底I表面鍍有導(dǎo)電層。其中，導(dǎo)電層為氮化鈦。
[0031]本發(fā)明還提供一種基于直流磁控濺射技術(shù)的干式軟電極的制備方法，其制備步驟如下:
[0032](I)基底I的制作:在模具中注塑硅膠、橡膠或聚氨基甲酸酯材料，成型；
[0033](2)基底I鍍膜；
[0034](3)安裝模套5:將導(dǎo)電片4與基底I底座2緊貼，把導(dǎo)電片4的導(dǎo)電線7穿過模套5側(cè)面的孔6，并用模套5將導(dǎo)電片4與基底I底座2固定；[0035]其中，基底鍍膜又有以下幾個步驟:①基底I清洗，采用丙酮、酒精和去離子水的比例為8:2:1的比例在超聲波中清洗lOmin，清洗的主要目的是去除表面污物和化學(xué)污物；
②將基底I置于多靶磁控濺射鍍膜機(jī)的真空室內(nèi)，抽真空，為減少真空腔體內(nèi)的殘余量，保證薄膜的純潔度，真空度控制在l*10_3Pa以上，為了基片表面去除水分，提高膜-基結(jié)合力，提高膜粒子的聚集度，需要加熱，加熱溫度為150-200°C 預(yù)濺射，單獨(dú)向濺射室通入氬氣，壓強(qiáng)約為1.0Pa，輝光放電后對鈦靶表面進(jìn)行預(yù)濺射15min，目的去除Ti靶表面的氧化物等雜質(zhì)；④濺射，控制氬氣與氮?dú)饬髁勘壤秊?:1，濺射時間為20-40min ;⑤退火，靶材材料與基底材料的膨脹系數(shù)不同，會影響薄膜與基底的結(jié)合力，退火的溫度選擇在400°C以下。
[0036]靶材為純度99.99%的金屬鈦。氬氣純度為99.99%，氮?dú)饧兌葹?9.99%。通過調(diào)節(jié)氬氣、氮?dú)獾谋壤梢哉{(diào)節(jié)成膜顏色。成膜顏色由銀白一淺金黃一金黃一紅黃一褐色。隨著氮?dú)夥謮旱闹鸩皆黾?，成膜顏色由銀白一淺金黃一金黃一紅黃一褐色。鍍層的成分也發(fā)生相應(yīng)變化，由2T1-Ti2N-TiN。鍍層成分的變化還影響到膜層的硬度，因為就硬度而言Ti2N>TiN>2Ti。因此當(dāng)2Ti消失，形成Ti2N,剛好出現(xiàn)TiN時硬度最好，以后隨著TiN的增加硬度又有下降。因2Ti為銀白色，Ti2N為淡金黃色，TiN為金黃色。預(yù)濺射功率根據(jù)濺射功率決定，一般略高于濺射功率。
[0037]磁控濺射的工作原理是指電子在電場E的作用下，在飛向基底過程中與氬原子發(fā)生碰撞，使其電離產(chǎn)生出Ar正離子和新的電子；新電子飛向基片，Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射。經(jīng)磁控濺射法鍍膜具有鍍層均勻、附著力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0038]反應(yīng)磁控濺射沉淀TiN薄膜的原理為:
[0039]N2 — N2++e (氣相中)
[0040]N2++e — 2N (基底上)
[0041]Ti+N—TiN(基底上)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于直流磁控濺射技術(shù)的干式軟電極，其特征在于:它包括基底(1)，基底(1)包括底座(2)和位于底座(2)上方的若干電極針(3),底座(2)底部設(shè)有導(dǎo)電片(4),導(dǎo)電片(4)設(shè)有導(dǎo)電線(7)，并通過模套(5)將導(dǎo)電片(4)與基底(1)底座(2)緊密相連，模套(5)設(shè)有供導(dǎo)電線(7)通過的孔(6)，其中，基底(1)表面鍍有導(dǎo)電層。
2.按照權(quán)利要求1所述的干式軟電極，其特征在于:所述的基底(1)底座(2)為圓形。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的干式軟電極，其特征在于:所述的基底(1)為硅膠、橡膠或聚氨基甲酸酯。
4.按照權(quán)利要求1所述的干式軟電極，其特征在于:所述的孔(6)設(shè)置在模套(5)側(cè)面或底面。
5.按照權(quán)利要求1所述的干式軟電極，其特征在于:所述的電極針(3)均勻排布在底座(2)上。
6.按照權(quán)利要求1或5所述的干式軟電極，其特征在于:所述的電極針(3)為針頭細(xì)針尾粗的形狀。
7.按照權(quán)利要求6所述的干式軟電極，其特征在于:所述的電極針(3)針頭為圓形或弧形。
8.按照權(quán)利要求1所述的干式軟電極，其特征在于:所述的導(dǎo)電層為氮化鈦。
9.按照權(quán)利要求1所述的干式軟電極的制備方法，其特征在于:其制備步驟如下: (1)基底的制作:在模具中注塑橡膠或聚氨基甲酸酯材料，成型； (2)基底鍍膜； (3)安裝模套:將導(dǎo)電片與基底底座緊貼，把導(dǎo)電片的導(dǎo)電線穿過模套側(cè)面的孔，并用模套將導(dǎo)電片與基底底座固定； 其中，基底鍍膜又有以下幾個步驟:①基底清洗，采用丙酮、酒精和去離子水的比例為8:2:1的比例在超聲波中清洗IOmin ;②將基底置于多靶磁控濺射鍍膜機(jī)的真空室內(nèi)，抽真空，真空度控制在l*10_3Pa以上，加熱溫度為150-200°C 預(yù)濺射，單獨(dú)向濺射室通入氬氣，壓強(qiáng)約為1.0Pa，輝光放電后對鈦靶表面進(jìn)行預(yù)濺射15min ;④濺射，控制氬氣與氮?dú)饬髁勘壤秊?:1，濺射時間為20-40min，沉積的氮化鈦膜厚度約為5um ;⑤退火，退火的溫度選擇在400°C以下。
【文檔編號】C23C14/35GK103876737SQ201410138138
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】高發(fā)展, 許倩 申請人:青島柏恩鴻泰電子科技有限公司