一種柔性、可拉伸扭曲的起搏器電極線的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及可拉伸電子學(xué)領(lǐng)域，更確切的指，一種高強度可拉伸的柔性起搏器電極線。
[0002]【背景技術(shù)】:
近年剛剛興起的可拉伸電子學(xué)，為人們帶來了全新的概念和體驗?？衫烊嵝詫?dǎo)線能夠完成許多剛性導(dǎo)線無法完成的任務(wù)，比如人工醫(yī)療器件、智能服裝、仿生材料等。舉例來講，使用可拉伸柔性電極線，使腦起搏器、心臟起搏器嵌到身體中，在大的拉伸收縮過程中依然可以保持穩(wěn)定工作，這是傳統(tǒng)的電極線難以實現(xiàn)的。
[0003]一般來講，起搏器(peacemaker)，無論是腦起搏器還是心臟起搏器，通常都包括一脈沖產(chǎn)生器1、一電極線2、以及電極頭3，詳見說明書附圖1。上述脈沖發(fā)生器I在電池的驅(qū)動下產(chǎn)生脈沖電信號，通過上述電極線2中的導(dǎo)線可將脈沖電信號傳輸至上述電極頭3。該電極頭便在脈沖電信號的驅(qū)動下刺激人體特定區(qū)域，從而干涉神經(jīng)細胞的活動以調(diào)節(jié)神經(jīng)傳到物質(zhì)的釋放，達到使患病器官正常活動的目的。
[0004]然后，通常情況下，上述電極線2都是由金屬構(gòu)成，由于直徑非常小，所以其機械強度和柔韌度都非常有限。在患者正?；顒踊蛘呒∪獐d攣時，起搏器導(dǎo)線也隨著拉伸或折彎，長時間活動或有肌肉異常痙攣時極有可能導(dǎo)致起搏器導(dǎo)線受損甚至斷裂，影響起搏器的使用壽命，甚至危及患者的生命安全。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
鑒于以上，本發(fā)明提供一種柔性的起搏器電極線，該電極線具有高強度、可拉伸、可扭曲、可折彎的優(yōu)點，可以為現(xiàn)今的起搏器電極線提供另一種方案。
[0006]一種可拉伸的柔性起搏器電極導(dǎo)線2，用于連接脈沖電流產(chǎn)生器I和電極頭3:包括:至少一組子導(dǎo)線21，詳見說明書附圖2，附圖2為7組子導(dǎo)線纏繞而成。
[0007]所述子導(dǎo)線21，主要包含三個部分，彈性層(芯)211、導(dǎo)電層212、和絕緣保護層213，詳見說明書附圖3。彈性層(芯)211采用白油80-85%與超軟橡膠sebsl0_15%，以及少量滑石粉、膠黏劑混合制成；使用此方法制作的彈性芯(層)具有極好的可拉伸性能，拉伸系數(shù)達到15倍，為目前橡膠材質(zhì)中拉伸倍數(shù)最長的材料之一。導(dǎo)電層212采用單臂碳納米管或者多壁碳納米管；碳納米管本身具有優(yōu)異的力學(xué)性能以及輕的質(zhì)量，使得該導(dǎo)線具有強韌的結(jié)構(gòu)。絕緣保護層213同樣采用超軟橡膠，該層既可以保證導(dǎo)電層212在拉伸、折彎、扭曲時候不因為相互疊加、解疊加而發(fā)生大的電阻變化，同時也起到保護導(dǎo)電層的作用。
[0008]所述子導(dǎo)線21，斷裂伸長率最高可達1500%，詳見說明書附圖4 ;可反復(fù)拉伸折彎10000次，應(yīng)變1400%范圍內(nèi)，電阻變化不超過5%，詳見說明書附圖5。所以，使用該子導(dǎo)線復(fù)合而成的電極導(dǎo)線，具有可反復(fù)拉伸、可反復(fù)扭曲、可反復(fù)折彎不易損壞的特點，可有效降低因為電極線損壞而引起的起搏器故障，延長起搏器使用壽命。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述電極導(dǎo)線摒棄了金屬芯線結(jié)構(gòu)，采用超軟橡膠作為基本結(jié)構(gòu)單元，鋪不同層數(shù)的碳納米管作為導(dǎo)電層。使得該電極導(dǎo)線具有極高的可拉伸系數(shù)，拉伸斷裂率高達1500%。同時，在拉伸14倍以上時，依然保持電阻基本不變。且反復(fù)拉伸10000次性能基本不變。該導(dǎo)線提供了不同于常規(guī)意義上的起搏器導(dǎo)線的解決方案，同時也可用于其他傳感器、驅(qū)動器導(dǎo)線用途。所以，依據(jù)本發(fā)明所做的本發(fā)明精神內(nèi)的其他變化，都應(yīng)該在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
[0010]【附圖說明】:
圖1.一種心臟起搏器示意圖。
[0011]圖2.本發(fā)明涉及的一種電極線實施例及其橫截面示意圖。
[0012]圖3.本發(fā)明涉及的子導(dǎo)線橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4.本發(fā)明實施例涉及的子導(dǎo)線斷裂伸長倍數(shù)測試數(shù)據(jù)，子導(dǎo)線原長1cm。
[0014]圖5.本發(fā)明實施例涉及的子導(dǎo)線在不同拉伸次數(shù)下，伸長率與電阻變化數(shù)據(jù)圖。
[0015]圖6.子導(dǎo)線以螺旋扭曲纏繞方式構(gòu)成絞線構(gòu)造時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖7.本發(fā)明實施例涉及的子導(dǎo)線制作步驟示意圖。
[0017]圖8.本發(fā)明實施例涉及的子導(dǎo)線導(dǎo)電層電鏡圖。
[0018]圖9.本發(fā)明涉及的子導(dǎo)線收縮時截面示意圖，圖示導(dǎo)電層彎曲收縮，橡膠層緊密結(jié)合保持電阻穩(wěn)定性。
[0019]圖10.本發(fā)明涉及的導(dǎo)電層212使用機械鋪設(shè)方法示意圖。
[0020]圖11.本發(fā)明實施例中折彎測試數(shù)據(jù)圖。
[0021]圖12.本發(fā)明實施例涉及的的掃描電鏡圖。
[0022]圖13.本發(fā)明涉及的心臟起搏器實施例模擬劇烈活動時的脈沖效果示意圖。
[0023]【具體實施方式】:
以下將結(jié)合說明書附圖詳細說明本發(fā)明提供的可拉伸起搏器電極導(dǎo)線。
[0024]請參照圖1、圖2，依據(jù)較佳實施例的起搏器電極線2，可用于圖1所示的起搏器。該起搏器通過脈沖發(fā)生器I發(fā)射脈沖信號，該脈沖信號經(jīng)過所述電極導(dǎo)線2傳輸至電極頭3，最終作用于人體細胞，例如腦細胞或者心臟肌肉細胞。
[0025]所述的電極線2至少包含一組子導(dǎo)線21，本實施例采用較佳數(shù)據(jù)的7組子導(dǎo)線，請參閱圖2。在本實施例中，7組子導(dǎo)線21按照束狀結(jié)構(gòu)平行緊密連接在一起，其中空的地方采用超軟橡膠或者高純硅橡膠等具有生物兼容性的高分子粘合。所述子導(dǎo)線21的直徑
0.l_3mm。當(dāng)然，上述子導(dǎo)線21的排列方式除了束狀平行排列之外，還可以采用相互螺旋纏繞的扭轉(zhuǎn)絞線結(jié)構(gòu)，請一并參考附圖6 ;附圖6左圖為七股子導(dǎo)線螺旋纏繞示意圖，右圖為照片截圖。
[0026]請參閱子導(dǎo)線橫截面圖3，所述電極線子導(dǎo)線21至少包含三個部分:超軟彈性芯(層)211、導(dǎo)電層212、和絕緣保護層213。其制作流程請一并參閱附圖6，以下按步驟詳細說明:
O使用80-85%白油、10-15%熱塑橡膠sebs，以及少量滑石粉、膠黏劑1_5%，熱熔攪拌均勻后，擠出成型，生成超軟彈性芯211，超軟彈性芯直徑約為0.l-3mm ;本實施例制作直徑Imm ；
2)將步驟I制備的超軟彈性芯211根據(jù)導(dǎo)線所需拉伸率拉伸至原長的1-14倍，優(yōu)選的倍數(shù)為6-14倍，本實施例選取倍數(shù)為12.5倍。原直徑Imm的彈性芯拉伸12.5倍之后，直徑約為0.2-0.3_。然后在拉伸后的彈性芯之上鋪設(shè)碳納米管m層，m為阿拉伯?dāng)?shù)字，范圍為1-200 ;優(yōu)選的碳納米管層數(shù)m范圍為20-80。本實施例選取的層數(shù)m = 20。鋪設(shè)完畢之后，在碳納米管之上滴少量乙醇等有機溶劑，使碳納米管全部浸潤，可達到碳納米管與彈性芯緊密貼合的作用。所述的碳納米管軸向全部平行于彈性芯(層)軸向方向排列，如有一定的傾斜角，則傾斜角越小越好。
[0027]3)在彈性芯211拉伸狀態(tài)下鋪設(shè)導(dǎo)電層212完畢，最后在導(dǎo)電層212之上再次噴涂軟橡膠制備絕緣保護層213。絕緣保護層厚度約為1-100微米，本實施例213層噴涂厚度50微米。該橡膠層主要起到兩大作用:一是絕緣和保護作用，二是保證導(dǎo)電層212在拉伸、折彎、扭曲時候不因為碳納米管層相互疊加、解疊加而發(fā)生大的電阻變化。請一并參考附圖9，導(dǎo)電層212拉伸回復(fù)后，上層鋪設(shè)的橡膠層213可以有效隔阻導(dǎo)電層碳納米管的擠壓疊加而引起的電阻變化。
[0028]上述制作步驟需要指出