本发明涉及生物传感器材料，尤其涉及一种适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极及其制备方法。
背景技术：
1、随着电子技术与医学交叉学科领域的快速发展，促进了传感设备趋于小型化、便携化及多功能化。为了对疾病进行量化分析及预防，同时提高检测的准确度，必须具备一种高性能的生理信号采集设备作为支撑，因此可穿戴传感器在医疗保健、临床诊断和生理监测等领域具有极其重要的作用。随着对柔性生物电子技术的不断深入研究，柔性可穿戴传感器呈现出越来越广泛的应用前景。这些传感器以其出色的便携性、高度灵活性、卓越的适应性和相对低的成本，为实时和连续监测个人生理健康和生物状态提供了巨大的潜力。
2、针对脑瘫、发育障碍、肌张力障碍等疾病引发的运动功能异常，需要对婴幼儿的生理信息进行检测，而采集运动生理信号是必要手段。水凝胶电极作为一种高生物相容性、高导电性的柔性材料，十分适合婴幼儿的运动生理信号采集。但是，现有主流水凝胶电极的凝胶界面酸性较高，对人体皮肤有一定程度的刺激，而且婴幼儿皮肤十分脆弱且耐受度低，更易产生皮肤过敏等不良反应。
3、基于上述，开发一种适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极，以解决上述现有技术存在的问题已成为当前亟需解决的课题之一。
技术实现思路
1、基于上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极及其制备方法，旨在为婴幼儿的运动监测提供一种具备高舒适、友好型的柔性水凝胶电极，其不仅具备高稳定性、高粘附性以及肌电信号采集稳定性，同时降低凝胶界面对婴幼儿皮肤不良影响。
2、为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
3、本发明提供了一种适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极的制备方法，包括以下步骤：
4、将碳导电浆料涂覆在基底上，并经过热固化后制得碳导电层；
5、在所述碳导电层表面上涂覆金属导电浆料，并经过热固化及经过质量分数为10～15％的sebs溶液进行模具浇注处理后，制得复合导电层；
6、通过一锅法制备水凝胶预聚合溶液，称取水凝胶各组分别置于容器中，经过振荡及超声溶解，并经过氮气脱氧处理后，制得水凝胶预聚合溶液；
7、将所述水凝胶预聚合溶液加入模具中，将所述复合导电层与所述水凝胶预聚合溶液贴合，并经过光固化完全后，制得水凝胶电极。
8、本发明的一些实施例中，所述水凝胶预聚合溶液包括水凝胶单体、交联剂、光引发剂、金属盐导电填料和单宁酸，余量为甘油和去离子水；
9、所述单宁酸与所述水凝胶单体的质量比在1:100～1:10之间；所述甘油与所述去离子水的体积比在1:20～9:5之间。
10、优选地，所述单宁酸与所述水凝胶单体的质量比为3:100。
11、本发明的一些实施例中，所述水凝胶预聚合溶液包括水凝胶单体、交联剂、光引发剂、金属盐导电填料和单宁酸，余量为甘油和去离子水；
12、所述单宁酸与所述水凝胶单体的质量比在1:100～1:10之间，所述甘油与所述去离子水的体积比在3:5～9:5之间。
13、优选地，所述甘油与所述去离子水的体积比为1.10:1。
14、所述水凝胶单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酸、n-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸中的至少一种，但不限于此。
15、所述金属盐导电填料选自氯化钾、氯化锂、氯化铁、氯化铝和氯化银中的至少一种，但不限于此。
16、本发明的一些实施例中，所述碳导电层的厚度在15～25μm之间，且所述复合导电层的厚度在30～50μm之间。
17、本发明还提供了一种适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极，所述柔性水凝胶电极由上述任一项所述的适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极的制备方法制得。
18、所述柔性水凝胶电极包括基底、粘结在所述基底上的复合导电层及粘结在所述复合导电层上的离子凝胶层，所述离子凝胶层由所述水凝胶预聚合溶液经光固化后制得。
19、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20、本发明提供的一种适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极及其制备方法，通过优化设计水凝胶预聚合溶液中的材料配比，降低了水凝胶的酸性，所提供的水凝胶电极具有高稳定性、高粘附性，而且对儿童皮肤的接触非常舒适、友好；同时，提供的制备方法，其制备流程简单、过程可控，适于批量化生产，且成本低。
21、本发明提供的柔性水凝胶电极，实现了在酸性较低条件下仍具备较高的粘附性能，提供的柔性水凝胶电极的大小尺寸更适合婴幼儿使用，并且水凝胶电极的接触面更柔软、穿戴更舒适，且与皮肤接触紧密，同时实现了肌电信号的高质量稳定采集；通过观察静息和发力的肌电信号的区分度并计算信噪比，经计算信噪比为28.55db，信号质量较好。因此，本发明提供的水凝胶电极，在酸性较低、粘性较好的条件下实现了信号的稳定采集，并且采集过程中幼儿舒适，无不良反应。
1.一种适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述水凝胶预聚合溶液包括水凝胶单体、交联剂、光引发剂、金属盐导电填料和单宁酸，余量为甘油和去离子水；
3.根据权利要求2所述适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述单宁酸与所述水凝胶单体的质量比为3:100。
4.根据权利要求1所述适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述水凝胶预聚合溶液包括水凝胶单体、交联剂、光引发剂、金属盐导电填料和单宁酸，余量为甘油和去离子水；
5.根据权利要求3所述适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述甘油与所述去离子水的体积比为1.10:1。
6.根据权利要求2-6任一项所述适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述水凝胶单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酸、n-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸中的至少一种。
7.根据权利要求2-6任一项所述适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述金属盐导电填料选自氯化钾、氯化锂、氯化铁、氯化铝和氯化银中的至少一种。
8.根据权利要求1所述适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述碳导电层的厚度在15～25μm之间，且所述复合导电层的厚度在30～50μm之间。
9.一种适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极，其特征在于，所述柔性水凝胶电极由上述权利要求1-8任一项所述适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极的制备方法制得。
10.根据权利要求9所述适用于婴幼儿运动监测的柔性水凝胶电极，其特征在于，包括基底、粘结在所述基底上的复合导电层及粘结在所述复合导电层上的离子凝胶层，所述离子凝胶层由所述水凝胶预聚合溶液经光固化后制得。
