一种柔性肌电电极阵列及其3D打印方法与流程

本发明涉及肌电电极阵列3d打印，尤其涉及一种柔性肌电电极阵列及其3d打印方法。

背景技术：

1、表面肌电信号在康复医疗、人机交互和运动科学领域具有广泛应用，电极阵列作为信号采集的核心部件，其性能决定表面肌电信号的质量和后续分析的准确性。

2、现有技术中，平面化结构限制了曲面贴合性能，现有柔性电极大多基于平面制造工艺，难以完美贴合人体肘部和膝盖等具有复杂曲率的关节部位，在肢体运动过程中，这种贴合的不稳定性易导致电极和皮肤之间发生相对位移，从而产生严重的运动伪影和信号漂移；其次，主流制备方法需要通过焊接工艺将金属扣固定在柔性电路上，工序复杂、生产效率低，且焊点部位易发生疲劳断裂；进一步，传统的平面电极与皮肤之间呈现简单的面接触，无法有效适应皮肤表面的微观纹理及毛孔结构，导致电极-皮肤接触阻抗较高，使得采集到的微弱肌电信号容易受到环境噪声干扰；最后，工业化生产电极采用标准尺寸无法针对不同用户进行适配，难以满足精准医疗和个性化健康监测的需求。

3、因此，需要研发一种能够适应复杂曲面、制造一体化且具备个性化适配能力的柔性肌电电极阵列及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种柔性肌电电极阵列及其3d打印方法，其主要目的在于解决现有技术中无法一体化制造出自适应人体曲面且接触阻抗低的柔性肌电电极阵列的问题。

2、为达到上述目的，本发明提供的一种柔性肌电电极阵列，该柔性肌电电极阵列包括：

3、柔性基底，用于与四肢肌电采集体表区域的皮肤曲面贴合；

4、导电线路，设置在所述柔性基底内部；

5、电极触点，设置在所述柔性基底表面并与所述导电线路电连接；

6、水凝胶修饰层，设置在所述电极触点表面。

7、可选地，所述柔性基底采用光固化柔性光敏树脂制成，所述柔性基底内部设有透气微孔且所述透气微孔呈蜂窝状排布。

8、可选地，所述导电线路由纳米银导电墨水或镓铟锡液态金属墨水进行嵌入式打印成型获得。

9、可选地，所述电极触点表面设有仿生树突状微针阵列。

10、可选地，所述水凝胶修饰层采用光交联材料；所述光交联材料包括明胶甲基丙烯酰、聚丙烯酰胺和聚乙二醇二丙烯酸酯。

11、为了解决上述问题，本发明还提供一种柔性肌电电极阵列的3d打印方法，其特征在于，该方法用于制备上述任意一项所述柔性肌电电极阵列，该方法包括：

12、获取3d扫描仪采集的四肢肌电采集体表区域的三维点云数据，并输入三维几何建模平台，根据导-桥结构设计生成电极触点的排布和导电线路的路径，构建包括柔性基底、导电线路、电极触点和水凝胶修饰层的一体化三维数字模型；

13、对所述一体化三维数字模型按照预设分层厚度进行分层切片获得所述柔性基底、所述导电线路、所述电极触点和所述水凝胶修饰层对应的材料体域并分配打印参数，生成多材料协同打印路径；

14、采用多材质复合三维打印装置根据所述多材料协同打印路径依次打印柔性基底、导电线路、电极触点和水凝胶修饰层获得目标打印模型；

15、对所述目标打印模型进行全域紫外光固化，经等离子体对所述目标打印模型的表层进行亲水性改性处理后获得所述柔性肌电电极阵列。

16、可选地，所述3d扫描仪包括手持式可见光人体三维扫描仪；所述三维几何建模平台包括cad。

17、可选地，所述多材质复合三维打印装置包括dlp多喷头3d打印机和diw直写3d打印设备。

18、为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：

19、至少一个处理器；以及，

20、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

21、所述存储器有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行以实现上述所述的柔性肌电电极阵列的3d打印方法。

22、为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现任意一项所述的上述所述的柔性肌电电极阵列的3d打印方法。

23、本发明的有益效果在于：

24、本发明提供一种柔性肌电电极阵列及其3d打印方法，包括柔性基底、导电线路、电极触点和水凝胶修饰层的柔性肌电电极阵列实现皮肤的紧密贴合，蜂窝状排布的透气微孔增加透气性，嵌入式打印成型获得的导电线路防止氧化和磨损，仿生树突状微针阵列降低接触阻抗，水凝胶修饰层保持皮肤湿润，提升柔性肌电电极阵列使用的舒适性；获取三维几何建模并进行逐层打印实现柔性肌电电极阵列的一体化制造。

25、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

26、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

1.一种柔性肌电电极阵列，其特征在于，该柔性肌电电极阵列包括：

2.根据权利要求1所述的柔性肌电电极阵列，其特征在于，所述柔性基底采用光固化柔性光敏树脂制成，所述柔性基底内部设有透气微孔且所述透气微孔呈蜂窝状排布。

3.根据权利要求1所述的柔性肌电电极阵列，其特征在于，所述导电线路由纳米银导电墨水或镓铟锡液态金属墨水进行嵌入式打印成型获得。

4.根据权利要求1所述的柔性肌电电极阵列，其特征在于，所述电极触点表面设有仿生树突状微针阵列。

5.根据权利要求1所述的柔性肌电电极阵列，其特征在于，所述水凝胶修饰层采用光交联材料；所述光交联材料包括明胶甲基丙烯酰、聚丙烯酰胺和聚乙二醇二丙烯酸酯。

6.一种柔性肌电电极阵列的3d打印方法，其特征在于，该方法用于制备如权利要求1~5任意一项所述柔性肌电电极阵列，该方法包括：

7.根据权利要求1所述的柔性肌电电极阵列的3d打印方法，其特征在于，所述3d扫描仪包括手持式可见光人体三维扫描仪；所述三维几何建模平台包括cad。

8.根据权利要求1所述的柔性肌电电极阵列的3d打印方法，其特征在于，所述多材质复合三维打印装置包括dlp多喷头3d打印机和diw直写3d打印设备。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6至8任意一项所述的柔性肌电电极阵列的3d打印方法。