[實(shí)用新型]一種仿生柔性干電極

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320412690.2
• 申請(qǐng)日: 2013-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN203763075U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉景全;彭慧玲;王龍飛;楊斌;朱紅英;楊春生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫交大聯(lián)云科技有限公司
• 主分類號(hào): A61B5/0408
• 分類號(hào): A61B5/0408;A61B5/0478;A61B5/0492;A61B5/0496
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及醫(yī)療領(lǐng)域的測(cè)量電生理信號(hào)的電極，具體是一種利用微加工工藝制備的仿生柔性干電極。

背景技術(shù)

隨著生活水平的提高，人們?cè)絹碓疥P(guān)注自己的健康狀況，人體的電生理信號(hào)能反應(yīng)的人體的健康狀況，因此長期對(duì)電生理信號(hào)的監(jiān)測(cè)也顯得尤為重要。電生理信號(hào)包括：腦電信號(hào)、心電信號(hào)、肌電信號(hào)、眼電信號(hào)等。目前醫(yī)學(xué)上常用濕電極采集電生理信號(hào)。濕電極在使用過程中還需要配合導(dǎo)電膠的使用，由于導(dǎo)電膠容易干掉從而造成采集信號(hào)的衰減，這非常不利于電生理信號(hào)長期的監(jiān)測(cè)。那么干電極用作電生理信號(hào)的長期采集則是很好的選擇。根據(jù)信號(hào)的采集原理，干電極可以分為電導(dǎo)干電極和電容干電極兩種。但目前的干電極都需要借助膠布和松緊帶等來固定在使用者皮膚上，這些都可能給使用者的皮膚造成過敏或疼痛等不適。在長期的電生理信號(hào)的監(jiān)測(cè)中，這些電極固定方式，會(huì)使得電極與皮膚產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，非常不利于信號(hào)的穩(wěn)定采集。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，Chang?Yong?Ryu,?Seung?Hoon?Nam,?Seunghwan?Kim在《Engineering?in?Medicine?and?Biology?27th?Annual?Conference》?(2005)3479-3481撰文“Conductive?rubber?electrode?for?wearable?health?monitoring”(“穿戴式健康監(jiān)測(cè)導(dǎo)電橡膠電極”《第27屆醫(yī)學(xué)和生物工程年議》)，該文提出利用導(dǎo)電橡膠制作干電極。但該方法制備的干電極體積較大，使用時(shí)與皮膚接觸不好，而且還需要借助膠布等工具才能固定在皮膚上，當(dāng)被測(cè)者運(yùn)動(dòng)時(shí)，電極和皮膚會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，會(huì)在測(cè)量信號(hào)中引入較大的運(yùn)動(dòng)偽跡，這種電極不適與長期的電生理信號(hào)的監(jiān)測(cè)。自然界中壁虎具有非常優(yōu)秀的吸附能力，可以自由行走在光滑的墻壁上，甚至是天花板上。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)壁虎的腳趾上附有數(shù)百萬被稱為剛毛（setae）的微絨毛，在每個(gè)剛毛的末梢都有十億左右的分支，這些剛毛組成的網(wǎng)絡(luò)與物體表面之間的分子間鍵合作用主要是通過范德華力維持。范德華力只是存在于兩個(gè)距離極近的物體之間，當(dāng)數(shù)百萬的剛毛聚集在一起時(shí)，它們之間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的范德華力，力的大小是壁虎懸掛于墻壁所需要的一千多倍。本實(shí)用新型利用MEMS技術(shù)，以導(dǎo)電聚合物為材料，仿照壁虎的剛毛結(jié)構(gòu)，制備一種仿生柔性干電極，此電極具有良好的粘性，不需要借助其他工具就能粘貼在皮膚上。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型目的在于提供一種可以直接貼在使用者的皮膚上，不必借助膠布等工具固定在皮膚上的仿生柔性干電極。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

一種仿生柔性干電極，其特征在于：所述仿生柔性干電極包括導(dǎo)電仿生電極片和外部接口；所述導(dǎo)電仿生電極片表面具有仿壁虎的剛毛結(jié)構(gòu)。

其進(jìn)一步特征在于：所述導(dǎo)電仿生電極片為三級(jí)結(jié)構(gòu)，第一級(jí)高度為10微米-100微米，第二級(jí)高度為1微米-50微米。

本實(shí)用新型采用微加工工藝制作，導(dǎo)電仿生電極片有三級(jí)結(jié)構(gòu)，電極片的第一級(jí)和第二級(jí)通過微倒模的工藝制備，用聚二甲基硅氧烷PDMS制備一個(gè)具有兩級(jí)結(jié)構(gòu)的模具，將聚二甲基硅氧烷PDMS和碳納米管CNT的混合物CPDMS填入模具，待CPDMS固化后，取下CPDMS制備的有兩級(jí)結(jié)構(gòu)的薄膜，然后通過inking技術(shù)，在兩級(jí)結(jié)構(gòu)的薄膜的第二級(jí)上形成第三級(jí)。具體的制備步驟如下：

具有兩級(jí)結(jié)構(gòu)PDMS模具的制備：

1)??????以硅片為基底，用氧等離子清洗硅片；

2)??????用CVD的方法在硅片上形成氧化層；

3)??????硅片上旋涂正型光刻膠，曝光，顯影，圖形化光刻膠層；

4)??????用反應(yīng)離子刻蝕硅片上未覆蓋光刻膠的地方形成兩級(jí)結(jié)構(gòu)的底部；

5)??????清洗掉硅片上的剩余的光刻膠；

6)??????硅片上旋涂正型光刻膠，曝光，顯影，圖形化光刻膠層；

7)??????用深反應(yīng)離子刻蝕（DRIE）刻蝕硅片上未覆蓋光刻膠的地方形成二級(jí)結(jié)構(gòu)的頂部；

8)??????清洗掉硅片上的剩余的光刻膠；

9)??????PDMS和固化劑用10:1的比例混合，抽真空，去除氣泡然后旋涂在硅片上；

10)??固化PDMS；

11)??固化的PDMS從硅片上取下來，形成有兩級(jí)結(jié)構(gòu)的模具；

具有兩級(jí)結(jié)構(gòu)的CPDMS薄膜的制備：

12)??將CPDMS，加入固化劑，然后填入PDMS模具中；