用于生理电信号测量的金属微针阵列电极制备及其性能研究

• 作者: 刘彬 杨治论 郑颖 殷振 付婷 任磊 蒋乐伦
• 来源期刊: 机械工程学报
• 关键词: 微针阵列 皮肤穿刺 脑电信号 心电信号 肌电信号
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 特邀专栏
• 页码范围: 61-68
• 页数: 8页
• 分类号: TH777
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2021.11.061

摘要

生理电信号是疾病诊断与治疗的重要指标,在临床上具有重要意义.医用微针阵列电极是测量人体生理电信号的重要传感元件,但因工艺复杂,易脆断,稳定性差等问题,至今无法商用.设计并制造了一种金属微针阵列电极,可对人体心电、肌电、脑电等生理电信号进行直接、高效测量.采用慢走丝线切割方法制备316L不锈钢四棱锥微针阵列电极.微针阵列电极l0×l0排布,微针高度930 μm,底部宽度400 μm,针尖半径10μm,微针加工精度高.力学试验表明,微针阵列电极多次穿刺无弯折或者断裂,具有良好的力学性能.微针阵列穿刺皮肤角质层,在皮肤表面形成微孔阵列通道.通过经皮水分流失测试发现,穿刺皮肤可在40 min后恢复,无炎症与感染现象.微针阵列电极检测的心电信号在波形,频率,峰值方面与标准电极非常相似;肌电信号可准确反映肌肉运动状态,较标准电极具有更高的幅值;微针阵列电极可准确完整记录人体睁闭眼,眨眼动作过程中脑电信号.微针阵列电极具有良好的生理电信号测量性能,且微针阵列电极无需皮肤准备,直接贴敷检测,适合长期监测,有望部分替代传统商用电极.