◎?qū)O東姣 張馨雨 黃瑤 姚換旭 張騰

引言：近年來，我國醫(yī)療器械行業(yè)迅猛發(fā)展，然而我國在先進(jìn)醫(yī)療器械領(lǐng)域和發(fā)達(dá)國家仍具有一定的差距。先進(jìn)醫(yī)療器械通常需要融合多種技術(shù)，包括精密制造技術(shù)、電子技術(shù)、通訊技術(shù)和生物技術(shù)等，屬于高精尖行業(yè)，具有較高的創(chuàng)新性和附加值。生物電是人體最基本的生理現(xiàn)象，通過檢測生物電的特征可以對人體內(nèi)部狀況進(jìn)行診斷。生物醫(yī)用電極作為生物電采集系統(tǒng)的關(guān)鍵元器件，很大程度決定了生物電的深入研究。因此，生物醫(yī)用電極的研發(fā)具有重要的研究意義和市場價(jià)值。以腦電信號采集為例，臨床里用于常規(guī)腦電圖記錄的電極主要有柱狀電極、盤狀電極和針電極。其中，常用的柱狀電極和盤狀電極在電信號采集過程中較為復(fù)雜且電阻較大，不利于信號分析。針電極用針尖裸露而針體絕緣的銀針刺入頭皮記錄，雖然操作簡單且電阻小，但給病人造成疼痛，并容易引發(fā)感染。為了克服以上缺點(diǎn)，微結(jié)構(gòu)陣列電極近幾年被廣泛關(guān)注其能減小了對人體的傷害，同時(shí)提高導(dǎo)電性。

一、電極的分類

微結(jié)構(gòu)陣列電極針尖直徑一般為30-80 微米，長度100 微米，可刺入皮膚的角質(zhì)層（厚度一般10-15 微米）到達(dá)導(dǎo)電表皮層（厚度一般為50-100 微米）而不達(dá)到真皮層，生物醫(yī)用電極使用過程中需要與人體直接接觸，要求電極表面材料具有良好生物的兼容性，對人體無毒無害，不能對人體產(chǎn)生過敏等不良反應(yīng)。目前研究的電極根據(jù)是否使用導(dǎo)電凝膠分為濕式電極和干式電極。

1.濕式電極。濕式電極使用時(shí)必須用導(dǎo)電凝膠實(shí)現(xiàn)表皮與電極的穩(wěn)定接觸，使用前需要進(jìn)行皮膚處理，盡可能擦除角質(zhì)層會引發(fā)不適感，導(dǎo)電凝膠會隨著時(shí)間導(dǎo)電性能發(fā)生變化和測試結(jié)果不準(zhǔn)確。

2.微結(jié)構(gòu)陣列電極。微結(jié)構(gòu)陣列電極在腦電信號采集系統(tǒng)主要由4 部分組成：微結(jié)構(gòu)陣列電極、放大器、信號傳輸部分、電源。將微結(jié)構(gòu)陣列電極置于被測者頭皮上采集腦電信號，將采集到的腦電信號傳輸給放大器，放大器對腦電信號進(jìn)行放大、濾波等處理，由信號傳輸部分進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換等處理，再進(jìn)行后續(xù)處理。腦電信號采集導(dǎo)聯(lián)方式分為單極導(dǎo)聯(lián)和雙極導(dǎo)聯(lián)，單極導(dǎo)聯(lián)將作用電極放置在被測者的頭皮上，參考電極放在被測者的耳垂處，耳垂處的電位接近于零，作用電極的電位即腦電信號的大小；雙極導(dǎo)聯(lián)則將兩個(gè)電極放置在被測者的頭皮上，兩個(gè)電極的電位差即腦電信號。

微結(jié)構(gòu)陣列電極的制備是要在硅片表面旋涂光刻膠，通過掩模、紫外曝光光刻和反應(yīng)離子刻蝕（RIE）刻蝕，制備Si 微米陣列，利用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀測微米陣列的相關(guān)參數(shù)，調(diào)整光刻膠厚度和RIE 參數(shù)，調(diào)控微米陣列中單一針尖長度約為100 微米，直徑約為30-50 微米。利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在Si 微米陣列表面蒸鍍金屬電極，提高電極導(dǎo)電性。與中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院腦電科室合作，檢測所制備微米陣列電極性能，并進(jìn)一步改進(jìn)工藝。

二、結(jié)語

生物醫(yī)用電極作為生物電采集系統(tǒng)的關(guān)鍵元器件，很大程度決定了生物電的深入研究。因此，生物醫(yī)用電極的研發(fā)具有重要的研究意義和市場價(jià)值。