[发明专利]一种具有表面微结构阵列的生物医用电极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物医用电极，特别是涉及一种具有表面微结构阵列特征的生物医用电极及其制造方法。

背景技术

生物电是生物体最基本的生理现象，各种生物电位的测量都需要使用生物医用电极。在生物电采集与测量过程中，电极系统往往位于测试系统的最前端，在临床上将通过直接与人体皮肤接触并进行相关的信息交换与传递，成为影响整个测量系统的核心关键部分之一。而电极上也将会发生一系列的事件，其中包括有用信息、噪声、伪差、接触阻抗、极化电压等，都会进入后续电路被放大、传输，并参与信号处理，而某些情况下无用信息有时甚至会淹没有效的信息数据，对系统检测灵敏度和测试精度造成相当大的影响。在测试系统中所使用的电极的数量、种类、结构参数、电极排布方式等电极参数的改变也将对测量系统的稳定性也造成严重影响。因此，在生物电采集与测量过程中，电极系统面临一系列的实际问题，需要进一步改进电极的性能。

目前，常用的生物电测量过程中最为广泛使用的是传统Ag/AgCl电极。Ag/AgCl电极一般由电极芯、Ag/AgCl层、导电凝胶、无纺布等部件组成。Ag/AgCl电极不仅能够在较低电流条件下将离子电流转换成电子电流，而且具有电信号基线稳定、抗干扰能力、制造与使用较为方便、价格便宜、易于生产等优点，在心电、脑电测量中获得广泛临床应用。但是，由于导电凝胶的存在，Ag/AgCl电极在使用过程中容易发生脱水干燥，使得导电凝胶的电特性发生某些变化，不适合于长期连续使用，而且在高精度实验中容易引入较大的噪声和误差，从而导致测量结果的不准确。此外，在使用Ag/AgCl电极之前，必须要对皮肤进行有效处理，尽可能擦除皮肤表面的角质层，使用前需要一定的准备时间。更为严重的是，导电凝胶还有可能会引起皮肤的过敏反应，产生红肿等现象，从而使得某些测量过程难以进行。因此，为有效提高生物电测量系统的灵敏度和精度，开发可替代Ag/AgCl电极的新型生物医用电极成为当前生物电研究领域中的核心关键问题之一。

中国专利CN102169103A公开一种固态Ag/AgCl电极芯、其制备方法及应用，所述固态Ag/AgCl电极芯包括如下重量百分比的组分：银粉30％～70％、表面覆盖氯化银的银粉30％～70％。该发明配方科学，制备工艺合理，通过采用表面覆盖氯化银的银粉取代现有技术中氯化银粉末的技术方案，克服了现有电极芯在海水中使用产生的电化学性能漂移、稳定期短的问题，实现了在海水中使用电化学性能佳、稳定期长的优点。

发明内容

本发明的目的在于针对生物电采集与测量过程中，传统的Ag/AgCl电极所存在的不适合长期使用、可重复性差、测量结果不准确等问题，提供可多次重复和长期使用的一种具有表面微结构阵列的生物医用电极及其制造方法。

所述具有表面微结构阵列特征的生物医用电极设有金属电极芯、泡沫材料背衬和屏蔽导线；所述金属电极芯设在泡沫材料背衬的上表面，金属电极芯上设有微结构阵列；所述屏蔽导线的一端从泡沫材料背衬的下表面穿透泡沫材料背衬并与金属电极芯连接。

所述金属电极芯可采用铜电极芯、铝电极芯或不锈钢电极芯等。

所述微结构阵列可采用锥形微结构阵列、柱形微结构阵列或圆形微结构阵列等；微结构阵列可采用圆周阵列或线性阵列等。

所述微结构阵列中的微结构纵向距离可为0.1～0.3mm，横向距离可为0.1～0.3mm。

所述微结构阵列最好设在泡沫材料背衬的上表面中部。

所述微结构阵列最好用胶水粘贴在泡沫材料背衬的上表面。

所述屏蔽导线的一端最好通过填充导电银胶与金属电极芯的表面连接。

所述屏蔽导线的一端从泡沫材料背衬的下表面穿透泡沫材料背衬的中心并与金属电极芯连接。

所述具有表面微结构阵列的生物医用电极的制造方法，包括以下步骤：

1）将金属薄片作为金属电极芯的原材料，采用激光微加工技术在金属电极芯上形成具有纵向距离为0.1～0.3mm，横向距离为0.1～0.3mm的微结构阵列，清洗干燥后，用盐酸除去氧化层和杂质，再用酒精清洗后，在金属电极芯表面镀Au或Ag/AgCl薄层；

2）将金属电极芯用胶水粘贴于泡沫材料背衬的表面；

3）将屏蔽导线穿透泡沫材料背衬，并通过填充导电银胶方式连接在金属电极芯表面，待导电银胶固化后即可形成金属电极芯与屏蔽导线的无焊连接，最终获得具有表面微结构阵列的生物医用电极。