[发明专利]一种刺入力度可控的微针干式电极

说明书

一种刺入力度可控的微针干式电极，涉及干式电极。从外到内依次设有微针阵列层、压力测量层和压力供给层，所述微针阵列层在使用过程中直接与皮肤接触；所述压力测量层用于微针阵列层与压力供给层的连接。所述微针阵列层设有微针、喷墨打印电路和PDMS基底。所述压力测量层设有聚偏氟乙烯压电聚合物薄膜、喷墨打印电路和PDMS基底。所述压力供给层设有介电弹性体、喷墨打印电路、PDMS基底和塑料背板。可以精确地控制刺入力，解决了刺入力过大时造成的疼痛感和刺入力过小时噪声增大的问题，提升使用性能。

技术领域

本发明涉及干式电极，特别是涉及用于生物电检测的一种刺入力度可控的微针干式电极。

背景技术

作为采集系统第一环，生物医用电极直接与人体皮肤接触，将人体内的生物电信号转化为仪器可以识别的信息，是采集系统中最为重要的部件之一。由于生物电信号采集的特殊性，因此生物电极必须满足以下几点要求，首先，由于人体皮肤阻抗较高，因此生物电极必须具备良好的导电性，以检测人体微弱的生物电信号。其次，因为需要和人体接触，所以生物电极必须选用无毒无害的材料来制作。最后，还需要提高生物电极在使用过程中的舒适度，以减少使用者的疼痛。根据生物电极在使用过程中是否使用导电凝胶，可以将其分为湿式电极和干式电极两种类别。湿式电极通过表面的导电凝胶实现电流在人体和电极间的传递，采集的信号具有基线稳定和信噪比较高等优点，广泛应用于科学研究和临床治疗等领域，但因为其使用前需对皮肤进行预处理且长时间测量时会变质，所以难以达到日常使用的标准，因此无皮肤预处理和无胶的干式电极越来越受到人们的关注。在新型干式电极的研发方面，云南科威液态金属谷研发有限公司公布的专利公开号为CN107684417A的基于液态金属微流道的注射式微针电极及其制备方法，该发明利用液态金属来采集人体表面的生物电信号，提高了干式电极的舒适性，扩宽了使用范围，但其制造成本过高，很难推广。

发明内容

本发明的目的在于针对微针干式电极在使用过程中，刺入力度和刺入深度难以精确控制，当刺入力过大时会给使用者带来不必要的疼痛，当刺入力过小时会影响生物电信号测量的质量等问题，提供用于生物电检测的一种刺入力度可控的微针干式电极。

本发明从外到内依次设有微针阵列层、压力测量层和压力供给层，所述微针阵列层在使用过程中直接与皮肤接触；所述压力测量层用于微针阵列层与压力供给层的连接。

所述微针阵列层设有微针、喷墨打印电路和PDMS基底，所述微针阵列层的制造方法如下：

(1)选用尺寸为5mm×5mm左右，厚度不大于02mm的金属薄片作为材料，先使用激光在金属薄片上切割出夹角小于30度，高度为500μm左右的三角形，再使用离子溅射或化学镀等方法在金属薄片上形成一层惰性金属镀层，所述惰性金属采用金、铂等，最后将激光切出的三角形弯折出原基面，并使其与原基面垂直，即得单个微针；

(2)将多个微针按指定形状排成阵列，倒置在装有液态PDMS层的模具中，PDMS层的厚度不大于0.3mm，且保持微针的针尖部分不会被PDMS层覆盖，待PDMS层凝固后即得到微针阵列结构，再使用喷墨打印机在微针阵列结构的背面制作电路，将各个微针分别导联在电路外，最后使用PDMS层覆盖住背部的电路，待凝固后即得到微针阵列层。

所述微针阵列层的阵列分布可以为均匀分布型，也可以为非均匀分布型。

所述压力测量层和压力供给层的阵列分布和微针阵列层的分布一致，每个微针在内层都有对应的压力测量体和压力供给体，微针的排布的间隔应大于2mm，从而尽可能地减小相邻微针间运动的影响。

所述压力测量层可设有聚偏氟乙烯(PVDF)压电聚合物薄膜、喷墨打印电路和PDMS基底。

所述压力供给层设有介电弹性体、喷墨打印电路、PDMS基底和塑料背板。所述介电弹性体的材质可选自聚丙烯酸酯类弹性体、聚氨酯弹性体、丁腈橡胶弹性体等中的一种。