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1、(10)授权公告号 CN 203763075 U (45)授权公告日 2014.08.13 CN 203763075 U (21)申请号 201320412690.2 (22)申请日 2013.07.11 A61B 5/0408(2006.01) A61B 5/0478(2006.01) A61B 5/0492(2006.01) A61B 5/0496(2006.01) (73)专利权人 无锡交大联云科技有限公司 地址 214135 江苏省无锡市新区传感网大学 科技园清源路立业楼 C 区 210 (72)发明人 刘景全 彭慧玲 王龙飞 杨斌 朱红英 杨春生 (74)专利代理机构 南京经纬专利商。
2、标代理有限 公司 32200 代理人 楼高潮 (54) 实用新型名称 一种仿生柔性干电极 (57) 摘要 本实用新型公布了一种仿生柔性干电极， 包 括导电仿生电极片和外部接口 ； 所述导电仿生电 极片表面具有仿壁虎的刚毛结构。本实用新型采 用微机械加工工艺制作， 此干电极具有粘性和柔 性， 能直接贴在使用者皮肤上， 不会对使用者皮肤 造成伤害。与皮肤更好的贴合增加信号的稳定性 和使用者的舒适度。经过消毒、 清洗， 不会影响其 粘性， 能重复使用， 环保。与现有的干电极相比性 能突出， 结构巧妙。 (51)Int.Cl. (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 权利要求书 1 页 说明书 3。
3、 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)授权公告号 CN 203763075 U CN 203763075 U 1/1 页 2 1. 一种仿生柔性干电极， 其特征在于 ： 所述仿生柔性干电极包括导电仿生电极片和外 部接口 ； 所述导电仿生电极片表面具有三级结构的仿壁虎的刚毛结构。 2. 根据权利要求 1 所述的仿生柔性干电极， 其特征在于 ： 所述导电仿生电极片为三级 结构， 第一级高度为 10 微米 -100 微米， 第二级高度为 1 微米 -50 微米。 权 利 要 求 书 CN 203763075 U 。
4、2 1/3 页 3 一种仿生柔性干电极 技术领域 0001 本实用新型涉及医疗领域的测量电生理信号的电极， 具体是一种利用微加工工艺 制备的仿生柔性干电极。 背景技术 0002 随着生活水平的提高， 人们越来越关注自己的健康状况， 人体的电生理信号能反 应的人体的健康状况， 因此长期对电生理信号的监测也显得尤为重要。电生理信号包括 ： 脑电信号、 心电信号、 肌电信号、 眼电信号等。目前医学上常用湿电极采集电生理信号。湿 电极在使用过程中还需要配合导电胶的使用， 由于导电胶容易干掉从而造成采集信号的衰 减， 这非常不利于电生理信号长期的监测。那么干电极用作电生理信号的长期采集则是很 好的选择。。
5、根据信号的采集原理， 干电极可以分为电导干电极和电容干电极两种。但目前 的干电极都需要借助胶布和松紧带等来固定在使用者皮肤上， 这些都可能给使用者的皮肤 造成过敏或疼痛等不适。 在长期的电生理信号的监测中， 这些电极固定方式， 会使得电极与 皮肤产生相对移动， 非常不利于信号的稳定采集。 0003 经 对 现 有 技 术 文 献 的 检 索 发 现， Chang Yong Ryu, Seung Hoon Nam, Seunghwan Kim 在 Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference (2005)3479-3481 。
6、撰文 “Conductive rubber electrode for wearable health monitoring” (“穿戴式健康监测导电橡胶电极” 第 27 届医学和生物工程年议 )， 该文提 出利用导电橡胶制作干电极。 但该方法制备的干电极体积较大， 使用时与皮肤接触不好， 而 且还需要借助胶布等工具才能固定在皮肤上， 当被测者运动时， 电极和皮肤会产生相对位 移， 会在测量信号中引入较大的运动伪迹， 这种电极不适与长期的电生理信号的监测。 自然 界中壁虎具有非常优秀的吸附能力， 可以自由行走在光滑的墙壁上， 甚至是天花板上。 经研 究发现壁虎的脚趾上附有数百万被称为刚毛 （s。
7、etae） 的微绒毛， 在每个刚毛的末梢都有十 亿左右的分支， 这些刚毛组成的网络与物体表面之间的分子间键合作用主要是通过范德华 力维持。 范德华力只是存在于两个距离极近的物体之间， 当数百万的刚毛聚集在一起时， 它 们之间会产生强大的范德华力， 力的大小是壁虎悬挂于墙壁所需要的一千多倍。本实用新 型利用 MEMS 技术， 以导电聚合物为材料， 仿照壁虎的刚毛结构， 制备一种仿生柔性干电极， 此电极具有良好的粘性， 不需要借助其他工具就能粘贴在皮肤上。 实用新型内容 0004 本实用新型目的在于提供一种可以直接贴在使用者的皮肤上， 不必借助胶布等工 具固定在皮肤上的仿生柔性干电极。 0005 。
8、本实用新型为实现上述目的， 采用如下技术方案 ： 0006 一种仿生柔性干电极， 其特征在于 ： 所述仿生柔性干电极包括导电仿生电极片和 外部接口 ； 所述导电仿生电极片表面具有仿壁虎的刚毛结构。 0007 其进一步特征在于 ： 所述导电仿生电极片为三级结构， 第一级高度为 10 微米 -100 说 明 书 CN 203763075 U 3 2/3 页 4 微米， 第二级高度为 1 微米 -50 微米。 0008 本实用新型采用微加工工艺制作， 导电仿生电极片有三级结构， 电极片的第一级 和第二级通过微倒模的工艺制备， 用聚二甲基硅氧烷 PDMS 制备一个具有两级结构的模具， 将聚二甲基硅氧烷。
9、 PDMS 和碳纳米管 CNT 的混合物 CPDMS 填入模具， 待 CPDMS 固化后， 取下 CPDMS 制备的有两级结构的薄膜， 然后通过 inking 技术， 在两级结构的薄膜的第二级上形 成第三级。具体的制备步骤如下 ： 0009 具有两级结构 PDMS 模具的制备 ： 0010 1) 以硅片为基底， 用氧等离子清洗硅片 ； 0011 2) 用 CVD 的方法在硅片上形成氧化层 ； 0012 3) 硅片上旋涂正型光刻胶， 曝光， 显影， 图形化光刻胶层 ； 0013 4) 用反应离子刻蚀硅片上未覆盖光刻胶的地方形成两级结构的底部 ； 0014 5) 清洗掉硅片上的剩余的光刻胶 ； 0。
10、015 6) 硅片上旋涂正型光刻胶， 曝光， 显影， 图形化光刻胶层 ； 0016 7) 用深反应离子刻蚀 （DRIE） 刻蚀硅片上未覆盖光刻胶的地方形成二级结构的顶 部 ； 0017 8) 清洗掉硅片上的剩余的光刻胶 ； 0018 9)PDMS 和固化剂用 10:1 的比例混合， 抽真空， 去除气泡然后旋涂在硅片上 ； 0019 10) 固化 PDMS ； 0020 11) 固化的 PDMS 从硅片上取下来， 形成有两级结构的模具 ； 0021 具有两级结构的 CPDMS 薄膜的制备 ： 0022 12) 将 CPDMS， 加入固化剂， 然后填入 PDMS 模具中 ； 0023 13) 抽真。
11、空， 固化 CPDMS， 从 PDMS 模具上取下 CPDMS ； 0024 第三级结构的制备 ： 0025 14) 在玻璃片上旋涂 CPDMS ； 0026 15)将具有二级结构的CPDMS薄膜轻轻与旋涂有CPDMS的玻璃片接触几秒钟后， 用 另一片玻璃片压 CPDMS， 拿开玻璃片， 固化， 形成三级结构的第三级。 0027 本实用新型采用微机械加工工艺制作， 此干电极的优势在于具有粘性和柔性。本 实用新型具有粘性， 能直接贴在使用者皮肤上， 不会对使用者皮肤造成伤害。 本实用新型具 有柔性能与皮肤更好的贴合增加信号的稳定性和使用者的舒适度。 经过消毒、 清洗， 不会影 响本实用新型的粘性。
12、， 能重复使用， 环保。而且， 与现有的干电极相比性能突出， 结构巧妙。 附图说明 0028 图 1a- 图 1f 为本实用新型制作过程示意图。 0029 图 2 为本实用新型仿生柔性干电极结构示意图。 具体实施方式 0030 下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明 ： 本实施例在以本实用新型技术 方案为前提下进行实施， 给出了详细的实施方式和具体的操作过程， 但本实用新型的保护 范围不限于下述的实施例。 说 明 书 CN 203763075 U 4 3/3 页 5 0031 PDMS 模具的制备 ： 0032 用氧等离子清洗硅片， 用 CVD 的方法在硅片上形成氧化层 ； 在硅片氧化层上。
13、旋涂 正光刻胶， 曝光， 显影， 图形化光刻胶层 ； 用 CF4 反应离子刻蚀硅片上未覆盖光刻胶的地方 形成模具的第二级结构 4。如图 1a 所示。 0033 清洗掉残留的光刻胶。硅片上旋涂正光刻胶， 曝光， 显影， 图形化光刻胶层 ； 用 DRIE 刻蚀硅片上未覆盖光刻胶的地方形成模具的第一级结构 5。如图 1b 所示 0034 清洗掉残留的光刻胶。PDMS 和固化剂用 10:1 的比例混合， 旋涂在硅片上 ； 固化的 PDMS 从硅片上取下来， 形成有二级结构的 PDMS 模具 6。如图 1c 所示 0035 具有两级结构 CPDMS 薄膜的制备 ： 0036 将聚二甲基硅氧烷 PDMS 。
14、和碳纳米管 CNT 的混合物 CPDMS 加入固化剂， 然后填入 PDMS 模具 6 中 （如图 1d 所示） ， 抽真空后， 放入烘箱 80固化， 从 PDMS 模具 6 上取下 CPDMS 薄膜 （如图 1e 所示） 。 0037 第三级结构 3 的制备 ： 在玻璃片上旋涂 CPDMS， 将 CPDMS 薄膜轻轻与旋涂有 CPDMS 的玻璃片接触几秒钟后， 用另一片玻璃片压 CPDMS， 拿开玻璃片， 固化， 形成导电仿生薄膜的 第三级结构 3（如图 1f 所示） 。 0038 导电仿生电极片7制备好后， 用导电胶将金属按扣8粘在电极片上， 一个完整的柔 性仿生心电电极就制备完成 （如图 。
15、2 所示） 。 0039 本实施例中， 心电电极尺寸不受限制， 可以根据实际情况进行设计。 0040 尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍， 但应当认识到上 述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后， 对于 本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此， 本实用新型的保护范围应由所附 的权利要求来限定。 说 明 书 CN 203763075 U 5 1/2 页 6 图 1a 图 1b 图 1c 图 1d 图 1e 说 明 书 附 图 CN 203763075 U 6 2/2 页 7 图 1f 图 2 说 明 书 附 图 CN 203763075 U 7 。