一种制作皮肤干电极的方法

文档序号:1131788阅读:380来源:国知局
专利名称:一种制作皮肤干电极的方法
技术领域
本发明涉及用于生理信号检测的电极传感器加工技术领域,尤其涉及 一种利用金属材料和电火花加工技术制作皮肤干电极的方法。
背景技术
电生理检测是目前临床常用的检查方法之一, 一般通过电极来摄取人 体各种生物电进行检测,电极的阻抗、极化特性、生物稳定性等对生理信 号测量的精确度影响很大。目前临床测定生物电位大多使用金属圆盘电极等皮肤湿电极,电极和 皮肤之间通过导电膏或生理盐水与皮肤接触来减小接触阻抗。皮肤湿电极缺点是获取的生理信号信噪比较差,而且容易因移动产生运动伪差;另外 由于毛发和角质层影响,必须对皮肤作认真清理。皮肤干电极是采用电容耦合的原理测定信号,这种电极与人体接触面 之间有一层很薄的绝缘膜,人体和金属电极之间便形成一定的电容,人体 和电极片分别为电容器的两个极板,绝缘膜便成为此电容器的中间介质。 生物电信号可通过此电容器进入放大器的输入端,从而简化了电极的使用 程序。由于不使用导电膏,因而避免了由此产生的对皮肤的腐蚀和刺激, 另外可以改善运动伪差,这对长时间连续测定是很有益的,例如在宇宙飞 行中宇航员的生理状态监测。目前国内尚未有制作皮肤干电极的报导,国外一般在硅片上采用半导 体加工方法制作,该方法包括以下步骤1、 硅片准备及热氧化二氧化硅;2、 使用光刻方法和lift-off方法制作电极阵列图形;3、 使用化学腐蚀方法形成尖锐的电极头部;4、 使用PECVD方法在电极表面蒸金或钛;5、 在电极底座粘接放大器并进行封装。但是,采用上述方法制作的皮肤干电极具有以下缺点1、 加工工艺复杂,成本较高;2、 硅材料生物相容性有待临床验证,另外植入皮肤容易断裂;发明内容(一) 要解决的技术问题有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种制作皮肤干电极的方法, 以解决材料生物相容性和制作成本高的问题,提高皮肤干电极的信噪比, 便于长时间连续动态监测人体生理信号。(二) 技术方案为达到上述目的,本发明提供了一种制作皮肤干电极的方法,该方法包括A、 选择一定厚度的金属板材,将选择的金属板材切割成块,然后对 金属板材块的表面进行抛光;B、 加工抛光后的金属板材块,在金属板材块上形成底座和电极柱阵 列,电极柱阵列位于底座上;C、 在电极柱阵列的每个电极柱的顶端加工形成电极头部;D、 在电极柱阵列表面镀金或镀钛;E、 将电极底座粘接在放大器上;F、 在电极头部与底座之间放置一层嵌套电极柱阵列的导电硅橡胶。 上述方案中,步骤A中所述金属板材的厚度为6mm,金属板材块的长宽高尺寸为25mmx25mmx6mm。上述方案中,步骤A中所述金属板材为不锈钢钢板,所述金属板材块 为钢胚。上述方案中,步骤B中所述加工抛光后的金属板材块采用电火花放电 方法进行,所述底座的厚度为lmm,所述电极柱阵列为4x4的电极柱阵 列,每个电极柱的长宽高尺寸为3mmx3mmx3mm。上述方案中,步骤C中所述加工形成电极头部采用化学腐蚀或激光加 工方法进行,所述电极头部高为lmm,长宽各为0.3mm,顶部为45。尖角。4上述方案中,步骤D中所述在电极柱阵列表面镀金或镀钛采用电镀方 法,电镀完成后进一步将电极柱阵列表面清洗干净。上述方案中,步骤E中所述放大器的增益为1。 上述方案中,步骤F中所述导电硅橡胶的厚度为4mm。(三)有益效果从上述技术方案可以看出,本发明使用电火花加工工艺制作皮肤干电 极阵列,电极头部长度约为150y m并且非常锐利,可以直接穿过角质层 进入生发层但不损伤真皮层。为防止汗液对电极的腐蚀,电极表面镀金或镀钛。为减少因电极阻抗高而在长线传输中产生拾取信号的干扰,电极底 座接一个增益接近l的放大器用以阻抗变换。电极头部和底座之间放置一层导电硅橡胶,用来保持和皮肤的良好接触同时限制插入深度,避免伤害 皮肤,这样既减小了运动伪差,又最大可能地提高了电生理信号信噪比, 同时也不会对人体造成伤害,避免了长时间连续工作对皮肤的腐蚀和刺 激。


图1为本发明提供的制作皮肤干电极的方法流程图;图2为依照本发明实施例制作皮肤干电极的方法流程图;图3为依照本发明实施例制作皮肤干电极过程中加工尺寸的示意图;图4为图3制作的皮肤干电极的立体图;图5为依照本发明实施例在皮肤干电极中嵌入导电硅橡胶结构的分解 示意图;图6为图5制作的皮肤干电极的立体图;图7为本发明制作的皮肤干电极与放大器的连接装配示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实 施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。如图1所示,图1为本发明提供的制作皮肤干电极的方法流程图,该v方法包括以下步骤步骤101:选择一定厚度的金属板材,将选择的金属板材切割成块, 然后对金属板材块的表面进行抛光;步骤102:加工抛光后的金属板材块,在金属板材块上形成底座和电 极柱阵列,电极柱阵列位于底座上;步骤103:在电极柱阵列的每个电极柱的顶端加工形成电极头部;步骤104:在电极柱阵列表面镀金或镀钛;步骤105:将电极底座粘接在放大器上;步骤106:在电极头部与底座之间放置一层嵌套电极柱阵列的导电硅 橡胶。上述步骤101中,所述金属板材一般选择用不锈钢钢板,然后将选择 的不锈钢钢板切割成钢胚,然后对钢胚的表面进行抛光。基于图l所述的制作皮肤干电极的方法流程图,图2示出了依照本发 明实施例制作皮肤干电极的方法流程图,该方法包括以下步骤步骤201:选择6mm厚的316-L级不锈钢钢板,将选择的不锈钢钢板切 割成25mmx25mmx6mm的钢胚,然后对钢胚的表面进行抛光。步骤202:在机床上固定抛光后的钢胚,釆用电火花放电方法加工底 座和电极柱阵列。如图3所示,图3为依照本发明实施例制作皮肤干电极过 程中加工尺寸的示意图。为使电极具有一定的挠度,底座的厚度为lmm。 电极柱阵列为4x4的电极柱阵列,为使电极不被毛发覆盖,每个电极柱的 长宽高尺寸为3mmx3mmx3mm。步骤203:进一步加工电极头部,这是皮肤干电极的关键部分。电极 头部高为lmm,长宽各为0.3mm,顶部为45°尖角。在本步骤中,在加工形 成电极头部时一般采用化学腐蚀或激光加工方法。具体尺寸可以参照图3 和图4。步骤204:采用电镀方法在电极表面镀金或镀钛,电镀完成后将电极 柱阵列表面清洗干净。具体可以参照图5和图6。步骤205:将电极底座粘接在增益为l的放大器上。步骤206:电极头部和底座间放置一层厚度4mm的导电硅橡胶,电极嵌入其中。具体可以参照图6和图7。本发明提供的这种制作皮肤干电极的方法,电极头部长度约为150Pm 并且非常锐利,可以直接穿过角质层进入生发层但不损伤真皮层,最大可 能地提高了电生理信号信噪比,同时又不会对人电极体造成伤害。本发明提供的这种制作皮肤干电极的方法,利用半导体加工工艺在电 极底座集成一个增益接近l的放大器用以阻抗变换,减少了因电极阻抗高 而在长线传输中产生拾取信号的干扰。以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而 已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修 改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种制作皮肤干电极的方法,其特征在于,该方法包括A、选择一定厚度的金属板材,将选择的金属板材切割成块,然后对金属板材块的表面进行抛光;B、加工抛光后的金属板材块,在金属板材块上形成底座和电极柱阵列,电极柱阵列位于底座上;C、在电极柱阵列的每个电极柱的顶端加工形成电极头部;D、在电极柱阵列表面镀金或镀钛;E、将电极底座粘接在放大器上;F、在电极头部与底座之间放置一层嵌套电极柱阵列的导电硅橡胶。
2、 根据权利要求1所述的制作皮肤干电极的方法,其特征在于,步 骤A中所述金属板材的厚度为6mm,金属板材块的长宽高尺寸为 25mmx25mmx6mm。
3、 根据权利要求1所述的制作皮肤干电极的方法,其特征在于,步 骤A中所述金属板材为不锈钢钢板,所述金属板材块为钢胚。
4、 根据权利要求1所述的制作皮肤干电极的方法,其特征在于,步 骤B中所述加工抛光后的金属板材块采用电火花放电方法进行,所述底座 的厚度为lmm,所述电极柱阵列为4x4的电极柱阵列,每个电极柱的长 宽高尺寸为3mmx3mmx3mm。
5、 根据权利要求1所述的制作皮肤干电极的方法,其特征在于,步 骤C中所述加工形成电极头部采用化学腐蚀或激光加工方法进行,所述电 极头部高为lmm,长宽各为0.3mm,顶部为45。尖角。
6、 根据权利要求1所述的制作皮肤干电极的方法,其特征在于,步 骤D中所述在电极柱阵列表面镀金或镀钛采用电镀方法,电镀完成后进一 步将电极柱阵列表面清洗干净。
7、 根据权利要求1所述的制作皮肤干电极的方法,其特征在于,步 骤E中所述放大器的增益为1。
8、 根据权利要求1所述的制作皮肤干电极的方法,其特征在于,步 骤F中所述导电硅橡胶的厚度为4mm。
全文摘要
本发明涉及用于生理信号检测的电极传感器加工技术领域,公开了一种制作皮肤干电极的方法,该方法包括A.选择一定厚度的金属板材,将选择的金属板材切割成块,然后对金属板材块的表面进行抛光;B.加工抛光后的金属板材块,在金属板材块上形成底座和电极柱阵列,电极柱阵列位于底座上;C.在电极柱阵列的每个电极柱的顶端加工形成电极头部;D.在电极柱阵列表面镀金或镀钛;E.将电极底座粘接在放大器上;F.在电极头部与底座之间放置一层嵌套电极柱阵列的导电硅橡胶。利用本发明,可以快速有效的制作皮肤干电极阵列,用于脑电、肌电等生理信号检测,满足科研和临床需求。
文档编号A61B5/04GK101322645SQ20071011886
公开日2008年12月17日 申请日期2007年6月13日 优先权日2007年6月13日
发明者崔世钢, 张若昕, 裴为华, 陈弘达, 陈海峰 申请人:中国科学院半导体研究所
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