一种微针阵列电极及其制备方法与流程

本发明涉及一种微针阵列电极及其制备方法，尤其是一种带双层倒刺结构的微针阵列电极及其制备方法。

背景技术：

常见生理电信号，包括心电、肌电、脑电、电阻抗等在临床诊断中占有重要地位，能直接反应人体的健康状况和身体水平。生理电信号在临床检测设备、植入式设备、便携式设备中都有广泛地应用。

目前使用的比较新兴的生理电信号测量方式是采用微针阵列电极测量。

微针阵列电极有以下几个方面的优势：（ 1）微针阵列电极在使用中紧贴皮肤表面，微针阵列电极表面微针刺穿皮肤表皮角质层并与活性表皮层接触，因而微针阵列电极的使用避免了因角质层存在而增大的生物电阻抗信号；（ 2）虽然微针阵列电极的使用是通过刺入皮肤实现的，但微针阵列尺寸微小，不会引起痛觉；（ 3）刺入皮肤的微针使得电极-皮肤界面更稳定，因此可以减小运动造成的运动伪差；（ 4）使用前无需皮肤处理和施用导电胶，避免了皮肤过敏或损伤等的可能。

目前，光刻刻蚀在微针阵列制造技术上比较成熟，在微针阵列制造领域有广泛的应用，所制微针阵列具有长度微小可控，针尖尖锐，阵列形貌均一等优点，但是光刻刻蚀主要以晶体硅为加工材料， 硅材料的脆性会导致微针阵列在穿刺过程中易脆断，残留体内造成危害；并且刻蚀技术工艺复杂，加工环境极高，成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种成本低、易制作的微针电极阵列制作方法，且该微电极阵列不易掉落，微针强度高，便于生理电信号的监测，尤其是运动过程中生理电信号的监测。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种微针阵列电极的制作方法，包括：在金属基底上切割出倒刺结构的微针阵列，所述微针阵列的根部与所述金属基底相连；所述微针阵列从根部朝所述金属基底的上表面方向折弯；电极纽扣连接到所述金属基底的下表面；将医用敷贴贴合在所述金属基底上表面的周边。

微针阵列的倒刺结构能够保证微针在刺入皮肤之后，在测量过程中不易掉落，优选的，为了使得微针阵列与皮肤更加牢固贴合，微针阵列可以为双层倒刺结构。

微针阵列直接在金属基底上切割而得，且微针阵列的根部与金属基底相连，这种加工方法成本低、易制作。优选的，可以选择激光加工方法来切割带有双层倒刺结构的微针阵列， 激光加工可以精确地控制单个微针的高度以及相邻微针之间的间距，并且激光加工的效率也高， 具体的，所述微针阵列的微针的高度为 300-700μm，每个微针之间的间距为 0.5-1 mm。

微针的加工材料为金属，可以保证微针的硬度，使得微针在刺入皮肤之后不易断裂，优选的，微针的选材过程中，充分考虑生理电信号的特点，可以选择具有生物相容性的医用不锈钢作为微针阵列的加工材料。

优选的，为了将微针阵列电极与外部数据记录以及监控设备连接，采用焊接方法将电极纽扣连接到所述金属基底的下表面。

本发明还提供一种采用上述微针阵列电极的制作方法制作的微针阵列电极，包括：具有倒刺结构的微针阵列， 所述微针阵列是由金属基底切割而成，所述微针阵列与所述金属基底的上表面在所述微针阵列的根部相交；电极纽扣与所述金属基底的下表面连接，医用敷贴贴合在所述金属基底上表面的周边。

在这个微针阵列电极中，微针阵列与金属基底的上表面在微针阵列的根部相交，使得微针阵列与金属基底的上表面之间具有一定角度，从而形成了异面微针阵列。

优选的，所述微针阵列的微针为双层倒刺结构。

优选的，所述金属基底的材料为具有生物相容性的医用不锈钢。 优选的，所述微针阵列的微针的高度为 300-700μm，每个微针针尖之间的间距为 0.5-1 mm。

本发明提供的制作方法成本低、易制作，且制作出的微针阵列电极在刺入人体后由于倒刺结构的存在，以及微针的硬度较高，微针在刺入皮肤过程中不易折弯或折断，且在测量过程中微针不易掉落，这样既可以满足人在静态时生理电信号的检测，还可以检测人在运动时的信号，实现长期、动态监测。

附图说明

图 1 是本发明实施例中制作的微针阵列电极的结构示意图；

图 2 是本发明实施例中制作的微针阵列电极中双层倒刺结构的微针示意图；

图 3 是本发明实施例中异面微针阵列的形成过程示意图。

具体实施方式

以下是本发明微针阵列电极的一种实施例，参见图 1，本实施例中微针阵列电极包括：具有双层倒刺结构的微针阵列 1，该微针阵列 1 是由 50 不锈钢材料的金属基底 2 切割而成，微针阵列 1 与金属基底 2 的上表面在微针阵列 1 的根部相交，且微针阵列 1 与金属基底 2 相互垂直，形成异面微针阵列；电极纽扣 3通过焊接与金属基底 2 的下表面连接，医用敷贴 4 贴合在金属基底 2 上表面的周边。

参见图 3，图 3 是本发明实施例中带双层倒刺结构的异面微针阵列的形成过程示意图。具体的制作方法为：步骤 a：先通过激光在金属基底 2 上加工出带双层倒刺结构的微针阵列 1，加工得到的微针阵列 1 的针尖与金属基底 2 的距离是700μm，每个微针针尖之间的间距是 1 mm；步骤 b：再将加工得到的微针阵列 1从其根部折弯 90 度， 使微针阵列 1 与金属基底 2 相互垂直， 形成异面微针阵列。在图 2 中可以清楚地看到微针阵列 1 的双层倒刺结构，再将电极纽扣 3 焊接到金属基底 2 的下表面，最后再将医用敷贴 3 贴合在金属基底 2 上表面的周边。形成如图 1 所示的带双层倒刺结构的微针阵列电极。

通过此方法得到的微针阵列电极，因为双层倒刺结构的存在使得微针阵列电极与皮肤紧密贴合，不易掉落，便于运动过程中生理电信号的监测。医用不锈钢板的材料选择充分考虑了微针阵列的硬度和生物相容性。使用激光加工切割技术，可控且成本偏低，易于推广。