基于针尖阵列的柔性干电极制备与测试

作     者：白建新 程丽霞 史一明 王任鑫 Bai Jianxin;Cheng Lixia;Shi Yiming;Wang Renxin

作者机构：中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室 

出 版 物：《微纳电子技术》 (Micronanoelectronic Technology)

年 卷 期：2019年第56卷第1期

页      面：57-64页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(61604134) 博士后特别资助项目(2017T100171) 实验室开放基金资助项目(JZ2018036 WR) 中北大学青年学术带头人计划资助项目 

主　　题：针尖阵列 柔性干电极 聚对二甲苯薄膜 聚二甲基硅氧烷(PDMS) 电场仿真 电极-皮肤接触阻抗 生物电信号 

摘      要：针对目前Ag/AgCl湿电极存在导电膏干涸而导致的信号质量变差、电极-皮肤接触阻抗变大等问题,提出一种可测量生物电信号的柔性干电极的制备方法。结合深反应离子刻蚀(DRIE)和湿法腐蚀工艺制备出硅针尖模具,后经聚对二甲苯薄膜的保形淀积完成聚二甲基硅氧烷(PDMS)两次翻膜工艺,并有效解决了PDMS与金属种子层之间的黏附性问题。使用COMSOL软件对干电极和湿电极进行电场仿真,结果显示干电极能显著提高生物电信号提取的有效性和稳定性。通过对干电极与湿电极进行电极-皮肤接触阻抗的对比测试,表明湿电极随着导电膏干涸而导致接触阻抗逐渐变大并超过干电极,相反干电极的接触阻抗则较为稳定。该方法制备的柔性干电极具有工艺简单、成本较低、适于批量化生产、材料生物兼容性好、接触阻抗稳定等优点。