一种制作皮肤干电极的方法技术

本发明专利技术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。利用本发明专利技术，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于生理信号检测的电极传感器加工
，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。
技术介绍
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；
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术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，本专利技术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25mm×25mm×6mm。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1mm，所述电极柱阵列为4×4的电极柱阵列，每个电极柱的长宽高尺寸为3mm×3mm×3mm。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1mm，长宽各为0.3mm，顶部为45°尖角。-->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，本专利技术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150μm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1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。附图说明图1为本专利技术提供的制作皮肤干电极的方法流程图；图2为依照本专利技术实施例制作皮肤干电极的方法流程图；图3为依照本专利技术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为依照本专利技术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为本专利技术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专利技术的目的、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，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，图1为本专利技术提供的制作皮肤干电极的方法流程图，该-->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1所述的制作皮肤干电极的方法流程图，图2示出了依照本专利技术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25mm×25mm×6mm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，采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为依照本专利技术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桡度，底座的厚度为1mm。电极柱阵列为4×4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3mm×3mm×3mm。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1mm，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1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。本专利技术提供的这种制作皮肤干电极的方法，电极头部长度约为150μm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。本专利技术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1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，对本专利技术的目的、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，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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25mm×25mm×6mm。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴为华，陈海峰，崔世钢，张若昕，陈弘达，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]