机械工程学报

作者：刘彬, 杨治论, 郑颖, 殷振, 付婷, 任磊, 蒋乐伦

单位：1. 中山大学生物医学工程学院 广州 510006;2. 苏州科技大学机械工程学院 苏州 215011;3. 武汉科技大学机械自动化学院 武汉 215009

关键词：微针阵列,皮肤穿刺,脑电信号,心电信号,肌电信号；

基金：国家自然科学基金（51705544，51975597）、广东省自然科学基金（2018A030313698，2019A1515011011）、深圳市科技研发资金基础研究自由探索（JCYJ20170818163426597）、中山大学高校基本科研业务费青年教师培育（18lgpy59，20lgzd27）和武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室开放基金（2018B02）资助项目。

生理电信号是疾病诊断与治疗的重要指标，在临床上具有重要意义。医用微针阵列电极是测量人体生理电信号的重要传感元件，但因工艺复杂，易脆断，稳定性差等问题，至今无法商用。设计并制造了一种金属微针阵列电极，可对人体心电、肌电、脑电等生理电信号进行直接、高效测量。采用慢走丝线切割方法制备316L不锈钢四棱锥微针阵列电极。微针阵列电极10×10排布，微针高度930 μm，底部宽度400 μm，针尖半径10 μm，微针加工精度高。力学试验表明，微针阵列电极多次穿刺无弯折或者断裂，具有良好的力学性能。微针阵列穿刺皮肤角质层，在皮肤表面形成微孔阵列通道。通过经皮水分流失测试发现，穿刺皮肤可在40 min后恢复，无炎症与感染现象。微针阵列电极检测的心电信号在波形，频率，峰值方面与标准电极非常相似；肌电信号可准确反映肌肉运动状态，较标准电极具有更高的幅值；微针阵列电极可准确完整记录人体睁闭眼，眨眼动作过程中脑电信号。微针阵列电极具有良好的生理电信号测量性能，且微针阵列电极无需皮肤准备，直接贴敷检测，适合长期监测，有望部分替代传统商用电极。

来源：2021年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2021年第11期