[科普中國(guó)]-干電極

干電極（dry electrode）是指不需要配合導(dǎo)電膏使用的電極，主要用來(lái)測(cè)量生物電勢(shì)信號(hào)，如心電、腦電及肌電信號(hào)。由于不需要進(jìn)行皮膚準(zhǔn)備及涂覆導(dǎo)電膏，干電極很適合未來(lái)健康監(jiān)護(hù)、康復(fù)、疾病診療及腦機(jī)接口等檢測(cè)及人機(jī)交互系統(tǒng)的需求。

根據(jù)電極與生物體的接觸方式，干電極可分為電容式干電極和阻抗式干電極。電容式干電極是指作為電極的導(dǎo)體與生物體之間由一層絕緣膜隔離，形成電容式的耦合方式。電容式電極的最大優(yōu)勢(shì)是可以隔著衣物記錄生物電勢(shì)信號(hào)，缺點(diǎn)是信噪比較小，容易受干擾。因此往往需要有較大電極面積，測(cè)量相對(duì)強(qiáng)度較大的信號(hào)（如心電信號(hào)的監(jiān)護(hù)）。阻抗耦合式和普通濕電極一樣，需要將電極貼附在體表耦合生物電勢(shì)信號(hào)。根據(jù)電極的結(jié)構(gòu)，阻抗式干電極又主要分為微結(jié)構(gòu)表面干電極和平板式干電極。微結(jié)構(gòu)表面干電極主要是指干電極通過(guò)其表面微納結(jié)構(gòu)與皮膚接觸。通常，納米或微米級(jí)柱子陣列可穿過(guò)皮膚角質(zhì)層與皮膚內(nèi)層組織接觸，由于避開(kāi)了接觸阻抗最大的皮膚角質(zhì)層，因而可以獲得較低的電極-皮膚界面阻抗。盡管大部分干電極表面的微柱陣列只有限的高度，不會(huì)造成疼痛。但畢竟損傷了角質(zhì)層，具有感染的風(fēng)險(xiǎn)?；谖⒓{柱狀陣列的干電極由于難以穿過(guò)毛發(fā)濃密的區(qū)域，因此很難用來(lái)提取頭皮腦電。毫米級(jí)或厘米級(jí)的柱子陣列干電極由于其大尺寸，可以有效穿過(guò)毛發(fā)，可以用于毛發(fā)區(qū)域。而且毫米級(jí)或厘米級(jí)的柱子陣列干電極具有無(wú)創(chuàng)、制備成本低等優(yōu)勢(shì)，比如可以通過(guò)模塑、3D打印等方法來(lái)加工制備。奧地利的G-tec公司推出了金屬柱式陣列干電極。臺(tái)灣國(guó)立交通大學(xué)的Liao等人設(shè)計(jì)的新型彈簧承載的探頭式柱子陣列干電極，借助于內(nèi)部彈簧，在外力下探頭可以與頭皮緊密接觸，降低阻抗，利用注模的工藝封裝電極降低了成本。由于具有較大的接觸阻抗，這種電極往往在電極后部緊跟一個(gè)跟隨放大器，稱(chēng)為有源干電極（active dry electrode）。而平板式干電極是指干電極通過(guò)其導(dǎo)電平面與皮膚直接接觸，往往采用導(dǎo)電聚合物制備，具有很好的柔性，能夠與皮膚密切貼合，其主要缺點(diǎn)是不能用于毛發(fā)區(qū)域?？傊?，目前商用化的干電極器件還存在著很大的改進(jìn)空間。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

裴為華 - 研究員 - 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所陳弘達(dá) - 研究員 - 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所