可延展柔性生物电极的制备与应用

发布时间：2024-06-07 01:22

　　神经活动记录因其在人机交互、疾病诊疗等方面的重要作用,已成为目前生命科学和医学研究中一种重要的研究手段。利用柔性生物电极进行神经电位信号采集,可依靠电极自身可弯曲或可延展的特性来克服传统刚性生物电极与生物组织之间存在的刚柔特性失配的问题,实现电极与生物组织间的共形接触,有效保证采集信号的质量。因此,柔性生物电极不仅是一种代表性的柔性传感器件,也对生命科学和医学中的相关研究具有重要的应用价值。相对于导体触点直接与生物组织接触的阻性生物电极,容性生物电极通过介电层形成电容耦合完成信号采集,导体触点与生物组织由介电层隔离,从而有效避免了阻性生物电极存在的漏电安全隐患与过敏反应等潜在风险。在制备柔性生物电极,尤其是具备更优秀力学特性的可延展柔性生物电极时,低杨氏模量的聚合物材料(如硅橡胶)被广泛使用,以保证器件的柔韧性。然而这些材料却普遍存在介电常数较低的问题。较低的介电常数意味着当将这些材料用于容性可延展柔性生物电极的介电层制备时,电极与生物组织所构成的等效电容的电容值会偏低,难以保证所采集的神经活动信号的质量。因此,若想制备高性能的可延展柔性容性生物电极用于神经活动信号的采集,如何提高所使...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 生物电极简介
    1.2 柔性生物电极的发展趋势
    1.3 本论文的主要工作与结构安排
第二章 BaTiO₃/PDMS复合材料的制备与表征
    2.1 主要原料介绍
        2.1.1 PDMS材料简介
        2.1.2 BaTiO₃ 纳米颗粒简介
    2.2 制备实验
        2.2.1 BaTiO₃ 纳米颗粒的改性
        2.2.2 BaTiO₃ 纳米颗粒与PDMS的掺杂
    2.3 表征测试
        2.3.1 X射线衍射
        2.3.2 拉曼光谱
        2.3.3 X射线能谱
    2.4 本章小结
第三章 生物电极的制备及其电学性能表征
    3.1 电极结构设计
        3.1.1 电极结构概述
        3.1.2 力学仿真
    3.2 电极制备
        3.2.1 主要工艺介绍
            3.2.1.1 光刻技术
            3.2.1.2 磁控溅射
            3.2.1.3 剥离工艺
            3.2.1.4 转印技术
            3.2.1.5 干法刻蚀
        3.2.2 容性生物电极的制备
        3.2.3 阻性生物电极的制备
    3.3 电学性能表征
        3.3.1 漏电测试
        3.3.2 电化学阻抗谱
    3.4 本章小结
第四章 可延展柔性生物电极的信号采集应用
    4.1 ECoG信号的采集
        4.1.1 实验方法
        4.1.2 结果分析
    4.2 BaTiO₃ 质量分数与ECoG信号质量之间的关联性
        4.2.1 BaTiO₃ 质量分数对ECoG信号质量的影响规律
        4.2.2 BaTiO₃ 质量分数对ECoG信号质量影响机理的讨论
            4.2.2.1 介电常数的影响
            4.2.2.2 杨氏模量的影响
            4.2.2.3 润湿性的影响
        4.2.3 关联性总结
    4.3 SSVEP信号的采集
        4.3.1 实验方法
        4.3.2 结果分析
    4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 本论文主要创新点
    5.3 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3990569