基本介紹
- 中文名：乾電極
- 外文名：dry electrode
乾電極（dry electrode）是指不需要配合導電膏使用的電極，主要用來測量生物電勢信號，如心電、腦電及肌電信號。由於不需要進行皮膚準備及塗覆導電膏，乾電極很適合未來健康監護、康復、疾病診療及腦機接口等檢測及人機互動系統的需求。
根據電極與生物體的接觸方式，乾電極可分為電容式乾電極和阻抗式乾電極。電容式乾電極是指作為電極的導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勢是可以隔著衣物記錄生物電勢信號，缺點是信噪比較小，容易受干擾。因此往往需要有較大電極面積，測量相對強度較大的信號（如心電信號的監護）。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信號。根據電極的結構，阻抗式乾電極又主要分為微結構表面乾電極和平板式乾電極。微結構表面乾電極主要是指乾電極通過其表面微納結構與皮膚接觸。通常，納米或微米級柱子陣列可穿過皮膚角質層與皮膚內層組織接觸，由於避開了接觸阻抗最大的皮膚角質層，因而可以獲得較低的電極-皮膚界面阻抗。儘管大部分乾電極表面的微柱陣列只有限的高度，不會造成疼痛。但畢竟損傷了角質層，具有感染的風險。基於微納柱狀陣列的乾電極由於難以穿過毛髮濃密的區域，因此很難用來提取頭皮腦電。毫米級或厘米級的柱子陣列乾電極由於其大尺寸，可以有效穿過毛髮，可以用於毛髮區域。而且毫米級或厘米級的柱子陣列乾電極具有無創、製備成本低等優勢，比如可以通過模塑、3D列印等方法來加工製備。奧地利的G-tec公司推出了金屬柱式陣列乾電極。台灣國立交通大學的Liao等人設計的新型彈簧承載的探頭式柱子陣列乾電極，藉助於內部彈簧，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。由於具有較大的接觸阻抗，這種電極往往在電極後部緊跟一個跟隨放大器，稱為有源乾電極（active dry electrode）。而平板式乾電極是指乾電極通過其導電平面與皮膚直接接觸，往往採用導電聚合物製備，具有很好的柔性，能夠與皮膚密切貼合，其主要缺點是不能用於毛髮區域。總之，目前商用化的乾電極器件還存在著很大的改進空間。
