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生物医用电极可以将人体的离子电位转化为外部可测量的电子电位,广泛应用于心电图ECG、肌电图EMG、脑电图EEG和生物电阻抗EIT等医学研究和临床应用中。传统Ag/AgCl湿式电极采集的信号基线稳定,但导电凝胶会逐渐失水干涸,容易引发皮肤过敏现象,不适用于生物电信号的长时间采集与测量。本文提出利用激光铣削-重铸技术加工出具有表面微结构阵列特征的金属干式电极,主要研究内容如下:1、利用激光铣削-重铸技术加工出一种具有锥形微结构阵列的金属电极芯,封装后获得金属干式电极。在分析表面微结构成形原理的基础上,重点研究了加工工艺对微结构的影响规律,对加工工艺参数进行了优化。研制的电极芯微结构具有良好的机械强度和生物兼容性。2、建立电极-皮肤接触模型,对金属干式电极的阻抗性能进行了研究。本文重点探究了金属干式电极参数(电极直径和激光加工参数)和测试条件对接触阻抗的影响规律,获得最优电极参数和最佳测试条件。与Ag/AgCl电极相比,研制的金属干式电极表现出良好的阻抗稳定性。3、采用金属干式电极对表面肌电信号和心电信号进行采集,对生物电信号进行分析。基于表面肌电信号检测原理,重点研究了金属干式电极参数(电极直径和激光加工参数)、不同动作、不同负荷和不同部位肌肉对肌电信号的影响规律。相比于Ag/AgCl电极,金属干式电极采集的肌电信号具有较大的幅值。金属干式电极采集的心电图接近于Ag/AgCl电极,显示出清晰的心电波形。4、通过电镀技术和阳极氧化技术等表面处理技术对金属干式电极表面进行处理,获得镀银金属干式电极和银/氯化银镀层金属干式电极,获得的两种电极具有更小接触阻抗。利用硬脂酸乙醇溶液对电极表面进行修饰后,获得了超疏水表面金属干式电极,超疏水表面有利于生物电信号采集过程中对汗液的排斥。研制出的金属干式电极,具有较好的阻抗稳定性,可实现肌电、心电等生物电信号的高精度检测,不需要进行耗时的角质层处理,并且可以避免皮肤过敏现象的发生,在生物电信号采集与利用中具有广阔的应用前景。