穿戴式電極需要兼顧柔性貼合、長期舒適性、高信號(hào)質(zhì)量和耐用性，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常采用多層復(fù)合材料，以適應(yīng)動(dòng)態(tài)的人體活動(dòng)。以下是常見的穿戴式電極結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)：
| 層級(jí) | 材料/功能 | 示例材質(zhì) |
|---|---|---|
| 導(dǎo)電層 | 直接接觸皮膚，采集生物電信號(hào)或輸出電刺激 | - Ag/AgCl（心電/腦電） - 碳納米管/石墨烯（高柔性） - 導(dǎo)電硅膠/水凝膠（舒適性） |
| 粘合層 | 固定電極，確保與皮膚緊密接觸（部分電極省略） | - 醫(yī)用丙烯酸膠（低致敏） - 水凝膠（兼具導(dǎo)電和粘附） - 硅膠壓敏膠 |
| 柔性基底 | 提供機(jī)械支撐，貼合皮膚彎曲 | - 聚氨酯（PU）薄膜 - 聚酰亞胺（PI） - 彈性織物（如萊卡混紡） |
| 絕緣層 | 防止信號(hào)干擾或短路（僅多電極陣列需要） | - PET薄膜 - 硅膠涂層 |
| 互聯(lián)層 | 連接電極與外部設(shè)備（導(dǎo)線或無線模塊） | - 銀漿印刷電路 - 柔性FPC（可彎曲電路板） - 導(dǎo)電纖維（紡織電極） |
結(jié)構(gòu)：
導(dǎo)電層（Ag/AgCl + 水凝膠） + PU/PET基底 + 背膠。
應(yīng)用：
一次性心電監(jiān)測(cè)（如Holter監(jiān)護(hù)）、運(yùn)動(dòng)生理監(jiān)測(cè)。
優(yōu)勢(shì)：
信號(hào)穩(wěn)定，成本低，但長期佩戴可能過敏。
結(jié)構(gòu)：
導(dǎo)電纖維（銀纖維/碳纖維）編織成織物，直接嵌入衣物。
應(yīng)用：
長期健康監(jiān)測(cè)（如智能胸帶、運(yùn)動(dòng)衫）。
優(yōu)勢(shì)：
透氣舒適，可水洗，但信號(hào)易受運(yùn)動(dòng)偽影干擾。
結(jié)構(gòu)：
微針陣列/多孔導(dǎo)電聚合物（如PDMS+金涂層），無需凝膠。
應(yīng)用：
腦機(jī)接口（BCI）、可穿戴腦電設(shè)備。
優(yōu)勢(shì)：
免凝膠，適合長期使用，但初始接觸阻抗較高。
結(jié)構(gòu)：
液態(tài)金屬（如Galinstan）嵌入彈性體（Ecoflex）。
應(yīng)用：
關(guān)節(jié)部位監(jiān)測(cè)（如EMG手勢(shì)識(shí)別）。
優(yōu)勢(shì)：
耐拉伸（>300%形變），但成本高。
信號(hào)質(zhì)量：
導(dǎo)電層阻抗需足夠低（如Ag/AgCl <10Ω·cm²）。
紡織電極需增加導(dǎo)電面積以減少運(yùn)動(dòng)噪聲。
舒適性：
水凝膠或多孔結(jié)構(gòu)提升透氣性，避免皮膚炎癥。
耐久性：
可水洗紡織電極需耐洗滌（如封裝銀纖維）。
集成方式：
無線傳輸電極需內(nèi)置微型電路（如藍(lán)牙模塊）。
石墨烯電極：
超?。{米級(jí)）、高導(dǎo)電，適用于高精度腦電監(jiān)測(cè)。
自粘附微針電極：
微針穿透角質(zhì)層直達(dá)真皮，提升信號(hào)質(zhì)量（如NeuroOne）。
生物降解電極：
可吸收材料（如鎂/聚乳酸）用于術(shù)后臨時(shí)監(jiān)測(cè)。
| 產(chǎn)品類型 | 電極結(jié)構(gòu) | 代表品牌/應(yīng)用 |
|---|---|---|
| 一次性心電貼片 | Ag/AgCl + 水凝膠 + PU薄膜 | 3M Red Dot™, Ambu BlueSensor |
| 智能手環(huán)ECG電極 | 316L不銹鋼 + 導(dǎo)電陶瓷涂層 | Apple Watch, Fitbit Sense |
| 腦電頭戴設(shè)備 | 柔性干電極（導(dǎo)電橡膠/微針） | Muse頭環(huán), Emotiv EPOC |
| 運(yùn)動(dòng)EMG袖套 | 銀纖維紡織電極 + 彈性基底 | Myo臂環(huán)（手勢(shì)控制） |
穿戴式電極結(jié)構(gòu)正向柔性化、無凝膠化、智能化發(fā)展，未來可能結(jié)合自供電（摩擦納米發(fā)電機(jī)）和AI信號(hào)處理技術(shù)，進(jìn)一步突破長期監(jiān)測(cè)的局限性。
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