收藏本站
《兰州大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微针阵列干电极的设计、制作及应用

王宇  
【摘要】:微机电系统(MEMS)已被确定为21世纪最有前途的技术之一,并有可能彻底改变以硅为基础的微电子与微机械加工技术相结合的工业和消费产品,其微系统设备将极大地影响我们的生活方式。基于MEMS技术的设备在全球范围内的销售额已从2003年的12-20亿美元增长至2010年的60-100亿美元,其中大部分产品都在汽车和信息技术产业中应用,未来几年预计将在医疗应用上的影响越来越大。 随着经济社会的发展,人们对生命健康有了越来越多的关注,医疗卫生领域的发展空前繁荣。评价健康程度的生理电信号(如心电信号、脑电信号)在医疗诊断方面有着重要地位。医用电极可以将这些电信号提取出来供人们分析,是医疗仪器中不可或缺的重要传感器件。传统的信号采集电极需要配合导电膏使用,导电膏的缺失或蒸发变干将导致电极的信噪比变差甚至失效。存在着电极准备时间长、连续使用时间短、长期使用损害皮肤健康等缺点。本文主要研究了利用微加工工艺制作的可以替代传统医用电极的干电极器件,能够克服以上缺点。具有尺寸小,使用方便,连续使用时间长等特点。电极利用高度受限的微针阵列结构,可以精确控制刺入皮肤的深度,可以在皮肤表面实现无不适感觉的长期佩戴测量,为医学实验和临床应用提供便捷、高效、长期的电生理监护电极,本文主要有以下研究工作: 1.研发了一种用于记录生理信号的硅基干电极,它克服了传统湿电极的缺点,在使用过程中不需要对皮肤预处理和涂抹导电膏,而是利用其表面高度为几百微米的微针穿过导电效果较差的角质层直接提取生理信号。通过对湿法腐蚀原理的分析和实验探索,形成了稳定的工艺步骤制备了均匀性好、高度一致、阻抗适中的干电极微针阵列。对干电极进行了不同形式的封装以适应不同的测试环境。利用封装完成的干电极进行了在体实验,成功提取了人体的肌电信号、心电信号和脑电信号。 2.根据干电极在制作和使用过程中存在的问题,对干电极的结构、电学性能、阻抗性能进行了探索和改进。山峰型微针结构大大降低了干电极的制作成本,倒钩型微针和柔性结构干电极可以防止干电极在使用过程中从皮肤上脱落从而提高了信号的信噪比。干电极表面低极化材料的应用,增加了电极记录信号的稳定性,减弱了测量过程中信号的基线漂移现象。 3.制备了带通道的微针阵列用于经皮给药,将不适合口服或静脉注射等传统方式的药物经皮肤输送至体内可以避免肝脏的首过效应。由于微针的长度不足以触及到神经,可以实现无痛注射的目的。将带通道的微针阵列与PDMS腔室封装在一起形成了经皮给药前端装置。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP211.4;TM910.3

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 潘鑫;超高频激光全息RFID标签设计与实现[D];华中科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 孔祥东,张玉林,宋会英;LIGA工艺的发展及应用[J];微纳电子技术;2004年05期
2 王致远;;ICP刻蚀技术在808nm激光器中的应用[J];微细加工技术;2007年06期
3 俞梦孙;;关于我国医学信息技术的发展[J];中国生物医学工程学报;2008年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙阳;徐学俊;屠晓光;陈少武;;SOI亚微米波导光栅的设计与制作[J];半导体光电;2010年01期
2 宋志;魏淑华;段辉高;薛虹;韩立;;三维微结构制作现状与进展[J];半导体技术;2008年07期
3 唐道远;李晓良;;1.3μm应变补偿多量子阱SLD台面制作工艺的研究[J];半导体技术;2009年06期
4 郑倩;刘正堂;李阳平;张淼;车兴森;;RIE对Ge衬底上制备亚波长结构形貌的影响[J];半导体技术;2010年06期
5 曾荣耀;丁喜冬;刘志宇;傅刚;;基于MEMS技术的微桥制备与共振频率测量[J];半导体技术;2010年06期
6 邓俊泳,冯勇建;聚酰亚胺在MEMS中的特性研究及应用[J];微纳电子技术;2003年04期
7 王艳华,孙道恒;硅尖的制备[J];微纳电子技术;2003年Z1期
8 熊韬,易新建,陈四海,陈明祥,周少波;应用于MEMS气密性封装测试的微型湿度传感器的设计与制作[J];微纳电子技术;2003年Z1期
9 谌贵辉,张万里,彭斌,蒋洪川;MEMS微致动器的研究[J];微纳电子技术;2004年09期
10 孔祥东,张玉林,宋会英,卢文娟;微机电系统的微细加工技术[J];微纳电子技术;2004年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵红;;以系统生物学信息处理促进健康管理的发展[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(3)[C];2009年
2 颜黄苹;黄元庆;;微/纳制造与微/纳测量技术综述[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
3 肖成榕;张建寰;;微位移机构及其控制技术研究现状和发展[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
4 刘斌;贺灿辉;;微成形模具制造技术与应用现状分析[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
5 单娜娜;刘磊;张旭;牛丽红;任国宏;;新一代远程医疗技术平台物理层的设计及虚拟实现[A];第二届全国解剖学技术学术会议论文集[C];2009年
6 刘宁;吕英华;董墨;;非接触式心电检测设备前置级电磁兼容分析及设计[A];电波科学学报[C];2011年
7 曹瑛;彭靳;崔乃英;李封;王宏;;可遥控神经肌肉电刺激系统研究[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
8 吕英俊;杨雪;;生物电前置放大器研究与设计[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
9 吕英俊;杨雪;;便携式医疗监护仪的研制[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
10 吕英俊;杨雪;李静;;生物信号提取过程中的干扰分析与抑制[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈龙江;曲面激光直写中若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年
2 黄金堂;基于激光干涉技术的微纳结构制造研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 张少梅;LiNbO_3的光波导特性研究和平板光子晶体结构的制备[D];山东大学;2011年
4 赵金花;离子注入光学晶体波导结构的特性研究[D];山东大学;2011年
5 谭杨;光学晶体波导中的激光和非线性效应[D];山东大学;2011年
6 吴志亮;特种小型机电引信设计及关键技术研究[D];南京理工大学;2010年
7 曾永彬;屏蔽模板随动式微细电铸技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年
8 罗红平;纳秒脉宽脉冲电化学微加工机床关键技术研究[D];湖南大学;2009年
9 程龙龙;BCICFES重建运动神经系统的信号处理与控制关键技术研究[D];天津大学;2010年
10 赵晨光;同步移相干涉共焦显微成像技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵圣哲;无掩模光刻系统研究[D];长春理工大学;2010年
2 刘麟童;基于ARM的便携式心电仪的设计与实现[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 谭薏;基于LabVIEW中医推拿手法教学训练系统的设计与实现[D];山东中医药大学;2010年
4 周雅各;利用毛细管微探针的微结构制备新方法研究[D];浙江大学;2011年
5 赵金余;光刻机浸没单元的流场检测与结构优化[D];浙江大学;2011年
6 巴静;基于PVDF的光刻机流场压力检测方法的研究[D];浙江大学;2011年
7 李斌斌;MEMS带通滤波器的设计研究[D];西安电子科技大学;2011年
8 李雪梅;屈曲型微驱动器的设计与分析[D];西安电子科技大学;2011年
9 许晓慧;光学薄膜微结构制造方法研究[D];西安工业大学;2011年
10 马俊宽;便携式生理信号采集系统的设计与实现[D];北京交通大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 周永明;赖声礼;;RFID标签用缝隙天线分析与设计[J];暨南大学学报(自然科学版);2007年01期
2 赖晓铮;赖声礼;张瑞娜;;偶极子RFID标签天线研究[J];科学技术与工程;2006年14期
3 张欣露;王成;吴勇;乔晓军;侯瑞锋;王开义;;集成传感器电子标签在农产品溯源体系中的应用[J];农业机械学报;2009年S1期
4 吕锋;徐宇白;;偶极子RFID标签天线的优化设计与研究[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2009年03期
5 徐娜;赵春晖;;平面倒置F型三频手机天线的设计[J];应用科技;2007年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 莫凌飞;超高频射频识别抗金属标签研究[D];浙江大学;2009年
2 唐志军;无源反向散射RFID系统中的天线及传播特性研究[D];湖南大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 余国彬,姚汉民,胡松,陈兴俊;深紫外深度光刻蚀在LIGA工艺中的应用[J];微纳电子技术;2002年04期
2 谢敏;彭昌菭;;中医诊断的思想模型与数学模型——中医专家系统知识描述初论[J];北京生物医学工程;1990年02期
3 罗均 ,谢少荣 ,龚振邦;面向MEMS的微细加工技术[J];电加工与模具;2001年05期
4 赵旭,陈迪,张大成;三维微加工新技术——DEM技术研究[J];高技术通讯;2000年05期
5 刘明,陈宝钦,梁俊厚,李友,徐连生,张建宏,张卫红;电子束曝光技术发展动态[J];微电子学;2000年02期
6 刘景全,朱军,丁桂甫,赵小林,蔡炳初;用SU-8胶制高深宽比微结构的试验研究[J];微细加工技术;2002年01期
7 陈迪,张大成,丁桂甫,赵小林,章吉良,杨春生,蔡炳初,武国英;DEM技术研究[J];微细加工技术;1998年04期
8 杨军,俞梦孙,张宏金,赵显亮,吴家龙;飞行员睡眠时间的监测调查[J];中华航空航天医学杂志;2005年03期
9 杨军;俞梦孙;王宏山;张宏金;赵显亮;;多参数信息融合实现非脑电的睡眠结构分期[J];中国生物医学工程学报;2006年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张大鹏;适于VLSI实现的Systolic阵列及其发展[J];微电子学与计算机;1989年08期
2 孙元龙,钱锋,康宏生,余梦霞;通用Systolic计算机应用库函数的结构与开发[J];计算机与数字工程;1994年06期
3 曹东,杨余旺;基于一种改进型阵列结构联合估计二维方向角[J];信息技术;2005年10期
4 毛罕平;倪军;;阵列式压电晶体谷物损失传感器有限元分析与试验[J];农业机械学报;2008年12期
5 龚宇光;李伟;蒋亚东;陈超;蔡海洪;李志;;非晶硅微测辐射热探测器的现状与发展[J];半导体光电;2009年02期
6 王勇;李扬;翟锡坤;施家骅;;新型LED照明灯具驱动电路的研究与设计[J];仪器仪表用户;2010年03期
7 陈益新,张桂林,李强,石青云;基于VLSI技术的实时图像匹配阵列结构的研究[J];华中理工大学学报;1994年05期
8 慕德俊,佟明安,戴冠中;地形跟随系统的并行预测控制方法[J];宇航学报;1997年03期
9 令瀚;叶中付;;一种V型阵列的二维波达方向估计的新方法[J];计算机仿真;2008年06期
10 艾水;;阵列天线结构[J];电子机械工程;1993年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张松;徐运华;谢文青;方家熊;;一种基于开关门阵列结构的9级TDI读出电路[A];2004全国图像传感器技术学术交流会议论文集[C];2004年
2 周松;王意洁;;EXPyramid:一种灵活的基于阵列结构的高容错低修复成本编码方案[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
3 慕德俊;戴冠中;;基于状态空间模型广义预测控制的迭代算法及并行实现[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
4 贾洪峰;;阵列结构对自适应阵稳态性能的影响分析[A];中国物理学会第九届静电学术年会论文集[C];2000年
5 吕剑刚;吕英华;张洪欣;代子为;韩春元;;天线阵列结构对室内MIMO信道容量的影响[A];第十五届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2005年
6 张连红;阮成礼;刘广燕;;一种提高天线增益的有效方法[A];2009年全国天线年会论文集(下)[C];2009年
7 叶小舟;齐利民;;硫化锌纳米碗阵列的制备及其在传感方面的应用[A];中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C];2012年
8 徐柏龄;彭科;林志斌;;近进聚焦差分传声器阵列在手机中的应用研究[A];2006年声频工程学术交流会论文集[C];2006年
9 刘全;;改进的二维虚拟ESPRIT算法[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
10 蔡金光;齐利民;;基于二氧化钛纳米棒阵列结构的自清洁宽波段全方向减反射涂层[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 王珍;液晶电视是怎样“炼成”的?[N];第一财经日报;2007年
2 陈翔;二层价格 四层性能[N];中国计算机报;2004年
3 ;路由与性能兼顾[N];计算机世界;2004年
4 ;2001年全球数码相机供货数量将增加71%[N];中国高新技术产业导报;2001年
5 张小明;日本大力开发新型存储器[N];中国知识产权报;2001年
6 莲玉;MEMS技术应用日趋广泛[N];中国电子报;2002年
7 上海汽车电子工程中心主任 夏冠群;中高档汽车市场拉动LED灯具需求[N];中国电子报;2004年
8 实习生 彭鑫;“人工皮肤”能够造就“铁臂阿童木”?[N];科技日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈根华;分布式阵列米波雷达高精度测角问题研究[D];西安电子科技大学;2013年
2 陈艳伟;ZnO、ZnO:In一维纳米结构材料的制备及其光伏器件[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
3 许凌云;阵列多参数联合估计算法及应用的研究[D];南京航空航天大学;2012年
4 张晓洁;基于LCD空间光调制器全息显示的若干问题研究[D];浙江大学;2007年
5 刘洪盛;高分辨测向阵列几何结构研究[D];电子科技大学;2009年
6 刘劲松;关于存储系统性能的测试、仿真与评价的研究[D];华中科技大学;2004年
7 胡旻;周期阵列结构与电子注互作用机理的研究[D];电子科技大学;2009年
8 李晓;胶体晶体辅助构筑功能结构[D];吉林大学;2010年
9 闫中杰;阵列结构的磁性纳米材料研究[D];兰州大学;2007年
10 顾陈;高分辨阵列信号处理方法研究[D];南京理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡立翔;阵列结构轴压过程研究及其在地铁车辆中应用[D];中南大学;2012年
2 齐畅;麦克风阵列声源定位系统的阵列优化设计研究[D];辽宁工业大学;2014年
3 卢泳贤;微锥塔阵列结构表面的3D检测模式及加工精度评价[D];华南理工大学;2012年
4 敖金莲;基于麦克风阵列声源定位的算法研究[D];燕山大学;2010年
5 顾建峰;空间角度估计的阵列结构及其算法的研究[D];电子科技大学;2004年
6 林桐;分布式舰载地波OTHR阵列重构技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
7 王大元;阵列多参数联合估计[D];南京航空航天大学;2010年
8 刘康;不规则阵列高精度测向技术[D];电子科技大学;2012年
9 贾佳;太赫兹波段微孔阵列透射现象理论及时域光谱分析[D];电子科技大学;2010年
10 田锋;微机械微腔阵列结构生物传感器的制备和表征[D];中国科学院上海冶金研究所;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026