[科普中国]-干电极

干电极（dry electrode）是指不需要配合导电膏使用的电极，主要用来测量生物电势信号，如心电、脑电及肌电信号。由于不需要进行皮肤准备及涂覆导电膏，干电极很适合未来健康监护、康复、疾病诊疗及脑机接口等检测及人机交互系统的需求。

根据电极与生物体的接触方式，干电极可分为电容式干电极和阻抗式干电极。电容式干电极是指作为电极的导体与生物体之间由一层绝缘膜隔离，形成电容式的耦合方式。电容式电极的最大优势是可以隔着衣物记录生物电势信号，缺点是信噪比较小，容易受干扰。因此往往需要有较大电极面积，测量相对强度较大的信号（如心电信号的监护）。阻抗耦合式和普通湿电极一样，需要将电极贴附在体表耦合生物电势信号。根据电极的结构，阻抗式干电极又主要分为微结构表面干电极和平板式干电极。微结构表面干电极主要是指干电极通过其表面微纳结构与皮肤接触。通常，纳米或微米级柱子阵列可穿过皮肤角质层与皮肤内层组织接触，由于避开了接触阻抗最大的皮肤角质层，因而可以获得较低的电极-皮肤界面阻抗。尽管大部分干电极表面的微柱阵列只有限的高度，不会造成疼痛。但毕竟损伤了角质层，具有感染的风险。基于微纳柱状阵列的干电极由于难以穿过毛发浓密的区域，因此很难用来提取头皮脑电。毫米级或厘米级的柱子阵列干电极由于其大尺寸，可以有效穿过毛发，可以用于毛发区域。而且毫米级或厘米级的柱子阵列干电极具有无创、制备成本低等优势，比如可以通过模塑、3D打印等方法来加工制备。奥地利的G-tec公司推出了金属柱式阵列干电极。台湾国立交通大学的Liao等人设计的新型弹簧承载的探头式柱子阵列干电极，借助于内部弹簧，在外力下探头可以与头皮紧密接触，降低阻抗，利用注模的工艺封装电极降低了成本。由于具有较大的接触阻抗，这种电极往往在电极后部紧跟一个跟随放大器，称为有源干电极（active dry electrode）。而平板式干电极是指干电极通过其导电平面与皮肤直接接触，往往采用导电聚合物制备，具有很好的柔性，能够与皮肤密切贴合，其主要缺点是不能用于毛发区域。总之，目前商用化的干电极器件还存在着很大的改进空间。

本词条内容贡献者为:

裴为华 - 研究员 - 中国科学院半导体研究所陈弘达 - 研究员 - 中国科学院半导体研究所