本文關(guān)鍵詞：基于壁虎仿生結(jié)構(gòu)的柔性心電微電極陣列的研究

  更多相關(guān)文章： 壁虎粘附 SU-8光刻膠工藝 微模塑成型工藝 柔性微電極陣列

【摘要】：自然界中壁虎具有非常優(yōu)秀的吸附能力,可以自由行走在光滑的墻壁上,甚至是天花板上。壁虎腳掌的微米級剛毛結(jié)構(gòu)和納米級絨毛結(jié)構(gòu),是保證其產(chǎn)生巨大粘附力且能適應(yīng)不同表面形貌的關(guān)鍵。這種精細(xì)的結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于MEMS領(lǐng)域和各種機(jī)器人領(lǐng)域,本文中將壁虎的這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,把壁虎剛毛結(jié)構(gòu)應(yīng)用到柔性微傳感器上,使柔性微傳感器可以直接粘附在皮膚上直接測量生理信號。實驗中將柔性微傳感器和仿壁虎剛毛結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起做了如下工作。仿壁虎剛毛纖維小柱陣列的制作方法有很多,本文采用兩種先進(jìn)的工藝方法來制作。一種方法是利用SU-8光刻膠經(jīng)過光刻加工得到小孔陣列模具,將聚二甲基硅氧烷(PDMS)注入模具孔內(nèi),得到PDMS纖維小柱陣列。由于小孔陣列的最小尺寸只有3μm,顯影過程難以控制,很難得到較好的小孔陣列模具,而且得到的纖維小柱陣列高度遠(yuǎn)小于最初設(shè)計的高度。另一種方法是采用硅刻蝕工藝,利用ICP刻蝕工藝刻蝕出三種尺寸的硅孔模具,然后將PDMS澆注在硅孔模具里,得到壁虎剛毛陣列,直徑小于3μm的陣列結(jié)構(gòu),會出現(xiàn)糾結(jié)在一起的現(xiàn)象。通過一個粘附力測試裝置,可以測得纖維小柱陣列可以承擔(dān)的最大載荷為1.1N。心電信號是人體健康的關(guān)鍵指標(biāo),有著不可取代的地位。傳統(tǒng)的一次性Ag/AgCl電極不能長期監(jiān)測人體的健康情況,而且電極上的導(dǎo)電膠會使一些人的皮膚過敏。生物傳感器在生物、信息、材料快速發(fā)展的基礎(chǔ)上得到廣泛應(yīng)用,柔性電子技術(shù)也隨之產(chǎn)生。本文通過在具有仿壁虎剛毛粘附纖維陣列的柔性基底PDMS上濺射一層金和鈦得到一種柔性傳感器,與常規(guī)的一次性Ag/AgCl電極相比,柔性心電微傳感器具有以下優(yōu)勢:(1)與皮膚接觸的位置不需要用導(dǎo)電膠連接,柔性電極可以和皮膚直接接觸,避免因?qū)щ娔z引起皮膚過敏,基底PDMS是一種無色、無味、無毒、具有生物兼容性的材料;而且電極兩邊的仿壁虎纖維陣列結(jié)構(gòu)可以使柔性電極牢牢的粘附在皮膚上;(2)柔性電極可以重復(fù)使用,并不影響心電信號檢測的質(zhì)量;(3)柔性電極不僅能夠拉伸,還有共形貼附性能,可用于彎曲部位;(4)柔性可拉伸微電極測量信號的質(zhì)量和常規(guī)的Ag/AgCl電極幾乎差不多。
【關(guān)鍵詞】：壁虎粘附 SU-8光刻膠工藝 微模塑成型工藝 柔性微電極陣列
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH776.1;TB391
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 縮略語對照表11-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 仿壁虎腳毛粘附機(jī)理的研究15-17
• 1.2.1 壁虎腳掌的粘附機(jī)制15-16
• 1.2.2 仿壁虎剛毛粘附的力學(xué)性能16-17
• 1.3 仿壁虎腳掌陣列結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀17-22
• 1.4 柔性可拉伸微電極陣列的研究進(jìn)展22-24
• 1.5 論文的研究內(nèi)容24-26
• 第二章 基于SU-8 光刻膠工藝制作仿壁虎剛毛纖維陣列26-38
• 2.1 SU-8 光刻膠工藝的研究26-27
• 2.2 基于SU-8 光刻膠模具的陣列制作工藝27-37
• 2.2.1 基于SU-8 光刻膠模具陣列的制作步驟27-30
• 2.2.2 實驗材料，試劑原料與設(shè)備30
• 2.2.3 SU-8 光刻實驗30-36
• 2.2.4 實驗結(jié)果分析36-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 基于ICP刻蝕硅模具制作仿壁虎剛毛纖維陣列38-48
• 3.1 含有微米孔陣列的模具制作38-41
• 3.1.1 基于IPC干刻蝕工藝的研究38-40
• 3.1.2 硅小孔陣列模具的制作40-41
• 3.2 PDMS纖維陣列的制作41-46
• 3.2.1 PDMS的性能41-42
• 3.2.2 實驗的材料，設(shè)備，試劑42-43
• 3.2.3 PDMS陣列制作實驗43-44
• 3.2.4 實驗結(jié)果分析44-46
• 3.3 PDMS纖維陣列的粘附性測試46-47
• 3.4 小結(jié)47-48
• 第四章 柔性可拉伸心電微電極陣列的研究48-60
• 4.1 心電微電極陣列的研究48-50
• 4.2 柔性心電微電極陣列的制作工藝50-52
• 4.2.1 柔性心電微電極陣列的設(shè)計50-51
• 4.2.2 柔性心電微電極陣列的加工51-52
• 4.3 柔性微電極的性能52-54
• 4.3.1 柔性電極的可拉伸性能52-54
• 4.3.2 柔性電極的阻抗性能54
• 4.4 柔性微心電電極的信號采集54-58
• 4.4.1 心電信號的機(jī)理54-55
• 4.4.2 心電信號的特性55
• 4.4.3 心電信號的采集55-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-64
• 5.1 全文總結(jié)60-61
• 5.2 本文的創(chuàng)新點61
• 5.3 工作展望61-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68-70
• 作者簡介70-71

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本文編號：609925