技术科普 | 生物医用电极主要应用领域有哪些?

柏医健康 48 2025-03-21

生物医用电极技术作为生物医学工程领域的核心技术之一,在医疗诊断、治疗和健康监测中发挥着关键作用,可应用在生物电阻抗、持续血糖监测、生物电信号检测等技术领域中。

01.生物电阻抗技术

生物电阻抗技术是能够准确反映生物组织、器官、细胞或整个生物机体电学性质的物理量,具有无创、廉价、安全、无毒无害、操作简单和功能信息丰富等特点。在生物电阻抗应用技术中,生物医用电极通常需要具有刺激电极和检测电极的双重功能,对电极电学性能提出了更高的要求。

02.持续血糖监测(CGM)技术

持续血糖监测系统的传感器工作电极主要由金属电极、内层、酶层及外膜组构成。由于生物医用电极使用过程中与人体组织直接接触,需要尽量减少电极的接触阻抗以获得稳定的生理信号,同时还要求无毒无害,以避免引发过敏等不良生理反应。

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图1 持续血糖监测系统工作电极基本结构

拜亿科技研发的持续血糖监测系统通过表面金属化、MEMS图案化工艺,实现4mm电极制备,比目前市面上流行的5mm电极短了20%,兼具高精度及低成本特性,具有知识产权自主可控、工艺简单、响应快速、稳定性好、准确性高等优点。

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图2 拜怡康-Lotus01-持续血糖监测系统

03.生物电信号检测技术

目前,生物电信号检测技术可利用生物电极采集生物电信号,主要包括心电信号采集、脑电信号采集和肌电信号采集等。例如,拜亿科技生物传感器生态圈合作伙伴杭州祺福医疗科技有限公司将绝缘干电极与柔性电路设计、通讯传输、柔性印刷电路板工艺相结合,研制可穿戴柔性化脑电传感系统,大幅降低界面阻抗,显著提高了传感器的抗运动干扰能力,提高了穿戴式脑电检测的信噪比和稳定性,并成功用于临床条件下的精确检测视觉和听觉诱发脑电信号,以及纤维性房颤、中风等患者的脑电、心电等电生理特征。

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图3 拜亿合作伙伴祺福医疗将绝缘干电极应用在柔性可穿戴脑电传感器(开发中)

04.结论与展望

生物医用电极技术正在向微型化、柔性化、智能化和多功能化方向发展。新材料、新工艺的突破将推动新一代生物医用电极的开发,为精准医疗和个性化健康管理提供强有力的技术支撑。随着人工智能和大数据技术的融合,生物医用电极将在疾病预警、远程医疗和智能诊疗中发挥更大作用,推动医疗健康产业向更高水平发展。

05.拜亿科技生物电极解决方案

拜亿科技研发的柔性电化学电极具备工艺简单、电化学性能稳定、批量一致性高等优势。无论是平面电极、微针电极都可以相近的工艺完成,灵活高效。公司研发的标准电极具备如下特性:
1.PI/LCP柔性基材,厚度规格:
50um/75um/100um/125um/150um/175um等;
2.单层双面两电极体系;
3.外形可定制,支持切片。

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图4 拜亿科技主要的生物电极产品

参考文献:
[1] 周伟, 刘伟, 邱清富, 等. 生物医用电极制造技术及应用研究进展. 科学通报, 2015, 60: 1352–1360.
[2] Dong X Z. Recent progress and challenges in the study of bioimpedance imaging (in Chinese). Chin J Biomed Eng, 2008, 27: 641–643 [董秀珍.生物电阻抗成像研究的现状与挑战.中国生物医学工程学报,2008,27: 641–643]
[3] Ren C S. Electrical bioimpedance measurement technology (in Chinese). China Med Device Inf, 2004, 10: 21–25 [任超世. 生物电阻抗测量技术. 中国医疗器械信息, 2004, 10: 21–25]


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