De la surveillance électrocardiovasculaire du bracelet intelligent à l'acquisition de signaux nerveux à l'interface cerveau - machine, de la surveillance continue de la glycémie à la Stimulation cérébrale profonde, ces technologies ont toutes en commun: elles nécessitent toutes une électrode pour agir en tant qu '« agent de traduction» entre le système électronique et les tissus biologiques.
Les dispositifs de surveillance de la santé portables se métamorphosent du niveau de consommation au niveau médical. Mais cette métamorphose est confrontée à un seuil critique: la performance des électrodes. Les électrodes sont la « première passerelle» pour l'acquisition de signaux bioélectriques, dont les performances déterminent directement la qualité et la fiabilité des signaux physiologiques tels que l'électrocardiologie et l'électromyographie. L'amplitude du signal électrique cardiaque n'est que de l'ordre du millivolt, le signal électrique cérébral est encore plus de l'ordre du microvolt - si l'impédance de l'interface électrode - peau est trop élevée, le signal faible sera inondé de bruit.
Dans la chaîne de fabrication d'électrodes flexibles, le processus de revêtement - le dépôt d'une couche métallique fonctionnelle à la surface d'un substrat polymère flexible - est un lien essentiel pour déterminer la conductivité, la biocompatibilité, la résistance à la corrosion et l'adaptation mécanique des électrodes. Quel métal précieux choisir comme matériau de revêtement est la première et la plus importante décision d'ingénierie à laquelle les ingénieurs sont confrontés.
Proposition de base:L'or, le platine et l'argent trois métaux précieux ont chacun un accent sur lequel choisir comme matériau de revêtement, est la première et la plus importante décision d'ingénierie à laquelle les ingénieurs sont confrontés.
II. Or, platine, argent: comparaison des propriétés matérielles des trois métaux précieux
La performance de base de l'électrode flexible en métal précieux, enracinée dans les caractéristiques intrinsèques du métal plaqué. L'or, le platine et l'argent trois matériaux ont chacun un accent sur:
Or (au)
Résistivité ~ 2,44 μΩ.cm, stabilité chimique extrêmement élevée (non oxydante), excellente biocompatibilité, impédance de contact faible et stable. Adapté aux hautes fréquences avec des électrodes de haute fiabilité, le revêtement doré PPS peut résister à des températures élevées de plus de 200 ° C, la résistivité de surface est de l'ordre de 10 ⁻⁶Ω · cm, facile à réaliser "électrode en tant que capteur" par modification de thiolation.
Platine (PT)
La résistivité est aussi faible que 1,65 μΩ.cm (Advanced House Technology yb8203 Slurry), l'activité électrocatalytique est élevée et la stabilité à long terme est excellente. Convient aux électrodes de stimulation nerveuse et aux capteurs électrochimiques, il peut fonctionner de manière stable pendant plus de 3 mois dans les fluides corporels simulés.
Argent (AG)
La résistivité la plus faible (~ 1,59 μΩ.cm), le coût le plus avantageux, avec des propriétés antibactériennes. Mais la stabilité chimique n'est pas aussi bonne que celle de l'or / platine, il est facile de vulcaniser l'oxydation et convient à la surveillance à court terme de la surface corporelle ou comme matériau de la couche interne de l'électrode composite.
| Indicateurs de performance |
Or (au) |
Platine (PT) |
Argent (AG) |
| Résistivité (μΩ.cm) |
~ 2,44 |
~ 1,65 |
~ 1,59 |
| Stabilité chimique |
Extrêmement élevé (non oxydant) |
Haute |
Général (facile à vulcaniser) |
| Biocompatibilité |
Excellent |
Excellent |
Bon |
| Coût |
Haute |
Haute |
Moyen |
| Scénarios d'application typiques |
Electrodes ECG / EEG, sondes nerveuses, électrodes implantables |
Électrodes de stimulation nerveuse, capteurs électrochimiques |
Électrodes biopotentielles de surface corporelle, électrodes antibactériennes |
| Avantages de base |
Chimiquement inerte, basse impédance, fonctionnalisation facile |
Activité électrocatalytique, stabilité à long terme |
Conductivité optimale et faible coût |
Iii. Du matériau au dispositif: le triple défi du processus de revêtement
Transformez les avantages intrinsèques des métaux précieux en produits d'électrodes fiables, reposant sur un contrôle précis du processus de revêtement de base. Les électrodes biomédicales - qu'il s'agisse d'électrodes de surface corporelle ou d'électrodes implantables - imposent des exigences globales extrêmement strictes pour le revêtement conducteur.
Faible impédance de contact vs rapport signal / bruit élevé
Présente des caractéristiques d'impédance extrêmement faibles et stables dans la bande 10 Hz - 10 kHz, garantissant que les signaux bioélectriques faibles ne sont pas inondés par le bruit.
Haute conductivité et stabilité mécanique
Maintenir les propriétés électriques stables dans des conditions d'utilisation dynamiques telles que la flexion répétée, l'étirement, la torsion et d'autres, éviter les microfissures conduisant à une augmentation de l'impédance.
Flexibilité et adhérence
Le revêtement est fermement lié à la base flexible, dans les virages, les torsions ne tombent pas et ne se fissurent pas, surmontant la différence de module entre le métal et les molécules élevées.
Iv. Plate - forme technique de revêtement pour la technologie avancée de la maison
Advanced Academy (Shenzhen) Technology Co., Ltd a été fondée en 2016, son siège social est situé dans le district de Bao'an, à Shenzhen, avec la marque déposée indépendante "Research Platinum", double base de production à Shenzhen et Dongguan, a passé la certification du système de gestion de la qualité ISO9001, les produits sont conformes aux normes relatives à l'aérospatiale GJB 773a et aux exigences environnementales ROHS.
Dans le domaine de la technologie de revêtement, la société a construit de manière autonome la ligne de production de Pulvérisation magnétron et de vaporisation sous vide, en utilisant le processus de production en continu de bobine à bobine, qui peut réaliser un dépôt efficace, continu et uniforme de la couche métallique sur la surface du film polymère flexible. Les substrats applicables couvrent une grande variété de matériaux flexibles tels que FEP, Pi, PET, LCP, PPS, Pen, PP, ainsi que des matériaux élastomères tels que PDMS, TPU, etc. Les métaux plaquables comprennent une gamme complète d'or, d'argent, de cuivre, d'aluminium, d'étain, de nickel, de titane, de platine, etc. En s'appuyant sur la technologie PVD, la société a réalisé un contrôle précis des films métalliques à l'échelle nanométrique sur la surface du substrat, avec des épaisseurs pouvant être contrôlées entre quelques nanomètres et quelques centaines de nanomètres.
Interface combinée avec Breakthrough
Le pré - traitement plasma est activé, la force d'adhérence du bacille de placage atteint la classe 5b, la résistance au pelage > 0,8 N / MM.
Percée dans la gestion du stress
La conception de revêtement à gradient permet la transition des contraintes du substrat à la couche métallique, en évitant le décollement de l'interface.
Percée de qualité de placage
Plaquage technique pulsé sans cyanoplaquage, porosité réduite à < 0,5 >
V. scénarios d'application typiques et recommandations de sélection
Surveillance de la santé portable
L'électrode plaquée or est préférée ECG / EEG / EMG, la faible impédance de contact assure la qualité du signal. Les électrodes flexibles plaquées or / platine / argent ont été largement utilisées dans la médecine de réadaptation, la science du sport, l'interaction homme - machine.
Interface cerveau - machine et sonde nerveuse
Neurosonde, BCI pour les exigences de fiabilité à long terme les plus élevées, la technologie de l'Académie avancée a une accumulation mature dans le domaine de la neurosonde plaqué or / platine / argent. Le placage d'or combiné avec PI / PEEK / LCP permet un enregistrement de faible traumatisme à haute densité.
Biocapteurs et diagnostic in vitro
Surveillance de la glycémie, immunodétection et autres biocapteurs électrochimiques, film plaqué or / platine pour fournir un chemin de transmission de courant stable, surface d'or facile à fonctionnaliser pour réaliser "électrode en tant que capteur".
Recommandations de type:Implantable / surveillance à long terme plaqué or prioritaire; Platine préféré nécessitant une stimulation électrique / stabilisation électrochimique; Surface corporelle court terme / coût sensible peut être considéré argent plaqué ou AG / AgCl.
Vi. Conclusion
L'essence des électrodes flexibles en métaux précieux est le schéma d'ingénierie qui combine les propriétés intrinsèques des métaux précieux tels que l'or, le platine, l'argent - haute conductivité, inertie chimique, biocompatibilité - avec l'adaptation mécanique des substrats polymères flexibles. L'or offre la « norme d'or» pour l'inertie chimique et la faible impédance, le platine fournit l'activité catalytique d'alimentation avec une « qualité platine» stable à long terme, et l'argent offre une conductivité optimale avec des avantages de coût.
Il n’y a pas de « meilleur » absolu entre les trois, seulement le « plus approprié ». Comprendre les différences dans les caractéristiques des matériaux des différents métaux précieux, les limites techniques des différents processus de revêtement, les priorités de performance des différents scénarios d'application - telles sont les clés de la mise à niveau des électrodes flexibles en métaux précieux d'un « schéma de revêtement unique» à une « Décision d'ingénierie». À l'ère de l'itération rapide de technologies telles que les soins de santé portables, les interfaces neuronales et la détection biologique, les électrodes flexibles en métaux précieux deviennent des « agents de traduction» centraux reliant le monde électronique au corps vivant.
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