Tecnologia de revestimento de eletrodos da eletromiografia de superfície (sEMG): solução de revestimento de precisão para ouro, prata e platino

1[UNK] Introdução: Evolução tecnológica dos eletrodos sEMG e valor do revestimento

Surface Electromyography (sEMG), como método não invasivo para detectar atividade elétrica muscular, está desempenhando um papel cada vez mais importante em campos como medicina de reabilitação, ciência esportiva, interação humano-computador e neuroengenharia. Com o rápido desenvolvimento de dispositivos médicos portadores e tecnologia eletrônica flexível, os requisitos de desempenho para eletrodos de aquisição do sEMG estão constantemente aumentando - não só é necessária boa condutividade e fidelidade de sinais, mas também flexibilidade, biocompatibilidade e conforto a longo prazo dos eletrodos.

A tecnologia de revestimento de eletrodos, como uma ligação chave para melhorar o desempenho de eletrodos flexíveis, determina diretamente a condutividade, impedência de contato, relação sinal-ruído e vida de serviço dos eletrodos. Nos últimos anos, foi feito progresso significativo na inovação de materiais de revestimento e processos para eletrodos flexíveis sEMG, proporcionando suporte técnico sólido para aquisição de sinais de eletromiografia não invasiva de alto desempenho.

2[UNK] Requisitos técnicos essenciais para o revestimento de eletrodos sEMG

A camada de revestimento de eletrodos sEMG flexíveis deve satisfazer os seguintes requisitos essenciais:

• Baixa impedância de contato.A impedância da interface cutânea de eletrodos é um parâmetro chave que afeta a qualidade do sinal. Baixa impedância significa maior eficiência de transmissão de sinais e melhor relação sinal-ruído. Pesquisas mostraram que através de seleção razoável de materiais de revestimento e otimização de processos, a impedência da interface pode ser efetivamente reduzida.
• Alta condutividade e estabilidade.A camada de revestimento precisa ter excelente condutividade e manter desempenho elétrico estável em condições de deformação mecânica como dobramento repetido e estiramento.
• Boa biocompatibilidade.Como um dispositivo que entra em contato direto com a pele, o material de revestimento precisa ser não tóxico, não irritante e satisfazer os requisitos de segurança biológica para uso a longo prazo.
• Flexibilidade e adesão.A camada de revestimento precisa ser firmemente combinada com o substrato flexível, e não deverá cair ou quebrar em cenários de uso dinâmico como dobramento e giro.

3[UNK] Tecnologia avançada do Instituto: um fabricante profissional de revestimento de substratos flexíveis

Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd. foi criado em 2016 e está localizado no distrito de Bao'an, Shenzhen, província de Guangdong. É uma empresa nacional de alta tecnologia especializada em materiais de escudo, materiais isoladores, materiais de condutividade térmica e revestimentos de metal precioso. A empresa tem sua própria marca registrada "Research Platinum" e tem bases de produção em Shenzhen e Dongguan. Ela aprovou a certificação do sistema ISO9001 de gestão da qualidade e seus produtos se conformam com padrões aeroespaciais GJB 773A e requisitos ambientais RoHS.

No campo da tecnologia de revestimento, a empresa construiu independentemente linhas de produção de sputtering magnetron e evaporação de vácuo, usando rolo para rolar tecnologia de produção contínua, que pode continuamente depositar camadas de metal na superfície de filmes de polímeros flexíveis. Substratos adequados incluem vários materiais flexíveis como FEP, PI, PET, LCP, PPS, PEN, PP, etc., e podem ser plegados com metais incluindo ouro, prata, cobre, alumínio, lata, níquel, titânio, platino, etc. Com base na tecnologia avançada de depósito físico de vapor (PVD), a empresa alcançou um controle preciso de nível de nanômetros de filmes finos de metal na superfície do substrato, com espessura variando de alguns nanômetros a várias centenas de nanômetros, assegurando extremamente alta uniformidade e densidade.

4[UNK] Processo de revestimento central

• Activação pré-tratamento no plasma.Em resposta ao problem a da insuficiente força de ligação entre substratos de metal e polímero, a Advanced Institute Technology desenvolveu um processo de pré-tratamento plasma, que efetivamente melhora a força de ligação entre o substrato e a camada de metal bombardeando a superfície do substrato com plasma.
• Magnetron sputtering e vacuum evaporation.A empresa utiliza processos compostos como sputtering de magnetrons e evaporação de vácuo para depositar revestimentos metálicos em substratos flexíveis de película de polímero como PI (poliímide), PET, FEP, etc. O revestimento metal atinge transição de estresse do substrato para a camada metal através do design de revestimento gradiente, evitando efetivamente a delaminação da interface causada por diferenças módulas.
• Plateamento de ouro livre de ciano e eletroplateamento de pulso.No processo de cobertura de ouro, a empresa adota tecnologia de cobertura de ouro livre de ciano, que tem vantagens significativas na redução da poluição ambiental e melhoria da segurança operacional. Ao mesmo tempo, introduzindo tecnologia de eletroplatinação de pulso, ao controlar exatamente o tempo de troca e a frequência da corrente, a porosidade no revestimento é efetivamente reduzida, e a densidade e uniformidade do revestimento são melhoradas.

5[UNK] Sistema de revestimento de eletrodos SEMG

Eletrodo de Plata Ourada - Seleção óptima para baixa impedência e alto índice de sinal ao ruído

Ouro se tornou um dos materiais preferidos para cobertura flexível de eletrodos sEMG devido à sua excelente condutividade, estabilidade química e biocompatibilidade. Pesquisas mostraram que eletrodos cobertos de ouro (aproximadamente 2 μm de espessura) em substratos flexíveis de poliímide (PI) têm menor impedância e podem obter sinais estáveis de base e bons sEMG.

• Baixa impedância de contato.O eletrodo com cobertura de ouro na superfície tem menor impedância, o que pode obter uma base estável e um bom sinal sEMG. O estudo também mostra que a eletroplatinação de nano ouro pode alcançar melhoria aceitável do sinal ao mesmo tempo que reduz ruído.
• Excelente biocompatibilidade.A inerteza química do ouro proporciona eletrodos revestidos por ouro com excelente resistência à corrosão, tornando-os adequados para o contato pele a longo prazo e até cenários de implantação.
• Adaptação flexível aos substratos.Usando materiais flexíveis como PI (espessura 50 μm) como portadores, tem alta flexibilidade mecânica e é adequado para aplicações de dispositivos portables.

Eletrodo de cloreto de prata - protocolo padrão para sEMG clínico

Cloreto de prata/prata (Ag/AgCl) é o sistema material mais comum em eletrodos biopotenciais e domina os registros clínicos do sEMG. É geralmente alcançado depositando eletroquímicamente uma fina camada de cloreto de prata em um eletrodo de prata.

• Sistema de material maduro.O eletrodo Ag/AgCl é uma configuração padrão para gravação clínica do sEMG, com tecnologia madura e desempenho confiável.
• Balançar desempenho e custo.Eletrodos prateados têm vantagens tanto de desempenho quanto de custo.
• Uma artesania flexível.Pode ser alcançado através de várias rotas de processo, como a clorinação eletroquímica e o composto de fios de nano prata.

Eletrodo de platino - garantia de alta precisão e aplicação a longo prazo

Eletrodos com placa de platão apresentam excelentes desempenhos em aquisição de sinais de alta precisão e cenários de aplicação a longo prazo devido a suas baixas características de resistência.

• Resistencia elétrica extremamente baixa.A resistência sinterizada do esgoto de eletrodos de platina desenvolvida pela empresa é tão baixa como 1,65 μ Ω·cm, e a resistência quadrada é tão baixa como 20 ± 5m Ω/□, assegurando alta sensibilidade e resposta rápida do eletrodo.
• Estabilidade a longo prazo.A inerência química do platino assegura o desempenho estável do eletrodo durante o uso a longo prazo.
• Adequado para aquisição de sinais de alta frequência.Eletrodos platejados de platino se tornaram uma escolha ideal para monitorar sinais precisos como EEG de alta frequência, capturando efetivamente atividade elétrica transitória.

6[UNK] Estenários típicos de aplicação

• Dispositivos sEMG portadores.Eletrodos flexíveis de ouro/prata platejados são combinados com substratos flexíveis como PI e PET para se adaptar a formas portavelhas como pulsos e parches, alcançando monitoramento eletromiográfico de longo prazo e confortável.
• Eletrodos de alta densidade.Eletrodos circulares com placa de ouro são arranjados em um espaço de 3-5 mm para aquisição de sinais sEMG multicanais, o que pode finamente capturar informação de distribuição espacial da atividade muscular.
• Sistema sEMG de eletrodos secas.O eletrodo seco sem gel condutivo é preparado pela tecnologia de revestimento para evitar a secagem do gel e irritação da pele do eletrodo húmido tradicional. O eletrodo seco de filme fino de titânio preparado por magnetron sputtering tem sido provado ser adequado para gravação sEMG.
• Grado médico e pesquisa sEMG.Eletrodos de ouro/platina são adequados para cenários profissionais como diagnóstico clínico, avaliação de reabilitação, ciência esportiva e interação humano-computador devido a sua baixa impedência e alta relação sinal-ruído.

7[UNK] Conclusão

O desempenho dos eletrodos de eletromiografia superficial depende em grande parte da seleção de materiais e processos de revestimento. Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd. confia em sua plataforma independente de processo de rolamento para rolamento de magnetrons sputtering e evaporação vácuo para fornecer múltiplas opções para plataforma de ouro, plataforma de prata, plataforma de platina, etc. para eletrodos sEMG flexíveis. Ele suporta vários substratos flexíveis como PI, PET, FEP, etc., e a espessura do revestimento pode ser precisamente controlada no nível de nanométro.

A empresa adere ao conceito completo de serviço de pacote de "soluções de aplicação de processos materiais" e está comprometida a fornecer soluções de revestimento de eletrodos de alto desempenho para interação médica, humano-computador, engenharia neural e outros campos, ajudando a melhorar continuamente a tecnologia de aquisição de sinais eletromiográficos.

*Os dados deste artigo são fontes de informações públicamente disponíveis sobre tecnologia avançada e literatura da indústria, e são fornecidos apenas para referência. Os parâmetros do produto estão sujeitos às especificações personalizadas.