[发明专利]一种用于测量肌肉阻抗的柔性电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于测量人体电阻抗设备领域，尤其涉及一种用于测量肌肉阻抗的柔性电极及其制备方法。

背景技术

肌电图(Electromyogram，EMG)是目前用于检测神经肌肉异常的主流方式。EMG一般通过测量神经肌肉细胞膜内外动作电位的传导来评估神经肌肉系统的功能。然而，肌电图测试方法存在局限性。首先，在实际测量中判断运动单元动作电位(MotorUnitActionPotential，MUAP)是否异常是非常困难的，需要有经验的医生对同一肌肉区域做多次检查。其次，肌电图针电极需要侵入皮肤，且刺激强度高，因此其测量需要病人的高度配合，测量本身也会给病人带来不适与皮肤感染的风险。对于第一点局限，中国专利201310324009.3公开了“一种高密度有源柔性电极阵列及其信号调理电路”并介绍了有源电极阵列与信号调理能提高对MUAP的分辨能力，但是肌电图的检测仍需有经验的医生来操作。对于第二点局限，目前已经有专利如200910136532.7及专利申请21410469846.X等公开了表面肌电图电极，上述专利可以解决电极侵入性的问题，然而由于其电极没有直接接触肌肉或真皮导致信号噪声比较大，需要后续空间滤波等技术的处理，因此整个测量过程更加复杂。

美国专利US2012323136A1公开了一种新的测量肌肉异常的方法，电阻抗肌动描记法(ElectricalImpedanceMyography，EIM)。EIM利用电流电极向被测肌肉组织区域施加微弱电流，通过分析电压电极检测的肌肉静息状态下的电信号，提取与肌肉成分改变、结构破坏、神经肌肉疾病等肌肉生理状态息息相关的阻抗特性及其变化规律。与肌电图相比，EIM操作简便，信息丰富，还可进行定量评估，对于运用其检测无需特别的人员培训，并且EIM无创无痛，无需病人特别配合，尤其适用于儿童疾病的诊断和评估。

EIM测量普遍采用四电极体系，至少包括两对电极，一对激励电极，用于把正弦交流电信号注入肌肉组织，位于测量部位的两端；一对测量电极，用于提取含有肌肉阻抗信息的电压信号，位于测量部位的中间。在目前的临床科研实践中，传统单片湿电极是EIM的主流电极。这种电极使用过程中需要反复标记电极位置，逐一粘贴、固定分离的单片电极，测试过程繁琐，耗时长；并且四电极系统之间的相对位置易发生改变，影响阻抗测量重复性；如若测量肌肉阻抗的各向异性，则需要按一定角度旋转电极对，耗时更长。

在上述美国专利中，虽然发明人陈列了几种可能的电极阵列的排布方式，但是由于缺少对必要的技术参数如电极对间隔，电极大小与电极材料等的描述，使电极在实际中的制造与应用成为困难。当测量电极间距固定时，激励电极间距较大时，测量电极对正下方的电流近乎水平流过；激励电极间距较小时，测量电极对正下方的电流不易到达被测肌肉区域，且存在串扰，影响EIM检测。另外，肌肉阻抗大小与测量电极间距息息相关，不同的测量电极间距，测量的不同长度的肌肉，其阻抗必然不同。并且，电极面积影响皮肤与电极间的接触界面阻抗，若电极面积过小，其接触界面阻抗则急剧升高，影响肌肉阻抗的测量。此外，电极采用的材料也会影响电极的接触界面阻抗。

中国专利申请201410583507.4公开了“基于微针阵列的肌肉阻抗手持电极及制备方法”并介绍了一种微针阵列电极在使用中的简便性与其检测灵敏度的提升。然而，由于此种电极是一种硬性平板电极，与曲面肌肤贴合不紧密，测试结果往往不够理想。并且，此电极虽然是微针结构，还是具有侵入性，会给病人带来一定的不适感。现有技术文件“3，4-乙烯二氧噻吩电化学聚合物提高了电极的保真度和灵敏度(PEDOTElectrochemicalPolymerizationImprovesElectrodeFidelityandSensitivity)”和“新型氧化铱干电极在非侵入性的生物电位的记录和刺激的应用(NewDryElectrodesBasedonIridiumOxide(IrO)forNon-invasiveBiopotentialRecordingsandStimulation)介绍了新型材料在肌肉电阻电极应用方向的可能性。

发明内容

为了解决在测试肌肉阻抗中传统单片电极操作繁琐，测试时间长的问题，以及微针电极阵列存在与肌肤贴合不紧密且具有侵入性的问题，本发明的目的是提供一种用于测量肌肉阻抗的柔性电极。

本发明的另一个目的是提供上述用于测量肌肉阻抗的柔性电极的制备方法。