新型生物电极简介
生物医用电极
2、电解液浓度超电Vc(concentration overpotential)：当有电流流动时， 电极和电解液之间的氧化-还原反应平 衡关系被打破，引起离子浓度分布的
改变，从而使半电池电位偏离平衡状
态时半电池电位，其差值称为浓度超 电位。（2、3）
3、欧姆超电位Vr(ohmic overpotential)： 低离子浓度的电解液不利于电流的流动， 产生了电压降，此电压降与电流大小及电 解液的阻抗成正比。由于人体离子浓度很 低，不完全满足欧姆定律，但仍称由此产 生的超电位为欧姆超电位（4）
二、电极极化对生物电位的检测和电刺激 的影响
3 K2
电位差计
3
R
2
K
银板
1
1ห้องสมุดไป่ตู้
HCl H2 O
直流电流 极化电流
Cl- Na+
H OH NaOH
结论：
1、刺激电极的极化，阻碍了电流进入生物 体组织器官，因此电极极化对电刺激是 个不利因素。
2、前置放大器的偏置电流和皮肤电反应的 电压会使测量电极发生极化，产生超电 压，在前置放大器的输入端产生直流偏 置电压，与被测的生物电位一起输到检 测系统，因而使被测的生物电位失真。
刺激电极（stimulating electrode） 对生物体施加电流或电压所用的电极。
作用 1、研究可兴奋组织的传导和反应规律 2、向生物体内输入外加电流以便达到治 疗某种疾病的目的或控制和替代生物体的 某 些功能。
比较 测量电极是敏感元件
刺激电极是执行元件
2：按电极大小和所处位置分类
宏电极（macro electrode） (1)体表电极(body-surface electrode)：
玻璃微电极
玻璃微电极简介玻璃微电极是一种被广泛应用于神经生物学研究中的电极。
它具有高信噪比、小尺寸和良好的生物相容性等优点，在神经信号检测和刺激方面发挥着重要作用。
本文将详细介绍玻璃微电极的原理、制备方法和应用领域。
原理玻璃微电极的工作原理基于玻璃的特性和电化学。
玻璃微电极的主体由一根细尖的玻璃管构成，其中填充有导电盐溶液或电解质，如钠氯化物溶液。
当电极与生物组织接触时，可以通过应用外部电压来建立与组织的电连接。
在刺激模式下，电极通过向组织施加电压、电流或电场来刺激神经元活动；在检测模式下，电极可以接收来自神经元的微弱电信号。
玻璃微电极的高信噪比得益于玻璃材料的低噪声特性和细尖的形状。
细尖的尺寸使得电极能够更精确地接触到生物组织，并减少背景噪声的干扰。
此外，玻璃微电极具有较小的电容和较大的输入阻抗，进一步提高了信号质量。
制备方法注意：制备玻璃微电极需要一定的实验操作技巧和设备，请在实验室进行，并遵守相关安全规定。
1.材料准备：准备玻璃管、导电盐溶液（如NaCl溶液）、导线等材料。
2.制备细尖玻璃管：将玻璃管通过拉伸技术制成细尖的形状。
首先，用火炬将玻璃管加热软化，然后快速拉伸两端，使其细尖。
3.填充导电盐溶液：将导电盐溶液注入细尖的玻璃管中，确保盐溶液能够完全填充玻璃管，并排除气泡。
4.连接导线：将电极的一端连接到导线上，以便与采集仪器或刺激器件相连。
5.校准电极：在实验室条件下，使用校准设备对玻璃微电极的信号进行校准，以确保信号的准确性。
应用领域玻璃微电极在神经生物学研究中有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域：神经信号记录玻璃微电极可以用于记录神经元的电活动。
在实验过程中，电极被插入到生物组织（如大脑区域）中，记录神经元的脉冲电信号。
这可以帮助研究人员了解神经系统的工作原理、神经网络的结构和信息传递。
刺激神经活动除了记录神经信号，玻璃微电极还可以被用于刺激神经元的活动。
通过向特定区域施加电压、电流或电场，可以激活神经元群体，从而研究其对不同刺激的响应以及相关的神经信号传递机制。
电极-生物膜法的基本理论
电极-生物膜法的基本理论1电极-生物膜法的基本反应原理 (1)2电极一生物膜法脱氮的影响因素 (3)1电极-生物膜法的基本反应原理电极-生物膜法是一种由电化学和生物膜技术相结合的处理含硝酸盐氮微污染水的新型水处理技术。
它把脱氮菌作为生物膜固定在以碳为材料的电极上，称之为固定化微生物电极，通过在电极间通电产生的电解氢作为脱氮的电子供体。
在生物电极脱氮过程中既有化学反应，又有微生物参与的生物化学反应，这是一个典型的具有非线性、时变性、随机性和模糊性的复杂系统。
有研究结果表明，电极生物膜法相对于相同生物量的单纯生物膜法而言，有更高的反硝化效率，并能很好抑制水中亚硝酸盐氮的生成，对后续深度处理极为有利。
电极生物膜法充分结合了电化学法和生物膜法。
目前国内此项技术尚处在初期研究发展阶段。
电极生物膜法的基本原理包括电化学原理和生物原理。
电化学原理:电极生物膜法充分利用了电化学作用，其基本过程是:在电极之间通入一定的电流，在阴极产生氢气，在阳极产生二氧化碳，产生的气体分别为反硝化菌提供氢源和碳源。
这一过程，俗称电解。
电解是环境对系统作电功的电化学过程。
在电解过程中电能转变为化学能，例如水的分解反应:2H2O=2H2+O2(1)因为△rG (298.15)=237.19KJ•mol-1>0,所以在没有非体积功的情况下，反应不能自发进行，但是，根据热力学原理△rG≤w知道，如果环境对上述系统做非体积功时，就有可能进行水的分解反应，所以可以认为电解是利用外加电能方法迫使反应进行的过程。
电解的一些基本理论知识是这样的:与直流电源的负极相连的电极叫做阴极，相反就叫做阳极。
电子从电源的负极进入阴极，阴极上有大量的电子过剩，溶液中的氧化态物质得到电子而被还原，从而完成放电过程。
另一方面，电子从阳极离去回到直流电源的正极，阳极上缺电子，溶液中还原态物质便失去电子而被氧化，从而完成发电过程。
对于本次试验来说，就是基于这一原理。
生物传感电极 导电银浆
生物传感电极导电银浆
生物传感电极是一种用于检测生物体内生理活动的电极。
导电银浆作为生物传感电极的重要组成部分，具有优异的导电性能和生物相容性。
导电银浆是一种由导电材料和有机胶体组成的混合物，通常由银粉、有机溶剂和稳定剂组成。
导电银浆的主要作用是将电信号传递到生物传感电极的电极表面，并保持电极与生物体之间的良好接触。
导电银粉是导电银浆的主要成分之一。
导电银粉具有优异的导电性能和稳定性，能够有效地传导电信号。
此外，导电银粉还具有良好的生物相容性，不会对生物体产生毒性或刺激作用。
有机溶剂是导电银浆的溶剂成分，常见的有机溶剂包括丙酮、甲醇和乙醇等。
有机溶剂的选择要考虑到其挥发性和溶解性能，以确保导电银浆能够均匀地涂覆在电极表面，并在使用过程中不会挥发引起电极性能的变化。
稳定剂是导电银浆中的另一个关键成分，它主要起到稳定导电银粉的作用，防止其在存储和使用过程中发生团聚或沉淀。
常见的稳定剂有明胶、聚乙烯醇等，它们能够有效地分散导电银粉，使其保持良好的分散性和稳定性。
在实际应用中，导电银浆被广泛应用于各种生物传感器中，如心电
图传感器、脑电图传感器和肌电图传感器等。
导电银浆具有导电性能优良、生物相容性好等特点，能够有效地检测和记录生物体内的生理活动信号。
导电银浆作为生物传感电极的重要组成部分，具有优异的导电性能和生物相容性。
它能够将电信号传递到生物传感电极的电极表面，并保持电极与生物体之间的良好接触。
在生物传感器的应用中，导电银浆发挥着重要的作用，为生理活动的检测和记录提供了可靠的技术支持。
生物电极材料
生物电极材料生物电极材料是一种应用于生物电子学领域的关键材料，用于传感、检测和调控生物体内的电信号。
它们具有优异的生物相容性、高灵敏度和稳定性，广泛应用于医学诊断、神经科学研究和生物传感器等领域。
本文将从生物电极材料的种类、制备方法以及应用领域等方面进行介绍。
一、生物电极材料的种类生物电极材料的种类繁多，常见的包括金属电极、碳材料电极和导电聚合物电极等。
金属电极是最常用的生物电极材料之一，如银、金、钛等金属具有良好的电导性和化学稳定性，可用于记录和刺激生物体内的电信号。
碳材料电极包括石墨电极、碳纳米管电极和碳纳米纤维电极等，其特点是具有大表面积、良好的生物相容性和电化学活性，适用于生物传感器和生物电化学检测等领域。
导电聚合物电极是一类特殊的生物电极材料，如聚噻吩、聚苯胺等，具有高导电性和生物相容性，可用于神经传感和组织工程等应用中。
生物电极材料的制备方法多种多样，常见的包括物理沉积、化学合成和生物修饰等技术。
物理沉积方法主要是通过蒸发、溅射或电镀等方式，在电极表面沉积金属或碳材料，制备金属电极和碳材料电极。
化学合成方法是通过化学反应合成导电聚合物材料，如聚噻吩和聚苯胺等。
生物修饰方法是将生物分子或细胞膜修饰到电极表面，实现与生物体的相互作用，常用于生物传感器和组织仿生等研究中。
三、生物电极材料的应用领域生物电极材料在医学诊断、神经科学研究和生物传感器等领域具有广泛的应用。
在医学诊断中，生物电极材料可用于记录心电图、脑电图和肌电图等生物电信号，辅助医生进行疾病诊断和治疗。
在神经科学研究中，生物电极材料可用于记录和刺激神经元活动，研究神经网络的功能和疾病机制。
在生物传感器中，生物电极材料可用于检测生物分子、细胞和组织的电信号，实现生物分析和生物检测等应用。
总结：生物电极材料是一类在生物电子学领域中具有重要地位的材料，其种类多样，制备方法多样，应用领域广泛。
随着生物电子学的不断发展，生物电极材料将在医学、科学研究和生物技术等领域中发挥越来越重要的作用。
针电极、体表电极、微电极
脑电图的波形 很不规则，但 有些类似正弦 波，可以作为 以正弦波为主 体的波动来进 行分析。
通常根据其频率和振幅不同，可以把正常 的脑电图分为四种基本波形： α波：频率8~13次/s，振幅20~100μV β波：频率14~30次/s，振幅5~20μV θ波：频率4~7次/s，振幅约100~150μV δ波：频率1~3.5次/s，振幅20~200μV
体表电极的发展历史
经过80年的艰苦努力，人们终于发现活组织本身就 存在生物电，当肌肉被横切时在局部会产生损伤电 位。另外，电流作用于组织时也会引起组织本身的 兴奋与电位的变化。与此同时，电生理学技术也开 始应用于临床，如对心脏的研究，记录出了心电图。 肌电图、脑电图也在此时相继产生。
体表电极的发展历史
单纤维针电极的临床应用
单纤维针电极最主要的应用在于单纤维肌 电图的检测。
单纤维肌电图(SFEMG)用于研究一个运动单位内不同肌 纤维及其运动终板的电活动。由于单纤维肌电图需要用 一收集范围非常小的针电极，以便个别地收集肌纤维电 位，所以单纤维针电极的特点正好适用于单纤维肌电图 的记录。单纤维肌电图在对重症肌无力（MG）、运动 神经元病（MND）、周围神经病（如糖尿病性神经病、 酒精中毒性神经病、尿毒症性神经病等）、肌病等都有 很重要的检测及预防的意义。
生物电极的基本特点
抗氧化 不腐蚀组织 具有生物惰性 电极电位小
生物电极的分类
宏电极
针电极 体表电极
微电极
针电极
针电极的基本原理
针电极是在使用时需要穿透皮肤直接与细 胞外液接触的电极，能形成良好的电极电解质溶液界面。针电极和其他形式电极 在皮下形成的界面同体表电极相比，能降 低界面阻抗和移动的伪迹。
单极针电极的临床应用
针电极、体表电极、微电极
针电极的基本原理
由电化学知识可知，当金属放入含该金属 离子的电解质溶液时，在金属和溶液的界 面发生化学反应产生电极电位。针电极的 等效电路下图所示：
针电极的基本原理
针电极一般由银、铂、镍、不锈钢或钨制 成，其电阻很小，制作也简单。 针电极的尺寸一般为毫米级。
常用针电极介绍及其临床应用
单极针电极 同心圆针电极 双极同心圆针电极 单纤维针电极 多级针电极
单极针电极
单极针电极以不锈钢制成，针尖锐利， 在尖端处裸露0.2－0.4mm，其他部分 用绝缘膜覆盖。
单极针电极的临床应用
单极针电极一般用于测定感觉神经动作电 位。测定时，将一单极针电极作为参考电 极置于皮下。另一单极针电极作为记录电 极接近神经干，此时可记录到清晰、波幅 大而稳定的电位。单极针电极在使用前置 于生理盐水中可减少其电阻。
多级针电极
多级针电极是在针管内安置三条或更 多的绝缘丝，每条细丝的直径为1mm， 在针管的侧面分别为每一条绝缘丝各 自开口，开口的距离可以不同。
多级针电极的临床应用
多极针电极主要用于测定运动单位电位的 范围。测定肌病时，常用开口间距为 0.5mm的针电极，测定周围神经时，多用 开口间距为1mm的针电极。多极电极的 针较粗大，可能引起患者一定程度的不适。
生物电极的基本特点
抗氧化 不腐蚀组织 具有生物惰性 电极电位小
生物电极的分类
宏电原理
针电极是在使用时需要穿透皮肤直接与细 胞外液接触的电极，能形成良好的电极电解质溶液界面。针电极和其他形式电极 在皮下形成的界面同体表电极相比，能降 低界面阻抗和移动的伪迹。
针电极的发展历史
1791年，Galvaani的一次实验，产生了电生理学的技 术和概念。
1820年，丹麦的科学家发明了电流计以后，意大利 的物理学家Matteucci.C开始利用针电极和体表电极 进行电生理学的实验，发现肌肉的横断面与未损伤 部位之间存在电流，而且这种电流是从未损伤部位 流向横断面的。但是，此时的人们并不清楚这种电 流产生的基础。
新型生物电极技术的研究与应用
新型生物电极技术的研究与应用随着科技的不断进步和发展，生物电极技术作为新型的科学技术已经引起了越来越多的关注和重视。
这项技术可以应用于人们日常生活中的很多方面，例如医疗健康、环境保护、生命科学等领域，具有非常广泛的应用前景。
本文将对新型生物电极技术的研究和应用进行探讨，并从多个角度分析其发展趋势和未来前景。
一、新型生物电极技术的基本原理生物电极技术是利用化学反应转换生物反应过程中的电化学信号，将其直接或间接地转换成电信号，从而实现生物反应的定量分析和检测的一种新型技术。
新型生物电极的基本构成包括三部分：电极材料、电解质和酶或细胞。
其中，电极材料一般分为金属材料、半导体材料和碳材料三大类。
电解质是制备生物电极的基础组成部分，常用的电解质有生理盐水、磷酸缓冲液等。
酶或细胞则是实现生物反应转化为电信号的关键因素，电极与酶或细胞之间的反应如下：（1）酶或细胞与底物的化学反应：底物 + 酶↔ 产物（2）电极表面的电化学反应：底物 + 2H+ + 2e- ↔ 产物（3）总反应方程式：酶或细胞 + 2H+ + 2e- ↔ 产物二、新型生物电极技术的分类和应用新型生物电极技术主要分为光生物电极、纳米生物电极、柔性生物电极和免疫反应电极等几个方向。
下面将对这几个方向进行详细介绍。
1. 光生物电极光生物电极是一种使用光发射产生电子传导的生物电极技术。
其中，电子传导分为两种类型，分别是直接光生物电极和间接光生物电极。
直接光生物电极是将生物染料或生物膜作为光电转换器件的光电极材料，利用吸收光子释放电子并沿着光学和电学传递通道向外传递，从而转化为电子信号输出。
间接光生物电极则是利用光催化剂引发光驱动化学反应，光诱导电子转移引起电子传导，最后转化为电信号输出。
光生物电极目前广泛应用于生物医学、生物传感器等领域。
2. 纳米生物电极纳米生物电极是一种应用纳米技术制备的生物传感器。
在这种生物电极中，纳米材料扮演着关键角色，可以通过表面修饰、结构设计等方法调控其传感性能，实现对生物分子的敏感检测和定量分析。
《生物医用电极》课件
详细描述
新型电极材料如石墨烯、纳米材料等具有优异的电学、力学 和生物学性能，为生物医用电极的研发提供了新的可能性。 此外，3D打印、纳米制造等新技术的应用也将推动生物医用 电极的进步。
电极微型化与集成化的发展趋势
总结词
随着微电子和纳米技术的发展，生物医用电极正朝着微型化和集成化的方向发展 。
详细描述
02
电极材料与生物组 织的界面特性
影响电荷传递和细胞反应的关键 因素。
03
刺激参数
电压、电流密度、频率等参数对 组织刺激效果的影响。
电极的信号传输机制
电信号的传递方式
噪声与干扰
通过电极-组织界面处的离子迁移实现 电信号传递。
降低噪声、提高信噪比的方法和技术 。
信号传输效率
与电极材料、形状、大小及组织特性 有关。
电极的电气特性
电极阻抗
描述电极导电性能的参数，与 电极材料、几何形状和电解质
溶液的导电性有关。
电荷注入容量
衡量电极存储电荷的能力，对 于电刺激应用非常重要。
电荷转移效率
描述电荷从电极转移到组织或 从组织转移到电极的效率。
稳定性与寿命
电极在使用过程中性能的保持 能力，以及使用寿命。
电极的生物学特性
微电极阵列（MEA）
用于研究神经元群体的电活动，揭示大脑的工作机制。
深部脑刺激电极
用于治疗帕金森病、癫痫等神经系统疾病，通过电刺激调节神经元 活动。
心脏起搏器中的应用
心脏起搏器电极
用于将起搏器发出的电脉冲传递到心肌，帮助心脏正常跳动。
心室再同步化治疗（CRT）电极
用于治疗心力衰竭，通过在心脏左右心室放置电极，改善心脏收缩同步性。
分类
电生理用电极
电生理用电极
电生理用电极是一种用于测量或产生电信号的医学设备组件。
在电生理学研究中，电极被用来监测心脏、大脑和其他器官的电活动。
根据用途和功能的不同，电生理用电极有多种类型。
例如，Qstim 电生理临时起博电极是一种医疗产品，产自德国，用于通过体外起搏器的方法临时刺激心脏或用于电生理学研究。
新一代柔性三维力传感器具有弹性柔软的交互界面，同时具有三维力触觉传感功能，有望全方位模拟人体皮肤的触觉传感功能，是下一代机器人柔软皮肤、元宇宙触觉反馈的核心传感元件。
刘志远团队研制的新一代多通道电生理电极，具有多通道、高密度、柔软可拉伸、抗汗贴敷、抗运动干扰、长时程、干电极监测的优异性能，将开启新一代的心电、脑电、肌电的动态监测。
此外，还有Microprobes 神经植入电极、NeuroNexus 神经电极等，这些电极通常用于神经科学研究和治疗中，以监测和刺激神经系统。
生物电极在生物传感器中的关键作用
生物电极在生物传感器中的关键作用生物电极在生物传感器中的关键作用生物电极是生物传感器中的核心组成部分，能够将生物体产生的电信号转化为可测量的电信号，从而实现对生物体的监测和分析。
生物电极的关键作用不仅体现在信号转换的功能上，还涵盖了信号质量、稳定性、灵敏度等方面的要求。
首先，生物电极在生物传感器中起到了信号转换的重要作用。
生物体内部的生物电信号通常是微弱且复杂的，例如心电图中心脏的电活动和脑电图中脑的电活动。
生物电极能够将这些信号转换为电压或电流信号，以便后续的放大、滤波和数字化处理。
通过生物电极，我们可以更加直观地了解生物体内部的电活动情况，为疾病的诊断和治疗提供了重要的依据。
其次，生物电极对信号质量和稳定性具有重要影响。
信号质量直接影响到传感器的测量精度和可靠性。
生物电极应具有良好的信号响应特性，能够准确地捕捉和传递生物体产生的电信号。
同时，生物电极还要具备较高的稳定性，能够长时间稳定地工作，不受环境和时间的影响。
只有信号质量和稳定性达到一定的要求，生物传感器才能准确地反映生物体的状态和变化。
此外，生物电极的灵敏度也是关键因素之一。
生物电信号通常非常微弱，因此需要生物电极具备较高的灵敏度才能准确地检测到这些信号。
灵敏度的提高可以通过改善电极的结构和材料，增加电极的表面积以提高信号传递效率，或者引入放大器来增强信号的幅度。
通过提高生物电极的灵敏度，可以更加精确地监测和分析生物体的电活动，为临床诊断和治疗提供更多的信息。
最后，生物电极在生物传感器中还需要具备一定的生物相容性。
生物电极与生物体直接接触，必须具备良好的生物相容性，以防止对生物体产生不良的影响。
生物电极应选用无毒、无刺激和耐腐蚀的材料，以降低对生物体的损害。
此外，电极的设计和制造过程也要遵循一定的生物安全标准，确保生物传感器的安全可靠性。
综上所述，生物电极在生物传感器中扮演着重要的角色。
它能够将生物体产生的电信号转换为可测量的电信号，为后续的信号处理提供基础。
单层石墨烯电极
单层石墨烯电极单层石墨烯电极是一种新型的电极材料，由于其独特的物理和化学性质，被广泛应用于电化学储能、传感器、生物传感器等领域。
本文将从单层石墨烯电极的制备、性质和应用三个方面进行介绍。
一、制备单层石墨烯电极的制备方法主要有机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法等。
其中，机械剥离法是最早被发现的制备方法，其原理是通过机械剥离的方式从石墨晶体中剥离出单层石墨烯。
但是，这种方法制备的单层石墨烯电极质量不稳定，且生产成本较高。
化学气相沉积法是一种较为成熟的制备方法，其原理是通过在金属基底上沉积石墨烯，然后通过化学法去除金属基底，得到单层石墨烯电极。
化学还原法是一种简单易行的制备方法，其原理是通过还原氧化石墨烯得到单层石墨烯电极。
但是，这种方法制备的单层石墨烯电极质量较差，且存在还原剂残留的问题。
二、性质单层石墨烯电极具有许多独特的物理和化学性质。
首先，单层石墨烯电极具有极高的电导率和导电性能，其电导率可达到200,000 S/m，是铜的200倍。
其次，单层石墨烯电极具有极高的比表面积和孔隙率，可以提高电极的反应活性和储能密度。
此外，单层石墨烯电极还具有优异的化学稳定性和生物相容性，可以应用于生物传感器等领域。
三、应用单层石墨烯电极在电化学储能、传感器、生物传感器等领域具有广泛的应用前景。
在电化学储能领域，单层石墨烯电极可以作为超级电容器和锂离子电池的电极材料，其高比表面积和导电性能可以提高电极的储能密度和循环寿命。
在传感器领域，单层石墨烯电极可以作为气体传感器、光学传感器和生物传感器的电极材料，其高反应活性和生物相容性可以提高传感器的灵敏度和选择性。
综上所述，单层石墨烯电极是一种具有广泛应用前景的新型电极材料，其制备方法、性质和应用领域都值得进一步研究和探索。
无烟 电极 石墨烯 纳米
无烟电极石墨烯纳米
无烟电极是指在电子烟、烟草加热不燃烧产品等领域使用的一种新型电极材料。
与传统的石墨电极相比，无烟电极使用纳米石墨烯材料制成，具有更高的导电性和热稳定性。
石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体材料，具有极高的导电性、热传导性和机械性能。
将石墨烯纳米片层堆叠形成纳米石墨烯，可以增加其表面积和传导通道，从而提高无烟电极的导电性和改善电能转化效率。
无烟电极的纳米结构还可以提高电极材料的吸附性能，有助于提高烟油中尼古丁、香料和其他化学成分的迁移效率。
此外，纳米石墨烯还具有较低的电阻和较高的热传导性，可以降低电极在加热时的能量损失，提高瞬间加热的能量效率。
综上所述，无烟电极的纳米结构可提高导电性、热稳定性和能量转化效率，对于电子烟、烟草加热不燃烧产品等领域的发展具有重要意义。
新型电极材料
新型电极材料
新型电极材料是指具有优异电导性能和稳定性的材料，可用于制造各种电化学设备和电子器件。
近年来，随着新能源、新材料等领域的发展，对电极材料的需求越来越大，同时也促进了新型电极材料的不断研发和应用。
目前，新型电极材料涵盖了许多种类，如碳基材料、金属基材料、无机材料、有机材料等。
其中，碳基材料如石墨烯、碳纳米管等具有出色的导电性能和化学稳定性，被广泛应用于电池、超级电容器、传感器等领域；金属基材料如银、铜、金等也是常用的电极材料，具有较高的导电性能和抗氧化性能，可应用于微电子器件、集成电路等领域；无机材料如氧化锌、氧化铝等则具有优异的光电性能和化学稳定性，可用于太阳能电池、光催化反应等领域；有机材料如聚合物、有机盐等则具有较高的可塑性和可加工性，可应用于柔性电子器件、电化学传感器等领域。
综上所述，新型电极材料是电化学和电子器件发展的重要基础，其不断研发和应用将为推动新能源、新材料等领域的发展做出贡献。
- 1 -。
电化学玻碳电极
电化学玻碳电极
电化学玻碳电极（GCPE）是一种新型的电化学传感器，具有高灵敏度、快速响应和稳定性好等优点。
它适用于各种电化学测量，如伏安法、方波伏安法、循环伏安法等，被广泛应用于环境、生物医学、食品等领域。
GCPE 的制作过程相对简单，只需在导电性能和机械强度方面进行优化，以提高其性能和寿命。
研究表明，通过在GCPE表面修饰纳米材料、分子印迹聚合物等方式可以进一步提高其敏感性和选择性。
因此，GCPE已成为电化学研究中的重要工具之一。
在GCPE的应用方面，已有很多研究涉及生物物质（如DNA、蛋白质等）的检测。
其中，基于DNA的传感器已成为GCPE应用的主要方向之一。
通过设计特异性的DNA探针和合适的信号转换方法，GCPE可以实现多种生物物质的高灵敏度、高选择性检测。
此外，GCPE还可用于多酚、重金属等环境物质的检测，以及食品中营养成分的定量分析等。
总之，电化学玻碳电极在环境、生物医学、食品等领域具有广泛的应用前景，其性能和应用的进一步研究将为相关领域的发展提供更多可能性.。
生物医用电极
2、电解法：
要镀AgCl的银电极做阳极，电流密度约 5mA/cm2为宜。
阳极发生的 化学反应：
l电极使用中应注意的问题
1、由于AgCl对光敏感，所以应避光保存。
2、由于Ag/AgCl材料对生物组织有害，所以 只能做体表电极，不能做体内电极。
极表面上表面 膜也都会引起电位变化。 η＝η(t)+η(d)+η(r)+η(R)
电极极化对生物电位的检测和电刺 激的影响
NaCl 溶液 模拟 电极与生物体之 间的导电液体 电池E 模拟 电刺激的电源或 检测系统输入级 所需的偏置及漏 泻电流、皮肤电 反应的等效电压 等 电阻R 模拟 检测系统的输入 阻抗
生物医学电子学
第3章 生物医用电极
简介：
电极是连接测量系统和生物体不可缺少的 元件，在任何电位测量或电刺激过程中， 总要有一定的电流通过电极进入生物体和 仪器，即使电位测量，也有很小电流通过。
电流
导线 ——电子定向流动方式 生物体 ——带电离子的运动
分类
1、按工作性质分：
检测电极：——敏感元件 刺激电极：——执行元件
2、定量描述——极化电压（超电压）
η＝E(i)－E(0)
3、产生超电压的原因：
①通过电极双电压的电荷转移——电荷转移超电压 η(t)
②反应物朝向电极的扩散和产物离开电极的扩散— —扩散超电压η(d)
③电极上的化学反应——反应超电压η(r) ④电阻极化——电阻超电压η(R) 电解液的欧姆电阻、扩散层中的浓度梯度以及电
电解法：
优点： 制作方便，简单易行。 缺点： Ag/AgCl镀层不如烧结法牢固；薄；制
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(5)上绝缘层:旋涂PI 制作出厚度约为5μm的上 绝缘层(见图1(d))。 (6)电镀:在金电镀液中, 恒流电镀, 形成丘形电 极刺激位点(见图1(e))。 (7)释放:通过电化学腐蚀的方法, 腐蚀牺牲层 Al , 将电极从硅片上释放下来(见图1(f))。
电学性能测试（三电极系统）：
作为植入式器件, 为了尽量减小植入损伤, 微电极整体尺度应尽量小。从 几何形状来看, 刺激位点为凸起结构, 可使刺激位点更接近靶神经细胞, 有利于 实现有效刺激。同时, 丘形电极的凸起结构具有圆滑的几何外形,避免了工作时 因电流密度集中于尖锐棱角处导致的电极腐蚀问题。
(a) PVD沉积1μmAl膜。 (b) Al膜上覆盖5μm光敏性聚酰亚胺层。 (c) 制备基础层。 (d) 涂覆金层 (e) 涂覆聚酰亚胺层。 (f) 涂覆SU-8光刻胶。 (g、h) 采用光刻技术绘制微针结构。 (i) 微针上溅射导电金层。 (j) 从基板上溶解脱离。
交流阻抗测试：
由图可以看出，在与生物相关 的频率为1kHz时，其金电极的阻 抗为285.47kΩ。正好是典型的记 录电极阻抗范围。
文献2: Micromachined three-dimensional electrode arrays for transcutaneous nerve tracking
湿电极贴附在皮肤的表面，而且需要使用电解凝胶。 干电极则不需要进行其他的处理因为其刺穿了表层皮肤，实现了低的 阻抗通路去记录神经信号。
新型生物电极简介
目录
• 文献阅读报告 • 实验进展 • 后期实验安排
一、文献阅读报告
文献1: 丘形柔性神经微刺激电极阵列
实验采用光敏型聚酰亚胺Durimide 7510为微电极基质材料，加工中的 支撑材料采用单面抛光硅基片。微电极的电学性能测试采用金属铂电极 (213型)作为对位电极并采用Ag/AgCl 电极(232 型)作为参比电极。
加工过程：
(1)牺牲层:通过热蒸发在硅基表面形成约1μm 厚的Al金属层,该Al金属层将作为牺牲层,用于 最后从硅片上释放微电极(见图1(a))。 (2)底绝缘层:旋涂聚酰亚胺光刻胶制作厚度约 5μm的底绝缘层(见图1(b))。 (3)lift-off工艺:旋涂光刻胶AZ4620,制作出种子 层、电极导线和焊点的金属图形,溅射金属 Ti/Au,厚度分别为10nm和200nm,剥离形成金 属层(见图1(c))。
从频率-阻抗图可以看出,丘形电极与平面电极在频率为 1kHz时对应的阻抗分别是8.59kΩ和43.2kΩ,丘形电极的界 面阻抗降低了约4倍(仅为平面电极的20%)。这主要是由 于丘形电极具有更大的表面积。
电极位点表面积的增加降低了电极/电解质界面的溶液 电阻和双电层容抗, 从而减小了其界面阻抗, 保证了小信 号下的有效刺激。此外,电极位点有效表面积的增加还可 以提高电极位点的电荷注入能力, 即在相同电流密度的条 件下, 可以提供更高的刺激电流从位置 b.顶部曝光确定主基板 C.覆盖SU-8层 d.底部曝光确定针形状 e.继续固化 f.细修形状
3D-MEAs制备电极：
右图为原始肌电数据： 可以看出，相比于
标准湿电极，3D-MEAs电 极信号强度得到了提升， 同样，噪音信号也增强。 两种电极测试区域面积 比为12.56:1.
每个电极位点的外形近乎半球形, 非常 圆滑(如图b)。每个电极位点直径约为 150μm,高度约为50μm。而且整个电极 具有很好的柔性, 易于与植入部位的组 织相贴合, 从而保证电极刺激位点与神 经组织的良好接触。
本文采用阻抗分析仪对其进行了测试,并与同样大小 的平面电极进行了对比,结果如图所示。
文献3: Flexible and self-adaptive neural ribbon with threedimensional electrodes for sciatic nerve recording
电极的设计及制作： 1、孔：将前部固定在神经 外膜表面。 2、凸起：与神经束通信的 主体。 3、参考电极。
由图中可以看出，实验电极所 测得的信号同其他电极所测得的信 号大致相同，而且八个电极点都被 激活，但是电极点所获得的信号却 不尽相同。这是由于神经束在神经 外膜方向具有各向异性的分布，导 致电极带上面电极点分布的差异性。 即使在相同的频率下，所获得的导 电电流的信号都可能是不同的。
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