微机电系统(MEMS)已被确定为21世纪最有前途的技术之一,并有可能彻底改变以硅为基础的微电子与微机械加工技术相结合的工业和消费产品,其微系统设备将极大地影响我们的生活方式。基于MEMS技术的设备在全球范围内的销售额已从2003年的12-20亿美元增长至2010年的60-100亿美元,其中大部分产品都在汽车和信息技术产业中应用,未来几年预计将在医疗应用上的影响越来越大。随着经济社会的发展,人们对生命健康有了越来越多的关注,医疗卫生领域的发展空前繁荣。评价健康程度的生理电信号(如心电信号、脑电信号)在医疗诊断方面有着重要地位。医用电极可以将这些电信号提取出来供人们分析,是医疗仪器中不可或缺的重要传感器件。传统的信号采集电极需要配合导电膏使用,导电膏的缺失或蒸发变干将导致电极的信噪比变差甚至失效。存在着电极准备时间长、连续使用时间短、长期使用损害皮肤健康等缺点。本文主要研究了利用微加工工艺制作的可以替代传统医用电极的干电极器件,能够克服以上缺点。具有尺寸小,使用方便,连续使用时间长等特点。电极利用高度受限的微针阵列结构,可以精确控制刺入皮肤的深度,可以在皮肤表面实现无不适感觉的长期佩戴测量,为医学实验和临床应用提供便捷、高效、长期的电生理监护电极,本文主要有以下研究工作：1.研发了一种用于记录生理信号的硅基干电极,它克服了传统湿电极的缺点,在使用过程中不需要对皮肤预处理和涂抹导电膏,而是利用其表面高度为几百微米的微针穿过导电效果较差的角质层直接提取生理信号。通过对湿法腐蚀原理的分析和实验探索,形成了稳定的工艺步骤制备了均匀性好、高度一致、阻抗适中的干电极微针阵列。对干电极进行了不同形式的封装以适应不同的测试环境。利用封装完成的干电极进行了在体实验,成功提取了人体的肌电信号、心电信号和脑电信号。2.根据干电极在制作和使用过程中存在的问题,对干电极的结构、电学性能、阻抗性能进行了探索和改进。山峰型微针结构大大降低了干电极的制作成本,倒钩型微针和柔性结构干电极可以防止干电极在使用过程中从皮肤上脱落从而提高了信号的信噪比。干电极表面低极化材料的应用,增加了电极记录信号的稳定性,减弱了测量过程中信号的基线漂移现象。3.制备了带通道的微针阵列用于经皮给药,将不适合口服或静脉注射等传统方式的药物经皮肤输送至体内可以避免肝脏的首过效应。由于微针的长度不足以触及到神经,可以实现无痛注射的目的。将带通道的微针阵列与PDMS腔室封装在一起形成了经皮给药前端装置。