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心血管病是世界各国面临的严重问题,可穿健康监控系统是降低慢性心血管病患者死亡率的有效手段之一。近年来,可穿健康监控系统中的表面生物电干电极成为了研究的热点。 本课题采用电化学阳极氧化方法制作出具有单层和双层多孔阳极氧化铝薄膜(PAA),并且研究了高温退火、电化学抛光、电解液浓度、电解液温度和氧化电压对PAA结构形态的影响。随后,以旋涂法在PAA上浇注聚偏氟乙烯(PVDF)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高聚物溶液,将其放入真空烘箱干燥处理,从而得到具有表面微针的PVDF和PMMA薄膜,并且研究了不同体积比的高聚物溶液对表面微针形态的影响。最后,将PVDF和PMMA薄膜的反面粘贴在金属薄片上,使之与金属钮扣连接,在高聚物中间开一小孔,以真空溅射方式在高聚物表面镀上金,从而制作出具有大比表面积和生物兼容的表面生物电干电极,并对商业电极、织物电极和上述电极进行心电信号测试,以功率谱密度参数对心电信号进行分析和评价。 实验结果显示,铝片的高温退火处理对PAA膜的有序性无明显改善;电解液温度升高将导致孔径和孔隙率增大,同时也导致氧化膜变疏松且规整度降低;电解液浓度对膜的孔径大小无明显影响,但是膜的溶解速度增加且厚度变薄;氧化电压升高将导致孔径、孔间距和孔密度增大,但电压过大将无法得到规则的孔结构;随着氧化电压的增加,双层膜的小孔直径和孔间距增加,但小孔平均数量降低,小孔层厚度逐渐增加,而大孔层厚度逐渐减少。单层膜和双层膜大孔层的最佳工艺参数为:温度为5℃的0.3mol/L磷酸溶液,氧化电压为130V,扩孔时间为2小时。双层膜小孔层的最优工艺参数:温度为0℃的0.15mol/L草酸溶液,氧化电压为80V。采用15wt%的PMMA溶液和10wt%的PVDF溶液能够制备出表面具有规整纳微米柱的薄膜。心电信号测量的结果显示,几种不同电极的心电信号没有明显的差异,而单层微针结构PVDF基底电极和毛圈电极的功率谱密度图谱具有较少的噪声波纹。 具有大比表面积、低动态噪声和生物兼容的表面生物电干电极将具有非常广阔的应用前景。