生物电信号包含人体的重要信息,因此在医学和科学研究上有着重要的用途。随着电子技术和信息技术的发展,生物电的用途越来越广泛,需要长期实时的采集生物电变得尤其重要。目前,用于采集生物电的主要是湿电极,但它存在使用时间短和采集信号空间密度低等缺点。所以湿电极不适用于长期实时的生物电信号采集。因此,研究面向生物电长期采集的可穿戴MEMS电极传感技术是必要的。在国内外相关研究工作基础上,本文面向长期生物电采集的可穿戴MEMS电极传感技术开展研究,论文的主要工作如下:1.研究了几类不同材料电极的电极-皮肤接触阻抗,提出了干电极-皮肤等效电路模型和降低电极-皮肤接触阻抗的方法。研究中采用的几类电极分别为:Au电极、Cu电极、PDMS/CNTs复合导电聚合物电极。研究表明干电极的性能受电极面积的影响大。制造了九种面积不同的金属干电极,研究了电极面积对干电极性能的影响。2.针对目前湿电极的使用时间短和采集信号空间密度低以及干电极接触阻抗高的缺点,研制了一种准干电极(多孔钛电极)。通过电极-皮肤接触阻抗测试实验和生物电采集实验证明了这种电极的可行性。3.研究了一种Ag/Ag Cl微型化的柔性干电极。研究了Ag Cl电极点的半径以及密度对电极性能的影响,通过电极-皮肤接触阻抗测试,优化后的Ag/Ag Cl柔性干电极的Ag Cl电极点的半径为50μm,Ag Cl电极点总面积为电极面积的38.5%。Ag/Ag Cl柔性干电极的厚度为15μm,具有良好的柔性和舒适性,适合用于长期的可穿戴式生物电采集。Ag/Ag Cl柔性干电极能和皮肤很好的贴合,因此能维持稳定的电极-皮肤接触阻抗。实验表明这种电极的接触阻抗低于一般的纯金属柔性干电极(Ag柔性干电极)的接触阻抗。生物电采集实验表明此Ag/Ag Cl柔性干电极能采集到高质量的生物电信号。4.研究了一种基于复合导电聚合物的柔性干电极。将多壁碳纳米管(Multi-wall carbon nanotubes MWCNTs)分散在聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane PDMS)中形成高导电性能的复合导电聚合物。分析和优化了MWCNTs和PDMS在复合导电聚合物中的混合比例。基于MEMS工艺研制了一种表面有微柱阵列结构的柔性干电极。通过测量时域和频域上的电极-皮肤接触阻抗,证实了电极表面有微结构能有效的降低电极-皮肤接触阻抗,而且可以使电极-皮肤接触阻抗长期的保持稳定。最后,通过采集静止和运动时的ECG信号,证实了这种柔性干电极能采集到ECG,并且有效的抵抗运动伪迹的影响。5.研制了一套便携式生物电采集系统。以生物电采集专用芯片ADS1299为基础研发了便携式生物电采集系统。经过测试,该系统配合本论文中研制的电极有效地采集到了ECG和EEG。