CN219720705U - 一种微针阵列电极 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及将介质输入人体内或输到人体上的器械技术领域，尤其是涉及一种微针阵列电极，包括微针阵列和电极片，电极片上装载有微针阵列，电极片包括钮壳、钮脚和电路板，钮脚扣合在钮壳上，电路板固定设置于钮壳和钮脚之间，微针阵列包括针体和形成于针体上的若干针尖，微针阵列固定设置于电路板和钮脚之间，若干针尖周向设置于钮脚外围，微针阵列呈直片式，电路板的外缘开设有可容纳微针阵列的凹槽，微针阵列的针体插设于凹槽内。该微针阵列电极通过钮壳和钮脚的配合，将载有微针阵列的电路板夹持住，不仅实现对微针阵列的有效固定，同时也方便了电极片与外部监控设备的连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及将介质输入人体内或输到人体上的器械技术领域，尤其是涉及一种微针阵列电极。
背景技术
微针一般指的是直径在50-200微米，高度在200微米-3毫米的微型针状物，微针电极的整体结构好比于细小的针具，其尺寸一般为微米级。在实际使用中，微针电极穿刺入人体皮肤角质层，进入表皮层与真皮层交界处而基本不影响真皮层的神经组织，因此，人体几乎不会产生疼痛感，创伤也比较微小，不易感染且容易愈合。另外，微针电极在表皮层内将生理物物质的模拟信号转换为电流信号，控制器依据电流信号生成EIT层析成像，医生可对EIT层析成像进行分析，从而达到诊断人体健康状态的目的，常见生理电信号，包括心电、肌电、脑电、电阻抗等在临床诊断中占有重要地位，能直接反应人体的健康状况和身体水平。
经检索，公开号为CN106808162A的专利，公开了一种微针阵列电极及其制备方法，包括在金属基底上切割出倒刺结构的微针阵列，微针阵列的根部与金属基底相连，采用焊接方法将电极纽扣连接到金属基底的下表面，通过双层倒刺结构，使得微针阵列与皮肤更加牢固贴合，在测量过程中不易掉落。
上述微针阵列电极直接在金属基底底部焊接一个电极纽扣，通过电极纽扣实现与外部监测设备的连接，但是该方式并不能实现对微针阵列的有效定位，因此不适宜推广使用。
实用新型内容
为了解决现有微针阵列电极安装稳定性差的问题，本实用新型提供了一种微针阵列电极，通过钮壳和钮脚的配合，将载有微针阵列的电路板夹持住，不仅实现对微针阵列的有效固定，同时也方便了电极片与外部监控设备的连接。
本实用新型提供一种微针阵列电极，包括微针阵列和电极片，电极片上装载有微针阵列，电极片包括钮壳、钮脚和电路板，钮脚扣合在钮壳上，电路板固定设置于钮壳和钮脚之间，微针阵列包括针体和形成于针体上的若干针尖，微针阵列固定设置于电路板和钮脚之间，若干针尖周向设置于钮脚外围。通过钮壳和钮脚的扣接配合，将装载有微针阵列的电路板夹持住，以实现对微针阵列的有效固定。
进一步地，微针阵列呈直片式，电路板的外缘开设有可容纳微针阵列的凹槽，微针阵列的针体插设于凹槽内。通过低温焊锡或导电胶将针体固定安装于凹槽内。
进一步地，微针阵列呈圆片式，针体为圆环基片，若干针尖从根部朝圆环基片的上表面方向折弯。
进一步地，钮壳具有一与皮肤接触的贴敷面和一与外界接触的连接面，钮壳的连接面上还设置有钮珠，钮脚的扣合面上设有与钮珠相适配的钮座，钮座伸入钮珠内。通过钮珠和钮座的配合，保证扣接稳定性。
进一步地，钮壳的贴敷面上还设有黏胶层，黏胶层上覆有离型纸。通过黏胶层贴敷于人体皮肤上。
进一步地，微针阵列的外表面依次溅射有绝缘层和金属层，金属层采用银、钛、钯、镍、镉、铬、金、铂中的一层或多层。减少电化学腐蚀，提高微针的硬度和韧性。
进一步地，绝缘层的厚度为1-5μm，金属层的厚度为0.01-2μm。
进一步地，微针阵列采用不锈钢、铜、铁、镍、金、银、铂、镍钴合金中的任一种。
进一步地，针尖上依次涂覆有生物敏感层和膜层。便于代谢监测时使用。
本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型提供一种微针阵列电极，通过钮壳和钮脚的配合，将载有微针阵列的电路板夹持住，使微针阵列的安装拆卸方便快捷，不仅实现了对微针阵列的有效固定，同时也方便了电极片与外部监控设备的连接；
(2)本实用新型提供一种微针阵列电极，通过经绝缘和溅射金属处理的微针阵列，降低电化学腐蚀的风险，提高微针阵列的硬度和韧性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例一的组装图；
图2是实施例一的第一角度爆炸图；
图3是实施例一的第二角度爆炸图；
图4是直片式微针阵列的示意图；
图5是实施例二的组装图；
图6是实施例二的第一角度爆炸图；
图7是实施例二的第二角度爆炸图；
图8是圆片式微针阵列的示意图；
图中1.微针阵列，11.针体，12.针尖，2.电极片，21.钮壳，211.贴敷面，212.连接面，22.钮脚，221.钮座，23.电路板，231.凹槽，24.钮珠。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
为了实现微针阵列1的稳定安装，设计一种微针阵列电极，如图1和5所示，包括微针阵列1和电极片2，电极片2上装载有微针阵列1，电极片2包括钮壳21、钮脚22和电路板23，钮脚22扣合在钮壳21上，电路板23固定设置于钮壳21和钮脚22之间，微针阵列1包括针体11和形成于针体11上的若干针尖12，微针阵列1固定设置于电路板23和钮脚22之间，若干针尖12周向设置于钮脚22外围。
钮壳21具有一与皮肤接触的贴敷面211和一与外界接触的连接面212，钮壳21的连接面212上还设置有钮珠24，钮脚22的扣合面上设有与钮珠24相适配的钮座221，钮座221伸入钮珠24内。
该微针阵列1是通过电铸方法或湿式蚀刻方法制备成型的，微针的长度为100-2000μm，微针阵列1表面采用PVD方法镀有绝缘硬质涂层，以增强基材的硬度，可以是SiC、TiN、Al2O3、氮化铬等中的任一种。用于固定微针阵列1的扣合结构包括钮珠24、钮壳21和钮脚22，微针阵列1位于钮壳21和钮脚22之间，钮壳21和钮脚22的配合形成四合扣结构，可以将微针阵列1牢牢夹持住。在实际使用时，还可包括电路板23，微针阵列1与电路板23电连接，载有微针阵列1的电路板23位于钮壳21和钮脚22之间。其中钮壳21中间有个孔，孔两边设置有两根平行的弹簧，孔底部连接的钮珠24为空心结构，与钮珠24配合扣接的钮座221两侧设有内凹的限位槽，钮座221伸入孔中后后两侧的弹簧夹紧，即实现钮壳21和钮脚22的扣合，将微针阵列1固定夹持住。
为了便于贴覆，钮壳21的贴敷面211上设有黏胶层，黏胶层一般采用无纺布医用胶布，黏胶层上覆有离型纸，用于将整个微针阵列结构施加于人体皮肤上。
为了增强微针阵列1的硬度和韧性，针体11采用具有生物相容性的医用合金，医用合金的材料选择充分考虑了微针阵列1的硬度和生物相容性，可以采用不锈钢、铜、铁、镍、金、银、铂、镍钴合金中的任一种。微针阵列1的表面还经过表面处理，微针阵列1的外表面依次溅射有绝缘层和金属层，金属层采用银、钛、钯、镍、镉、铬、金、铂中的一层或多层，可用于制备银氯化银体表干电极。
优选的，绝缘层的厚度为1-5μm，各金属层的厚度为0.01-2μm。
实施列一，如图2-4所示，微针阵列1呈直片式，电路板23的外缘开设有可容纳微针阵列1的凹槽231，微针阵列1的针体11插设于凹槽231内。
将微针阵列1的针尖12向上放置于电路板23中的凹槽231内，凹槽231内和背面均覆铜，凹槽231与背面是导通的，通过低温焊锡或导电胶将多个直片式微针阵列1固定在凹槽231内，可以组成任意形状，不限于图示的圆形，从而微针与电路板23背面导通，然后用钮座221和钮珠24将载有微针阵列1的电路板23扣合形成微针阵列结构。每片长度为5-20mm，每片上包含至少一个微针，多个直片组成阵列。
实施例二，如图6-8所示，微针阵列1呈圆片式，针体11为圆环基片，若干针尖12从根部朝圆环基片的上表面方向折弯。
将圆环基片放置于电路板23上，利用钮座221和钮珠24将载有微针阵列1的电路板23扣合形成微针阵列结构。每片直径为5-20mm，每片上包含至少一个微针。
将整片医用金属片材送入成型模具，金属可以是316L不锈钢、钴合金、钛合金中的一种，片材的厚度在0.025-0.3mm之间，片材越薄，锋利程度越高。金属片材经过五金冲压形成直片式微针阵列或圆片式微针阵列1，圆片式微针阵列还需要继续冲压成型，使得针尖12与针体11呈90°，针尖12可以设计为不同的形状和不同的长度，便于植入使用。
应用例一：微针阵列干电极
(1)首先通过电铸的方法制备微针阵列1，电铸的材料为铜、铁、镍、金、银、铂、镍钴合金中的任一种；
(2)制备微针阵列1具体包括以下步骤：光罩→基板贴膜→曝光→显影→电铸镍基板→脱模→检查；
在显影好的基片上电镀金属镍的电镀条件为：电铸液pH值4.5，温度55℃，电铸速率控制在14微米/小时；
其中，基板大小可以根据微针需要的尺寸任意调整，针尖12的长度可以任意调整100-2000μm，微针阵列1的形状选用直片式；
(3)将(2)中的多个直片式微针阵列1放入PVD溅射设备腔体，表面溅射一层绝缘层，厚度在1-5μm；
(4)将(3)中的微针阵列1放入溅射设备腔体，通过磁控溅射方法在绝缘层的上面制备银层，银层为5-10μm；
(5)将(4)中的微针阵列1的针体11用胶带粘贴保护，然后放入等离子设备腔体，同时连通氯气，在氯等离子气氛下可以在银表面形成氯化银层，氯化银层为10-50nm，即得到微针阵列干电极，可以用于心电监测；
(6)将制备好的直片式针体11上的胶带移除，针尖12向上放置于电路板23中的凹槽231内，凹槽231内壁和背面均覆铜，凹槽231与背面是导通的；
通过低温焊锡或导电胶将多个直片式微针阵列1固定在凹槽231内，可以组成任意形状，不限于圆形，从而微针与电路板23背面导通，然后用钮脚22和钮珠24将载有微针阵列1的电路板23扣合形成微针阵列结构，从下至上为钮珠24、钮壳21、无纺布医用胶布、载有微针阵列1的电路板23、钮脚22，从而钮珠24和微针是导通的。
应用例二：用于电针灸的微针阵列
(1)首先通过电铸的方法制备微针阵列1，电铸的材料为铜、铁、镍、金、银、铂、镍钴合金中的任一种；
(2)制备微针阵列1具体包括以下步骤：光罩→基板贴膜→曝光→显影→电铸镍基板→脱模→检查；
在显影好的基片上电镀金属镍的电镀条件为：电铸液pH值4.5，温度55℃，电铸速率控制在14微米/小时；
其中，基板大小可以根据微针需要的尺寸任意调整，针尖12的长度可以任意调整100-2000μm，微针阵列1的形状选用直片式；
(3)将(2)中的多个直片式微针阵列1放入PVD溅射设备腔体，表面溅射一层绝缘层，厚度在1-5μm；
(4)将(3)中的微针阵列1放入溅射设备腔体，通过磁控溅射方法在绝缘层的上面制备金层，金层为0.5-2μm，即得到用于电针灸的微针阵列，可以用于针灸理疗；
(5)将(4)中的微针阵列1的针尖12向上放置于电路板23中的凹槽231内，凹槽231内壁和背面均覆铜，凹槽231与背面是导通的；
通过低温焊锡或导电胶将多个直片式微针阵列1固定在凹槽231内，可以组成任意形状，不限于圆形，从而微针与电路板23背面导通，然后用钮脚22和钮珠24将载有微针阵列1的电路板23扣合形成微针阵列结构，从下至上为钮珠24、钮壳21、无纺布医用胶布、载有微针阵列1的电路板23、钮脚22，从而钮珠24和微针是导通的；
(6)将制备好的微针阵列结构粘贴在体表，通用的按扣式体表电极连接线即可将微针阵列结构与电针灸控制设备连接在一起，通过设定的参数即可进行电针灸理疗。
应用例三：多参数监测系统
(1)首先通过电铸的方法制备微针阵列1，电铸的材料为铜、铁、镍、金、银、铂、镍钴合金中的任一种；
(2)制备微针阵列1具体包括以下步骤：光罩→基板贴膜→曝光→显影→电铸镍基板→脱模→检查；
在显影好的基片上电镀金属镍的电镀条件为：电铸液pH值4.5，温度55℃，电铸速率控制在14微米/小时；
基板大小可以根据微针需要的尺寸任意调整，微针针尖的长度可以任意调整100-2000μm，微针阵列1的形状选用直片式；
(3)将(2)中的多个直片式微针阵列1放入PVD溅射设备腔体，表面溅射一层绝缘层，厚度在1-5μm；
(4)将(3)中的直片式微针阵列1的针体11用胶带粘贴保护，确保每个微针都是独立的，然后放入溅射设备腔体，通过磁控溅射方法在绝缘层的上面制备金层，金层为0.1-0.5μm，金层上面溅射铂层，铂层为0.1-0.5μm；或是将(3)中的直片式微针阵列1整体放入溅射设备腔体，通过磁控溅射方法在绝缘层的上面制备金层，金层为0.1-0.5μm，金层上面溅射铂层，铂层为0.1-0.5μm；
(5)将(4)中的微针阵列1的针尖12上分别涂覆生物敏感层和膜层，例如一个针尖12上涂覆葡萄糖氧化酶和聚氨酯半透膜，另一个针尖12上涂覆乳酸氧化酶和聚氨酯半透膜，另一个针尖12上涂覆尿酸氧化酶和聚氨酯半透膜，以此类推，酶不限于以上几种，然后将针尖12向上放置于电路板23中的凹槽231内，凹槽231内壁和背面覆铜，凹槽231与背面是导通的；
通过导电胶将多个直片式微针阵列1固定在凹槽231内，可以组成任意形状，不限于圆形，从而微针与电路板23背面导通，钮脚22通过应用例一中第(4)和(5)步制备银氯化银参比电极，然后用钮脚22和钮珠24将载有微针阵列1的电路板23扣合形成微针阵列结构，从下至上为钮珠24、钮壳21、无纺布医用胶布、载有微针阵列1的电路板23、钮脚22、导电凝胶，从而钮珠24和微针是导通的；
(6)将制备好的微针阵列结构粘贴在体表，通用的按扣式体表电极连接线即可将微针阵列结构与多参数监测设备连接在一起组成多参数监测系统，通过对涂覆不同生物敏感层的微针施加相对于钮脚22适合的电压，即可实现多种参数的持续监测。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种微针阵列电极，包括微针阵列(1)和电极片(2)，所述电极片(2)上装载有微针阵列(1)，其特征在于，
所述电极片(2)包括钮壳(21)、钮脚(22)和电路板(23)，所述钮脚(22)扣合在钮壳(21)上，所述电路板(23)固定设置于钮壳(21)和钮脚(22)之间，
所述微针阵列(1)包括针体(11)和形成于针体(11)上的若干针尖(12)，
所述微针阵列(1)固定设置于电路板(23)和钮脚(22)之间，若干所述针尖(12)周向设置于钮脚(22)外围。
2.根据权利要求1所述的一种微针阵列电极，其特征在于：所述微针阵列(1)呈直片式，所述电路板(23)的外缘开设有可容纳微针阵列(1)的凹槽(231)，所述微针阵列(1)的针体(11)插设于凹槽(231)内。
3.根据权利要求1所述的一种微针阵列电极，其特征在于：所述微针阵列(1)呈圆片式，所述针体(11)为圆环基片，若干所述针尖(12)从根部朝所述圆环基片的上表面方向折弯。
4.根据权利要求1所述的一种微针阵列电极，其特征在于：所述钮壳(21)具有一与皮肤接触的贴敷面(211)和一与外界接触的连接面(212)，所述钮壳(21)的连接面(212)上还设置有钮珠(24)，所述钮脚(22)的扣合面上设有与钮珠(24)相适配的钮座(221)，所述钮座(221)伸入钮珠(24)内。
5.根据权利要求4所述的一种微针阵列电极，其特征在于：所述钮壳(21)的贴敷面(211)上设有黏胶层，所述黏胶层上覆有离型纸。
6.根据权利要求1所述的一种微针阵列电极，其特征在于：所述微针阵列(1)的外表面依次溅射有绝缘层和金属层。
7.根据权利要求6所述的一种微针阵列电极，其特征在于：所述金属层采用银层、钛层、钯层、镍层、镉层、铬层、金层、铂层中的一层或多层。
8.根据权利要求6所述的一种微针阵列电极，其特征在于：所述绝缘层的厚度为1-5μm，所述金属层的厚度为0.01-2μm。
9.根据权利要求1所述的一种微针阵列电极，其特征在于：所述微针阵列(1)采用不锈钢、铜、铁、镍、金、银、铂、镍钴合金中的任一种。
10.根据权利要求1所述的一种微针阵列电极，其特征在于：所述针尖(12)上依次涂覆有生物敏感层和膜层。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202321031050.7U CN219720705U (zh) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 一种微针阵列电极 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202321031050.7U CN219720705U (zh) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 一种微针阵列电极 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN219720705U true CN219720705U (zh) | 2023-09-22 |
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ID=88057425
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN219720705U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117679005A (zh) * | 2024-01-23 | 2024-03-12 | 中国科学院半导体研究所 | 表贴式无线肌肉阻抗图检测系统及表贴式无线电刺激系统 |
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2023
- 2023-05-04 CN CN202321031050.7U patent/CN219720705U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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