本研究由北京大学第六医院（马运东、孙洪强）和北京大学微纳电子研究院（黄东、陈宇峰、姜皓云、刘军华、李志宏）联合团队完成，成果发表于《北京大学学报(医学版)》2018年第2期，题目为《应用于无线多导睡眠监测的皮肤贴电极制备及验证》。

学术背景
睡眠监测对评估心血管、免疫等系统的生理功能至关重要，多导睡眠图（polysomnography, PSG）是当前睡眠疾病诊断的”金标准”。然而传统PSG设备使用的金杯电极和纽扣电极存在明显局限性：金杯电极需依赖导电膏固定，易因皮肤形变脱落；纽扣电极体积较大且导线缠绕影响受试者舒适度。研究团队基于微机电系统（microelectromechanical systems, MEMS）技术开发新型柔性皮肤贴电极，旨在解决无线便携式睡眠监测设备的核心技术难题。该研究聚焦生物医学工程与微纳加工技术交叉领域，以聚对二甲苯（parylene）为衬底材料，通过创新电极结构设计提升信号采集性能。

研究方法与流程
1. 电极设计与制备
电极采用三层结构：10 μm厚的parylene柔性衬底、30 nm铬粘附层和300 nm金导电层。创新性采用网状设计（线宽200 μm，间距400 μm），通过MEMS工艺实现：先热氧化硅片生成二氧化硅牺牲层，气相沉积parylene薄膜后溅射金属层，经光刻、湿法腐蚀和氧等离子体刻蚀形成图形，最后用氢氟酸溶液释放电极。下层的医用透气胶带通过网状结构增强皮肤贴合性，接触面积达6×8 mm²，较传统金杯电极（直径10 mm）更具微型化优势。

1. 性能验证实验
   

• *电化学测试*：使用CHI660E电化学工作站在0.01 mol/L PBS溶液中测试交流阻抗（10 Hz-10 kHz）。结果显示100 Hz时阻抗为4.3 kΩ，相位-71.4°，在0.3-100 Hz（脑电/眼电信号频段）阻抗范围为4-13 kΩ。
  
• *眼动信号采集*：基于BMD101芯片的蓝牙传输系统采集4组眼周位点（单眼左右、双眼左右、单眼上下、双眼上下）的电信号。磨砂膏清洁皮肤后，志愿者执行标准化动作（5次眨眼、左右/上下眼动各5次），系统以500 Hz采样率获取信号。
  
• *脑电信号对比*：将皮肤贴电极（F4位点）与金杯电极（F3位点）同步接入飞利浦A6多导睡眠仪，对比信号质量。

关键结果
1. 眼动信号采集方面，单眼上下位点检测到的眨眼信号幅值最高（达其他位点的4-5倍），符合眼电信号的电势差原理（图5）。双侧位点虽信号全面但无法区分眼别，证实单眼内外眦差分方案最适无线监测。
2. 脑电信号对比显示，皮肤贴电极噪声幅度显著低于金杯电极（图6），这归因于其更优的皮肤贴合性。虽然阻抗略高于临床标准（＜5 kΩ），但实际测试中仍满足《美国睡眠医学会判读手册》要求。
3. 机械性能测试表明电极可随皮肤形变（如眼部皱纹）保持贴合（图1d），解决了传统电极易脱落的问题。

研究价值与创新点
1. 技术突破：首次将MEMS加工工艺应用于睡眠监测电极，开发的网状结构使接触阻抗降低48%（以13 kΩ vs. 金杯电极25 kΩ计）；电极厚度（10 μm）仅为传统电极片的1/50。
2. 临床意义：验证了无导电膏直接贴附的可行性，为开发无线PSG设备奠定基础。研究团队特别指出，该电极与标准PSG系统兼容，采集的EEG/EOG信号符合临床诊断要求。
3. 方法论创新：创造性地结合电化学阻抗测试（溶液环境）与生理信号采集（人体环境）双重验证体系，为柔性电极评价提供新范式。

局限性与发展方向
研究团队坦承两点不足：parylene材料的机械强度不足易导致引线损坏；阻抗特性需通过表面修饰（如微针阵列）进一步优化。未来计划开发集成信号处理电路的贴片系统，并开展长期穿戴可靠性研究。该工作获北京大学医-信交叉学科种子基金（BMU20160582）等三项资助，标志着中国在柔性生物电子器件领域的重要进展，为可穿戴医疗设备研发提供了新的技术路径。