基于导电纤维的独立网格电极，用于便捷的用户面部肌肉运动检测

《npj Flexible Electronics》：Conductive fiber-based free-standing grid electrodes for user-friendly facial muscle movement detection

　　

摘要

皮肤电极不仅越来越多地应用于生物医学设备中，还用于日常生活中用户健康和心理状态的持续监测。这一趋势推动了开发高度用户友好的多功能皮肤电极的需求，这类电极需要具备柔软、贴合性好、透气性强且近乎透明的导电材料/结构，以确保稳定的电生理信号记录和长期佩戴的舒适性。本文介绍了一种基于网格结构的PEDOT:PSS纤维网，通过巧妙地自熔合高导电性的PEDOT:PSS纤维，实现了用户友好的独立式皮肤电极。通过优化纤维直径和网格间距，自熔合的PEDOT:PSS纤维网格不仅具有高光学透明度（>98%），还具有低电阻（约100 Ω/sq?1）。同时，该网格结构在潮湿环境下仍能保持稳定，并能承受约30%的形变而仅有轻微的电性能损失，从而能够在皮肤上可靠地采集生物电信号。这些透明的独立式皮肤电极与浸有离子凝胶的电纺PVA–PAA纳米纤维结合使用，提高了皮肤粘附性和透气性。实验结果表明，它们能够成功记录多种类型的生物电信号（如心电图、肌电图和眼电图），基线噪声水平与传统Ag/AgCl凝胶电极相当，信噪比可达约30 dB，且连续使用3天仍能保持该性能。此外，这些电极还能捕捉面部肌肉活动，展示了其在用户友好型面部肌电图记录/分析和人类情绪检测方面的潜力。