一种柔性有源肌电电极阵列结构及其制备方法

本发明涉及柔性电子及有源电极制备领域，特别是涉及一种柔性有源肌电电极阵列结构及其制备方法。

背景技术：

1、近年来在表面肌电信号的研究上倍受关注，由于表面肌电信号的微弱特性，在采集过程中面临着巨大的挑战，例如如何减小多通道电极阵列之间通道信号串扰、提高采集信号的信噪比以及电极的便携穿戴等难题，因此制备一种有源柔性电极阵列用于采集表面肌电信号具有重要意义。

2、在表面肌电信号的研究中，传统的无源电极在伴随着通道数量增加，其中所使用到的电力线增多会引起不同通道之间的信号串扰问题，导致对肌电信号采集的真实性与完整度受损严重。因此通过引入将有源电路与无源电极相集成，通过将硬质的板级电路接入至无源电极，能够在一定程度上降低不同通道间的信号串扰问题。

3、近年随着薄膜电子学在柔性方面的进展发现可将有源电路在超薄衬底上得以开发。得益于薄膜晶体管(thinfilm transistor，tft)具有高场效应迁移率特性，有源电路能够实现快速工作，有效减少导线数量以提升整个器件的空间分辨率，让器件获得了可扩展设计与信号预处理等功能。这一研究为有源电极带来了新的发展思路，可用薄膜晶体管直接集成于无源电极中来构成有源电极来替代以往的硬质板极的有源电极，既解决了传统无源电极阵列的电力线问题导致的信号串扰问题，同时还解决了硬质板机电路的有源电极采集时候带来的运动伪影且满足可穿戴性等多方面优势，但在可穿戴性方面难度加大，且对信号采集过程中噪声的引入可能性加大，影响信号采集的完整度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种柔性有源肌电电极阵列结构的制备方法，可提高信噪比，降低不同通道间的信号串扰。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种柔性有源肌电电极阵列结构，所述结构包括：多个有源电极；多个所述有源电极采用横纵矩阵式排布；每个所述有源电极均包括：柔性衬底和设置在所述柔性衬底上的有源柔性放大电极；

4、所述有源柔性放大电极包括电极和共源放大电路；所述电极和所述共源放大电路一一对应；所述电极和所述共源放大电路连接。

5、可选地，所述共源放大电路包括：第一放大管、第二放大管、第一负载管、第二负载管、偏置管和交直流耦合电路；

6、所述偏置管的源极接地；所述偏置管的栅极与偏置电压连接；所述偏置管的漏极分别与第一放大管的源极和第二放大管的源极连接；

7、第一放大管的漏极分别与输出电压的正极和第一负载管的源极连接；第一放大管的栅极与交直流耦合电路连接；

8、第二放大管的漏极分别与输出电压的负极和第二负载管的源极连接；第二放大管的栅极与交直流耦合电路连接；

9、第一负载管的栅极、第一负载管的漏极、第二负载管的漏极和第二负载管的栅极均与第一外界电源连接。

10、可选地，所述交直流耦合电路包括：第一整合电容、第二整合电容、第一整合电阻和第二整合电阻；

11、第一整合电容的一端与所述电极连接；第一整合电容的另一端分别与第一放大管的栅极和第一整合电阻的一端连接；

12、第一整合电阻的另一端与第二外界电源连接；

13、第二整合电容的一端与所述电极连接；第二整合电容的另一端分别与第二放大管的栅极和第二整合电阻的一端连接；

14、第二整合电阻的另一端与第二外界电源连接。

15、可选地，所述电极的形状为圆柱形，且每两个相邻的所述电极的中线距离为6mm。

16、可选地，所述电极的直径为5mm。

17、一种柔性有源肌电电极阵列结构的制备方法，所述制备方法用于制备上述所述的柔性有源肌电电极阵列结构，所述制备方法包括：

18、采用等离子体化学气相沉积的工艺，在基底上生长一层氮化硅构成缓冲层，并将所述缓冲层作为柔性衬底；

19、采用磁控溅射工艺，在所述柔性衬底上的设定位置处生成栅极层和电容下极板；所述栅极层包括：负载管栅极层、放大管栅极层和偏置管栅极层；

20、采用等离子体增强化学气相沉积工艺在所述栅极层和电容下极板的上方生成绝缘层；

21、采用磁控溅射工艺在所述绝缘层上生成有源层；所述有源层由金属氧化物构成，并且所述有源层的位置与所述栅极层的位置相对应；

22、采用等离子体增强化学气相沉积工艺在所述有源层的上方，生长一层氧化硅作为刻蚀层；

23、采用干法刻蚀的方法按照设定需求，在所述刻蚀层上进行刻蚀，得到刻蚀区域；

24、采用磁控溅射工艺在所述刻蚀区域上生成sd源漏电极层；所述sd源漏电极层包括：源极、漏极、电阻和电容；

25、采用离子体增强化学气相沉积工艺，在所述sd漏源电极层上，生长保护层；所述保护层由氮化硅与氧化硅构成；

26、采用磁控溅射工艺在所述保护层上按照设定位置进行刻蚀后，在刻蚀的部位对应生长第一电极层；所述第一电极层作为电极原件的下基板；所述电极原件包括：第一外界电源端、第二外界电源端、偏置电压端、接地端、输出电压端和电极；

27、采用蒸镀工艺在第一电极层上生长一层铜膜，并采用光刻显影工艺进行处理，得到第二电极层；所述第二电极层作为电极原件的上基板；

28、在所述第二电极层的上方，使用离子体增强化学气相沉积工艺生长电极保护层，并采用干法刻蚀的工艺方法基于氮化硅，对电极原件进行刻蚀，得到有源电极；

29、将多个所述有源电极采用横纵矩阵式排布，得到柔性有源肌电电极阵列结构。

30、可选地，所述制备方法还包括：

31、在玻璃基板上旋涂聚酰亚胺，通过退火工艺将玻璃基板上的聚酰亚胺进行固定处理，得到所述基底。

32、可选地，在将多个所述有源电极采用横纵矩阵式排布，得到柔性有源肌电电极阵列结构，之前包括：

33、将所述有源电极从玻璃基板上剥离并完成固定。

34、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

35、本发明公开一种柔性有源肌电电极阵列结构的制备方法，该结构包括：多个有源电极；多个有源电极采用横纵矩阵式排布；每个有源电极均包括：柔性衬底和设置在柔性衬底上的有源柔性放大电极；有源柔性放大电极包括电极和共源放大电路；电极和共源放大电路一一对应；电极和共源放大电路连接；实现多通道电极对表面肌电信号同步采集，柔性衬底增强电极的可穿戴性，采用差分结构也就是共源放大电路可以提高对共模信号的干扰以及降低噪声的引入并提高肌电信号的信噪比，降低不同通道间信号串扰。

技术特征：

1.一种柔性有源肌电电极阵列结构，其特征在于，所述结构包括：多个有源电极；多个所述有源电极采用横纵矩阵式排布；每个所述有源电极均包括：柔性衬底和设置在所述柔性衬底上的有源柔性放大电极；

2.根据权利要求1所述的柔性有源肌电电极阵列结构，其特征在于，所述共源放大电路包括：第一放大管、第二放大管、第一负载管、第二负载管、偏置管和交直流耦合电路；

3.根据权利要求2所述的柔性有源肌电电极阵列结构，其特征在于，所述交直流耦合电路包括：第一整合电容、第二整合电容、第一整合电阻和第二整合电阻；

4.根据权利要求1所述的柔性有源肌电电极阵列结构，其特征在于，所述电极的形状为圆柱形，且每两个相邻的所述电极的中线距离为6mm。

5.根据权利要求4所述的柔性有源肌电电极阵列结构，其特征在于，所述电极的直径为5mm。

6.一种柔性有源肌电电极阵列结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1-5中任意一项所述的柔性有源肌电电极阵列结构，所述制备方法包括：

7.根据权利要求6所述的柔性有源肌电电极阵列结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

8.根据权利要求7所述的柔性有源肌电电极阵列结构的制备方法，其特征在于，在将多个所述有源电极采用横纵矩阵式排布，得到柔性有源肌电电极阵列结构，之前包括：

技术总结本发明公开一种柔性有源肌电电极阵列结构的制备方法，涉及柔性电子及有源电极制备领域；该结构包括：多个有源电极；多个有源电极采用横纵矩阵式排布；每个有源电极均包括：柔性衬底和设置在柔性衬底上的有源柔性放大电极；有源柔性放大电极包括电极和共源放大电路；电极和共源放大电路一一对应；电极和共源放大电路连接；实现多通道电极对表面肌电信号同步采集，柔性衬底增强电极的可穿戴性，采用差分结构也就是共源放大电路可以提高对共模信号的干扰以及降低噪声的引入并提高肌电信号的信噪比，降低不同通道间信号串扰。技术研发人员：李俊,田明兴,郭潇林,程连,郭爱英,张建华受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20