【摘要】：自然界中壁虎具有非常優(yōu)秀的吸附能力，可以自由行走在光滑的墻壁上，甚至是天花板上。壁虎腳掌的微米級剛毛結(jié)構(gòu)和納米級絨毛結(jié)構(gòu)，是保證其產(chǎn)生巨大粘附力且能適應(yīng)不同表面形貌的關(guān)鍵。這種精細(xì)的結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于MEMS領(lǐng)域和各種機(jī)器人領(lǐng)域，本文中將壁虎的這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，把壁虎剛毛結(jié)構(gòu)應(yīng)用到柔性微傳感器上，使柔性微傳感器可以直接粘附在皮膚上直接測量生理信號。實(shí)驗(yàn)中將柔性微傳感器和仿壁虎剛毛結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起做了如下工作。仿壁虎剛毛纖維小柱陣列的制作方法有很多，本文采用兩種先進(jìn)的工藝方法來制作。

一種方法是利用SU-8光刻膠經(jīng)過光刻加工得到小孔陣列模具，將聚二甲基硅氧烷(PDMS)注入模具孔內(nèi)，得到PDMS纖維小柱陣列。由于小孔陣列的最小尺寸只有3μm，顯影過程難以控制，很難得到較好的小孔陣列模具，而且得到的纖維小柱陣列高度遠(yuǎn)小于最初設(shè)計的高度。另一種方法是采用硅刻蝕工藝，利用ICP刻蝕工藝刻蝕出三種尺寸的硅孔模具，然后將PDMS澆注在硅孔模具里，得到壁虎剛毛陣列，直徑小于3μm的陣列結(jié)構(gòu)，會出現(xiàn)糾結(jié)在一起的現(xiàn)象。

通過一個粘附力測試裝置，可以測得纖維小柱陣列可以承擔(dān)的最大載荷為1.1N。心電信號是人體健康的關(guān)鍵指標(biāo)，有著不可取代的地位。傳統(tǒng)的一次性Ag/AgCl電極不能長期監(jiān)測人體的健康情況，而且電極上的導(dǎo)電膠會使一些人的皮膚過敏。生物傳感器在生物、信息、材料快速發(fā)展的基礎(chǔ)上得到廣泛應(yīng)用，柔性電子技術(shù)也隨之產(chǎn)生。本文通過在具有仿壁虎剛毛粘附纖維陣列的柔性基底PDMS上濺射一層金和鈦得到一種柔性傳感器，與常規(guī)的一次性Ag/AgCl電極相比，柔性心電微傳感器具有以下優(yōu)勢:

(1)與皮膚接觸的位置不需要用導(dǎo)電膠連接，柔性電極可以和皮膚直接接觸，避免因?qū)щ娔z引起皮膚過敏，基底PDMS是一種無色、無味、無毒、具有生物兼容性的材料;而且電極兩邊的仿壁虎纖維陣列結(jié)構(gòu)可以使柔性電極牢牢的粘附在皮膚上；

(2)柔性電極可以重復(fù)使用，并不影響心電信號檢測的質(zhì)量；

(3)柔性電極不僅能夠拉伸，還有共形貼附性能，可用于彎曲部位；

(4)柔性可拉伸微電極測量信號的質(zhì)量和常規(guī)的Ag/AgCl電極幾乎差不多。