電生理過程伴隨著身體機(jī)能的方方面面。

從大腦思考過程中的數(shù)以百億的神經(jīng)元放電，到心臟跳動(dòng)過程中的心肌運(yùn)動(dòng)放電；從運(yùn)動(dòng)過程中四肢的骨骼肌放電，到消化食物胃腸道的平滑肌放電；從排泄過程的括約肌放電，到生殖、生育過程中的特殊肌肉放電。可以說，每時(shí)每刻，人的機(jī)體都在放電。

與此同時(shí)，給予身體恰當(dāng)?shù)碾娏鬏斎?，也就能干預(yù)調(diào)控相應(yīng)的組織功能。所以，電生理一直以來在醫(yī)療器械領(lǐng)域中備受關(guān)注。

而在臨床上，電極的應(yīng)用更為常見。如對(duì)于住院病人而言，24小時(shí)心電監(jiān)護(hù)是非常重要的環(huán)節(jié)，這不僅能夠讓醫(yī)生更準(zhǔn)確的了解患者的身體狀況，同時(shí)突發(fā)事件能夠起到預(yù)警作用。

而在醫(yī)療創(chuàng)新高速發(fā)展的近一百年間，心電監(jiān)護(hù)儀經(jīng)歷了顯著的進(jìn)步，其精度、靈敏度、便攜性等性能均得到了提高。但作為心電監(jiān)護(hù)儀不可或缺的部分，電極片卻鮮少有變化。

盡管心電監(jiān)護(hù)儀已經(jīng)迭代到僅手掌大小。但電極片依舊線路纏繞，質(zhì)地較硬，不僅患者舒適感較差，在手術(shù)或醫(yī)療緊急情況時(shí)還可能影響醫(yī)生操作，造成不必要的麻煩。

基于此，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院劉志遠(yuǎn)研究員決定研發(fā)一款柔性可拉伸電極。劉教授深耕生物界面柔軟可拉伸導(dǎo)電材料研究十多年，致力于柔性可拉伸導(dǎo)電薄膜，電極及相關(guān)醫(yī)療應(yīng)用的研究。

一、電極：鮮少被關(guān)注的“億元市場(chǎng)”

電極是常見的通用醫(yī)療器械產(chǎn)品，不僅操作簡(jiǎn)單，還可以滿足多科室需求。搭配不同的主機(jī)儀器，便能完成肌電、心電、腦電的監(jiān)測(cè)，滿足日常監(jiān)測(cè)需求。

除了監(jiān)測(cè)以外，電極能夠傳導(dǎo)、放電的功能成為了許多疾病治療方案中不可或缺的部分。如，此前有團(tuán)隊(duì)研究，通過電極片施加交變電場(chǎng)的方式治療腫瘤，干預(yù)疼痛，用于盆底康復(fù)，甚至美容等等。

電極在醫(yī)療層面的應(yīng)用幾乎可以說是隨處可見。據(jù)Mordor Intelligence數(shù)據(jù)，醫(yī)療電極市場(chǎng)規(guī)模在2023年已經(jīng)達(dá)到9.4億美元，預(yù)計(jì)2028年將增長(zhǎng)至11.8億美元。

然而，關(guān)于電極的創(chuàng)新鮮少有人關(guān)注，而隨著神經(jīng)通路研究的不斷遞進(jìn)，以及醫(yī)療臨床使用的更新，出現(xiàn)了一些當(dāng)前電極無法滿足的需求。

首先是使用場(chǎng)景受限。據(jù)劉教授介紹：“目前市面上尚未出現(xiàn)能大面積貼附的電極。”這是因?yàn)楝F(xiàn)有的大部分電極質(zhì)地較硬，很難隨著皮膚自由形變，如果大面積貼附勢(shì)必會(huì)影響信號(hào)接受的準(zhǔn)確度。

其次，對(duì)于長(zhǎng)期住院的患者來說有線電極會(huì)影響日常活動(dòng)?；颊咴诨顒?dòng)時(shí)，稍不注意便會(huì)被電極線拉扯住，而更為嚴(yán)重的還可能絆倒患者，造成不必要的傷害。

另外，在手術(shù)過程中，有線電極也可以影響醫(yī)生操作的靈活性，同時(shí)還會(huì)造成增加額外的消毒工作，影響無菌化工作。

最后，現(xiàn)有硬質(zhì)電極在植入式監(jiān)測(cè)與調(diào)控中面臨力學(xué)性能與柔軟組織不匹配等嚴(yán)重問題。由于信號(hào)傳播的規(guī)律是由里至外，體表監(jiān)測(cè)包括透皮監(jiān)測(cè)，很難采集到某些信號(hào)，特別是在某些需要高精準(zhǔn)的信號(hào)采集場(chǎng)景時(shí)，植入式監(jiān)測(cè)就更具優(yōu)勢(shì)。

因此，無論是臨床，還是科研界都亟需一款無線，可拉伸的柔性電極。

二、新電極形態(tài)：柔軟、無線、可拉伸

針對(duì)電極現(xiàn)有痛點(diǎn)，劉志遠(yuǎn)教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一款柔性可拉伸電極。

首先，關(guān)于柔性的特點(diǎn)，劉教授這樣形容到：“就像膏藥一樣，可以和皮膚完全貼合?！?/strong>

柔性可拉伸電極（受訪者供圖）

為了滿足大面積信號(hào)采集的需求，團(tuán)隊(duì)將電極與此前研發(fā)的柔性可拉伸導(dǎo)電薄膜產(chǎn)品相結(jié)合，使得電極絕對(duì)的柔軟。不僅提升了患者使用舒適感，同時(shí)也能滿足科研層面信號(hào)采集的需求。

與皮膚完全貼合，僅是提高大面積信號(hào)收集率的第一步，準(zhǔn)確性才是關(guān)鍵。如果大量、多個(gè)電極若不能形變，那么也很難做到穩(wěn)定的接觸式監(jiān)測(cè)。對(duì)此，團(tuán)隊(duì)采用了多通道化的方式，通過整合多個(gè)局部電極收集到的信號(hào)，進(jìn)而獲得更為準(zhǔn)確、全面的大面積信號(hào)。而在實(shí)行多通道化的過程中，團(tuán)隊(duì)還通過自研技術(shù)，去掉了傳統(tǒng)電極冗余的線，不僅方便臨床使用，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期、定制化使用。

另外，可拉伸的薄膜材料也降低了使用時(shí)的破損率，不僅減少了醫(yī)護(hù)人員重復(fù)貼片的工作負(fù)擔(dān)，同時(shí)也能讓使用者在貼片過程中活動(dòng)更為自如，在某些試驗(yàn)中得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。

可大面積貼附皮膚，高精準(zhǔn)性的無線電極僅僅是第一代柔性可拉伸電極。劉教授團(tuán)隊(duì)也在關(guān)注植入式監(jiān)測(cè)研究。據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)正在研究可用于體內(nèi)的柔性可拉伸電極，其可拉伸的特性能夠使得電極以極小的形態(tài)進(jìn)入到植入部位，再進(jìn)行膨脹貼合。

柔性可拉伸電極的多種適用場(chǎng)景（受訪者供圖） 

在深圳先進(jìn)院創(chuàng)業(yè)氛圍的影響下，2022年劉教授和商業(yè)伙伴成立山東仁康醫(yī)療科技有限公司，推動(dòng)柔性可拉伸電極進(jìn)入市場(chǎng)。

目前，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了第一代柔性可拉伸電極的批量化生產(chǎn)，正在推動(dòng)后續(xù)產(chǎn)品研發(fā)。產(chǎn)業(yè)化方面，原有電極使用場(chǎng)景較為明確，團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備從科研端入手，再進(jìn)入臨床使用。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)正在尋找合作伙伴，進(jìn)一步豐富柔性可拉伸電極應(yīng)用場(chǎng)景。就像劉教授所說那樣：“未來，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)面向臨床新鮮問題，給出解決方案，走出一條嶄新的賽道?！?/p>

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