電生理過程伴隨著身體機能的方方面面。

從大腦思考過程中的數(shù)以百億的神經(jīng)元放電，到心臟跳動過程中的心肌運動放電；從運動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，每時每刻，人的機體都在放電。

與此同時，給予身體恰當?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。如對于住院病人而言，24小時心電監(jiān)護是非常重要的環(huán)節(jié)，這不僅能夠讓醫(yī)生更準確的了解患者的身體狀況，同時突發(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)護儀經(jīng)歷了顯著的進步，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)護儀不可或缺的部分，電極片卻鮮少有變化。

盡管心電監(jiān)護儀已經(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)療緊急情況時還可能影響醫(yī)生操作，造成不必要的麻煩。

基于此，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院劉志遠研究員決定研發(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”

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

除了監(jiān)測以外，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，此前有團隊研究，通過電極片施加交變電場的方式治療腫瘤，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)療電極市場規(guī)模在2023年已經(jīng)達到9.4億美元，預(yù)計2028年將增長至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，以及醫(yī)療臨床使用的更新，出現(xiàn)了一些當前電極無法滿足的需求。

首先是使用場景受限。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。”這是因為現(xiàn)有的大部分電極質(zhì)地較硬，很難隨著皮膚自由形變，如果大面積貼附勢必會影響信號接受的準確度。

其次，對于長期住院的患者來說有線電極會影響日?；顒?/strong>?；颊咴诨顒訒r，稍不注意便會被電極線拉扯住，而更為嚴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，同時還會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)測與調(diào)控中面臨力學(xué)性能與柔軟組織不匹配等嚴重問題。由于信號傳播的規(guī)律是由里至外，體表監(jiān)測包括透皮監(jiān)測，很難采集到某些信號，特別是在某些需要高精準的信號采集場景時，植入式監(jiān)測就更具優(yōu)勢。

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

針對電極現(xiàn)有痛點，劉志遠教授團隊研發(fā)出了一款柔性可拉伸電極。

首先，關(guān)于柔性的特點，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采集的需求，團隊將電極與此前研發(fā)的柔性可拉伸導(dǎo)電薄膜產(chǎn)品相結(jié)合，使得電極絕對的柔軟。不僅提升了患者使用舒適感，同時也能滿足科研層面信號采集的需求。

與皮膚完全貼合，僅是提高大面積信號收集率的第一步，準確性才是關(guān)鍵。如果大量、多個電極若不能形變，那么也很難做到穩(wěn)定的接觸式監(jiān)測。對此，團隊采用了多通道化的方式，通過整合多個局部電極收集到的信號，進而獲得更為準確、全面的大面積信號。而在實行多通道化的過程中，團隊還通過自研技術(shù)，去掉了傳統(tǒng)電極冗余的線，不僅方便臨床使用，同時還能實現(xiàn)長周期、定制化使用。

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

可大面積貼附皮膚，高精準性的無線電極僅僅是第一代柔性可拉伸電極。劉教授團隊也在關(guān)注植入式監(jiān)測研究。據(jù)悉，團隊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)進入到植入部位，再進行膨脹貼合。

柔性可拉伸電極的多種適用場景（受訪者供圖） 

在深圳先進院創(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，推動柔性可拉伸電極進入市場。

目前，團隊已經(jīng)實現(xiàn)了第一代柔性可拉伸電極的批量化生產(chǎn)，正在推動后續(xù)產(chǎn)品研發(fā)。產(chǎn)業(yè)化方面，原有電極使用場景較為明確，團隊準備從科研端入手，再進入臨床使用。

同時，團隊正在尋找合作伙伴，進一步豐富柔性可拉伸電極應(yīng)用場景。就像劉教授所說那樣：“未來，團隊將繼續(xù)面向臨床新鮮問題，給出解決方案，走出一條嶄新的賽道。”

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