[實(shí)用新型]腕帶式生物信號(hào)采集設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921964356.1
• 申請(qǐng)日: 2019-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN211560089U
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王迎英;方鵬;田嵐;李向新;李光林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): A61B5/0402
• 分類號(hào): A61B5/0402;A61B5/042;A61B5/0488;A61B5/0492;C23C14/14;C23C14/35
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 耿慧敏

本實(shí)用新型提供一種腕帶式生物信號(hào)采集設(shè)備。該設(shè)備包括腕帶、形成在微針陣列基底上的微針陣列、生物信號(hào)輸出接口，其中，所述微針陣列固定在所述腕帶上與佩戴者的腕部皮膚接觸，所述生物信號(hào)輸出接口與所述微針陣列電極連接以輸出采集到的生物信號(hào)。本實(shí)用新型提供的腕帶式生物信號(hào)采集設(shè)備成本低廉、使用簡(jiǎn)單、攜帶方便、安全舒適，使用者能夠長(zhǎng)時(shí)間佩戴該設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定記錄靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)生物信號(hào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及生物信號(hào)采集技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種腕帶式生物信號(hào)采集設(shè)備。

背景技術(shù)

生物信號(hào)包括肌電信號(hào)(electromyography，EMG)、心電信號(hào)(electrocardiography，ECG)等的監(jiān)測(cè)，是目前各種生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中用于人體健康狀況和疾病早期診斷的重要手段。EMG監(jiān)測(cè)可用于神經(jīng)肌肉疾病的診斷、肌肉運(yùn)動(dòng)功能的檢測(cè)以及假肢控制等方面；而通過記錄ECG信號(hào)來分析心率變異性(heart rate variability，HRV)可以應(yīng)用于心血管疾病(高血壓、心肌梗死、心臟性猝死的預(yù)測(cè)、冠心病、充血性心力衰竭等)的診斷以及評(píng)價(jià)自主神經(jīng)的功能(包括糖尿病、甲狀腺功能異常、婦產(chǎn)科、呼吸系統(tǒng)疾病、麻醉意外預(yù)測(cè)等)等方面。

目前生物電信號(hào)的采集必然需要電極和采集系統(tǒng)，但傳統(tǒng)的生物信號(hào)采集電極是銀/氯化銀(Ag/AgCl)電極，需要使用導(dǎo)電凝膠或醫(yī)用膠紙將其貼于被測(cè)皮膚表面，并通過導(dǎo)電凝膠滲透入角質(zhì)層來降低電極與皮膚接觸界面阻抗(electrode-skin interfaceimpedance，EII)，從而采集生物電信號(hào)。導(dǎo)電凝膠一方面會(huì)隨著時(shí)間慢慢變干而增加EII，另一方面會(huì)對(duì)一些皮膚敏感的使用者造成傷害，因此目前的Ag/AgCl濕電極都是一次性使用的，且不能用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。而干電極不需要導(dǎo)電凝膠，可以被用來代替濕電極，但是普通的干電極一方面因?yàn)橛薪琴|(zhì)層而EII高，另一方面因?yàn)榕c皮膚接觸不好易受運(yùn)動(dòng)干擾且拉扯易脫落。為了克服上述問題，2000年，英國皇家理工學(xué)院的Criss等人設(shè)計(jì)了一種微針電極陣列并用于采集腦電信號(hào)(electroencephalography，EEG)。微針電極不需要導(dǎo)電凝膠，可以刺穿皮膚角質(zhì)層到達(dá)導(dǎo)電性高的活性表皮，一方面降低電極與皮膚接觸界面阻抗(EII)，另一方面與皮膚接觸穩(wěn)定不易受環(huán)境干擾，而且使用方便，前后都不需要復(fù)雜的準(zhǔn)備和清潔過程，因此微針陣列電極有望克服傳統(tǒng)電極存在的問題。

就電極而言，現(xiàn)有的Ag/AgCl濕電極因?qū)щ娔z會(huì)受環(huán)境溫度、濕度變化以及時(shí)間推移的影響，且不適用于皮膚敏感者，需要合適的干電極來代替。而現(xiàn)有的干電極因與皮膚接觸界面阻抗(EII)較大，且易受運(yùn)動(dòng)、拉扯等的干擾，不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的采集生物信號(hào)。而微針陣列電極因其微針能穿透角質(zhì)層到達(dá)阻抗較低的活性表皮來降低EII，并且微針電極與皮膚接觸穩(wěn)定，可以減輕運(yùn)動(dòng)等的干擾，因此有望克服上述電極存在的困難，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期生物信號(hào)檢測(cè)。

對(duì)于微針陣列電極的制作，經(jīng)典的光刻和蝕刻技術(shù)需要在凈室中使用精密的裝備且容易產(chǎn)生有毒廢料，不方便、昂貴且不環(huán)保；激光加工的方法效率高且靈活，但是使用純銅材料生物兼容性有待考慮，對(duì)于高密度且微小尺寸的微針，激光聚焦可能達(dá)不到；3D打印技術(shù)雖靈活但同樣不適合高密度且微小尺寸的微針?，F(xiàn)有技術(shù)只是簡(jiǎn)單的說明了可以用微針陣列電極來采集生物電信號(hào)，但是還沒有完整的基于陣列電極的可穿戴系統(tǒng)，而電極的佩戴仍然需要使用膠布等來固定，這對(duì)于一些皮膚敏感的使用者仍然是個(gè)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種腕帶式生物信號(hào)采集設(shè)備，基于微陣列電極設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單、攜帶方便、安全舒適的可穿戴設(shè)備。

根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種腕帶式生物信號(hào)采集設(shè)備。該設(shè)備包括腕帶、形成在微針陣列基底上的微針陣列、生物信號(hào)輸出接口，其中，所述微針陣列固定在所述腕帶上與佩戴者的腕部皮膚接觸，所述生物信號(hào)輸出接口與所述微針陣列電極連接以輸出采集到的生物信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，所述微針陣列基底是柔性電路板，所述微針陣列基底的導(dǎo)電底盤是圓形，圓形底盤直徑是800um。