[發(fā)明專利]保持接觸部位長效潤濕的電極及設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010175521.6
• 申請(qǐng)日: 2020-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN111281381A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴為華;查愛華;吳曉婷;王毅軍;田森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇集萃腦機(jī)融合智能技術(shù)研究所有限公司;中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): A61B5/0476
• 分類號(hào): A61B5/0476;A61B5/0478;A61N1/04;A61N1/36
• 代理公司: 蘇州三英知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32412
• 代理人: 黃曉明

本發(fā)明公開了保持接觸部位長效潤濕的電極，包括主體、形成于主體上的若干電極，主體一側(cè)形成有蓄液腔，并且該主體上形成有與蓄液腔連通的連接管；電極還形成有與連接管連通的輸送管，并且所述輸送管于電極遠(yuǎn)離主體的端部形成有出液口。本發(fā)明方案提供了一種可以將水或液體輸送到電極末端，潤濕受測界面的結(jié)構(gòu)，從而大幅降低受測界面的阻抗，有效解決了干電極在使用中由于電極/皮膚界面阻抗過大，而難以獲得良好的腦電信號(hào)的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于腦機(jī)交互輔助設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半干電極以及應(yīng)用該電極的設(shè)備，特別是保持接觸部位長效潤濕的電極及其應(yīng)用設(shè)備，這些應(yīng)用設(shè)備包括不限于腦電帽、腦電測量儀以及腦電治療儀等。

背景技術(shù)

作為腦機(jī)交互應(yīng)用的一種形式，腦電圖(EEG)主要用于診斷人體顱內(nèi)器質(zhì)性病變，如：癲癇、腦炎、腦血管疾病以及顱內(nèi)占位性病變等的檢查。隨著科技的發(fā)展，腦電信號(hào)的用途就更廣泛了，例如腦機(jī)接口(BCI：braincomputerinterface)。

目前，用于測量腦電信號(hào)的電極，一般都是采用銀/氯化銀電極和純金屬電極。銀/氯化銀電極是一種濕電極，在使用過程中還需要配合導(dǎo)電膠的使用，由于導(dǎo)電膠容易干掉從而造成采集信號(hào)的衰減，這非常不利于腦電信號(hào)長期的監(jiān)測。并且在使用濕電極測量腦電信號(hào)之后還需要清潔皮膚上的殘留導(dǎo)電膠，這都是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。而純金屬的干電極與皮膚間的接觸阻抗比濕電極大，用來測量腦電信號(hào)的效果不如濕電極。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，R.Luttge,S.N.Bystrova and M.J.A.M.vanPutten在《4th European Conference ofthe International Federation for Medicaland Biological Engineering》(2009)1246-1249撰文“Microneedle array electrodefor human EEG recording”(“用于記錄EEGD微針陣列電極”《第四屆國際醫(yī)學(xué)生物工程聯(lián)合會(huì)歐洲會(huì)議》)，該文提出一種基于MEMS工藝制備的微針干電極。這類電極的原理是用微針刺過皮膚的表皮和真皮接觸，從而減小電極與皮膚間的阻抗，測量腦電信號(hào)。這類干電極屬于入侵式的電極，電極上的微針會(huì)刺破皮膚，引起皮膚的感染，使用者在使用過程中也不舒服。目前也有很多非入侵式的干電極的研究，但干電極與皮膚間的接觸阻抗比濕電極以及微針電極與皮膚間的接觸阻抗要大，而腦電信號(hào)又是在微伏級(jí)，此類干電極采集腦電信號(hào)的效果不好。

腦電電極可以將以離子濃度漲落形成的生物電勢轉(zhuǎn)化成電子電流或電壓信號(hào)，是腦機(jī)接口技術(shù)中非常關(guān)鍵的器件。傳統(tǒng)的腦電采集電極是濕電極，濕電極通過導(dǎo)電膏的潤濕作用消除頭發(fā)的電隔離與頭皮形成較低阻抗的界面，導(dǎo)電膏使用過程繁瑣復(fù)雜，需專業(yè)人員逐個(gè)注入，其次，導(dǎo)電膏使用后殘留需立即清洗，此外，導(dǎo)電膏中的水分會(huì)隨時(shí)間蒸發(fā)，不利用長時(shí)監(jiān)測。這些不足使得傳統(tǒng)的濕電極局限于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。

針對(duì)濕電極的缺陷，干電極傳感技術(shù)應(yīng)用而生。干電極無需使用導(dǎo)電膏，用后無需清理，大大提高了腦電采集的便捷性。干電極沒有導(dǎo)電膏的輔助作用，在結(jié)構(gòu)上首先需要自身克服頭發(fā)阻礙與頭皮直接形成接觸界面，因此，目前大多干電極均設(shè)計(jì)為柱狀或爪狀結(jié)構(gòu)以撥開頭發(fā)。缺少了濕潤的界面，干電極直接與頭皮接觸通常界面阻抗較大，阻抗較大時(shí)容易引入噪聲導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量下降。同時(shí)，干電極的穩(wěn)定接觸需要給予一定的壓力，在長期的實(shí)驗(yàn)中佩戴舒適度較差。

半干電極是一種集干濕電極優(yōu)勢為一體的電極。通常由多孔材料制備而成，多孔材料由于可以吸收大量電解液而為頭皮和電極提供一個(gè)濕潤但無殘留的界面。但這種電極的潤濕作用需要有穩(wěn)定適當(dāng)?shù)膲毫Γ瑝毫ι源髸r(shí)，流出的電解液由于不具有導(dǎo)電膏的粘稠度而極易串?dāng)_，其次，電解液與導(dǎo)電膏相比更容易流失水分，導(dǎo)致腦電信號(hào)的質(zhì)量穩(wěn)定。

基于以上半干電極所存在的問題，亟需研制一種既可以穩(wěn)定舒適地長時(shí)間維持濕性界面，又可以控制電解液流量不致串?dāng)_的電極傳感技術(shù)來解決腦機(jī)接口技術(shù)中便捷高質(zhì)提取腦電信號(hào)的難題。

發(fā)明內(nèi)容