[發明專利]一種用于長期腦電采集的水凝膠電極及其制備方法

有效

• 申請號: 202011337718.1
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112450938B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 劉景全;申跟財
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B5/266
• 分類號: A61B5/266;A61B5/291;A61B5/251
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

本發明提供一種用于長期腦電采集的水凝膠電極及其制備方法，包括：用于支撐整個電極的支撐框架；用于與皮膚接觸獲取生物電信號的導電水凝膠結構，導電水凝膠結構設置于支撐框架底面；用于將生物電信號轉化為電子電流的導電部件，導電部件的一端穿入支撐框架內部并使其端部暴露于支撐框架的上表面，導電部件的另一端伸入至導電水凝膠結構中；用以將導電部件與外部導線連接的金屬子母扣，金屬子母扣設置于支撐框架的上面，且位于導電部件的上方并與導電部件相接觸。本發明無需使用導電膏，安裝方便，保濕性能強，可重復使用，皮膚?電極接觸阻抗低，采集信號質量高，適用于長期采集生物電信號；并可在人體的頭部有發區和無發區使用，柔性強、舒適度高。

技術領域

本發明涉及腦電接口技術領域，具體地，涉及一種用于長期腦電采集的水凝膠電極及其制備方法。

背景技術

腦電圖(EEG)可以用于診斷腦部相關疾病，也可以用于有關睡眠問題和心理疾病的診斷。目前對腦電信號的測試，一般使用銀/氯化銀電極與導電膏配合使用，這種濕電極所測得的皮膚電極接觸阻抗與腦電信號質量都較為理想。然而，濕電極的安裝是非常不方便的，而且每次使用后需要清洗電極接觸部位才能去除殘留的導電膏，這使得測試較為繁瑣。另外，導電膏的使用可能會導致受試者的皮膚過敏。

經對現有文獻的檢索發現，Haoqiang Hua等在《Micromachines》(2019)10撰文“Flexible Multi-Layer Semi-Dry Electrode for Scalp EEG Measurements at HairySites”(“用于頭皮毛發區腦電測量的柔性多層半干電極”《微型機械》)。該研究制備了一種半干電極，該電極無需使用導電膏，安裝方便。電解液可以從該電極中流出到達皮膚，從而降低皮膚最外層角質層的阻抗。但是，電極中的電解液在使用過程中會逐漸變干，需要重新加入電解液才能繼續使用。Guangli Li等在《神經工程學雜志》(2020)17撰文“Towardsemerging EEG applications:a novel printable flexible Ag/AgCl dry electrodearray for robust recording of EEG signals at forehead sites”(“面向新興的腦電圖應用：一種新型可打印的柔性Ag/AgCl干電極陣列，用于前額部位腦電信號的穩健記錄”《神經工程學雜志》)。該研究制備了一種可打印的柔性Ag/AgCl干電極陣列用于前額腦電信號的記錄，該電極具有吸汗功能，減少了由于出汗引起的偽跡信號，電極使用方便。但是，該電極不適用于有發區域采集腦電。理想的腦電電極應該具有接觸阻抗低，采集信號質量高，可在有發區采集，舒適度強等特點。并且，電極應該使用方便，可重復使用。

經檢索發現，申請號為CN201710591655.4的中國專利，公開了一種基于水凝膠的可拉伸高密度肌電信號電極片，涉及生物肌電領域，包括：以聚丙烯聚合物作為基底層和密封層材料，以水凝膠作為導電電極和導線，具有全透明的物理特征。水凝膠材料具有導電性，可用于制作電極和導線。水凝膠電極為8x8的陣列，為全透明的膠狀材料。水凝膠電極一側固定于基底層上，另一側不封裝，用于與皮膚接觸。水凝膠導線與電極為相同的材料，一端與水凝膠電極相連接，另一端與外界電子元器件連接。該水凝膠導線被基底層和密封層密封，防止使用時與皮膚接觸。但是，上述電極在頭部有發區域使用時，頭發會阻擋電極與頭皮直接接觸，使得此種電極無法適用于有發區域。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種用于長期腦電采集的水凝膠電極及其制備方法。

本發明第一個方面提供一種用于長期腦電采集的水凝膠電極，包括：

用于支撐整個電極的支撐框架；

用于與皮膚接觸獲取生物電信號的導電水凝膠結構，所述導電水凝膠結構設置于所述支撐框架底面；