一种生物电信号传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种生物电信号传感器，它包括电极体，电解质渗透柱，电极，以及电连接件；所述电极体具有空腔本体和空腔一端的上封盖；所述的电解质渗透柱是嵌入固定在电极体的空腔中，并与空腔中电极电接触；电解质渗透柱露出电极体的空腔之外的端面用于同生物体皮肤接触；电极通过电极体上的电连接件与外电路导线连接；所述的电极为电极体的空腔内壁上、和/或内壁顶面上的导电层，或导电线，或导电片。本发明专利技术优点是：传感器结构合理，无需电解质储液腔，电解质渗透柱在支撑体轻微压力下，将其吸收的电解质溶液释放到皮肤表面，涂层电极与电解质渗透柱接触稳定，且接触面积大，因此阻抗低且稳定，测量精度高，长时间佩戴舒适。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物电信号传感器，广泛用于生物电记录、测量和刺激，包括医疗设备、移动设备、家庭保健、心理认知、游戏、脑-机接口、康复训练和神经营销等，特别是用于无胶生物电测量及可穿戴设备。
技术介绍
随着科学技术的发展，生物电(如脑电、心电、肌电等)测量已经广泛应用于各种神经系统疾病的监测诊断和生物电反馈的康复设备。脑电测量还是认知心理研究的一个重要实验手段。为了获取精准的微弱脑电信号，要求电极和头皮有良好接触，电极阻抗较低且稳定。脑电测量电极阻抗一般要求小于100 kOhm，最好小于5 kOhmo为达到满意的测量阻抗，需要在电极和头皮之间涂覆导电胶(膏)，克服头发对测量的影响。这种传统的湿电极(指需要导电胶的电极)使用，虽然达到满意的测量阻抗，但存在耗时和不舒适等问题，严重限制了应用范围。随着移动医疗和健康监测的发展，可穿戴设备和移动医疗设备亟需配套使用无需涂覆导电胶的电极，即无胶电极。这类无胶电极主要分为干电极、半干电极。所述干电极，即不使用任何电解质；半干电极是指通过无机或高分子多孔材料将微量的导电溶液(电解质)渗透到皮肤表面。无论是干电极还是半干电极，由于没有或仅靠微量的电解质溶液与皮肤表面接触，阻抗相对胶基电极高，阻抗受电极皮肤接触的影响更加敏感。因此，无胶电极的关键就是维持电极与皮肤接触良好，这就对电极的设计提出了新的挑战。现有干电极技术采用刚性的管状镀金小柱，前端封端前置放大器，虽然这种设计能较好地穿过头发，但是存在以下问题:(1)电极-皮肤阻抗较高，移动伪差大；(2)由于刚性小柱直接与皮肤接触，有较强的疼痛感，佩戴不舒适，特别是长时间测量更为不舒适。也有采用导电塑料制成的爪子式设计，由于电极-皮肤界面干接触，因此，需要电极支撑施加较大压力降低电极-皮肤阻抗，也存在疼痛和不舒适的问题。与本专利技术最接近的现有技术是CN CN103932704A，公布了一种用于湿电极的皮肤接触装置，湿电极储液箱，以及具有该湿电极储液箱的脑电采集电极。脑电采集电极包括金属盖，金属壳，以及湿电极储液箱，该湿电极储液箱的底部还设有背离湿电极储液箱延伸的多孔金属柱，用于输送导电液，金属柱一端与所述金属极板电气连接，另一端用于与皮肤接触。该技术方案由于多孔金属柱输送导电液在皮肤表面，阻抗相对干电极较低。但是电解质渗透柱本身不能吸收导电液，需要额外的储液箱，结构比较复杂，导电液用完后需要进行灌装。另外，长时间使用后，多孔金属柱直接作用皮肤，会产生较强的疼痛感，存在不舒适的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术电极-皮肤阻抗过高，长时间使用造成受体的疼痛和不舒适缺陷，提供一种生物电信号传感器。该传感器结构合理，无需电解质储液腔；电解质渗透柱在支撑体轻微压力下，将其吸收的电解质溶液释放到皮肤表面，涂层电极与电解质渗透柱接触稳定，且接触面积大，因此阻抗稳定，信号采集精度高，长时间佩戴舒适，稳定工作时间长，适合长程生物电信号采集。本专利技术生物电信号传感器的技术方案是: 一种生物电信号传感器，它包括电极体，电解质渗透柱，电极，以及电连接件；所述电极体具有空腔本体和空腔一端的上封盖；所述的电解质渗透柱是嵌入固定在电极体的空腔中，并与空腔中电极电接触；电解质渗透柱露出电极体的空腔之外的端面用于同生物体皮肤接触；电极通过电极体上的电连接件与外电路导线连接；所述的电极为电极体的空腔内壁上、和/或内壁顶面上的导电层，或导电线，或导电片。进一步的技术方案是: 所述的生物电信号传感器，其电极体的本体与上封盖为一体式结构，该结构是本体与上封盖为一次成型的整体，或粘结成的整体。所述的生物电信号传感器，其电解质渗透柱嵌入固定在空腔中的构件是电极体的空腔下侧内壁上固定的弹片，或由空腔下端外固定向空腔内延伸的弹片，或下端内壁上整体的卡柱，或下端内壁上整体的止口。所述的生物电信号传感器，其电解质渗透柱嵌入固定在空腔中的结构是电极体的空腔下腔直径小于上腔直径的喇叭形。所述的生物电信号传感器，其电极体的本体与上封盖为能拆分的分体式结构，该结构是本体外部的外螺纹与上封盖的内螺纹匹配，或本体通过卡件与上封盖固定连接。所述的生物电信号传感器，其电连接件为公母扣；外电路导线与导电的母扣连接；公扣为导电材料，镶嵌、或粘结在绝缘材料制成的上封盖端面上，或与上封盖一次成型。所述的生物电信号传感器，其电连接件的公扣为非导电材料，该公扣与电极体的上封盖通过绝缘材料一次成型；公扣其凸起的圆柱上缠绕银丝，该银丝与电极连接。所述的生物电信号传感器，其电连接件为固定在电极体的本体周边的定位片上的导电片，外电路导线与导电片焊接。所述的生物电信号传感器，其电解质渗透柱为锥形，或圆柱形。所述的生物电信号传感器，其导电层为电极体空腔内壁上和/或内壁顶表面涂覆的或镀上的银层、或银/氯化银层。所述的生物电信号传感器，其电解质渗透柱为海绵、或泡棉、或水凝胶、或纤维材料制成。上述的生物电信号传感器，其电极体外周上有用于固定的凹槽，以使于将生物电信号传感器固定安装在支撑体上，形成可穿戴式采集装置，如采集帽，或绑带，或背心，头盔等。本专利技术有益效果: 1.本专利技术提供的生物电信号传感器无需电解质储液腔，结构简单，使用前只需将传感器浸泡在电解质溶液中，电解质渗透柱快速吸收电解质，使用时在支撑体轻微的压力下即可将吸收的电解质溶液渗透到皮肤表面，润湿皮肤，快速降低电极-皮肤阻抗，阻抗低且稳定。2.电解质渗透柱采用海绵、泡棉、水凝胶等材料具有多孔结构，能吸收较多的电解质溶液，能长时间持续渗透，可以稳定工作12h以上，因此，适合长程生物电信号的采集。传感器只需浸泡在电解溶液中即可自动吸收补充电解质，相对于需要手动往储液腔内灌装电解质溶液的现有技术，更加方便。电解质渗透柱可以反复多次吸收、渗透电解质，使用的时间长，长时间佩戴舒适。3.电极为银或氯化银涂层电极，电极与电解质渗透柱的接触稳定且接触面积大，与现有技术相比，电极-皮肤阻抗更小，且能长时间维持低阻抗。4.电连接件当为与电极体通过绝缘材料一次成型的公扣，其凸起的圆柱缠绕银丝，外电路通过与其匹配的母扣连接，由于银丝在含氯离子的电解液中容易形成氯化银，即使长时间浸泡在电解质中，也不会影响信号采集的精度。【附图说明】图1为生物电信号传感器一个实施例的局部剖视的主视图；电极体为一体式，电解质渗透柱为圆柱形，电极为导电层，电极连接片与上封盖内顶面贴平，固定电解质渗透柱的是内壁上固定的弹片:电连接件为公母扣，公扣上有电极导线，所述的导电层为空腔内壁的银或银/氯化银涂层。图2为图1的局部剖视的俯视图。图3为生物电信号传感器又一个实施例的局部剖视的主视图；电极体为一体式，电解质渗透柱为圆柱形，电极为导电片，该导电片同时为电极连接片，并从上封盖内顶面向下延伸，固定电解质渗透柱的是内壁上固定的弹片。图4为生物电信号传感器又一个实施例的局部剖视的主视图；电极体为一体式，电解质渗透柱为下部直径下部小于上部直径的圆柱形，电极为导电层，电极导线与上封盖内顶面导电层直接联通，固定电解质渗透柱的是固定在电极体的本体外部伸向内壁的弹片。图5为图4的左视图。图6为生物电信号传感器又一个实施例的轴向全剖视的主视图；电连接件公扣为导电体，镶嵌入绝缘材料制成的上封盖中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物电信号传感器，其特征在于，包括电极体（1），电解质渗透柱（2），电极（3），以及电连接件（4）；所述电极体（1）具有空腔（1.1）本体（1.2）和空腔一端的上封盖（1.3）；所述的电解质渗透柱（2）是嵌入固定在电极体的空腔（1.1）中，并与空腔中电极（3）电接触；电解质渗透柱（2）露出电极体的空腔（1.1）之外的端面用于同生物体皮肤接触；电极（3）通过电极体（1）上的电连接件（4）与外电路导线（9）连接；所述的电极（3）为电极体的空腔（1.1）内壁上、和/或内壁顶面上的导电层，或导电线，或导电片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段晏文，李广利，杨德涛，
申请(专利权)人：苏州格林泰克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32