一种液态金属脑电电极制造技术

本发明专利技术公开了一种液态金属脑电电极，该脑电电极与受试者头皮接触后，低熔点的液态金属被受试者的体热融化，融化后的金属液滴受凝胶网络间的毛细管和重力作用，向凝胶表面转移，转移到凝胶表面的液态金属液滴受其表面张力影响，在接触点与头皮直接接触，进而将脑电信号从头皮角质层下导出，引入导电凝胶层的盐溶液中，盐溶液内的离子参与导电，最终将脑电信号传出。本发明专利技术利用液态金属代替导电胶作为接触介质，能够避免头发对电极固定和脑电测量的影响，获得更为纯净的脑电数据；整体结构简单通用，易于制造和使用。

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属脑电电极
本专利技术涉及脑电信号采集
，具体涉及一种液态金属脑电电极。
技术介绍
液态金属指的是一类熔点较低的合金，如GaIn合金等，能够在常温环境中保持液态。GaIn合金因其良好的生物相容性，稳定的化学性质，宽阔的熔点可控范围，在柔性导电材料和传热材料等领域得到了广泛的应用。脑电图是记录大脑电活动的一种电生理监测方法，广泛用于认知科学，心理学和神经电生理研究，并为睡眠监测，麻醉或昏迷深度评估，癫痫诊断等临床应用提供了有效的参考依据。然而，大脑神经细胞放电幅度微弱，采集到的脑电信号常常不稳定，含有大量由环境和身体其他部位电活动带来的噪音。不仅如此，脑电采集电极本身也容易受到环境电磁场干扰，与头皮之间存在的接触阻抗和接触电容更进一步地削减了有效信号的比例。因此，相比于肌电和心电，脑电的精确测量采集较为困难。目前常见的脑电采集大都通过非侵入式电极实现，其包括干电极和湿电极。干电极常用金属片制成，轻便小巧结构简单，但由于与皮肤接触效果差，信号噪声较大，故而不常用于科研和临床领域。湿电极则在头皮与金属导体之间灌注导电凝胶，凝胶中的离子参与头皮与金属导体之间的电荷传递，大大提高了接触效果。然而，湿电极在使用过程中往往前期准备时间较长，成本相对较高。采用的糊状凝胶极容易黏附在头发上，不仅材料损耗较大，也给受试者带来不便。因此，亟需一种能够兼具干电极灵活性和湿电极接触效率的新型脑电电极。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术所用的技术方案为：一种液态金属脑电电极，包括导电凝胶层、接触点、导电屏蔽层、固定点和屏蔽导线；所述导电凝胶层背面黏附于导电屏蔽层上，正面装有接触点，所述导电屏蔽层上焊接有固定点，所述屏蔽导线通过固定点与导电屏蔽层相连。所述导电凝胶层为圆形高分子凝胶薄片，内部有导电高分子结构形成的网络，所述高分子网络内部吸附有盐溶液；导电凝胶层一面装有接触点，接触点内部充有液态金属，所述液态金属为GaIn合金。所述导电屏蔽层为金属圆片，表面经过阳极氧化处理，可屏蔽环境中的干扰电场，同时将导电凝胶层从皮下采集到的电信号传至固定点；所述导电屏蔽层背面和固定点周围均用电子环氧树脂进行封闭。所述固定点为屏蔽导线与导电屏蔽层的焊接点，两端通过钎焊焊接；所述屏蔽导线为单芯金属网屏蔽线。所述导电屏蔽层外部套装有屏蔽壳、密封套、连接柱、密封阀门和插头；所述屏蔽壳下端边缘装有密封套，所述密封套与导电凝胶层和导电屏蔽层密封连接，所述连接柱下端连接固定点，并进一步延伸至屏蔽壳底部开口，所述连接柱距下端2/3位置固定有密封阀门；所述屏蔽导线通过插头与连接柱相连。所述屏蔽壳为碗形金属外壳，上端开口，口内设有一倒角，所述屏蔽壳在平放且正常重力环境下，其下端边缘与导电凝胶层接触面平齐。所述密封套由小结组成，小结中间高四周低，小结与小结之间紧密连接，没有空隙。所述密封阀门为一弹性圆环薄片，中间有小孔，胶于连接柱，环面与所述屏蔽壳口内倒角接触。所述插头呈圆台状，内侧有孔，孔内有金属弹片与连接柱接触导电，外侧角度稍小于屏蔽壳。本专利技术的有益效果在于：1.使用液态金属代替导电胶作为接触介质，利用液态金属密度大的特点，排除头部表皮污垢、汗液和油脂的干扰，降低了接触电阻，提升了信号波幅；2.液态金属作为接触介质，能够渗入皮下，获得更为纯净的脑电数据；所用电极片能够在一定程度上避免头发对脑电测量的影响，提高了采样信噪比，对于头发不过于浓密的受试者，测试前不再需要剃头，在提升受试者体验的同时降低了试验要求；3.提出了两种不同形式的电极结构，能够有选择的进行单点或多点的信号采集，整体结构小巧，使用简单、灵活方便，易于厂家制造和客户使用。附图说明图1为本专利技术实施例1中一种液态金属脑电电极的结构正视图；图2为本专利技术实施例1中一种液态金属脑电电极的结构仰视图；图3为本专利技术实施例1中一种液态金属脑电电极的结构俯视图；图4为本专利技术实施例2中一种液态金属脑电电极的结构正视图；图5为本专利技术实施例2中一种液态金属脑电电极的结构仰视图；图6为本专利技术实施例2中一种液态金属脑电电极的套装部分结构示意图。图中：1、导电凝胶层；11、接触点；2、导电屏蔽层；3、固定点；4、屏蔽导线；5、屏蔽壳；6、密封套；7、连接柱；8、密封阀门；9、插头。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1：参见图1-3。一种液态金属脑电电极，包括导电凝胶层1、接触点11、导电屏蔽层2、固定点3和屏蔽导线4；所述导电凝胶层1背面黏附于导电屏蔽层2上，正面装有接触点11，所述导电屏蔽层2上焊接有固定点3，所述屏蔽导线4通过固定点3与导电屏蔽层2相连。所述导电凝胶层1为圆形高分子凝胶薄片，内部有导电高分子结构形成的网络，所述高分子网络内部吸附有盐溶液；导电凝胶层1一面装有接触点11，接触点11内部充有液态金属，所述液态金属为GaIn合金。所述导电屏蔽层2为金属圆片，表面经过阳极氧化处理，可屏蔽环境中的干扰电场，同时将导电凝胶层1从皮下采集到的电信号传至固定点3；所述导电屏蔽层2背面和固定点3周围均用电子环氧树脂进行封闭。所述固定点3为屏蔽导线4与导电屏蔽层2的焊接点，两端通过钎焊焊接；所述屏蔽导线4为单芯金属网屏蔽线。以下为本实施例所述一种液态金属脑电电极的具体使用方法：1.将电极固定于脑电波头罩上，根据需要采集的点安排电极摆放位置；2.电极摆放好后，不需要在受试者头皮涂抹导电胶，直接将头罩罩于受试者头上；3.头罩固定后，轻轻移动电极，以使导电凝胶层1的接触点11排开头发至接触点11间的空隙处，使接触点11与受试者头皮的充分接触；4.电极与受试者头皮接触后，导电凝胶层1的接触点11被受试者的体热传导加热，接触点内低熔点液态金属融化；5.融化后的金属液滴通过凝胶网络间的毛细管和重力作用，向凝胶表面转移，由于凝胶与头皮存在一定接触角，转移到凝胶表面的液态金属液滴受其表面张力影响，在接触点与受试者头皮直接接触；6.与受试者头皮直接接触的液态金属由于密度较高，使得接触点及其周围存在的污垢、汗水等将漂浮于液态金属液滴表面，避免其与头皮接触而使接触点11位置的电阻发生改变，影响测量结果的准确性。7.液态金属的高密度使其亦能够穿透表皮角质层，获得角质层下的更为纯净的脑电信号。由于金属原子间作用力的影响，从接触点11到渗入皮下的液态金属能够一直保持导通状态。8.脑电信号从角质层下被导出，引入导电凝胶层1的盐溶液。盐溶液内离子参与离子导电，最终将信号通过屏蔽导线4传出。实施例2：参见图4-6。一种液态金属脑电电极，包括导电凝胶层1、接触点11、导电屏蔽层2、固定点3和屏蔽导线4；所述导电凝胶层1背面黏附于导电屏蔽层2上，正面装有接触点11，所述导电屏蔽层2上焊接有固定点3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态金属脑电电极，其特征在于，包括导电凝胶层（1）、接触点（11）、导电屏蔽层（2）、固定点（3）和屏蔽导线（4）；所述导电凝胶层（1）背面黏附于导电屏蔽层（2）上，正面装有接触点（11），所述导电屏蔽层（2）上焊接有固定点（3），所述屏蔽导线（4）通过固定点（3）与导电屏蔽层（2）相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种液态金属脑电电极，其特征在于，包括导电凝胶层（1）、接触点（11）、导电屏蔽层（2）、固定点（3）和屏蔽导线（4）；所述导电凝胶层（1）背面黏附于导电屏蔽层（2）上，正面装有接触点（11），所述导电屏蔽层（2）上焊接有固定点（3），所述屏蔽导线（4）通过固定点（3）与导电屏蔽层（2）相连。


2.根据权利要求1中所述的一种液态金属脑电电极，其特征在于，所述导电凝胶层（1）为圆形高分子凝胶薄片，内部有导电高分子结构形成的网络，所述高分子网络内部吸附有盐溶液；导电凝胶层（1）一面装有接触点（11），接触点（11）内部充有液态金属，所述液态金属为GaIn合金。


3.根据权利要求1中所述的一种液态金属脑电电极，其特征在于，所述导电屏蔽层（2）为金属圆片，表面经过阳极氧化处理，可屏蔽环境中的干扰电场，同时将导电凝胶层（1）从皮下采集到的电信号传至固定点（3）；所述导电屏蔽层（2）背面和固定点（3）周围均用电子环氧树脂进行封闭。


4.根据权利要求1中所述的一种液态金属脑电电极，其特征在于，所述固定点（3）为屏蔽导线（4）与导电屏蔽层（2）的焊接点，两端通过钎焊焊接；所述屏蔽导线（4）为单芯金属网屏蔽线。


5.根据权利要求1-4任一项所述的一种液态金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢维昌，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36