一种用于长期脑电采集的水凝胶电极及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于长期脑电采集的水凝胶电极及其制备方法，包括：用于支撑整个电极的支撑框架；用于与皮肤接触获取生物电信号的导电水凝胶结构，导电水凝胶结构设置于支撑框架底面；用于将生物电信号转化为电子电流的导电部件，导电部件的一端穿入支撑框架内部并使其端部暴露于支撑框架的上表面，导电部件的另一端伸入至导电水凝胶结构中；用以将导电部件与外部导线连接的金属子母扣，金属子母扣设置于支撑框架的上面，且位于导电部件的上方并与导电部件相接触。本发明专利技术无需使用导电膏，安装方便，保湿性能强，可重复使用，皮肤

【技术实现步骤摘要】
一种用于长期脑电采集的水凝胶电极及其制备方法


[0001]本专利技术涉及脑电接口
，具体地，涉及一种用于长期脑电采集的水凝胶电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]脑电图(EEG)可以用于诊断脑部相关疾病，也可以用于有关睡眠问题和心理疾病的诊断。目前对脑电信号的测试，一般使用银/氯化银电极与导电膏配合使用，这种湿电极所测得的皮肤电极接触阻抗与脑电信号质量都较为理想。然而，湿电极的安装是非常不方便的，而且每次使用后需要清洗电极接触部位才能去除残留的导电膏，这使得测试较为繁琐。另外，导电膏的使用可能会导致受试者的皮肤过敏。
[0003]经对现有文献的检索发现，Haoqiang Hua等在《Micromachines》(2019)10撰文“Flexible Multi-Layer Semi-Dry Electrode for Scalp EEG Measurements at Hairy Sites”(“用于头皮毛发区脑电测量的柔性多层半干电极”《微型机械》)。该研究制备了一种半干电极，该电极无需使用导电膏，安装方便。电解液可以从该电极中流出到达皮肤，从而降低皮肤最外层角质层的阻抗。但是，电极中的电解液在使用过程中会逐渐变干，需要重新加入电解液才能继续使用。Guangli Li等在《神经工程学杂志》(2020)17撰文“Towards emerging EEG applications:a novel printable flexible Ag/AgCl dry electrode array for robust recording of EEG signals at forehead sites”(“面向新兴的脑电图应用：一种新型可打印的柔性Ag/AgCl干电极阵列，用于前额部位脑电信号的稳健记录”《神经工程学杂志》)。该研究制备了一种可打印的柔性Ag/AgCl干电极阵列用于前额脑电信号的记录，该电极具有吸汗功能，减少了由于出汗引起的伪迹信号，电极使用方便。但是，该电极不适用于有发区域采集脑电。理想的脑电电极应该具有接触阻抗低，采集信号质量高，可在有发区采集，舒适度强等特点。并且，电极应该使用方便，可重复使用。
[0004]经检索发现，申请号为CN201710591655.4的中国专利，公开了一种基于水凝胶的可拉伸高密度肌电信号电极片，涉及生物肌电领域，包括：以聚丙烯聚合物作为基底层和密封层材料，以水凝胶作为导电电极和导线，具有全透明的物理特征。水凝胶材料具有导电性，可用于制作电极和导线。水凝胶电极为8x8的阵列，为全透明的胶状材料。水凝胶电极一侧固定于基底层上，另一侧不封装，用于与皮肤接触。水凝胶导线与电极为相同的材料，一端与水凝胶电极相连接，另一端与外界电子元器件连接。该水凝胶导线被基底层和密封层密封，防止使用时与皮肤接触。但是，上述电极在头部有发区域使用时，头发会阻挡电极与头皮直接接触，使得此种电极无法适用于有发区域。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种用于长期脑电采集的水凝胶电极及其制备方法。
[0006]本专利技术第一个方面提供一种用于长期脑电采集的水凝胶电极，包括：
[0007]用于支撑整个电极的支撑框架；
[0008]用于与皮肤接触获取生物电信号的导电水凝胶结构，所述导电水凝胶结构设置于所述支撑框架底面；
[0009]用于将生物电信号转化为电子电流的导电部件，所述导电部件的一端穿入所述支撑框架内部并使其端部暴露于所述支撑框架的上表面，所述导电部件的另一端伸入至所述导电水凝胶结构中；
[0010]用以将所述导电部件与外部导线连接的金属子母扣，所述金属子母扣设置于所述支撑框架的上面，且位于所述导电部件的上方并与所述导电部件相接触。
[0011]优选地，所述支撑框架的底部设有爪状部件，所述爪状部件伸入至所述导电水凝胶结构，用于固定所述导电水凝胶结构。
[0012]优选地，所述导电水凝胶结构为平盘状。
[0013]优选地，所述平盘状的底部设有向下延伸的柱状部件，便于所述导电水凝胶结构穿过头发与所述皮肤接触。
[0014]优选地，所述导电水凝胶结构的材质为包含碳纳米管或银线材料的电子型水凝胶，或包含氯化钾或氯化钠离子型电解质的离子型水凝胶。
[0015]优选地，所述离子型水凝胶中电解质与水的比例为1:10-1:1000。
[0016]优选地，所述导电水凝胶结构的材质含有保湿材料。
[0017]优选地，所述导电水凝胶结构的材质中水与所述保湿材料的比例为1:10-10:1。
[0018]优选地，所述导电部件的材质为氯化银、金、银或铂的任一种。
[0019]本专利技术第二个方面提供一种用于长期脑电采集的水凝胶电极的制备方法，包括：
[0020]制备支撑框架；
[0021]制备用于制备导电水凝胶结构倒模所需模具；
[0022]将导电部件与金属子母扣安装在所述支撑框架上；
[0023]将已安装有导电部件与金属子母扣的支撑框架放置于所述模具中；
[0024]将水凝胶前驱体溶液倒入所述模具中，待所述水凝胶前驱体溶液凝固成型后，从所述模具中取出，得到用于长期脑电采集的水凝胶电极。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下至少一种的有益效果：
[0026]本专利技术上述电极，对电极结构进行改进，设置导电水凝胶结构，该电极具有良好的保湿性能可适用于长期采集脑电，改进后的电极结构相比与传统湿电极结构，在采集脑电时无需使用导电膏，使用后体验者无需清洗体验者头发；且其可重复使用，并利用了水凝胶的低抗阻性，使得电极的皮肤-电极接触阻抗远低于干电极，采集信号质量高。
[0027]本专利技术上述电极，具有较高柔性，进一步将导电水凝胶结构设置为平盘状和柱状部件两种电极结构，适用于前额无发区采集脑电，也可以适用于有发区域进行采集脑电；可在人的头部有发区和无发区使用，舒适度高。
[0028]本专利技术上述电极，进一步通过在支撑框架上设置爪状部件，使导电水凝胶结构与支撑框架可以紧密连接。
附图说明
[0029]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、
目的和优点将会变得更明显：
[0030]图1是本专利技术一优选实施例的用于长期脑电采集的水凝胶电极的结构示意图；
[0031]图2是本专利技术一优选实施例的具有柱状部件的导电水凝胶结构的用于长期脑电采集的水凝胶电极的结构示意图；
[0032]图3是本专利技术一优选实施例的用于长期脑电采集的水凝胶电极制备方法流程图的S1步骤；
[0033]图4是本专利技术一优选实施例的用于长期脑电采集的水凝胶电极制备方法流程图的S3步骤；
[0034]图5是本专利技术一优选实施例的用于长期脑电采集的水凝胶电极制备方法流程图的S5步骤；
[0035]图中标记分别表示为：1为金属子母扣、2为导电部件、3为支撑框架、4为导电水凝胶结构、31为爪状部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于长期脑电采集的水凝胶电极，其特征在于，包括：用于支撑整个电极的支撑框架；用于与皮肤接触获取生物电信号的导电水凝胶结构，所述导电水凝胶结构设置于所述支撑框架底面；用于将生物电信号转化为电子电流的导电部件，所述导电部件的一端穿入所述支撑框架内部并使其端部暴露于所述支撑框架的上表面，所述导电部件的另一端伸入至所述导电水凝胶结构中；用以将所述导电部件与外部导线连接的金属子母扣，所述金属子母扣设置于所述支撑框架的上面，且位于所述导电部件的上方并与所述导电部件相接触。2.根据权利要求1所述的用于长期脑电采集的水凝胶电极，其特征在于，所述支撑框架的底部设有爪状部件，所述爪状部件伸入至所述导电水凝胶结构，用于固定所述导电水凝胶结构。3.根据权利要求1所述的用于长期脑电采集的水凝胶电极，其特征在于，所述导电水凝胶结构为平盘状。4.根据权利要求3所述的用于长期脑电采集的水凝胶电极，其特征在于，所述平盘状的底部设有向下延伸的柱状部件，便于所述导电水凝胶结构穿过头发与所述皮肤接触。5.根据权利要求1所述的用于长期脑电采集的水凝胶电极，其特征在于，所述导电水凝胶结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景全，申跟财，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：