用于腦電信號(hào)記錄的韌性爪式干電極及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于微弱腦電信號(hào)采集記錄電極及加工領(lǐng)域，尤其涉及一種腦電信號(hào)記錄的韌性爪式干電極及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]腦電信號(hào)(EEG)是由腦神經(jīng)活動(dòng)產(chǎn)生并存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的自發(fā)性電活動(dòng)，含有豐富的大腦感覺(jué)、意識(shí)、指令等活動(dòng)信息，是重要的生物電信號(hào)。通過(guò)研宄分析腦電信號(hào)可以了解腦活動(dòng)的機(jī)制及人的認(rèn)知過(guò)程，更能實(shí)現(xiàn)臨床診斷、腦-機(jī)接口應(yīng)用。因此，如何舒適穩(wěn)定的提取到高信噪比的腦電信號(hào)是其得到廣泛應(yīng)用的重中之重，而采集傳感器作為腦機(jī)接口系統(tǒng)中的前端傳感元件，扮演著非常關(guān)鍵的角色，采集傳感器性能將直接影響到腦電信號(hào)采集的成功與失敗。在傳統(tǒng)的腦電信號(hào)研宄系統(tǒng)中，通常利用銀/氯化銀濕電極來(lái)采集腦電信號(hào)，盡管這種濕電極可以采集到高信噪比的腦電信號(hào)，但它在實(shí)際使用中存在諸多缺點(diǎn):首先，由于濕電極在使用之前需要涂抹含高濃度導(dǎo)電離子的導(dǎo)電膏，導(dǎo)電膏能夠擴(kuò)散進(jìn)角質(zhì)層內(nèi)，使其導(dǎo)電能力得以提高，以此降低電極與皮膚之間的界面阻抗，提高采集生物電信號(hào)的信噪比，所以也使得整個(gè)使用過(guò)程變得耗時(shí)而繁瑣；其次，由于導(dǎo)電膏會(huì)隨著時(shí)間的消逝而變干，因此在長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用場(chǎng)合下需要反復(fù)加注導(dǎo)電膏，這也使得其不適合在長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)生物電信號(hào)的場(chǎng)合下使用。最后，由于導(dǎo)電膏的使用，會(huì)給使用者帶來(lái)很大的不舒服感，更嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生一定程度的皮膚漬爛或過(guò)敏等副作用。正因?yàn)闈耠姌O的這些缺點(diǎn)，使其在便攜式的腦電信號(hào)采集技術(shù)中的應(yīng)用受到很大的局限性。所以為了實(shí)現(xiàn)舒適、穩(wěn)定、的腦電信號(hào)采集電極，世界各國(guó)相關(guān)研宄人員都在努力開(kāi)發(fā)各種不同的可替代銀/氯化銀濕電極的腦電信號(hào)采集電極。
[0003]相對(duì)于銀/氯化銀濕電極來(lái)說(shuō)，干電極是一種不需要應(yīng)用導(dǎo)電膏的、與皮膚干性接觸的腦電信號(hào)采集傳感器。因此，干電極可以解決濕電極中所存在的一些問(wèn)題。正因?yàn)楦呻姌O在腦-機(jī)接口系統(tǒng)中的使用簡(jiǎn)易性和舒適性，干電極技術(shù)得到了眾多研宄人員的關(guān)注與重視，基于不同電極材料(導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電碳納米管等)和結(jié)構(gòu)(微針結(jié)構(gòu)、非接觸型、針頭型結(jié)構(gòu)、刷狀結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電聚合物泡沫型等)的干電極技術(shù)也相應(yīng)被提出與應(yīng)用。但這些干電極在使用過(guò)程中仍存在諸多問(wèn)題，比如不能用于頭發(fā)區(qū)域、結(jié)構(gòu)太硬而不舒服、成本高等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于腦電信號(hào)記錄的韌性爪式干電極及制備方法，該韌性爪式干電極不僅具有很高的柔韌性、信噪比，還能通過(guò)其爪式結(jié)構(gòu)穿透頭發(fā)阻礙與頭皮接觸，因此能夠用于采集記錄大腦頭發(fā)區(qū)域腦電信號(hào)，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和制備容易的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明提供一種用于腦電信號(hào)記錄的韌性爪式干電極，包括:
[0006]—底板，該底板為圓形；
[0007]多個(gè)爪柄，該多個(gè)爪柄自該底板的邊緣并與底板成一預(yù)定夾角呈放射狀延伸而出；
[0008]—手柄，該手柄位于底板的中心。
[0009]本發(fā)明還提供一種用于腦電信號(hào)記錄的韌性爪式干電極的制備方法，其步驟為:
[0010](I)利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)出三維韌性爪式干電極模型圖，該三維韌性爪式干電極模型圖包括:一圓形的底板，多個(gè)爪柄，該多個(gè)爪柄自該底板的邊緣并與底板成一預(yù)定夾角呈放射狀延伸而出，一手柄，該手柄位于底板的中心；
[0011](2)通過(guò)3D打印或鑄模方法制備出三維韌性爪式干電極，制備出的三維韌性爪式干電極具有良好的柔韌性以及回彈性；
[0012](3)將制備出的三維韌性爪式干電極浸泡于有機(jī)導(dǎo)電聚合物中，使結(jié)構(gòu)表面涂覆一層有機(jī)導(dǎo)電聚合物，該有機(jī)導(dǎo)電聚合物實(shí)現(xiàn)腦電信號(hào)的傳導(dǎo)，形成有機(jī)導(dǎo)電聚合物涂覆層，形成用于腦電信號(hào)記錄的韌性爪式干電極。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，用于腦電信號(hào)記錄的韌性爪式干電極使用的是有機(jī)導(dǎo)電聚合物作為其界面導(dǎo)電材料，使得韌性爪式干電極具有較低的電極-皮膚界面阻抗及較高的信噪比。該韌性爪式干電極還采用了爪式結(jié)構(gòu)，使得干電極能穿透頭皮頭發(fā)阻礙與頭皮接觸，從而獲取到頭皮表面微弱腦電信號(hào)。總之，利用本發(fā)明，可以方便、舒適、穩(wěn)定的采集記錄大腦所有區(qū)域的微弱腦電信號(hào)。該干電極的柔韌性保證了使用的舒適度，其爪式結(jié)構(gòu)可以穿透頭發(fā)阻礙并與頭皮接觸，因此能夠用于采集記錄大腦頭發(fā)區(qū)域腦電信號(hào)。相比傳統(tǒng)的濕電極，該韌性爪式干電極由于不需要導(dǎo)電膏，因此具有使用方便、簡(jiǎn)易的優(yōu)勢(shì)，這也促進(jìn)了韌性爪式干電極在腦電信號(hào)采集中的應(yīng)用，尤其在長(zhǎng)期或便攜式腦電信號(hào)采集中的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0014]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，其中:
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0016]圖2為本圖1的俯視圖；
[0017]圖3為本發(fā)明的制備流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]請(qǐng)參閱圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種用于腦電信號(hào)記錄的韌性爪式干電極，包括:
[0019]一底板10，該底板10為圓形，該底板10的直徑為5-10mm，厚度為0.5-1.5mm，底板
10的直徑越大，干電極的空間分辨率越低。底板10的厚度不能太薄，必須讓干電極能承受一定的壓力。
[0020]多個(gè)爪柄11，該多個(gè)爪柄11自該底板10的邊緣并與底板10成一預(yù)定夾角呈放射狀延伸而出，該多個(gè)爪柄11的數(shù)量為6-16個(gè)，與底板10的夾角為20-60度，爪柄11的寬度為l-3mm，厚度為0.5-1.5mm。爪柄11越寬越厚，爪柄11所能承受的力就越大，但同時(shí)爪柄11的柔韌性也越差，爪柄11越寬，干電極與腦區(qū)接觸面積越大，界面阻抗就越低。爪柄11的數(shù)量要根據(jù)爪柄11的寬度和底板10的直徑來(lái)進(jìn)行選擇。在爪柄10寬度相同的情況下，底板10的直徑越大，爪柄11的數(shù)量可以選擇更多。通過(guò)多個(gè)爪柄11穿透頭發(fā)阻礙與頭皮接觸，而且爪柄11的柔韌性保證了干電極使用的舒適度。
[0021]—手柄20，該手柄20位于底板10的中心，該手柄20的形狀為球形或柱形，該手柄20用于韌性爪式干電極在使用失效后可隨時(shí)拆卸更換。
[0022]其中爪柄10的數(shù)量不能過(guò)多。過(guò)多的爪柄10不利于其透過(guò)頭發(fā)。爪柄10不能太寬或太粗，太粗的爪柄10將會(huì)增加爪柄10壓頭發(fā)的機(jī)率，壓在爪柄10與頭皮之間的頭發(fā)將導(dǎo)致過(guò)高的干電極界面阻抗。
[0023]其中底板10、爪柄11和手柄20的材料為尼龍