[发明专利]一种生物电信号传感器

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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 kOhm。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。

与本发明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。

发明内容

本发明的目的在于，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。

本发明生物电信号传感器的技术方案是：