[发明专利]一种采集脑电信号的柔性干式电极及其制备方法

说明书

本发明涉及采集脑电信号的柔性干式电极及其制备方法。该电极包括电极本体和电联接件，其中电极本体包括电极底部和排布在电极底部上的阵列式结构探针；电联接件设置在电极底部，与阵列式结构探针分别位于电极底部相对的两个表面；阵列式结构探针包括若干沿着电极底部环形排布的探针，若干探针排布后所形成的探针阵列中探针的末端形成凹陷状的三维弧形曲面。本发明具有无需导电胶/膏、操作简单方便、阻抗低、长期稳定可靠、柔性、穿戴舒适安全、成本低、加工工艺简单的优点。

技术领域

本发明涉及医疗器械和穿戴式电子领域的电极，具体涉及一种测量头发覆盖区域的脑电信号的柔性干式电极及其制备方法。

背景技术

脑电信号(EEG)是人体的基本信号，能反映人体的健康状况、认知活动等信息，是脑科学研究、人体生理研究和脑疾病临床诊断的重要参数。同时脑电信号的监测和干预也是脑机接口(BCI)研究及其应用的重要内容。头发覆盖区域的脑电信号采集，需要借助脑电电极，而获取高可靠性与高稳定性的脑电信号的关键是研发性能良好的脑电电极。尽管目前在脑电信号获取和处理方面技术取得了一定的进步，但可靠的脑电电极技术仍然存在巨大挑战。

获取高可靠性的脑电信号需要性能良好的脑电电极，要求脑电电极与头皮之间的接触电极小且稳定。目前，湿电极因其获取脑电信号的可靠性和高信噪比广泛应用于临床和科学研究中。湿电极技术采用导电凝胶降低电极与头皮之间的接触阻抗，但其要求在实验前对头皮进行相应的准备，时间成本和操作复杂度高；此外，导电凝胶使受试者的头发变脏变乱，且随着使用时间的变长而变硬，影响测试结果。湿电极的缺点限制新兴脑电应用的发展。

干电极技术在使用过程中不需要使用导电膏，具有即戴即用、方便快捷、适合长期测量的特性，促进脑电应用的发展。近年来干电极技术得到了科研人员的广泛关注。已有的干式电极中，接触式金属电极舒适度不高；MEMS阵列微针电极刺破角质层而具有感染的风险；有源电极制备工艺复杂；非接触式电极体积大，且因头发阻挡获取的脑电信号的信噪比低。现有干电极技术的缺点，使干电极技术不断发展。

发明内容

为了解决现有干电极存在的接触阻抗高、舒适度差的技术问题，本发明提供一种采集脑电信号的柔性干式电极，具有无需导电胶/膏、操作简单方便、阻抗低、长期稳定可靠、柔性、穿戴舒适安全、成本低、加工工艺简单的优点。

本发明还提供一种采集脑电信号的柔性干式电极的制备方法。

本发明柔性干式电极所采用的技术方案如下：采集脑电信号的柔性干式电极，包括电极本体和电联接件，其中电极本体包括电极底部和排布在电极底部上的阵列式结构探针；电联接件设置在电极底部，与阵列式结构探针分别位于电极底部相对的两个表面；阵列式结构探针包括若干沿着电极底部环形排布的探针，若干探针排布后所形成的探针阵列中探针的末端形成凹陷状的三维弧形曲面。

优选地，所述若干探针中，位于电极底部不同位置的探针具有不同的长度，位于电极底部中心的探针长度小于位于电极底部外周的探针长度，使排布后所形成的探针阵列中探针的末端形成凹陷状的三维弧形曲面。

优选地，所述若干探针具有一斜面，且位于电极底部不同位置的探针的末端具有不同的斜面，使排布后所形成的探针阵列中探针的末端形成凹陷状的三维弧形曲面。其中，具有不同的斜面，主要指具有不同斜率及不同方向的斜面。

优选地，所述电极本体的基材为橡胶或者硅胶，填料为碳系导电填料或金属系导电填料；导电填料占电极本体总体质量的比例为20％～60％。其中，碳系导电填料为炭黑、碳纳米管或石墨烯；所述金属系导电填料为银粉、铝镀银或镍粉。

本发明制备方法所采用的技术方案如下：采集脑电信号的柔性干式电极的制备方法，包括以下步骤：

S1、在橡胶或硅胶中掺杂碳系导电填料或金属系导电填料，制备成导电橡胶或导电硅胶, 碳系导电填料或金属系导电填料占导电橡胶或导电硅胶的质量比为20％～60％；