[发明专利]基于一体化电极模型和导电涂层的肌电干电极及其制法

说明书

本发明公开了一种基于一体化电极模型和导电涂层的肌电干电极及其制法。该肌电干电极包括：一体化3D打印电极模型，其包括第一小孔、第二小孔、第三小孔以及凸出的电极，所述电极包括差分输入正极、差分输入负极和参考电极；Ag/AgCl导电油墨形成的涂层，其在电极的表面，是电极的信号探测部分，与待检测的皮肤接触；以及电极引出线，其分别插在所述小孔内引出。本发明能够一体化形成肌电干电极模型，肌电干电极制造简单，能够进行长时间表面肌电信号检测，检测过程产生的各项性能参数均稳定，Ag/AgCl导电油墨的用量极少，能够方便随时更改电极的形状和排列以适应不同的测试或实验要求。

技术领域

本发明属于人体表面肌电信号采集设备制备技术领域，具体涉及一种基于一体化电极模型和导电涂层的肌电干电极及其制法。

背景技术

肌电信号(Electromyography，EMG)也称肌电图，是骨骼肌收缩时伴随的电信号，是众多肌纤维运动单元动作电位(MUAP)在时间与空间上的叠加，能在一定程度上反应神经肌肉的活动。表面肌电信号(surface EMG，sEMG)是指通过表面电极与放大器在人体皮肤表面检测到的EMG信号。由于表面肌电技术具有使用方便、安全、简单、无创、无痛、有效等优点，被广泛应用于与肌肉功能或活动有关的研究与应用中。其中，表面肌电信号测量系统在临床医学的神经肌肉疾病诊断、人机工效学领域肌肉工作的工效学分析、康复医学领域的肌肉功能评价以及体育科学中的疲劳评定/运动技术合理性分析、肌纤维类型和无氧阈值的无损伤性预测等方面均有重要的实用价值，广泛应用于体育科研、医疗康复、人体工效学、工作危险评估等。

传统的表面肌电电极通常是基于导电膏或者导电凝胶的湿电极，如专利文献CN107334472A公开了一种基于水凝胶的可拉伸高密度肌电信号电极片，包括基底层、水凝胶电极、水凝胶导线和密封层；所述水凝胶电极和所述水凝胶导线的材料均为水凝胶，所述水凝胶具有导电性；所述基底层和所述密封层具有绝缘性；所述水凝胶电极和所述水凝胶导线固定于所述基底层上。该湿电极的主要特点是在使用的过程中，电极与皮肤的接触是通过“湿”的导电膏或者导电水凝胶作为媒介，以期通过湿电极中的水分浸润皮肤表面的角质层来降低电极与皮肤之间的接触阻抗。

因此，湿电极存在的缺点不言而喻，原因是：导电膏或者导电水凝胶的主要是靠离子来导电，如果测量的时间超过数小时，则导电膏或者导电水凝胶就会因为失水而变成绝缘态，使得测量无法继续进行，而且，随着时间的流逝，由于导电膏或者导电水凝胶中水分的含量不同，导致接触阻抗时刻在变化，采集的肌电信号质量也因之不稳定。因此湿电极不适宜进行长时间的肌电记录。

为了克服肌电湿电极的上述缺点，目前市面上有不少的肌电干电极产品，其主要的思想是提高放大器的输入阻抗，采用银、金、铜镀金、铜镀银、银/氯化银烧结等金属作为电极探头直接与皮肤接触测量。该类干电极的共同的缺点是：制造麻烦，而且由于要用到金银等贵金属，价格昂贵。另外，电极本身可以是任何良导体，但是要满足具体测量要求尤其是对信噪比的要求，以及安全性，可靠性(一致性)等，就需要电极的形状尺寸规范。可以用金属例如不锈钢来替代，但是不锈钢或者其它金属有个关键的问题，极化电势，也就是基准电势不稳定，一致性差，随着温度、湿度等变化很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于一体化电极模型和导电涂层的肌电干电极及其制法，从而克服现有肌电电极存在的不能够长时间进行肌电记录、制造过程复杂、成本高的缺点。

为实现上述一个或多个目的，在本发明的一个实施方案中，本发明提供了一种基于一体化电极模型和导电涂层的肌电干电极，包括：一体化3D打印电极模型，其包括第一小孔、第二小孔、第三小孔以及凸出的电极，所述电极包括差分输入正极、差分输入负极和参考电极；Ag/AgCl导电油墨形成的涂层，其在电极的表面，是电极的信号探测部分，与待检测的皮肤接触；以及电极引出线，其分别插在所述第一小孔、第二小孔、第三小孔内引出。