[发明专利]EEG柔性干电极及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种EEG柔性干电极及其制备方法和应用，EEG柔性干电极的制备方法包括以下步骤：在钛箔片上电沉积一层铂纳米颗粒，从室温升温至500℃并保持30‑60min，降至室温，在退火后镀铂钛箔片上发生阳极氧化反应后获得竖向的二氧化钛纳米管阵列，从室温升温至500℃并保持150‑200min，降至室温，得到二次退火后钛箔片；在二次退火后钛箔片上电沉积一层铂纳米颗粒，得到二次沉积钛箔片；将二次沉积钛箔片沉浸在缓和溶液中48‑72h，取出二次沉积钛箔片为EEG柔性干电极，该EEG柔性干电极不需要导电膏、生理盐水等中间介质帮助信号采集。

技术领域

本发明属于EEG电极技术领域，具体来说涉及一种基于Pt-TiO₂纳米管阵列的EEG柔性干电极及其制备方法和应用。

背景技术

近年来人脑研究受到越来越多的关注，世界各国也加大了其政府投入，纷纷启动相应“大脑计划”。在人脑研究中，脑电图(electroencephalograph，EEG)监测是目前使用得最为广泛的手段，被用于诊断癫痫、脑肿瘤及其他精神疾病，成为临床检查的方法之一，另外脑电图还被应用于驾驶警觉、睡眠治疗、神经反馈训练以及备受关注的脑机接口(Brain-Computer Interface，BCI)领域。为缓解社会公共医疗系统压力，医疗康复服务需要从医院空间向社区生活空间延伸，方便及时监护、提早预警和诊疗。脑电监测亦从医院空间的静态单次监测朝着生活空间的长期连续活动监测的方向发展。

传统的脑电信号采集用电极是Ag/AgCl电极，也称湿电极，它的使用是需要添加凝胶状的导电膏作为中间介质，由于其具有操作过程复杂、舒适度差、不适合长期测量等缺点造成实验受限，故研发一种新型的柔性纳米材料脑电干电极，具备测量结果准确稳定、方便快捷、无需使用导电膏、穿戴舒适、适合日常长期的脑电监测等优点，对于医疗、脑机接口等领域都具有极其重要的研究意义。

例如：Chen等人于2017年研制了一种柔性聚合物干电极，利用其柔软性与皮肤充分接触降低阻抗，稳定性好，且没有感染风险，使用舒适度较高。柔性聚合物干电极虽然舒适度较高，但其接触阻抗较大，故可能需要添加有源电路，而这会增加电极复杂度和体积，不利于可穿戴式设备。

针对于现有的传统湿电极以及半干电极、干电极存在的诸多问题，湿电极在使用过程中需要在每个电极内添加约0.3mL导电膏，长时间实验中导电膏会出现脱水干涸，进而影响信号采集质量，故需反复添加，操作繁琐，而且在使用高密度脑电帽的实验中，靠上位置的电极中添加的导电膏可能会向下流淌，在几分钟之后与下方相邻电极中的导电膏接触，造成信号串扰，有时导电膏添加过多也会出现这种状况；半干电极也存在与湿电极类似的问题，会出现导电介质(如生理盐水)用尽的情况，也需反复添加，也很有可能发生信号串扰；现有干电极虽然解决湿电极的部分使用缺陷，但也存在一些问题，如探针结构的电极，被试者舒适度差，接触阻抗高，都不能很好的满足使用要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于Pt-TiO₂纳米管阵列的EEG柔性干电极的制备方法，该制备方法先在基底钛箔片上电沉积一层密度适宜的铂纳米颗粒，然后利用可编程线性直流电源做阳极氧化反应制备出竖向的二氧化钛纳米管阵列，再次利用可编程线性直流电源进行铂纳米颗粒的第二次电沉积，最后在样品表面聚合一层多巴胺作为电极与头皮的接触媒介。

本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的EEG柔性干电极，该EEG柔性干电极不需要使用导电介质，操作方便；使用柔性基底钛箔片，与头皮有良好的接触效果，舒适度高；通过铂纳米颗粒层、二氧化钛纳米管阵列层及聚多巴胺层的多层纳米结构的协同作用，提高电流转换速率，从而极大地降低了干电极与头皮之间的接触阻抗，完全满足使用要求。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种基于Pt-TiO₂纳米管阵列的EEG柔性干电极的制备方法，包括以下步骤：