[发明专利]一种基于空间树状网络结构的干湿混合脑电电极

说明书

本发明公开了一种基于空间树状网络结构的干湿混合脑电电极，包括套筒、电极和弹簧，所述套筒上设有竖向贯通的台阶孔，所述电极顶部设置在台阶孔的大孔径内部，所述弹簧固定在电极顶部与台阶孔的大孔径内部顶面之间；所述电极包括球头、球头杆、空间树状网络结构和电极头，所述球头铰设在台阶孔的大孔径内部，所述球头远离套筒的一端通过球头杆连接空间树状网络结构，所述空间树状网络结构包括多级横向分流杆。本发明的优点在于，本发明兼具湿电极的稳定、低阻抗电连接性能以及干电极的使用便利性；同时，高密度空间树状网络结构稳定的输运特性保证各末端电极头输出等量导电膏，保证电极头与头皮之间形成稳定局部导电膜。

技术领域

本发明涉及脑机接口技术领域，具体为一种基于空间树状网络结构的干湿混合脑电电极。

背景技术

脑电图是头皮表面记录到的大脑神经元产生的电活动。脑电起源于大脑皮层大量神经元的同步突触活动，主要贡献来自靠近头皮、高度极化、垂直于头皮表面的锥体细胞。脑电图采集过程具体为头皮表面电极记录的电压信号通过放大器转换为适当电压范围内的信号，然后通过模数转换器将信号从模拟电压格式转换为数字格式，最后通过记录电脑进行数据存储和处理。脑电电极在获取高质量脑电数据方面起到重要作用，需要具有良好的导电性和较低的接触阻抗，通常使用一些导电介质填充电极和头皮之间的空隙。

传统的脑电信号采集方式是盘状湿电极配合弹性织物脑电帽按照国际10-20电极排布系统布置在相应脑区，使用时向湿电极预留孔隙注入导电膏浸润头发，在湿电极与头皮间形成稳定、低阻抗的电连接。虽然是脑电信号采集黄金标准，湿电极仍存在逐个电极注入导电膏操作过程繁琐、过量导电膏难清理和电极间信号串扰等实际问题；例如中国发明专利公开号为CN113080980A公开了一种可调式脑电电极模块，其中需要逐个电极注入导电膏。针对湿电极上述不足，干电极技术逐步发展成熟，其多采用梳状多齿结构，以穿透头发与头皮直接接触，消除头发造成的电隔离，无需使用导电膏，操作过程简便；例如中国实用新型专利公开号为CN213606414U公开了一种用于脑电检测的干电极，其中采用的是干电极。但是，干电极与皮肤间界面阻抗大、低比表面积特征降低电极导电性能、刚性结构易产生滑动伪迹，导致难以获得纯净的脑电信号，此外，低密度齿柱受压产生的较高压强也影响了佩戴舒适性，例如中国发明专利公开号为CN110786852A公开了一种干湿通用型脑电传感电极，但是其低密度电极受压产生的较高压强也影响了佩戴舒适性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种在保证脑电信号质量的基础上提升使用便利性和穿戴舒适性的脑电电极。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种基于空间树状网络结构的干湿混合脑电电极，包括套筒、电极和弹簧，所述套筒上设有竖向贯通的台阶孔，所述电极顶部设置在台阶孔的大孔径内部，所述弹簧固定在电极顶部与台阶孔的大孔径内部顶面之间；

所述电极包括球头、球头杆、空间树状网络结构和电极头，所述球头铰设在台阶孔的大孔径内部，所述球头远离套筒的一端通过球头杆连接空间树状网络结构，所述空间树状网络结构包括多级横向分流杆，所述球头杆与第一级横向分流杆连接，上一级横向分流杆的两端分别逐级连接下一级横向分流杆形成空间树状网络结构，最后一级横向分流杆的两端均连接所述电极头，所述球头、球头杆、横向分流杆和电极头内部均设有相连通的通道，所述球头内部的通道与台阶孔连通。

通过多级横向分流杆形成空间树状网络结构并在最后一级横向分流杆的端部设置电极头，高密度空间树状网络结构端部的电极头能够有效穿透头发同时减小电极头对头皮的压强，提升穿戴舒适性；同时，导电膏通过从球头杆、横向分流杆以及电极头的通道流入在头皮上，从而使得头皮与电极头之间形成局部导电膜，有效降低电极阻抗，提升脑电信号采集质量。本发明兼具湿电极的稳定、低阻抗电连接性能以及干电极的使用便利性；同时，高密度空间树状网络结构稳定的输运特性保证各末端电极头输出等量导电膏，保证电极头与头皮之间形成稳定局部导电膜。