[发明专利]一种水凝胶脑电传感器及其制备和使用方法

说明书

本发明公开了一种水凝胶脑电传感器，包括基座、水凝胶和电极；所述的基座用于支撑和固定脑电传感器；所述的水凝胶用于与皮肤接触并将脑电信号传输至所述的电极；所述的电极一端与水凝胶接触，其另一端与外电路连接；所述的基座的顶面设有镂空结构，用于注入凝胶前驱体溶液和照射紫外光引发聚合。此外，本发明还涉及该传感器的制备和使用方法。本发明提供的水凝胶脑电传感器，其结构和制备工艺简单，能重复多次使用，信号质量可靠。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶脑电传感器及其制备和使用方法，适合临床和日常生活场景脑电应用。

背景技术

脑电是一种常见的生物电信号，在疾病诊断、认知心理以及脑-机接口领域应用广泛。脑电电极是采集脑电信号的关键硬件，直接影响脑电信号质量。传统的脑电电极为湿电极，即需要与导电胶（膏）配合使用。导电胶能有效降低电极-皮肤阻抗，信号质量可靠，是目前脑电记录电极的金标准。然而湿电极注入导电胶需要花费大量的时间，且导电胶会弄脏被试或者患者的头发，记录后需要洗头。因此湿电极不太合适日常生活场景的脑电应用。

现有凝胶电极粘性强，不易与皮肤剥离，机械强度差，大多作为一次性电极使用。CN112450938和CN209644892报道了可多次重复使用的水凝胶电极，但没有报道其聚合方法。传统的水凝胶电极采用热固化的方式成形，热固化成型慢，耗能高，生产效率低。一次性心电电极采用紫外光固化方式生产，是由于其凝胶厚度薄，凝胶面完全暴露在紫外光下，可以很好的聚合成型。

由于需要模具成型，可暴露用于紫外光固化面积有限，往往不能完全固化，限制了光固化技术在脑电电极中的使用。因此亟需优化电极结构设计，开发能重复使用，快速生产的凝胶脑电电极。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的缺陷，通过在电极活性材料引用导电剂，在保持优异的非极化性能的同时，延长脑电电极的使用寿命，适合高精度、高电流密度直流电刺激和脑电信号记录。

本发明技术方案是：

一种水凝胶脑电传感器，包括基座、水凝胶和电极。所述的基座用于支撑和固定脑电传感器；所述的水凝胶用于与皮肤接触并将脑电信号传输至所述的电极；所述的电极一端与水凝胶接触，其另一端与外电路连接；所述的基座的顶面设有镂空结构，用于注入凝胶前驱体溶液和照射紫外光引发聚合。

进一步的技术方案：

所述的水凝胶脑电传感器，其基座设有锁定加强筋，确保水凝胶能稳定地固定在基座中，从而与电极形成稳定的接触。

所述的水凝胶脑电传感器，其水凝胶与皮肤接触端呈微突状。

所述的水凝胶脑电传感器，其电极为基座内壁及/和内顶面的导电涂层。

所述的水凝胶脑电传感器，其电极为连接有导线的电极片。

所述的水凝胶脑电传感器，其电极通过焊接或压接的方式与电缆连接；或通过金属子母扣卡接到电缆或者设备的电路板上。

所述的水凝胶脑电传感器，其电极的材料选自Ag/AgCl、银、金、它们的复合材料中的一种。

所述的水凝胶脑电传感器，其水凝胶含有保湿剂，所述的保湿剂选自甘油、1,2-丙二醇、乳酸钠、吡咯烷酮羧酸钠中的至少一种。

所述的水凝胶脑电传感器，其水凝胶含有电解质，所述的电解质选自氯化钠或/和氯化钾。

本发明涉及该水凝胶脑电传感器的制备方法，包括以下步骤：

（1）将所述的电极固定于所述的基座上；

（2）将所述的基座固定在成型的底模上；

（3）通过所述基座的顶面的镂空结构注入水凝胶前驱体溶液到密封套与基座形成的腔体中，在基座顶端进行紫外光照射直至水凝胶成型；

（4）将所述的传感器从底模中取出。