一种无胶生物电电极及电极辅助装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无胶生物电电极，包括电导体和皮肤预处理装置；所述的电导体呈干表面，与待测皮肤直接接触；或呈半干表面，通过少量的导电介质与待测皮肤接触；所述的电导体直接或通过少量的导电介质耦合生物电信号；所述的皮肤预处理装置通过手动或辅助装置方式作用于待测皮肤，以去除待测皮肤的角质层；还公开了其辅助装置，包括覆盖于无胶生物电电极之上的本体，所述的本体内设有震动器，用于引起皮肤预处理装置的震动，从而摩擦待测皮肤去除皮肤角质层；本发明专利技术克服了技术偏见，采用皮肤预处理装置，使用方便、友好，电极‑皮肤阻抗相对低且稳定，特别适合可穿戴设备、神经反馈等新兴脑电应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物电
，具体涉及一种无胶生物电电极，以及其辅助装置，广泛用于生物电记录、测量、和刺激，包括医疗设备、移动设备、家庭保健、心理认知、游戏、脑-机接口、康复训练等，特别适用于脑电测量。
技术介绍
常见的生物电信号主要有心电、脑电、肌电等，这些体表生物电信号通常能通过电极记录，经适当的生物电放大器放大而成为心电图、脑电图、肌电图等。随着科学技术的发展，脑电测量（EEG）已经广泛应用于各种神经系统疾病的监测诊断和脑电反馈的康复设备。脑电测量还是认知心理研究的一个重要实验手段。为了获取精准的微弱脑电信号，要求电极和头皮有良好接触，电极阻抗较低且稳定。脑电测量电极-皮肤阻抗一般要求小于50 kΩ，最好小于5 kΩ。为达到满意的测量阻抗，需要在电极和头皮之间涂覆导电胶（膏），克服头发以及高阻抗的头皮对测量的影响。这种需要使用导电胶（膏）的电极，习惯称为“湿电极”。一般而言，常规临床脑电测量常用20导电极，有些诊断如癫痫手术前的病灶定位，需要增加电极导数，电极数目可到32导或64导。心理认知研究，包括一些脑功能评价的研究，则需要采用高密度电极测量，从32导到128导。湿电极是目前临床和科研应用的“金标准”，由于其阻抗低且稳定，一般在5 kΩ以内，信号质量高，但仍存在以下缺点：1、湿电极需要涂覆导电胶和皮肤预处理，需要专业技术人员协助；准备麻烦耗时，尤其是高密度电极测量；2、导电胶随时间的推移易出现变干，引起电极-皮肤阻抗的急剧上升，需定期补充导电胶，不适合长程脑电测量；3、使用导电胶弄脏头发，给受试者带来不舒适的感觉，测量后需要将导电胶清洗干净。湿电极技术的上述缺陷严重限制了户外和个体化环境的脑电应用。随着大数据、移动医疗和健康监测的发展，可穿戴设备和移动医疗设备亟需发展信号可靠、使用友好的电极。因此无胶电极（使用时无需涂覆导电胶的电极）应运而生。现有的无胶电极主要包括干电极和半干电极技术。干电极是指电极直接与皮肤呈干式接触。但并非绝对的“干”，电极-皮肤界面可能存在微量的汗液和周围环境的湿气；半干电极：介于干电极与湿电极，电极与皮肤通过少量的导电液（如盐水）呈半干接触。这两类无胶电极的优点是无需使用导电胶，快速安装，使用友好、清洁，但由于阻抗高且不稳定，信号质量不可靠，易产生移动伪差。因此，发展无胶电极的一个关键问题是如何获得低且稳定的电极-皮肤阻抗。皮肤预处理是湿电极常用准备程序，有利于维持低且稳定的电极阻抗。但是湿电极皮肤预处理常常使用棉签蘸取磨砂膏或乙醇等，逐个电极位点进皮肤磨擦处理。这种皮肤预处理方式很麻烦，不能满足使用友好的要求。业界普遍认为无胶电极，特别是干电极，不能进行皮肤预处理。目前也没有无胶电极使用皮肤预处理的报道。另一方面，湿电极阻抗降低与皮肤预处理和导电胶的使用有关。高导电性的导电胶的使用，大幅降低了皮肤阻抗；对于无胶电极，由于缺少导电胶，皮肤阻抗本身很高。因此对于无胶电极，皮肤预处理的效果尚不清楚。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于根据现有技术的不足，设计一种无胶生物电电极，其采用皮肤预处理装置，使用方便、友好，电极-皮肤阻抗相对低且稳定，特别适合可穿戴设备等新兴脑电应用。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无胶生物电电极，包括电导体和皮肤预处理装置；所述的电导体呈干表面，与待测皮肤直接接触；或呈半干表面，通过少量的导电介质与待测皮肤接触；所述的电导体直接或通过少量的导电介质耦合生物电信号；所述的皮肤预处理装置通过手动或辅助装置方式作用于待测皮肤，以去除待测皮肤的角质层。所述的一种无胶生物电电极，其皮肤预处理装置具有粗糙的接触面。所述的一种无胶生物电电极，其电导体为设置在接触面上的电极涂层。所述的一种无胶生物电电极，其皮肤预处理装置为表面粗糙的硬泡沫，或表面粗糙的多孔陶瓷棒，或表面呈细齿状的魔术贴。所述的一种无胶生物电电极，其皮肤预处理装置为浸有导电磨砂膏的垫片。所述的一种无胶生物电电极，其皮肤预处理装置表面具有梳状齿或毛刷状齿。所述的一种无胶生物电电极，其电导体为设置在皮肤预处理装置表面的电极涂层。所述的一种无胶生物电电极，其皮肤预处理装置通过手动转动或按压的方式摩擦待测皮肤表面。本专利技术的目的之二是设计一种基于上述无胶生物电电极的电极辅助装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电极辅助装置，包括覆盖于无胶生物电电极之上的本体，所述的本体内设有震动器，用于引起皮肤预处理装置的震动，从而摩擦待测皮肤去除皮肤角质层。所述的一种电极辅助装置，其本体以可拆卸方式固定无胶生物电电极。所述的一种电极辅助装置，其本体上还设有松紧调节装置，或压力调节装置。所述的一种电极辅助装置，其本体外形为头盔状，或条带状，或帽形。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的无胶生物电电极克服了技术偏见，采用皮肤预处理装置，有效降低了电极-皮肤阻抗，显著改善了阻抗的稳定性。此外不同位置的阻抗差异性、阻抗的个体差异性也显著减小，因此，无胶生物电电极的信号质量也显著改善。对于少导数（10导以下）的应用，手动操作皮肤预处理装置，3min内可完成皮肤预处理，得到满意的信号质量，这对可穿戴设备等新兴应用是可接受的。对于多导数的应用，在辅助装置的协助下，同时、快速对全部位点进行皮肤预处理。相对于传统湿电极皮肤预处理，本专利技术的皮肤预处理装置具有快速高效、不必使用磨砂膏或乙醇、无残留物或少残留、清洁的特点，非常适合可穿戴设备和神经反馈等新兴应用。2、本专利技术提供的无胶生物电电极辅助装置，能同时对全部位点进行皮肤预处理。无胶生物电电极能以可拆卸的方式固定到辅助装置，辅助装置还可起支撑作用。所述的辅助装置还设有松紧或压力调节装置，保证无胶生物电电极与皮肤良好接触，进一步降低电极-皮肤阻抗，提高信号质量。附图说明图1是本专利技术无胶生物电电极第一实施例的结构示意图；图2是本专利技术无胶生物电电极第二实施例的结构示意图；图3是本专利技术电极辅助装置的结构示意图。各附图标记为：1—电导体，2—皮肤预处理装置，3—导电介质，4—待测皮肤，5—本体，6—压力调节装置，7—松紧调节装置。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例1实施例1是本专利技术提供的一种无胶生物电电极的基本实施例。如图1所示，一种无胶生物电电极，包括电导体1和皮肤预处理装置2；所述的电导体1呈干表面（即干电极），与待测皮肤4直接接触；所述的电导体1直接或通过少量的导电介质3（如盐水）耦合生物电信号；所述的皮肤预处理装置2通过手动或辅助装置方式作用于待测皮肤4，以去除待测皮肤4的角质层。实施例2如图2所示，与实施例1的不同之处在于，所述的电导体1呈半干表面（即半干电极），通过少量的导电介质3与待测皮肤4接触。皮肤预处理是湿电极准备的重要步骤，一般使用棉签蘸取磨砂膏或乙醇等，逐个对每个电极位点进行摩擦待测皮肤处理。显然，这种皮肤预处理方式太过麻烦，极大地影响了用户体验。这对重视用户体验的新应用（如可穿戴设备、神经反馈等）是无法接受的。正是如此，业界普遍认为无胶电极首先任务是要消除导电胶和皮肤预处理。因此目前也没有无胶电极使用皮肤预处理装置的报道。实际上，这是业界存在的技术偏见，阻碍了无胶电极的发展方向。此外，对于缺少导电胶的无胶电极，较湿电极皮肤阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无胶生物电电极，其特征在于：包括电导体（1）和皮肤预处理装置（2）；所述的电导体（1）呈干表面，与待测皮肤（4）直接接触；或呈半干表面，通过少量的导电介质（3）与待测皮肤（4）接触；所述的电导体（1）直接或通过少量的导电介质（3）耦合生物电信号；所述的皮肤预处理装置（2）通过手动或辅助装置方式作用于待测皮肤（4），以去除待测皮肤（4）的角质层。

【技术特征摘要】
1.一种无胶生物电电极，其特征在于：包括电导体（1）和皮肤预处理装置（2）；所述的电导体（1）呈干表面，与待测皮肤（4）直接接触；或呈半干表面，通过少量的导电介质（3）与待测皮肤（4）接触；所述的电导体（1）直接或通过少量的导电介质（3）耦合生物电信号；所述的皮肤预处理装置（2）通过手动或辅助装置方式作用于待测皮肤（4），以去除待测皮肤（4）的角质层。2.根据权利要求1所述的一种无胶生物电电极，其特征在于，所述的皮肤预处理装置（2）具有粗糙的接触面。3.根据权利要求2所述的一种无胶生物电电极，其特征在于，所述的电导体（1）为设置在接触面上的电极涂层。4.根据权利要求2所述的一种无胶生物电电极，其特征在于，所述的皮肤预处理装置（2）为表面粗糙的硬泡沫，或表面粗糙的多孔陶瓷棒，或表面呈细齿状的魔术贴。5.根据权利要求1所述的一种无胶生物电电极，其特征在于，所述的皮肤预处理装置（2）为浸有导电磨砂膏的垫片。6.根据权利要求1所述的一种无胶生物电电极，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广利，段晏文，李明哲，
申请(专利权)人：苏州格林泰克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32