CN112244840B - 一种石墨碳盘状电极及其制备方法和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨碳盘状电极及其制备和使用方法，包括盘状电极、电极连接线、脑电图测试仪、显示器；所述盘状电极，通过电极连接线与脑电图测试仪的放大器相连，用于外接人体，获取人体脑电波信息；其特征在于所述盘状电极与石墨碳膜层卡嵌或粘附连接。所述石墨碳膜层由三聚氰胺在N₂保护氛围下高温碳化而成；本发明通过在盘状电极上卡嵌或粘附连接石墨碳膜层，在使用时可以直接放置在人体待测试部位进行检测，省掉了原有盘状电极使用前在电极上涂敷导电膏及使用后清洗导电膏的繁琐操作，在保证良好测量阻抗的同时，大大节省了测量的时间，简化了操作。

Description

一种石墨碳盘状电极及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明涉及器械领域，尤其涉及脑电图测试仪电极的改进；更具体地，本发明涉及一种脑电图仪用石墨碳盘状电极及其制备方法和使用方法。

背景技术

脑电图是能够直接反应脑电活动最直观、便捷的方法，是诊断癫痫发作、确定发作类型、确定癫痫综合征类型、抗痫治疗疗效评估重要手段，也是晕厥、痴呆、脑炎等神经系统疾病最重要的辅助检查。

盘状电极是目前国内外脑电图描记工作中较为理想的头皮电极。它具有对受检查者无损伤，检查中无痛苦，操作过程中不会引起患者之间的相互交叉感染及易使婴幼儿接受等优点，故应用范围广泛，但在目前实际使用过程中，盘状电极测量时为了便于与头皮接触，减少接触阻抗，需要事先涂敷导电膏，并且在测量完毕后，取下会损伤受检者毛发，且附着有导电膏的盘状电极清洗繁琐费时。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单、效果良好的盘状电极。

为实现上述目的，本发明提供了一种石墨碳盘状电极，包括盘状电极、电极连接线、脑电图测试仪、显示器；所述盘状电极，通过电极连接线与脑电图测试仪的放大器相连，用于外接人体，获取人体脑电波信息；所述电极连接线，其一端连接盘状电极，另一端连接脑电图放大器，用于将盘状电极的脑电波信息传输给脑电图测试仪；所述脑电图测试仪，用于将脑电波信息放大、处理并输出；所述显示器，用于显示脑电波测试信息；其特征在于所述盘状电极与石墨碳膜层连接。

进一步地，所述盘状电极与石墨碳膜层卡嵌连接。

进一步地，所述盘状电极与石墨碳膜层粘附连接。

本发明同时提供石墨碳膜层的制备方法，所述石墨碳膜层的由三聚氰胺泡棉在N₂保护下高温碳化而成。

进一步地，所述石墨碳膜层碳化温度优选700-900℃。

进一步地，所述石墨碳膜层高温碳化时间为1-6小时。

进一步地，所述石墨碳膜层经表面改性剂处理。

进一步地，所述表面改性剂为有机聚合物或金属纳米膜。

进一步地，所述有机聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚吡咯、聚乙炔；金属纳米膜为铜纳米膜、银纳米膜。

本发明还提供石墨碳盘状电极的使用方法，包括如下步骤：

步骤1将脑电图测试仪放置于屏蔽室内,防止外界交流电噪音干扰；

步骤2室温要求保持温度(不低于18℃),避免因寒冷引起的肌电干扰；

步骤3直接将石墨碳盘状电极放置在人体待测部位；

步骤4将电极连接线连接至脑电图测试仪；

步骤5调整阻抗/噪音后,开始进行脑电图测试；

步骤6测试完毕，直接取下石墨碳盘状电极即可。

本发明通过在盘状电极上卡嵌或粘附连接石墨碳膜层，可以直接将石墨碳盘状电极放置在人体待测试部位进行检测，省掉了原有盘状电极使用前在电极上涂敷导电膏及使用后清洗导电膏的繁琐操作，在保证良好测量阻抗的同时，大大节省了测量的时间，简化了操作。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是现有技术脑电图测试仪盘状电极连接方式示意图。

图2是现有技术盘状电极透视图。

图3是本发明第一实施例石墨碳盘状电极的剖面图。

图4是本发明第二实施例石墨碳盘状电极的剖面图。

图5是本发明石墨碳膜层在不同合成温度下的阻抗。

图6是本发明石墨碳膜层在不同合成温度下的强度。

图7a、7b、7c分别是本发明石墨碳膜层在900℃/800℃/600℃合成温度下的扫描电镜图。

图8是本发明石墨碳盘状电极表面改性后的扫描电镜图。

图9是本发明石墨碳盘状电极与现有技术盘状电极测量结果比较图。

标号说明：

1盘状电极；2电极连接线；3脑电图测试仪；4显示器；11弧形部分；12耳形部分；13椭圆形孔洞；21盘状电极部分；211盘状电极弧形部分；212盘状电极耳形部分；22石墨碳膜层；221石墨碳膜层弧形区域；222石墨碳膜层卡槽；223隔离层；31盘状电极部分；311盘状电极弧形部分；312盘状电极耳形部分；32石墨碳膜层；321石墨碳膜层弧形区域；322粘着层。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

在本发明的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。附图为原理图或者概念图，各部分厚度与宽度之间的关系，以及各部分之间的比例关系等等，与其实际值并非完全一致。

以下结合附图对本发明提出的石墨碳盘状电极及其制备和使用方法做进一步详细说明。需说明的是，附图采用简洁概况的形式，未涵盖实现该控制方法所需全部的硬件信息，仅用以方便、清晰的辅助说明本发明实施例的目的。

图1是现有技术中脑电图检测仪盘状电极连接方式示意图，盘状电极1通过电极连接线2与脑电图测试仪3的放大器相连，用于外接人体，并将获取到的人体脑电波信息经由电极连接线2传输给脑电图测试仪3；脑电图测试仪3，用于将脑电波信息放大、处理并最终在显示器4上进行显示。

图2是现有技术中盘状电极的透视图，盘状电极1由弧形部分11及耳形部分12构成，在弧形部分11的中心有椭圆形孔洞13，实际使用时，需将导电膏经由椭圆形孔洞13注入导电膏，然后盘状电极1用胶带固定在头皮上，此盘状电极优点是牢固、不易脱落，待测者可以卧位记录，适合于睡眠记录、长程记录及对不合作的儿童记录，但是使用前需要注入导电膏，使用完毕后需要将导电膏冲洗干净，过程较繁杂，取下可能损伤受检者毛发。

鉴于此，本发明给出如下改善方案：

实施例一：

图3给出了本发明提供的第一实施例的剖面图，在本实施例中，石墨碳盘状电极由盘状电极部分21及石墨碳膜层22构成，进一步的，盘状电极部分21由盘状电极弧形部分211及盘状电极耳形部分212构成，其特征在于还包括石墨碳膜层22，所述石墨碳膜层22在盘状电极弧形部分211对应区域契合弧形部分设置石墨碳膜层弧形区域221，实现石墨碳膜层22与盘状电极部分21的良好接触，同时在盘状电极耳形部分212垂直方向外平面设置石墨碳膜层卡槽222，使盘状电极部分21与石墨碳膜层22卡嵌连接。在本实施例中石墨碳膜层卡槽222与盘状电极耳形部分垂直方向外平面的夹角为90°，当然根据需要也可进一步设置为小于90°，实现石墨碳膜层22与盘状电极耳形部分212更好的卡嵌。另外，为了防止石墨碳盘状电极使用时采用丝绸胶带固定时可能会造成对石墨碳膜层的粘附，在石墨碳膜层卡槽222上方设置隔离层223，所述隔离层223可以与石墨碳膜层粘附连接，同时隔离层背离石墨碳膜层的平面为光滑面，易于与丝绸胶带剥离，可多次使用；所述隔离层223也可以是隔离纸，将其简单放置在石墨碳膜层，并不与石墨碳膜层粘附，在单次使用后废弃处理。

需要说明的是，因为本实施例不需要使用导电膏，因此图2中原盘状电极的椭圆形孔洞13在本实施例中取消，另外根据实际需要，本实施例中盘状电极弧形部分211可以根据实际需要设置为非弧形设计，如矩形设计等，石墨碳膜层同步配合矩形设计。实施例二同样可以依此设计，此处不再赘述。

可以看出，在本实施例中，将石墨碳膜层通过卡嵌连接盘状电极部分，石墨碳膜层弧形区域与盘状电极部分弧形部分契合，可以达到较好的接触阻抗，同时此结构不需要额外涂敷及清洗导电膏，极大的简化了操作。

实施例二：

图4给出了本发明提供的第二实施例的剖面图，在本实施例中，石墨碳盘状电极由盘状电极部分31及石墨碳膜层32构成，进一步的，盘状电极部分31由盘状电极弧形部分311及盘状电极耳形部分312构成，其特征在于还包括石墨碳膜层32，所述石墨碳膜层32在水平方向上未超出盘状电极耳形部分312，所述石墨碳膜层32在盘状电极弧形部分311对应区域契合弧形部分设置石墨碳弧形区域321，并且在石墨碳弧形区域321上方设置粘着层322，实现石墨碳膜层22与盘状电极部分21的粘附连接。本实施例中粘着层32设置于图2中原盘状电极的椭圆形孔洞区域，在实际应用中，可以根据需要进行粘附位置及粘附面积的调整。

可以看出，在本实施例中，将石墨碳膜层通过粘着层与盘状电极部分进行连接，同时石墨碳膜层弧形区域与盘状电极部分弧形部分契合，可以达到较好的接触阻抗，同时此结构不需要额外涂敷及清洗导电膏，极大的简化了操作。

另外，作为本实施例的扩展，也可不设置粘着层322，在使用时需将石墨碳膜层先行卡放在盘状电极部分，然后再放置于人体的待测部位，操作相对繁琐，但方便石墨碳膜层万一损坏后的更换。

本发明同时提供石墨碳膜层的制备方法，具体描述如下；

首先，在本实施例中选取具有实施例一或实施例二中石墨碳膜层结构的商用三聚氰胺泡绵，在N₂保护下进行高温碳化，需要说明的是不同的碳化温度对石墨碳膜层的性能影响较大，图5给出了本发明石墨碳膜层在相同碳化时间3小时，不同合成温度下的阻抗，可以看出300℃碳化时，所得到的石墨碳膜层的阻抗值为20MΩ，而随着碳化温度的升高，700℃碳化时，所得到的石墨碳膜层的阻抗值为2000Ω，当温度进一步升高碳化温度至900℃时，石墨碳膜层的阻抗值降为200Ω以下。在本发明中石墨碳膜层的碳化温度优选为700-900℃，碳化时间为1-6小时。

另外，碳化温度对石墨碳膜层的强度影响也较大，图6给出了700℃、800℃、900℃合成温度，碳化时间为3小时下的石墨碳膜层的拉曼光谱图，从图中可以看出，当温度从700℃增加到900℃时，石墨碳膜层的强度依次增加。

图7a、7b、7c分别给出了本发明石墨碳膜层在900℃/800℃/600℃合成温度，碳化时间为3小时下的扫描电镜图，从图中可以看出碳化温度越高，石墨碳膜层的网状结构越致密，对应解释了图5中随碳化温度的升高，石墨碳膜层的阻抗减小，另外随着碳化温度的升高，石墨碳框架裂缝越少，对应解释了图6中随碳化温度的升高，石墨碳膜层的强度越高。

同时，本发明还提出，为了进一步优化石墨碳膜层的力学性能，石墨碳膜层可以经表面改性剂处理，在本发明中，表面改性剂可以是有机聚合物或金属纳米膜。进一步地，所述有机聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚吡咯、聚乙炔；金属纳米膜为铜纳米膜、银纳米膜。图8给出了石墨碳膜层经聚二甲基硅氧烷改性后的扫描电镜图，经过改性后的石墨碳膜层可有效保护石墨碳膜层，提高其力学性能，改善石墨碳膜层使用时重复变形可能造成的框架裂缝。

经过以上碳化方法制备的石墨碳膜层通过粘附或者卡嵌的方式与盘形电极连接，就形成了本发明的新型石墨碳盘状电极。

本发明同时提供了新型石墨碳盘状电极的使用方法，具体如下：

步骤1将脑电图测试仪放置于屏蔽室内,防止外界交流电噪音干扰；

步骤2室温要求保持温度(不低于18℃),避免因寒冷引起的肌电干扰；

步骤3直接将石墨碳盘状电极放置在人体待测部位；

步骤4将电极连接线连接至脑电图测试仪；

步骤5调整阻抗/噪音后,开始进行脑电图测试；

步骤6测试完毕，直接取下石墨碳盘状电极即可。

本发明利用新型石墨碳盘状电极及现有使用导电膏导通的盘状电极同步进行测试，随机选取2位患者分别进行常规脑电图描记，电极连接采用常规16导联连接方式，并截取耳电极及参考电极的的测试结果进行比较，测试结果如图9所示，可以看出，采用石墨碳盘状电极测试结果与使用导电膏导通的盘状电极测量基线稳定性相当，完全满足实际测量需求，但不同的是石墨碳盘状电极在实际使用过程中，大大简化了操作，节省了测量前后的时间。

综上所述，本发明通过结构优化，可以将石墨碳盘状电极直接放置在人体待测部位进行检测，省掉了原有盘状电极使用前在电极上涂敷导电膏及使用后清洗导电膏的繁琐操作，在保证良好测量阻抗的同时，大大节省了测量的时间，简化了操作。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种石墨碳盘状电极，包括盘状电极、电极连接线、脑电图测试仪、显示器；

所述盘状电极，通过电极连接线与脑电图测试仪的放大器相连，用于外接人体，获取人体脑电波信息；

所述电极连接线，其一端连接盘状电极，另一端连接脑电图测试仪的放大器，用于将盘状电极的脑电波信息传输给脑电图测试仪；

所述脑电图测试仪，用于将脑电波信息放大、处理并输出；

所述显示器，用于显示脑电波测试信息；

其特征在于所述盘状电极与石墨碳膜层连接，所述石墨碳膜层在盘状电极弧形部分对应区域契合弧形部分设置石墨碳膜层弧形区域，同时在盘状电极耳形部分垂直方向外平面设置石墨碳膜层卡槽，使盘状电极部分与石墨碳膜层卡嵌连接；石墨碳膜层卡槽与盘状电极耳形部分垂直方向外平面的夹角小于或等于90°；所述石墨碳膜层卡槽上方设置隔离层，所述隔离层与石墨碳膜层粘附连接或者放置于石墨碳膜层上，隔离层背离石墨碳膜层的平面为光滑面；

所述石墨碳膜层由三聚氰胺泡棉在N2保护下经700-900℃高温碳化而成，所述高温碳化时间为1-6小时。

2.如权利要求1所述的石墨碳盘状电极，其特征在于，所述石墨碳膜层经表面改性剂处理。

3.如权利要求2所述的石墨碳盘状电极，其特征在于，所述表面改性剂为有机聚合物或金属纳米膜。

4.如权利要求3所述的石墨碳盘状电极，其特征在于，所述有机聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚吡咯、聚乙炔；金属纳米膜为铜纳米膜、银纳米膜。

5.一种石墨碳盘状电极使用方法，该方法基于权利要求1-4任一项所述的石墨碳盘状电极，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1将脑电图测试仪放置于屏蔽室内,防止外界交流电噪音干扰；

步骤2室温要求保持温度，所述温度不低于18℃,避免因寒冷引起的肌电干扰；

步骤3直接将石墨碳盘状电极放置在人体待测部位；

步骤4将电极连接线连接至脑电图测试仪；

步骤5调整阻抗/噪音后,开始进行脑电图测试；

步骤6测试完毕，直接取下石墨碳盘状电极。