CN105411564A

CN105411564A - 一种检测生物电的电极

Info

Publication number: CN105411564A
Application number: CN201610038372.2A
Authority: CN
Inventors: 蒋淑清
Original assignee: 蒋淑清
Current assignee: Smart technology Wuxi Co., Ltd.
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: CN105411564B

Abstract

本发明提供一种检测生物电的电极。该检测生物电的电极，包括一柔性导电材料层，其用于接触待检测的生物体并传导该生物体的生物电；一连接于所述柔性导电材料层的微绒毛层，其用于产生供所述柔性导电材料层与该生物体接触的粘附力本发明检测生物电的电极，包括微绒毛层。微毛层能产生供柔性导电材料层与该待检测生物体接触所需的粘附力，使得柔性导电材料层同该生物体紧密接触，避免了电极的脱落，从而防止了电极脱落所造成的信号噪声和检测不准确的问题。另外，柔性导电材料层，保证了电极的柔性，使得电极佩戴更为舒适。

Description

一种检测生物电的电极

技术领域

本发明涉及电极领域，具体而言，涉及一种检测生物电的电极。

背景技术

生物电，是生物的器官、组织和细胞在生命活动过程中发生的电位和极性变化。它是生命活动过程中的一类物理、物理-化学变化，是正常生理活动的表现，也是生物活组织的一个基本特征。生物体内广泛、繁杂的电现象是正常生理活动的反映，在一定条件下，从统计意义上说生物电是有规律的：一定的生理过程，对应着一定的电反应。因此，依据生物电的变化可以推知生理过程是否处于正常状态，如心电图、脑电图、肌电图等生物电信息的检测等。反之，当把一定强度、频率的电信号输到特定的组织部位，则又可以影响其生理状态，如用“心脏起搏器”可使一时失控的心脏恢复其正常节律活动。应用脑的电刺激术(EBS)可医治某些脑疾患。在颈动脉设置血压调节器，则可调节病人的血压。“机械手”、人造肢体等都是利用肌电实现随意动作的人－机系统。宇航中采用的“生物太阳电池”就是利用细菌生命过程中转换的电能，提供了比硅电池效率高得多的能源。可以预见生物电在医学、仿生、信息控制、能源等领域将会不断开发其应用范围。

目前，习知的用于检测生物电的仪器，包括至少两个外部电极。这种外部电极放置在人体上(例如左和右手臂)，检测体内的生物电信号，并将监测出来的生物电信号作为心脏活动的结果输出。电极基本上是平的，通常通过电极本身上的皮带或粘合剂固定到人的身体上，提高各电极和人体之间的电接触，此外在电极和人体接触的地方，还有敷上了一层薄薄的导电凝胶。例如，中国专利CN204671156U公开了一种用于检测心电图信号的电极，该电极包括金属导电盘，绝缘盘，导电液，其中金属导电盘具有多个通孔，用于容纳导电液；绝缘盘具有刚性结构，并位于金属导电盘的相对面；电极能够容纳导电液，使其分布在通孔内，并且一直延伸到在金属导电盘上，形成具有恒定厚度的导电液层，绝缘盘与金属导电盘电阻性接触。以上现有技术中，电极皆采用刚性材料，因而其硬度较大，检测佩戴对被检测者造成极大的不舒适感。

柔性电极的出现，较好地解决了上述电极佩戴不舒适感的问题。例如中国专利CN201431463Y公开了一种具有机织结构的柔性心电电极。该柔性电极虽然本发明涉及一种具有机织结构的柔性心电电极，包括导电纤维，柔性心电电极具有由导电纬纱和导电经纱互相交织而成的机织结构；机织结构的一个侧面与屏蔽导线之间采用银导电胶相连，另一个侧面为ECG电极。该柔性电极具有可弯曲、可折叠甚至可洗涤的特点，非常适用于穿戴式个人ECG的检测。尽管如此，该柔性电极不贴皮肤，容易脱落，造成信号噪声，造成在走路时，运动时ECG信号无法准确检测。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种检测生物电的电极，该电极能够避免电极的脱落。

一种检测生物电的电极，包括一柔性柔性导电材料层，其用于接触待检测的生物体并传导该生物体的生物电；一连接于所述柔性导电材料层的微绒毛层，其用于产生供所述柔性导电材料层与该生物体接触的粘附力。

进一步地，所述微绒毛层包括多个沿垂直于该生物体接触面排列的微绒毛。

进一步地，所述微绒毛分布密度为2～4万根/mm²，微绒毛的长度为80～500微米，微绒毛的直径为1～7微米。

进一步地，还包括一局部设置于所述柔性导电材料层表面的柔性绝缘层，其用于隔绝所述柔性导电材料层与该生物体的接触。

进一步地，还包括一柔性材料层，所述柔性材料层的一表面部分地安装有所述微绒毛层，所述柔性柔性导电材料层部分设置于所述柔性材料层该表面的非安装微绒毛层的部分。

进一步地，所述微绒毛层设置于所述柔性柔性导电材料层的表面。

进一步地，所述柔性导电材料层开设有多个网孔，所述微绒毛层设置于所述网孔内。

进一步地，还包括一设置于所述柔性导电材料层的非接触该生物体一侧的基材层。

进一步地，所述基材层为由经线和纬线交织而成的弹性纤维布。

进一步地，所述柔性导电材料层电连接有连接器，所述连接器电连接有主机。

本发明检测生物电的电极，包括微绒毛层。微毛层能产生供柔性导电材料层与该待检测生物体接触所需的粘附力，使得柔性导电材料层同该生物体紧密接触，避免了电极的脱落，从而防止了电极脱落所造成的信号噪声和检测不准确的问题。另外，柔性导电材料层，保证了电极的柔性，使得电极佩戴更为舒适。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意图；

图2示出了图1的俯视图；

图3示出了本发明又一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意图；

图4示出了图3的俯视图；

图5示出了本发明再一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意图。

图6示出了本发明又一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意图。

主要元件符号说明：

1柔性导电材料层

2微绒毛层

3柔性绝缘层

4基材层

5柔性材料层

6连接器

7主机。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对检测生物电的电极进行更全面的描述。附图中给出了对检测生物电的电极的首选实施例。但是，对检测生物电的电极可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对对检测生物电的电极的公开内容更加透彻全面。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明实施例检测生物电的电极包括一柔性导电材料层1，其用于接触待检测的生物体并传导该生物体的生物电。以及，一连接于该柔性导电材料层1的微绒毛层2，其用于产生供该柔性导电材料层1与该生物体接触的粘附力。

前述，于柔性导电材料层1的两表面(或侧表面)中，其中一表面接触待检测的生物体(以人体为待检测生物体为例)，利用柔性导电材料层1的导电性将生物电采集到，并传导出去。另外一表面，即非接触人体皮肤的一表面，可用于连接在基材层4上。基材层4主要对柔性导电材料层1其保护作用，例如防水、防磨损等。基材层4可以为多种形式不同的材质，例如为了配合柔性导电层的柔性，可采用弹性纤维布。弹性纤维布既可以无纺布，诸如诸如聚乙烯-聚丙烯共聚物等，也可为TPU；也可为由经线和纬线交织而成的织造布，比如棉、氨纶、涤纶布。基材层的厚度可为0.5mm。

柔性导电材料层1的柔性，指相对于刚性导电材料层而言。其柔性的实施材料很多，其材料可采用有机硅和Au(或者Cu，银)金属粉末的混合物。当然可参照现有技术，例如CN1882280A，在此不再赘述。柔性导电材料层1的厚度可为10～200um。相对于刚性导电材料层而言，柔性导电材料层1在检测生物电时贴合人体皮肤更为舒适，降低了不舒服感。

前述，微绒毛层2由多个沿垂直于该生物体接触面排列的微绒毛所构成。沿垂直于该生物体接触面排列，即单个微绒毛垂直于生物体接触面且它们相互平行，这样一种微绒毛的排列方式，保证了微绒毛层2与生物接触面积最大化。

微绒毛选尺寸可为微米级的管状或纤维状，当然或其它类似形状，比如其长度可为80～120微米，微绒毛的直径可为3～7微米。其分布密度较大，例如为2～4万根/mm²。值得交代的是，这里长度、直径、分布密度等值非必需地使得微绒毛层2产生粘附力的条件，其仅仅为了作为一个示范例来说明微绒毛的大小及密度的概念。

微绒毛层2与人体皮肤接触后，由于绒毛极为细小，其沿垂直于该生物体接触面排列，保证同人体皮肤的表面积很大，分子间的范德华力很大，从而产生足够大的粘附力，可以紧贴在物体表面不脱落。

微绒毛材料可为采用本领域公知的材料，可为聚苯乙烯小球，也可以是自生长的胶包覆盖Cu(OH)₂，也可以TiO₂纳米管微阵列。当然还可参照下面习知的技术：如美国研发出的仿壁虎脚特定可去除的强力胶所述的微绒毛材料，即由垂直排列的微小碳纳米管组成、末端存有无数弯曲的、相互交织在一起的纤维。其粘性超越了壁虎的脚，达到100牛顿每平方厘米，是壁虎脚粘附强度的10倍之多。又例如美国仿造粘合力最高超过自身体重230倍的北方喉盘鱼所研制出来的为强力胶。

应当注意，上述列出的两个微绒毛材料的例子足够使得本领域技术人员获得本发明的可粘附于生物体的微绒毛层2。

为了隔绝该柔性导电材料层1与该生物体的接触，可以于柔性导电材料层1表面设置于一柔性绝缘层3。此处，柔性导电材料层1表面，可以理解的是，为柔性导电材料层1用于接触人体皮肤的那个表面。

不应该混淆的是，此处隔绝该柔性导电材料层1与该生物体的接触，与前述“柔性导电材料层1用于与该生物体的接触”并非矛盾。待检测生物体需要柔性导电材料层1接触的面积有限(以检测人体的心电图为例)，检测心电图仅仅需要柔性导电材料层1接触心脏部位的皮肤。通常柔性导电材料层1的表面要大于心脏部位皮肤的面积。为了防止柔性导电材料层1这部分多出来的部分表面接触到心脏部位之外的其它皮肤所导致的对心电图的信号干扰，需要将这部分多出来的表面隔绝。值得说明的是，柔性绝缘层3也非必要地隔绝该柔性导电材料层1与该生物体的接触的唯一实施方式。例如在不设置柔性绝缘层3的情况下，当柔性导电材料层1接触心脏部位皮肤时，在柔性导电材料层1可能接触到心脏部位皮肤之外的表面同心脏部位之外的其它皮肤之间用绝缘物体(例如干毛巾等)隔绝起来。

前述柔性绝缘层3的设置工艺很多，例如可以采用涂覆绝缘涂层的方式。柔性绝缘层3为常用的绝缘材料，例如硅胶。柔性绝缘层的厚度一般为100～200um。

前述，柔性导电材料层1电还可连接有连接器6，连接器6还可电连接有主机7。连接器6的结构于本技术方案中不加限定，可参考现有技术，例如中国专利CN201180072455.9、CN201280057445.2、CN200810191090.1、CN201310064924.3。主机7用来显示并分析生物电信号。

前述，柔性导电材料层1与微绒毛层2连接的方式很多。例如微绒毛层2可直接设置于柔性导电材料层1的表面，例如微绒毛同柔性导电材料层1材料通过生长的形式，使得微绒毛层2同柔性导电材料层1复合。注意，这里“微绒毛层2层设置于柔性导电材料层1表面”并唯一地理解为微绒毛层2与柔性导电材料层1之间的存在严格的分界面。

或者地，柔性导电材料层1的表面设置有很多网孔，微绒毛设置在该网孔中。该网孔呈现横向纵向排列，也可以呈现蜂窝状排列等，不限于这些形式的排列。

又或者地，微绒毛层2设置于柔性材料层5，该柔性材料层5再直接连接柔性导电层。微绒毛层2设置于柔性材料层5的形式可以为微绒毛材料同柔性材料层5之材料以生长的形式(例如原位生长等)复合。

具体可参照以下的四个实施例。

如图1所示，为本发明一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意图；如图2所示，为图1的俯视图。

于第一种实施例中，电极由基材层4、柔性材料层5、柔性导电材料层1、微绒毛层2和柔性绝缘层3所构成。柔性导电材料层1的一个表面用于接触人体皮肤(为了方便，靠近人体皮肤的一表面为正面，远离人体皮肤一表面为背面)并采集自生物电并传到出去。柔性导电材料层1的背面设置在柔性材料层5的正面，柔性材料层5的背面为基材层4，且柔性材料层5涂覆于基材层4的正面。柔性导电材料层1一直延伸到柔性材料层5的外面。柔性材料层5的正面未设置柔性导电材料层1的部分设置有微毛层。柔性绝缘层3位于导电材料层的正面且位于该正面的非接触人体皮肤的位置，例如图中所示的柔性绝缘层3位于柔性导电材料层1从块状电极延伸到连接器6的细长部分的内侧。柔性导电材料层1通过电连接器6，连接主机7。

如图3所示，为本发明一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意图；如图4所示，为图1的俯视图。

于第二种实施例中，电极由基材层4、柔性导电材料层1、微绒毛层2和柔性绝缘层3所构成。柔性导电材料层1的一个表面用于接触人体皮肤(为了方便，靠近人体皮肤的一表面为正面，远离人体皮肤一表面为背面)并采集自生物电并传到出去。柔性导电材料层1的背面设置在基材层4上。柔性导电材料层1的正面的其中一部分直接设置有微毛层，柔性导电材料层1的正面的其中一部分设置柔性绝缘层3，即柔性绝缘层3位于导电材料层的正面且位于该正面的非接触人体皮肤的位置，例如图中所示的柔性绝缘层3位于柔性导电材料层1从块状电极延伸到连接器6的细长部分的内侧。柔性导电材料层1通过电连接器6，连接主机7。

如图5所示，为本发明一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意图。

于第三种实施例例中，电极由基材层4、柔性导电材料层1、微绒毛层2和柔性绝缘层3所构成。柔性导电材料层1的一个表面用于接触人体皮肤(为了方便，靠近人体皮肤的一表面为正面，远离人体皮肤一表面为背面)并采集自生物电并传到出去。柔性导电材料层1的背面设置在基材层4上。柔性导电材料层1的正面一部分开设有多个网孔，微绒毛层2设置于该网孔内。该网孔状不仅增加绒毛和皮肤的接触面积，还提高防滑性能。柔性绝缘层3位于导电材料层的正面且位于该正面的非接触人体皮肤的位置，例如图中所示的柔性绝缘层3位于柔性导电材料层1从块状电极延伸到连接器6的细长部分的内侧。柔性导电材料层1通过电连接器6，连接主机7。

如图6所示，为本发明又一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意图。

于第四种实施例中，电连接器6位于柔性导电材料层1的中央位置，其它同上述第一种实施例。

本发明检测生物电的电极，包括微绒毛层2。微毛层能产生供柔性导电材料层1与该待检测生物体接触所需的粘附力，使得柔性导电材料层1同该生物体紧密接触，避免了电极的脱落，从而防止了电极脱落所造成的信号噪声和检测不准确的问题。另外，柔性导电材料层1，保证了电极的柔性，使得电极佩戴更为舒适。

尽管以上较多使用了表示结构的术语，例如“柔性导电材料层”、“微绒毛层”、“柔性材料层”、“基材层”等，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种检测生物电的电极，其特征在于，包括一柔性导电材料层，其用于接触待检测的生物体并传导该生物体的生物电；一连接于所述柔性导电材料层的微绒毛层，其用于产生供所述柔性导电材料层与该生物体接触的粘附力。

2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述微绒毛层包括多个沿垂直于该生物体接触面排列的微绒毛。

3.根据权利要求2所述的电极，其特征在于，所述微绒毛分布密度为2～4万根/mm²，微绒毛的长度为80～500微米，微绒毛的直径为1～7微米。

4.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，还包括一局部设置于所述柔性导电材料层表面的柔性绝缘层，其用于隔绝所述柔性导电材料层与该生物体的接触。

5.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，还包括一柔性材料层，所述柔性材料层的一表面部分地安装有所述微绒毛层，所述柔性导电材料层部分设置于所述柔性材料层该表面的非安装微绒毛层的部分。

6.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述微绒毛层设置于所述柔性导电材料层的表面。

7.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述柔性导电材料层开设有多个网孔，所述微绒毛层设置于所述网孔内。

8.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，还包括一设置于所述柔性导电材料层的非接触该生物体一侧的基材层。

9.根据权利要求8所述的电极，其特征在于，所述基材层为由经线和纬线交织而成的弹性纤维布。

10.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述柔性导电材料层电连接有连接器，所述连接器电连接有主机。