CN107928667A - 一种脑电采集湿电极 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种脑电采集湿电极，包括壳体、底座、球形基板和电极柱，所述壳体固定在所述底座的上端，所述球形基板安装在所述壳体与所述底座的连接处内，所述球形基板能够在所述连接处做万向转动；所述电极柱安装于所述球形基板的下端，所述电极柱能够相对于所述球形基板上下运动。本申请采用电极柱轴向伸缩和球形基板倾斜调心相结合的结构形式，提高电极的柔韧性及其对头皮接触点的曲率拟合度；同时，具有导电介质注入后绝缘截止的功能，防止多通道电极之间导电介质串通，避免信号串扰，可利用该功能实现由导电介质供给源向多通道电极同时、自动注入导电介质，实现脑电信号的长时有效监测、采集。

Description

一种脑电采集湿电极

技术领域

本申请涉及脑电采集技术领域，尤其涉及一种脑电采集湿电极。

背景技术

在头皮脑电信号采集过程中电极扮演着关键角色，作为人体和外部测量设备之间的接口，电极的性能直接决定脑电信号采集的质量。

脑电采集电极一般有干电极和湿电极两种，采用湿电极在准备良好的情况下能够实现电极与头皮之间的低阻抗接触，采集的脑电数据信噪比较高，但现有湿电极仍存在以下两方面的问题：一是实验准备过程耗时、繁琐，需要在外人辅助下花费较多时间和精力对每个采集位置逐个手动涂抹导电膏或注入导电液，而且采用的导电液或导电膏会受人体体温及环境温度的影响而不断蒸发变干，使得电极阻抗随之增大，脑电信号质量下降，为实现脑电信号的长时有效监测、采集，须多次重复注入导电介质，耗时耗力，而现有湿电极的结构形式不易实现导电介质的多通道自动化注入，否则会因导电介质的流动性而引起各通道电极之间串通，导致信号串扰；二是现有湿电极与头皮接触点曲率拟合度低，且柔韧性差，佩戴使用不舒服。

发明内容

鉴于上述的分析，本申请旨在提供一种脑电采集湿电极，用以解决现有湿电极存在的使用过程耗时、繁琐，连续使用时间短，不易实现多通道电极导电介质的自动化注入，与头皮接触点曲率拟合性差，使用舒适度低的问题。

本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种脑电采集湿电极，包括壳体、底座、球形基板和电极柱，所述壳体固定在所述底座的上端，所述球形基板安装在所述壳体与所述底座的连接处内，所述球形基板能够在所述连接处做万向转动；所述电极柱安装于所述球形基板的下端，所述电极柱能够相对于所述球形基板上下运动。

本申请有益效果如下：本申请将电极柱安装于球形基板的下端，且电极柱能够相对于球形基板上下运动，球形基板能够在连接处做倾斜运动，能够提高电极的柔韧性及其对头皮接触点的曲率拟合度。

在上述方案的基础上，本申请还做了如下改进：

进一步的，所述电极柱有多个，所述电极柱以阵列方式安装在所述球形基板的下端；所述电极柱为圆柱形空心结构，所述电极柱的一端为圆弧状，所述圆弧状表面设有微纳孔；所述电极柱的另一端设有环状凸台，所述环状凸台与所述球形基板密封滑动。

本申请在电极柱的圆弧状表面设有微纳孔，以便导电介质缓慢渗出。

进一步的，所述球形基板上开有台阶形通孔，所述电极柱安装在所述台阶形通孔内；所述台阶形通孔中有台阶面，所述台阶面为所述电极柱向下运动的极限位置，所述电极柱相对于所述台阶形通孔上下运动。

本申请在球形基板上设置台阶形通孔，限制电极向下运动范围。

进一步的，还包括导电压板，所述导电压板安装在所述球形基板的上端，通过紧定螺钉A限位；所述导电压板上开有压板通孔，所述压板通孔与所述台阶形通孔的位置相对应。

进一步的，还包括螺旋弹簧，所述弹簧位于所述台阶形通孔中，所述弹簧的一端抵住所述电极柱的上端，另一端抵住所述导电压板的下端。

进一步，所述壳体包括壳体本体和壳体凸耳，所述壳体凸耳固定在所述壳体本体的外侧，所述壳体通过所述壳体凸耳上的通孔与所述底座固定连接，所述壳体与所述底座之间固定有密封件。

采用上述进一步方案的有益效果是：本申请在壳体与底座之间安装有密封件，能够保证壳体与底座之间的密封性能。

进一步，所述壳体本体为一端开口的空腔圆柱体结构，所述壳体本体的开口端与所述底座相连；所述壳体本体的顶部设有沉孔，所述壳体本体的内腔顶端设有凸台，所述凸台上设有凸台通孔，所述凸台通孔与所述沉孔相通。

采用上述进一步方案的有益效果是：本申请在壳体本体上设置凸台，且在凸台上设置与沉孔相通的凸台通孔，便于脑电信号的传输。

进一步的，所述凸台外侧固定有膜片弹簧，所述凸台与所述膜片弹簧之间设有橡胶膜片；所述膜片弹簧通过固定在所述凸台通孔的紧定螺钉B限位。

进一步的，所述壳体本体上开有介质输入孔，所述介质输入孔的一端与所述壳体本体的内腔相连，另一端与导电介质供给源相连。

进一步的，还包括导线A和导线B，所述导线A的一端压接在所述紧定螺钉A与所述导电压板之间，另一端压接在所述紧定螺钉B与所述膜片弹簧之间；所述导线B的一端与所述紧定螺钉B相连，另一端与外部相连。

本申请的有益效果为：

(1)本申请一种脑电采集湿电极主要作为湿电极使用，在对信号质量要求不高的情况下，可作为干电极使用，无需注入导电介质；

(2)本申请一种脑电采集湿电极采用电极柱轴向伸缩和球形基板倾斜调心相结合的结构形式，提高电极的柔韧性及其对头皮接触点的曲率拟合度；

(3)本申请一种脑电采集湿电极具有导电介质注入后绝缘截止的功能，防止多通道电极之间导电介质串通，避免信号串扰，可利用该功能实现由导电介质供给源向多通道电极同时、自动注入导电介质，解决了逐个手动涂抹导电膏或注入导电液方式耗时、繁琐的问题，可实现脑电信号的长时有效监测、采集。

本申请中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本申请的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本申请一种脑电采集湿电极的外部结构示意图；

图2为本申请一种脑电采集湿电极的内部结构示意图。

图中，1-底座，2-壳体，3-橡胶密封垫，4-球形密封件，5-球形基板，6-电极柱，7-活塞密封件，8-紧定螺钉A，9-导电压板，10-螺旋弹簧，11-紧定螺钉B，12-膜片弹簧，13-橡胶膜片，14-盖帽，15-导线A，16-导线B，17-容腔，18-介质入口，19-介质输入孔。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本申请的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本申请的实施例一起用于阐释本申请的原理，并非用于限定本申请的范围。

本申请的一个具体实施例，公开了一种脑电采集湿电极，如图1、2所示，包括底座1，壳体2，橡胶密封垫3，球形密封件4，球形基板5，电极柱6，活塞密封件7，紧定螺钉A8，导电压板9，螺旋弹簧10，紧定螺钉B11，膜片弹簧12，橡胶膜片13，盖帽14，导线A15，导线B16，容腔17，介质入口18，介质输入孔19；其中，壳体2位于底座1上，球形基板5位于底座1和壳体2相连接形成的球窝内；

底座1为圆形环状结构，其外侧设有多个凸耳，每个凸耳上开有通孔，用于与壳体2进行固定，本实施例中有4个凸耳，相邻两个凸耳之间的夹角为90度；底座1的内侧壁为球面结构，其球面结构与球形基板5的外壁相匹配，以保证球形基板5的固定；在底座1的内侧壁上设有球形密封槽，在球形密封槽内安装有球形密封件4，以保证底座1与球形基板5之间的密封性能；

壳体2为尼龙材料，包括壳体本体、壳体凸耳和管接头，壳体凸耳、管接头均固定在壳体本体的外侧；壳体本体为一端开口的圆柱形空腔结构，壳体本体的开口一端与底座1固定相连，壳体本体的顶部设有沉孔，盖帽14内置于壳体本体顶部沉孔内，并与沉孔粘接在一起；壳体本体的内腔中设有壳体凸台，壳体凸台设置在壳体本体的顶壁，且壳体凸台位于沉孔的下端，在壳体凸台中间开有螺纹通孔，螺纹通孔与沉孔相连通，紧定螺钉B11置于壳体凸台中间的螺纹通孔内，与壳体凸台通过螺纹进行连接；壳体本体的顶部内开有介质输入孔19和导线孔，介质入口18布设在壳体凸台旁边，介质输入孔19的一端与管接头相连，另一端与介质入口18相连；管接头为带有介质通孔的圆柱体结构，固定在壳体本体的外壁上，管接头通过介质通孔与壳体本体上的介质输入孔19相连通，同时，管接头上的介质通孔与导电介质供给源相连，为本申请脑电采集湿电极提供导电介质；导线孔中有导线B16，导线B16的一端沿壳体本体的导线孔伸出壳体外部，导线B16的另一端缠绕在紧定螺钉B上；壳体凸耳固定在壳体本体上，且固定在壳体本体开口一侧的侧壁上，本实施例中的壳体凸耳与底座1上的凸耳数量相同，以便于将壳体2固定在底座1上，底座1与壳体2之间可以通过四个支座法兰相连；

在壳体凸台的外侧套有膜片弹簧12，由紧定螺钉B11轴向限位，且在膜片弹簧12与壳体凸台之间设有橡胶膜片13，膜片弹簧12的作用是利用其弹力使得橡胶膜片13对介质入口18进行封堵，使得容腔17内导电介质与介质输入孔19中的导电介质之间进行有效绝缘截止，防止各电极之间串通，避免信号串扰；

值得注意的，底座1与壳体2之间设有橡胶密封垫3，即壳体本体与底座1之间设有橡胶密封垫3，以保证二者之间的密封性；壳体2与底座1内部相连通，形成容腔17，且壳体本体与底座1相连处的内侧壁为球面结构，同样是保证球形基体5的固定；

球形基板5固定在底座1与壳体2相连接处形成的球窝内，球形基板5为球带体结构，球带体结构为使用两个相互平行的平面将球的上下截去剩余的部分；球形基板5的材质为尼龙；在球形基板5的外圆周设有6个阵列台阶状通孔，用于固定电极柱6和导电压板9；在球形基板5的轴心设有螺纹盲孔，用于固定紧定螺钉A8，紧定螺钉A8的作用是将压电导板9固定在球形基板5的上端；

电极柱6为不锈钢或者其他良导体材料，以确保电极柱的导电性能，并防止其因生锈而影响正常的工作；电极柱6包括空心圆柱和空心圆弧，空心圆弧位于空心圆柱的下端，空心圆柱与空心圆弧为内部相连通的一体式结构，空心圆弧的表面设有微纳孔，以便导电介质缓慢渗出；在空心圆柱上端的外侧设有环状凸台，在环状凸台外表面置有活塞密封件槽，活塞密封件7固定在活塞密封件槽内，以保证电极柱6与球形基板5的台阶状通孔之间的密封性；电极柱6位于球形基板5的台阶状通孔中，并与其间隙配合，且台阶状通孔中的台阶面是电极柱6环状凸台向下运动的极限位置；电极柱6通过对螺旋弹簧10的压缩实现相对于球形基板5的上下运动；值得注意的，本实施例中含有6个电极柱，但并不仅限于此，可以根据具体的使用情况对电极柱6的个数进行增减；值得注意的，电极柱6里面放置有海绵、木屑等微渗透物质，以确保导电介质缓慢的由电极柱6流出，在使用时，只要电极柱6的空心圆弧表面湿润即可；

紧定螺钉A8置于球形基板5中间的螺纹盲孔中，与球形基板5螺纹连接，用于导电压板9的限位；

导电压板9为圆形板状结构，在导电压板9的中间设有台阶状通孔，且在导电压板9的外缘置有六个有孔贯通的凸台，导电压板9有凸台一侧的端面与球形基板5的上端面贴合，导电压板9的六个凸台分别置于球形基板5的六个台阶状通孔内，且导电压板9由紧定螺钉A8通过台阶状通孔轴向限位；

螺旋弹簧10置于球形基板5的台阶状通孔内，其一端抵住电极柱6的上端，另一端抵住导电压板9的凸台下端；电极柱6能够相对于球形基板5上下运动，就是通过对螺旋弹簧10的压缩实现的；

导线A15的一端压接在紧定螺钉A8和导电压板9之间，另一端压接在紧定螺钉B11和膜片弹簧12之间；导线B16一端缠绕在紧定螺钉B11的一端，另一端沿壳体导线孔伸出；

值得注意的，由橡胶密封垫8、球形密封件4、活塞密封件7、橡胶膜片13共同密封形成导电介质容腔17，容腔17与电极柱6的中间盲孔及微纳孔相贯通，由导电介质供给源向多通道电极自动注入导电介质时，导电介质经由壳体介质输入孔19、介质入口18并推开橡胶膜片13进入容腔17，介质注入结束后，在膜片弹簧12弹性力作用下，橡胶膜片13对介质入口18进行封堵，在容腔17内导电介质与介质输入孔19中的导电介质之间进行有效绝缘截止，防止各电极之间串通，避免信号串扰；相贯通容腔17内导电介质最终经电极柱6的微纳孔流到电极柱圆弧状表面，在电极柱6和头皮之间形成导电介质层，降低头皮与电极接触界面阻抗；在电极柱6的微纳孔结构、内部填充的微渗透物质与封闭容腔的真空效应共同作用下，可有效减缓导电介质特别是导电液的损耗，延长电极有效采集时间。

值得注意的，本申请中底座1、壳体2、球形基板5为尼龙材料，电极柱6、紧定螺钉A8、导电压板9、螺旋弹簧10、紧定螺钉B11、膜片弹簧12为不锈钢或其它良导体材料；由电极柱6探测得到的脑电信号，经由螺旋弹簧10、导电压板9、导线A15传导至紧定螺钉B11上，并通过缠绕于紧定螺钉B11上的导线B16，传输至后端放大器等处理电路。

值得注意的，本申请中电极柱6的高度相同并且分布在球形基板5的外缘周，电极柱6相对于球形基板5伸缩移动，螺旋弹簧10向电极柱6提供复位弹力，以此来保证电极柱的柔韧性；球形基板5置于壳体2和底座1所形成的球窝内，由于其滑动表面为球形面，因此可在一定角度范围内做万向转动，在电极6的轴向伸缩和球形基板5的倾斜调心共同作用下，电极柱6可以很好的跟随人脑的曲面，从而保证该电极柱6与头皮形成良好接触，既增加电极柱6与皮肤的接触面积，又能保证每个电极柱6受力均匀，接触紧密且无不适感。

值得注意的，本申请中电极柱主要作湿电极用，对信号质量要求不高的情况下，可作为干电极使用，无需注入导电介质。

综上所述，本申请提供了一种脑电采集湿电极，主要作为湿电极，对信号质量要求不高的情况下，也可作干电极使用；同时，本申请中采用电极柱轴向伸缩和球形基板倾斜调心相结合的结构形式，提高电极的柔韧性及其对头皮接触点的曲率拟合度，接触紧密且无不适感，增加使用者的舒适度；且本申请具有导电介质注入后绝缘截止的功能，防止各电极之间串通，避免信号串扰，可利用该功能实现由导电介质供给源向多通道电极同时、自动注入导电介质，解决了逐个手动涂抹导电膏或注入导电液方式耗时、繁琐的问题，可实现脑电信号的长时有效监测、采集。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脑电采集湿电极，其特征在于，包括壳体、底座、球形基板和电极柱，所述壳体固定在所述底座的上端，所述球形基板安装在所述壳体与所述底座的连接处内，所述球形基板能够在所述连接处做万向转动；所述电极柱安装于所述球形基板的下端，所述电极柱能够相对于所述球形基板上下运动。

2.根据权利要求1所述的一种脑电采集湿电极，其特征在于，所述电极柱有多个，所述电极柱以阵列方式安装在所述球形基板的下端；所述电极柱为圆柱形空心结构，所述电极柱的一端为圆弧状，所述圆弧状表面设有微纳孔；所述电极柱的另一端设有环状凸台，所述环状凸台与所述球形基板密封滑动。

3.根据权利要求2所述的一种脑电采集湿电极，其特征在于，所述球形基板上开有台阶形通孔，所述电极柱安装在所述台阶形通孔内；所述台阶形通孔中有台阶面，所述台阶面为所述电极柱向下运动的极限位置，所述电极柱相对于所述台阶形通孔上下运动。

4.根据权利要求3所述的一种脑电采集湿电极，其特征在于，还包括导电压板，所述导电压板安装在所述球形基板的上端，通过紧定螺钉A限位；所述导电压板上开有压板通孔，所述压板通孔与所述台阶形通孔的位置相对应。

5.根据权利要求4所述的一种脑电采集湿电极，其特征在于，还包括螺旋弹簧，所述弹簧位于所述台阶形通孔中，所述弹簧的一端抵住所述电极柱的上端，另一端抵住所述导电压板的下端。

6.根据权利要求4所述的一种脑电采集湿电极，其特征在于，所述壳体包括壳体本体和壳体凸耳，所述壳体凸耳固定在所述壳体本体的外侧，所述壳体通过所述壳体凸耳上的通孔与所述底座固定连接，所述壳体与所述底座之间固定有密封件。

7.根据权利要求4或6所述的一种脑电采集湿电极，其特征在于，所述壳体本体为一端开口的空腔圆柱体结构，所述壳体本体的开口端与所述底座相连；所述壳体本体的顶部设有沉孔，所述壳体本体的内腔顶端设有凸台，所述凸台上设有凸台通孔，所述凸台通孔与所述沉孔相通。

8.根据权利要求7所述的一种脑电采集湿电极，其特征在于，所述凸台外侧固定有膜片弹簧，所述凸台与所述膜片弹簧之间设有橡胶膜片；所述膜片弹簧通过固定在所述凸台通孔的紧定螺钉B限位。

9.根据权利要求6所述的一种脑电采集湿电极，其特征在于，所述壳体本体上开有介质输入孔，所述介质输入孔的一端与所述壳体本体的内腔相连，另一端与导电介质供给源相连。

10.根据权利要求8所述的一种脑电采集湿电极，其特征在于，还包括导线A和导线B，所述导线A的一端压接在所述紧定螺钉A与所述导电压板之间，另一端压接在所述紧定螺钉B与所述膜片弹簧之间；所述导线B的一端与所述紧定螺钉B相连，另一端与外部相连。