CN108742608B - 一种基于导电液的脑电采集电极 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于导电液的脑电采集电极，属于脑机接口技术领域，解决了现有技术中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液的自动化注入，与头皮接触弹性差，使用舒适度低等技术问题。一种基于导电液的脑电采集电极，包括底座、壳体、电极柱、进口逆止阀、出口截止阀和导线，进口逆止阀和出口截止阀分别设置于壳体两侧，电极柱安装在底座上，底座与壳体限定储液腔，进口逆止阀和出口截止阀可被构造为将储液腔内的导电液与外导电液进行隔离的装置，可防止多通道电极之间因导电液导电而导致的信号串扰。实现了对脑电信号的长时有效采集与监测。

Description

一种基于导电液的脑电采集电极

技术领域

本发明涉及脑机接口技术领域，尤其涉及一种基于导电液的脑电采集电极。

背景技术

目前常用脑电采集湿电极主要采用的导电介质有导电膏和导电液，其中基于导电液的湿电极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注入导电液，而且采用的导电液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采集、监测，须多次重复注入导电液，耗时耗力，而现有湿电极的结构形式不易实现导电液的多通道自动化注入，否则会因导电液导电而引起各通道电极之间信号串扰；二是现有以导电液为导电介质的湿电极与头皮接触弹性差，佩戴使用不舒服。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于导电液的脑电采集电极，用以解决现有湿电极在使用过程耗时、繁琐，连续使用时间短，不易实现多通道电极导电液的自动化注入，与头皮接触弹性差，使用舒适度低等技术问题。

一方面，本发明实施例提供了一种基于导电液的脑电采集电极，包括壳体、底座、电极柱、进口逆止阀、出口截止阀和导线；所述进口逆止阀和出口截止阀分别设置于壳体两侧；所述电极柱安装在底座上，底座与壳体限定储液腔；所述进口逆止阀和出口截止阀可被构造为将储液腔内的导电液与外导电液进行隔离的装置。

上述技术方案的有益效果如下：储液腔注入导电液结束后，通过进口逆止阀和出口截止阀对储液腔内的导电液和储液腔外的导电液进行隔离，防止各电级之间串通，避免信号串扰。

本发明的另一个实施例中，所述电极柱为多个，且为柔性结构，以粘接的方式安装在所述底座上；所述电极柱的与头皮接触的一端构造于与人脑头皮的曲面相配合。

本发明的另一个实施例中，所述电极柱包括球导套、球形体和电极弹簧；所述球导套为阶梯柱形结构，其中间部分为台阶形通孔，该台阶形通孔一端为球形面，另一端为节流口；所述球形体与所述球形面配合，球形体可沿球导套的台阶形通孔移动；所述电极弹簧置于球导套的台阶形通孔内。

上述技术方案的有益效果如下：电极柱中的球形体可沿球导套内孔移动，电极弹簧可向球形体提供复位弹力，以此来保证电极柱的柔韧性及密封性，在柔性电极柱作用下，电极柱可以很好的跟随人脑的曲面，从而保证该电极与头皮形成良好接触，既增加电极与皮肤的接触面积，又能保证每个电极柱受力均匀，接触紧密且无不适感。

本发明的另一个实施例中，所述进口逆止阀与所述出口截止阀联动，注入导电介质时，由进口逆止阀带动出口截止阀，用以确定进口逆止阀及出口截止阀同时处于开启状态；导电介质注入完毕后，所述进口逆止阀及出口截止阀同时处于关闭状态。

本发明的另一个实施例中，所述进口逆止阀和所述出口截止阀均包括管接头，导套，阀芯，密封结构，弹簧；其中所述管接头与所述导套粘接固定，所述管接头与所述导套限定了安装阀芯的空间；所述弹簧套接在所述阀芯上；所述进口逆止阀的所述密封结构在所述阀芯与所述管接头间形成密封，所述出口截止阀的所述密封结构在所述阀芯与所述导套间形成密封。

本发明的另一个实施例中，所述进口逆止阀包括进口管接头、进口导套、进口阀芯、进口密封结构和进口弹簧；所述进口管接头为阶梯形圆柱体，内部为有锥形面过渡的台阶通孔，所述进口导套中间部分设置台阶形通孔；所述进口阀芯中间为O形圈槽，其两端为十字形导杆，所述O形圈槽一侧凸台内部有凹槽，所述进口弹簧套在所述进口阀芯一侧的十字形导杆上，所述进口弹簧的一端抵住进口阀芯O形圈槽一侧凸台内部凹槽底部端面，另一端抵住所述进口导套内部台阶形通孔的台阶面上；所述进口密封结构置于所述进口阀芯的O形圈槽中；所述出口截止阀包括出口管接头、出口导套、出口阀芯、出口密封结构和出口弹簧，所述出口管接头为阶梯形圆柱体，中间部分为台阶形通孔，所述出口导套内部有锥形面过渡的台阶通孔；所述出口阀芯中间有O形圈槽，其两端为十字形导杆，所述出口阀芯的O形圈槽一侧凸台内部有凹槽，所述出口弹簧套在所述出口阀芯一侧的十字形导杆上，所述出口弹簧的一端抵住出口阀芯O形圈槽一侧凸台内部凹槽底部端面，另一端抵住所述出口管接头内部台阶形通孔的台阶面上；所述出口密封结构置于所述出口阀芯的O形圈槽中

上述技术方案的有益效果是：在电极柱的球形线密封和封闭容腔的真空效应共同作用下，可有效减缓导电液的损耗，延长电极有效采集时间。

本发明的另一个实施例中，所述底座、球导套、球形体、弹簧导体材料；所述壳体、管接头、导套、阀芯绝缘材料。

本发明的另一个实施例中，所述壳体为一端开口的空腔圆柱体结构，在所述壳体的外侧壁分别设置两个凸台，凸台上开设用于安装所述进口逆止阀和所述出口截止阀的通孔。

本发明的另一个实施例中，所述进口逆止阀和所述出口截止阀粘接固定在凸台的通孔中。

本发明的另一个实施例中，所述底座上设置接线端口，所述一个凸台上设置导线孔。

本发明中，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。本发明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，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

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

图1为一种基于导电液的脑电采集电极的外观示意图；

图2为一种基于导电液的脑电采集电极的内部结构示意图；

附图标记：

1-底座；2-壳体；3-电极柱；4-进口逆止阀；5-出口截止阀；6-导线；7-进口管接头；8-进口导套；9-进口阀芯；10-进口O形圈；11-进口弹簧；12-出口管接头；13-出口导套；14-出口阀芯；15-出口O形圈；16-出口弹簧；17-球导套；18-球形体；19-电极弹簧；20-储液腔。

具体实施方式

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

本发明的一个具体实施例，公开了一种基于导电液的脑电采集电极，包括底座1，壳体2，电极柱3，进口逆止阀4，出口截止阀5和导线6；其中进口逆止阀4包括进口管接头7，进口导套8，进口阀芯9，进口O形圈10和进口弹簧11；出口截止阀5包括出口管接头12，出口导套13，出口阀芯14，出口O形圈15和出口弹簧16；电极柱包括球导套17，球形体18和电极弹簧19；所述进口阀芯9与出口阀芯14结构形式相同。

壳体2为一端开口的空腔圆柱体结构，通过止口与底座1进行限位操作，并将壳体2与底座1粘接固定在一起，其中壳体2与底座1限定的内部空间构成储液腔20。具体到本实施例，在壳体2的下端面设置凸边，底座1上加工出凹槽，通过凸边与凹槽的配合形成止口定位。值得注意的是，也可以在壳体2的下端加工出凹槽，底座1的上端面设置凸边，更进一步，为了防止壳体2或底座1的形变导致定位不精确，可以通过设计反止口将壳体2与底座1进行定位。

如图1、2所述，壳体2两侧分别设置凸台，每侧凸台上各开设一个通孔，该通孔限定了安装进口逆止阀4和出口截止阀5的安装空间，左右两个通孔均与壳体2内部空腔相通，所述壳体的一侧凸台设置导线孔，导线6可以从该导线孔中穿出。具体到本实施例，在壳体右侧凸台的设置有导线孔，进口逆止阀4和出口截止阀5通过粘接的方式安装于壳体两侧凸台上的通孔内。

进口逆止阀4的进口管接头7和进口导套8如前文所述的壳体和底座的固定方式相同，均是利用止口进行限位、通过粘接固定，在此不作详述。如图2所示，进口管接头7为阶梯形圆柱体，进口管接头7内部为有锥形面过渡的台阶通孔，进口导套8中间部分设置台阶形通孔，进口阀芯9中间为O形圈槽，O形圈槽一侧凸台内部有凹槽，进口阀芯9两端为十字形导杆，进口O型圈10置在进口阀芯9的O形圈槽中；进口弹簧11套在进口阀芯9一侧的十字形导杆上，一端抵住阀芯O形圈槽一侧凸台内部凹槽底部端面，一端抵住导套A内部台阶形通孔的台阶面上。在进口弹簧11的作用下，进口阀芯9右移，并使进口O形圈10压在进口管接头7内部台阶通孔的锥形面上，在O形圈槽底部和锥形面上形成密封。

出口截止阀5的出口管接头12和出口导套13如前文所述的壳体和底座的固定方式相同，均是利用止口进行限位、通过粘接固定，在此不作详述。如图2所示，出口管接头12为阶梯型圆柱体，中间部分为台阶形通孔，出口导套13内部为有锥形面过渡的台阶通孔；出口阀芯14中间为O形圈槽，O形圈槽一侧凸台内部有凹槽，出口阀芯14两端为十字形导杆，出口O型圈15置在出口阀芯14的O形圈槽中；出口弹簧16套在出口阀芯14一侧的十字形导杆上，一端抵住阀芯O形圈槽一侧凸台内部凹槽底部端面，一端抵住出口管接头12内部台阶形通孔的台阶面上。在出口弹簧16的作用下，出口阀芯14右移，并使出口O形圈15压在出口导套13内部台阶通孔的锥形面上，在O形圈槽底部和锥形面上形成密封。

底座1的上端面设置有接线端口，导线一端焊接在该接线端口上，另一端可沿导线孔伸出；底座1的底部端面设置阶梯通孔，该阶梯通孔提供电极柱3的安装空间，具体到本实施例，底座1的底部端面设置七个阵列阶梯通孔，电极柱3通过粘接的方式安装于上述阶梯通孔内。如图2所述，所述电极柱的球导套17优选为阶梯柱形结构，其中间部分为台阶形通孔，该台阶形通孔一端为球形面，用于与球形体18配合，另一端为节流口，导电液由储液腔经底座上的阶梯通孔后，再经球导套17上的节流口进入电极柱球导套的台阶形通孔内。球形体18置于台阶形通孔的球形面中，使得部分球形体18置于球导套17的台阶形通孔内，部分球形体18外露并与头皮接触，球形体18可沿球导套17的台阶形通孔移动，电极弹簧19置于球导套17的台阶形通孔内。具体到本实施例，弹簧设置在球导套17的台阶形通孔的内部台阶面和球形体18之间。当电极柱3中的球形体18沿球导套17的台阶形通孔移动时，电极弹簧19向球形体提供复位弹力，以此来保证电极柱3的柔韧性和密封性，在柔性电极柱的作用下，电极柱可以很好的跟随人脑的曲面，从而保证该电极与头皮形成良好接触，既增加电极与皮肤的接触面积，又能保证每个电极柱受力均匀，接触紧密且无不适感。

值得注意的是，本实施例中的底座1、球导套17、球形体18、电极弹簧19为不锈钢或其他良导体材料，壳体2、进口管接头7、进口导套8、进口阀芯9、出口管接头12、出口导套13、出口阀芯14为尼龙材料或其他绝缘材料。由电极柱探测得到的脑电信号，经由底座1、导线6传导至电极外侧，最后传输至后端放大器等处理电路。

由底座1、壳体2形成的储液腔20与电极柱的球导套17内部台阶形通孔相贯通，由导电介质供给源向多通道电极自动注入导电液时，导电液经由进口逆止阀4的进口管接头7内部孔道，推动进口阀芯9并带动出口阀芯14左移，进口阀芯9和出口阀芯14左移时带动进口O形圈10和出口O形圈15一起左移，打开电极进口和出口，导电液经由电极进口进入储液腔20，当储液腔20内导电液液面高度达到出口截止阀5的出口时，储液腔内多余导电液经由出口截止阀流出电极；导电液注入结束后，在进口弹簧11和出口弹簧16作用下，进口阀芯9和出口阀芯14右移，进口O形圈10对电极进口进行封堵，出口O形圈15对电极出口进行封堵，在储液腔内导电液与电极进口、出口外导电液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。储液腔内导电液最终经电极柱球导套内部球形面流到球形体表面，在电极柱和头皮之间形成导电液层，降低头皮与电极接触界面阻抗。在电极柱的球形线密封和封闭容腔的真空效应共同作用下，可有效减缓导电液的损耗，延长电极有效采集时间。

值得注意的是，该电极主要作基于导电液的湿电极用，也可作基于导电膏的湿电极用，在对信号质量要求不高的情况下，也可作为干电极使用，无需注入导电介质。

综上所述，本申请提供了一种基于导电液的脑电采集电极，采用进口逆止阀和出口截止阀实现了导电液在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液供给源向多通道电极同时、自动注入导电液；本申请的电极柱采用球形体轴向柔性移动的结构形式，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；且本申请的对电极柱采用球形线密封和封闭容腔的真空效应共同作用下，有效减缓导电液的损耗，延长电极有效采集时间。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于导电液的脑电采集电极，其特征在于，包括底座(1)、壳体(2)、电极柱(3)、进口逆止阀(4)、出口截止阀(5)和导线(6)；

所述进口逆止阀(4)和出口截止阀(5)分别设置于壳体两侧；

所述电极柱(3)安装在底座(1)上，所述底座(1)与壳体(2)限定储液腔(20)；

所述进口逆止阀(4)和出口截止阀(5)可被构造为将储液腔(20)内的导电液与外导电液进行隔离的装置；

所述进口逆止阀(4)和所述出口截止阀(5)均包括管接头、导套、阀芯、密封结构和弹簧；其中所述管接头与所述导套连接，所述管接头与所述导套限定了安装阀芯的空间；所述弹簧安装在所述阀芯上；所述进口逆止阀的所述密封结构在所述阀芯与所述管接头间形成密封，所述出口截止阀的所述密封结构在所述阀芯与所述导套间形成密封。

2.根据权利要求1的基于导电液的脑电采集电极，其特征在于，所述电极柱(3)为多个，且为柔性结构，以粘接的方式安装在所述底座上；所述电极柱(3)的与头皮接触的一端构造为与人脑头皮的曲面相配合。

3.根据权利要求2的基于导电液的脑电采集电极，其特征在于，所述电极柱(3)包括球导套(17)、球形体(18)和电极弹簧(19)；所述球导套(17)为阶梯柱形结构，其中间部分为台阶形通孔，所述台阶形通孔一端为球形面，另一端为节流口；所述球形体(18)与所述球形面配合，并可沿所述球导套(17)的台阶形通孔移动；所述电极弹簧(19)置于球导套的台阶形通孔内。

4.根据权利要求1-3中任一项的基于导电液的脑电采集电极，其特征在于，所述进口逆止阀(4)与所述出口截止阀(5)联动，注入导电介质时，由进口逆止阀带动出口截止阀，用以确定进口逆止阀及出口截止阀同时处于开启状态；导电介质注入完毕后，所述进口逆止阀(4)及出口截止阀(5)同时处于关闭状态。

5.根据权利要求1的基于导电液的脑电采集电极，其特征在于，所述进口逆止阀(4)包括进口管接头、进口导套、进口阀芯、进口密封结构和进口弹簧；所述进口管接头为阶梯形圆柱体，内部为有锥形面过渡的台阶通孔，所述进口导套中间部分设置台阶形通孔；所述进口阀芯中间为O形圈槽，其两端为十字形导杆，所述O形圈槽一侧凸台内部有凹槽，所述进口弹簧套在所述进口阀芯一侧的十字形导杆上，所述进口弹簧的一端抵住进口阀芯O形圈槽一侧凸台内部凹槽底部端面，另一端抵住所述进口导套内部台阶形通孔的台阶面上；所述进口密封结构置于所述进口阀芯的O形圈槽中；

所述出口截止阀(5)包括出口管接头、出口导套、出口阀芯、出口密封结构和出口弹簧，所述出口管接头为阶梯形圆柱体，中间部分为台阶形通孔，所述出口导套内部有锥形面过渡的台阶通孔；所述出口阀芯中间有O形圈槽，其两端为十字形导杆，所述出口阀芯的O形圈槽一侧凸台内部有凹槽，所述出口弹簧套在所述出口阀芯一侧的十字形导杆上，所述出口弹簧的一端抵住出口阀芯的O形圈槽一侧凸台内部凹槽底部端面，另一端抵住所述出口管接头内部台阶形通孔的台阶面上；所述出口密封结构置于所述出口阀芯的O形圈槽中。

6.根据权利要求3的基于导电液的脑电采集电极，其特征在于，所述底座(1)、球导套(17)、球形体(18)、电极弹簧(19)为导体材料；所述壳体(2)、管接头、导套、阀芯为绝缘材料。

7.根据权利要求1-3、5和6任一项的基于导电液的脑电采集电极，其特征在于，所述壳体(2)为一端开口的空腔圆柱体结构，在所述壳体(2)的外侧壁分别设置两个凸台，凸台上开设通孔，该通孔构造为安装所述进口逆止阀(4)和所述出口截止阀(5)。

8.根据权利要求7所述的基于导电液的脑电采集电极，其特征在于，所述进口逆止阀(4)和所述出口截止阀(5)粘接固定在凸台的通孔中。

Images