CN110225712A - 刷电极 - Google Patents

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Abstract

刷电极包括可连接到外部装置的电极基座，该外部装置被配置成生成电信号或接收电信号。多个绞线电极从电极基座向外延伸。每个绞线电极的远端被配置成接触皮肤表面。绞线电极被配置成保持电解质以促进去往皮肤表面的电信号的离子导电或来自皮肤表面的电信号的离子导电。

Description

刷电极
技术领域
本发明涉及用于与身体接触的电极。更具体地，本发明涉及刷电极。
背景技术
各种医学应用或其他应用受益于非侵入性且对由人、动物、其他生物形式的身体产生的各种电信号敏感的电极。例如，各种非侵入性医学诊断、治疗或研究程序可以利用放置在皮肤上的此类电极。此类程序包括例如脑电图(EEG)、心电图(ECG)、肌电图(EMG)和其他诊断技术。诊断或治疗技术可包括脑电刺激、肌肉刺激、神经元刺激或其他类型的刺激。
在一些情况下，此类电极可以用于游戏系统、测谎、监控车辆或机器操作员，或实验室内或外的各种其他状况。
通常，用于在皮肤和外部装置之间传导电信号的电极在一个或多个适当位置(例如，在产生电信号或受到外部施加的电信号影响的器官或组织附近)处放置或按压到皮肤上。通常，皮肤和电极之间的界面不是电信号的有效导体。除了其他原因之外，电子部件经由电子和空穴形式的电荷传导来操作，而生理器官、组织和细胞中的电信号通常涉及正离子和负离子形式的电荷的移动。将电信号传导到体内可能需要通过电化学过程进行电荷转换。
为了促进皮肤和电极之间的界面处的电传导，将导电介质放置在界面处。例如，导电介质可包括盐溶液(例如，渗透海绵或其他吸收材料)、导电凝胶或另一种湿介质。导电介质可以放置到皮肤上、电极上或两者上。例如，一些一次性电极预先嵌入垫中，该垫可包括导电介质、粘合剂或两者。
发明内容
因此，根据本发明的实施例，提供了一种刷电极，包括：可连接到外部装置的电极基座，该外部装置被配置成生成电信号或接收电信号；以及从电极基座向外延伸的多个绞线电极，每个绞线电极的远端被配置成接触皮肤表面，该多个绞线电极被配置成保持电解质以促进去往皮肤表面的电信号的离子导电或来自皮肤表面的电信号的离子导电。
此外，根据本发明的实施例，绞线电极聚集成绞线电极的多个簇，多个簇的相邻簇通过没有任何绞线电极的间隙彼此分离。
此外，根据本发明的实施例，多个簇中的簇通过U形钉或套圈保持到基座。
此外，根据本发明的实施例，多个簇电连接到用于连接到外部装置的单个外部连接器。
此外，根据本发明的实施例，多个簇中的至少两个簇连接到用于单独地连接到外部装置的不同的外部连接器。
此外，根据本发明的实施例，刷电极包括用于将多个簇中的两个簇彼此电绝缘的绝缘屏障。
此外，根据本发明的实施例，电极基座的远端面包括多个开口，每个开口被配置成使得多个簇中的每个簇的绞线电极能够向远端向外延伸。
此外，根据本发明的实施例，多个开口被布置成矩形阵列。
此外，根据本发明的实施例，多个绞线电极被配置成通过毛细管力保持电解质。
此外，根据本发明的实施例，多个绞线电极中的绞线电极包括中空芯，该中空芯被配置成填充有电解质，或者被配置成吸收或吸附电解质。
此外，根据本发明的实施例，多个绞线电极中的绞线电极是电阻性的或离子导电的。
此外，根据本发明的实施例，多个绞线电极中的绞线电极的近侧区段是电子导电的，并且该绞线电极的远端区段是电阻性的或离子导电的。
此外，根据本发明的实施例，刷电极包括电解质储存器。
此外，根据本发明的实施例，多个绞线电极包括不同长度的绞线电极。
此外，根据本发明的实施例，电极基座是弯曲的。
此外，根据本发明的实施例，绞线电极从电极基座大致垂直向外延伸。
此外，根据本发明的实施例，绞线电极以与电极基座成倾斜角度从电极基座向外延伸。
此外，根据本发明的实施例，绞线电极横向向外倾斜。
此外，根据本发明的实施例，多个绞线电极中的多个相邻绞线电极终止于单个离子导电尖端中。
此外，根据本发明的实施例，多个绞线电极完全或部分地被套管覆盖。
附图说明
为了更好地理解本发明并且为了了解其实际应用，下面提供并参考以下附图。应注意，附图仅作为示例给出，并且决不限制本发明的范围。相似的部件用相似的参考标号表示。
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的刷电极的横截面。
图2示意性地示出了刷电极的横截面，该刷电极具有布置在簇中的绞线电极，该簇以丛集的形式通过U形钉保持在适当位置。
图3示意性地示出了具有绞线电极的簇的刷电极的横截面，该簇通过套圈保持在适当位置。
图4示意性地示出了如图3所示的刷电极的横截面，其中电解质溶液粘附到导电绞线电极的簇。
图5A示意性地示出了如图4所示的刷电极的横截面的变体，其具有部分导电且部分不导电的分段绞线电极。
图5B示意性地示出了图5A所示的刷电极的分段绞线电极。
图6示意性地示出了如图4所示的刷电极的横截面的变体，其中每个电极簇包括不同类型的绞线电极。
图7示意性地示出了如图4所示的刷电极的横截面的变体，其中电解被配置成发生在每个绞线电极的近端。
图8示意性地示出了刷电极的横截面的示例，该刷电极包括在电极壳体内的电解质储存器。
图9示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其中绞线电极具有不同的长度。
图10示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其具有弯曲的电极基座。
图11示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其具有倾斜的绞线电极。
图12示意性地示出了图11所示的刷电极的横截面的变体，其具有横向向外倾斜的绞线电极。
图13示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其被配置成将每个电极簇单独地连接到外部装置。
图14示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其具有绝缘屏障。
图15示意性地示出了图13所示的刷电极的横截面的变体，其在电极簇之间具有绝缘屏障。
图16示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其中单个电极簇内的绞线电极组的远端终止于离子导电尖端中。
图17示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其中电极簇中的所有绞线电极终止于单个离子导电尖端中。
图18示意性地示出了图17所示的刷电极的横截面的电极簇的变体。
图19示意性地示出了如图1所示的用于刷电极的纵向横截面绞线电极形式的变体。
图20示意性地示出了如图1所示的用于刷电极的绞线电极的横贯横截面形状的变体。
图21示意性地示出了如图3中的横截面所示的刷电极的电极基座的面。
图22示意性地示出了根据本发明的实施例的包括多个刷电极的系统。
图23示意性地示出了根据本发明的实施例的具有中空绞线电极的刷电极。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、部件、模块、元件和/或电路，以免模糊本发明。
尽管本发明的实施例在这方面不受限制，但是利用诸如，例如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“建立”、“分析”、“检查”等术语的论述可以指代计算机、计算平台、计算系统或其他电子计算装置的(多个)操作和/或(多个)过程，该电子计算装置将计算机的寄存器和/或存储器内表示为物理(例如，电子)量的数据操纵和/或变换成类似地表示为计算机的寄存器和/或存储器或可存储指令以执行操作和/或过程的其他信息非暂时性存储介质(例如存储器)内的物理量。尽管本发明的实施例在这方面不受限制，但是本文使用的术语“多个”和“很多个”可以包括例如“多个”或“两个或更多个”。在整个说明书中可以使用术语“多个”和“很多个”来描述两个或更多个部件、装置、元件、单元、参数等。除非明确说明，否则本文描述的方法实施例不限于特定顺序或序列。另外，所描述的方法实施例或其要素中的一些可以在同一时间点同时或并发地发生或执行。除非另有说明，否则本文使用的连词“或”应理解为包含性的(任何或所有所陈述选项)。
根据本发明的实施例，用于经由皮肤检测由身体(例如，人、动物或其他生物体)生成的电信号，或用于经由皮肤向身体施加电信号的电极呈绞线电极的形式(具有暗示刷毛的形状)。包括此类绞线电极的电极在本文中称为刷电极。
绞线电极的远端被配置成抵靠身体的皮肤表面放置并且使得能够在身体和外部装置之间传导电信号。例如，绞线电极的物理性质(例如，弹性、塑性或其他物理性质)可以使绞线电极能够弯曲或以其他方式适应皮肤表面的轮廓，同时远端保持与皮肤表面物理接触。绞线电极被配置成至少在接触点处实现离子导电。例如，绞线电极可以由离子导电材料制成、覆盖(例如涂覆有离子导电材料，例如由于绞线电极的亲水性)或填充(例如，吸收或具有填充有离子导电材料的中空芯)。可选地或另外，绞线电极或一组相邻绞线电极的远端可终止于离子导电垫或尖端中。可选地或另外，绞线电极和绞线电极之间的分离距离可以被配置成通过毛细管力或其他方式(例如，亲水性)保持离子导电物质。
每个绞线电极的近端可以连接到电极基座。电极基座可以连接到外部装置。外部装置可以包括信号发生器或将被施加到皮肤表面的电信号的其他源，或者被配置成感测或检测由身体产生的信号的传感器或检测器。因此，电信号可以由外部装置和皮肤表面之间的每个绞线电极传导。
例如，一个或多个刷电极可以被配置成促进经颅脑电刺激，诸如经颅直流电刺激(tDCS)、随机噪声刺激(RNS)、经颅交流电刺激(tACS)或其他经颅刺激。作为另一示例，一个或多个刷电极可以被配置成用于EEG以便感测大脑的神经活动。在一些情况下，刷电极可以被配置成在某些时间传输电刺激信号并且在其他时间感测电信号，或者例如使用不同的频率或频率范围并行进行传输和感测。
如本文所述的刷电极可优于其他类型的电极。例如，其他类型的电极可能需要在电极的整个区域上或在皮肤的等效区域上散布导电物质，例如以导电电解质溶液或凝胶的形式。因此，在使用电极之后，可能需要对皮肤和覆盖皮肤的任何毛发进行大量清洁。特别地，当电极用于皮肤的毛发区域(诸如头部)上时，实现电极和皮肤之间的接触可能需要剃刮皮肤的该区域。另外，关于在皮肤表面上移动此电极可能会用导电物质润湿皮肤并有效地增加电极和皮肤之间的接触面积，例如，降低测量或施加电信号的精度。
如本文所述的刷电极可用于毛发覆盖区域上而不剃掉毛发。每个电极绞线的远端可以到达毛发之间的皮肤。导电物质可以保持在绞线电极上，例如，通过相邻绞线电极之间的狭窄空间中的毛细管力，绞线电极内(例如，中空芯内或绞线电极的编织物之间)的毛细管力、绞线电极内的吸收、到绞线电极表面的吸收(例如，通过绞线电极的亲水性)，或以其他方式。因此，可能没有必要将导电物质散布在皮肤上。因此，与使用其他类型的电极相比，可以减少皮肤的润湿。
一些或全部绞线电极可以是导电的，例如，由导电聚合物、金属或其他导电材料构成，或涂覆有导电材料。在一些情况下，例如，绞线电极的远端可以被配置成穿透皮肤(例如角质层)，以促进身体和外部装置之间的电传导。
可以针对特定应用或应用类型选择每个绞线电极的厚度。增加绞线电极的厚度可以提高其刚性。在绞线电极用于穿透毛发、衣服、绷带、皮肤的情况下，或者在提高的刚性可能有利的其他状况下，这种提高的刚性可能是有利的。另一方面，减小绞线电极的厚度可以提高其柔性。提高的柔性可以使绞线电极能够弯曲以便增加其与光滑皮肤的接触面积，或者可以使得能够适应皮肤表面上的各种突起、凹陷或开口。
类似地，绞线电极的簇的大小、每个簇中的绞线电极的数量，或者用于以簇的形式保持多个相邻绞线电极的结构或技术的选择可以被配置用于特定应用或应用类型。
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的刷电极的横截面。
刷电极10包括多个绞线电极12。尽管为了方便起见，图1的横截面示出了绞线电极12的均匀线性阵列，但是应当理解，典型的刷电极10的绞线电极12可以以二维图案(例如，矩形、圆形、多边形、椭圆形或其他二维布置)布置。绞线电极12的图案可包括行、圆形或其他布置。绞线电极12可以不规则地或不均匀地分布在刷电极10上。
每个绞线电极12的远端被配置成抵靠皮肤表面11放置。
绞线电极12可以被配置成粘附、吸收、吸附或以其他方式保持导电物质，例如以电解质溶液的形式，以用于将离子电荷通过电解质溶液传导到皮肤表面11。在一些情况下，每个绞线电极12可以是至少部分导电的。绞线电极12可以被配置成促进与导电物质的电解界面。
刷电极10包括电极壳体15。例如，电极壳体15可以被配置成隔离绞线电极12的所有零件，例如，除了绞线电极12的暴露的远端之外，不与任何其他物体接触。电极壳体15可以被配置成部分地或完全地隔离绞线电极12(例如，除了绞线电极12的暴露的远端之外)，以及刷电极10的其他内部部件不与环境大气接触。因此，电极壳体15可用于防止与外部物体或与大气的组分(例如，湿气、悬浮颗粒或环境大气的其他组分)接触而干扰刷电极10的操作。
电极壳体15的尺寸范围可以从长度达5mm，宽度达5mm和厚度达1mm，至长度达100mm，宽度达100mm和厚度达40mm(或长度、宽度和厚度之间的其他比率)。
刷电极10的绞线电极12可以通过例如电极基座16以特定布置保持在适当位置。电极基座16可以结合到电极壳体15中或者可以附接到电极壳体15。例如，电极基座16可以包括开口布置，每个绞线电极12可以通过该开口向远端延伸。在一些情况下，电极基座16可以被配置成以特定的簇布置来保持绞线电极12的簇。
电极基座16可以是弹性的、刚性的或柔韧的。在一些情况下，电极基座16可以是导电的，例如，由铝或另一种金属、导电塑料或硅树脂或另一种导电材料制成。在一些情况下，电极基座16可以由不导电塑料、硅树脂或其他不导电材料制成。在一些情况下，电极基座16可以由一种或多种材料的组合制成，包括但不限于上述材料。电极基座16可以是圆形、矩形或其他形状，表面积在约1平方厘米至约40平方厘米的范围内。例如，可以选择电极基座16或刷电极10的大小和形状以大致匹配(例如，使得绞线电极12覆盖)皮肤表面的目标区域，刷电极10将被施加到该目标区域。
在所示的示例中，所有绞线电极12在基本垂直于电极基座16的方向上向远端向外延伸。在其他示例中，绞线电极12中的一些或全部可以以与电极基座16成倾斜角度从电极基座16向远端向外延伸。
在一些情况下，每个绞线电极12可以从电极基座16向远端向外延伸不超过3cm的距离。在一些情况下，每个绞线电极12可以从电极基座16向外延伸小于2cm，例如，在1cm和2cm之间。
绞线电极12可以是柔性的、弹性的或塑料的，例如，取决于构成每个绞线电极12的材料，以及每个绞线电极12的横向厚度。例如，可以构造绞线电极12或其可以包括导电或不导电的PA 6尼龙、PA 6,6尼龙、PA 6,10尼龙、PA 6,12尼龙或粘胶。绞线电极12可以由ThunderonTM、硅树脂、聚乙烯或其他聚合物、弹性体、金属、龙舌兰刷毛、动物毛发或其他材料制成。在一些情况下，绞线电极12可以涂覆有导电材料。在一些情况下，线电极12不导电但涂覆有导电材料。
横向厚度(例如，从绞线电极12的一侧到另一侧的直径或其他代表性距离)可以在0.01mm至1mm的范围内，例如，在约0.05mm至约0.8mm的横向厚度范围内，或更具体地，从约0.15mm至约0.6mm。绞线电极12可以具有另一个横向厚度。
例如，在电极底座16的表面上的绞线电极12的布置密度可以在每平方厘米表面积约20个绞线电极12至每平方厘米表面积约200个绞线电极12的范围内。在一些情况下，可以根据每个绞线电极12的横向厚度来选择密度。
绞线电极12可以由体积电阻率在约108Ω-cm至小于103Ω-cm的范围内的材料制成。类似地，表面电阻率可以为在108Ω/平方米至小于103Ω/平方米的范围内。
根据一些实施例，由不同材料制成或以其他方式具有不同性质或特性的绞线电极12可包括在单个刷电极10中。
每个绞线电极12可以电连接到外部装置。例如，外部装置可以被配置成生成电信号、接收电信号，或两者。外部装置可以是可穿戴的或其他便携式装置，或者可以是非便携式的，例如桌面或其他固定的装置。外部装置可以是电池供电的，可以连接到计算机或计算电路系统，或者可以以其他方式供电。
刷电极10的每个绞线电极12的近端可以例如通过电极基座16保持与电极导体14电接触。通常，例如，当单个电信号将要并行施加到所有绞线电极12时，或当所有的绞线电极12将单个电信号从皮肤表面11传导到外部装置时，所有的绞线电极12可以连接到单个公共电极导体14。例如，电极导体14可以呈由导电金属、聚合物或其他导电材料构成的一个或多个板或棒的形式。电极导体14的板或棒可以彼此电接触，例如，直接地或经由公共导体，所有的板或棒电连接到该公共导体。在一些情况下，例如，在不同的绞线电极12被配置成并行承载不同的电信号的情况下，电极导体14可以包括两个或更多个彼此不电连接的导电板或棒。
例如，电极导体14可以经由内部导体17(例如，其包括一个或多个导线、电缆或棒)连接到外部连接器18。例如，在一些情况下(例如，在刷电极10被配置成代替传统ECG或EEG电极起作用的情况下)，外部连接器18可包括简单的凸搭扣连接器。在其他情况下，外部连接器18可包括另一种类型的连接器。
外部连接器18可以通过装置连接器20连接到外部装置，例如，其通过装置连接22连接到外部装置。例如，在外部连接器18是凸搭扣连接器的形式的情况下，装置连接器20可以是凹搭扣连接器的形式。在其他示例中，装置连接器20可以表示另一种类型的连接器。在一些情况下，装置连接器20可包括电气或电子电路。装置连接22可以包括电缆，或与外部装置的另一种类型的有线或无线连接。
在一些情况下，绞线电极12可以以密集堆积的绞线电极12的簇的形式布置在电极基底16上，其中相邻的簇由没有绞线电极的间隙分开。簇中的布置可以有助于保持导电物质，例如通过在簇中的不同绞线电极12的表面之间的毛细管力。促进保持导电物质可以提高或促进绞线电极12和皮肤表面11之间的导电性。
图2示意性地示出了刷电极的横截面，该刷电极具有布置在簇中的绞线电极，该簇以丛集的形式通过U形钉保持在适当位置。
在所示的示例中，绞线电极12以电极丛集32的形式布置在簇中。每个电极丛集32中的多个绞线电极12在其近端处彼此连接。例如，在一些情况下，电极丛集32中的每个绞线电极12的近端可以通过在近侧弯曲部35处弯曲或折叠单个绞线(例如，大约是每个绞线电极12的两倍长)来形成，以形成两个绞线电极12。电极丛集32可以以其他方式由多个绞线电极12形成。
每个电极丛集32可以通过丛集钉34保持在电极基座16内。丛集钉34可以在电极丛集32的每个绞线电极12和电极导体14之间提供电连接。例如，丛集钉34可以包括线环，其围绕近端弯曲部35并连接到电极导体14或者电极基座16或电极壳体15的另一部分。作为另一示例，丛集钉可以是U形的。此U形钉可以被配置成诸如当U形的臂插入电极基座16中时，U形的基座将每个电极丛集32的近侧弯曲部35保持到电极基座16(例如，与电极基座16电接触)。
每对相邻电极丛集32由簇间隙28分开。
图3示意性地示出了具有绞线电极的簇的刷电极的横截面，该簇通过套圈保持在适当位置。
每个电极套圈36被配置成将电极簇30的多个绞线电极12的近端保持在电极基座16内的适当位置。例如，电极套圈36的至少内部部分可以是导电的。每个电极套圈36可以经由套圈连接器38连接到电极导体14，或以其他方式连接到外部装置。因此，电极套圈36可以将每个电极簇30中的绞线电极12(例如，经由内部导体17和外部连接器18)连接到外部装置。每对相邻的电极簇30由簇间隙28分开。
例如，每个电极簇30中的绞线电极12的数量可以在5个绞线电极12至大于20个的范围内。每个电极簇30的横向厚度可以是圆形或椭圆形，在约0.5mm至约4mm的范围内，并且可以具有约1平方毫米至约40平方毫米的范围内的横截面积。电极簇30的长度可以在约5mm至约20mm的范围内。
例如，在电极基座16的远端表面上的电极簇30的分布密度可以在每平方厘米少于2个电极簇30到每平方厘米100个电极簇30的范围内。簇间隙28的代表性长度(例如，相邻电极簇30之间的最小距离)可以在约0.5mm至约8mm的范围内。
当电极簇30中的所有绞线电极12具有相等的长度并且从电极基座16向远端向外垂直延伸时，则电极簇30的远端面可以是基本上平坦的。在一些情况下，单个电极簇30的不同绞线电极12可以具有不同的长度。在此情况下，电极簇30的远端面33可以是基本上平坦的，垂直于绞线电极12，并且平行于电极基座16。在其他情况下，不同长度的绞线电极12可以布置成形成远端面，其平坦但倾斜、凸起或以其他方式成形。单个电极簇30可包括不同材料和尺寸的绞线电极12。
刷电极10可以被配置成保持导电物质。例如，导电物质可以由刷电极10的使用者施加，例如通过将绞线电极12或电极簇30浸入液体或凝胶形式的导电物质(例如，电解质溶液或液体或凝胶形式的其他导电物质)中。作为另一示例，刷电极10可以由刷电极10的生产者或销售商提供，其中导电物质已经施加到绞线电极12或电极簇30(例如，在密封容器、封套或包装内)。
图4示意性地示出了如图3所示的刷电极的横截面，其中电解质溶液粘附到导电绞线电极的簇。
如本文所用，当由电子导电材料构造时，绞线电极或绞线电极的一部分被认为是导电的，该电子导电材料被配置成以电子的形式传导电流(例如，诸如金属或其他电子导电物质)。
每个电极簇30被示出为在电子导电绞线电极31之间保持导电物质40。例如，导电物质40可以通过电子导电绞线电极31之间的毛细管力保持在电极簇30内。
在所示的示例中，可以假设电子导电绞线电极31是导电的，以促进电解，例如，在导电物质40内。
其他类型的电极或不同类型的电极的组合可以包括在刷电极10中，其绞线电极被配置成保持导电物质40。
在刷电极10的示例中，电极簇30包括大约40个绞线电极(例如，导电的或其他的)，每个电极长约1.2mm，直径约0.3mm。在一些示例中，绞线电极可以由导电尼龙PA6制成或可以包括导电尼龙PA6。
电极簇30的结构使得液体电解质可以通过电解质的物理或化学性质、绞线电极表面的性质、电极簇30的结构性质(例如，绞线电极分布的密度或另一性质)，或这些性质的组合来保持在绞线电极之间。例如，绞线电极可以是弹性的。因此，将刷电极10放置在皮肤表面11的目标区域上可以使绞线电极弯曲以适应皮肤表面11的任何曲率或其他形貌，同时继续保持电解质。弹性可使得绞线电极能够一起移动而不会彼此分离，使得电解质中的至少一些保持在相邻绞线电极之间，以促进电解和离子电信号的离子导电。
在另一示例中，绞线电极的弹性可以足够弱(例如，弱于在相邻绞线电极之间保持液体电解质的物理力，例如毛细管力或表面张力)，使得一个或多个绞线电极的位置的变化，例如通过弯曲，可以影响一个或多个相邻或邻近的绞线电极，以类似的方式改变位置(例如，通过经由电解质或保持在绞线电极之间的其他液体传递的力)。
图5A示意性地示出了如图4所示的刷电极的横截面的变体，其具有部分导电和部分不导电的分段绞线电极。图5B示意性地示出了图5A所示的刷电极的分段绞线电极。
如本文所用，当绞线电极或绞线电极的一部分不传导电子时，该绞线电极或绞线电极的一部分被称为不导电的。不导电的绞线电极或部分可以是电绝缘的(例如，由低电导率限定)，或者可以被配置成主要通过离子的运动来导电。例如，如果由离子导电材料构成，例如离子导电聚合物，诸如聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)或另一种离子导电聚合物，或者可以涂覆有离子导电的导电物质40，则绞线电极可以是离子导电的。
在所示的示例中，每个分段绞线电极42的近侧区段44是导电的。导电的近侧区段44可以促进导电物质40内的电解。每个分段绞线电极42的远端区域46是不导电的。不导电的远端区域46可以提供介质以使导电物质40和离子电荷能够到达皮肤表面11，远端区域46抵靠皮肤表面11接触放置。
图6示意性地示出了如图4所示的刷电极的横截面的变体，其中每个电极簇包括不同类型的绞线电极。
在所示的示例中，每个电极簇30包括导电电子导电绞线电极31和不导电绞线电极48。例如，导电电子导电绞线电极31可以促进电解，例如，在导电物质40中。不导电绞线电极48可以用作介质以使导电物质40能够到达皮肤表面11。不导电绞线电极48可以是电绝缘的或者可以是离子导电的。
在其他示例中，不同类型的绞线电极可以具有不同的机械特性、电气特性、化学特性，或者可以相对于其他类型的特性而不同。
图7示意性地示出了如图4所示的刷电极的横截面的变体，其中电解被配置成发生在每个绞线电极的近端。
在所示的示例中，导电物质40存在于电极基座16内。例如，导电物质40可以存在于每个电极套圈36内，如图所示，或者存在于电极基座16内的其他位置。
在这种情况下，可以被配置成从电极基座16传导离子到皮肤表面11，绞线电极的远端与皮肤表面11接触。在所示的示例中，不导电绞线电极48形式的绞线电极涂覆有导电物质40。可选地或另外，不导电绞线电极48可以是离子导电的(例如，没有导电物质40)，或者绞线电极可以包括涂覆有导电物质40的电子导电绞线电极31。
图8示意性地示出了刷电极的横截面的示例，该刷电极包括电极壳体内的电解质储存器。
在所示的示例中，电极导体14连接到多个电解电极52。每个电解电极被配置成至少部分地浸没在电解质储存器50内的电解质中。
在所示的示例中，电解质储存器50封闭在电极基座16外部的电极壳体15中。可选地或另外，电解质储存器50可以位于电极基座16内。电解可以在电解质储存器50内发生，例如在电解电极52处。绞线电极可以包括例如离子导电的不导电绞线电极48。可选地或另外，绞线电极可包括由导电物质40覆盖的电子导电绞线电极31或电阻性不导电绞线电极48。
在一些情况下，刷电极的绞线电极或电极簇可以被配置成促进绞线电极的远端与皮肤表面11接触。
图9示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其中绞线电极具有不同的长度。
在所示的示例中，外电极簇54a位于刷电极10的侧边缘附近，而内电极簇54b位于外电极簇54a的内部(例如，比外电极簇54a更远离边缘)。在所示的示例中，外电极簇54a的绞线电极56a比内电极簇54b的绞线电极56b更长。该配置可以促进绞线电极56a和56b的远端与凸起的皮肤表面11(例如，头部、肢体或其他凸起表面)的接触。
在其他示例中，内绞线电极56b可以比外绞线电极56a更长，例如，以便于与凹陷皮肤表面11接触。
通常，刷电极10可包括多于四个电极簇(例如，多于所示示例中的电极簇)。在此情况下，电极簇中的绞线电极的长度可以随着距刷电极10的中心的距离的增加而逐渐增大或减小。
图10示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其具有弯曲的电极基座。
在所示的示例中，所有绞线电极12具有相同的长度。然而，弯曲的电极基座60是凹陷的(例如，从皮肤表面11的方向观察)。此凹陷弯曲电极基座60可以促进绞线电极12的远端与凸起皮肤表面11(例如，在头部、肢体或其他凸表面上)的接触(例如，其中所有绞线电极12从每个绞线电极12与凹陷弯曲电极基座60的连接以相等长度向远端延伸)。
在其他示例中，弯曲电极基座60可以是凸起的，例如，以促进绞线电极12的远端与凹陷皮肤表面11(例如，在肢体中或颈部区域中的内部关节处)的接触。
在一些情况下，刷电极10可包括不同长度的电极簇和弯曲电极基座60。
图11示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其具有倾斜的绞线电极。
每个倾斜电极簇62的绞线电极12以与电极基座16(例如，其远端面)成斜角的方式向远端向外延伸。例如，每个倾斜电极簇62的倾斜可以促进毛发向下面的皮肤表面11的穿透，或者可以增加皮肤与绞线电极12接触的受试者的舒适度。
图12示意性地示出了图11所示的刷电极的横截面的变体，其具有横向向外倾斜的绞线电极。
在所示的示例中，每个向外倾斜的电极簇64的绞线电极12横向向外倾斜(例如，使得它们的每个绞线电极12的远端比其近端更远离刷电极10的中心)，每个都与电极基座16(例如，其远端面)成倾斜角度。除了促进毛发穿透和促进舒适之外，横向向外倾斜可以有助于刷电极10在皮肤表面11上的放置的稳定性。例如，向外横向倾斜可以阻止刷电极10横跨皮肤表面11的横向滑动。
在其他示例中，向外倾斜的电极簇64可以具有其他取向。例如，除了横向向外倾斜之外，每个向外倾斜的电极簇64还可以具有方位角倾斜或歪斜。在一些情况下，方位角歪斜可以使刷电极10a皮肤表面11能够以横向扭转运动放置。此种方位角歪斜可以进一步促进毛发穿透和绞线电极12与皮肤表面11的接触。
在一些情况下，刷电极10的不同部分可以被配置成施加或感测不同的电信号，或者促进将不同的刷电极10放置成彼此靠近，例如，以促进施加或感测不同的电信号。
图13示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其被配置成将每个电极簇单独地连接到外部装置。
在所示的示例中，每个电极簇30经由单独的内部导体57连接到单独的外部连接器58。每个外部连接器58可以单独地连接到不同的外部装置，或者连接到外部装置的不同端口或连接器。因此，可以将不同的电信号单独地施加到每个电极簇30，或者可以经由每个电极簇30单独地感测。例如，在一些情况下，可以将电信号施加到一个或多个电极簇30，同时电信号可以由一个或多个其他电极簇30并行感测。
在其他示例中，两个或更多个电极簇30(例如，相邻电极簇30)的组可以连接到不同的外部连接器58。
图14示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其具有绝缘屏障。
绝缘屏障68可以是电绝缘的。绝缘屏障68可以使两个刷电极10能够彼此紧密靠近放置。在这种情况下，绝缘屏障68可以防止绞线电极12或邻近的刷电极10的导电物质40之间的接触。绝缘屏障10可以包括疏水材料以抑制水或水基物质通过，或者可以是吸水的以吸收可能在绝缘屏障68和皮肤表面11之间渗漏的任何电解质。
图15示意性地示出了图13所示的刷电极的横截面的变体，其在电极簇之间具有绝缘屏障。
绝缘屏障68可以防止相邻电极簇30的绞线电极12之间的接触。这尤其在将不同的电信号施加到每个电极簇30或由每个电极簇30感测时可以是有利的。
在一些情况下，通过将一个或多个绞线电极12的组的远端连接到离子导电尖端，可以促进绞线电极12和皮肤表面11之间的电离子接触。
图16示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其中单个电极簇内的绞线电极组的远端终止于离子导电尖端中。
在所示的示例中，电极簇30内的每组相邻绞线电极12终止于单个离子导电尖端70中。例如，绞线电极12可以是电子导电的并且离子导电尖端70可以由离子导电材料制成。
图17示意性地示出了图3所示的刷电极的横截面的变体，其中电极簇中的所有绞线电极终止于单个离子导电尖端中。
单个电极簇30中的所有绞线电极12的远端终止于单个离子导电簇尖端71中。
图18示意性地示出了图17所示的刷电极的横截面的电极簇的变体。
例如，交织电极簇72可包括编织、扭绞在一起或以其他方式交织或互锁的绞线电极12。
在电极簇30a中，绞线电极12的远端区段被部分套圈74覆盖。部分套圈74可以使得能够用电解质润湿远端区段而不润湿皮肤表面11。电解质可以在部分套管74的近端引入。例如，部分套管74可以由硅树脂、尼龙或柔性且对电解质不可渗透的另一种材料构成。
在电极簇30b中，绞线电极12完全被完整套管76覆盖。完整套管76可以使得整个长度的绞线电极12能够润湿而不润湿皮肤表面11。电解质可以被引入完整套管76中，例如，从电极基座16内或电极壳体15内的其它位置。例如，完整套管76可以由硅树脂、尼龙或柔性且对电介质不可渗透的另一种材料构成。
例如，除了上述电子导电绞线电极31、分段绞线电极42和不导电绞线电极48的形式之外，绞线电极可以具有各种形式。
图19示意性地示出了如图1所示的用于刷电极的纵向横截面绞线电极的形式的变体。
多孔绞线电极80可以由多孔材料构成，例如，以促进导电物质40的粘附。编织绞线电极82可以由多个编织或交织的细绞线构成，例如，以使得能够吸收电解质。非均匀剖面绞线电极84的直径或其他横向尺寸可以沿其长度变化，或者单调地，如在所示的示例中那样，或者以其他方式变化。尖端绞线电极86可包括离子导电电极尖端88。
可以构造具有不同的横贯横截面形状的绞线电极。
图20示意性地示出了如图1所示的用于刷电极的绞线电极的横贯横截面形状的变体。
横截面形状可包括例如实心圆形90、多孔圆形92(例如，以使得能够吸收电解质)、锯齿形94(例如，以促进电解质的吸附)、中空圆形96(例如，使得能够将电解质保持在绞线电极内)、三叶形98、三角形100(或其他规则多边形)、十字形102(或其他不规则多边形)或其他形状(例如，椭圆形、中空、多孔或实心变体，或其他形状，诸如椭圆形或其他形状)。
可以至少部分地通过特定应用的各种电气、化学或机械性质来确定绞线电极的形式的选择。
尽管电极基座16已在图1至图18中以横截面示出，但电极基座16通常以两个横向尺寸(例如，长度和宽度，除了其厚度或高度)延伸。
图21示意性地示出了如图3中的横截面所示的刷电极的电极基座的面。
电极基座面板104被配置成覆盖电极基座16的远端面(例如，在使用时面向皮肤表面11的面)。每个电极簇开口106被配置成使得电极簇30能够通过电极基座面板104向远端向外延伸。电极簇开口106之间的空间可以确定簇间隙28的大小。
尽管在所示的示例中，电极簇开口106布置成矩形阵列，但是其他布置也是可能的。电极簇开口106的布置和分布(例如，直径或其他横向大小、间距，或布置或分布的其他特性)可以根据刷电极10的特定应用来选择。
图22示意性地示出了根据本发明实施例的包括多个刷电极的系统。
刷电极系统110包括连接到多个刷电极10的外部装置112。
外部装置112可以包括一个或多个装置。例如，外部装置112的装置可以被配置成生成可以经由刷电极10施加到皮肤表面11的一个或多个电信号。外部装置112的装置可以被配置成感测在身体内生成并且可以由与皮肤表面11接触的刷电极10检测的电信号(例如，EEG信号或其他信号)。
每个刷电极10可以被配置成使得能够由外部装置112进行识别。例如，识别机制可以包括应用内部集成电路(I2C)技术，或者可以包括为每个刷电极10提供可由外部装置112识别的唯一阻抗覆盖区。可由外部装置112的处理器访问的识别机制或数据库可以实现识别每个刷电极10的一个或多个特征或特性。此类特征和特性可以包括例如接触面积、绞线电极12的配置，或其他特征或特性。
例如，外部装置112可以通过一个或多个装置连接22连接到一个或多个装置连接器20。每个装置连接器20可以连接到单独的刷电极10。
图23示意性地示出了根据本发明的实施例的具有中空绞线电极的刷电极。
在刷电极120中，中空绞线电极122被组织成簇128。控制电路系统132可以通过簇导体134电连接到每个簇128。
每个中空绞线电极122具有中空芯并涂覆有绝缘涂层124。绝缘涂层124可以防止邻近的中空绞线电极122之间的电接触。每个中空绞线电极122的远端终止于离子导电尖端126中。
可以经由电解质孔口130将电解质引入电极壳体15中。例如，电解质孔口130可以被配置成使电解质能够流入电极壳体15中，并阻止或防止电解质从电极壳体15流出。
电解质可以从电极壳体15流入每个中空绞线电极122的中空芯中。因此，电解可以在每个中空绞线电极122内发生。离子电流可以经由离子导电尖端126传导到皮肤表面中，离子导电尖端126与该皮肤表面接触。
本文公开了不同的实施例。某些实施例的特征可以与其他实施例的特征组合；因此，某些实施例可以是多个实施例的特征的组合。已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的实施例的前述描述。其并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。本领域技术人员应该理解，鉴于上述教导，许多修改、变化、替换、改变和等P同形式是可能的。因此，应该理解，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真正精神内的所有这些修改和改变。
虽然本文已经说明和描述了本发明的某些特征，但是本领域普通技术人员现在将想到许多修改、替换、改变和等同形式。因此，应该理解，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真正精神内的所有此类修改和改变。

Claims (20)

1.一种刷电极，包括：
电极基座，能够连接到外部装置，所述外部装置被配置成生成电信号或接收电信号；以及
多个绞线电极，从所述电极基座向外延伸，每个绞线电极的远端被配置成接触皮肤表面，所述多个绞线电极被配置成保持电解质以促进去往所述皮肤表面的所述电信号的离子导电或来自所述皮肤表面的所述电信号的离子导电。
2.根据权利要求1所述的刷电极，其中，所述绞线电极聚集成绞线电极的多个簇，所述多个簇的相邻簇通过没有任何绞线电极的间隙彼此分离。
3.根据权利要求2所述的刷电极，其中，所述多个簇中的一簇通过U形钉或套圈保持到基座。
4.根据权利要求2或3所述的刷电极，其中，所述多个簇电连接到用于连接到所述外部装置的单个外部连接器。
5.根据权利要求2或3所述的刷电极，其中，所述多个簇中的至少两个簇连接到用于单独地连接到所述外部装置的不同的外部连接器。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的刷电极，还包括用于将所述多个簇中的两个簇彼此电绝缘的绝缘屏障。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的刷电极，其中，所述电极基座的远端面包括多个开口，每个开口被配置成使得所述多个簇中的每个簇的所述绞线电极能够向远端向外延伸。
8.根据权利要求7所述的刷电极，其中，所述多个开口被布置成矩形阵列。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的刷电极，其中，所述多个绞线电极被配置成通过毛细管力保持所述电解质。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的刷电极，其中，所述多个绞线电极中的一绞线电极包括中空芯，所述中空芯被配置成填充有所述电解质，或者被配置成吸收或吸附所述电解质。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的刷电极，其中，所述多个绞线电极中的一绞线电极是电阻性的或离子导电的。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的刷电极，其中，所述多个绞线电极中的一绞线电极的近侧区段是电子导电的，并且所述一绞线电极的远端区段是电阻性的或离子导电的。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的刷电极，还包括电解质储存器。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的刷电极，其中，所述多个绞线电极包括不同长度的绞线电极。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的刷电极，其中，所述电极基座是弯曲的。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的刷电极，其中，所述绞线电极从所述电极基座大致垂直向外延伸。
17.根据权利要求1至15中任一项所述的刷电极，其中，所述绞线电极以与所述电极基座成倾斜角度从所述电极基座向外延伸。
18.根据权利要求17所述的刷电极，其中，所述绞线电极横向向外倾斜。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的刷电极，其中，所述多个绞线电极中的多个相邻绞线电极终止于单个离子导电尖端中。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的刷电极，其中，所述多个绞线电极中的绞线电极完全或部分地被套管覆盖。
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