CN111110233A - 多接口的柔性电极 - Google Patents

Abstract

一种多接口的柔性电极，包括接线模块和至少一个信号采集模块，接线模块包括第一柔性基底和设置在第一柔性基底上的多个第一导电部及多根分别与各第一导电部连接的第一导线，信号采集模块包括第二柔性基底和设置在第二柔性基底上的第二导电部、电极片和第二导线，第二导线的两端分别连接于第二导电部与电极片，第二柔性基底可拆装地设置在第一柔性基底上，第二导电部与第一导电部接触。本发明的多接口的柔性电极的信号采集模块的第二导电部可与接线模块上的任意第一导电部接触，提高了电极布置的灵活性，降低了电极制备成本。

Description

多接口的柔性电极

技术领域

本发明涉及生物医学技术领域，特别涉及一种多接口的柔性电极。

背景技术

柔性电极是一种自身具备柔性，能很好地被贴于被测表面，并能随表面的形变而变形，同时器件仍能正常工作的一种电极。它常被贴于人体体表各部位，并能紧贴皮肤，同时，通过使用柔性材料及设计柔性结构，电极具备在保持电极性能的同时能随表皮变形而大范围延展变形的性能，即具备很好的柔性。

柔性电极相比于传统电极具有厚度薄、体积小、对表皮无损伤等特点，能方便测得体表狭小或曲率大的区域的生理信号，这些生理信号包括肌电信号、心电信号和脑电信号等。随着人们对体表生理信号研究的深入，需要采集更为丰富的生理信号，如多部位、空间分布的生理信号，为此有必要在一块被测区域内设置多个信号采集电极。同时，当检测不同位置的肌电分布信号时，由于肌肉群的大小和分布不同，为使电极位置与肌肉位置相匹配，就需设计电极分布位置不同的阵列电极，这加大了柔性电极的制作成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多接口的柔性电极，信号采集模块的第二导电部可与接线模块上的任意第一导电部接触，提高了电极布置的灵活性，降低了电极制备成本。

一种多接口的柔性电极，包括接线模块和至少一个信号采集模块，接线模块包括第一柔性基底和设置在第一柔性基底上的多个第一导电部及多根分别与各第一导电部连接的第一导线，信号采集模块包括第二柔性基底和设置在第二柔性基底上的第二导电部、电极片和第二导线，第二导线的两端分别连接于第二导电部与电极片，第二柔性基底可拆装地设置在第一柔性基底上，第二导电部与第一导电部接触。

在本发明的实施例中，上述第一柔性基底包括相对的第一表面和第二表面，各所述第一导电部和各所述第一导线设置在所述第一表面上，所述第二表面设有第一粘胶层，所述第一表面上划分有布线区和接口区，所述布线区位于所述第一表面的中部，所述接口区沿着所述布线区的周向设置，各所述第一导电部设置在所述接口区内，各所述第一导线设置在所述布线区内。

在本发明的实施例中，上述接线模块还包括覆盖膜，所述覆盖膜覆盖所述布线区和所述接口区，所述覆盖膜的中部设有第二粘胶层，所述覆盖膜通过所述第二粘胶层粘在所述布线区上，所述覆盖膜与所述接口区上下相对设置，当所述第二导电部与所述第一导电部接触时，所述第二柔性基底的一端位于所述覆盖膜的下方。

在本发明的实施例中，上述第二柔性基底包括相对的第三表面和第四表面，所述第二导电部、所述电极片和所述第二导线设置在所述第三表面上，所述第三表面设有第三粘胶层，所述第二柔性基底通过所述第三粘胶层可拆装地粘在所述第一柔性基底的所述第一表面上。

在本发明的实施例中，上述第二柔性基底包括第一承载部和第二承载部，所述第一承载部的一端连接于所述第二承载部，所述第一承载部的宽度小于所述第二承载部的宽度，所述第二导电部设置在所述第一承载部上，所述电极片设置在所述第二承载部上。

在本发明的实施例中，上述第一导线包括延展段及与所述延展段连接的引出段，所述延展段和所述第二导线呈蛇形，所述引出段用以输出电信号。

在本发明的实施例中，上述第一导电部和所述第二导电部呈圆形。

在本发明的实施例中，上述第一导电部包括第一垫片层和第一导电层，所述第一垫片层设置在所述第一柔性基底上，所述第一导电层设置在所述第一垫片层上；

所述第一导线包括第二垫片层、第二导电层和第一保护层，所述第二垫片层设置在所述第一柔性基底上，所述第二导电层设置在所述第二垫片层上，所述第一保护层覆盖在所述第二导电层上，所述第一垫片层与所述第二垫片层连接，所述第一导电层与所述第二导电层电性连接。

在本发明的实施例中，上述第二导电部包括第三垫片层和第三导电层，所述第三垫片层设置在所述第二柔性基底上，所述第三导电层设置在所述第三垫片层上；

所述第二导线包括第四垫片层、第四导电层和第二保护层，所述第四垫片层设置在所述第二柔性基底上，所述第四导电层设置在所述第四垫片层上，所述第二保护层覆盖在所述第四导电层上，所述第四垫片层与所述第三垫片层连接，所述第四导电层与所述第三导电层电性连接；

所述电极片包括第五垫片层和第五导电层，所述第五垫片层设置在所述第二柔性基底上，所述第五导电层设置在所述第五垫片层上，所述第五垫片层与所述第四垫片层连接，所述第五导电层与所述第四导电层电性连接。

在本发明的实施例中，上述第一导电层、所述第二导电层、所述第三导电层、所述第四导电层和所述第五导电层均包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层与所述第二金属层采用不同金属材料制成，所述第一金属层与所述第二金属层层叠设置。

本发明的多接口的柔性电极的信号采集模块与接线模块分离设计，信号采集模块的第二导电部可与接线模块上的任意第一导电部接触，信号采集模块的数量、大小，以及信号采集模块连接在接线模块上的位置，信号采集模块之间的间距、位置和角度等，均可根据实际需要自由选择，提高了信号采集模块布置的灵活性，降低了柔性电极的制备成本。

附图说明

图1是本发明的多接口的柔性电极的结构示意图。

图2是本发明的接线模块与信号采集模块连接时的局部剖视示意图。

图3是本发明的第一导电部的剖视结构示意图。

图4是本发明的第一导线的剖视结构示意图。

图5是本发明的第二导电部的剖视结构示意图。

图6是本发明的第二导线的剖视结构示意图。

图7是本发明的电极片的剖视结构示意图。

具体实施方式

图1是本发明的多接口的柔性电极的结构示意图，图2是本发明的接线模块与信号采集模块连接时的局部剖视示意图，如图1和图2所示，多接口的柔性电极包括接线模块10和至少一个信号采集模块20，接线模块10包括第一柔性基底11和设置在第一柔性基底11上的多个第一导电部12及多根分别与各第一导电部12连接的第一导线13，信号采集模块20包括第二柔性基底21和设置在第二柔性基底21上的第二导电部22、第二导线23和电极片24，第二导线23的两端分别连接于第二导电部22与电极片24，第二柔性基底21可拆装地设置在第一柔性基底11上，第二导电部22与第一导电部12接触。在本实施例中,信号采集模块20与接线模块10分离设计，信号采集模块20的第二导电部22可与接线模块10上的任意第一导电部12接触，信号采集模块20的数量、大小，以及信号采集模块20连接在接线模块10上的位置，信号采集模块20之间的间距、位置和角度等，均可根据实际需要自由选择，提高了信号采集模块20布置的灵活性，降低了柔性电极的制备成本；而且，信号采集模块20的数量以及信号采集模块20连接在接线模块10上的位置、信号采集模块20之间的间距、位置和角度可根据实际需要自由选择；此外，当需要改变信号采集模块20的电极片24大小和结构时，只需更改单个信号采集模块20的电极片24即可，无需重新制作整套多接口的柔性电极，提高了便利度，进一步降低了成本。

进一步地，如图1和图2所示，第一柔性基底11包括相对的第一表面101和第二表面102，各第一导电部12和各第一导线13设置在第一表面101上，第二表面102设有第一粘胶层111，第一表面101上划分有布线区101a和接口区101b，布线区101a位于第一表面101的中部，接口区101b沿着布线区101a的周向设置(接口区101b靠近第一柔性基底11的外侧区域)，各第一导电部12设置在接口区101b内，各第一导线13设置在布线区101a内。

进一步地，如图2所示，接线模块10还包括覆盖膜14，覆盖膜14覆盖布线区101a和接口区101b，覆盖膜14的中部设有第二粘胶层141，覆盖膜14通过第二粘胶层141粘在布线区101a上，覆盖膜14与接口区101b上下相对设置，当第二导电部22与第一导电部12接触时，第二柔性基底21的一端位于覆盖膜14的下方。在本实施例中，覆盖膜14覆盖布线区101a和接口区101b，保护其他未被连接的第一导电部12和第一导线13。

进一步地，如图1和图2所示，第二柔性基底21包括相对的第三表面201和第四表面202，第二导电部22、第二导线23和电极片24设置在第三表面201上，第三表面201设有第三粘胶层211，第二柔性基底21通过第三粘胶层211可拆装地粘在第一柔性基底11的第一表面101上。

进一步地，如图1所示，第二柔性基底21包括第一承载部21a和第二承载部21b，第一承载部21a的一端连接于第二承载部21b，第一承载部21a的宽度小于第二承载部21b的宽度，第二导电部22设置在第一承载部21a上，电极片24设置在第二承载部21b上。当信号采集模块20连接在接线模块10上时，第一承载部21a上的第三粘胶层211粘在第一柔性基底11上，第二承载部21b伸出第一柔性基底11外，并粘贴在皮肤上。

进一步地，第一导线13包括延展段13a及与延展段13a连接的引出段13b，延展段13a和第二导线23呈蛇形，引出段13b用以输出电信号。延展段13a在第一柔性基底11出现挤压、弯折、变形时可延展变形，避免应力集中造成的断线；第二导线23在第二柔性基底21出现挤压、弯折、变形时可延展变形，避免应力集中造成的断线。在本实施例中，引出段13b为直线型，引出段13b通过异性导电膜(ACF)与信号处理装置电性连接。

进一步地，如图1所示，第一导电部12和第二导电部22呈圆形，使信号采集模块20可以调整连接角度，方便电极片24与不同肌肉进行匹配。

进一步地，第一导电部12的截面面积大于或等于第二导电部22的截面面积，第一导电部12和第二导电部22的直径为2mm-5mm，但并不以此为限。

进一步地，如图1所示，电极片24为矩形结构，边长为4mm～10mm，但并不以此为限。

进一步地，图3是本发明的第一导电部的剖视结构示意图，图4是本发明的第一导线的剖视结构示意图，如图3和图4所示，第一导电部12包括第一垫片层121和第一导电层122，第一垫片层121设置在第一柔性基底11上，第一导电层122设置在第一垫片层121上；第一导线13包括第二垫片层131、第二导电层132和第一保护层133，第二垫片层131设置在第一柔性基底11上，第二导电层132设置在第二垫片层131上，第一保护层133覆盖在第二导电层132上，第一垫片层121与第二垫片层131连接，第一导电层122与第二导电层132电性连接。

进一步地，第一垫片层121和第一导电层122的形状相同，即均呈圆形；第二垫片层131、第二导电层132和第一保护层133的形状相同，即均呈蛇形。

进一步地，第一垫片层121和第二垫片层131采用同种材料一体成型，例如聚酰亚胺材料。

进一步地，第一导电层122和第二导电层132采用同种材料一体成型。在本实施例中，第一导电层122和第二导电层132均包括第一金属层和第二金属层，第一金属层与第二金属层采用不同金属材料制成，例如第一金属层采用铬材料制成，第二金属层采用金材料制成，第一金属层与第二金属层层叠设置，第二金属层设置在第一金属层上。

进一步地，第一保护层133采用聚酰亚胺材料制成。

进一步地，图5是本发明的第二导电部的剖视结构示意图，图6是本发明的第二导线的剖视结构示意图，图7是本发明的电极片的剖视结构示意图，如图5、图6和图7所示，第二导电部22包括第三垫片层221和第三导电层222，第三垫片层221设置在第二柔性基底21上，第三导电层222设置在第三垫片层221上；

第二导线23包括第四垫片层231、第四导电层232和第二保护层233，第四垫片层231设置在第二柔性基底21上，第四导电层232设置在第四垫片层231上，第二保护层233覆盖在第四导电层232上，第四垫片层231与第三垫片层221连接，第四导电层232与第三导电层222电性连接；

电极片24包括第五垫片层241和第五导电层242，第五垫片层241设置在第二柔性基底21上，第五导电层242设置在第五垫片层241上，第五垫片层241与第四垫片层231连接，第五导电层242与第四导电层232电性连接。

进一步地，第三垫片层221和第三导电层222的形状相同，即均呈圆形；第四垫片层231、第四导电层232和第二保护层233的形状相同，即均呈蛇形；第五垫片层241和第五导电层242的形状相同，即均呈矩形。

进一步地，第三垫片层221、第四垫片层231和第五垫片层241采用同种材料一体成型，例如聚酰亚胺材料。

进一步地，第三导电层222、第四导电层232和第五导电层242采用同种材料一体成型。在本实施例中，第三导电层222、第四导电层232和第五导电层242均包括第一金属层和第二金属层，第一金属层与第二金属层采用不同金属材料制成，例如第一金属层采用铬材料制成，第二金属层采用金材料制成，第一金属层与第二金属层层叠设置，第二金属层设置在第一金属层上。

进一步地，第二保护层233采用聚酰亚胺材料制成。

如图1和图2所示，利用多接口的柔性电极采集生理信号的具体步骤包括：

首先将接线模块10贴于皮肤表面；

再将一个信号采集模块20的第二导电部22朝下与接线模块10上的第一导电部12对准，并将信号采集模块20的第二柔性基底21粘在接线模块10的第一柔性基底11上，使第一导电部12和第二导电部22保持紧密相连；

当需要将信号采集模块20与接线模块10分离时，仅需将信号采集模块20的第二柔性基底21外围粘在第一柔性基底11的部分撕起即可，由于第二柔性基底21具备粘性的面积较小，将其与第一柔性基底11分离时较为容易，不会影响第一柔性基底11与皮肤的粘连性。

第一柔性基底11、第二柔性基底21和覆盖膜14上使用薄的单面粘性材料，且可多次粘连，如敷料，保证多次粘连和撕起，同时使接线模块10与信号采集模块20与皮肤紧紧粘连。

值得一提的是，利用本发明的多接口的柔性电极与商业肌电信号采集仪进行了对比测试，根据测试结果显示，肌电信号基本一致，对应的肌电指标值也基本相同，验证了本发明的多接口的柔性电极采集到的肌电信号的准确性及可性靠。

本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种多接口的柔性电极，其特征在于，包括接线模块和至少一个信号采集模块，所述接线模块包括第一柔性基底和设置在所述第一柔性基底上的多个第一导电部及多根分别与各所述第一导电部连接的第一导线，所述信号采集模块包括第二柔性基底和设置在所述第二柔性基底上的第二导电部、电极片和第二导线，所述第二导线的两端分别连接于所述第二导电部与所述电极片，所述第二柔性基底可拆装地设置在所述第一柔性基底上，所述第二导电部与所述第一导电部接触。

2.如权利要求1所述的多接口的柔性电极，其特征在于，所述第一柔性基底包括相对的第一表面和第二表面，各所述第一导电部和各所述第一导线设置在所述第一表面上，所述第二表面设有第一粘胶层，所述第一表面上划分有布线区和接口区，所述布线区位于所述第一表面的中部，所述接口区沿着所述布线区的周向设置，各所述第一导电部设置在所述接口区内，各所述第一导线设置在所述布线区内。

3.如权利要求2所述的多接口的柔性电极，其特征在于，所述接线模块还包括覆盖膜，所述覆盖膜覆盖所述布线区和所述接口区，所述覆盖膜的中部设有第二粘胶层，所述覆盖膜通过所述第二粘胶层粘在所述布线区上，所述覆盖膜与所述接口区上下相对设置，当所述第二导电部与所述第一导电部接触时，所述第二柔性基底的一端位于所述覆盖膜的下方。

4.如权利要求2所述的多接口的柔性电极，其特征在于，所述第二柔性基底包括相对的第三表面和第四表面，所述第二导电部、所述电极片和所述第二导线设置在所述第三表面上，所述第三表面设有第三粘胶层，所述第二柔性基底通过所述第三粘胶层可拆装地粘在所述第一柔性基底的所述第一表面上。

5.如权利要求1所述的多接口的柔性电极，其特征在于，所述第二柔性基底包括第一承载部和第二承载部，所述第一承载部的一端连接于所述第二承载部，所述第一承载部的宽度小于所述第二承载部的宽度，所述第二导电部设置在所述第一承载部上，所述电极片设置在所述第二承载部上。

6.如权利要求1所述的多接口的柔性电极，其特征在于，所述第一导线包括延展段及与所述延展段连接的引出段，所述延展段和所述第二导线呈蛇形，所述引出段用以输出电信号。

7.如权利要求1所述的多接口的柔性电极，其特征在于，所述第一导电部和所述第二导电部呈圆形。

8.如权利要求1至7任意一项所述的多接口的柔性电极，其特征在于，所述第一导电部包括第一垫片层和第一导电层，所述第一垫片层设置在所述第一柔性基底上，所述第一导电层设置在所述第一垫片层上；

所述第一导线包括第二垫片层、第二导电层和第一保护层，所述第二垫片层设置在所述第一柔性基底上，所述第二导电层设置在所述第二垫片层上，所述第一保护层覆盖在所述第二导电层上，所述第一垫片层与所述第二垫片层连接，所述第一导电层与所述第二导电层电性连接。

9.如权利要求8所述的多接口的柔性电极，其特征在于，所述第二导电部包括第三垫片层和第三导电层，所述第三垫片层设置在所述第二柔性基底上，所述第三导电层设置在所述第三垫片层上；

所述第二导线包括第四垫片层、第四导电层和第二保护层，所述第四垫片层设置在所述第二柔性基底上，所述第四导电层设置在所述第四垫片层上，所述第二保护层覆盖在所述第四导电层上，所述第四垫片层与所述第三垫片层连接，所述第四导电层与所述第三导电层电性连接；

所述电极片包括第五垫片层和第五导电层，所述第五垫片层设置在所述第二柔性基底上，所述第五导电层设置在所述第五垫片层上，所述第五垫片层与所述第四垫片层连接，所述第五导电层与所述第四导电层电性连接。

10.如权利要求9所述的多接口的柔性电极，其特征在于，所述第一导电层、所述第二导电层、所述第三导电层、所述第四导电层和所述第五导电层均包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层与所述第二金属层采用不同金属材料制成，所述第一金属层与所述第二金属层层叠设置。

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