CN112043264A - 一种自粘附固定的头皮脑电电极及脑电信号采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自粘附固定的头皮脑电电极及脑电信号采集方法，头皮脑电电极包括梳齿电极，所述梳齿电极朝向头皮方向的表面设置有可将梳齿电极粘附在头皮上的黏附介质。本发明的脑电信号采集方法是：S1、选择梳齿电极作为头皮脑电电极；S2、在采集面附着黏附介质；S3、在涂敷介质未成膜前，拨开待测脑区位置的头发，将信号采集电极放置在待测脑区，轻轻按压使信号采集电极和头皮充分接触，黏附介质作用使信号采集电极固定在头皮上；S4、开始采集脑电信号记录脑电信号；S5、采集工作完成后，用酒精湿润擦拭使其信号采集电极从待测脑区脱落，再用酒精擦拭信号采集电极的采集面，把采集面的黏附介质全部清除。

Description

一种自粘附固定的头皮脑电电极及脑电信号采集方法

技术领域

本发明涉及脑电信号采集技术领域，具体来说涉及一种自粘附固定的头皮脑电电极及脑电信号采集方法。

背景技术

脑电图是一种记录大脑电活动的一种电生理监测方法，广泛应用于神经科学、心理学、认知科学以及人体颅内器质性病变的诊断。为癫痫的诊断和治疗提供了有效的参考依据；对睡眠和清醒状态的检测也得到越来越多的关注，脑机接口的智能应用在脑科学领域越来越重要。但是大脑神经元的放电比较微弱，常受到外界或者身体其他电信号的干扰，电极和头皮之间的接触阻抗降低了脑电信号的信噪比，因此脑电电极的有效采集尤为重要。

湿电极是一种金属电极，需要借助脑电帽才能固定在头皮上，并需要专业人员辅助灌注导电膏，从而提高金属导体和头皮之间的电荷传递，提高接触效率。但前期准备工作较长，成本较高；导电膏容易黏附在头发上，不仅材料耗损大，而且使用者清洗困难；电极与脑电帽不是平整的表面，使用导电膏后，在脑电帽上电极的日常维护不便；长时间佩戴，导电膏会随时间推移而变干，增大界面阻抗，不利于脑电的长期监测。

干电极与湿电极相比，不需要导电膏，但是也需要借助导电帽等介质才能固定在头皮上。由于电极体直接和头皮接触，界面阻抗较大，而且电极的固定方式也会影响接触阻抗。需要靠脑电帽增大电极和头皮的接触力，才能更好的采集到脑电信号。随着佩戴时间的推移，使用者的头皮会受到较大的压力，舒适感下降。

以上电极与头皮接触都需要脑电帽等装置将电极固定在头皮上。脑电帽是现在脑电采集中常用的固定电极的介质，由弹性面料组成，根据脑定位在其上打孔放置电极。脑电帽通常覆盖整个头部，实际使用率低，浪费材料；脑电帽安装电极的位置固定，不能随着使用者的不同头型而变化，无法精准采集所需部位的脑电信号；为了提高信号采集的信噪比，脑电帽的束缚力较大，佩戴者的舒适度下降；脑电帽形式单一，不具有美感。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种自粘附固定的头皮脑电电极及脑电信号采集方法，解决现有技术存在的湿电极采集信号，需要佩戴脑电帽、注入导电膏，后期清洗和长期佩戴存在问题；干电极需要脑电帽给予一定的压力，才能更好的提高信号采集质量；佩戴脑电帽采集信号位置固定，采集的脑区存在位置偏差；脑电帽在头皮上覆盖区域广泛，但实际记录中并不需要所有脑区的信号，存在材料浪费的问题；本发明不需要脑电帽等固定电极装置的方法，直接将电极放在需要采集的脑区上，实现快速轻便的佩戴电极。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种自粘附固定的头皮脑电电极，包括可穿过头发并与头皮接触的梳齿电极，所述梳齿电极朝向头皮方向的表面设置有可将梳齿电极粘附在头皮上的黏附介质。

作为对上述技术方案的改进，所述梳齿电极朝向头皮方向的表面全部或部分设置有黏附介质。

作为对上述技术方案的改进，当所述梳齿电极朝向头皮方向的表面部分设置有黏附介质时，所述黏附介质以点状分布，形成黏附点。

作为对上述技术方案的改进，所述梳齿电极为Ag/AgCL烧结干电极、纯银干电极或者复合干电极。

作为对上述技术方案的改进，所述黏附介质含有成膜材料，所述成膜材料在黏附介质的占比为6～8％；所述成膜材料为化学成膜材料单质、或为生物成膜材料单质、或为化学成膜材料和化学成膜材料的任意两种以上以任意比例混合的混合物。

作为对上述技术方案的改进，所述化学成膜材料为氰基丙烯酸酯类、硝化纤维素(火棉胶)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩醛(PVB)、聚氨酯；所述生物成膜材料为壳聚糖。

作为对上述技术方案的改进，所述黏附介质或还含有增塑剂或助粘剂，所述增塑剂或助粘剂在在黏附介质的占比为2～4％；所述增塑剂或助粘剂以任意比例混合；所述增塑剂或助粘剂为甘油、丙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、乙酰基柠檬酸三丁酯、乙酸异丁酸蔗糖、蔗糖苯甲酸酯、乙酰基柠檬酸酯、矿物油。

作为对上述技术方案的改进，本发明提供了上述自粘附固定的头皮脑电电极的脑电信号采集方法，该脑电信号采集方法的步骤是：

S1、选择梳齿电极作为脑电信号采集的信号采集电极；

S2、将信号采集电极分为采集面和非采集面，其中能够穿过头发并与头皮接触的那个朝向头皮方向的表面为采集面，在采集面通过涂敷、蘸取等多种方式，使采集面的全部表面或部分表面附着黏附介质；

S3、在涂敷介质未成膜前，拨开待测脑区位置的头发，将信号采集电极放置在待测脑区，轻轻按压使信号采集电极和头皮充分接触，黏附介质作用使信号采集电极固定在头皮上；

S4、开始采集脑电信号记录脑电信号；

S5、采集工作完成后，用酒精湿润擦拭使其信号采集电极从待测脑区脱落，再用酒精擦拭信号采集电极的采集面，把采集面的黏附介质全部清除。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果是：

本发明的自粘附固定的头皮脑电电极，与传统的脑电电极需要使用脑电帽或其他头戴装置对电极进行按压固定不同，本发明将梳齿电极直接穿过头发与头皮接触后并黏附在头皮上。这种结构和安放方式不需要脑电帽或其他装置固定就可以梳齿电极与头皮粘附并实现低阻抗连接，不需要脑电帽及其他电极固定装置，节约材料，成本低；梳齿电极直接穿过头发固定在头皮上，操作简便易行、无运动伪影，梳齿电极可随意放置，采集信号的准确度高；头皮的压力较小，采集脑区定位稳定，抗运动干扰能力强；电极可隐藏在头发里，提高了舒适度和美观性，便于日常使用，具有普适性。

具体实施方式

下面将结合本发明的具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明的自粘附固定的头皮脑电电极，包括可穿过头发并与头皮接触的梳齿电极，所述梳齿电极朝向头皮方向的表面设置有可将梳齿电极粘附在头皮上的黏附介质。该表面全部或部分设置有黏附介质。当所述梳齿电极朝向头皮方向的表面部分设置有黏附介质时，所述黏附介质以点状分布，形成黏附点。所述梳齿电极为Ag/AgCL烧结干电极、纯银干电极或者复合干电极。复合干电极为以高分子材料(如以PP、PE、橡胶等)为基材，并在其至少部分表面形成 Ag/AgCL层或者Ag层的电极。梳齿电极的形状可以为圆形、方形或椭圆。可以为柱式、齿梳或者爪式。梳齿电极电极可以为实心也可以是腔体。梳齿电极电极的形式不受限制。

黏附介质仅附着在梳齿电极的梳齿结构顶部与头皮接触的部位。黏附介质可以是用于人体的胶体，也可以是具有粘附力的医用品。黏附介质主要是将电极黏附在头皮上，使电极采集到脑电信号。黏附介质可以具有导电性也可以不具有导电性。

所述黏附介质含有成膜材料，所述成膜材料为化学成膜材料单质、或为生物成膜材料单质、或为化学成膜材料和化学成膜材料的任意两种以上以任意比例混合的混合物。所述化学成膜材料为氰基丙烯酸酯类、硝化纤维素(火棉胶)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩醛(PVB)、聚氨酯；所述生物成膜材料为壳聚糖。所述黏附介质或还含有增塑剂或助粘剂，所述成膜材料和增塑剂或助粘剂以任意比例混合；所述增塑剂或助粘剂为甘油、丙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、乙酰基柠檬酸三丁酯、乙酸异丁酸蔗糖、蔗糖苯甲酸酯、乙酰基柠檬酸酯、矿物油。

本发明提供了上述自粘附固定的头皮脑电电极的脑电信号采集方法，该脑电信号采集方法的步骤是：

S1、选择梳齿电极作为脑电信号采集的信号采集电极；

S2、将信号采集电极分为采集面和非采集面，其中能够穿过头发并与头皮接触的那个朝向头皮方向的表面为采集面，在采集面通过涂敷、蘸取等多种方式，使采集面的全部表面或部分表面附着黏附介质；

S3、在涂敷介质未成膜前，拨开待测脑区位置的头发，将信号采集电极放置在待测脑区，轻轻按压使信号采集电极和头皮充分接触，黏附介质作用使信号采集电极固定在头皮上；

S4、开始采集脑电信号记录脑电信号；

S5、采集工作完成后，用酒精湿润擦拭使其信号采集电极从待测脑区脱落，再用酒精擦拭信号采集电极的采集面，把采集面的黏附介质全部清除。。

成膜材料会影响最后成膜的抗张强度即薄膜的薄厚，也会影响断电生长率即接触人体的舒适度；本申请人选择成膜材料中的硝化纤维的使用量为6～8％，增塑剂蓖麻油的使用量为2～4％，溶剂组成为异丙醇用量43.77％，乙酸乙酯用量28.70％,乙酸丁酯用量10.77％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自粘附固定的头皮脑电电极，其特征在于，包括可穿过头发并与头皮接触的梳齿电极，所述梳齿电极朝向头皮方向的表面设置有可将梳齿电极粘附在头皮上的黏附介质。

2.如权利要求1所述自粘附固定的头皮脑电电极，其特征在于，所述梳齿电极朝向头皮方向的表面全部或部分设置有黏附介质。

3.如权利要求2所述自粘附固定的头皮脑电电极，其特征在于，当所述梳齿电极朝向头皮方向的表面部分设置有黏附介质时，所述黏附介质以点状分布，形成黏附点。

4.如权利要求3所述自粘附固定的头皮脑电电极，其特征在于，所述梳齿电极为Ag/AgCL烧结干电极、纯银干电极或者复合干电极。

5.如权利要求1所述自粘附固定的头皮脑电电极，其特征在于，所述黏附介质含有成膜材料，所述成膜材料在黏附介质的占比为6～8％；所述成膜材料为化学成膜材料单质、或为生物成膜材料单质、或为化学成膜材料和化学成膜材料的任意两种以上以任意比例混合的混合物。

6.如权利要求5所述自粘附固定的头皮脑电电极，其特征在于，所述化学成膜材料为氰基丙烯酸酯类、硝化纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、聚氨酯；所述生物成膜材料为壳聚糖。

7.如权利要求6所述自粘附固定的头皮脑电电极，其特征在于，所述黏附介质或还含有增塑剂或助粘剂，所述增塑剂或助粘剂在在黏附介质的占比为2～4％；所述增塑剂或助粘剂以任意比例混合；所述增塑剂或助粘剂为甘油、丙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、乙酰基柠檬酸三丁酯、乙酸异丁酸蔗糖、蔗糖苯甲酸酯、乙酰基柠檬酸酯、矿物油。

8.一种如权利要求1-7中任一种所述自粘附固定的头皮脑电电极的脑电信号采集方法，其特征在于，该脑电信号采集方法的步骤是：

S1、选择梳齿电极作为脑电信号采集的信号采集电极；

S2、将信号采集电极分为采集面和非采集面，其中能够穿过头发并与头皮接触的那个朝向头皮方向的表面为采集面，在采集面通过涂敷、蘸取等多种方式，使采集面的全部表面或部分表面附着黏附介质；

S3、在涂敷介质未成膜前，拨开待测脑区位置的头发，将信号采集电极放置在待测脑区，轻轻按压使信号采集电极和头皮充分接触，黏附介质作用使信号采集电极固定在头皮上；

S4、开始采集脑电信号记录脑电信号；

S5、采集工作完成后，用酒精湿润擦拭使其信号采集电极从待测脑区脱落，再用酒精擦拭信号采集电极的采集面，把采集面的黏附介质全部清除。