CN113545784A - 干电极以及电阻测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干电极以及电阻测量装置，该干电极包括电极底座，以及多个设置于电极底座的一侧的探针；探针包括柔性基体，以及设置在柔性基体表面的导电媒介。本发明柔性基体内掺入适当比例的导电性物质银粉，增加了干电极的导电性；在柔性基体的外部镀上导电性能最佳、电阻率最低的材料的石墨烯，作为干电极与头皮的接触媒介，加强了干电极的导电性；在柔性基体的检测面上设置探针阵列，增大电极与头皮接触的面积小。此外，利用改进后的干电极制作的电阻测量装置，通过控制器和动力机构，可以自动的调整干电极相对于待检测者的头皮的位置，从而可以实时调节干电极与待检测者的头皮之间的接触电阻，最终实现自动调整脑电信号的强弱。
Description
技术领域
本发明涉及信号检测检测技术领域，尤其涉及一种干电极以及电阻测量装置。
背景技术
脑电信号是一种重要的生理信号，能反应大脑神经活动状态。脑电信号可以为中风、癫痫等脑部疾病提供诊断信息，可以应用于脑机接口领域，通过解码脑电信号达到脑部与外部设备进行通信。脑电信号的采集质量多种因素影响，其中，电极-头皮接触电阻尤其重要。
现在的脑电信号采集的电极分为湿电极和干电极两种，使用湿电极采集脑电信号时，需要在每个电极与皮肤的接触面注入导电胶，但是湿的导电胶随着记录时间会逐渐干化，电阻值变大，影响采集信号的稳定性。为了克服湿电极的上述缺陷，越来越多的在脑电采集设备中应用干电极。干电极不需要使用导电胶，而是通过对电极结构进行专门设计，直接将电极的末端与头皮接触，以降低电阻。
但是现有的干电极结构，普遍存在电极与头皮接触的面积小、导电性能差；此外，干电极与头皮间的贴合度受头发和头型的影响较大，现有技术中采用手动降低电极-头皮接触阻抗，费时费力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中干电极的结构，电极与头皮接触的面积小、导电性能差的缺陷，提供一种干电极以及电阻测量装置。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
第一方面，本发明提供一种干电极，所述干电极包括：
电极底座，以及多个设置于所述电极底座的一侧的探针；
所述探针包括柔性基体，以及设置在所述柔性基体表面的导电媒介。
较佳地，所述柔性基体内掺入导电性物质；和/或，
所述探针呈阵列形状分布设在所述电极底座的一侧。
较佳地，所述探针的宽度大小沿着背离所述电极底座的方向逐渐减小。
较佳地，所述干电极还包括连接件；
所述连接件设置于所述电极底座的另一侧，所述连接件的外周面上设置有外螺纹，用于与外部部件螺纹连接。
较佳地，所述导电性物质包括银粉；和/或，
所述导电媒介包括石墨烯；和/或，
所述电极底座包括圆形金属底盘。
第二方面，本发明提供电阻测量装置，所述电阻测量装置包括如第一方面所述的干电极，所述电阻测量装置还包括动力机构以及控制器，所述干电极、所述控制器以及所述动力机构分别通信连接；
所述干电极用于采集电阻信号并发送至所述控制器；
所述控制器用于根据所述电阻信号生成驱动指令并发送至所述动力机构；
所述动力机构用于根据所述驱动指令驱动所述干电极移动至目标位置。
较佳地，所述干电极包括连接件；
所述动力机构包括转动单元，所述转动单元与所述连接件连接；
所述控制器还用于根据所述电阻信号生成第一驱动指令，并发送至所述转动单元；
所述转动单元用于根据所述第一驱动指令带动所述干电极执行转动操作；或，
所述动力机构包括转动组件以及传动组件，所述传动组件与所述连接件连接；
所述控制器还用于根据所述电阻信号生成第一驱动指令，并发送至所述传动组件；
所述传动组件，用于根据所述第一驱动指令驱动所述转动组件带动所述干电极执行转动操作。
较佳地，所述干电极包括连接件；
所述动力机构包括伸缩单元，所述伸缩单元与所述连接件连接；
所述控制器还用于根据所述电阻信号生成第二驱动指令，并发送至所述伸缩单元；
所述伸缩单元用于根据所述第二驱动指令带动所述干电极执行伸缩操作；或，
所述动力机构包括伸缩组件以及传动组件，所述传动组件与所述连接件连接；
所述控制器还用于根据所述电阻信号生成第二驱动指令，并发送至所述传动组件；
所述传动组件，用于根据所述第二驱动指令驱动所述伸缩组件带动所述干电极执行伸缩操作。
较佳地，所述转动组件包括第一齿轮以及第一传动轴，所述第一齿轮与所述第一传动轴连接；
所述第一齿轮用于根据所述第一驱动信号驱动所述第一传动轴进行旋转运动，以带动所述干电极执行转动操作。
较佳地，所述伸缩组件包括第二齿轮以及第二传动轴，所述第二齿轮与所述第二传动轴连接；
所述第二齿轮用于根据所述第二驱动信号驱动所述第二传动轴进行伸缩运动，以带动所述干电极执行伸缩操作。
较佳地，所述动力机构还包括驱动单元，所述驱动单元包括驱动电机、电源组件以及支撑组件；
所述支撑组件用于固定所述驱动电机；
所述电源组件用于给所述驱动电机供电；
所述驱动电机用于控制所述转动单元或者所述伸缩单元开启工作。
较佳地，所述控制器包括数据采集单元以及控制单元，所述数据采集单元与所述控制单元通信连接；
所述数据采集单元，用于采集外部操作数据并发送至所述控制单元；
所述控制单元，用于接收所述外部操作数据并生成控制指令，以控制所述驱动单元带动所述干电极运动；
其中，所述外部操作数据包括调整所述干电极的旋转速度参数、转动圈数参数以及伸缩距离参数中的至少一种的参数信息。
较佳地，所述外部操作数据包括物理按键输入信号、语音输入信号以及文字输入信号中的至少一种。
本发明的积极进步效果在于：通过设置柔性基体的干电极，并在柔性基体内掺入适当比例的导电性物质银粉，增加了干电极的导电性；在柔性基体的外部镀上导电性能较佳、电阻率较低的材料的石墨烯，作为干电极与头皮的接触媒介，进一步加强了干电极的导电性；开发新型柔性材料干电极，改善了湿电极需要注入导电胶的不方便性，提升佩戴舒适度，降低皮肤损伤的风险以及保证采集的脑电信号的稳定性和高精度；在电极底座上设置阵列分布的柔性基体探针，增大电极与头皮接触的面积小。该干电极还具有结构简单、体积小、质量轻、便于携带等优点；此外，利用结合改进后的干电极构成的电阻测量装置，通过控制器和动力机构，可以自动且精确调整干电极相对于待检测者的头皮的位置，从而可以实时调节干电极与待检测者的头皮之间的接触电阻，最终实现自动调整脑电信号的强弱，保证了脑电信号采集的精度高、稳定性好和可靠性高。
附图说明
图1为本发明实施例1的干电极的结构示意图。
图2为本发明实施例2的电阻测量装置的第一结构示意图。
图3为本发明实施例2的电阻测量装置的第二结构示意图。
图4为本发明实施例2的电阻测量装置的第三结构示意图。
图5为本发明实施例2的动力机构的第四结构示意图。
图6为本发明实施例2的动力机构的第五结构示意图。
图7为本发明实施例2的驱动单元的结构示意图。
附图标记说明：1电极底座，2探针，3连接件，4干电极，5动力机构，51转动单元，52转动组件，53传动组件，54伸缩单元，55伸缩组件，56驱动单元，6控制器，61数据采集单元，62控制单元。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种干电极，如图1所示，该干电极包括：电极底座1以及多个设置于电极底座1的一侧的探针2；该探针2包括柔性基体，以及设置在该柔性基体表面的导电媒介。
具体的，干电极4包括柔性探针阵列和电极底座1，柔性探针阵列的基体为不导电的硅胶橡胶，该基体保证了探针阵列的柔软度，同时阵列形状增加了与头皮接触的面积。当有压力作用于探针阵列时，探针阵列发生弹性形变，可以减缓探针阵列对使用者的不舒服感。
当然，干电极的柔性基体还可以采用其他材质，具体采用的材质可以根据实际需求进行重新选择与替换。
优选地，柔性基体内掺入导电性物质；和/或，探针2呈阵列形状分布设在电极底座1的一侧。
优选地，探针2的宽度大小沿着背离电极底座1的方向逐渐减小。
优选地，该干电极还包括连接件3；该连接件3设置于电极底座1的另一侧，连接件3的外周面上设置有外螺纹，用于与外部部件螺纹连接。
优选地，导电性物质包括银粉；和/或，导电媒介包括石墨烯；和/或，电极底座1包括圆形金属底盘。
具体的，在柔性基体的内部掺入适当比例的导电性物质银粉，可以极大的增加干电极4的导电性，增加了干电极的导电性。干电极4的表面镀上目前导电性能较佳、电阻率较低的材料石墨烯，作为干电极4与待检测者的头皮的接触媒介，该石墨烯层的厚度可以为30微米，进一步加强了干电极的导电性。
本实施例中的上述参数均可以根据实际情况进行重新确定与调整。
在本实施例中，提供一种干电极，本发明柔性基体内掺入适当比例的导电性物质银粉，增加了干电极的导电性；在柔性基体的外部镀上导电性能最佳、电阻率最低的材料的石墨烯，作为干电极与头皮的接触媒介，加强了干电极的导电性；在柔性基体的检测面上设置探针阵列，增大电极与头皮接触的面积小。最后，开发一种新型柔性材料干电极，可以改善了湿电极需要注入导电胶的不方便性，提升佩戴舒适度，降低皮肤损伤风险，以及保证采集到的脑电信号稳定和精度高。
实施例2
本实施例提供一种电阻测量装置，如图2所示，该电阻测量装置包括实施例1的干电极4，电阻测量装置还包括动力机构5以及控制器6，干电极4、控制器6以及动力机构5分别通信连接；
干电极4用于采集电阻信号并发送至控制器6；
控制器6用于根据电阻信号生成驱动指令并发送至动力机构5；
动力机构5用于根据驱动指令驱动干电极4移动至目标位置。
具体的，干电极4将与待测对象头皮接触后，而持续采集到电阻信号，发送至控制器6，控制器6接收到该电阻信号后可以生成多种不同的驱动指令，将该驱动指令按照时间顺序依次发送至动力机构5。动力机构5根据每个驱动指令依次驱动干电极4进行旋转运动或者伸缩运动，从而使得干电极4至待测对象头皮的目标位置。
优选地，在一个实施例中，如图3所示，干电极4包括连接件3。
动力机构5包括转动单元51，转动单元51与连接件3连接；
控制器6还用于根据电阻信号生成第一驱动指令，并发送至转动单元51；
转动单元51用于根据第一驱动指令带动干电极4执行转动操作。
例如，第一驱动指令可以为旋转4圈，旋转速度2r/s，当转动单元51接收到该第一驱动指令后，直接带动干电极4执行旋转4圈，转速2r/s的转动运动。
优选地，在又一个实施例中，如图4所示，干电极4包括连接件3。
动力机构5包括转动组件52以及传动组件53，传动组件53与连接件3连接；
控制器6还用于根据电阻信号生成第一驱动指令，并发送至传动组件53；
传动组件53，用于根据第一驱动指令驱动转动组件52带动干电极4执行转动操作。
其中，该转动组件52包括第一齿轮以及第一传动轴，第一齿轮与第一传动轴连接；
该第一齿轮用于根据第一驱动信号驱动第一传动轴进行旋转运动，以带动干电极4执行转动操作。
例如，第一驱动指令可以为旋转4圈，旋转速度2r/s，当传动组件53接收到该第一驱动指令后，直接驱动转动组件52，转动组件52再带动转动组件52驱动干电极4执行旋转4圈，转速2r/s的转动运动，从而克服了目前降低干电极-头皮接触阻抗需要手动，不够自动智能化的缺陷，提高了对现有调节装置中对干电极结构在周向方向上的位置调节的灵活性、便捷性和准确性。
具体的，转动组件52中的第一齿轮旋转，可以带动第一传动轴做圆周运动，带动干电极4的柔性探针阵列以顺时针或逆时针做旋转运动，从而将待测对象的头发拨开。
优选地，在一个实施例中，如图5所示，该干电极4包括连接件3。
该动力机构5包括伸缩单元54，伸缩单元54与连接件3连接；
控制器6还用于根据电阻信号生成第二驱动指令，并发送至伸缩单元54；
伸缩单元54用于根据第二驱动指令带动干电极4执行伸缩操作。
例如，第二驱动指令可以为伸缩长度10㎝，当伸缩单元54接收到第二驱动指令后，直接驱动伸缩单元54带动干电极4执行伸缩长度为10㎝的伸缩运动，从而克服了目前降低干电极-头皮接触阻抗需要手动，不够自动智能化的缺陷，提高了对现有调节装置中对干电极结构在前后方向上的位置调节的灵活性、便捷性和准确性。
优选地，在又一个实施例中，如图6所示，该干电极4包括连接件3；
该动力机构5包括伸缩组件55以及传动组件53，传动组件53与连接件3连接；
控制器6还用于根据电阻信号生成第二驱动指令，并发送至传动组件53；
传动组件53，用于根据第二驱动指令驱动伸缩组件55带动干电极4执行伸缩操作。
其中，伸缩组件55包括第二齿轮以及第二传动轴，第二齿轮与第二传动轴连接；
第二齿轮用于根据第二驱动信号驱动第二传动轴进行伸缩运动，以带动干电极4执行伸缩操作。
例如，第二驱动指令可以为伸缩长度10㎝，当伸缩单元54接收到第二驱动指令后，直接驱动传动组件53，传动组件53再带动伸缩组件55带动干电极4执行伸缩长度为10㎝的伸缩运动。
具体的，伸缩组件55的齿轮转动，可以带动传动轴做伸缩运动，可以调节干电极4的柔性探针阵列与头皮距离的远近，使干电极4的柔性探针阵列紧密的接触头皮。
需要说明的是，动力机构5中的伸缩组件55以及转动组件52由绝缘性能良好的材料组成。传动组件53包括壳体、卡槽、脑电帽固定卡扣以及电极导线等。壳体用于包裹动力机构5的内部组件，从而保护内部组件。卡槽用于与连接件3的外周面上的外螺纹相连接，脑电帽固定卡扣用于将动力机构5与脑电帽固定连接。电极导线用于传递柔性探针阵列所采集到的脑电信号，并与外部脑电采集检测装置的电路板相连接。
优选地，在一个实施例中，如图7所示，动力机构5还包括驱动单元56，驱动单元包括驱动电机561、电源组件562以及支撑组件563。
该支撑组件563用于固定驱动电机561；
该电源组件562用于给驱动电机561供电；
驱动电机561用于控制该转动单元51或者伸缩单元54开启工作。
具体的，驱动电机561可以为驱动微型电机，电源组件562为驱动微型电机提供动力；驱动微型电机的输出轴与传动力机构5中的转动单元51或者伸缩单元54的一端相连，用于驱动转动单元51或者伸缩单元54的运动，带动柔性探针阵列的转动或垂直运动，从而调节柔性探针阵列与头皮的相对位置，从而改变电极-头皮接触电阻。
优选地，在一个实施例中，控制器6包括数据采集单元61以及控制单元62，数据采集单元61与控制单元62通信连接。
数据采集单元61，用于采集外部操作数据并发送至控制单元62。
控制单元62，用于接收外部操作数据并生成控制指令，以控制驱动单元56带动干电极4运动。
其中，外部操作数据包括但不限于调整干电极的旋转速度参数、转动圈数参数以及伸缩距离参数。
具体的，外部操作数据还可以包括调整干电极4的旋转角度、旋转方向、旋转圈数、与待测对象的头皮的接触面积、与待测对象的头皮的接触距离等，在此可以根据场景设置，不作具体限制。
控制单元62可以与驱动电机561相连接，从而控制其旋转速度以及圈数，当干电极4与待测对象的皮肤接触电阻满足理想范围内时，控制关闭驱动电机561，实现了自动调节干电极的位置，从而实时调整并观测电极-皮肤接触电阻。
外部操作数据包括但不限于物理按键输入信号、语音输入信号以及文字输入信号。
例如，可以通过按压操作的方式，采集物理按键输入信号，并在采集到按压操作时向控制单元62发送物理按键对应的控制指令。例如，该控制指令可以为将干电极4的旋转速度参数调整减小，或者，该控制指令可以为将干电极4的转动圈数参数调整增加，或者，该控制指令可以为将干电极4的相对于头皮的伸缩距离参数调整增大。
在一种可以实现的方式中，可以通过语音通话的方式，采集语音输入信号，并在采集到语音信息时向控制单元62发送语音信息对应的控制指令。例如，该控制指令可以为增大干电极4的旋转速度参数。
在又一种可能实现的方式中，可以通过文字编辑的方式，采集文字输入信号，并在采集到文字信息时向控制单元62发送文字信息对应的控制指令。例如，该控制指令可以为减少干电极4的伸缩距离参数。
本实施例中的上述参数均可以根据实际情况进行重新确定与调整。
本实施例提供一种电阻测量装置，利用改进后的干电极制作的电阻测量装置，通过控制器和动力机构，可以自动的调整干电极相对于待检测者的头皮的位置。此外，还可以实时调节干电极与待检测者的头皮之间的接触电阻，最终实现自动调整脑电信号的强弱，保证了脑电信号采集的精度高、稳定性好和可靠性高。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种干电极，其特征在于，所述干电极包括：
电极底座，以及多个设置于所述电极底座的一侧的探针；
所述探针包括柔性基体，以及设置在所述柔性基体表面的导电媒介。
2.如权利要求1所述的干电极，其特征在于，所述柔性基体内掺入导电性物质；和/或，
所述探针呈阵列形状分布设在所述电极底座的一侧。
3.如权利要求1所述的干电极，其特征在于，所述探针的宽度大小沿着背离所述电极底座的方向逐渐减小。
4.如权利要求1-3中任一项所述的干电极，其特征在于，所述干电极还包括连接件；
所述连接件设置于所述电极底座的另一侧，所述连接件的外周面上设置有外螺纹，用于与外部部件螺纹连接。
5.如权利要求2所述的干电极，其特征在于，所述导电性物质包括银粉；和/或，
所述导电媒介包括石墨烯；和/或，
所述电极底座包括圆形金属底盘。
6.一种电阻测量装置，其特征在于，所述电阻测量装置包括如权利要求1-5中任一项所述的干电极，所述电阻测量装置还包括动力机构以及控制器，所述干电极、所述控制器以及所述动力机构分别通信连接；
所述干电极用于采集电阻信号并发送至所述控制器；
所述控制器用于根据所述电阻信号生成驱动指令并发送至所述动力机构；
所述动力机构用于根据所述驱动指令驱动所述干电极移动至目标位置。
7.如权利要求6所述的电阻测量装置，其特征在于，所述干电极包括连接件；
所述动力机构包括转动单元，所述转动单元与所述连接件连接；
所述控制器还用于根据所述电阻信号生成第一驱动指令，并发送至所述转动单元；
所述转动单元用于根据所述第一驱动指令带动所述干电极执行转动操作；或，
所述动力机构包括转动组件以及传动组件，所述传动组件与所述连接件连接；
所述控制器还用于根据所述电阻信号生成第一驱动指令，并发送至所述传动组件；
所述传动组件，用于根据所述第一驱动指令驱动所述转动组件带动所述干电极执行转动操作。
8.如权利要求7所述的电阻测量装置，其特征在于，所述干电极包括连接件；
所述动力机构包括伸缩单元，所述伸缩单元与所述连接件连接；
所述控制器还用于根据所述电阻信号生成第二驱动指令，并发送至所述伸缩单元；
所述伸缩单元用于根据所述第二驱动指令带动所述干电极执行伸缩操作；或，
所述动力机构包括伸缩组件以及传动组件，所述传动组件与所述连接件连接；
所述控制器还用于根据所述电阻信号生成第二驱动指令，并发送至所述传动组件；
所述传动组件，用于根据所述第二驱动指令驱动所述伸缩组件带动所述干电极执行伸缩操作。
9.如权利要求7所述的电阻测量装置，其特征在于，所述转动组件包括第一齿轮以及第一传动轴，所述第一齿轮与所述第一传动轴连接；
所述第一齿轮用于根据所述第一驱动信号驱动所述第一传动轴进行旋转运动，以带动所述干电极执行转动操作。
10.如权利要求8所述的电阻测量装置，其特征在于，所述伸缩组件包括第二齿轮以及第二传动轴，所述第二齿轮与所述第二传动轴连接；
所述第二齿轮用于根据所述第二驱动信号驱动所述第二传动轴进行伸缩运动，以带动所述干电极执行伸缩操作。
11.如权利要求8所述的电阻测量装置，其特征在于，所述动力机构还包括驱动单元，所述驱动单元包括驱动电机、电源组件以及支撑组件；
所述支撑组件用于固定所述驱动电机；
所述电源组件用于给所述驱动电机供电；
所述驱动电机用于控制所述转动单元或者所述伸缩单元开启工作。
12.如权利要求11所述的电阻测量装置，其特征在于，所述控制器包括数据采集单元以及控制单元，所述数据采集单元与所述控制单元通信连接；
所述数据采集单元，用于采集外部操作数据并发送至所述控制单元；
所述控制单元，用于接收所述外部操作数据并生成控制指令，以控制所述驱动单元带动所述干电极运动；
其中，所述外部操作数据包括调整所述干电极的旋转速度参数、转动圈数参数以及伸缩距离参数中的至少一种的参数信息。
13.如权利要求12所述的电阻测量装置，其特征在于，所述外部操作数据包括物理按键输入信号、语音输入信号以及文字输入信号中的至少一种。
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