CN208511023U - 一种多功能人体表面生物电信号采集电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能人体表面生物电信号采集电极，其技术特点是：电极柱体安装在电极柱体基座上，电极柱体基座安装在电极壳体内部并可沿着电极壳体内侧壁沿纵轴方向上下移动，在电极壳体内部的电极柱体基座和电极壳体顶部之间安装有弹性缓冲装置。本实用新型设计合理，其通过弹性缓冲装置能够较好地将电极柱体与头皮表面紧密接触，既提高了人体生物电信号采集的精度及稳定性，又提高了操作者使用的便利性及佩戴者使用的舒适性，可根据应用场景进行不同优化组合，便于批量化生产。

Description

一种多功能人体表面生物电信号采集电极

技术领域

本实用新型属于人体生物电信号采集技术领域，尤其是一种多功能人体表面生物电信号采集电极。

背景技术

为了有效地获取高精度、实时的人脑电信号，进而进行医疗检查或医学实验，传统方法是采用手术方式在大脑皮层表面某一区域贴敷或植入微电极阵列，这种方法属于有创性的，而且人脑手术存在风险，很难被人们接受和推广；最新方法是在头皮表面安装头皮电极来获取脑电信号，但是现有头皮电极普遍存在体积较大、结构材料单一、安装方法繁琐、电磁屏蔽效果欠佳等问题，而且能在头皮表面安装的电极数量及密度较低，无法获取更加精细的大脑电信号。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、准确可靠且安装使用方便的多功能人体表面生物电信号采集电极。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种多功能人体表面生物电信号采集电极，包括电极柱体、电极柱体基座和电极壳体，所述电极柱体安装在电极柱体基座上，所述电极柱体基座安装在电极壳体内部并可沿着电极壳体内侧壁沿纵轴方向上下移动，在电极壳体内部的电极柱体基座和电极壳体顶部之间安装有弹性缓冲装置。

在电极柱体基座内部安装有微型信号放大器和内部连线或印制线路板线路，电极柱体通过电极柱体基座内部连线或印制线路板线路与微型信号放大器相连接。

所述电极柱体为金属电极柱体或非金属材料电极柱体。

所述金属电极柱体采用银、铜或金材料制成；在金属电极柱体表面设有导电水凝胶涂层、石墨烯涂层或氯化银涂层。

所述非金属材料电极柱体采用导电水凝胶或导电橡胶材料制成。

所述电极柱体为实心柱状或空心柱状，所述电极柱体的头部为圆形、方形或其它形状。

所述电极柱体为单个电极柱体或多个电极柱体，多个电极柱体构成电极柱体阵列。

所述微型信号放大器为单通道信号放大器或多通道信号放大器，所述多个电极柱体连接到单通道信号放大器或多通道信号放大器上，并通过串联或并联的方式与上位设备相连接。

所述电极柱体基座为集成放大芯片基座、绝缘材料构成的硬质基座、导电材料构成的硬质基座或与电极柱体一体铸造的硬质基座。

所述弹性缓冲装置由一种或多种高弹性材料制成，弹性缓冲装置为单个或多个

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型将电极柱体、电极柱体基座及弹性缓冲装置安装在电极壳体内，通过弹性缓冲装置的作用能够较好地将电极柱体与头皮表面紧密接触，既提高了人体生物电信号采集的精度及稳定性，又提高了操作者使用的便利性及佩戴者使用的舒适性，其结构紧凑，可根据应用场景进行不同优化组合，便于批量化生产。

2、本实用新型的电极柱体在材料上既可以采用金属材料电极柱体，并且可以在金属材料电极柱体上设有导电涂层，也可以采用导电水凝胶等非金属材料电极柱体作为人体生物电信号采集电极；在形状上，电极柱体可以为实心柱状或空心柱状；电极柱体的头部可以为圆形、方形或其它形状；上述电极柱体的特点可满足不同的应用场景。

3、本实用新型的电极柱体通过电极柱体基座内部短连线或线路板线路与微型信号放大器直接相连，电极柱体收集到的人体表面生物电信号可以在最短的距离传送到微型信号放大器，并经微型信号放大器信号放大后传送到上位设备，因此，可以最大限度地减少人体表面微弱的生物电信号在长距离传递过程中的衰减或受到外界的干扰。

4、本实用新型的电极柱体基座可以使用集成放大芯片基座、绝缘材料构成的硬质基座、导电材料构成的硬质基座、与电极柱体一体铸造基座，通过内部的微型信号放大器和内部连线或印制线路板线路将电极柱体与上位设备可靠地进行连接，保证电极信号采集的准确性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型采用金属材料电极柱体的结构图(初始状态)；

图2是本实用新型采用金属材料电极柱体的结构图(压缩状态)；

图3是本实用新型采用非金属材料电极柱体的结构图；

图4是本实用新型的电极柱体及电极柱体基座结构图；

图5是本实用新型的单通道信号放大器连线示意图；

图6是本实用新型的多通道信号放大器连线示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种多功能人体表面生物电信号采集电极，如图1及图2所示，由电极柱体1、电极柱体基座2、弹性缓冲装置3和电极壳体4构成，所述电极柱体1安装在电极柱体基座2上；所述电极柱体基座2安装在电极壳体4内部，并可沿着电极壳体4内侧壁沿纵轴方向上下移动；所述弹性缓冲装置3安装在电极壳体4内部的电极柱体基座2和电极壳体顶部之间。其中，图1为电极初始状态，当电极柱体1下端接触人体表面后，电极壳体4受到从上往下的压力时，电极壳体4与电极柱体基座2沿着电极壳体4纵轴发生相对运动，此时弹性缓冲装置3被压缩，弹性缓冲装置3产生的回弹力传递至电极柱体1，使电极柱体1在与人体表面紧密接触的同时并保持一定弹性，减少电极柱体1压迫对人体表面的不适感，当外力解除后，在弹性缓冲装置的弹力下，电极恢复至初始状态。下面对采集电极的各个部分分别进行说明：

1、电极柱体：由导电性能优异的材料构成，根据电极柱体的材料分为金属电极柱体和非金属材料电极柱体。金属电极柱体选择导电性能优秀的银、铜、金等金属材料，非金属材料电极柱体选择导电水凝胶、导电橡胶非金属材料。电极柱体可以为实心柱状或空心柱状，采用中空的电极柱体可以增加导电表面积，可以进一步增加电极柱体的导电性。电极柱体的头部为圆形、方形或其它形状。

如图2所示，根据应用场景不同，可以在金属材料电极柱体表面设有导电涂层1.1，例如，在银或铜电极柱表面设有导电水凝胶涂层，由于导电水凝胶成型前呈液态，可以喷涂于电极柱体表面后固化成型，其导电性接近金属、电化学特性接近人体组织，在人体表面和金属电极柱体之间形成良好的导电媒介，有效降低电极柱体与人体表面的接触电阻。当然在银或铜电极柱表面也可以喷涂石墨烯涂层(石墨烯涂与人体组织有良好亲和性，导电性能优秀)，或者在银电极柱表面喷涂氯化银涂层(加工成本较低、应用范围广泛)。在组成电极时，因应用场景不同，电极柱体数量可以为一个或多个，多个电极柱体可以构成电极柱体阵列。当由多个电极柱体构成阵列时，电极柱体之间可通过串联或并联的方式与上位设备相连，当通过串联的方式与上位设备相连从而增加信号的强度。

如图3所示，非金属材料电极柱体采用导电水凝胶或导电橡胶制成，导电水凝胶便于成型，电极柱尖端可呈尖端向下圆锥形，这样可以更顺利地穿过人体表面毛发到达头皮表面，因导电水凝胶具有一定的柔软度，可以更紧密地接触人体皮肤表面而不会对人体产生不适感，其导电性接近金属、电化学特性接近人体组织。

2、电极柱体基座：由硬质材料构成，电极柱体一端固装或封装在电极柱体基座内，用于固定和支撑电极柱体，顶视外缘可为圆形、方形或其它形状。基座优选依次为：集成放大芯片基座、绝缘材料构成的硬质基座、导电材料构成的硬质基座、与电极柱体一体铸造基座。在电极柱体基座内部安装有微型信号放大器2.1和内部连线或印制线路板线路2.2，各个电极柱体通过电极柱体基座内部连线或印制线路板线路2.2与微型信号放大器2.1相连接。

所述微型信号放大器：微型信号放大器安装或封装在电极柱体基座内，通过内部连线或线路板线路与一个或多个电极柱体相连接,对电极柱体接收到的人体表面微弱的生物电信号进行放大；根据应用场景不同，微型信号放大器可选用单通道信号放大器或多通道信号放大器(图3、图4)；信号放大器通过内部连线或印制线路板线路与电极柱体直接连接，可第一时间对人体表面生物电信号进行放大，避免电信号在线缆中传递造成的损耗和干扰。

3、弹性缓冲装置：由一种或多种高弹性材料或结构构成，如橡胶、弹簧、气囊、金属簧片等，放置于电极柱体基座与电极壳体内顶部之间，用于缓冲电极柱体与人体表面接触的压力，使得电极柱体与人体接触更紧密，并可缓解人体对电极柱体压迫的不适感。根据应用场景不同，弹性缓冲装置可设置为单个或多个。

4、电极壳体：保护和支撑电极柱体及电极柱体基座，内部安放弹性缓冲装置，电极柱体及电极柱体基座在电极壳体内部沿着电极壳体纵轴方向上下移动。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种多功能人体表面生物电信号采集电极，包括电极柱体、电极柱体基座和电极壳体，其特征在于：所述电极柱体安装在电极柱体基座上，所述电极柱体基座安装在电极壳体内部并可沿着电极壳体内侧壁沿纵轴方向上下移动，在电极壳体内部的电极柱体基座和电极壳体顶部之间安装有弹性缓冲装置。

2.根据权利要求1所述的一种多功能人体表面生物电信号采集电极，其特征在于：在电极柱体基座内部安装有微型信号放大器和内部连线或印制线路板线路，电极柱体通过电极柱体基座内部连线或印制线路板线路与微型信号放大器相连接。

3.根据权利要求1所述的一种多功能人体表面生物电信号采集电极，其特征在于：所述电极柱体为金属电极柱体或非金属材料电极柱体。

4.根据权利要求3所述的一种多功能人体表面生物电信号采集电极，其特征在于：所述金属电极柱体采用银、铜或金材料制成；在金属电极柱体表面设有导电水凝胶涂层、石墨烯涂层或氯化银涂层。

5.根据权利要求3所述的一种多功能人体表面生物电信号采集电极，其特征在于：所述非金属材料电极柱体采用导电水凝胶或导电橡胶材料制成。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种多功能人体表面生物电信号采集电极，其特征在于：所述电极柱体为实心柱状或空心柱状，所述电极柱体的头部为圆形或方形。

7.根据权利要求1至5任一项所述的一种多功能人体表面生物电信号采集电极，其特征在于：所述电极柱体为单个电极柱体或多个电极柱体，多个电极柱体构成电极柱体阵列。

8.根据权利要求2所述的一种多功能人体表面生物电信号采集电极，其特征在于：所述微型信号放大器为单通道信号放大器或多通道信号放大器，所述多个电极柱体连接到单通道信号放大器或多通道信号放大器上，并通过串联或并联的方式与上位设备相连接。

9.根据权利要求1至5任一项所述的一种多功能人体表面生物电信号采集电极，其特征在于：所述电极柱体基座为集成放大芯片基座、绝缘材料构成的硬质基座、导电材料构成的硬质基座或与电极柱体一体铸造的硬质基座。

10.根据权利要求1至5任一项所述的一种多功能人体表面生物电信号采集电极，其特征在于：所述弹性缓冲装置由一种或多种高弹性材料制成，弹性缓冲装置为单个或多个。