CN208709880U - 一种生物电信号柔性干式电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生物电信号柔性干式电极。该电极适用于无毛发或少毛发区域的脑电（前额区域）、肌肉电信号、心电等信号传导。该干电极由两部分组成：可导电柔性干式电极本体和电联接件。可导电柔性干式电极本体采用柔性复合导电材料，兼具柔性和良导电性；表面为三维弧形曲面，可与皮肤充分接触，且能抑制运动伪迹。电联接件采用一体成型工艺一体浇注在电极内，降低工艺复杂度，并减少电联接件‑电极本体接触阻抗。本实用新型具有无需导电胶/膏、操作简单方便、阻抗低、长期稳定可靠、柔性、穿戴舒适安全、成本低、加工工艺简单的优点。

Description

一种生物电信号柔性干式电极

技术领域

本实用新型涉及医疗器械和穿戴式电子领域的电极，具体地，涉及一种测量无毛发或少毛发区域的生物电信号的柔性干式电极。

背景技术

随着经济社会的发展，人们对生命健康有了越来越多的关注，医疗卫生领域的发展空前繁荣。评价健康程度的生理电信号在医疗诊断方面有着重要地位，是不可或缺的关键手段。生物电信号包括心电图（electrocardiograms，ECG）、脑电图（electroencephalogram，EEG）、眼电图（electrooculograms，EOG）和肌电图（electromyograms，EMG），这些信号形式包含大量的生理信息，借助现代生物仪器技术，为日益扩大的全球医疗需求提供非侵入式的、成本低廉的临床生理监控与药物治疗。

医用电极可以将这些电信号提取出来供人们分析，是医疗仪器中不可或缺的重要传感器件。在现有的生物电信号采集方式中，通常利用银/氯化银湿电极来采集信号，尽管这种湿电极与皮肤接触阻抗较小，可以采集到高信噪比的生物电信号，但它仍存在许多缺点。以脑电电极为例：首先，在电极位置需要用去除角质层的研磨膏擦拭以降低皮肤阻抗，并涂抹上导电膏，导电膏需要时间来扩散进角质层，所以使得整个准备过程费时费力；其次，导电膏的使用会弄脏测试者的皮肤并带来很大的不舒适感，严重情况甚至会造成过敏或皮肤溃烂等副作用；最后，随着时间推移导电膏会蒸发变干导致电极性能恶化，故不适合长期监测。

干电极在使用过程中不需要使用导电膏，由于其方便快捷和长期稳定性成为传统湿电极的理想替代品。近年来干电极技术得到了科研人员的广泛关注，基于不同电极材料和结构的干电极被相应提出。但这些干电极在使用过程中存在诸如接触阻抗较高、对运动伪迹敏感、电极太硬而不舒服等缺点。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种用于采集无毛发或少毛发区域的生物电信号的柔性干式电极及其制备方法，以解决现有干电极存在的接触阻抗高、舒适度差等问题。

本实用新型解决上述问题的技术方案如下：

一种柔性干式电极，用于生物电信号采集，包括：柔性干式电极本体和电联接件，其中柔性干式电极本体采用柔性导电复合材料，其表面为三维弧形曲面，易与皮肤表面紧密接触，电联接件伸出柔性干式电极本体的部分用于连接后端测量电路电线，电联接件采用一体成型工艺一体浇注与电极本体联接。

进一步实施的，所述可导电柔性干式电极本体的材料为导电橡胶或导电硅胶，即基材为橡胶或者硅胶，填料为碳系导电填料（如炭黑、碳纳米管、石墨烯等）或金属系导电填料（如银粉、铝镀银、镍粉等）中的至少一种。

进一步实施的，所述可导电柔性干式电极接触皮肤的表面为弧形三维曲面，易与皮肤紧密贴合接触。其本体二维形状为矩形、圆形或其他。

进一步实施的，电联接件部分为：金属导电按扣、金属导电连接片或其他金属连接部件，其金属材料为金、银、铜、铂等。电联接件与电极本体接触的部分可以开孔或采用其他结构比如探针等增加接触面积。

本实用新型提供了一种柔性干式电极的制备方法，包括以下步骤：

1）利用机械加工的方法制作柔性干式电极的模具；

2）将电联接件放置在模具中并留出接头位置，再进行导电材料的浇注，这样电联接件与本体可以一体成型。

上述制备方法中，模具底部为弧形三维曲面，模具俯视图二维形状为矩形、圆形或其他。

上述制备方法中，导电材料为导电橡胶或导电硅胶，即基材为橡胶或者硅胶，填料为碳系导电填料（如炭黑、碳纳米管、石墨烯等）或金属系导电填料（如银粉、铝镀银、镍粉等）中的至少一种。

上述制备方法中，电联接件部分为：金属导电按扣、金属导电连接片或其他金属连接部件，其金属材料为金、银、铜、铂等。电联接件与电极本体接触的部分可以开孔或采用其他结构比如探针等增加接触面积。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型柔性干式电极结构简单，采用柔性导电复合材料，表面为三维弧形曲面，可与皮肤更好的贴合，增大电极与皮肤的接触面积，同时能抑制运动伪迹，增加采集信号的质量和稳定性；电极本体采用柔性复合导电材料，兼具柔性和良导电性；电联接件采用一体成型工艺一体浇注在电极内，降低工艺复杂度，并减少电联接件-电极本体接触阻抗，且便于连接测量电路。

附图说明

图1a为实施例柔性干式电极的接触表面朝上时的整体结构示意图；

图1b为图1a所示柔性干式电极的电联接件一侧的结构示意图。

图2a为另一实施例柔性干式电极的接触表面朝上时的整体结构示意图；

图2b为图2a所示柔性干式电极的另一侧结构示意图。

图3为本实用新型一实施例的电极制备方法流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。应当理解，描述这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。

如图1所示，本实例提供一种用于采集无毛发或少毛发区域的生物电信号的柔性干式电极，包括：可导电柔性干式电极本体1和电联接件2，其中可导电柔性干式电极本体1用于与皮肤接触，采用柔性导电复合材料制作，其表面为三维弧形曲面设计，电联接件2用于与测量电路连接，电联接件2采用一体成型工艺一体浇注与电极本体1联接。

所述的可导电柔性干式电极本体1的材料为导电橡胶或导电硅胶，即基材为橡胶或者硅胶，填料为碳系导电填料（如炭黑、碳纳米管、石墨烯等）或金属系导电填料（如银粉、铝镀银、镍粉等）中的至少一种，具体所掺杂的物质的质量比根据具体所掺杂的物质和具体的分散方法来确定。

所述的可导电柔性干式电极本体1接触皮肤的表面为弧形三维曲面，易与皮肤紧密贴合接触。其本体二维形状为矩形、圆形或其他，如图1a、图1b、图2a、图2b所示。

所述的电联接件2为：金属导电按扣、金属导电连接片或其他金属连接部件，其金属材料为金、银、铜、铂等。电联接件与电极本体接触的部分可以开孔或采用其他结构比如探针等增加接触面积。

仅作为一种实例，如图3所示，为本实用新型提供的一种柔性干式电极制备方法的实施例流程图，包括以下步骤：

1）利用机械加工的方法制作柔性干式电极的模具；

2）将电联接件放置在模具中并留出接头位置，再进行导电材料的浇注，这样电联接件与本体可以一体成型。

本实用新型设计的新型柔性干式电极，其优势在于该电极由两部分组成：可导电柔性干式电极本体和电联接件。其中可导电柔性干式电极本体采用柔性复合导电材料，兼具柔性和良导电性；表面为三维弧形曲面设计，可与皮肤充分接触，且能抑制运动伪迹。电联接件采用一体成型工艺一体浇注在电极内，降低工艺复杂度，并减少电联接件-电极本体接触阻抗，且便于连接测量电路。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以想到各种变形或修改，但在不脱离本公开精神的前提下，做出的所有修改和替换都将落入所附权利要求定义的本公开保护范围内。

Claims (5)

1.一种生物电信号柔性干式电极，用于无毛发或少毛发区域的生物电信号采集，其特征在于，包括柔性干式电极本体和电联接件，其中柔性干式电极本体采用柔性导电复合材料，柔性干式电极本体的接触表面为能与皮肤表面紧密接触的三维弧形曲面，电联接件与柔性干式电极本体一体浇注实现连接，电联接件伸出柔性干式电极本体的部分用于与后端测量电路通过电线连接。

2.根据权利要求1所述的一种生物电信号柔性干式电极，其特征在于，所述柔性干式电极本体采用的柔性导电复合材料的基材为导电橡胶或导电硅胶，填料为碳系导电填料或金属系导电填料中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种生物电信号柔性干式电极，其特征在于，所述碳系导电填料包括炭黑、碳纳米管或石墨烯；所述金属系导电填料包括银粉、铝镀银或镍粉。

4.根据权利要求1所述的一种生物电信号柔性干式电极，其特征在于，柔性干式电极本体的接触表面即接触皮肤的表面为弧形三维曲面，柔性干式电极本体的二维形状为矩形或圆形。

5.根据权利要求1所述的一种生物电信号柔性干式电极，其特征在于，电联接件采用导电金属按扣、金属导电连接片，其金属材料为金、银、铜或铂；电联接件与柔性干式电极本体接触的部分采用开孔或多探针结构。