CN109893131B - 一种用于生物电信号感测的电极和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生物电信号感测的电极和系统，本发明通过设置吸收部件吸收电解液，提高电解液的蓄藏量，而且湿电极的信号稳定性较好；另外电极探针设置有覆盖有绝缘保护层的覆盖部，有效避免电极探针长期裸露造成电极使用时长缩短的缺陷，克服现有技术中存在干电极信号稳定较差，湿电极的使用时间短的技术问题，实现了电极使用时间长且信号稳定性好。

Description

一种用于生物电信号感测的电极和系统

技术领域

本发明涉及生物电信号领域，尤其是一种用于生物电信号感测的电极和系统。

背景技术

生物电信号包括心电(EGG)、脑电(EEG)或肌电(EMG)，其中，脑电是大脑进行生理、心理活动的皮层电位总和。脑电的采集与获取，对脑疾病诊断、脑机接口、心理干预、睡眠监测等有着重要作用；也作为认知神经科学的核心技术，广泛应用于现代心理学、医学等领域的科学研究。

迄今为止，脑电电极可分为有损和无损电极，有损电极虽然能够直接接触皮层，但必须穿刺皮肤或开颅，风险甚大。无损电极又分干电极和湿电极。顾名思义，干电极就是电极与皮肤接触处是干的(也并非绝对的“干”，电极与皮肤之间仍有微量的电解质，如周围环境的湿气或皮肤上的汗液)，此类电极操作方便，无需对头皮进行特别清洁处理，但信噪比较低、稳定性较差，到目前为止很少用于科研用途。

而湿电极是指在皮肤与电极的缝隙有导电介质填充，使得在电极与人体皮肤表面形成一个金属-电解液界面。湿电极又分为两类，一种是导电膏电极，其具有超高的皮肤电阻抗和高信噪比的信号，具备导电性能优良、信号稳定、信号信噪比高等优点，但其缺点主要是费时费力，比如皮肤清洁处理要花费时间；每个电极都要注射适量导电膏，以达到头皮和电极的良好接触；且检测完毕还得清洗头发。导电膏式湿电极的处理是由导电膏填充头皮——头发间隙，直至填充接触到电极为止，但导电膏注射的量和时机高度依赖于操作人员的个人经验与技巧，导电膏多了，电极粘连且不同电极之间容易串联，如果太少，则接触不良。湿电极在科研方面得到了广泛的应用，但以上不利因素使得湿电极在脑机接口、心理评估和干预等实际应用方面大受限制，也不适于一些特殊群体的科学研究，比如老人、小孩、病人等。另外一种湿电极是盐水电极，则可避免导电膏电极费时费力的缺点，表现为无需费时费力的对每个电极注射导电膏、检测完毕无需洗头，目前在科研和实际应用方面都得到了较为广泛的使用。但其缺点是盐水很容易干，检测不能持续太长时间往往每隔半小时左右就得逐孔加注盐水，这大大限制了脑电技术在科研和应用领域的推广使用，比如我们不可能针对行驶中驾驶员每隔半小时注射一次电解液。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种用于生物电信号感测的电极，用于延长电极的可感测时长。

为此，本发明的第二个目的是提供一种用于生物电信号感测的系统。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种用于生物电信号感测的电极，包括用于吸收电解液的吸收部件和若干电极探针，所述电极探针包括与所述吸收部件接触的接触部、覆盖有绝缘保护层的覆盖部以及与受测者的皮肤接触的信号采集部，所述电极探针的接触部从所述吸收部件吸取电解液并通过所述覆盖部将其输送至所述信号采集部进行排出。

进一步地，所述电极还包括第一安装板，所述电极探针安装在所述第一安装板上，所述电极探针的覆盖部、信号采集部从所述第一安装板伸出。

进一步地，所述电极还包括第二安装板和外壳，所述电极探针的接触部所在的一端与所述第二安装板连接，所述外壳分别与所述第二安装板、所述第一安装板连接以构成一封闭腔体，所述吸收部件设置所述封闭腔体的内部。

进一步地，所述第一安装板与所述外壳可拆卸连接。

进一步地，所述第一安装板的边缘全部或部分为锯齿状，所述外壳具有一凹槽，所述凹槽中对应设置有锯齿部，所述锯齿部与所述第一安装板的锯齿状边缘配合以使所述第一安装板和所述外壳实现可拆卸连接。

进一步地，所述第二安装板上设置有用于注入电解液的加液孔。

进一步地，所述第一安装板上覆盖有防腐蚀镀层。

进一步地，所述第一安装板还包括电极引线导出部，所述吸收部件与所述防腐蚀镀层接触，所述电极引线导出部上设置有电极引线，所述电极引线与所述防腐蚀镀层连接。

进一步地，所述吸收部件包括海绵。

第二方面，本发明提供一种用于生物电信号感测的系统，包括所述的用于生物电信号感测的电极。

本发明的有益效果是：

本发明通过设置吸收部件吸收电解液，提高电解液的蓄藏量，而且湿电极的信号稳定性较好；另外电极探针设置有覆盖有绝缘保护层的覆盖部，有效避免电极探针长期裸露造成电极使用时长缩短的缺陷，克服现有技术中存在干电极信号稳定较差，湿电极的使用时间短的技术问题，实现了电极使用时间长且信号稳定性好。

附图说明

图1是本发明中一种用于生物电信号感测的电极的电极探针的一具体实施例结构示意图；

图2是本发明中一种用于生物电信号感测的电极的一具体实施例结构示意图；

图3是本发明中一种用于生物电信号感测的电极的第一安装板的一具体实施例结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

一种用于生物电信号感测的电极，包括用于吸收电解液的吸收部件和若干电极探针，电极探针包括与吸收部件接触的接触部、覆盖有绝缘保护层的覆盖部以及与受测者的皮肤接触的信号采集部，接触部、覆盖部和信号采集部依次排布，电极探针的接触部从吸收部件吸取电解液并通过覆盖部将其输送至信号采集部进行排出。其中，参考图1，图1是本发明中一种用于生物电信号感测的电极的电极探针的一具体实施例结构示意图；本实施例中，电极探针1为笔尖式电极探针，电极探针1的材质包括亲水性树脂，具体地，电极探针1由亲水聚酯纤维混合树脂制造而成(常用的水性笔的笔头即用此材料制作而成)，其能轻易吸收电解溶液，如盐水。电极探针1的总长约15毫米，其中，电极探针1的头部9的直径约2.5毫米，长1.2毫米，呈圆柱状；其余部分成圆锥状，电极探针1的锥尾10(即与受测者的皮肤的接触部分，即信号采集部)的直径约1-2毫米，略具弹性，不会刺入皮肤，也不会感到疼痛，对人体没有侵害性，笔尖式电极探针又能轻易穿过头发。另外，吸收部件采用强力吸水海绵来实现，强力吸水海绵起到电解液(如盐水)存储的作用，提高电解液的蓄藏量，电极探针的接触部与吸水海绵接触能快速将其中的电解液引导到电极探针的锥尾(即信号采集部)，通过锥尾释放电解液到皮肤，电极探针设置有覆盖有绝缘保护层的覆盖部，相比现在使用时间很短的盐水电极而言，该结构可延长若干倍使用时间；有效避免电极探针长期裸露造成电极使用时长缩短的缺陷，而且湿电极的信号稳定性较好；克服现有技术中存在干电极信号稳定较差，湿电极的使用时间短的技术问题，实现了电极使用时间长且信号稳定性好。本实施例中的电极能广泛应用于心电、脑电、肌电等信号的采集，特别对于脑电信号采集，具有很好的采集效果。

具体地，参考图1、图2和图3，图2是本发明中一种用于生物电信号感测的电极的一具体实施例结构示意图，图3是本发明中一种用于生物电信号感测的电极的第一安装板的一具体实施例结构示意图；电极还包括第一安装板6、第二安装板4和外壳5，外壳5分别与第二安装板4、第一安装板6连接以构成一封闭腔体，吸收部件设置封闭腔体的内部，吸收部件以吸水海绵8为例，其中，外壳5为圆柱形外壳，第一安装板6和第二安装板4均为圆形，第二安装板4和外壳5的上部连接，第二安装板4和外壳5可为一体成型，或者第二安装板4和外壳5之间为螺丝连接等可拆卸连接；而第一安装板6与外壳5可拆卸连接，本实施例中，第一安装板6的边缘全部或部分为锯齿状，外壳5的下部具有一凹槽(未示出)，凹槽中对应设置有锯齿部(未示出)，锯齿部与第一安装板6的锯齿状边缘配合以使第一安装板6和外壳5实现可拆卸连接，通过锯齿状连接使得第一安装板6的安装和拆卸都十分方便快捷。而电极探针1的接触部所在的一端与第二安装板4上的安装孔11固定连接，图2中，电极探针1的数目以5根为例，则第二安装板4上设置有5个安装孔；电极探针1通过第一安装板6上的固定孔12安装固定在第一安装板6上，相应地，第一安装板6具有5个固定孔12；而电极探针1的覆盖部、信号采集部从第一安装板6伸出，即电极探针1的接触部位于腔体内部，而电极探针1的覆盖部和信号采集部从第一安装板6伸出，伸出的部分的长度约3-5毫米，伸出的部分除电极探针的锥尾10截面外均涂有绝缘保护膜(即绝缘保护层)，一来可以保护电极探针，二来可以避免与头发接触而引入检测噪音，三则降低电解液如盐水与空气的接触面积，防止电解液快速蒸发。本实施例中，吸水海绵8为圆柱形冲压成型的强力吸水海绵，相应地，吸水海绵8上设置有5个通孔以供电极探针1穿过并实现与吸水海绵8的接触。另外，第一安装板6上覆盖有防腐蚀镀层，可以镀Ag-AgCl(也可镀镍、钛、金、锡等耐盐水腐蚀金属)；第一安装板6还包括电极引线导出部7，吸收部件如吸水海绵8与防腐蚀镀层接触实现检测信号(如脑电信号)传递，电极引线导出部7上设置有电极引线，电极引线与防腐蚀镀层连接。即设置防腐蚀镀层有利于于传递从电极探针1采集过来的脑电信号到电极引线，提高检测信号的质量。电机引线导出部7正好通过外壳5的下部一个缺口伸出，除了具有将检测信号引出的功能外，还能起到固定第一安装板6和第二安装板4不能随意转动的作用。

本实施例的电极采用5根(或更少，或更多)笔尖式电极探针安装在同一平面(即第一安装板、第二安装板)，既能穿透头发，又对头皮无损，能很好地与头皮接触，从而获得头皮表面微弱的脑电信号；而且卸下电极后，仅仅在头皮上留下5个(或更少，或更多)小水点，很快就自然干了，事后无需清洁头发，使得应用更加广泛；通过设置吸收部件，该电极不仅具有传统的湿电极所具备的高信噪比、信号稳定的优点，又能避免传统的湿电极维持时间短、事后要洗头等缺点，操作方便、可长时间记录。

参考图2，第二安装板4上设置有用于注入电解液的加液孔4，本实施例中，设置有两个加液孔4，利用加液孔4，在信号感测的中途亦可加注电解液，达到长时程使用的目的；另外，电极还设置有安装部，安装部用于将电极固定在其他设备上，本实施例中，在外壳5的下部设置有裙边2，裙边2上有设置有通孔13，通过通孔13可以方便地把电极安装在电极帽或电极带上，实现电极固定。

实施例2

基于实施例1提供实施例2，实施例2提供一种用于生物电信号感测的系统，包括实施例1所述的用于生物电信号感测的电极。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种用于生物电信号感测的电极，其特征在于，包括用于吸收电解液的吸收部件和若干电极探针，所述电极探针包括与所述吸收部件接触的接触部、覆盖有绝缘保护层的覆盖部以及与受测者的皮肤接触的信号采集部，所述电极探针的接触部从所述吸收部件吸取电解液并通过所述覆盖部将其输送至所述信号采集部进行排出，所述电极探针由亲水聚酯纤维混合树脂制造而成；

还包括第一安装板，第二安装板和外壳，所述电极探针安装在所述第一安装板上，所述电极探针的覆盖部、信号采集部从所述第一安装板伸出；所述电极探针的接触部所在的一端与所述第二安装板连接，所述外壳分别与所述第二安装板、所述第一安装板连接以构成一封闭腔体，所述吸收部件设置所述封闭腔体的内部，所述第一安装板与所述外壳可拆卸连接；所述第二安装板和所述外壳为一体成型或者可拆卸连接；所述吸收部件设置有通孔，以供所述电极探针穿过，实现所述电极探针与所述吸收部件的接触；

所述第一安装板的边缘全部或部分为锯齿状，所述外壳具有一凹槽，所述凹槽中对应设置有锯齿部，所述锯齿部与所述第一安装板的锯齿状边缘配合以使所述第一安装板和所述外壳实现可拆卸连接；

所述第一安装板上覆盖有防腐蚀镀层，所述第一安装板还包括电极引线导出部，所述吸收部件与所述防腐蚀镀层接触实现检测信号传递，所述电极引线导出部上设置有电极引线，所述电极引线与所述防腐蚀镀层连接，所述电极引线导出部通过所述外壳下部的缺口伸出。

2.根据权利要求1所述的用于生物电信号感测的电极，其特征在于，所述第二安装板上设置有用于注入电解液的加液孔。

3.根据权利要求1所述的用于生物电信号感测的电极，其特征在于，所述吸收部件包括海绵。

4.一种用于生物电信号感测的系统，其特征在于，包括权利要求1至3任一项所述的用于生物电信号感测的电极。