抑制運動偽跡石墨烯柔性腦電容性電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械(用具)/腦電電極領(lǐng)域，具體涉及一種抑制運動偽跡石墨烯柔性腦電容性電極。
【背景技術(shù)】
[0002]腦電(EEC)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的直接外在表征，可檢測大腦皮層不同區(qū)域的活動狀態(tài)，反映了人體生理、心理狀態(tài)和不同腦功能的腦區(qū)交互方式。同時，腦電可以作為癲癇、癡呆、腫瘤等腦部疾病或腦死亡提供診斷信息。
[0003]腦電是通過腦電電極采集信號的。根據(jù)是否采用導電凝膠，腦電電極主要分為濕電極和干電極。傳統(tǒng)醫(yī)療中常用濕電極檢測腦電，被測者在進行腦電采集前，需涂抹導電介質(zhì)。濕電極的不足之處在于其準備工作復雜，導電銀膠隨時間逐漸風干而造成測量誤差，容易造成皮膚過敏，影響舒適度，不適用于長時間監(jiān)測。干電極不使用導電膏(或凝膠)或者其他電介質(zhì)作為皮膚和電極之間的耦合通路，而是皮膚和電極之間的直接接觸或者電容耦合形成通路的電極。容性電極也是干電極的一種。容性電極一個顯著特點是可以隔著頭發(fā)或者衣物布料等測量信號，此時頭發(fā)(毛發(fā))或者衣物布料等充當電容介質(zhì)。目前尚缺乏可長期舒適穿戴的動態(tài)獲取腦電信號的傳感器。
[0004]石墨烯是目前已知的最薄最輕的一種材料，單層的石墨烯只有一個碳原子的厚度。石墨烯也是世界上導電性最好的材料，電子在其中的運動速度達到了光速的1/300，遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。由于石墨烯僅由碳元素組成且結(jié)構(gòu)完美，是制造超靈敏生物傳感器的理想材料。
[0005]現(xiàn)有干電極腦電采集技術(shù)有微針技術(shù)、超高輸入阻抗放大器和光電傳感等。
[0006]參見圖3，微針技術(shù)是目前最普遍采用的干電極腦電采集技術(shù)，其采用針式電極直接穿透角質(zhì)層，嵌入低阻抗的生發(fā)層來完成信號采集的技術(shù)。然而皮膚厚度因人而異，對于皮膚較薄的人來說，微針前端可能已經(jīng)刺破生發(fā)層而進入充滿血管和神經(jīng)的真皮層，從而產(chǎn)生疼痛感。由于電極直接與頭皮內(nèi)部接觸，容易引起交叉感染，一般為一次性電極。
[0007]超高阻抗放大器技術(shù)的腦電電極主要確保傳感器與頭皮緊密接觸，大多采用金屬材料。然而，金屬材料電極抗腐蝕性低，抗干擾和抗噪聲能力均差，在微電流通過時容易產(chǎn)生極化。同時金屬干電極穿戴舒適性較差，運動偽跡明顯。
[0008]光電傳感干電極利用特殊有機材料依據(jù)在不同電壓下產(chǎn)生的電場的形變程度，感知腦電的變化。此類電極裝置復雜，在檢測腦電時往往需要專業(yè)醫(yī)護人員輔助進行，并不適合檢測者在日常生活中長時間佩戴使用。
[0009]現(xiàn)有干電極可以很好地短時間監(jiān)測人體靜止狀態(tài)下的腦電信號，并不能滿足當有肢體移動或人在運動時引起的運動偽跡，也不能實現(xiàn)在日常生活中長時間穿戴檢測。現(xiàn)在腦電干電極材料多為金屬等剛性材料，電極并不能很好貼合頭皮，既影響穿戴舒適性，又容易引起運動偽跡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種抑制運動偽跡石墨烯柔性腦電容性電極，是一種電容耦合原理腦電干電極。容性電極一個顯著特點是可以隔著頭發(fā)或者衣物布料等測量信號，此時頭發(fā)(毛發(fā))或者衣物布料等充當電容介質(zhì)。腦電電極的材料采用導電布、導電海綿、絕緣橡膠板和石墨烯，均為柔性材料，對皮膚無刺激和損傷，增加穿戴舒適性，可長期佩戴使用。在動態(tài)情況下，柔性材料可以很好貼合頭皮結(jié)構(gòu)，有效抑運動偽跡。添加石墨烯涂層，極大的增強了電極的導電性能，提高了微弱電信號數(shù)據(jù)采集的精準度。腦電電極由基底層、織物導電層、第一抑制運動偽跡層、填充層、第二抑制運動偽跡層、觸面層和絕緣遮擋層組成，從電極結(jié)構(gòu)上能有效地減少噪聲，抑制運動偽跡。
[0011]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種抑制運動偽跡石墨烯柔性腦電容性電極。該電極由基底層、織物導電層、第一抑制運動偽跡層、填充層、第二抑制運動偽跡層、觸面層和絕緣遮擋層組成。其特征在于:柔性織物構(gòu)成所述基底層;導電布構(gòu)成所述織物導電層;第一緩沖層和第一加強層構(gòu)成所述第一抑制運動偽跡層，導電海綿構(gòu)成所述第一緩沖層，導電布構(gòu)成所述第一加強層;絕緣橡膠板構(gòu)成填充層;第二加強層和第二緩沖層構(gòu)成所述第二抑制運動偽跡層，導電布構(gòu)成所述第二加強層，導電海綿構(gòu)成所述加第二緩沖層;石墨烯涂層構(gòu)成所述觸面層;絕緣織物構(gòu)成所述絕緣遮擋層。
[0012]優(yōu)選的，所述織物導電層設(shè)置在基底層上，放置中心位置且通過醫(yī)用粘膠與其粘合;所述第一抑制運動偽跡層設(shè)置在所述織物導電層上，放置中心位置且通過導電銀膠與其粘合;所述第一抑制運動偽跡層內(nèi)部各層均由導電銀膠粘合;所述填充層設(shè)置在所述第一抑制運動偽跡層上，放置中心位置且通過導電銀膠與其粘合;所述第二抑制運動偽跡層設(shè)置在所述填充層上，放置中心位置且通過導電銀膠與其粘合;所述第二抑制運動偽跡層內(nèi)部各層均由導電銀膠粘合;所述觸面層設(shè)置在所述第二抑制運動偽跡層上，放置中心位置且通過導電銀膠與其粘合;所述絕緣織物遮擋層中心鏤空，設(shè)置在織物導電層上，完全覆蓋且通過縫紉連接、固定。
[0013]優(yōu)選的，柔性織物是具有一定柔韌性和彈性的萊卡布塊，主要用來支撐電極?？椢锘缀线m的壓力既保證腦電電極與人體緊密貼合，又保障穿戴的舒適性。
[0014]優(yōu)選的，所述三層導電布的基材為聚酯纖維，在高強度下鍍以鎳與銅，形成金屬化表面，具有卓越的柔軟性、導電性與優(yōu)異的耐曲折特性，穿戴舒適，表面的導電阻抗值小于等于0.5Ω/Π!2，具有良好的導電能。
[0015]優(yōu)選的，所述織物導電層的導電布形狀為直徑30-50mm的圓，厚度小于等于0.05mm。其作用在于支撐電極、傳導電信號(相當于導線)。
[0016]優(yōu)選的，所述第一加強層和二的導電布需在石墨烯溶劑中浸泡，風干形成石墨烯導電布，形狀均為直徑20-40mm的圓，厚度小于等于0.05mm。其作用是增加導電性和加強電極，使其不易發(fā)生永久形變，在一定程度上，使電極觸面層緊貼皮膚表面，在動態(tài)情況下使電極與皮膚表面保持相對平行，抑制運動偽跡。
[0017]優(yōu)選的，所述第一緩沖層和二的導電海綿由高分子復合材料發(fā)泡技術(shù)生產(chǎn)，發(fā)泡孔徑均勻，導電海綿柔軟，主要成分為聚酯海綿和金屬鎳，無毒無味，富有彈性，導電性能好。導電海綿直接與皮膚接觸，其柔軟特性可以保證穿戴的舒適性，也能在皮膚與電極相互作用時起到緩沖作用，自適應人體頭部外輪廓，很好地貼合與皮膚表面，以減少噪聲和抑制運動偽跡。
[0018]優(yōu)選的，所述第一緩沖層導電海綿形狀為直徑20-40mm的圓，厚度為0.5mm。其作用為抵消或緩沖皮膚-基底之間的水平滑動，一定程度抵消和緩沖垂直擠壓。
[0019]優(yōu)選的，所述第二緩沖層導電海綿形狀為直徑20-40mm的圓，厚度為0.5mm。其作用為抵消或緩沖皮膚-電極的局部滑動和垂直擠壓。
[0020]優(yōu)選的，所述抑制運動偽跡層均由緩沖層和加強層共同作用來抵消或緩沖由人在運動中產(chǎn)生的基底震動，滑動或擠壓，帶來的電極和皮膚之間的相對滑動，擠壓，扭曲形變，導致皮膚-電極的雙電層發(fā)生電荷重新分配而引起的運動偽跡。
[0021 ]優(yōu)選的，所述絕緣橡膠板形狀為直徑20-40mm的圓，厚度為0.1-0.5mm。其材料為聚氨酯橡膠，扯斷力大于等于5Mpa，伸長率為250%-280%，硬度小于等于70°，具有良好的柔韌性，在厚度方向不易壓縮。在電極中充當容性電極的電容介質(zhì)，保持第一加強層與第二加強層之間的距離基本不變，從而保證電容不變，有效抑制運動偽跡。
[0022]優(yōu)選的，所述電極整體厚度小于等于3mm，在佩戴時以免產(chǎn)生異物感，影響穿戴舒適性。整體形狀為直徑20-40mm的圓。心電電極需貼合胸部特征，太大的尺寸會影響其穿戴舒適性，使得心電R波易發(fā)生畸變;太小的尺寸會削弱心電的有效信號。
[0023]優(yōu)選的，所述石墨烯是電極核心材料，其純度大于95%，導電率105S/m，氧和硫的含量均為0.5%,金屬雜質(zhì)含量為lOOppm，比表面積為100-300m2/g，涂層厚度為0.005mm。石墨烯優(yōu)良的導電性和極高的靈敏度能夠感應皮膚表面微弱生物電勢信號，提高了微弱電信號數(shù)據(jù)采集的精準度。
[0024]優(yōu)選的，所述絕緣織物，厚度為0.5-0.8mm，整體寬度為50-70mm，長度為80-1 1mm的矩形，中心鏤空圖形為電極觸面層形狀。絕緣織物封裝電極，隔離導電層與皮膚接觸，避免產(chǎn)生干擾信號。
[0025]優(yōu)選的，所述絕緣織物與織物基底用縫紉機縫紉連接、固定。
【附圖說明】
[0026]圖1為抑制運動偽跡石墨稀柔性腦電容性電極的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0027]圖2為抑制運動偽跡石墨烯柔性腦電容性電極覆蓋絕緣遮擋層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的腦電微針結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]其中，I為柔性織物;2為導電布;3為導電海綿;4為導電布;5為絕緣橡膠板;6為導電布;7為導電海綿;8為石墨烯涂層;9為絕緣織物。
【具體實施方式】
[0030]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應當知曉，下述具體實施例或【具體實施方式】，是本發(fā)明為進一步解釋具體的
【發(fā)明內(nèi)容】
而列舉的一系列優(yōu)化的設(shè)置方式，而該些設(shè)置方式之間均是可以相互結(jié)