一种保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的制作方法

文档序号:14685812发布日期:2018-06-14 21:26

本发明涉及生物电电技术领域,特别是涉及一种保湿微针矩阵阵列表面生物电电极。



背景技术:

在进行医学诊断和研究时,需要对检测者的体内电势进行测量和记录,进行生物电监测时都需要采用电极与肌体接触

目前临床大量使用的电极为一次性带导电膏的Ag/Agcl电极,生理信号动态采集通常是将电极片直接黏贴在身体相应检测部位,然后通过导线将生理信号传输至信号处理器。此类方式存在以下不足:

(1)需要使用导电膏将电极片黏贴在皮肤上,导电膏的存在会使一些被检测者感到不适,甚至引起皮肤过敏、溃烂或是发炎等症状。

(2)由于导电膏的存在,如果用于长期的生理信号的监测,一方面导电膏会逐渐脱水变干,容易引起电极的脱落和接触阻抗的急剧变化,影响信号的稳定。

(3)由于带导电膏的Ag/Agcl电极易脱落,只能进行临床测量,不能实现运动等实时状态下的采集和监控。

(4)一次性带导电膏的Ag/Agcl电极,使用一次就被丢弃,使用时费用较高。



技术实现要素:

针对现有技术存在的不足,本发明提供一种具有降噪和保湿功能、可用于心电、脑电、眼电和肌电等生物电信号的采集的保湿微针矩阵阵列表面生物电电极。

为此,本发明的技术方案如下:

为解决上述问题,本发明的保湿微针矩阵阵列表面生物电电极包含电极主体、信号处理电路模块、导热绝缘薄膜层和超薄魔术贴或自粘附薄膜,电极主体内部有一空腔,在电极主体上表面排列有实体或中空的微针阵列和微孔阵列,在电极主体和微针表面有导电金属膜,在电极主体背面是信号处理电路模块,信号处理电路模块被导热绝缘薄膜层封装并粘贴在一块超薄魔术贴或自粘附薄膜上。

所述电极主体的形状为圆柱体或椭圆体结构,采用3D打印或模型浇铸法的制作方法,3D打印的材料选用光敏树脂、PLA、ABS树脂等。

所述的电极是中空的,在电极主体内部含有空腔,能够储存液体电解质,液体电解质能够通过中空微针或微孔渗透到电极和皮肤之间。

作为本发明的另一种改进,实体或中空的微针阵列和微孔阵列中微孔个数为4-64,微针个数为4-64,所述微针是实体或中空的,微针的高度在150-500μm,微针的直径为100-500μm,中空微孔的孔径在50-100μm,微针的顶端为锥形或半圆形。

所述的电极主体和微针阵列的表面有导电金属膜,导电金属膜是通过化学镀法、电化学沉积法、真空蒸镀法或磁控溅射法等方法制备,其表面可以是银、金、铂金、氧化铱、银/氯化银等金属或金属化合物薄膜

作为本发明的另一种改进,在信号处理电路模块上有增强输入阻抗的电压跟随器,信号处理电路模块和电极主体之间用粘合胶连接,信号处用电路模块上的电压跟随器在背离电极主体的一侧采用树脂或绝缘漆的导热绝缘薄膜层封装。信号处理电路模块上的电压跟随器电路焊接在柔性或硬质基底上,上面有三条导线,分别与电源正负极和输出信号相连

所述的电极主体的一侧有用于注射液体电解质的孔洞,另一侧有导线或导电银胶使电极表面导电金属膜与信号处理电路模块形成通路。

所述的电极装在一块超薄的魔术贴或自粘附贴片上,能够自由的与任意可穿戴产品结合

与现有技术相比,该保湿微针矩阵阵列表面生物电电极通过在电极主体上表面分布实心或中空的微针和中空微孔,能够将储存在电极主体空腔内的液体电解质渗透到电极和皮肤之间,能够起列保湿的作用,有效提高生物电信号收集的稳定性。在电极主体的下表面连接有信号处理电路模块,信号处理电路模块上的电压跟随器能够增加输入阻抗。在电极底部运用超薄的魔术贴或自粘附贴片,确保该湿微针矩阵阵列表面生物电电极能够自由的与可穿戴产品结合,可以采集到所需生理信号,具有极大的便利性。同时该湿微针矩阵阵列表面生物电电极能够重复利用,相比一次性的带导电膏的Ag/Agcl电极使用一次就被丢弃,该电极利用率更高,也更加环保。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:

图1是本发明保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的一个实施例的结构示意图;

图2是本发明保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的一个实施例的俯视结构示意图;

图3是本发明保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的另一实施例的结构示意图;

图4是本发明保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的另一实施例的俯视结构示意图;

图5是本发明保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的一个实施例中信号处理模块的结构示意图;

图6是本发明保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的一个实施例中电压跟随器的工作原理图;

具体实施方式

下面结合实施例及其附图详述本发明,但本发明不受实施例的限制:

本发明的一种湿微针矩阵阵列表面生物电电极(参见图1-4),包括电极主体1、信号处理模电路块2、导热绝缘薄膜层3和超薄魔术贴或自粘附薄膜4四个部分。其中电极主体内部有一空腔5,空腔5用于储存液体电解质,在电极主体上表面排列有实体或中空的微针6阵列和微孔7阵列,空腔5中的液体电解质能够通过中空的微针6阵列和微孔7阵列渗透到皮肤和电极之间。在电极主体1上表面和微针6表面有导电金属膜8,在电极主体背面是信号处理电路模块2,信号处理电路模块2被导热绝缘薄膜层3封装并粘贴在一块超薄魔术贴或自粘附薄膜4上,信号处理电路模块2上的电压跟随器电路12焊接在柔性或硬质基底上,导线14、15和16分别为电源正负接头和输出信号接头。在电极左侧有一个用于注射液体电解质的孔洞10,在电极右侧有将电极表面导电金属膜8与信号处理电路模块2连通起来的导线或导电银胶9。

在本实施例中,电极主体1的形状为圆柱体或椭圆体,采用3D打印或模型浇铸法,3D打印的材料选用光敏树脂、PLA、ABS树脂等。

本发明一种保湿微针矩阵阵列表面生物电电极分为带实体微针和带中空微针两种,带实体微针的保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的结构如图1所示,液体电解质能够只能够通过中空微孔7渗透到皮肤和电极之间;带中空微针的保湿微针矩阵阵列表面生物电电极结构如图3所示,液体电解质能够通过中空微针6和微孔7渗透到皮肤和电极之间、两种结构的电极都能起到保湿的作用,提高生物电信号的稳定性。

本发明一种保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的带实体微针的保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的俯视图如图2所示,带中空微针的保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的俯视图如图4所示,电极主体1上表面分布有实体或中空的微针6阵列和微孔7阵列,其中微孔个数为4-64,微针个数为4-64,所述微针是实体或中空的,微针的高度在150μm到500μm,微针的直径为100μm到500μm,中空微孔的孔径在50μm到100μm,微针的顶端为锥形或半圆形。

在本实施例中,电极主体1和微针5阵列的表面有导电金属膜8,导电金属膜8是通过化学镀法、电化学沉积法、真空蒸镀法或磁控溅射法等方法制备,其表面的金属和金属化合物可以是银、金、铂金、氧化铱、银/氯化银等金属或金属化合物薄膜。

在本实施例中,电极底部运用超薄的魔术贴或自粘附薄膜4,确保该保湿微针矩阵阵列表面生物电电极能够自由的与可穿戴产品结合,可以采集到所需生理信号,具有极大的便利性。

在本发明一种保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的信号处理电路模块2结构分布如图5所示,在信号处理电路模块2上分布有电压跟随器12、连接电源正极的导线13、连接电源负极的导线14和连接输出电压的导线15。信号处理电路模块2和电极主体1之间用粘合胶相连接,信号处理电路模块2上的电压跟随器12在背离电极主体1的一侧采用树脂或绝缘漆的导热绝缘薄膜层3封装。在本发明一种保湿微针矩阵阵列表面生物电电极的信号处理电路模块2上的电压跟随器12工作原理如图6所示,电压跟随器12的内部包括电源去耦电容器C、限流电阻R1、电阻R2、电源电压VCC和输出电压Vo,采用电压跟随器12与电极主体相连接能够有效增大电极的输入阻抗。

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