湿电极储液箱以及具有这种储液箱的生物电信号采集湿电极的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种湿电极储液箱以及具有这种储液箱的生物电信号采集湿电极，所述湿电极储液箱用于测量生物电信号的电极，所述湿电极储液箱具有用于容纳导电液的储液腔，在所述储液腔的底部设有皮肤接触件，所述皮肤接触件与储液腔流体连通，其中在所述储液腔的底部还设有水封孔连通到所述湿电极储液箱的外部，以通过动态平衡作用使储液腔能稳定缓慢地释放导电液。
【专利说明】湿电极储液箱以及具有这种储液箱的生物电信号采集湿电极
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测量生物电信号的电极的湿电极储液箱以及具有这种储液箱的生物电信号采集湿电极。
【背景技术】
[0002]随着医学、神经科学、认知心理学和人工智能研究的深入发展，生物电信号正在被越来越多地应用到医学检测、临床诊断以及新兴的脑-机接口等领域。电极作为生物体和外部测量设备之间的接口，起着传递生物电信号到测量设备的作用，它的性能决定着生物电信号的质量。表面湿电极是一种非侵入式电极，它使用方便，对病人伤害小，测量精度高，与干电极相比其具有更低的皮肤接触阻抗，有利于生物电信号的采集。目前，表面湿电极大多采用在金属电极板和皮肤之间增加一层导电物质如导电液或者导电膏，利用导电液或者导电膏来湿润皮肤，达到降低电极与皮肤接触阻抗的目的。此种方法不仅存储的导电物质有限，缩短了电极使用周期，而且长时间使用将导致导电物质挥发，使得电极皮肤接触阻抗增大，导致接触阻抗的不稳定，不利于生物电信号的采集。
[0003]由现有技术已知一种电极系统，其使用的湿电极由吸水材料固定在金属板上而成，使用前先将导电液滴于吸水材料上 ，然后将吸水材料与皮肤接触，从而测量生物电信号。
[0004]上述技术的缺陷和不足之处在于，吸水材料吸收导电液数量有限，随着使用时间的增加，存储于吸水材料中的导电液逐渐减少，使得皮肤和电极之间的接触阻抗增大，从而使接触阻抗变得不稳定，不利于长期生物电信号的精确采集。
[0005]由CN 101227857A已知一种用于测量电生理信号并且包括导电桥的传感器组件。该组件由一端附装有吸收材料的可膨胀部件提供导电桥，孔穴延伸穿过可膨胀部件形成腔井。将导电介质添加到腔井允许导电桥提供电极和患者皮肤之间的导电通路。
[0006]然而上述技术不能精确地且均匀地控制导电液的释放流量，不利于长时间精确的
采集信号。
【发明内容】
[0007]本发明针对现有技术的问题，提出了一种湿电极储液箱，所述湿电极储液箱用于测量生物电信号的电极，所述湿电极储液箱具有用于容纳导电液的储液腔，在所述储液腔的底部设有皮肤接触件，所述皮肤接触件与储液腔流体连通，其中在所述储液腔的底部还设有水封孔连通到所述湿电极储液箱的外部，以通过动态平衡作用使储液腔能稳定缓慢地释放导电液。本发明解决了现有湿电极使用周期短、存储导电物质少，长时间使用接触阻抗不稳定的技术缺陷。依据本发明的储液箱的储液腔与湿电极的皮肤接触件相连接，为湿电极接触皮肤部件输送导电液，不仅使湿电极增加了导电物质，而且延长了其使用周期，并且水封孔能够有效地控制导电液的流量，使导电液能够均匀缓慢地释放，进而稳定了湿电极和皮肤之间的接触阻抗，有利于长期生物电信号的精确采集。
[0008]根据一种有利的实施方式，在储液腔的底部设有流出孔，所述皮肤接触件通过所述流出孔与所述储液腔流体连通。当在储液箱中注入导电液后，流出孔流出的导电液将源源不断地被输送到电极的与皮肤相接处的部件上，从而湿润皮肤，达到降低并稳定接触阻抗，延长电极使用周期的作用。
[0009]在一种更为简单的实施方式中，皮肤接触件的一端可以直接伸入到储液腔中，而另一端则用于与皮肤接触。
[0010]根据一种有利的实施方式，储液腔由上盖、用于容纳导电液的壳体围成。在这种实施方式中，可以在所述壳体的底部设置流出孔。
[0011]根据一种有利的实施方式，皮肤接触件为多孔金属柱。这种多孔金属柱由多孔钛、多孔不锈钢、多孔镍等多孔材料制成。与现有技术相比，依据本发明的这种用于湿电极的多孔金属柱具有很好的吸水能力，导电液通过多孔金属柱传递至皮肤从而湿润皮肤。多孔金属柱同时具备了传递导电液的功能和降低接触阻抗的功能，因此进一步降低了电极和皮肤之间的接触阻抗，有利于生物电信号的采集和传递。[0012]根据一种有利的实施方式，上盖与壳体通过粘接、焊接或者螺纹连接方式相互连接。
[0013]根据一种有利的实施方式，上盖和/或壳体由金属或聚合物制成。
[0014]根据一种有利的实施方式，上盖和/或壳体由机械加工或铸造成型。
[0015]本发明还提出一种生物电信号采集湿电极，其中所述电极设有上述各项实施方式中所述的湿电极储液箱。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]在附图中示出本发明的实施例并且在以下描述中对其进行详细解释。其中:
[0017]图1示出了依据本发明的一种实施方式的湿电极储液箱。
【具体实施方式】
[0018]图1示出了依据本发明的一种用于脑电采集电极的湿电极储液箱100，所述湿电极储液箱具有储液腔3。在本实施例中，该储液腔3由上盖31和壳体32围成。所述的壳体32的下部开有流出孔5，所述的流出孔5与皮肤接触件2相连接。该皮肤接触件2可以是常规的由吸液材料制成的皮肤接触件，或者为金属柱，优选为多孔金属柱。上盖31和壳体32可以通过粘接、焊接、螺纹连接等方式连接在一起。
[0019]此外，在本实施例中，所述的上盖31和壳体32的材料为金属或者聚合物并且可以由机械加工或铸造成型。
[0020]由于流出孔5是小直径的孔，因此当在储液箱100的储液腔3中注入导电液后，导电液从流出孔5流出，进入到由吸液材料或者多孔金属材料制成的皮肤接触件2中，并被容纳在皮肤接触件2内。此时，由于皮肤接触件2具有吸液性，能够“包住”导电液，从而湿润皮肤，并且降低阻抗。当皮肤接触件2内的导电液因为挥发等原因减少时，储液腔3中的导电液在吸液性的皮肤接触件2的“抽吸”下经由流出孔5被源源不断地输送到皮肤接触件2上，从而保证皮肤的湿润延长电极使用周期的作用。[0021]此外，在图1中可以进一步看到在储液腔3的底部，也即在所述壳体32底部还开有水封孔7。水封孔7的直径被设计得非常小，使得液体能够在表面张力的作用下无法直接通过该水封孔流出。该水封孔7由于设在储液腔底部，因此当注入导电液时，被导电液封闭。当在储液箱100中注入导电液后，经由流出孔5流出的导电液将不断地输送到湿电极的皮肤接触件2上。当储液箱100中液面下降到一定高度时，由于储液箱100内部储液腔3中的空气体积增大，液面上方的气压与储液腔3的底部所受的导电液所施加的压力之和小于储液箱100外部的大气压，因此，导电液将无法从流出孔5继续流出。此时，在水封孔7的位置，由于外部大气压大于储液箱100内部气压与导电液的压力之和，外部空气通过水封孔7进入储液箱100的储液腔3中，使得内外压力大致相等，此时储液腔3内的流出孔5可以继续流出导电液，从而达到动态平衡作用，有效地控制流出孔5的出液量，使流出孔5能稳定缓慢地释放导电液，从而降低并稳定接触阻抗，延长电极的使用周期。
[0022]虽然没有示出，但是可以想到的是，图1所示的具有水封孔7的储液箱100可以用在已知的任意一种用于采集生物电信号的湿电极中以使导电液均匀缓慢地释放，从而进一步稳定电极和皮肤之间的接触阻抗。
[0023]本发明的保护范围仅由权利要求限定。得益于本发明的教导，本领域技术人员在不超出本发明的保护范围的情况下可以根据具体情况对本发明做出各种变型、修改或者替换，这些变型、修改或者替换落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种湿电极储液箱，所述湿电极储液箱用于测量生物电信号的电极，所述湿电极储液箱具有用于容纳导电液的储液腔(3)，在所述储液腔的底部设有皮肤接触件(2)，所述皮肤接触件(2)与储液腔(3)流体连通，其中在所述储液腔(3)的底部还设有水封孔(7)连通到所述湿电极储液箱的外部，以通过动态平衡作用使储液腔(3)能稳定缓慢地释放导电液。
2.根据权利要求1所述的湿电极储液箱，其特征在于，在所述储液腔(3)的底部设有流出孔(5)，所述皮肤接触件(2)通过所述流出孔(5)与所述储液腔(3)流体连通。
3.根据权利要求1所述的湿电极储液箱，其特征在于，所述储液腔(3)由上盖(31)和壳体(32)围成。
4.根据权利要求1所述的湿电极储液箱，其特征在于，所述皮肤接触件(2)为多孔金属柱。
5.根据权利要求3所述的湿电极储液箱，其特征在于，所述上盖(31)与壳体(32)通过粘接、焊接或者螺纹连接方式相互连接。
6.根据权利要求3所述的湿电极储液箱，其特征在于，所述上盖(31)和/或壳体(32)由金属或聚合物制成。
7.根据权利要求3所述的湿电极储液箱，其特征在于，所述上盖(31)和/或壳体(32)由机械加工或铸造成型。
8.—种生物电信号采集湿电极，其特征在于，所述电极设有上述权利要求1至7中任意一项所述的湿电极储液箱。
【文档编号】A61B5/04GK103932695SQ201310033606
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月23日 优先权日:2013年1月23日
【发明者】董记平, 马清宝, 夏鹏 申请人:上海帝仪科技有限公司