一种超微头皮电极阵列的制作方法

本发明属于电磁技术及神经电生理技术领域，尤其是一种超微头皮电极阵列。

背景技术：

人脑计算机接口已经成为世界范围广泛研究的课题，如何简单有效地获取高精度、实时的人脑电信号已成为研究的重要内容之一。目前精确获得人脑电信号的方法通常为有创性的，如通过手术的方式在大脑皮层表面某一区域贴敷或植入微电极阵列，这种方法多处于实验阶段，而且人脑手术存在风险，很难被人们接受和推广。在头皮表面安装头皮电极来获取脑电信号的方法已被人们广泛应用于医疗检查及医学实验，但是目前的头皮电极普遍存在体积较大、结构材料单一、安装方法繁琐、电磁屏蔽效果欠佳等问题，而且能在头皮表面安装的电极数量及密度较低，无法获取更加精细的大脑电信号。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种精度高、安装使用方便且无创性的超微头皮电极阵列。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种超微头皮电极阵列，由超微头皮电极阵列模块和主体安装在超微头皮电极阵列模块内的一组超微头皮电极构成；所述超微头皮电极包括超微头皮电极头部、超微头皮电极体部、超微头皮电极尾部、电极线和弹簧，所述超微头皮电极体部设置在超微头皮电极头部上，所述超微头皮电极尾部一端与超微头皮电极体部相连接且超微头皮电极尾部另一端与电极线相连，所述电极线一端与超微头皮电极尾部相连，电极线另一端穿过超微头皮电极阵列模块表面并与上位设备相连实现信号传递功能，所述弹簧安装在超微头皮电极尾部上方；在超微头皮电极阵列模块内部设有电极仓，所述超微头皮电极尾部及弹簧安装电极仓中可上下移动，在电极仓下端设有电极滑动孔并与超微头皮电极阵列模块外部相通起到支撑和引导超微头皮电极体部作用。

所述超微头皮电极阵列模块由硬质绝缘材料制成，在超微头皮电极阵列模块表面设有电磁屏蔽涂层。

所述超微头皮电极头部、超微头皮电极体部、超微头皮电极尾部及电极线均由银材料或铜材料制成。

所述超微头皮电极阵列模块为方形或圆柱形。

所述超微头皮电极头部呈半球形，表面覆盖石墨烯或白金材料。

所述超微头皮电极体部呈细长圆柱形且表面镀有绝缘涂层，在绝缘涂层外镀有坡莫合金或铝、锡等材料组成的电磁屏蔽涂层。

所述超微头皮电极尾部呈短圆柱形，直径大于超微头皮电极头部和超微头皮电极体部。

所述电极线外部包裹绝缘橡胶及电磁屏蔽层。

所述电极仓的内壁呈圆柱形，直径略大于超微头皮电极尾部直径，所述电极滑动孔的内壁呈圆柱形，直径略大于超微头皮电极体部直径。

所述一组超微头皮电极的每个电极线分别与上位设备相连接，或者一组超微头皮电极的每个电极线连通后共同与上位设备相连接。

本发明的优点和积极效果是：

本发明将超微头皮电极嵌装在超微头皮电极阵列模块内，其体积微小并可在单位面积上组成极其密集的阵列，因此，其电极数量及密度非常高；并且超微头皮电极采用全电磁屏蔽设计，可以无创地获得极其精细、清晰的脑电信号，其安装及使用迅速、简单，便于生产及维护。本发明可广泛应用于医学临床检查、医学康复、医疗科研及人工智能等消费类电子领域。

附图说明

图1为本发明的剖面图；

图2为本发明的超微头皮电极的三维立体图；

图3为本发明的第一种三维透视图；

图4为本发明与头皮接触的局部剖面图；

图5为本发明的第二种三维透视图及立体图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：

一种超微头皮电极阵列，如图1所示，由超微头皮电极阵列模块2和主体安装在超微头皮电极阵列模块内的一组超微头皮电极1构成。所述超微头皮电极主体呈尾部膨大的细长圆柱形，由导电性良好的银、铜等金属材质构成。所述超微头皮电极阵列模块由硬质绝缘材料等构成，可为立方形、圆柱形或根据实际应用环境的特殊形状，内部可容纳一个或多个超微头皮电极并组成阵列。

如图1至图3所示，超微头皮电极包括超微头皮电极头部1-1、超微头皮电极体部1-2、超微头皮电极尾部1-3、电极线1-4和弹簧1-5。所述超微头皮电极头部与头皮接触，呈半球形，表面覆盖导电性良好的石墨烯或白金等材料，增加与头皮组织接触的导电性和对人体组织的亲和性。超微头皮电极体部呈细长圆柱形且表面镀有绝缘涂层，在绝缘涂层外镀有坡莫合金或铝、锡等材料组成的电磁屏蔽涂层，用于屏蔽外界电磁波的干扰和电极之间相互的干扰。超微头皮电极尾部呈短圆柱形，直径大于超微头皮电极头部和超微头皮电极体部，其下端与超微头皮电极体部相连接且上端与电极线相连。所述电极线为导电性良好的银、铜等材质，外部包裹绝缘橡胶及电磁屏蔽层，电极线一端与超微头皮电极尾部相连，电极线另一端穿过超微头皮电极阵列模块表面并与上位设备相连实现信号传递功能。所述弹簧安装在超微头皮电极尾部上方，当超微头皮电极受力向上移动时，弹簧被压缩，当受力解除时，在弹簧的作用下超微头皮电极恢复到原先位置。

如图1、图3所示，超微头皮电极阵列模块内部设有电极仓2-1，在电极仓的下端制有电极滑动孔2-2，在超微头皮电极阵列模块表面设有电磁屏蔽涂层2-3。所述电极仓内壁呈圆柱形，直径略大于超微头皮电极尾部直径，超微头皮电极尾部可在电极仓中上下移动，弹簧位于电极仓内的超微头皮电极尾部上部。所述电极滑动孔内壁呈圆柱形，直径略大于超微头皮电极体部直径，电极滑动孔上部与电极仓相连通，电极滑动孔下部与超微头皮电极阵列模块外部相通；超微头皮电极体部可沿电极滑动孔上下移动，电极滑动孔对超微头皮电极体部起到支撑和导向作用。超微头皮电极阵列模块表面的电磁屏蔽涂层，用于屏蔽外界电磁波的干扰。

本发明的工作原理如图4所示，超微头皮电极阵列模块下降时，由于超微头皮电极头部细小、体部细长，所以超微头皮电极头部可以穿过头皮表面毛发直达头皮表面。当超微头皮电极头部与头皮a相接触时，在头皮的向上的阻力下，超微头皮电极与超微头皮电极阵列模块产生相对运动，弹簧被压缩，由于人头部为圆形，头皮表面存在弧度，且头皮表面毛囊、油脂等使头皮表面高低不平，电极阵列模块中不同超微头皮电极与电极阵列模块相对运动的幅度均有所不同，在弹簧的作用下，每个超微头皮电极头部均与头皮表面紧密接触保，这样既保证了每个超微头皮电极对头皮表面弧度及不平的适应，同时也保证了每个超微头皮电极与头皮良好的导电性。虽然每个超微头皮电极头部与头皮接触面积均很小，但由于超微头皮电极阵列模块中由多个超微头皮电极组成阵列可以平均分担超微头皮电极阵列对头皮表明的压强，且弹簧也缓冲了超微头皮电极头部对头皮表明的冲击，这样便不会对头皮表面产生损伤和不适感。

如图5所示，在某些应用环境中，将多个超微头皮电极组成阵列并将它们的电极线连接在一起构成另外一种超微头皮电极阵列，该超微头皮电极阵列可模仿传统的单个头皮电极实现脑电信号采集功能。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。