一种小型化高耐久的高精度舒适型脑电电极的制作方法

本发明涉及脑电电极领域，更具体地说，涉及一种小型化高耐久的高精度舒适型脑电电极。

背景技术：

脑电帽电极，是一种应用在脑电帽上，用于采集人脑电信号的具有特定用途的电极，其本身对性能、重量、材质和佩戴舒适度等指标都有要求。本款电极自带一个小型空腔室，其中可以储存脑电膏，在实际使用中可以通过电极上自带的推钮将其挤出，进而实现控制导电膏的给出量，使用方便的同时又能保证所采集的信号质量。舒适度方面，本款电极借助平滑球形弧面实现与头部接触面的稳定接触。能最大程度地避免传统脑电电极在用注射方式添加导电膏时对电极本身的移动及其引起的不适，进而避免影响其他导联接触。

技术实现要素：

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的1.在有发区使用的干电极及现有的蘑菇头电极舒适度或接触特性欠佳；2.在有发区使用的湿电极在使用中需要补充导电膏，注入导电膏时需要掀开或拉起电极，这样会影响其他导联接触情况且增加不便；3.一些电极的电极材料抗氧化性欠佳，在长期使用后会影响其导电性能，引入不必要的噪声；4.一些电极不能在后脑等部位有效接触；5.部分电极的接触面涂层使用电镀等方法成膜，膜面粗糙，与基底材料粘附性不佳。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种小型化高耐久的高精度舒适型脑电电极，包括推钮，所述推钮外部左侧中端活动套接有橡皮圈，所述推钮前端活动套接在电极主体右端内部，所述电极主体外部靠左侧与固定环螺纹连接；

所述电极主体包括电极头，所述电极头上表面与底座下表面固定连接，所述底盘上表面与定位片下表面固定连接，所述定位片上表面中部固定套接有电极储存柱，所述电极储存柱底部设置有外螺纹，所述电极储存柱内部设置有导电膏储存室，所述导电膏储存室内部活动套接有推钮左前端；

所述固定环内部设置有内螺纹，所述外螺纹外部与内螺纹螺纹连接，所述外螺纹与内螺纹相匹配；

所述推钮包括稳定块，所述稳定块左端与移动块右端固定连接，所述移动块左端与固定柱右端固定连接，所述固定柱左端与密封块右端固定连接，所述稳定块右端外表面设置有一层接触层，所述密封块左端外表面设置有一层负氧化层，所述固定柱外部活动套接有橡皮圈。

优选地，所述电极头设置为宽球面，所述电极头采用铝金属制成，所述电极头外表面设置有一层镀金涂层，所述镀金涂层采用磁控溅射成膜法制成。

优选地，所述的电极头的宽球面上设置有众多触头；所述的触头包括导电膏注射腔、挤压杆、密封活塞、小触头和导电膏挤出通道；所述的导电膏注射腔设置有通孔，所述的挤压杆通过通孔深入导电膏注射腔一端与密封活塞固定连接，所述的挤压杆另一端与触点固定连接；所述的触点与导电膏注射腔之间设置有对称的压缩弹簧a；所述的导电膏挤出通道贯穿密封活塞、挤压杆和小触头的中部，且导电膏挤出通道位于小触头（端口处设置有弹性阀门；所述的弹性阀门包括触点、底板、直杆和小弹簧，所述的直杆一端与底板固定连接，所述的直杆另一端与触点固定连接；所述的底板与小触头之间设置有对称的小弹簧；所述的导电膏注射腔与导电膏储存室连接，且所述的导电膏注射腔与导电膏储存室之间也设置有弹性阀门；电极头前设置有触头，是能在与人接触的时候，通过压缩使得导电膏能挤出，并且触点更容易与头皮接触，使得更好的解决问题。

所述外螺纹和内螺纹设置为标准m螺纹制成。

优选地，所述导电膏储存室内部空间为0.5cm×π×0.9cm×0.9cm×0.25≈0.35ml。

优选地，所述磁控溅射法包括以下步骤：

s1、将需要镀膜的电极头固定在磁控溅射装置的真空腔室的摆动基台上，然后打开电源箱的空气开关；使用万用表检查靶与屏蔽罩,摆动台与真空腔室是否短接；然后开启压缩空气泵，开始工作，设定气压上限，待抽至0.6mpa时，开始对真空腔室进行抽真空；同时开始准备镀金液体；

s2、抽腔室：关前级阀，开旁路阀，充气阀，抽反应腔室至压力<5pa-8pa；关旁路阀开前级阀和主阀,开分子泵将腔体抽至e-4pa数量级，开加热器升温,升温时真空度会上升,抽至e-4pa；

s3、抽真空结束后，开启磁控溅射装置，并将镀金液体放入到磁控溅射装置的喷射腔中；

s4、关电离规,关节流阀,通氩气,将气体流量计右边开到阀控中间位置,先进行靶清洗6min-9min，再用双极脉冲电源或射频电源进行电极头清洗,清洗20min-25min，打开靶挡板开始对电极头进行镀膜工作；

s5、镀膜结束:关闭靶挡板，通入氩气,加速真空腔内氮气流动，再关闭氮气，开节流阀,继续抽腔室,等待降温；取电极头:降温至70以下,关主阀,关分子泵,分子泵由450降到0，等待3min,关前级阀,开放气阀慢慢放气使腔室达到外界大气压；

s6、将腔室抽到10pa以下,以保护腔室内部器件。关机械泵及控制柜总开关。关冷却水,将三个空开全部关掉。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明设计了一种新型的通用型脑电电极，即可应用在有发区也可应用在无发区，且其本身可适应干、湿两种工作方式。电极材质为铝，表面镀金，这种选材与处理方式考虑了导电性、接触阻抗、抗氧化性、耐久、重量等重要指标，且能较好地满足它们。电极配套有固定环2，能配合电极外表面的螺纹将电极固定在脑电帽上对应导联位置，且方便在需要的时候将电极拆卸，实现模块化和专业化。电极腔室内能存储一定量的导电膏，内壁光滑，能配合小型推钮4实现注射器效果，这允许操作人员轻按按钮而控制导电膏的给出。电极头采用较宽的球面设计以增加舒适度并确保接触效果，该接触面在铝材质基础上采用镀金工艺进行加工，镀金涂层采用磁控溅射方法，具有更好的成膜工艺。以上设计使得电极拆装较为方便，使用过程中也易于控制，也保证了电极材料的抗氧化性和导电性。推钮4注入导电膏的操作过程在不影响其他导联的前提下更为简便省时，球面电极头能使得佩戴更加舒适。以上若干方面确保了本款脑电帽电极的性能，使得采集到的脑电信号质量更好，更利于后续分析与处理。

（2）本发明中电极腔室内壁光滑，推钮4与之尺寸相同，使用过程中轻按推钮4即可挤出导电膏，使对应导联接触更好。电极底部的弧面与头皮接触，能保证在接触良好的情况下不引起疼痛等不适。其中心处1mm直径的小孔用于供腔室内的导电膏在推钮4压力下流出。电极外侧为标准m12螺纹，能与起固定作用的螺丝环共同作用。推钮4顶端的环状凹槽可以套入同尺寸的橡皮圈，在确保推拉过程顺滑不费力的同时实现类似注射的密闭效果。以上设计使得在测量脑电信号时不用移动电极本身乃至拽动脑电帽，打导电膏的过程仅需轻按推钮4即可完成，操作简便省时且减轻被试人员的负担。此外，电极能适应干、湿两种工作方式，在有发区可以用推钮4打入导电膏做湿电极使用，其本身较小的尺寸也很适合在乳突、前额等无发区位置直接作为干电极使用。导线焊接于电极底盘部分，稳定结实，易于使用。

（3）本发明中电极内腔室理论上能储存0.5cm×π×0.9cm×0.9cm×0.25≈0.35ml导电膏，在有发区可供一段时间内持续使用，若在无发区则无此限制，避免了每次实验都要耗费较多时间清洗脑电帽并打导电膏的过程。单次实验中每个导联上导电膏的给出量可人为控制，使用方便。导联线连接于电极底盘上，能确保低噪声且精确地传递脑电信号；

（4）本发明中电极能够以较低的价格完成制作，电极头部的弧面设计能保证舒适性，避免不适。其阻抗低，能够较好地保证采集的脑电信号质量，在电极性能测试中，将本新型电极、普通黏贴型贴片电极和新型海绵电极并列置于fp1位，得到不同电极所采集到的脑电信号如图13所示，本电极对应红色波形，贴片电极对应黄色波形，海绵电极对应绿色波形。其信号相关度较高，说明该新型电极性能优于普通贴片电极，达到了较好的测量效果；

（5）本发明中该电极可安装于标准脑电帽上并固定于对应孔位，电极内腔室可注入脑电膏以供使用，佩戴脑电帽时，若有导联接触欠佳，则可轻按推钮4，将更多脑电膏注入到接触点，以改善导电状况。连接在电极体上的导线从脑电帽内层走过，能将采集的脑电信号传递至传感器端，进行进一步分析。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明的立体结构示意图；

图4为本发明的电极主体正视结构示意图；

图5为本发明的电极主体俯视结构示意图；

图6为本发明的电极主体立体结构示意图；

图7为本发明的推钮侧视结构示意图；

图8为本发明的推钮立体结构示意图图；

图9为本发明的触头19的结构示意图；

图10为本发明的弹性阀门26的结构示意图；

图11为本发明的电极阻抗-频率曲线渐变图；

图12为本发明的普通干式电极的接触阻抗千欧级别；

图13为本发明的不同电极所采集到的脑电信号。

图中标号说明：

1电极主体、2固定环、3橡皮圈、4推钮、5底座、6定位片、7外螺纹、8电极储存柱、9密封块、10固定柱、11移动块、12稳定块、13电极头、14导电膏孔、15导电膏储存室、16负氧化层、17接触层、18内螺纹、19触头、20导电膏注射腔、21挤压杆、22密封活塞、23小触头、24压缩弹簧a、25导电膏挤出通道、26弹性阀门、27触点、28底板、29直杆、30小弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-13，一种小型化高耐久的高精度舒适型脑电电极，包括推钮4，推钮4外部左侧中端活动套接有橡皮圈3，推钮4前端活动套接在电极主体1右端内部，电极主体5外部靠左侧与固定环2螺纹连接；

电极主体1包括电极头13，电极头13上表面与底座5下表面固定连接，底盘5上表面与定位片6下表面固定连接，定位片6上表面中部固定套接有电极储存柱8，电极储存柱8底部设置有外螺纹7，电极储存柱8内部设置有导电膏储存室15，导电膏储存室15内部活动套接有推钮4左前端；

固定环2内部设置有内螺纹18，外螺纹7外部与内螺纹18螺纹连接，外螺纹7与内螺纹18相匹配；

推钮4包括稳定块12，稳定块12左端与移动块11右端固定连接，移动块11左端与固定柱10右端固定连接，固定柱10左端与密封块9右端固定连接，稳定块12右端外表面设置有一层接触层17，密封块9左端外表面设置有一层负氧化层16，固定柱10外部活动套接有橡皮圈3。

电极头13设置为宽球面，电极头13采用铝金属制成，电极头13外表面设置有一层镀金涂层，镀金涂层采用磁控溅射成膜法制成。

所述的电极头13的宽球面上设置有众多触头19；所述的触头19包括导电膏注射腔20、挤压杆21、密封活塞22、小触头23和导电膏挤出通道25；所述的导电膏注射腔20设置有通孔，所述的挤压杆21通过通孔深入导电膏注射腔20一端与密封活塞22固定连接，所述的挤压杆21另一端与触点23固定连接；所述的触点23与导电膏注射腔20之间设置有对称的压缩弹簧a24；所述的导电膏挤出通道25贯穿密封活塞22、挤压杆21和小触头23的中部，且导电膏挤出通道位于小触头23端口处设置有弹性阀门26；所述的弹性阀门26包括触点27、底板28、直杆29和小弹簧30，所述的直杆29一端与底板28固定连接，所述的直杆29另一端与触点27固定连接；所述的底板28与小触头23之间设置有对称的小弹簧29；所述的导电膏注射腔20与导电膏储存室15连接，且所述的导电膏注射腔20与导电膏储存室15之间也设置有弹性阀门26。

外螺纹7和内螺纹18设置为标准m12螺纹制成。

电极头13和底座5中部都设置有导电膏孔14，导电膏孔14的孔径大小设置为1mm直径。

导电膏储存室15内部空间为0.5cm×π×0.9cm×0.9cm×0.25≈0.35ml。

磁控溅射法包括以下步骤：

s1、将需要镀膜的电极头固定在磁控溅射装置的真空腔室的摆动基台上，然后打开电源箱的空气开关；使用万用表检查靶与屏蔽罩,摆动台与真空腔室是否短接；然后开启压缩空气泵，开始工作，设定气压上限，待抽至0.6mpa时，开始对真空腔室进行抽真空；同时开始准备镀金液体；

s2、抽腔室：关前级阀，开旁路阀，充气阀，抽反应腔室至压力<5pa-8pa；关旁路阀开前级阀和主阀,开分子泵将腔体抽至e-4pa数量级，开加热器升温,升温时真空度会上升,抽至e-4pa；

s3、抽真空结束后，开启磁控溅射装置，并将镀金液体放入到磁控溅射装置的喷射腔中；

s4、关电离规,关节流阀,通氩气,将气体流量计右边开到阀控中间位置,先进行靶清洗6min-9min，再用双极脉冲电源或射频电源进行电极头13清洗,清洗20min-25min，打开靶挡板开始对电极头13进行镀膜工作；

s5、镀膜结束:关闭靶挡板，通入氩气,加速真空腔内氮气流动，再关闭氮气，开节流阀,继续抽腔室,等待降温；取电极头13:降温至70以下,关主阀,关分子泵,分子泵由450降到0，等待3min,关前级阀,开放气阀慢慢放气使腔室达到外界大气压；

s6、将腔室抽到10pa以下,以保护腔室内部器件。关机械泵及控制柜总开关。关冷却水,将三个空开全部关掉。

实施例2：

本发明在设计了一种新型的通用型脑电电极，即可应用在有发区也可应用在无发区，且其本身可适应干、湿两种工作方式。电极材质为铝，表面镀金，这种选材与处理方式考虑了导电性、接触阻抗、抗氧化性、耐久、重量等重要指标，且能较好地满足它们。电极配套有固定环2，能配合电极外表面的螺纹将电极固定在脑电帽上对应导联位置，且方便在需要的时候将电极拆卸，实现模块化和专业化。电极腔室内能存储一定量的导电膏，内壁光滑，能配合小型推钮4实现注射器效果，这允许操作人员轻按按钮而控制导电膏的给出。电极头采用较宽的球面设计以增加舒适度并确保接触效果，该接触面在铝材质基础上采用镀金工艺进行加工，镀金涂层采用磁控溅射方法，具有更好的成膜工艺。以上设计使得电极拆装较为方便，使用过程中也易于控制，也保证了电极材料的抗氧化性和导电性。推钮4注入导电膏的操作过程在不影响其他导联的前提下更为简便省时，球面电极头能使得佩戴更加舒适。以上若干方面确保了本款脑电帽电极的性能，使得采集到的脑电信号质量更好，更利于后续分析与处理；

本发明中电极腔室内壁光滑，推钮4与之尺寸相同，使用过程中轻按推钮4即可挤出导电膏，使对应导联接触更好。电极底部的弧面与头皮接触，能保证在接触良好的情况下不引起疼痛等不适。其中心处1mm直径的小孔用于供腔室内的导电膏在推钮4压力下流出。电极外侧为标准m12螺纹，能与起固定作用的螺丝环共同作用。推钮4顶端的环状凹槽可以套入同尺寸的橡皮圈，在确保推拉过程顺滑不费力的同时实现类似注射的密闭效果。以上设计使得在测量脑电信号时不用移动电极本身乃至拽动脑电帽，打导电膏的过程仅需轻按推钮4即可完成，操作简便省时且减轻被试人员的负担。此外，电极能适应干、湿两种工作方式，在有发区可以用推钮4打入导电膏做湿电极使用，其本身较小的尺寸也很适合在乳突、前额等无发区位置直接作为干电极使用。导线焊接于电极底盘部分，稳定结实，易于使用；

实施例3：

本发明中电极内腔室理论上能储存0.5cm×π×0.9cm×0.9cm×0.25≈0.35ml导电膏，在有发区可供一段时间内持续使用，若在无发区则无此限制，避免了每次实验都要耗费较多时间清洗脑电帽并打导电膏的过程。单次实验中每个导联上导电膏的给出量可人为控制，使用方便。导联线连接于电极底盘上，能确保低噪声且精确地传递脑电信号；

本发明中电极能够以较低的价格完成制作，电极头部的弧面设计能保证舒适性，避免不适。其阻抗低，能够较好地保证采集的脑电信号质量，在电极性能测试中，将本新型电极、普通黏贴型贴片电极和新型海绵电极并列置于fp1位，得到不同电极所采集到的脑电信号如图13所示，本电极对应红色波形，贴片电极对应黄色波形，海绵电极对应绿色波形。其信号相关度较高，说明该新型电极性能优于普通贴片电极，达到了较好的测量效果；

本发明中该电极可安装于标准脑电帽上并固定于对应孔位，电极内腔室可注入脑电膏以供使用，佩戴脑电帽时，若有导联接触欠佳，则可轻按推钮4，将更多脑电膏注入到接触点，以改善导电状况。连接在电极体上的导线从脑电帽内层走过，能将采集的脑电信号传递至传感器端，进行进一步分析。

实施例4：

电极头13上设置有众多触头19；在使用时，推杆4推动导电膏储存室15，使得导电膏注射腔20与导电膏储存室15之间的弹性阀门26的底板28在推力作用下压缩小弹簧29使得弹性阀门26打开，开始对导电膏注射腔注入导电膏，在佩戴时，电极头13与人体头皮接触，小触头23受到挤压，带动挤压杆21运动，从而使得密封活塞22运动，使得导电膏注射腔20内的导电膏通过导电膏挤出通道25，导电膏通过对弹性阀门26的底板8施加压力，在推力作用下压缩小弹簧29使得弹性阀门26打开，最终导电膏被挤出并均匀分布在触点周围；使用结束后，压缩弹簧a24作用下带动挤压杆21回位，同时会打开导电膏注射腔20与导电膏储存室15之间的弹性阀门26，使得导电膏注射腔20内导电膏充足，并且稳定后在小弹簧29作用下，弹性阀门26关闭。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。