一种fMRI电磁兼容的柔性贴片电极

一种fmri电磁兼容的柔性贴片电极
技术领域
1.本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种fmri电磁兼容的柔性贴片电极。


背景技术：

2.在神经成像领域中，有两种最主要的神经成像工具，功能磁共振(fmri)和头皮脑电(eeg)。功能磁共振与神经元群的能量代谢消耗有关，其空间分辨率可达到毫米量级。然而，由于血氧水平对于时间的依赖性，fmri信号的时间分辨率约在秒量级，难以满足相关神经功能研究对于时间分辨率的要求。eeg反映同步神经电活动，具有和神经认知过程相同的时间尺度。但是脑电信号在颅内向颅外传导过程中，会发生衰减、反射、混叠等现象，导致eeg信号的空间分辨率较低。eeg/fmri多模态融合,可以有效克服单模态分析的缺陷,实现高时间分辨率、高空间分辨率脑神经活动信号采集。然而，传统脑电极与功能磁共振难以兼容。功能磁共振对磁场强度的均匀性要求较高，而金属导体会对磁场的均匀性产生明显影响，严重影响fmri成像质量。同时，一般导体置于变化磁场中，导体内部会产生感应电动势，进而产生电涡流，严重干扰脑电信号质量。更重要的是，电涡流的热效应可以导致局部高温，对人体造成伤害。


技术实现要素：

3.本发明提供一种fmri电磁兼容的柔性贴片电极，利用柔性贴片电极的平面结构特点，制备具有多级分形结构的导电单元，可实现与fmri电磁兼容；避免了电极对fmri成像质量的影响，同时大幅度降低强磁场对脑电信号的干扰，保证患者的身体健康。
4.本发明通过下述技术方案实现：
5.一种fmri电磁兼容的柔性贴片电极，包括柔性基底层、电极层和隔离层，
6.所述电极层位于所述柔性基底层和所述隔离层之间；
7.所述电极层包括多个离散的金属电极，多个所述金属电极相连接成非封闭结构从而形成主金属电极，所述主金属电极贴合在所述柔性基底层的表面，所述金属电极具有多级分形结构，每一级的所述金属电极均由若干下一级的离散的金属电极相连而成，且同等级的若干所述金属电极相连接成非封闭结构；
8.所述隔离层设置在相邻所述金属电极之间的间隙中，用于将多个所述金属电极彼此隔离。
9.作为优化，还包括引线和引出点，所述金属电极包括与皮肤接触的接触点，同等级的所述金属电极的接触点相连接成非封闭结构，所述引线与其中一个等级的金属电极的所有接触点连接，所述引线远离所述接触点的一端为引出点，所述引出点从所述柔性基底层伸出，所述接触点用于采集生理学信号，所述引线用于接收所述生理学信号并传输至所述引出点，所述引出点用于和外部设备连接以将所述生理学信号向外传输。
10.作为优化，所述主金属电极/金属电极的形状包括正方形或矩形的一种或组合。
11.这样，将主金属电极/金属电极设置为正方形或矩形，可以在有限面积的柔性贴片
上尽可能多的设置金属电极，增大金属电极与柔性贴片的接触面积，也就是增大了接触点与人体的接触面积，这样可以减小贴片电极与皮肤之间的阻抗，避免产生很大的涡电流，避免形成局部高温而危害人体健康。
12.作为优化，所述主金属电极/金属电极的形状为除正方形和矩形以外的形状。
13.作为优化，最低等级的所述金属电极的接触点的尺寸根据实际成像精度来确定。
14.作为优化，每一级的所述金属电极呈m*n的阵列排列，m、n为不小于2的正整数，其中，每一行/列的所述金属电极依次连接，且所有列/行中仅有一列/行的所述金属电极依次相连。
15.这样，可以保证同一等级的接触点不会形成闭环回路。
16.作为优化，每一级的所述金属电极呈m*n的阵列排列，m、n为不小于2的正整数，其中，每一行/列的所述金属电极依次连接，且相邻行/列中的位于同一列的所述金属电极相连接，且每一行/列中仅有一列/行的所述金属电极相连接。
17.这样，可以保证同一等级的接触点不会形成闭环回路。
18.作为优化，每一级的所述金属电极呈m*n的阵列排列，m、n为不小于2的正整数，其中，从位于某一角落的所述金属电极为起点，m*n个所述金属电极以s型的连接方式进行连接。
19.这样，可以保证同一等级的接触点不会形成闭环回路。
20.作为优化，所述隔离层由柔性材料制成。
21.作为优化，所述柔性材料包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯或聚芳酯。
22.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
23.1.本发明对电极层的金属电极的整体结构进行离散化设计，保证电极与大脑非可展曲面共形贴附；
24.2.本发明的金属电极离散化和分形结构，实现了金属电极与fmri兼容，避免了电极对fmri成像质量的影响，大幅度降低强磁场对脑电信号的干扰，保证患者的身体健康，并且保证了电极与皮肤较大的接触面积的同时，降低了电极与皮肤之间的阻抗，避免产生很大的涡电流，避免形成局部高温而危害人体健康。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
26.图1为本发明所述的一种fmri电磁兼容的柔性贴片电极的实施1的第一级金属电极的连接结构示意图；
27.图2为图1对应的第二级金属电极的连接结构示意图；
28.图3为图2中a的放大示意；
29.图4为另一实施例的金属电极的连接结构示意图；
30.图5为又一实施例的金属电极的连接结构示意图；
31.图6为fmri电磁兼容的柔性贴片电极整体结构示意图。
32.附图中标记及对应的零部件名称：
33.1-主金属电极，1.1-第一级金属电极，1.1.1-第二级金属电极，1.1.1.1-第三级金属电极，2-导线，3-柔性基底层。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
35.实施例1
36.一种fmri电磁兼容的柔性贴片电极，包括柔性基底层3、电极层和隔离层，电极层位于柔性基底层3和隔离层之间；电极层包括多个离散的金属电极，多个金属电极相连接成非封闭结构从而形成主金属电极1，主金属电极1贴合在柔性基底层3的表面，金属电极具有多级分形结构，每一级的金属电极均由若干下一级的离散的金属电极相连而成，且同等级的若干金属电极相连接成非封闭结构；避免同等级的金属电极形成闭环产生电流而灼伤人体皮肤。这里的非封闭结构，是指若干金属电极不会形成闭环，本实施例中，还包括引线和引出点，金属电极包括与皮肤接触的接触点，同等级的金属电极的接触点相连接成非封闭结构，引线与其中一个等级的金属电极的所有接触点连接，引线远离接触点的一端为引出点，引出点从柔性基底层伸出，接触点用于采集生理学信号，引线用于接收生理学信号并传输至引出点，引出点用于和外部设备连接以将生理学信号向外传输。主金属电极1可以设置一根或多根引线，当设置多根引线时，每根引线独立间隔设置。
37.最低等级的金属电极的接触点的尺寸根据实际成像精度来确定。这里的最低等级，可以理解为尺寸最小的金属电极。金属电极及其接触点的形状可以为任意形状，根据具体情况来设置即可，且每一等级的金属电极的形状、不同等级的金属电极的形状不一定要相同。
38.隔离层设置在相邻金属电极之间的间隙中，用于将多个金属电极彼此隔离。
39.柔性贴片以及金属电极的材质，为常规的贴片与导电金属的材质，本领域技术人员可以根据实际的运用情况来进行选择，非本专利的保护技术点，这里，就不再赘述了。
40.本实施例中，同一级的金属电极的形状均为正方形。将金属电极设置为正方形，可以在有限面积的柔性贴片上尽可能多的设置金属电极，增大金属电极与柔性贴片的接触面积，也就是增大了金属电极与人体的接触面积，这样可以减小贴片电极(整个柔性贴片电极)与皮肤之间的阻抗，避免产生很大的涡电流，避免形成局部高温而危害人体健康。
41.如图1-2所示，图1和图2均表示同一块柔性基底层3上的同一个由若干离散的金属电极连接成的非封闭结构的主金属电极1，主金属电极1由图1中加粗的框型表示，但是，需要说明的是，此并不代表主金属电极由一整块金属构成，加粗的框型仅仅代表主金属电极的大致轮廓，后续的加粗的框型同理。本实施例中，m与n均取为3，每一行的金属电极依次相连，中间列的金属电极依次相连。主金属电极1由9个相连接成非封闭结构的第一级金属电极1.1组成，如图3所示，第一级金属电极1.1又由9个相连接成非封闭结构的第二级金属电极1.1.1组成，第二级金属电极1.1.1又由9个相连接成非封闭结构的第三级金属电极
1.1.1.1组成，第一级、第二级和第三级金属电极之间的连接关系不需要完全相同，只要满足每一级的金属电极的连接均为非封闭结构即可，在这个实施例中，导线与其中一个第二级金属电极的所有接触点连接，由于导线若只与该第二级金属电极的某一些接触点接触，这样可能会导致该第二级金属电极中的接触点形成回路，因此，导线与该第二级金属的所有接触点接触，可以避免该第二级金属电极中的接触点形成回路。
42.当然，若将图1旋转90度，则为每一列的金属电极依次相连，中间行的金属电极依次相连。
43.与导线2连接的金属电极的等级由导线2的尺寸决定。若某一等级的金属电极的尺寸较小，不利于与导线2的连接，则将该等级的金属电极的上一个金属电极看作一个整体，与导线2进行连接。
44.实施例2
45.如图4所示，本实施例与实施例1除了若干金属电极相连接成非封闭结构的连接方式不同，其余均与实施例1相同，本实施例中，m、n取值均为3，从左上的金属电极作为起点，从水平方向开始以s型的形式依次连接相邻的金属电极，当然，也可以从竖向方向开始以s型的形式依次相连相邻金属电极，若将图4向左旋转90度，则为从左下的金属电极作为起点，从竖向方向开始以s型的形式依次相连相邻的金属电极，若将图4向右旋转90度，则为从右上的金属电极作为起点，从竖向方向开始以s行动形式依次相连相邻的金属电极。
46.实施例3
47.如图5所示，本实施例与实施例1除了金属电极的形状不同，其余均与实施例1相同。
48.最后，如图6所示，将若干柔性贴片电极贴在人体皮肤上，进行成像检测。
49.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
50.同时，本说明书中所使用到的设备均为现有设备，本领域技术人员可以通过购买、参照等方式获取。
51.以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
52.综上，虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。