本發(fā)明屬于生物電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)膠生物電電極，以及其輔助裝置，廣泛用于生物電記錄、測(cè)量、和刺激，包括醫(yī)療設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備、家庭保健、心理認(rèn)知、游戲、腦-機(jī)接口、康復(fù)訓(xùn)練等，特別適用于腦電測(cè)量。

背景技術(shù)：

常見(jiàn)的生物電信號(hào)主要有心電、腦電、肌電等，這些體表生物電信號(hào)通常能通過(guò)電極記錄，經(jīng)適當(dāng)?shù)纳镫姺糯笃鞣糯蠖蔀樾碾妶D、腦電圖、肌電圖等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，腦電測(cè)量（EEG）已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的監(jiān)測(cè)診斷和腦電反饋的康復(fù)設(shè)備。腦電測(cè)量還是認(rèn)知心理研究的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)手段。

為了獲取精準(zhǔn)的微弱腦電信號(hào)，要求電極和頭皮有良好接觸，電極阻抗較低且穩(wěn)定。腦電測(cè)量電極-皮膚阻抗一般要求小于50 kΩ，最好小于5 kΩ。為達(dá)到滿意的測(cè)量阻抗，需要在電極和頭皮之間涂覆導(dǎo)電膠（膏），克服頭發(fā)以及高阻抗的頭皮對(duì)測(cè)量的影響。

這種需要使用導(dǎo)電膠（膏）的電極，習(xí)慣稱為“濕電極”。一般而言，常規(guī)臨床腦電測(cè)量常用20導(dǎo)電極，有些診斷如癲癇手術(shù)前的病灶定位，需要增加電極導(dǎo)數(shù)，電極數(shù)目可到32導(dǎo)或64導(dǎo)。心理認(rèn)知研究，包括一些腦功能評(píng)價(jià)的研究，則需要采用高密度電極測(cè)量，從32導(dǎo)到128導(dǎo)。濕電極是目前臨床和科研應(yīng)用的“金標(biāo)準(zhǔn)”，由于其阻抗低且穩(wěn)定，一般在5 kΩ以內(nèi)，信號(hào)質(zhì)量高，但仍存在以下缺點(diǎn)：

1、濕電極需要涂覆導(dǎo)電膠和皮膚預(yù)處理，需要專業(yè)技術(shù)人員協(xié)助；準(zhǔn)備麻煩耗時(shí)，尤其是高密度電極測(cè)量；

2、導(dǎo)電膠隨時(shí)間的推移易出現(xiàn)變干，引起電極-皮膚阻抗的急劇上升，需定期補(bǔ)充導(dǎo)電膠，不適合長(zhǎng)程腦電測(cè)量；

3、使用導(dǎo)電膠弄臟頭發(fā)，給受試者帶來(lái)不舒適的感覺(jué)，測(cè)量后需要將導(dǎo)電膠清洗干凈。

濕電極技術(shù)的上述缺陷嚴(yán)重限制了戶外和個(gè)體化環(huán)境的腦電應(yīng)用。隨著大數(shù)據(jù)、移動(dòng)醫(yī)療和健康監(jiān)測(cè)的發(fā)展，可穿戴設(shè)備和移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備亟需發(fā)展信號(hào)可靠、使用友好的電極。因此無(wú)膠電極（使用時(shí)無(wú)需涂覆導(dǎo)電膠的電極）應(yīng)運(yùn)而生。

現(xiàn)有的無(wú)膠電極主要包括干電極和半干電極技術(shù)。干電極是指電極直接與皮膚呈干式接觸。但并非絕對(duì)的“干”，電極-皮膚界面可能存在微量的汗液和周?chē)h(huán)境的濕氣；半干電極：介于干電極與濕電極，電極與皮膚通過(guò)少量的導(dǎo)電液（如鹽水）呈半干接觸。這兩類無(wú)膠電極的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需使用導(dǎo)電膠，快速安裝，使用友好、清潔，但由于阻抗高且不穩(wěn)定，信號(hào)質(zhì)量不可靠，易產(chǎn)生移動(dòng)偽差。因此，發(fā)展無(wú)膠電極的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何獲得低且穩(wěn)定的電極-皮膚阻抗。

皮膚預(yù)處理是濕電極常用準(zhǔn)備程序，有利于維持低且穩(wěn)定的電極阻抗。但是濕電極皮膚預(yù)處理常常使用棉簽蘸取磨砂膏或乙醇等，逐個(gè)電極位點(diǎn)進(jìn)皮膚磨擦處理。這種皮膚預(yù)處理方式很麻煩，不能滿足使用友好的要求。業(yè)界普遍認(rèn)為無(wú)膠電極，特別是干電極，不能進(jìn)行皮膚預(yù)處理。目前也沒(méi)有無(wú)膠電極使用皮膚預(yù)處理的報(bào)道。另一方面，濕電極阻抗降低與皮膚預(yù)處理和導(dǎo)電膠的使用有關(guān)。高導(dǎo)電性的導(dǎo)電膠的使用，大幅降低了皮膚阻抗；對(duì)于無(wú)膠電極，由于缺少導(dǎo)電膠，皮膚阻抗本身很高。因此對(duì)于無(wú)膠電極，皮膚預(yù)處理的效果尚不清楚。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種無(wú)膠生物電電極，其采用皮膚預(yù)處理裝置，使用方便、友好，電極-皮膚阻抗相對(duì)低且穩(wěn)定，特別適合可穿戴設(shè)備等新興腦電應(yīng)用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種無(wú)膠生物電電極，包括電導(dǎo)體和皮膚預(yù)處理裝置；所述的電導(dǎo)體呈干表面，與待測(cè)皮膚直接接觸；或呈半干表面，通過(guò)少量的導(dǎo)電介質(zhì)與待測(cè)皮膚接觸；所述的電導(dǎo)體直接或通過(guò)少量的導(dǎo)電介質(zhì)耦合生物電信號(hào)；所述的皮膚預(yù)處理裝置通過(guò)手動(dòng)或輔助裝置方式作用于待測(cè)皮膚，以去除待測(cè)皮膚的角質(zhì)層。

所述的一種無(wú)膠生物電電極，其皮膚預(yù)處理裝置具有粗糙的接觸面。

所述的一種無(wú)膠生物電電極，其電導(dǎo)體為設(shè)置在接觸面上的電極涂層。

所述的一種無(wú)膠生物電電極，其皮膚預(yù)處理裝置為表面粗糙的硬泡沫，或表面粗糙的多孔陶瓷棒，或表面呈細(xì)齒狀的魔術(shù)貼。

所述的一種無(wú)膠生物電電極，其皮膚預(yù)處理裝置為浸有導(dǎo)電磨砂膏的墊片。

所述的一種無(wú)膠生物電電極，其皮膚預(yù)處理裝置表面具有梳狀齒或毛刷狀齒。

所述的一種無(wú)膠生物電電極，其電導(dǎo)體為設(shè)置在皮膚預(yù)處理裝置表面的電極涂層。

所述的一種無(wú)膠生物電電極，其皮膚預(yù)處理裝置通過(guò)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)或按壓的方式摩擦待測(cè)皮膚表面。

本發(fā)明的目的之二是設(shè)計(jì)一種基于上述無(wú)膠生物電電極的電極輔助裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種電極輔助裝置，包括覆蓋于無(wú)膠生物電電極之上的本體，所述的本體內(nèi)設(shè)有震動(dòng)器，用于引起皮膚預(yù)處理裝置的震動(dòng)，從而摩擦待測(cè)皮膚去除皮膚角質(zhì)層。

所述的一種電極輔助裝置，其本體以可拆卸方式固定無(wú)膠生物電電極。

所述的一種電極輔助裝置，其本體上還設(shè)有松緊調(diào)節(jié)裝置，或壓力調(diào)節(jié)裝置。

所述的一種電極輔助裝置，其本體外形為頭盔狀，或條帶狀，或帽形。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明提供的無(wú)膠生物電電極克服了技術(shù)偏見(jiàn)，采用皮膚預(yù)處理裝置，有效降低了電極-皮膚阻抗，顯著改善了阻抗的穩(wěn)定性。此外不同位置的阻抗差異性、阻抗的個(gè)體差異性也顯著減小，因此，無(wú)膠生物電電極的信號(hào)質(zhì)量也顯著改善。對(duì)于少導(dǎo)數(shù)（10導(dǎo)以下）的應(yīng)用，手動(dòng)操作皮膚預(yù)處理裝置，3min內(nèi)可完成皮膚預(yù)處理，得到滿意的信號(hào)質(zhì)量，這對(duì)可穿戴設(shè)備等新興應(yīng)用是可接受的。對(duì)于多導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用，在輔助裝置的協(xié)助下，同時(shí)、快速對(duì)全部位點(diǎn)進(jìn)行皮膚預(yù)處理。相對(duì)于傳統(tǒng)濕電極皮膚預(yù)處理，本發(fā)明的皮膚預(yù)處理裝置具有快速高效、不必使用磨砂膏或乙醇、無(wú)殘留物或少殘留、清潔的特點(diǎn)，非常適合可穿戴設(shè)備和神經(jīng)反饋等新興應(yīng)用。

2、本發(fā)明提供的無(wú)膠生物電電極輔助裝置，能同時(shí)對(duì)全部位點(diǎn)進(jìn)行皮膚預(yù)處理。無(wú)膠生物電電極能以可拆卸的方式固定到輔助裝置，輔助裝置還可起支撐作用。所述的輔助裝置還設(shè)有松緊或壓力調(diào)節(jié)裝置，保證無(wú)膠生物電電極與皮膚良好接觸，進(jìn)一步降低電極-皮膚阻抗，提高信號(hào)質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明無(wú)膠生物電電極第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明無(wú)膠生物電電極第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明電極輔助裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

各附圖標(biāo)記為：1—電導(dǎo)體，2—皮膚預(yù)處理裝置，3—導(dǎo)電介質(zhì)，4—待測(cè)皮膚，5—本體，6—壓力調(diào)節(jié)裝置，7—松緊調(diào)節(jié)裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

實(shí)施例1是本發(fā)明提供的一種無(wú)膠生物電電極的基本實(shí)施例。

如圖1所示，一種無(wú)膠生物電電極，包括電導(dǎo)體1和皮膚預(yù)處理裝置2；所述的電導(dǎo)體1呈干表面（即干電極），與待測(cè)皮膚4直接接觸；所述的電導(dǎo)體1直接或通過(guò)少量的導(dǎo)電介質(zhì)3（如鹽水）耦合生物電信號(hào)；所述的皮膚預(yù)處理裝置2通過(guò)手動(dòng)或輔助裝置方式作用于待測(cè)皮膚4，以去除待測(cè)皮膚4的角質(zhì)層。

實(shí)施例2

如圖2所示，與實(shí)施例1的不同之處在于，所述的電導(dǎo)體1呈半干表面（即半干電極），通過(guò)少量的導(dǎo)電介質(zhì)3與待測(cè)皮膚4接觸。

皮膚預(yù)處理是濕電極準(zhǔn)備的重要步驟，一般使用棉簽蘸取磨砂膏或乙醇等，逐個(gè)對(duì)每個(gè)電極位點(diǎn)進(jìn)行摩擦待測(cè)皮膚處理。顯然，這種皮膚預(yù)處理方式太過(guò)麻煩，極大地影響了用戶體驗(yàn)。這對(duì)重視用戶體驗(yàn)的新應(yīng)用（如可穿戴設(shè)備、神經(jīng)反饋等）是無(wú)法接受的。正是如此，業(yè)界普遍認(rèn)為無(wú)膠電極首先任務(wù)是要消除導(dǎo)電膠和皮膚預(yù)處理。因此目前也沒(méi)有無(wú)膠電極使用皮膚預(yù)處理裝置的報(bào)道。實(shí)際上，這是業(yè)界存在的技術(shù)偏見(jiàn)，阻礙了無(wú)膠電極的發(fā)展方向。此外，對(duì)于缺少導(dǎo)電膠的無(wú)膠電極，較濕電極皮膚阻抗本身很高，皮膚預(yù)處理的效果尚不清楚。

本發(fā)明克服上述技術(shù)偏見(jiàn)，采用皮膚預(yù)處理裝置2，有效降低了電極-皮膚阻抗。對(duì)于干電極，經(jīng)過(guò)皮膚預(yù)處理裝置處理，阻抗可由200-2000 kΩ降低到100 kΩ，甚至50 kΩ以內(nèi)。阻抗的穩(wěn)定性也得到了顯著的改善。此外不同位置的阻抗差異性、阻抗的個(gè)體差異性也顯著減小。因此，無(wú)膠電極的信號(hào)質(zhì)量也顯著改善。對(duì)于少導(dǎo)數(shù)（10導(dǎo)以下）的應(yīng)用，手動(dòng)操作皮膚預(yù)處理裝置，3min內(nèi)可完成皮膚預(yù)處理，得到滿意的信號(hào)質(zhì)量，這對(duì)可穿戴設(shè)備等新興應(yīng)用是可接受的。對(duì)于多導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用，在輔助裝置的協(xié)助下，同時(shí)快速對(duì)全部位點(diǎn)進(jìn)行皮膚預(yù)處理。皮膚預(yù)處理裝置的優(yōu)點(diǎn)：快速高效，不必使用磨砂膏或乙醇，清潔。

實(shí)施例3

實(shí)施例3是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的皮膚預(yù)處理裝置2為表面粗糙的硬泡沫，所述的導(dǎo)電體1為硬泡沫粗糙表面的電極涂層。粗糙的表面不僅能增強(qiáng)去除待測(cè)皮膚角質(zhì)層的效果，還能增加電極的電化學(xué)面積。當(dāng)所述的硬泡沫為導(dǎo)電泡沫，則屬于另外的實(shí)施例。

實(shí)施例4

實(shí)施例4是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的皮膚預(yù)處理裝置2為魔術(shù)貼，其表面呈細(xì)齒狀，有利于增加待測(cè)皮膚預(yù)處理效果，尤其是裸露的皮膚表面，如前額、手臂；所述的魔術(shù)貼上涂覆有電極涂層如Ag/AgCl涂層。

實(shí)施例5

實(shí)施例5是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的皮膚預(yù)處理裝置2為表面粗糙的多孔陶瓷棒，所述的電導(dǎo)體1為嵌入陶瓷的電極體，或粗糙面的電極涂層如Ag涂層。此時(shí)多孔陶瓷棒具有雙重功能：一方面粗糙面可有效去除皮膚預(yù)處理；另一方面多孔陶瓷棒相當(dāng)于“電解質(zhì)庫(kù)”，可預(yù)先吸滿導(dǎo)電液，使用時(shí)在毛細(xì)管和重力的作用下緩慢釋放導(dǎo)電液，以使皮膚的接觸面呈半干狀態(tài)（即半干電極），進(jìn)一步降低電極-皮膚阻抗。在某些應(yīng)用中也可直接與皮膚干接觸，即不吸入導(dǎo)電液。

實(shí)施例6

實(shí)施例6是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的皮膚預(yù)處理裝置2為浸有導(dǎo)電磨砂膏的墊片，導(dǎo)電磨砂一體化，去除皮膚角質(zhì)層效果好，雙重降低皮膚阻抗，但相對(duì)于傳統(tǒng)使用磨砂膏的方式殘留小，更清潔。

實(shí)施例7

實(shí)施例7是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的皮膚預(yù)處理裝置2表面具有梳狀齒或毛刷狀齒，所述的電導(dǎo)體1為設(shè)置在呈梳狀齒或毛刷狀齒表面的電極涂層。

實(shí)施例8

實(shí)施例8是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的皮膚預(yù)處理裝置2通過(guò)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)或按壓的方式摩擦皮膚表面，這種方式適合少導(dǎo)數(shù)（10導(dǎo)以下）的應(yīng)用，無(wú)需借助輔助裝置，能快速簡(jiǎn)單地去除皮膚角質(zhì)層。

實(shí)施例9

本發(fā)明還提供了一種無(wú)膠生物電電極的輔助裝置，如圖3所示，包括覆蓋于無(wú)膠生物電電極之上的本體5，所述的本體5內(nèi)設(shè)有震動(dòng)器，用于引起皮膚預(yù)處理裝置2的震動(dòng)，從而摩擦皮膚去除皮膚角質(zhì)層。輔助裝置適合多導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用，能同時(shí)對(duì)所有電極位點(diǎn)進(jìn)行皮膚預(yù)處理，提高皮膚預(yù)處理效率。

實(shí)施例10

實(shí)施例10是在實(shí)施例9的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的本體5以可拆卸方式固定無(wú)膠生物電電極的導(dǎo)電體1上，此時(shí)所述的輔助裝置5除輔助皮膚預(yù)處理外，還相當(dāng)于生物電電極的的支撐體。所述的本體5上還設(shè)有松緊調(diào)節(jié)裝置7或壓力調(diào)節(jié)裝置6，通過(guò)其調(diào)節(jié)松緊或壓力，能保證電極與皮膚更好的接觸，進(jìn)一步降低電極-皮膚阻抗。所述的本體5為頭盔狀，條帶狀（如圖3），或帽形，方便佩戴。

實(shí)施例11

實(shí)施例11是在實(shí)施例9的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的無(wú)膠生物電電極與本體5相互獨(dú)立，即所述的導(dǎo)電體1通過(guò)電極支撐體固定，預(yù)處理時(shí)再佩戴輔助裝置。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。