一種用于長(zhǎng)期腦電信號(hào)采集的腦電極及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療和生物研究領(lǐng)域的采集腦電信號(hào)的電極，具體地說(shuō)，涉及的是一種用于長(zhǎng)期腦電信號(hào)采集的腦電極和植入式的腦電極。
【背景技術(shù)】
[0002]腦電信號(hào)在醫(yī)療診斷和科學(xué)研究上有廣泛應(yīng)用。目前常用銀氯化銀(Ag/AgCl)電極采集腦電信號(hào)。這種電極需要配合導(dǎo)電膠使用。但是導(dǎo)電膠容易脫水變干，導(dǎo)致電極皮膚阻抗增大，造成腦電信號(hào)的的衰減。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，采集完成后，需要清洗頭發(fā)，這也是不方便的。由于電極中導(dǎo)電膠的泄露，相鄰電極會(huì)短路。這就限定了采集腦電的空間分辨率。
[0003]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，Elena Forvi等在《Sensors and Actuators A:PhysicaI〉〉( 2012 ) 177-186撰文 “PreI iminary technological assessment ofmicroneedIes-based dry electrodes for b1potential monitoring in clinicalexaminat1ns” ( “用于臨床檢測(cè)中的生物電極采集的微針干電極的初步技術(shù)評(píng)估”《傳感器和執(zhí)行器A:物理》)，該文中提出了一種微針電極，這種電極避免了使用導(dǎo)電膠帶來(lái)的缺點(diǎn)。微針電極通電極上的微針刺穿皮膚的角質(zhì)層和表皮層接觸來(lái)降低電極皮膚的阻抗。這種電極能有效的采集到腦電信號(hào)，但只能采集到?jīng)]有毛發(fā)部位的腦電(例如:額頭)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種植入式的腦電采集電極及其制備方法，使用這種電極采集腦電，不需要導(dǎo)電膠，能用于有毛發(fā)的地方，而且還能提高腦電信號(hào)的空間分辨率。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于長(zhǎng)期腦電信號(hào)采集的腦電極，包括:電極主體，所述電極主體的一端部為導(dǎo)電聚合物修飾過(guò)的電極點(diǎn)，所述電極主體的另一端部為電極與測(cè)量?jī)x器的接口，所述電極點(diǎn)、所述接口之間依次設(shè)置電極固定輔助結(jié)構(gòu)、電極絕緣層，且電極固定輔助結(jié)構(gòu)、電極絕緣層相對(duì)于所述電極點(diǎn)、所述接口凸出所述電極主體。
[0006]進(jìn)一步的，所述電極點(diǎn)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)電聚合物修飾，且該導(dǎo)電聚合物是生物兼容性材料，優(yōu)選如:PEDOT: PSS，PEDOT/pTS。所述修飾的方法包括但不僅限于電化學(xué)沉積。
[0007]進(jìn)一步的，所述電極點(diǎn)上導(dǎo)電聚合物的厚度為10nm-5ym。
[0008]進(jìn)一步的，所述電極的材料是生物兼容性導(dǎo)電材料，優(yōu)選如:鉑，金，鉑黑。
[0009 ]進(jìn)一步的，所述電極點(diǎn)的直徑為:10-200μπι。
[0010]進(jìn)一步的，所述電極點(diǎn)長(zhǎng)度為0.l-5mm。
[0011]進(jìn)一步的，所述電極固定輔助結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為50-200μηι。
[0012]進(jìn)一步的，所述電極絕緣層為生物性兼容材料，優(yōu)選如:ParyIene,Polyimide。
[0013]所述電極絕緣層的厚度為100nm-10ym。
[0014]所述電極的接口長(zhǎng)度為0.1-3cmo
[0015]進(jìn)一步的，所述電極主體的總長(zhǎng)度為0.5cm_10cm。
[0016]本發(fā)明上述的各個(gè)尺寸選擇具有較大影響，各部分相互之間的參數(shù)匹配才能是本發(fā)明達(dá)到最好效果。當(dāng)電極點(diǎn)的尺寸太小，不利于采集到高質(zhì)量的腦電信號(hào);若電極尺寸太大，電極的絕緣層太厚，在電極植入皮膚的過(guò)程中造成較大的傷口；電極的絕緣層太薄，不利于電極的長(zhǎng)期使用；電極上適當(dāng)厚度的導(dǎo)電聚合物有利增強(qiáng)電極的電化學(xué)性能。適當(dāng)長(zhǎng)度的電極固定輔助結(jié)構(gòu)，有利于電極長(zhǎng)期穩(wěn)定的植入皮膚中。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于長(zhǎng)期腦電信號(hào)采集的腦電極的制備方法，所述方法采用微加工工藝，具體步驟如下:
[0018]步驟1:清洗生物兼容性導(dǎo)電材料；
[0019]步驟2:在生物兼容性導(dǎo)電材料表面沉積生物性兼容的絕緣材料；
[0020]步驟3:用等離子刻蝕，露出電極點(diǎn)和電極的接口、電極固定輔助結(jié)構(gòu)；
[0021]步驟4:電極點(diǎn)表面進(jìn)行導(dǎo)電聚合物修飾導(dǎo)，得到用于長(zhǎng)期腦電信號(hào)采集的腦電極。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0023]本發(fā)明的電極制備工藝簡(jiǎn)單，制備的電極可適用于長(zhǎng)期采集腦電信號(hào)，并且能增加腦電信號(hào)的空間分辨率。本發(fā)明的電極制備工藝中采用等離子刻蝕，該方法可以精確控制電極點(diǎn)的長(zhǎng)度和電極固定輔助結(jié)構(gòu)的位置和長(zhǎng)度。
[0024]本發(fā)明所述電極使用時(shí)利用微創(chuàng)手術(shù)植入皮膚的表皮層，優(yōu)勢(shì)在于可用于長(zhǎng)期對(duì)腦電采集，電極直接和真皮層或組織接觸，降低了皮膚角質(zhì)層高阻抗的影響，提高了信號(hào)的精度，并且提高了腦電的空間分辨率。經(jīng)過(guò)導(dǎo)電聚合物修飾后的電極點(diǎn)，不僅具有優(yōu)秀的電化學(xué)性能，而且電極表面的面積增大，進(jìn)一步降低了電極的接觸阻抗。電極上具有電極固定輔助結(jié)構(gòu)，有利于電極長(zhǎng)期牢固地植入皮膚中。
【附圖說(shuō)明】
[0025]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0026]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2本發(fā)明一實(shí)施例電極植入皮膚的剖面不意圖；
[0028]圖3本發(fā)明一實(shí)施例電極的制備過(guò)程示意圖；
[0029]圖中:電極點(diǎn)1，電極固定輔助點(diǎn)2，電極絕緣層3，電極與測(cè)量?jī)x器的接口4，皮膚5，皮膚的組織6，整個(gè)電極7。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0031]如圖1所示，一種用于長(zhǎng)期腦電信號(hào)采集的腦電極，包括:電極主體，電極主體上設(shè)有導(dǎo)電聚合物修飾過(guò)的電極點(diǎn)I，電極固定輔助點(diǎn)2，電極的絕緣層3，電極與測(cè)量?jī)x器的接P4o
[0032]所述電極主體的一端部為導(dǎo)電聚合物修飾過(guò)的電極點(diǎn)I，所述電極主體的另一端部為電極與測(cè)量?jī)x器的接口 4，所述電極點(diǎn)1、所述接口 4之間依次設(shè)置電極固定輔助點(diǎn)2、電極絕緣層3，且電極固定輔助點(diǎn)2、電極絕緣層3相對(duì)于所述電極點(diǎn)1、所述接口 4凸出所述電極主體I。
[0033]本實(shí)施例中，所述電極點(diǎn)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)電聚合物修飾，且該導(dǎo)電聚合物優(yōu)選PEDOT:PSS，PEDOT/pTS ο導(dǎo)電聚合物的厚度為10nm-5ym。
[0034]本實(shí)施例中，所述電極點(diǎn)的材料優(yōu)選鉑，金，鉑黑。
[0035]本實(shí)施例中，所述電極絕緣層的材料優(yōu)選Parylene ,Polyimide。
[0036]本實(shí)施例中，所述電極點(diǎn)長(zhǎng)度為0.1-5mm，所述電極固定輔助