全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極，其主要技術(shù)特點是：電極柱套裝在電極柱外套管和柔性可展開絕緣柱內(nèi)，柔性可展開絕緣柱上端與電極柱外套管的下端連接固定，其下端與電極柱頭部連接固定；電極線的底部與電極柱的上端相連接；可展開柔性導電膜覆蓋在柔性可展開絕膠柱的下端表面并與電極柱頭部相連并相互導電。本發(fā)明的電極頭部可自行展開從而增大電極與頭皮的有效接觸面積，并在電極柱外涂覆有石墨烯涂層并采用全電磁屏蔽設(shè)計，增強所收集電信號的強度并減少傳輸過程中的損耗，從而保證收集的信號的強度及精度。
【專利說明】
全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于人腦皮層神經(jīng)電信號檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，臨床上對某些疾病的診斷仍然依賴腦電圖檢查，但腦電圖檢查精度及靈敏度受如電極材料制約造成的信號衰減、電信號傳遞過程中的衰減，外界環(huán)境電磁干擾、信息分析手段等多種因素制約，造成獲取的腦電信號細節(jié)缺失、精度及實時性降低;而且腦電圖檢查中頭皮電極的安放及接線也極為繁瑣，頭皮電極容易受到頭發(fā)、頭皮油脂、污垢等影響而影響精度。目前較為先進的腦磁圖檢查，可以探測顱腦的極微弱的腦磁波，但是，因為檢查環(huán)境要求苛刻及檢查費用昂貴仍然不能普及。在科研方面，人腦計算機接口已經(jīng)成為世界范圍廣泛研究的課題，而人腦計算機接口技術(shù)的關(guān)鍵是如何獲得高精度、高靈敏度及實時的腦電信號，目前常規(guī)的方法均未取得較好的效果，有突破性進展獲取人腦皮層電信號的方法多為腦中植入電極或微型芯片，但這些方法均為有創(chuàng)性的，由于人腦手術(shù)存在極大風險，所有這些方法目前還處于動物實驗階段，要想推廣到臨床還需要較長的時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種設(shè)計合理、抗干擾能力強、無創(chuàng)、精確、實時的全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]—種全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極，包括電極柱、柔性可展開絕緣柱、電極柱外套管、電極線、絕緣管、可展開柔性導電膜和電磁屏蔽層;所述電極柱外套管可伸縮套裝在電極柱外部，所述柔性可展開絕緣柱的上端與電極柱外套管的下端連接固定，該絕緣柱的下端與電極柱頭部連接固定;所述電極線的底部與電極柱的上端相連接，電極線通過安裝在電極柱外套管上端的絕緣管進行固定;所述可展開柔性導電膜覆蓋在柔性可展開絕緣柱的下端表面，并與電極柱頭部相連并相互導電；所述電磁屏蔽層的上部包裹電極柱外套管，下部包裹柔性可展開絕緣柱上部。
[0006]所述電極柱采用導電性能良好的金屬作為主體材質(zhì)，在電極柱表面涂覆有石墨烯涂層。
[0007]所述可展開柔性導電膜為可展開石墨烯柔性導電膜。
[0008]所述柔性可展開絕緣柱為柔性可展開絕緣橡膠柱;所述絕緣管為絕緣橡膠管。
[0009]所述電極線外包裹有絕緣層和電磁屏蔽層。
[0010]所述電極柱頭部為鈍圓半球狀，該電極柱主體為圓柱體，在電極柱主體上設(shè)有阻擋固定環(huán)用于限制電極柱相對于電極柱外套管的運動范圍并阻擋安裝在電極柱主體上的圓柱形螺旋彈簧。
[0011]所述電極柱外套管為圓桶形硬絕緣塑料管，在電極柱外套管內(nèi)設(shè)有上圓環(huán)、中圓環(huán)和下圓環(huán)，該上圓環(huán)用于固定絕緣管并引出電極線，該中圓環(huán)用于支撐電極柱滑動并限制圓柱形螺旋彈簧，該下圓環(huán)用于支撐電極柱滑動并限制其向下運動范圍。
[0012]所述圓柱形螺旋彈簧的上端由電極柱外套管的中圓環(huán)限制，圓柱形螺旋彈簧的下端由電極柱主體上的阻擋固定環(huán)限制。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0014]1、本發(fā)明整體呈尖端向下的流線型，電極頭部可自行展開從而增大電極與頭皮的有效接觸面積，使得頭皮微電極下降到頭皮表面過程中順利避開毛發(fā)，電極柱頭部呈鈍圓，在上方一定的壓力下可以深入頭皮皮膚表面一部分但又不會刺破頭皮皮膚，這樣可以排開頭皮表面油漬或污垢，與頭皮表面緊密接觸。
[0015]2、本發(fā)明在電極柱外涂覆有石墨烯涂層并采用全電磁屏蔽設(shè)計，由于石墨烯具有優(yōu)秀的導電性能同時對人體組織有著良好的親和性，因此，電極柱可以極大增強所收集電信號的強度并減少傳輸過程中的損耗，從而保證收集的信號的強度及精度。
[0016]3、本發(fā)明可通過密集排列組成短矩陣陣列模塊，可以更加精細地捕捉對應(yīng)腦皮層電活動的范圍及變化，為研究人腦皮層電生理活動、一些神經(jīng)科系統(tǒng)疾病的早期及精確診斷、以及無創(chuàng)性人腦計算機接口的建立提供了一種簡便、可行、精確、可靠的解決方案，具有設(shè)計合理、操作簡便、抗干擾能力強、無創(chuàng)、精確、實時等特點。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明展開后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明的三維示意圖；
[0020]圖4是由本發(fā)明構(gòu)成的頭皮微電極陣列模塊的三維透視示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述:
[0022]—種全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極，如圖1至3所示，包括電極柱1-1、電極柱表面石墨烯涂層1-2、柔性可展開絕緣橡膠柱1-3、圓柱形螺旋彈簧1-4、電極柱外套管1-
5、電極線1-6、電極線線芯外部包裹的絕緣層和電磁屏蔽層1-7、絕緣橡膠管1-8、可展開石墨烯柔性導電膜1-9和電磁屏蔽橡膠1-10。下面對各個部分分別進行說明:
[0023]電極柱1-1:采用導電性能良好的金屬材料(例如金屬銀)作為主體材質(zhì)，該電極柱頭部Ι-a為鈍圓半球狀，電極柱主體Ι-b為圓柱體，在電極柱主體Ι-b上設(shè)有阻擋固定環(huán)1-c，該阻擋固定環(huán)Ι-c用于限制電極柱相對于電極柱外套管的運動范圍并阻擋圓柱形螺旋彈簧
1-4;在電極柱主體的下端與電極柱頭部之間為柔性可展開絕緣橡膠柱展開引導部1-d。
[0024]電極柱表面石墨烯涂層1-2:涂覆在電極柱表面上，該電極柱表面石墨烯涂層具有良好的導電性能。
[0025]柔性可展開絕緣橡膠柱1-3:由上到下逐漸變薄，該絕緣橡膠柱的上端與電極柱外套管的下端連接固定，該絕緣橡膠柱的下端與電極柱頭部連接固定。
[0026]圓柱形螺旋彈簧1-4:安裝在電極柱外套管內(nèi)，其下端被阻擋固定環(huán)，其上端被電極柱外套管限定。為適應(yīng)頭部頭皮表面弧度，本實施例采用圓柱形螺旋彈簧自動調(diào)整電極柱頭部對于頭皮表面的壓力，當壓力解除時恢復頭皮微電極的形狀，當然也可以采用氣壓等方式來實現(xiàn)。
[0027]電極柱外套管1-5:為圓桶形硬絕緣塑料管，用于支撐電極柱沿電極柱外套管縱軸方向滑動，電極柱外套管的下部與柔性可展開絕緣橡膠柱1-3緊密連接。該電極柱外套管設(shè)有上圓環(huán)Ι-e、中圓環(huán)Ι-f、下圓環(huán)Ι-g，其中，上圓環(huán)用于固定絕緣橡膠管1-8并引出電極線，中圓環(huán)用于支撐電極柱滑動并限制彈簧，下圓環(huán)用于支撐電極柱滑動并限制其向下運動范圍，在電極柱外套管內(nèi)形成一個電極線緩沖倉Ι-h和一個彈簧壓縮倉Ι-1。
[0028]電極線1-6:使用導電性優(yōu)良的銀等金屬材料設(shè)置在電極柱外套管1-5內(nèi)，其底部與電極柱的上端相連接；
[0029]絕緣層和電磁屏蔽層1-7:包裹在電極線線芯外部。
[0030]絕緣橡膠管1-8:用于固定并從電極柱外套管1-5的上圓環(huán)引出電極線。
[0031]可展開石墨烯柔性導電膜1-9:覆蓋在柔性可展開絕緣橡膠柱1-3的下端表面，并與電極柱頭部相連并相互導電，展開后呈圓盤狀電極與頭皮緊密接觸，增加頭皮微電極與頭皮接觸面積。
[0032]電磁屏蔽橡膠1-10:橡膠內(nèi)部含有銀等金屬顆粒，具有良好的電磁屏蔽作用，阻擋外部的電磁屏蔽干擾及微電極之間的電磁干擾。電磁屏蔽橡膠1-10的上部包裹電極柱外套管，下部包裹柔性可展開絕緣橡膠柱1-3上部，當柔性可展開絕緣橡膠柱1-3變形展開折疊后，可屏蔽外部電磁干擾對可展開石墨烯柔性導電膜電極的影響。
[0033]整個全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極排列呈尖端向下的流線型，使得頭皮微電極下降到頭皮表面過程中順利避開毛發(fā)，電極柱頭部呈鈍圓，在上方一定的壓力下可以深入頭皮皮膚表面一部分但又不會刺破頭皮皮膚，這樣可以排開頭皮表面油漬或污垢，與頭皮表面緊密接觸，石墨烯因為具有優(yōu)秀的導電性能同時對人體組織有著良好的親和性，所以有具有石墨烯涂層的電極柱可以極大增強所收集電信號的強度并減少傳輸過程中的損耗。當電極柱頭部抵達并深入頭皮皮膚后電極柱停止下降，此時電極柱外套管繼續(xù)下降時與電極柱發(fā)生相對運動并壓縮彈簧，此時柔性可展開絕緣橡膠柱受到電極柱外套管的向下的壓力而發(fā)生變形，因為柔性可展開絕緣橡膠柱管壁從上至下由厚逐漸變薄，所以從最下端最薄處(柔性可展開絕緣橡膠柱向外變形展開開始部)1-12開始變形，并沿著柔性可展開絕緣橡膠柱展開引導部Ι-d的引導方向向外貼著頭皮表面逐漸延展變形，從柔性可展開絕緣橡膠柱折疊部1-11處折疊形成雙層圓盤狀，圓盤上層有電磁屏蔽涂層，圓盤下層有柔性導電膜與頭皮1-13緊密接觸并與電極柱頭部導電連接，如圖2所示。
[0034]在本發(fā)明在實際應(yīng)用時，可以將多個全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極按一定的矩陣排列構(gòu)成全電磁屏蔽短矩陣自導引自展開頭皮微電極陣列模塊，如圖4所示，微電極陣列模塊基體部2-1、電極線匯總插頭2-2、電極線匯總插頭中的導電端子2-3、全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極2-4和微電極陣列模塊基體部內(nèi)部連線2-5。其中，
[0035]微電極陣列模塊基體部2-1:呈扁平立方形，由絕緣硬塑料構(gòu)成，一側(cè)面有呈陣列排列的多個圓柱形孔槽，頭皮微電極可以插入其中，使頭皮微電極組成短矩陣陣列。電極線匯總插頭2-2:通過微電極陣列模塊基體部內(nèi)部連線連接相對應(yīng)的頭皮微電極的電極線，當頭皮微電極陣列模塊插入電極帽模塊化接口插槽后，與電極帽模塊化接口插槽中的插座相插接。
[0036]電極線匯總插頭中的導電端子2-3:安裝在電極線匯總插頭上。
[0037]微電極陣列模塊基體部內(nèi)部連線2-5:每根連線一端連接頭皮微電極引出的電極線，另一端連接電極線匯總插頭上的導電端子上。
[0038]模塊中微電極數(shù)量和陣列排列方式可根據(jù)具體要求調(diào)整，匯總插頭導電端子數(shù)量也可根據(jù)具體要求調(diào)整。
[0039]將上述全電磁屏蔽短矩陣自導引自展開頭皮微電極陣列模塊安裝在電極帽上，對頭皮腦電信號進行檢測并通過信號放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)郊鞍惭b有信號數(shù)據(jù)實時分析處理系統(tǒng)軟件的計算機上，由計算機對所收集的數(shù)據(jù)通過實時自動分析、處理。
[0040]需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極，其特征在于:包括電極柱、柔性可展開絕緣柱、電極柱外套管、電極線、絕緣管、可展開柔性導電膜和電磁屏蔽層;所述電極柱外套管可伸縮套裝在電極柱外部，所述柔性可展開絕緣柱的上端與電極柱外套管的下端連接固定，該絕緣柱的下端與電極柱頭部連接固定;所述電極線的底部與電極柱的上端相連接，電極線通過安裝在電極柱外套管上端的絕緣管進行固定;所述可展開柔性導電膜覆蓋在柔性可展開絕緣柱的下端表面，并與電極柱頭部相連并相互導電；所述電磁屏蔽層的上部包裹電極柱外套管，下部包裹柔性可展開絕緣柱上部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極，其特征在于:所述電極柱采用導電性能良好的金屬作為主體材質(zhì)，在電極柱表面涂覆有石墨烯涂層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極，其特征在于:所述可展開柔性導電膜為可展開石墨烯柔性導電膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極，其特征在于:所述柔性可展開絕緣柱為柔性可展開絕緣橡膠柱;所述絕緣管為絕緣橡膠管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極，其特征在于:所述電極線外包裹有絕緣層和電磁屏蔽層。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極，其特征在于:所述電極柱頭部為鈍圓半球狀，該電極柱主體為圓柱體，在電極柱主體上設(shè)有阻擋固定環(huán)用于限制電極柱相對于電極柱外套管的運動范圍并阻擋安裝在電極柱主體上的圓柱形螺旋彈簧。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極，其特征在于:所述電極柱外套管為圓桶形硬絕緣塑料管，在電極柱外套管內(nèi)設(shè)有上圓環(huán)、中圓環(huán)和下圓環(huán)，該上圓環(huán)用于固定絕緣管并引出電極線，該中圓環(huán)用于支撐電極柱滑動并限制圓柱形螺旋彈簧，該下圓環(huán)用于支撐電極柱滑動并限制其向下運動范圍。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全電磁屏蔽自導引自展開頭皮微電極，其特征在于:所述圓柱形螺旋彈簧的上端由電極柱外套管的中圓環(huán)限制，圓柱形螺旋彈簧的下端由電極柱主體上的阻擋固定環(huán)限制。
【文檔編號】A61B5/0478GK105943035SQ201610378897
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】鄭勇, 臧大維
【申請人】臧大維, 鄭勇