科创中国
柔性非接触式生理电信号采集电极及其制备方法和应用
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-07 15:24:49
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-09-14 11:15:16
本发明提供了一种柔性非接触式生理电信号采集电极，该电极包括由上至下依次叠加设置的封装层、导电层和屏蔽层；所述导电层包括第一柔性基底和第一导电金属薄膜，所述第一导电金属薄膜设置在第一柔性基底上靠近于所述封装层的一侧；所述屏蔽层包括第二柔性基底和第二导电金属薄膜，所述第二导电金属薄膜设置在第二柔性基底上靠近于所述封装层的一侧；其中，所述第二导电金属薄膜在所述封装层上的投影区域完全覆盖并大于所述第一导电金属薄膜在所述封装层上的投影区域；该电极还包括屏蔽线，所述屏蔽线包括由内至外依次设置的内线和外线，所述屏蔽线上位于同一端的内线与所述第一导电金属薄膜相连、外线与所述第二导电金属薄膜相连。
一种柔性非接触式生理电信号采集电极，其特征在于，该电极包括由上至下依次叠加设置的封装层(1)、导电层(2)和屏蔽层(3)；
所述导电层(2)包括第一柔性基底(21)和第一导电金属薄膜(22)，所述第一导电金属薄膜(22)设置在第一柔性基底(21)上靠近于所述封装层(1)的一侧；
所述屏蔽层(3)包括第二柔性基底(31)和第二导电金属薄膜(32)，所述第二导电金属薄膜(32)设置在第二柔性基底(31)上靠近于所述封装层(1)的一侧；
其中，所述第二导电金属薄膜(32)在所述封装层(1)上的投影区域完全覆盖并大于所述第一导电金属薄膜(22)在所述封装层(2)上的投影区域；
该电极还包括屏蔽线(4)，所述屏蔽线(4)包括由内至外依次设置的内线(41)和外线(42)，所述屏蔽线上位于同一端的内线(41)与所述第一导电金属薄膜(22)相连、外线与所述第二导电金属薄膜(32)相连，另一端接后端电路。
生物电信号是一种由于人们通过电位变化控制行动时产生的一种信号。能够有效地对神经以及肌肉的活动状态实时进行反映，通过生物电信号我们可以进而了解到人体的运动意图。因此，电生理信息在生命活动状态监测、疾病诊断(如心电图可检测心肌梗塞与心律失常)、康复干预、假肢及外骨骼实时控制、运动监测等人机交互场景中具有不可替代的作用和重要的应用价值。因此，为了实现稳定的生理电信号长期的获取，本发明设计制备了一种柔性非接触电信号测量电极，该电极可以通过电容耦合效应，获取人体产生生理电信号，实现长期稳定的生理电信号检测。
现在主要的生理电信号采集电极按照电极工作形态结构可分为湿电极，干电极和非接触电极(电容耦合电极)。
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相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供一种柔性非接触式生理电信号采集电极及其制备方法和应用，本发明采用了柔性非接触电极结构，使用柔性聚合物作为衬底和封装层，使用金属薄膜作为电容器的两端，此结构制备简单，可以批量生产；易实现自动化生产制造，从而降低生产成本。
与此同时，由于选择使用柔性聚合物作为主要结构，能够更好的贴合皮肤弯曲角度，提升信号质量；选择柔性聚合物作为封装层，不仅提升了介电常数，从而提升信号质量，还使得电极具有便于清洁，重复利用的特点，提升了佩戴时的舒适性，安全性，并进一步降低了成本。
与此同时，采用电容耦合原理，避免了湿电极使用过程中导电凝胶的涂抹导致的如过敏的一系列问题，与避免了干电极使用过程中的对体表预处理过程，能够做到即放即用，有效提高使用效率。
技术合作
本发明选择了与人体亲和性好，模量较低的柔性聚合物材料，通过在表面制备导电薄膜，达成平行板电容器的结构，从而实现电容耦合效应；后通过导电胶布和导电银胶的链接，保证了采集的信号能够稳定有效的传输到后端硬件进行处理；通过选择合适封装层材料和厚度，实现信号质量的提升，最终实现了一种高拉伸性，避免使用导电凝胶，适用范围广，操作简单，可重复使用的柔性非接触电极。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本申请的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。
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