一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法及应用

本申请涉及一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法及应用，属于用于脑电信号采集。

背景技术：

1、脑电是大脑神经细胞自发性产生的生物电活动，是人体重要的生物电信号之一，被广泛应用于脑科学相关领域，如医学领域的致痫灶定位、心理学领域的情绪识别、机器学习领域、人工智能领域等。通过精密的电子设备，从头皮上将大脑自发产生的生物电位加以放大记录可获得脑电信号成像，即脑电图（electroencephalogram，简称eeg）。

2、脑电电极是检测脑电信号必不可少的元件，对于脑电研究至关重要。传统湿电极通过使用导电膏，极大的降低了皮肤与电极之间的接触阻抗，可获得高质量信号，但是操作繁琐、费时耗力，使用体验较差。干电极无需使用导电膏，但大多采用金属等硬质材料制成，电极皮肤接触阻抗高且舒适性较差。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请首先提供了一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法，不仅可以降低电极皮肤接触阻抗、保证脑电信号质量，还增加了电极材料的柔性提高使用舒适性。

2、具体地，本申请是通过以下方案实现的：

3、一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法，其特征在于，步骤如下：

4、步骤一，将导电分散液与导电增强剂混合均匀，得到二次掺杂的导电混合物，导电混合物中加入粘合剂，搅拌均匀后，静置得到导电涂料。

5、步骤二，以“涂敷-烘干-涂敷-烘干……”的方式，将导电涂料分多次涂敷在织物表面，得到导电织物。

6、步骤三，以泡棉为电极支撑结构，将导电织物包覆在泡棉上得到电极主体。在该过程中，要保证导电织物与皮肤直接接触，确保检测精准。

7、步骤三得到的电极主体包括用于与皮肤接触检测脑电信号的导电织物和用于支撑整个电极的支撑结构。

8、步骤四，配合铜板、导线，将其与电极主体连接，得到柔性干电极。在该过程中，导线焊接在铜片上，铜片与包覆了导电织物的泡棉组装。

9、在该步骤的组装过程中，首先将布基双面胶包覆在泡棉上，作为导电织物与泡棉的黏附层，然后将导电织物平整的包覆在泡棉上，轻轻压实，使之牢固，最后将包覆好的泡棉与焊接好导线的铜片进行组装。

10、进一步的，作为优选：

11、步骤一中：

12、所述导电混合物中，导电分散液与导电增强剂的质量比为85~95:5~15。

13、所述导电涂料中，导电混合物与粘合剂的质量比为80~95:5~20。

14、所述导电分散液为聚（3,4乙烯二氧噻吩）（pedot）与聚苯乙烯磺酸盐（pss）的共混聚合物。

15、所述导电增强剂为乙二醇（eg）、二甲基亚砜（dmso）、四氢呋喃（thf）、甘油、山梨醇、二甘醇、木糖醇或甲氧基乙醇。粘合剂可为聚乙烯醇（pva）、。

16、所述粘合剂为聚乙烯醇（pva）或聚乙二醇（peg）。

17、上述步骤一可以全程都在室温下进行。

18、步骤二中：

19、烘干温度为70~90℃，每次烘干的时长为2~15min。

20、所述导电涂料分6~12次涂敷，导电涂料以少量多次的方式完成涂敷与干燥，既确保导电涂料的均匀涂敷，这是脑电信号监测精准性的保障基础，又实现了导电涂料利用率的最大化。

21、所述织物为涤纶织物或涤棉混纺织物。

22、所述泡棉为聚氨酯泡棉。优选的，此时聚氨酯泡棉长0.5~2cm、宽0.5~2cm、高0.2~0.8cm。

23、上述方案中，使用pedot:pss作为导电原料，pedot:pss具有离子-电子导电性，随后加入eg作为导电增强剂，可增加载流子的迁移率和浓度，极大的提高电导率，能有效降低电极与皮肤间的接触阻抗；最后加入pva作为粘合剂，pva与pedot:pss可以很好的混相并形成半互穿聚合物网络，而且pva分子链含有一定量的羟基，通过水分子间的氢键，能够吸附在纤维表面，从而保证导电涂料的涂覆牢度，不易脱落，确保电极在脑电信号检测过程中的稳定性。

24、同时，申请人第二方面目的，是提供了上述柔性干电极的应用方法，即：一种脑电监测装置，包含有具有上述特征的柔性干电极。该脑电监测装置可以是植入式脑电电极，如皮层脑电图、穿刺型皮质内电极等；也可以是非植入式脑电电极，如电极帽等。

25、本发明提供的织物脑电干电极，在导电性、长期稳定性、使用舒适性、生物相容性等方面表现优异，能满足脑电信号采集的要求，且无需导电膏、操作方便，使用体验好。

技术特征：

1.一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述导电分散液为聚（3,4乙烯二氧噻吩）与聚苯乙烯磺酸盐的共混聚合物。

3.根据权利要求1所述的一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法，其特征在于：所述导电混合物中，导电分散液与导电增强剂的质量比为85~95:5~15。

4.根据权利要求1所述的一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法，其特征在于：所述导电涂料中，导电混合物与粘合剂的质量比为80~95:5~20。

5.根据权利要求1所述的一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法，其特征在于：所述导电增强剂为乙二醇、二甲基亚砜、四氢呋喃、甘油、山梨醇、二甘醇、木糖醇、甲氧基乙醇中的任一种，粘合剂为聚乙烯醇或聚乙二醇。

6.根据权利要求1所述的一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法，其特征在于：步骤二中，烘干温度为70~90℃，每次烘干的时长为2~15min。

7.根据权利要求1所述的一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述导电涂料分6~12次涂敷。

8.根据权利要求1所述的一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法，其特征在于：所述泡棉为聚氨酯泡棉。

9.根据权利要求1所述的一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯泡棉长0.5~2cm、宽0.5~2cm、高0.2~0.8cm。

10.一种脑电监测装置，其特征在于：包含有权利要求1~9任一项所述的柔性干电极。

技术总结
本申请提供一种用于脑电监测的柔性干电极的制备方法及应用，属于用于脑电信号采集技术领域。将导电分散液与导电增强剂混合均匀得到导电混合物，导电混合物中加入粘合剂，搅拌均匀后，静置得到导电涂料；以“涂敷‑烘干‑涂敷‑烘干……”的方式，将导电涂料分多次涂敷在织物表面，得到导电织物；以泡棉为电极支撑结构，将导电织物包覆在泡棉上得到电极主体；配合铜板、导线，将其与电极主体连接，得到柔性干电极。本申请柔性干电极无需使用导电膏，操作方便，柔软舒适，使用体验良好，可以正常监测脑电信号，并且在1小时内测得电极‑皮肤接触阻抗低且稳定，在长期脑电监测方面具有较大的潜力。

技术研发人员：曾芳梦,王广华,朱子骄,苏淼,鲁佳亮,范硕
受保护的技术使用者：浙江理工大学嵊州创新研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/5