脑心电电极片及其制备方法

技术领域

本申请涉及脑电传感器技术领域，尤其是涉及一种脑心电电极片及其制备方法。

背景技术

脑心电电极片是贴附在人体脑部的一次性消耗品，能够采集人体脑部的生物信号，通过采集到的脑部的生物信号可以判断一个人的某一功能是否健康，因此脑心电电极片需要准确采集人体脑部的生物信号，目前市场上普遍采用的脑电电极贴片以单层PET或PI为基材，并单面印刷上导电浆料与氯化银浆，分别作为脑心电电极片的连接引线和接触电极，但是该脑心电电极片在工作时易受到外界环境信号的干扰，导致采集的信号不准确。

相关技术中的脑电电极传感器能够保证采集信号的质量，该脑电电极传感器包括薄膜PCB电路层、设置在薄膜PCB电路层上的粘连层、触针层和导电水凝胶，薄膜PCB电路层的两端分别为插接端口和电极芯，其中电极芯设置有四个，粘连层上开设有四个通孔，四个通孔的位置与四个电极芯的位置相对应设置且大小形状相适配，触针层和导电水凝胶由下至上依次设置在电极芯上，通过触针可以增大与人体皮肤的接触程度，且导电水凝胶的导电性能良好，在保证该脑电电极传感器结构简单的同时，保证信号的质量，提升对信号采集的效果同时价格低廉，降低了应用成本。但是相关技术中的脑电电极传感器在采集老年人和重体力劳动者的脑部信号时，由于老年人和重体力劳动者的皮肤较为粗糙，导致信号传输的过程中，信号采集不稳定，甚至存在信号丢失的情况。

因此上述技术方案中的脑电电极传感器在采集人体脑部的生物信号时，存在有信号采集不稳定、信号丢失的缺陷。

发明内容

为了保证信号采集的质量，改善信号采集不稳定的问题，本申请提供一种脑心电电极片及其制备方法。

第一方面，本申请提供的一种脑心电电极片采用如下的技术方案：

一种脑心电电极片，包括：

基膜，具有功能面，所述功能面依照形状分为引线区、若干电极区和外接区，所述引线区连接于所述电极区之间，并延伸连接至所述外接区；

基础导电层，印刷形成于所述功能面上，所述基础导电层具有若干位于所述电极区内的基础接触电极以及若干一体连接对应基础接触电极的基础连接引线，所述基础连接引线的一端形成有基础引出电极，所述基础引出电极位于所述外接区上；

生物信号传感层，图形实质相同的印刷形成于所述基础导电层上，所述生物信号传感层具有若干位于所述电极区内且叠置于所述基础接触电极上的传感电极以及若干一体连接对应传感电极且叠置于所述基础连接引线上的传感连接引线；

防氧化层，设置在所述生物信号传感层上，所述防氧化层覆盖所述生物信号传感层的传感连接引线，以防止所述生物信号传感层的传感连接引线发生氧化，所述生物信号传感层的传感电极外露于所述防氧化层。

基于上述技术方案，基膜作为一个基础的承载体，用以承载基础导电层，基础导电层用以导电，基础导电层的基础接触电极用以传输信号，基础连接引线将相邻的基础接触电极一体连接，信号从基础引出电极输送至外界设备，以实现信号的传输；生物信号传感层与人体生物信号实现信号交互，在基础接触电极上叠置传感电极，在基础连接引线上叠置传感连接引线，使得信号的传输更加稳定；由于生物信号传感层在光照和空气中湿气的作用下会发生氧化，且生物信号传感层的导电率较低，因此将防氧化层叠置于生物信号传感层上，防氧化层将生物信号传感层遮住，以保护生物信号传感层，将传感电极外露于防氧化层，以实现信号的稳定传输。

优选的，所述防氧化层包括镀膜层和透明保护膜层，所述镀膜层具有覆盖引线层和覆盖接出层，所述覆盖引线层与所述覆盖接出层一体连接，所述覆盖引线层位于所述引线区上，所述覆盖接出层位于所述外接区上，所述透明保护膜层覆盖于所述镀膜层上。

基于上述技术方案，覆盖引线层位于引线区上，覆盖接出层位于外接区上，镀膜层将部分生物信号传感层覆盖，从而避免部分生物信号传感层的氧化，将透明保护膜覆盖在镀膜层上，以保护镀膜层。

优选的，所述防氧化层为不透明保护膜层，所述不透明保护膜层位于所述引线区和所述外接区上，所述基膜上开设有穿孔，所述基础引出电极位于所述穿孔内。

基于上述技术方案，将不透明保护膜层覆盖在生物信号传感层上，主要位于引线区和外接区上，从而避免了生物信号传感层的氧化，基膜上开设有穿孔，使得基础导电层与外界设备相连接，从而实现信号的传输。

优选的，所述防氧化层上设置有粘性泡棉片，所述粘性泡棉片位于所述电极区上，用于粘贴至人体皮肤，所述粘性泡棉片上开设有通孔，所述通孔与所述基础接触电极相对应，所述通孔内填充有水凝胶，以使所述水凝胶导接的所述传感电极能够感测到生物信号。

基于上述技术方案，粘性泡棉片位于电极区上，在使用时，可通过粘性泡棉片将该脑心电电极片粘贴至人体皮肤上，通过在粘性泡棉片上开设通孔，以便于传感电极与人体生物信号实现信号交互，同时在该通孔内填充水凝胶，以使信号通过水凝胶与传感电极感测生物信号并实现信号交互。

优选的，所述通孔、所述传感电极和所述基础接触电极均设置为圆形，所述通孔的半径大于所述传感电极的半径，所述传感电极的半径大于所述基础接触电极的半径，所述通孔的半径介于0.75～1.25cm之间。

基于上述技术方案，通孔的半径大于传感电极的半径，从而避免粘性泡棉片遮挡住传感电极，避免阻碍传感电极与人体之间的信号交互。

优选的，所述粘性泡棉片具有加强部，所述加强部延伸到与所述电极区相连接的所述引线区内，所述通孔的周边开设有两个缺口，两个所述缺口对称设置，所述缺口的开口方向与所述加强部的延伸方向相一致，所述粘性泡棉片(50)的厚度介于0.025～0.125cm之间。

基于上述技术方案，通过在通孔周边开设缺口，在水凝胶填充通孔时，降低水凝胶溢出的情况；若粘性泡棉片的厚度过小，则易于产生形变，粘性泡棉片的厚度介于0.025～0.125cm之间，更利于粘性泡棉片服帖的与人体皮肤相接触，从而提升信号值的稳定性。

优选的，所述基础连接引线由多条导联线组成，相邻所述导联线之间的间隙介于0.05～0.1cm之间。

基于上述技术方案，通过限制相邻导联线之间的距离，避免相邻导联线相距过近而产生信号干扰。

优选的，在所述脑心电电极片使用之前，所述粘性泡棉片上覆盖有贴纸护膜。

基于上述技术方案，通过在粘性泡棉片上覆盖贴纸护膜，以保护粘性泡棉片的黏度。

第二方面，本申请提供的一种脑心电电极片的制备方法，采用如下的技术方案：

一种脑心电电极片的制备方法包括以下步骤：

提供基膜，所述基膜具有功能面，所述功能面分为引线区、若干电极区和外接区；

印刷形成基础导电层在所述基膜上，所述基础导电层具有若干基础接触电极以及若干连接对应基础接触电极的基础连接引线，所述基础连接引线的一端形成有基础引出电极，将所述基础接触电极印刷在所述电极区内，将所述基础连接引线印刷在所述引线区内，将所述基础引出电极印刷在所述外接区内；

印刷形成生物信号传感层在所述基础导电层上，所述生物信号传感层的印刷线路与所述基础导电层相同，所述生物信号传感层具有若干位于所述电极区内且叠置于所述基础接触电极上的传感电极以及若干一体连接对应传感电极且叠置于所述基础连接引线上的传感连接引线；设置防氧化层在所述生物信号传感层上，所述防氧化层覆盖在所述生物信号传感层的传感连接引线上，用以隔绝光和空气中的湿气，避免生物信号传感层的传感连接引线发生氧化，所述生物信号传感层的传感电极外露于所述防氧化层。

基于上述技术方案，以基膜为承载体，依次将基础导电层、生物信号传感层和防氧化层依次印刷在基膜上，其中，基膜具有的功能面划分为引线区、若干电极区和外接区，基础导电层具有若干基础接触电极、基础连接引线和基础引出电极，基础接触电极对应设置在电极区，基础连接引线对应设置在引线区，基础引出电极对应设置在外接区，基础导电层用于导电，生物信号传感层和基础导电层的图形状态完全相同，完全覆盖在基础导电层上，再将防氧化层通过印刷或UV工艺使防氧化层覆盖在传感连接引线上，避免生物信号传感层氧化，从而实现与人体的信号交互，同时使得信号更加稳定。

优选的，所述基膜的厚度介于0.03～0.1mm之间，所述基础导电层、所述生物信号传感层和所述防氧化层的厚度介于4～10μm之间。

基于上述技术方案，基膜的厚度介于0.03～0.1mm之间，基础导电层、生物信号传感层和防氧化层的厚度介于4～10μm之间，使得信号传输效果更加稳定。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.传感电极叠置于若干位于电极区内的基础接触电极上，传感连接引线叠置于若干一体连接对应传感电极的基础连接引线上，使得信号传输更加稳定，传感连接引线上设置有防氧化层，从而避免生物信号传感层的氧化；

2.镀膜层将部分生物信号传感层覆盖，从而避免部分生物信号传感层的氧化，将透明保护膜覆盖在镀膜层上，以保护镀膜层；

3.不透明保护膜层覆盖在生物信号传感层上，主要位于引线区和外接区上，再通过在基膜上开设有穿孔，使得基础导电层与外界设备相连接，从而实现信号的传输。

附图说明

图1绘示了本申请实施例1的脑心电电极片的整体结构示意图；

图2绘示了本申请实施例1的脑心电电极片的爆炸结构示意图；

图3绘示了本申请实施例1的脑心电电极片的截面图；

图4绘示了本申请实施例2的脑心电电极片的后视图；

图5绘示了本申请实施例2的脑心电电极片的爆炸结构示意图；

图6绘示了本申请实施例2的脑心电电极片的截面图；

图7绘示了现有技术的脑心电电极片的爆炸结构示意图；

图8绘示了相关技术的脑心电电极片的爆炸结构示意图；

图9绘示了本申请实施例1的脑心电电极片的制备工艺的流程图。

附图标记说明：10、基膜；11、功能面；12、电极区；13、引线区；14、外接区；15、穿孔；20、基础导电层；21、基础接触电极；22、基础连接引线；221、导联线；23、基础引出电极；30、生物信号传感层；31、传感电极；32、传感连接引线；33、传感引出电极；40、防氧化层；41、镀膜层；411、覆盖引线层；412、覆盖接出层；42、透明保护膜层；43、不透明保护膜层；50、粘性泡棉片；51、加强部；52、泡棉层；521、通孔；522、缺口；53、粘贴面；60、水凝胶；70、贴纸护膜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

第一方面，本申请实施例公开一种脑心电电极片。

实施例1：

参照图1和图2，脑心电电极片包括基膜10、基础导电层20、生物信号传感层30、防氧化层40和粘性泡棉片50。基膜10作为一个基础的承载体，用以承载基础导电层20，基础导电层20用于传输信号；生物信号传感层30印刷形成于基础导电层20上，生物信号传感层30与人体信号实现信号交互；防氧化层40完全覆盖在生物信号传感层30上，避免生物信号传感层30暴露在阳光和空气中，从而改善生物信号传感层30的氧化情况；粘性泡棉片50位于防氧化层40上，用以对人体生物信号收集的接触部位进行粘贴固定，放置脑心电电极片脱落导致信号收集不准确。

参照图2，基膜10具有功能面11，该功能面11作为线路形成表面，功能面11依照形状划分为四个电极区12、引线区13和外接区14，引线区13连接于电极区12之间以实现电极区12之间的信号流通，引线区13向外延伸连接至外接区14，外接区14与外界设备连接，人体的生物信号依次通过电极区12、引线区13和外接区14传输至外界设备，通过外界设备对该信号进行分析以得出人体情况。其中，基膜10具体选用PET绝缘薄膜，通常是不透明膜，本实施例中的基膜10选用的是乳白色非透明膜，以便于在该基膜10的背面印上数字符号等标志，在满足延展性、介电性等特殊性质的要求下也可选用其他绝缘薄膜，如PVC等。

参照图2，基础导电层20印刷形成于功能面11上，线路层具有四个基础接触电极21和基础连接引线22，四个基础接触电极21分别为与四个电极区12内，基础接触电极21之间通过基础连接引线22一体连接，基础连接引线22的一端与其中一个基础接触电极21一体连接，基础连接引线22的另一端形成有基础引出电极23，基础引出电极23位于外接区14内。基础连接引线22有多个导联线221组成，相邻导联线之间的间隙介于0.05～0.1cm之间，从而避免相邻导联线221相靠过近造成信号干扰。

在本实施例中，基础导电层20具体是由导电银浆所形成的，导电银浆具有较佳的柔软度与韧度，弯折后不易形成折痕，导电银浆的厚度介于4～10μm之间，优选的，导电银浆厚度为8μm。在其他实施例中，基础导电层20也可以是铜线路或其他可导电金属固化形成的导电线路。在本实施例中，基础接触电极21的形状为圆形，设置为圆形以便确定基础接触电极21的中心点，从而减小基础接触电极21的无效边角用量，在其他实施例中也基础接触电极21的形状也可为方形等其他形状。

参照图2，生物信号传感层30印刷形成于基础导电层20上，生物信号传感层30具有四个传感电极31，四个传感电极31分别覆盖在基础接触电极21上，基础连接引线22上叠置有传感连接引线32，传感连接引线32与传感电极31一体连接，且传感电极31与基础接触电极21的形状完全相同，传感连接引线32的形状与基础连接引线22的形状完全相同，传感连接引线32向外延伸形成有传感引出电极33，传感引出电极33叠置于基础引出电极23上。生物信号传感层30是由氯化银固化形成的，其中，由氯化银固化形成的生物信号传感层30的厚度介于4～10μm之间，优选的，氯化银厚度为8μm，氯化银可与人体生物信号实现信号交互，在收集人体生物信号时，提升稳定性。

参照图2，防氧化层40设置在生物信号传感层30上，防氧化层40可遮挡光线和空气中的湿气，从而避免了生物信号传感层30发生氧化的现象发生。防氧化层40仅覆盖在传感连接引线32上，同时生物信号传感层30的传感电极31和传感引出电极33均外露于防氧化层40，以实现传感电极31与人体之间的信号交互，提升信号传输的稳定性。

参照图2，防氧化层40包括镀膜层41，镀膜层41具有覆盖引线层411，覆盖引线层411覆盖在传感连接引线32上，覆盖引线层411的一端形成有覆盖接出层412，覆盖接出层412覆盖在传感引出电极33上，从而将生物信号传感层30的外露部分完全覆盖，避免生物信号传感层30发生氧化。

参照图2，覆盖引线层411覆盖有透明保护膜层42，以使传感电极31外露于镀膜层41，从而实现传感电极31与人体生物信号的信号交互；且由于该透明保护膜层42未覆盖于覆盖接出层412，使得覆盖接出层412与外接设备相连接，从而将信号传输至外界设备进行人体情况分析。镀膜层41由导电银浆固化形成的，导电银浆具有较佳的柔软度与韧度，弯折后不易形成折痕，导电银浆的厚度介于4～10μm之间，优选的，导电银浆厚度为8μm。且氯化银的方阻值介于1～200Ω之间，导电银浆的方阻值约为6Ω，因此通过导电银浆外接时的导电率更高，从而使得信号传输的效果得到提高。

参照图2，粘性泡棉片50外轮廓实质相同于对应电极区12的外轮廓，粘性泡棉片50具有加强部51，加强部51由相对应的电极区12延伸至引线区13内；粘性泡棉片50具有泡棉层52，泡棉层52上开设有通孔521，传感电极31的导接面积由该通孔521的面积所决定，该通孔521通常设置为圆形，通孔521的半径介于0.75～1.25cm之间，通孔521内填充有水凝胶60，以使水凝胶60道街的传感电极31能够检测到生物信号。

参照图2，泡棉层52为厚度在0.125cm以下，通孔521的周边形成有两个缺口522，两个缺口522相对设置，在通孔521内填充水凝胶60时，多余的水凝胶60溢出至缺口522内，减少水凝胶60溢出至泡棉层52表面的溢出量，泡棉层52的表面设置有粘贴面53，以便于将脑心电电极片粘贴在人体皮肤上。

参照图2，粘性泡棉片50的厚度介于0.025～0.125cm之间，具体的厚度介于0.05～0.1cm之间，若粘性泡棉片50的厚度过小，则易于产生形变，当厚度介于0.05～0.1cm之间时，更利于粘性泡棉片50服帖的与人体皮肤相接触，从而提升信号值的稳定性。

参照图2，粘贴面53上设置有贴纸护膜70，在未使用脑心电电极片时，贴纸护膜70覆盖在粘性泡棉片50上以保护粘性泡棉片50的黏度。

本申请实施例1的一种脑心电电极片的实施原理为：基膜10作为承载体，用于承载基础导电层20，基膜10的引线区13与基础导电层20的基础连接引线22相对应，基础引出电极23与外接区14相对应设置，基础接触电极21与电极区12相对应，以实现信号的输入和输出，传感电极31设置在基础接触电极21上，传感连接引线32设置在基础连接引线22上，传感引出电极33设置在基础引出电极23上，生物信号传感层30完全覆盖在基础导电层20上，生物信号传感层30与人体信号交互，提升信号的稳定性，传感连接引线32和传感引出电极33上设置镀膜层41，以避免生物信号传感层30的氧化，同时镀膜层41的导电率高于生物信号传感层30，从而使得信号的传输更加稳定。

实施例2

本申请实施例与实施例1的不同之处在于：防氧化层40为不透明保护膜层43，减少导电银浆的镀膜层41，通过覆盖不透明保护膜层43来避免生物信号传感层30在阳光和空气中发生氧化的现象。

参照图3和图4，不透明保护膜层43覆盖在传感连接引线32和传感引出电极33上，通过不透明保护膜层43保护生物信号传感层30，基膜10上开设有穿孔15，基础导电层20通过穿孔15露出，以便于与外界设备连接，实现信号的传输。

本申请实施例2的一种脑心电电极片实施原理为：通过不透明保护膜层43将传感连接引线32遮住，避免传感连接引线32的氧化，实现与人体生物信号的信号交互，由于生物信号传感层30的导电率较低，因此通过在基膜10上开设有穿孔15，以方便基础导电层20与外界设备连接，实现信号的稳定传输。

氯化银在光照下会发生氧化，同时也会因为空气中的湿度的影响发生氧化，因此在30W紫外灯照射下，控制温度为20℃、湿度为60RH，对不同的脑心电电极片进行电阻变化测试，测试结果如下：

参照图7，现有技术的脑心电电极片包括基膜10以及依次设置在基膜10上的基础导电层20和生物信号传感层30，生物信号传感层30仅设置在电极区12内，且未设置有防氧化层40，此时对该脑心电电极片进行测试得出五周内的电阻变化：

参照图8，相关技术的脑心电电极片包括基膜10以及依次设置在基膜10上的基础导电层20和生物信号传感层30，生物信号传感层30图形实质相同的印刷形成于基础导电层20上，但未设置有防氧化层40，此时对该脑心电电极片进行测试得出五周内的电阻变化：

本申请实施例1五周内的电阻变化：

本申请实施例2五周内的电阻变化：

上述数据中的电阻为家加了水凝胶后模拟生物电的交流电阻，由于脑电生物电比较微弱繁杂，因此交流信号值越低，采集信号的性能越佳，五周后的电阻变化率小于10％为稳定，变化率越小说明脑心电电极片对信号采集越稳定，通过上述数据对比，本申请实施例1和实施例2的变化率更低，从而提升了对人体生物信号采集的稳定性。

本申请实施例中的材料的交流电阻越低，则所采集的信号越稳定，收到外界干扰的程度越低，因此，通过对比以上12组材料配比的标准差率，可以得出材料配比为40％银60％氯化银混合所得的材料的交流电阻最优，因此本申请实施例所选用的为40％银60％氯化银混合而成的材料。

第二方面，本申请实施例公开一种脑心电电极片的制备方法。

一种脑心电电极片的制备方法包括以下步骤：

步骤S1：提供基膜10，基膜10具有功能面11，功能面11分为引线区13、若干电极区12和外接区14；

步骤S2：印刷形成基础导电层20在基膜10上，基础导电层20包括若干基础接触电极21以及若干连接对应基础接触电极21的基础连接引线22，基础连接引线22的一端形成有基础引出电极23，将基础接触电极21印刷在电极区12内，将基础连接引线22印刷在引线区13内，将基础引出电极23印刷在外接区14内；

步骤S3：印刷形成生物信号传感层30在基础导电层20上，生物信号传感层30具有传感电极31、传感连接引线32和传感引出电极33，传感电极31叠置于基础接触电极21上，传感连接引线32叠置于基础连接引线22上，传感引出电极33叠置于基础引出电极23上；

步骤S4：设置防氧化层40在生物信号传感层30上，防氧化层40覆盖在生物信号传感层30的传感连接引线32上，生物信号传感层30的传感电极31外露于防氧化层40。

具体地，基膜10的厚度介于0.03～0.1mm之间，基础导电层20由导电银浆固化形成，生物信号传感层30由氯化银固化形成，防氧化层40可由导电银浆固化形成再镀上透明保护膜层42，防氧化层40也可仅为不透明保护膜层43，其中基础导电层20、生物信号传感层30和防氧化层40的厚度均介于4～10μm之间，优选的，在本实施例中的基础导电层20、生物信号传感层30和防氧化层40的厚度为8μm。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。