[发明专利]用于测量生物信号的传感器

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于测量生物信号(例如熵、EEG、EKG、EMG)的传感器。所述传感器包括至少一个电极，所述电极包括柔性非导电材料基底、导电层、凝胶层和阻挡层。

背景技术

用于记录来自记录表面(例如皮肤)的生物信号的电极通常需要使用导电的液体或固体凝胶，以在记录表面和电极传感元件之间提供连续的导电通路。导电凝胶含有盐(KCl或NaCl)以实现电流流动。优选凝胶是高含盐量的凝胶，因为这样的凝胶产生的导体比使用低含盐量的凝胶所得导体好。此外，使用高含盐量通常要求在施用时较少的皮肤擦伤，以减少随后的电极施用之后皮肤-电极界面的阻抗。

生物信号测量电极可以是单电极，或者在同一基底上包括多个电极的电极阵列。电极通常包含粘性泡沫材料，其用于将电极附着到活组织例如人前额或胸上，具体取决于使用区域。电极包含具有盐成分的电解质凝胶，其与组织直接接触以确保电信号测量。一般电极使用时间取决于应用，从几分钟到数天。

高含盐量的生物信号测量传感器电极传统上具有12个月的存放期。这是由多种因素引起，例如电极中凝胶的干燥，但主要由于导电层和阻挡层中发生的变化。导电层可以是例如银(Ag)，阻挡层可以是例如银/氯化银(Ag/AgCl)。各层在彼此的上面(组织侧)相邻设置。变化由这些层和电解质凝胶之间的化学反应引起，电解质凝胶具有高含盐量以最大化信号质量和低阻抗。

传统上如图1所示，阻挡层3(例如银/氯化银(Ag/AgCl)直接设置在导电层2(例如银(Ag)层)的上面(组织侧)。凝胶5直接设置在薄层(例如Ag/AgCl)的上面(组织侧)，该薄层作为导电层2(例如Ag)和凝胶5之间的阻挡层3。该阻挡层3非常薄，通常为几至几十微米，凝胶5随时间改变该层的特征。如果一段时间后凝胶可直接接触Ag层，则Ag层和整个电极的性能劣化。

本领域另一种产生阻挡层的已知方法是在导电Ag层的平坦上表面(组织侧)上添加活性凝胶。该凝胶对Ag层进行改性，并将上表面(组织侧)化学改变成氯化银Ag/AgCl层。化学反应通过将可控量的物质加入纯(plain)银中控制，该物质使化学反应在规定点停止。该方法在Ag层的上面(组织侧)产生非常薄的AgCl层，穿透薄AgCl层至Ag层的凝胶可缩短电极的存放期。

制造这类电极的基本方法是本领域公知的。这些方法广泛用于制造印刷电子设备。这些方法例如为丝网印刷、苯胺印刷术、凹版印刷、胶版印刷和喷墨。所有这些方法使用可印刷油墨，例如银(Ag)和银/氯化银(Ag/AgCl)，该油墨可在自动化过程中沉积到柔性基底上，使得能够大规模生产所述的传感器。本领域技术人员可找到可用于制造所述电极实施方案的各种其它技术。

本公开提供一种用于测量生物信号的传感器，其可消除现有技术的限制。

发明内容

本文解决的电极的短处、缺点和问题可通过阅读和理解下述说明书来理解。

在一个实施方案中，用于测量生物信号的传感器包括至少一个电极。所述电极包括柔性非导电材料基底、用于传输电信号的导电层、用于传输电信号的凝胶层和用于保护导电层和传输电信号的阻挡层。阻挡层沉积在基底上。导电层沉积在与凝胶层接触的阻挡层区域之外的阻挡层区域上。凝胶层设置在阻挡层上使得凝胶层只覆盖部分阻挡层。

在另一个实施方案中，用于测量生物信号的传感器包括至少一个电极。所述电极包括柔性非导电材料基底、用于传输电信号的导电层、用于传输电信号的凝胶层、用于保护导电层和传输电信号的阻挡层和由非导电材料构成的泡沫元件。阻挡层沉积在基底上。导电层被沉积为只接触与凝胶层接触的阻挡层区域之外的阻挡层区域。与凝胶层接触的阻挡层区域受安排在导电层上面的由非导电材料构成的泡沫元件的限制。凝胶层设置在阻挡层上，使得凝胶层只覆盖部分阻挡层。由非导电材料构成的泡沫元件在导电层和凝胶层之间形成阻挡元件。

又一个实施方案涉及制造用于测量生物信号的传感器的方法，所述传感器包括至少一个电极。该方法包括下列步骤：提供柔性非导电材料基底、沉积用于传输电信号的导电层、沉积用于传输电信号的凝胶层和沉积用于保护导电层和传输电信号的阻挡层。阻挡层沉积在基底上。导电层沉积在与凝胶层接触的阻挡层区域之外的阻挡层区域上。凝胶层设置在阻挡层上，使得凝胶层只覆盖部分阻挡层。

结合附图及其详细说明，本发明的各种其它特征、目的和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1是用于测量生物信号的一般现有技术电极的侧面示意图，

图2是一个用于测量生物信号的电极实施方案的侧面示意图，和