[发明专利]一种用于长期脑电信号采集的脑电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗和生物研究领域的采集脑电信号的电极，具体地说，涉及的是一种 用于长期脑电信号采集的脑电极和植入式的脑电极。

背景技术

脑电信号在医疗诊断和科学研究上有广泛应用。目前常用银氯化银(Ag/AgCl)电 极采集脑电信号。这种电极需要配合导电胶使用。但是导电胶容易脱水变干，导致电极 皮肤阻抗增大，造成脑电信号的的衰减。对于使用者来说，采集完成后，需要清洗头发， 这也是不方便的。由于电极中导电胶的泄露，相邻电极会短路。这就限定了采集脑电的 空间分辨率。

经对现有技术文献的检索发现，ElenaForvi等在《SensorsandActuatorsA：Physical》 (2012)177-186撰文“Preliminarytechnologicalassessmentofmicroneedles-baseddry electrodesforbiopotentialmonitoringinclinicalexaminations”(“用于临床检测中的生物电 极采集的微针干电极的初步技术评估”《传感器和执行器A：物理》)，该文中提出了一 种微针电极，这种电极避免了使用导电胶带来的缺点。微针电极通电极上的微针刺穿皮 肤的角质层和表皮层接触来降低电极皮肤的阻抗。这种电极能有效的采集到脑电信号， 但只能采集到没有毛发部位的脑电(例如：额头)。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种植入式的脑电采集电极及其制备 方法，使用这种电极采集脑电，不需要导电胶，能用于有毛发的地方，而且还能提高脑 电信号的空间分辨率。

根据本发明的一个方面，提供一种用于长期脑电信号采集的脑电极，包括：电极主 体，所述电极主体的一端部为导电聚合物修饰过的电极点，所述电极主体的另一端部为 电极与测量仪器的接口，所述电极点、所述接口之间依次设置电极固定辅助结构、电极 绝缘层，且电极固定辅助结构、电极绝缘层相对于所述电极点、所述接口凸出所述电极 主体。

进一步的，所述电极点，经过导电聚合物修饰，且该导电聚合物是生物兼容性材料， 优选如：PEDOT:PSS，PEDOT/pTS。所述修饰的方法包括但不仅限于电化学沉积。

进一步的，所述电极点上导电聚合物的厚度为10nm-5μm。

进一步的，所述电极的材料是生物兼容性导电材料，优选如：铂，金，铂黑。

进一步的，所述电极点的直径为：10-200μm。

进一步的，所述电极点长度为0.1-5mm。

进一步的，所述电极固定辅助结构，长度为50-200μm。

进一步的，所述电极绝缘层为生物性兼容材料，优选如：Parylene，Polyimide。

所述电极绝缘层的厚度为100nm-10μm。

所述电极的接口长度为0.1-3cm。

进一步的，所述电极主体的总长度为0.5cm-10cm。

本发明上述的各个尺寸选择具有较大影响，各部分相互之间的参数匹配才能是本发 明达到最好效果。当电极点的尺寸太小，不利于采集到高质量的脑电信号；若电极尺寸 太大，电极的绝缘层太厚，在电极植入皮肤的过程中造成较大的伤口；电极的绝缘层太 薄，不利于电极的长期使用；电极上适当厚度的导电聚合物有利增强电极的电化学性能。 适当长度的电极固定辅助结构，有利于电极长期稳定的植入皮肤中。

根据本发明的第二方面，提供一种用于长期脑电信号采集的脑电极的制备方法，所 述方法采用微加工工艺，具体步骤如下：

步骤1：清洗生物兼容性导电材料；

步骤2：在生物兼容性导电材料表面沉积生物性兼容的绝缘材料；

步骤3：用等离子刻蚀，露出电极点和电极的接口、电极固定辅助结构；

步骤4：电极点表面进行导电聚合物修饰导，得到用于长期脑电信号采集的脑电极。

与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

本发明的电极制备工艺简单，制备的电极可适用于长期采集脑电信号，并且能增加 脑电信号的空间分辨率。本发明的电极制备工艺中采用等离子刻蚀，该方法可以精确控 制电极点的长度和电极固定辅助结构的位置和长度。