[实用新型]一种柔性可拉伸多通道凸形表面肌电极

说明书

本实用新型公开了一种柔性可拉伸多通道凸形表面肌电极，该多通道凸形表面肌电极结构上主要包括阵列式分布的测量电极和植入在电极正下方使测量电极突起的圆柱形垫片以及网状结构分布的衬底、互联导线和封装层。本实用新型设计的电极结构具有很好的柔性、可延展性，能够适应并完美贴合在复杂曲面的皮肤表面。尤其是电极处采用凸起结构设计，测试时感知电极由于比周围封装层高从而更易与人体皮肤紧密接触，能有效的提高肌电信号的测试稳定性和质量。该多通道凸形表面肌电极轻便可穿戴、可重复使用，且在无需医用导电凝胶的情况下能够长期舒适地、非侵害式地测量足够空间分辨率和足够精度的肌电信号。

技术领域

本实用新型涉及一种阵列式柔性可拉伸多通道凸形表面肌电极，属于生物表面肌电信号采集和生物医用器件制造、可穿戴、可延展柔性电子器件和移动医疗器械领域。

背景技术

表面肌电信号是人体肌肉活动过程中产生的微弱信号，包含着大量与人体生理健康相关的信息，在肌肉活动的局部疲劳程度和肌力水平评估，肌肉劳损部位精准定位以及肌肉康复治疗等肌肉医学诊断领域、手语手势识别，移动物联网等人机交互领域都发挥着关键的作用。当前表面肌电信号的采集都集中于利用传统导电凝胶的刚性电极进行测试，虽然短期内能够获取到稳定的高质量的肌电信号，但是受限于电极大的尺寸和导电凝胶长时间使用过程中电学性能显著下降等因素的影响，同时刚性的电极直接与柔软的皮肤接触也给患者带来不舒适感的缺点。因此，高密度多通道，可长时间在线测量的表面肌电极成为亟待解决的问题。

随着微纳加工方法和基于柔性印刷电路板技术的发展，柔性的、具备高空间密度的表面肌电极获得了广泛的关注和大量的研究。在某种程度上改善了之前电极空间分辨率不高、不轻便的问题，但是柔性的表面肌电极不具备可延展或可拉伸性能，整个柔性的电极器件不能与复杂曲面的皮肤完美的贴合测试，造成测量的肌电信号质量差，稳定性不好。在使用时，常常需要导电凝胶的辅助才能获取质量和稳定性好的肌电信号，但依然无法实现长期有效、且舒适地测量肌电信号。

近几年，可延展柔性电子技术和移动物联网技术的发展，给当前生物医学器件带来了重大的突破。一大批可穿戴式、可长期在线测量人体重要生理指标的移动医疗器械被设计和制备出来。这类穿戴设备较传统器件展现了诸多优点，主要体现在器件结构上非常柔软、厚度薄重量轻，与人体亲和力好且能适应皮肤复杂变形；重要的是，器件性能上提高了测量精度和测试舒适感等并能实现长期在线测量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种柔性可拉伸多通道凸形表面肌电极，主要针对现有柔性表面肌电极器件制备上凹形结构(通常电极表面略低于封装层表面)和器件结构上不具备可拉伸性能，与生物组织或皮肤亲和力差的不足，本实用新型可解决的问题包括但不限于：(1)凸形电极设计，本实用新型设计和制备的电极由于在电极正下方增加了圆柱形垫片，测量电极明显高于周围封装层材料，能有效增加测量过程中电极与皮肤接触性能，提高测量信号的稳定性和质量；(2)可拉伸性能，当前柔性的多通道表面肌电极基本都不具有可延展性，而人体皮肤在人正常活动过程中，往往会产生复杂的变形，导致电极在与生物组织或皮肤接触测量时，会约束皮肤的变形，造成不适感，同时也影响测量电极与皮肤的接触质量；(3)可穿戴、移动式测量的能力，本实用新型设计和制备的表面肌电极质量轻，结构柔软可拉伸，测试过程舒适且无需导电凝胶，因此可用于长期、在线监测人体表面肌电信号。

本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：

一种柔性可拉伸多通道凸形表面肌电极，它包括N个电极、互联导线、衬底、封装层、N个圆柱形垫片、引线接口；所述的衬底有上下两层，N个圆柱形垫片呈阵列式夹置于该上下两层衬底中，N个电极与N个圆柱形垫片相对应，电极位于衬底上并设于圆柱形垫片正上方，引线接口包括N个引线端，各电极分别通过互联导线连接至引线接口的一个引线端，封装层设置于表面肌电极最上方，且仅使各电极及引线接口裸露，各电极表面高于封装层表面，所述的互联导线、衬底、封装层均采用网状结构，衬底及封装层采用柔性材料。