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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201620056254.X (22)申请日 2016.01.20 (73)专利权人 蒋淑清 地址 200000 上海市长宁区延安西路900号 (72)发明人 蒋淑清 (74)专利代理机构 北京超凡志成知识产权代理 事务所(普通合伙) 11371 代理人 毕强 (51)Int.Cl. A61B 5/04(2006.01) A61B 5/0408(2006.01) A61B 5/0478(2006.01) A61B 5/0492(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请。
2、发明专利 (54)实用新型名称 一种检测生物电的电极 (57)摘要 本实用新型提供一种检测生物电的电极。 该 检测生物电的电极， 包括一柔性导电材料层， 其 用于接触待检测的生物体并传导该生物体的生 物电； 一连接于所述柔性导电材料层的微绒毛 层， 其用于产生供所述柔性导电材料层与该生物 体接触的粘附力本实用新型检测生物电的电极， 包括微绒毛层。 微毛层能产生供柔性导电材料层 与该待检测生物体接触所需的粘附力， 使得柔性 导电材料层同该生物体紧密接触， 避免了电极的 脱落， 从而防止了电极脱落所造成的信号噪声和 检测不准确的问题。 另外， 柔性导电材料层， 保证 了电极的柔性， 使得电极佩戴更。
3、为舒适。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 205514580 U 2016.08.31 CN 205514580 U 1.一种检测生物电的电极， 其特征在于， 包括一柔性导电材料层， 其用于接触待检测的 生物体并传导该生物体的生物电； 一连接于所述柔性导电材料层的微绒毛层， 其用于产生 供所述柔性导电材料层与该生物体接触的粘附力。 2.根据权利要求1所述的电极， 其特征在于， 所述微绒毛层包括多个沿垂直于该生物体 接触面排列的微绒毛。 3.根据权利要求2所述的电极， 其特征在于， 所述微绒毛分布密度为24万根/mm2， 微绒 毛的长度为80500微米， 微绒毛的直径为17微米。 4。
4、.根据权利要求1所述的电极， 其特征在于， 还包括一局部设置于所述柔性导电材料层 表面的柔性绝缘层， 其用于隔绝所述柔性导电材料层与该生物体的接触。 5.根据权利要求1所述的电极， 其特征在于， 还包括一柔性材料层， 所述柔性材料层的 一表面部分地安装有所述微绒毛层， 所述柔性导电材料层部分设置于所述柔性材料层该表 面的非安装微绒毛层的部分。 6.根据权利要求1所述的电极， 其特征在于， 所述微绒毛层设置于所述柔性导电材料层 的表面。 7.根据权利要求1所述的电极， 其特征在于， 所述柔性导电材料层开设有多个网孔， 所 述微绒毛层设置于所述网孔内。 8.根据权利要求1所述的电极， 其特征在于，。
5、 还包括一设置于所述柔性导电材料层的非 接触该生物体一侧的基材层。 9.根据权利要求8所述的电极， 其特征在于， 所述基材层为由经线和纬线交织而成的弹 性纤维布。 10.根据权利要求1所述的电极， 其特征在于， 所述柔性导电材料层电连接有连接器， 所 述连接器电连接有主机。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 205514580 U 2 一种检测生物电的电极 技术领域 0001 本实用新型涉及电极领域， 具体而言， 涉及一种检测生物电的电极。 背景技术 0002 生物电， 是生物的器官、 组织和细胞在生命活动过程中发生的电位和极性变化。 它 是生命活动过程中的一类物理、 物理-化学变化，。
6、 是正常生理活动的表现， 也是生物活组织 的一个基本特征。 生物体内广泛、 繁杂的电现象是正常生理活动的反映， 在一定条件下， 从 统计意义上说生物电是有规律的： 一定的生理过程， 对应着一定的电反应。 因此， 依据生物 电的变化可以推知生理过程是否处于正常状态， 如心电图、 脑电图、 肌电图等生物电信息的 检测等。 反之， 当把一定强度、 频率的电信号输到特定的组织部位， 则又可以影响其生理状 态， 如用 “心脏起搏器” 可使一时失控的心脏恢复其正常节律活动。 应用脑的电刺激术(EBS) 可医治某些脑疾患。 在颈动脉设置血压调节器， 则可调节病人的血压。“机械手” 、 人造肢体 等都是利用肌。
7、电实现随意动作的人机系统。 宇航中采用的 “生物太阳电池” 就是利用细菌 生命过程中转换的电能， 提供了比硅电池效率高得多的能源。 可以预见生物电在医学、 仿 生、 信息控制、 能源等领域将会不断开发其应用范围。 0003 目前， 习知的用于检测生物电的仪器， 包括至少两个外部电极。 这种外部电极放置 在人体上(例如左和右手臂)， 检测体内的生物电信号， 并将监测出来的生物电信号作为心 脏活动的结果输出。 电极基本上是平的， 通常通过电极本身上的皮带或粘合剂固定到人的 身体上， 提高各电极和人体之间的电接触， 此外在电极和人体接触的地方， 还有敷上了一层 薄薄的导电凝胶。 例如， 中国专利CN。
8、204671156U公开了一种用于检测心电图信号的电极， 该 电极包括金属导电盘， 绝缘盘， 导电液， 其中金属导电盘具有多个通孔， 用于容纳导电液； 绝 缘盘具有刚性结构， 并位于金属导电盘的相对面； 电极能够容纳导电液， 使其分布在通孔 内， 并且一直延伸到在金属导电盘上， 形成具有恒定厚度的导电液层， 绝缘盘与金属导电盘 电阻性接触。 以上现有技术中， 电极皆采用刚性材料， 因而其硬度较大， 检测佩戴对被检测 者造成极大的不舒适感。 0004 柔性电极的出现， 较好地解决了上述电极佩戴不舒适感的问题。 例如中国专利CN 201431463Y公开了一种具有机织结构的柔性心电电极。 该柔性电。
9、极虽然本实用新型涉及一 种具有机织结构的柔性心电电极， 包括导电纤维， 柔性心电电极具有由导电纬纱和导电经 纱互相交织而成的机织结构； 机织结构的一个侧面与屏蔽导线之间采用银导电胶相连， 另 一个侧面为ECG电极。 该柔性电极具有可弯曲、 可折叠甚至可洗涤的特点， 非常适用于穿戴 式个人ECG的检测。 尽管如此， 该柔性电极不贴皮肤， 容易脱落， 造成信号噪声， 造成在走路 时， 运动时ECG信号无法准确检测。 实用新型内容 0005 有鉴于此， 本实用新型实施例的目的在于提供一种检测生物电的电极， 该电极能 够避免电极的脱落。 说 明 书 1/6 页 3 CN 205514580 U 3 0。
10、006 一种检测生物电的电极， 包括一柔性柔性导电材料层， 其用于接触待检测的生物 体并传导该生物体的生物电； 一连接于所述柔性导电材料层的微绒毛层， 其用于产生供所 述柔性导电材料层与该生物体接触的粘附力。 0007 进一步地， 所述微绒毛层包括多个沿垂直于该生物体接触面排列的微绒毛。 0008 进一步地， 所述微绒毛分布密度为24万根/mm2， 微绒毛的长度为80500微米， 微绒毛的直径为17微米。 0009 进一步地， 还包括一局部设置于所述柔性导电材料层表面的柔性绝缘层， 其用于 隔绝所述柔性导电材料层与该生物体的接触。 0010 进一步地， 还包括一柔性材料层， 所述柔性材料层的一。
11、表面部分地安装有所述微 绒毛层， 所述柔性柔性导电材料层部分设置于所述柔性材料层该表面的非安装微绒毛层的 部分。 0011 进一步地， 所述微绒毛层设置于所述柔性柔性导电材料层的表面。 0012 进一步地， 所述柔性导电材料层开设有多个网孔， 所述微绒毛层设置于所述网孔 内。 0013 进一步地， 还包括一设置于所述柔性导电材料层的非接触该生物体一侧的基材 层。 0014 进一步地， 所述基材层为由经线和纬线交织而成的弹性纤维布。 0015 进一步地， 所述柔性导电材料层电连接有连接器， 所述连接器电连接有主机。 0016 本实用新型检测生物电的电极， 包括微绒毛层。 微毛层能产生供柔性导电材。
12、料层 与该待检测生物体接触所需的粘附力， 使得柔性导电材料层同该生物体紧密接触， 避免了 电极的脱落， 从而防止 了电极脱落所造成的信号噪声和检测不准确的问题。 另外， 柔性导 电材料层， 保证了电极的柔性， 使得电极佩戴更为舒适。 0017 为使本实用新型的上述目的、 特征和优点能更明显易懂， 下文特举较佳实施例， 并 配合所附附图， 作详细说明如下。 附图说明 0018 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案， 下面将对实施例中所需要使用 的附图作简单地介绍， 应当理解， 以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例， 因此不应被 看作是对范围的限定， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出。
13、创造性劳动的前提下， 还可 以根据这些附图获得其他相关的附图。 0019 图1示出了本实用新型一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意图； 0020 图2示出了图1的俯视图； 0021 图3示出了本实用新型又一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意 图； 0022 图4示出了图3的俯视图； 0023 图5示出了本实用新型再一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意 图。 0024 图6示出了本实用新型又一实施例所提供的一种检测生物电的 0025 电极的结构示意图。 说 明 书 2/6 页 4 CN 205514580 U 4 0026 主要元件符号说明： 0027 1 柔性导电。
14、材料层 0028 2 微绒毛层 0029 3 柔性绝缘层 0030 4 基材层 0031 5 柔性材料层 0032 6 连接器 0033 7 主机。 具体实施方式 0034 为了便于理解本实用新型， 下面将参照相关附图对检测生物电的电极进行更全面 的描述。 附图中给出了对检测生物电的电极的首选实施例。 但是， 对检测生物电的电极可以 以许多不同的形式来实现， 并不限于本文所描述的实施例。 相反地， 提供这些实施例的目的 是使对对检测生物电的电极的公开内容更加透彻全面。 0035 在本实用新型的描述中， 需要理解的是， 术语 “纵向” 、“横向” 、“上” 、“下” 、“前” 、 “后” 、“左。
15、” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、“顶” 、“底”“内” 、“外” 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实用新型和简化描述， 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 实用新型的限制。 0036 在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施例” 、“一些实施例” 、“示例” 、“具体示 例” 、 或 “一些示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结构、 材料或者特 点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中， 对上述术语的示意性表 述不一定指的是相同的实施例或。
16、示例。 而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者特点可以在 任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 0037 在本实用新型的描述中， 除非另有规定和限定， 需要说明的是， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是机械 连接或电连接， 也可以是两个元件内部的连 通， 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 对于本领域的普通技术人员而言， 可 以根据具体情况理解上述术语的具体含义。 0038 本实用新型实施例检测生物电的电极包括一柔性导电材料层1， 其用于接触待检 测的生物体并传导该生物体的生物电。 以及， 一连接于该柔性导电材料层1的微绒毛层2。
17、， 其 用于产生供该柔性导电材料层1与该生物体接触的粘附力。 0039 前述， 于柔性导电材料层1的两表面(或侧表面)中， 其中一表面接触待检测的生物 体(以人体为待检测生物体为例)， 利用柔性导电材料层1的导电性将生物电采集到， 并传导 出去。 另外一表面， 即非接触人体皮肤的一表面， 可用于连接在基材层4上。 基材层4主要对 柔性导电材料层1其保护作用， 例如防水、 防磨损等。 基材层4可以为多种形式不同的材质， 例如为了配合柔性导电层的柔性， 可采用弹性纤维布。 弹性纤维布既可以无纺布， 诸如诸如 聚乙烯-聚丙烯共聚物等， 也可为TPU； 也可为由经线和纬线交织而成的织造布， 比如棉、 。
18、氨 纶、 涤纶布。 基材层的厚度可为0.5mm。 0040 柔性导电材料层1的柔性， 指相对于刚性导电材料层而言。 其柔性的实施材料很 说 明 书 3/6 页 5 CN 205514580 U 5 多， 其材料可采用有机硅和Au(或者Cu， 银)金属粉末的混合物。 当然可参照现有技术， 例如 CN1882280A， 在此不再赘述。 柔性导电材料层1的厚度可为10200um。 相对于刚性导电材料 层而言， 柔性导电材料层1在检测生物电时贴合人体皮肤更为舒适， 降低了不舒服感。 0041 前述， 微绒毛层2由多个沿垂直于该生物体接触面排列的微绒毛所构成。 沿垂直于 该生物体接触面排列， 即单个微绒。
19、毛垂直于生 物体接触面且它们相互平行， 这样一种微绒 毛的排列方式， 保证了微绒毛层2与生物接触面积最大化。 0042 微绒毛选尺寸可为微米级的管状或纤维状， 当然或其它类似形状， 比如其长度可 为80120微米， 微绒毛的直径可为37微米。 其分布密度较大， 例如为24万根/mm2。 值得 交代的是， 这里长度、 直径、 分布密度等值非必需地使得微绒毛层2产生粘附力的条件， 其仅 仅为了作为一个示范例来说明微绒毛的大小及密度的概念。 0043 微绒毛层2与人体皮肤接触后， 由于绒毛极为细小， 其沿垂直于该生物体接触面排 列， 保证同人体皮肤的表面积很大， 分子间的范德华力很大， 从而产生足够。
20、大的粘附力， 可 以紧贴在物体表面不脱落。 0044 微绒毛材料可为采用本领域公知的材料， 可为聚苯乙烯小球， 也可以是自生长的 胶包覆盖Cu(OH)2， 也可以TiO2纳米管微阵列。 当然还可参照下面习知的技术： 如美国研发出 的仿壁虎脚特定可去除的强力胶所述的微绒毛材料， 即由垂直排列的微小碳纳米管组成、 末端存有无数弯曲的、 相互交织在一起的纤维。 其粘性超越了壁虎的脚， 达到100牛顿每平 方厘米， 是壁虎脚粘附强度的10倍之多。 又例如美国仿造粘合力最高超过自身体重230倍的 北方喉盘鱼所研制出来的为强力胶。 0045 应当注意， 上述列出的两个微绒毛材料的例子足够使得本领域技术人员。
21、获得本实 用新型的可粘附于生物体的微绒毛层2。 0046 为了隔绝该柔性导电材料层1与该生物体的接触， 可以于柔性导电材料层1表面设 置于一柔性绝缘层3。 此处， 柔性导电材料层1表面， 可以理解的是， 为柔性导电材料层1用于 接触人体皮肤的那个表面。 0047 不应该混淆的是， 此处隔绝该柔性导电材料层1与该生物体的接触， 与前述 “柔性 导电材料层1用于与该生物体的接触” 并非矛盾。 待检测生物体需要柔性导电材料层1接触 的面积有限(以检测人体的心电图为例)， 检测心电图仅仅需要柔性导电材料层1接触心脏 部位的皮肤。 通常柔性导电材料层1的表面要大于心脏部位皮肤的面积。 为了防止柔性导电 。
22、材料层1这部分多出来的部分表面接触到心脏部位之外的其它皮肤所导致的对心电图的信 号干扰， 需要将这部分多出来的表面隔绝。 值得说明的是， 柔性绝缘层3也非必要地隔绝该 柔性导电材料层1与该生物体的接触的唯一实施方式。 例如在不设置柔性绝缘层3的情况 下， 当柔性导电材料层1接触心脏部位皮肤时， 在柔性导电材料层1可能接触到心脏部位皮 肤之外的表面同心脏部位之外的其它皮肤之间用绝缘物体(例如干毛巾等)隔绝起来。 0048 前述柔性绝缘层3的设置工艺很多， 例如可以采用涂覆绝缘涂层的方式。 柔性绝缘 层3为常用的绝缘材料， 例如硅胶。 柔性绝缘层的厚度一般为100200um。 0049 前述， 柔。
23、性导电材料层1电还可连接有连接器6， 连接器6还可电连接有主机7。 连接 器6的结构于本技术方案中不加限定， 可参考现有技术， 例如中国专利CN201180072455.9、 CN201280057445.2、 CN200810191090.1、 CN201310064924.3。 主机7用来显示并分析生物电 信号。 说 明 书 4/6 页 6 CN 205514580 U 6 0050 前述， 柔性导电材料层1与微绒毛层2连接的方式很多。 例如微绒毛层2可直接设置 于柔性导电材料层1的表面， 例如微绒毛同柔性导电材料层1材料通过生长的形式， 使得微 绒毛层2同柔性导电材料层1复合。 注意， 。
24、这里 “微绒毛层2层设置于柔性导电材料 层1表面” 并唯一地理解为微绒毛层2与柔性导电材料层1之间的存在严格的分界面。 0051 或者地， 柔性导电材料层1的表面设置有很多网孔， 微绒毛设置在该网孔中。 该网 孔呈现横向纵向排列， 也可以呈现蜂窝状排列等， 不限于这些形式的排列。 0052 又或者地， 微绒毛层2设置于柔性材料层5， 该柔性材料层5再直接连接柔性导电 层。 微绒毛层2设置于柔性材料层5的形式可以为微绒毛材料同柔性材料层5之材料以生长 的形式(例如原位生长等)复合。 0053 具体可参照以下的四个实施例。 0054 如图1所示， 为本实用新型一实施例所提供的一种检测生物电的电极的。
25、结构示意 图； 如图2所示， 为图1的俯视图。 0055 于第一种实施例中， 电极由基材层4、 柔性材料层5、 柔性导电材料层1、 微绒毛层2 和柔性绝缘层3所构成。 柔性导电材料层1的一个表面用于接触人体皮肤(为了方便， 靠近人 体皮肤的一表面为正面， 远离人体皮肤一表面为背面)并采集自生物电并传到出去。 柔性导 电材料层1的背面设置在柔性材料层5的正面， 柔性材料层5的背面为基材层4， 且柔性材料 层5涂覆于基材层4的正面。 柔性导电材料层1一直延伸到柔性材料层5的外面。 柔性材料层5 的正面未设置柔性导电材料层1的部分设置有微毛层。 柔性绝缘层3位于导电材料层的正面 且位于该正面的非接触。
26、人体皮肤的位置， 例如图中所示的柔性绝缘层3位于柔性导电材料 层1从块状电极延伸到连接器6的细长部分的内侧。 柔性导电材料层1通过电连接器6， 连接 主机7。 0056 如图3所示， 为本实用新型一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意 图； 如图4所示， 为图1的俯视图。 0057 于第二种实施例中， 电极由基材层4、 柔性导电材料层1、 微绒毛层2和柔性绝缘层3 所构成。 柔性导电材料层1的一个表面用于接触人体皮肤(为了方便， 靠近人体皮肤的一表 面为正面， 远离人体皮肤一表面为背面)并采集自生物电并传到出去。 柔性导电材料层1的 背面设置在基材层4上。 柔性导电材料层1的正面的其中。
27、一部分直接设置有微毛层， 柔性导 电材料层1的正面的其中一部分设置柔性绝缘层3， 即柔性绝缘层3位于导电材料层的正面 且位于该正面的非接触人体皮肤的位置， 例如图中所示的柔性绝缘层3位于柔性导电材料 层1从块状电极延伸到连接器6的细长部分的内侧。 柔性导电材料层1通过电连接器6， 连接 主机7。 0058 如图5所示， 为本实用新型一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示意 图。 0059 于第三种实施例中， 电极由基材层4、 柔性导电材料层1、 微绒毛层2和柔性绝缘层3 所构成。 柔性导电材料层1的一个表面用于接触人体皮肤(为了方便， 靠近人体皮肤的一表 面为正面， 远离人体皮肤一表面为。
28、背面)并采集自生物电并传到出去。 柔性导电材料层1的 背面设置在基材层4上。 柔性导电材料层1的正面一部分开设有多个网孔， 微绒毛层2设置于 该网孔内。 该网孔状不仅增加绒毛和皮肤的接触面积， 还提高防滑性能。 柔性绝缘层3位于 导电材料层的正面且位于该正面的非接触人体皮肤的位置， 例如图中所示的柔性绝缘层3 说 明 书 5/6 页 7 CN 205514580 U 7 位于柔性导电材料层1从块状电极延伸到连接器6的细长部分的内侧。 柔性导电材料层1通 过电连接器6， 连接主机7。 0060 如图6所示， 为本实用新型又一实施例所提供的一种检测生物电的电极的结构示 意图。 0061 于第四种实。
29、施例中， 电连接器6位于柔性导电材料层1的中央位置， 其它同上述第 一种实施例。 0062 本实用新型检测生物电的电极， 包括微绒毛层2。 微毛层能产生供柔性导电材料层 1与该待检测生物体接触所需的粘附力， 使得柔性导电材料层1同该生物体紧密接触， 避免 了电极的脱落， 从而防止了电极脱落所造成的信号噪声和检测不准确的问题。 另外， 柔性导 电材料层1， 保证了电极的柔性， 使得电极佩戴更为舒适。 0063 尽管以上较多使用了表示结构的术语， 例如 “柔性导电材料层” 、“微绒毛层” 、“柔 性材料层” 、“基材层” 等， 但并不排除使用其它术语的可能性。 使用这些术语仅仅是为了更 方便地描述。
30、和解释本实用新型的本质； 把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新 型精神相违背的。 0064 以上所述， 仅为本实用新型的具体实施方式， 但本实用新型的保护范围并不局限 于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内， 可轻易想到变化 或替换， 都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。 因此， 本实用新型的保护范围应所述以权 利要求的保护范围为准。 说 明 书 6/6 页 8 CN 205514580 U 8 图1 图2 图3 说 明 书 附 图 1/2 页 9 CN 205514580 U 9 图4 图5 图6 说 明 书 附 图 2/2 页 10 CN 205514580 U 10 。