新型碳系头皮脑电干式电极的制备及性能分析
张利剑1,2# , 明东1,3#* , 贾正伟2
1 (天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072)2 (北京机械设备研究所,北京 100854)3 (天津大学医学工程与转化医学研究院,天津 300072)
Preparation and Performance Analysis of Novel Carbon- Based Scalp EEG Dry Electrodes
Zhang Lijian1,2# , Ming Dong1,3*# , Jia Zhengwei2
1 (College of Precision Instruments and Optoelectronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China)2 (Beijing Institute of Machine and Equipment, Beijing 100854, China)3 (Academy of Medical Engineering and Translational Medicine, Tianjin University, Tianjin 300072, China)
摘要 为研究碳系材料干电极性能,采用化学气相沉积技术,制备掺硼金刚石(BDD)及垂直生长多孔石墨烯薄膜,以SEM、TEM、XPS及Raman等手段进行形貌与结构的表征,并对比这两种碳系干电极在采集脑电信号时的响应特征。在眨眼、咬牙、睁闭眼范式下采集脑电信号,石墨烯和BDD电极与商用Ag/AgCl湿电极的相关度均不低于95%。研究表明,该BDD电极是由大量金刚石晶体紧密堆垛而成,其(100)和(111)晶面硼掺杂水平的差异造成(111)晶面具有更高的导电效果,构成不同取向“5～10 μm微电极”集合,即使不依赖液体导电层,也能与头皮紧密接触而传递电子;直立石墨烯阵列起到电极与头皮之间固态导电介质的作用,其三维多级孔隙结构构筑长程导电网,而开放的多级孔表面则构筑短程离子传输通道,可有效降低电极与头皮之间的界面阻抗。实验验证了二者作为干式脑电传感电极使用的可行性。
关键词 ：
脑电 ,
掺硼金刚石 ,
垂直石墨烯 ,
干电极
Key words ：
electroencephalogram
boron doped diamond
vertical graphene
dry electrode
收稿日期: 2021-06-10
基金资助: 国家自然科学基金(62006014)
通讯作者:
* E-mail:richardming@tju.edu.cn
作者简介 : # 中国生物医学工程学会会员(Member, Chinese Society of Biomedical Engineering)
[1] 何峰,张杰,蒋晟龙,等. 上肢辅助站立状态下姿态扰动诱发的脑电响应特征 [J]. 中国生物医学工程学报, 2019, 38: 672-678.2 nanotube-based dry electrodes for electroencephalography recording [J]. Materials Science and Engineering: C, 2017, 79: 740-747.
[1]
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[2]
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[3]
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[4]
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[5]
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[7]
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[8]
梁赛兰, 王多琎. 动态因果模型在脑网络研究中的应用进展
[9]
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[10]
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[11]
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[12]
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[13]
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[14]
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[15]
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