Электроэнцефалографический датчик с механизированной подачей геля

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к устройствам для выявления электрической активности головного мозга, и может быть использована для проведения электроэнцефалограммы головного мозга.
Электроэнцефалография (далее ЭЭГ) – это метод исследования электрической активности мозга путем размещения электродов в определенных зонах на поверхности головы.
Известно устройство «Гелевый сенсорный электрод для электроэнцефалограммы» (патент US2019192078.A1). Датчик ЭЭГ включает в себя корпус, определяющий камеру, в которой может храниться гель, корпус включает в себя первую и вторую стенки камеры, причем каждая стенка содержит соответствующий входной порт, расположенный на общей оси, проходящей через корпус; электропроводящий зонд с наконечником зонда, проходящим по меньшей мере частично через камеру вдоль оси, при этом по меньшей мере часть наконечника зонда открыта для камеры; электрический вывод, расположенный на внешней поверхности второй стенки камеры, причем электрический вывод находится в электрической связи с наконечником зонда через порт доступа на второй стенке камеры; и податливый элемент, механически соединенный с портом доступа на первой стенке камеры, способный к сжатию, тем самым обеспечивая путь выдачи из камеры через порт доступа на первой стенке камеры.
Недостатком данного устройства является то, что при длительном использовании устройство имеет достаточно высокий импеданс, что приводит к замедлению и погрешности в регистрации сигналов электроэнцефалограммы.
Известно устройство «Электродный аппарат для амплитудно-интегральной электроэнцефалографии» (патент EP3900624.A1). Электродное устройство содержит корпус, закрепленный на клейком элементе для приклеивания электродного устройства к поверхности кожи пациента; электродная пластина, размещенная в корпусе; и проводное соединение для электродной пластины. Корпус имеет первую выступающую часть, содержащую коническое отверстие для введения и удаления электропроводящего геля и расположенную в корпусе с наклоном наружу под углом от 50 до 70° по отношению к продольному направлению поверхности кожи. Корпус также имеет вторую выступающую часть, которая включает в себя отверстие для введения проводного соединения для прикрепления к электродной пластине. Вторая выступающая часть расположена на оси корпуса.
Недостатком данного устройства является то, что корпус устройства крепится клейким элементом для приклеивания электродного устройства к поверхности кожи пациента, что может привести к его отклеиванию от кожи во время проведения процедуры ЭЭГ (т.к. гель может попасть на клейкую поверхность) или наоборот, при сильном приклеивании могут возникнуть проблемы при снятии устройства с кожи пациента.
Известно устройство «Интерфейс мозг-компьютер с гелевыми микроигольчатыми мозговыми электродами» (патент CN111772630.A) Раскрыт интерфейс мозг-компьютер с гелевыми микроигольчатыми мозговыми электродами. Интерфейс мозг-компьютер содержит множество микроигольчатых электродов, при этом каждый из микроигольчатых электродов содержит множество микроигл; каждая микроигла содержит гелевый электролит и столбчатый электрод; столбчатый электрод проходит через внутреннюю часть соответствующего гелеобразного электролита и выходит на кончик соответствующей микроиглы. Интерфейс мозг-компьютер с гелевыми микроигольчатыми мозговыми электродами имеет низкий импеданс и способен быстро и точно регистрировать сигналы электроэнцефалограммы.
Недостатком устройства является возможность повреждения микроиголок при длительности процедуры, из-за низкого импеданса устройство имеет низкий КПД, что порождает необходимость в мощном усилителе.
Задача заключается в  создании  электроэнцефалографического датчика с механизированной подачей геля.
Технический результат - реализация поставленной задачи путем создания электроэнцефалографического датчика с механизированной подачей геля на токопроводящую поверхность электрода.
Преимуществом заявленного датчика является наличие паза на корпусе датчика, за счет которого корпус  крепится на ЭЭГ-шапочку, что исключает возможность приклеивания устройства к коже пациента. Кроме того, достоинством устройства является простое конструктивное решение, а также то, что оператор может при необходимости путем нажатия на пластиковую  мембрану самостоятельно подать электродный контактный гель в зону контакта ЭЭГ-электрода, за счет чего улучшается контакт и, следовательно, понижается импеданс, что приводит к минимизации погрешности в регистрации сигналов электроэнцефалограммы.
Полезная модель охарактеризована на следующих графических изображениях:
Фигура 1 вид сбоку с разрезом, где 1 – корпус, 2 – паз, 3 – поршень, 4 – пластиковая мембрана, 5 - металлическая контактная пластина, 6 - обратный клапан, 7 – порт.
Фигура 2 вид сбоку, где 8 – контакт.
Фигура 3 общий вид.
Фигура 4 вид снизу, где 9 - отверстия в металлической контактной пластине 5
Для решения поставленной задачи предложен датчик, содержащий полый корпус 1 c пазом 2 для крепления корпуса 1 на ЭЭГ гарнитуре. Внутри корпуса 1 расположен поршень 3. Верхняя часть устройства снабжена пластиковой мембраной 4. Между мембраной 4 и поршнем 3 имеется воздушная полость. Нижняя часть устройства содержит металлическую контактную пластину 5 с отверстиями 9, соединенную с проводником ЭЭГ гарнитуры через размещенный на пластине 5 контакт  8. Полость между поршнем 3 и контактной пластиной 5 внутри корпуса 1 является емкостью для электродного контактного геля. На боковой поверхности корпуса 1 в области воздушной полости размещен обратный клапан 6, а в области емкости для геля располагается порт 7, служащий для заправки корпуса гелем. Гель, расположенный внутри корпуса между поршнем 3, который выполнен предпочтительно из резиноподобного материала, и металлической контактной пластиной 5, выдавливают через отверстия 9 посредством перемещения поршня 3 под воздействием пластиковой мембраны 4, надавливаемой оператором.  Пластиковая мембрана 4 также выполняет функцию нагнетания воздуха внутрь корпуса 1 над поршнем 3 при участии обратного клапана 6, что препятствует при отпускании оператором мембраны 4 смещению поршня 3 в исходное положение. Заправку корпуса 1 гелем осуществляют через порт 7, закрываемый крышкой (на фигуре не показана). Непосредственное соединение металлической контактной пластины 5 с проводником ЭЭГ гарнитуры осуществляется посредством размещенного на пластине 5 контакта 8. Поршень 3 должен быть выполнен предпочтительно из резиноподобного материала, подобного тем, которые используют в качестве уплотнений, что предотвращает протекание геля в область воздушной полости.
Совокупность указанных признаков не известна из уровня техники, следовательно, заявленная полезная модель соответствует условиям новизны.
Промышленную применимость подтверждает описание работы заявленного устройства.
Описание работы устройства в динамике.
Закрепляют корпус 1 ЭЭГ датчика на ЭЭГ гарнитуре посредством паза 2, устанавливают ЭЭГ гарнитуру с датчиком ЭЭГ на место для измерения, включают в сеть,  и периодически при ухудшении контакта нажимают на пластиковую мембрану 4, нагнетающую воздух внутрь воздушной полости корпуса 1 посредством обратного клапана 6. Увеличение давления воздуха в области воздушной полости  корпуса 1 приводит к продольному перемещению поршня 3 и выдавливанию геля через отверстия 9 на металлической контактной пластине 5 в область контакта с телом человека. Поступление геля в область контакта с кожей человека позволяет снизить импеданс, т.е. усилить амплитуду сигналов,   поступаемых с заявленного датчика через  контакт 8, в систему обработки сигналов, а также улучшить качество сигнала за счет уменьшения помех.
Заправку корпуса 1 гелем осуществляют через порт 7, для чего предварительно открывают обратный клапан 6 и закрывают отверстия 9 в контактной пластине 5. По мере наполнения гелем емкости для геля корпуса 1 поршень 3 под давлением геля перемещается по направлению к мембране 4.
Таким образом, посредством предложенной конструкции электроэнцефалографического датчика решена поставленная задача и достигнут технический результат по механизированной подаче геля на токопроводящую поверхность электрода. Оператор при ухудшении контакта электрода с телом человека имеет возможность  посредством легкого нажатия на пластиковую мембрану подать в зону контакта электродный контактный гель, что способствует улучшению контакта и снижению импеданса,   что приводит к минимизации погрешности в регистрации сигналов электроэнцефалограммы.