CN107788977A - 一种脑电及头皮肌电传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脑电及头皮肌电传感器，属脑电波测试存储及处理领域，能实时采集脑电信号和头皮肌电信号。针对目前脑电采集中干电极与头皮接触情况未知而造成信号不完整，和头皮肌肉运动等引起的伪迹问题，本装置通过在干电极上设置可伸缩结构构成脑电及头皮肌电传感器，使电极紧随头皮运动，实时且同时采集双通道信号——脑电信号和头皮肌电信号。该脑电及头皮肌电传感器的优点有：有效解决了目前脑电波采集装置中干电极与头皮接触不良的问题；将传统采集脑电信号的干电极改进成为脑电及头皮肌电传感器，实时采集双通道信息，脑电信号和头皮运动等相关头皮肌电信号。

Description

一种脑电及头皮肌电传感器
技术领域
本发明属脑电波测试存储及处理领域，具体为一种具备了能够实时且同时采集脑电和头皮肌电两种信号的脑电及头皮肌电传感器，且头皮与电极接触良好，该传感器适用于以脑电数据为依据的研究领域中的脑电信号的采集环节。
背景技术
因头皮脑电信号含有大量人体生理信息，脑电信号为疾病诊断和预防、脑功能研究、脑机接口等研究领域提供重要依据，但脑电信号极易受到噪声干扰，实际中采集的脑电信号含有大量伪迹，而若能采集到伪迹的来源信号并以其为参考依据消除脑电中的相关伪迹，对获取纯净脑电信号具有重大意义。现存的脑电采集装置中通常采用干电极和湿电极采集脑波，其中湿电极采集效果略好于干电极，但其时效短、实施复杂，故大多使用干电极采集脑波；干电极通过脑电帽等结构与头皮直接接触，受试者的轻微运动就会引起干电极与头皮脱离，造成数据缺失。本发明解决了干电极与头皮接触不良造成的数据缺失问题，同时能够采集到脑电信号和头皮肌电信号，为脑电信号研究领域提供可靠的脑电数据。
发明内容
本发明的目的是：提供能够采集到脑电信号和头皮肌电信号的脑电及头皮肌电传感器。
本发明是采用如下的技术方案实现的：
技术方案一：脑电及头皮肌电传感器，包括干电极和绝缘壳体，绝缘壳体内部设置有绝缘管，绝缘管上缠绕有导电绕组，干电极上固定有绝缘柱，绝缘柱插入到绝缘壳体内的绝缘管中，绝缘管内设置有连接绝缘柱和绝缘管的弹簧，绝缘柱一端端部还设置有绝缘连接体，绝缘连接体的端部连接有与导电绕组电连接的移动导电滑环，导电绕组的一端端部设置有固定导电滑头，移动导电滑环和固定导电滑头分别引出有伸出绝缘壳体的头皮肌电信号线1和头皮肌电信号线2，干电极上引出脑电信号线。
技术方案二：脑电及头皮肌电传感器，包括干电极和绝缘壳体，绝缘壳体内设置有固定电容导电极板，干电极上固定有绝缘柱，绝缘柱端部固定有移动电容导电极板，移动电容导电极板和固定电容导电极板之间连接有弹簧（此弹簧为绝缘弹簧），移动电容导电极板和固定电容导电极板分别引出有伸出绝缘壳体的头皮肌电信号线1和头皮肌电信号线2，干电极上引出脑电信号线。
脑电及头皮肌电传感器首先通过干电极采集脑电信号，其次在干电极上设置可伸缩结构（绝缘柱带动移动导电滑环在绝缘管上移动或两电容导电极板之间的间距变化），使干电极能够紧随头皮肌肉的运动而产生伸缩位移量，位移量即反映了头皮肌肉运动，位移量的变化使头皮肌电传感器内部阻抗产生变化，进而使传感器接入采集电路中的头皮肌电信号线1和2间电压产生变化，形成了头皮肌肉运动位移与输出电压一一对应的线性关系，因此其输出电压变化能够实时反映电极与头皮接触产生的电阻变换信息，即输出头皮肌电信号；脑电及头皮肌电传感器其中的干电极完成其采集脑电信号的工作，使得脑电及头皮肌电传感器能够输出双通道信号，一通道是由干电极采集的头皮脑电信号，一通道是由头皮肌电传感器采集的由头皮肌肉运动等引起的头皮肌电信号；脑电及头皮肌电传感器能够实时且同时采集其所在头皮处的脑电信号和头皮肌电信号，每一采样点的双通道数据都反映了此时刻两个信号的同步变化。伸缩结构的自由伸缩特性使得干电极紧随头皮运动，避免出现电极与头皮分离造成接触不良的问题。
本发明的优点有：1.有效解决了目前脑电波采集装置中干电极与头皮接触不良的问题；2.将传统采集脑电信号的干电极改进成为脑电及头皮肌电传感器，实时采集双通道信息，脑电信号和头皮运动等相关肌电信号。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图。
图2为实施例二的结构示意图。
图中：1-干电极，2-绝缘连接体，3-移动导电滑环，4-导电绕阻5-弹簧，6-固定导电滑头，7-头皮肌电信号线1，8-头皮肌电信号线2，9-脑电信号线，10-绝缘壳体，11-绝缘管，12-绝缘柱，13-绝缘固定体，14-移动电容导电极板，15-固定电容导电极板。
具体实施方式
实施例一：本实施例根据普通电位器式位移传感器原理对干电极改良构成脑电及头皮肌电传感器，首先通过干电极采集头皮脑电信号，实现脑电信号的采集功能；其次根据普通电位器式位移传感器原理，通过在干电极上增设如图1所示伸缩结构，利用其自由伸缩特性使得电极紧随头皮运动，绝缘柱使干电极能够紧随头皮肌肉的运动而产生伸缩位移量，带动移动导电滑环3移动，其位移量使移动导电滑环3和固定导电滑头6间阻抗发生变化，即头皮肌电信号线1（7）和2（8）之间的阻抗产生变化，在传感器外部于头皮肌电信号线1（7）处通过串联定值电阻接到电源正极，头皮肌电信号线2（8）接地，头皮肌电信号线1（7）、2（8）间的阻抗发生变化，其对应分压产生同步变化，头皮肌电信号线1（7）、2（8）间的电压即肌电信号，形成了头皮肌肉运动位移与伪迹传感输出电压一一对应的线性关系，因此其输出电压变化能够实时反映电极与头皮接触产生的电阻变换信息，输出头皮肌电信号，实现头皮肌电信号的采集功能；脑电及头皮肌电传感器能够输出双通道信号，一通道是由干电极采集的头皮脑电信号，一通道是由头皮肌电传感器采集的由头皮肌肉运动等引起的头皮肌电信号；脑电及头皮肌电传感器能够实时且同时采集其所在头皮处的脑电信号和头皮肌电信号，每一采样点的双通道数据都反映了此时刻两个信号的同步变化。
本装置中干电极与头皮接触面采用质地偏软的导电橡胶材质，一方面使电极与头皮层充分接触，另一方面避免长期佩戴装置引起不适感；；本结构脑电及头皮肌电传感器和传统干电极相比，因其内部结构会使其长度相对较长。
实施例二：本实施例根据电容极板间距与电容电压的关系对干电极改良构成脑电及头皮肌电传感器，首先通过干电极采集头皮脑电信号，实现脑电信号的采集功能；其次根据电容极板间距越小，电压越大的原理，通过在干电极上增设可伸缩结构，利用其自由伸缩特性使得电极紧随头皮运动，使得电容极板间距能够紧随头皮肌肉的运动而产生位移变化量，带动电容导电极板的移动，极板间距的变化引起板间电容的变化，即图2中头皮肌电信号线1（7）和2（8）之间电容发生变化，在传感器外部将头皮肌电信号线1（7）和定值电阻串联接到电源正极，头皮肌电信号线2（8）接地，头皮肌电信号线1（7）和2（8）间电容充电完成后电荷量固定，随着电容值的变化，其两端电压会发生对应改变即输出的电压信号，形成了头皮肌肉运动位移与输出电压一一对应的线性关系，因此其输出电压变化能够实时反映电极与头皮接触产生的电阻变换信息，即输出头皮肌电信号，实现头皮肌电信号的采集功能；脑电及头皮肌电传感器能够输出双通道信号，一通道是由干电极采集的头皮脑电信号，一通道是由头皮肌电传感器采集的由头皮肌肉运动等引起的头皮肌电信号；脑电及头皮肌电传感器能够实时且同时采集其所在头皮处的脑电信号和头皮肌电信号，每一采样点的双通道数据都反映了此时刻两个信号的同步变化。
本装置的干电极与头皮接触面采用质地偏软的导电橡胶材质，一方面使电极与头皮层充分接触，另一方面避免长期佩戴装置引起不适感；；固定电容导电极板由绝缘壳体内的绝缘固定体固定，本结构脑电及头皮肌电传感器和传统干电极相比，因其内部结构会使其横向直径相对较宽。

Claims (2)

1.脑电及头皮肌电传感器，其特征在于包括干电极（1）和绝缘壳体（10），绝缘壳体（10）内部设置有绝缘管（11），绝缘管（11）上缠绕有导电绕组（4），干电极（1）上固定有绝缘柱（12），绝缘柱（12）插入到绝缘壳体（10）内的绝缘管（11）中，绝缘管（11）内设置有连接绝缘柱和绝缘管的弹簧（5），绝缘柱一端端部还设置有绝缘连接体（2），绝缘连接体（2）的端部连接有与导电绕组（4）电连接的移动导电滑环（3），导电绕组（4）的一端端部设置有固定导电滑头（6），移动导电滑环（3）和固定导电滑头（6）分别引出有伸出绝缘壳体（10）的头皮肌电信号线1（7）和头皮肌电信号线2（8），干电极（1）上引出脑电信号线（9）。
2.脑电及头皮肌电传感器，其特征在于包括干电极（1）和绝缘壳体（10），绝缘壳体（10）内设置有固定电容导电极板（15），干电极（1）上固定有绝缘柱（12），绝缘柱（12）端部固定有移动电容导电极板（14），移动电容导电极板（14）和固定电容导电极板（15）之间连接有弹簧（5），移动电容导电极板（14）和固定电容导电极板（15）分别引出有伸出绝缘壳体（10）的头皮肌电信号线1（7）和头皮肌电信号线2（8），干电极（1）上引出脑电信号线（9）。
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