CN107875509B - 经颅直流电刺激系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了经颅直流电刺激系统，包括：恒定电流发生器和定位帽，所述定位帽包括一体成型的紧贴大脑皮层的内层和与内层之间构成中空结构的外层，内层为橡胶软层，外层为硬质层，所述内层和外层均为类半球体形，还包括定位机构和固定机构，定位机构为一对且包括容纳盒、定位杆和固定板，固定机构为一对且分别位于一对人耳处，所述固定机构包括耳挂、调节件和调节绳。本发明的经颅直流电刺激系统的定位帽固定牢固，电极片与大脑皮层接触紧密程度可控，同时功能多样化，电刺激的同时还能实现按摩功效。

Description

经颅直流电刺激系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域。更具体地说，本发明涉及一种经颅直流电刺激系统。

背景技术

经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation，tDCS)是一种非侵入性的，利用恒定、低强度直流电(1～2mA)调节大脑皮层神经元活动的技术。目前，市场上的已有多种经颅电刺激设备，但都没有专门的定位帽，仅通过绷带缠绕再通过系带或魔术贴固定，外形不美观，且定位精准性不高，电极片与大脑皮层接触不够紧密，刺激效果不好，另外电极片接触头皮后一直处于刺激状态，不能方便地调整电极片与头皮接触的紧密程度。

发明内容

本发明的一个目的是提供经颅直流电刺激系统，其定位帽固定牢固，电极片与大脑皮层接触紧密程度可控，同时功能多样化，电刺激的同时还能实现按摩功效。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了经颅直流电刺激系统，包括：恒定电流发生器和定位帽，所述定位帽包括一体成型的与大脑皮层配合紧贴的内层和与内层之间构成中空结构的外层，内层为橡胶软层，外层为硬质层，所述内层和外层均为类半球体形，还包括：

定位机构，其为一对且包括容纳盒、定位杆和固定板，所述固定板固定于内层的外表面，且固定板具有垂直于内层的通孔，所述通孔具有内螺纹，所述定位杆的下部具有外螺纹且恰好穿过通孔并与其内螺纹相配合，所述定位杆下端凸出于内层，所述容纳盒固定于所述定位杆的底端，且所述容纳盒为海绵套且一侧面具有开口，所述开口恰好容纳电极片自由进出容纳盒，一对定位机构的一对电极片分别通过导线连接外部的恒定电流发生器，一对电极片分别位于国际脑电10～20系统中的F3和F4位置；

固定机构，其为一对且分别位于一对人耳处，所述固定机构包括耳挂、调节件和调节绳，所述耳挂一端固定于内层和外层下边缘，并与人耳相配合恰好套于人耳外侧以将定位帽固定于人脑上，所述耳挂为弹性结构且内部为中空结构，所述调节件固定于所述耳挂另一端，且具有圆柱形的与人耳垂直的水平腔体，所述腔体靠近人耳的一端为封闭端且内部紧挨封闭端具有向外延伸的一圈卡槽，所述腔体远离人耳的一端为开口端，开口端恰好配合插入有一圆柱体形的调节杆，所述调节杆靠近封闭端的前端沿其周向具有向内凹陷的多个凹槽，其槽底固定弹簧的一端，弹簧的另一端连接有凸起，所述凸起在弹簧自由状态时与卡槽相抵，所述调节杆的中部设置有内凹的绕线轴，所述调节绳一端固定绕于其中一个调节杆的绕线轴上并穿过其中一个耳挂的中空结构，再穿过内层和外层的中空结构，顺序绕于一对定位杆的上部再穿过另一个耳挂的中空结构，使调节绳的另一端固定绕于另一个调节杆的绕线轴上。

优选的是，所述内层和外层的中空结构中沿一对定位杆所在的弧形长度方向设置有多个定位柱，其上下两端分别固定于内层和外层上，所述定位柱设置有孔洞，所述调节绳顺序穿过定位柱的孔洞和一对定位杆的上部。

优选的是，所述定位杆上部具有螺纹状的槽体，且槽体的剖面成倒类等腰三角形，所述调节绳绕于一对定位杆上的部分沿调节绳的长度方向固定有卡合件，其剖面为类等腰三角形，且绕于定位杆上时恰好与定位杆的槽体相配合。

优选的是，还包括：按摩装置，其包括丝杆、连接板、过渡杆、连接杆和按摩球，所述连接板固定于相邻一对定位柱上，所述连接板具有竖直的贯通孔，所述贯通孔具有内螺纹，所述丝杆位于大脑中部的矢状面上且竖直穿过贯通孔并与内螺纹相配合，所述丝杆通过电机驱动转动，且穿过贯通孔的下端通过轴承连接过渡杆上端，过渡杆下端铰接有多根连接杆的一端，多根连接杆呈散射状分布于内层和外层之间的中空结构中，连接杆的另一端穿过内层并万向连接按摩球，所述按摩球上均匀分布有多个弹性凸点。

优选的是，所述腔体内部紧挨开口端具有向外延伸的一圈滑槽，所述调节杆靠近开口端的后端具有沿其周向均匀设置的多个凸杆，所述凸杆与滑槽相抵。

优选的是，所述容纳盒紧挨头皮的底面均匀设置有多个海绵块，其为倒圆台形，倒圆台形的倾斜角为45度。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明的经颅直流电刺激系统的定位帽能准确定位，且通过定位机构和固定机构的设置可实现电极片与大脑皮层接触的紧密程度，从而改变电流对大脑皮层的刺激强弱，可自主调节，更为人性化。

2、本发明的经颅直流电刺激系统的定位帽还设置有按摩装置，在实现电刺激的同时还能对大脑皮层进行按摩，同时可自由选择需要的功能，也可实现同步进行，使得电刺激系统的功能更为多样化。

3、本发明的经颅直流电刺激系统的容纳盒设置有海绵块，通过海绵块可实现电刺激的集中点刺激，相比传统的片状刺激效果更为明显。

4、本发明的经颅直流电刺激系统的定位帽通过耳挂实现固定定位，定位精确且定位帽固定牢固，同时定位帽为两层结构，外层为硬质层，可设计为美观的定位帽外形，使其看上去像一个普通的帽子，使用的人更容易接受。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明定位帽的结构示意图；

图2为本发明定位帽的俯视图；

图3为本发明固定机构的结构示意图。

附图标记说明：

1—内层，2—外层，3—容纳盒，4—固定板，5—定位杆，6—耳挂，7—调节绳，8—绕线轴，9—凸起，10—弹簧，11—凸杆，12—滑槽，13—定位柱，14—连接板，15—丝杆，16—连接杆，17—按摩球，18—调节杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“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发明和简化描述，并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发明的限制。

如图1至3所示，本发明提供经颅直流电刺激系统，包括：恒定电流发生器和定位帽，所述定位帽包括一体成型的紧贴大脑皮层的内层1和与内层1之间构成中空结构的外层2，内层1为橡胶软层，外层2为硬质层，所述内层1和外层2均为类半球体形，还包括：

定位机构，其为一对且包括容纳盒3、定位杆5和固定板4，所述固定板4固定于内层1的外表面，且固定板4具有垂直于内层1的通孔，所述通孔具有内螺纹，所述定位杆5的下部具有外螺纹且恰好穿过通孔并与其内螺纹相配合，所述定位杆5下端凸出于内层1，所述容纳盒3固定于所述定位杆5的底端，且所述容纳盒3为海绵套且一侧面具有开口，所述开口恰好容纳电极片自由进出容纳盒3，一对定位机构的一对电极片分别通过导线连接外部的恒定电流发生器，一对电极片分别位于国际脑电10～20系统中的F3和F4位置；

固定机构，其为一对且分别位于一对人耳处，所述固定机构包括耳挂6、调节件和调节绳7，所述耳挂6一端固定于内层1和外层2下边缘，并与人耳相配合恰好套于人耳外侧以将定位帽固定于人脑上，所述耳挂6为弹性结构且内部为中空结构，所述调节件固定于所述耳挂6另一端，且具有圆柱形的与人耳垂直的水平腔体，所述腔体靠近人耳的一端为封闭端且内部紧挨封闭端具有向外延伸的一圈卡槽，所述腔体远离人耳的一端为开口端，开口端恰好配合插入有一圆柱体形的调节杆18，所述调节杆18靠近封闭端的前端沿其周向具有向内凹陷的多个凹槽，其槽底固定弹簧10的一端，弹簧10的另一端连接有凸起9，所述凸起9在弹簧10自由状态时与卡槽相抵，所述调节杆18的中部设置有内凹的绕线轴8，所述调节绳7一端固定绕于其中一个调节杆18的绕线轴8上并穿过其中一个耳挂6的中空结构，再穿过内层1和外层2的中空结构，顺序绕于一对定位杆5的上部再穿过另一个耳挂6的中空结构，使调节绳7的另一端固定绕于另一个调节杆18的绕线轴8上。

在上述技术方案中，本发明的一对电极片与恒定电流发生器之间的连接关系和电路图参照现有公开的公告号为CN104307099B的中国专利。恒定电流发生器提供1～2mA的低强度直流电通过导线传输给一对电极片，从而刺激大脑皮层依照国际脑电10～20系统中的F3和F4位置，从而起到治疗疾病或者激发大脑某些功能的作用。要达到较好的刺激效果，首先电极片要与大脑皮层紧密接触，接触程度也要可控才行，此时就需要定位电极片的装置，一般都是通过定位帽，而现有的定位帽结构简单，定位精准度不高，且不可方便地调节，本发明提供了全新的多功能性的定位帽。首先整体为类半球体形，刚好像帽子一样戴在大脑上，包括内层1和外层2，内层1为橡胶软层，刚好与大脑的形状相配合，适应大部分的人群，同时外层2为硬质层，可将所有的调节部件和电极片等设置为内层1和外层2的中空结构中，从而整个经颅直流电刺激系统外形看起来美观大方，易于被大众接受，同时中空结构各处的厚度一致，内层1和外层2的下边缘相连接为一体，使得内层1和外层2之间构成为中空结构，且定位帽戴上后恰好位于国际脑电10～20系统中的F3和F4位置，当然也与后面的耳挂6以及丝杆15相配合，从而一对电极片定位精准。

一对电极片是通过定位机构固定的，首先电极片可拆卸位于容纳盒3中，容纳盒3与大脑皮层直接相接触，而电极片不直接与大脑皮层相接触，减少了对大脑皮层的刺激强度，另一方面容纳盒3为海绵套，接触面柔软，其一侧面开口，方便电极片自由进出容纳盒3内且不脱落，容纳盒3位于内层1下方紧挨大脑皮层，通过定位杆5固定连接，定位杆5的下部为螺纹状，而内层1上表面固定有固定板4，固定板4具有内螺纹的通孔，恰好容纳定位杆5穿过与其配合，当转动定位杆5时，可调整定位杆5下方固定的容纳盒3与大脑皮层的紧密程度，也就是调整电极片与大脑皮层的接触紧密程度。调整的过程可自由控制刺激的强弱或者实现间歇性的刺激，而恒定电流发生器只能调节电流的启闭，定位杆5的上下调节是通过固定机构中的调节件和调节绳7实现的，自动方便调节，相比于传统的系统需要他人辅助在头顶调节，通过位于人耳旁的调节件调节，更为方便和人性化。

定位帽戴上后，位于人耳旁的一对耳挂6恰好固定挂于人耳外侧上，从而将定位帽牢固固定住，耳挂6的形状类似于耳挂式耳机，与人耳外侧形状相配合，耳挂6固定于定位帽的内层1和外层2下边缘处，且设置为弹性结构，可适应不同大小和形状的耳朵，同时为了提高舒适性，也可在耳挂6紧挨人耳侧设置一层海绵层等软性材质的舒适层。耳挂6内部为中空结构，方便调节绳7的穿过，耳挂6在远离定位帽的一端固定有调节件，调节件垂直于人耳和耳挂6朝外设置，方便调节，调节件内部具有圆柱体形的水平腔体，其内恰好插入一圆柱体形的调节杆18，调节杆18大约中部设置有向其内凹的绕线轴8，绕线轴8与调节杆18的轴线重合，且耳挂6中空结构与水平腔体贯通有恰好容纳调节绳7穿过的通道，调节绳7穿过后固定绕于绕线轴8上，调节绳7两端分别固定绕于一对调节杆18的绕线轴8上，然后分别穿过耳挂6的中空结构，再穿进内层1和外层2的中空结构中，顺序穿过并绕于一对定位杆5上部，当转动其中一个调节杆18使得调节绳7继续绕于其上的绕线轴8时，一对定位杆5会向上或向下运动，另一个调节杆18上的调节绳7自动从其上的绕线轴8上慢慢脱离，相反地，当转动另一个调节杆18使得调节绳7继续绕于其上的绕线轴8时，一对定位杆5会向下或向上运动，其中一个调节杆18上的调节绳7自动从其上的绕线轴8上慢慢脱离，如此实现定位杆5的上下调节，调节完成后通过设置的凸起9、弹簧10等固定。调节杆18靠近人耳的一端为封闭端，其紧挨的调节件向内凹陷有一圈卡槽，相当于腔体向外延伸至调节件有卡槽，而对应的调节杆18沿其周向一圈设置有多个凸起9和多个凹槽，凸起9通过弹簧10连接于凹槽的槽底，弹簧10自由状态时，多个凸起9恰好卡合于卡槽内，均匀分布一圈，将调节杆18卡合于调节件内，也间隔将调节绳7固定住，当需要调节调节绳7时，通过外力拉动调节杆18，使得多个凸起9从卡槽中脱离向外，从而转动调节杆18使得调节绳7可调节，为了方便凸起9顺利从卡槽中脱离，卡槽具有朝向调节杆18的朝外扩张的倾斜面，而凸起9具有与其配合的倾斜面，凸起9的形状可包括两部分，连接弹簧10的圆台，与圆台一体成型连接的圆柱体，圆台较大直径的底面连接弹簧，较小直径的底面与圆柱体直径相等，为了更方面调节固定，凸起9可设置为弹性的或者部分弹性，而卡槽的形状恰好与凸起9相配合，只不过其为一圈设置的整体结构。

在另一种技术方案中，所述内层1和外层2的中空结构中沿一对定位杆5所在的弧形长度方向设置有多个定位柱13，其上下两端分别固定于内层1和外层2上，所述定位柱13设置有孔洞，所述调节绳7顺序穿过定位柱13的孔洞和一对定位杆5的上部。弧形方向也就是外层2的圆弧平行方向，多个定位柱13的设置，使得调节绳7依次穿过定位柱13，再绕于一对定位杆5的上部，在内层1和外层2的中空结构中，尽量沿其中空结构中分别穿过，否则有可能调节绳7勒在大脑皮层上，在调节时人感到不舒服。

在另一种技术方案中，所述定位杆5上部具有螺纹状的槽体，且槽体的剖面成倒类等腰三角形，所述调节绳7绕于一对定位杆5上的部分沿调节绳7的长度方向固定有卡合件，其剖面为类等腰三角形，且绕于定位杆5上时恰好与定位杆5的槽体相配合。定位杆5的上部绕调节绳7，如果没有固定的绕绳轨迹，调节绳7有可能脱离定位杆5上部或者调节时效果不理想，无法计算实际调节的程度，因此定位杆5的上部设置有螺纹状的槽体，也就是螺旋上升的槽体，而槽体径向的剖面为倒类等腰三角形，与其配合的调节绳7上设置有卡合件，其径向剖面为类等腰三角形，恰好与定位杆5上的槽体相配合，事先计算好调节的范围，从而合理设计调节绳7上卡合件需要设置的长度，当调节时，调节绳7上的卡合件位于槽体内，顺着槽体的螺纹状进行缠绕，不会脱离槽体，从而使得调节绳7的调节更为精准快捷，更为方便顺畅，其实槽体的剖面形状也不仅仅限于类倒等腰三角形，类圆锥、类圆台等均可，正常均是小直径在内侧，大直径在外侧，方便安装，但不仅仅是这样设置为倒类等腰三角形，设置为类等腰三角形与调节绳7的倒类等腰三角形配合更好，更不可能在调节时脱落，只不过需要在生产时即将两者提前配合为一整体。

在另一种技术方案中，还包括：按摩装置，其包括丝杆15、连接板14、过渡杆、连接杆16和按摩球17，所述连接板14固定于相邻一对定位柱13上，所述连接板14具有竖直的贯通孔，所述贯通孔具有内螺纹，所述丝杆15位于大脑中部的矢状面上且竖直穿过贯通孔并与内螺纹相配合，所述丝杆15通过电机驱动转动，且穿过贯通孔的下端通过轴承连接过渡杆上端，过渡杆下端铰接有多根连接杆16的一端，多根连接杆16呈散射状分布于内层1和外层2之间的中空结构中，连接杆16的另一端穿过内层1并万向连接按摩球17，所述按摩球17上均匀分布有多个弹性凸点。

在上述技术方案中，按摩装置的设置使得经颅直流电刺激系统更为多功能化，丝杆15通过固定于外层2上的微型电机驱动转动，而丝杆15与连接板14上设置的贯通孔内螺纹相配合，可相对于连接板14上下移动，连接板14固定于相邻的一对定位柱13上，丝杆15位于大脑的正中间，丝杆15下端通过轴承连接过渡杆上端，过渡杆下端铰接连接多根连接杆16，丝杆15下端固定于水平轴承的内圈，轴承外圈固定连接过渡杆上端，连接杆16的下端穿过内层1上设置的孔，连接按摩球17，使得按摩球17紧挨大脑皮层，按摩球17设置的位置根据大脑穴位进行合理分布，当调节丝杆15向下转动运动时，通过轴承的过渡，使得过渡杆只上下移动，从而连接杆16带动按摩球17在大脑皮层上来回滚动滑动转动，从而实现按摩功能，同时按摩球17上设置有弹性凸点，按摩功效更好，另外凸点的设置按摩更舒适，刺激按摩效果更好。

在另一种技术方案中，所述腔体内部紧挨开口端具有向外延伸的一圈滑槽12，所述调节杆18靠近开口端的后端具有沿其周向均匀设置的多个凸杆11，所述凸杆11与滑槽12相抵。滑槽12设置于调节杆18远离人耳的一端，其为调节件内部向内凹陷形成，沿腔体的长度方向具有一定的长度，调节杆18设置的凸杆11与滑槽12相抵，且调节杆18向外向内移动时，凸杆11沿滑槽12的长度方向滑动，且凸杆11设置为不脱离腔体的开口端，多个凸杆11沿调节杆18的周向均匀间隔设置，滑槽12设置一圈，因此不管调节杆18如何转动，凸杆11始终不脱离滑槽12且不影响调节杆18的内外移动，防止用力过大调节杆18脱离腔体，起到一定的限位作用。

在另一种技术方案中，所述容纳盒3紧挨头皮的底面均匀设置有多个海绵块，其为倒圆台形，倒圆台形的倾斜角为45度。海绵块的设置使得电极片的电流通过多点的形式刺激大脑皮层，其刺激更为集中。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.经颅直流电刺激系统，其特征在于，包括：恒定电流发生器和定位帽，所述定位帽包括一体成型的与大脑皮层配合紧贴的内层和与内层之间构成中空结构的外层，内层为橡胶软层，外层为硬质层，所述内层和外层均为类半球体形，还包括：

定位机构，其为一对且包括容纳盒、定位杆和固定板，所述固定板固定于内层的外表面，且固定板具有垂直于内层的通孔，所述通孔具有内螺纹，所述定位杆的下部具有外螺纹且恰好穿过通孔并与其内螺纹相配合，所述定位杆下端凸出于内层，所述容纳盒固定于所述定位杆的底端，且所述容纳盒为海绵套且一侧面具有开口，所述开口恰好容纳电极片自由进出容纳盒，一对定位机构的一对电极片分别通过导线连接外部的恒定电流发生器，一对电极片分别位于国际脑电10～20系统中的F3和F4位置；

固定机构，其为一对且分别位于一对人耳处，所述固定机构包括耳挂、调节件和调节绳，所述耳挂一端固定于内层和外层下边缘，并与人耳相配合恰好套于人耳外侧以将定位帽固定于人脑上，所述耳挂为弹性结构且内部为中空结构，所述调节件固定于所述耳挂另一端，且具有圆柱形的与人耳垂直的水平腔体，所述腔体靠近人耳的一端为封闭端且内部紧挨封闭端具有向外延伸的一圈卡槽，所述腔体远离人耳的一端为开口端，开口端恰好配合插入有一圆柱体形的调节杆，所述调节杆靠近封闭端的前端沿其周向具有向内凹陷的多个凹槽，其槽底固定弹簧的一端，弹簧的另一端连接有凸起，所述凸起在弹簧自由状态时与卡槽相抵，所述调节杆的中部设置有内凹的绕线轴，所述调节绳一端固定绕于其中一个调节杆的绕线轴上并穿过其中一个耳挂的中空结构，再穿过内层和外层的中空结构，顺序绕于一对定位杆的上部再穿过另一个耳挂的中空结构，使调节绳的另一端固定绕于另一个调节杆的绕线轴上；

所述内层和外层的中空结构中沿一对定位杆所在的弧形长度方向设置有多个定位柱，其上下两端分别固定于内层和外层上，所述定位柱设置有孔洞，所述调节绳顺序穿过定位柱的孔洞和一对定位杆的上部；

还包括：按摩装置，其包括丝杆、连接板、过渡杆、连接杆和按摩球，所述连接板固定于相邻一对定位柱上，所述连接板具有竖直的贯通孔，所述贯通孔具有内螺纹，所述丝杆位于大脑中部的矢状面上且竖直穿过贯通孔并与内螺纹相配合，所述丝杆通过电机驱动转动，且穿过贯通孔的下端通过轴承连接过渡杆上端，过渡杆下端铰接有多根连接杆的一端，多根连接杆呈散射状分布于内层和外层之间的中空结构中，连接杆的另一端穿过内层并万向连接按摩球，所述按摩球上均匀分布有多个弹性凸点。

2.如权利要求1所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，所述定位杆上部具有螺纹状的槽体，且槽体的剖面成倒类等腰三角形，所述调节绳绕于一对定位杆上的部分沿调节绳的长度方向固定有卡合件，其剖面为类等腰三角形，且绕于定位杆上时恰好与定位杆的槽体相配合。

3.如权利要求1所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，所述腔体内部紧挨开口端具有向外延伸的一圈滑槽，所述调节杆靠近开口端的后端具有沿其周向均匀设置的多个凸杆，所述凸杆与滑槽相抵。

4.如权利要求1所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，所述容纳盒紧挨头皮的底面均匀设置有多个海绵块，其为倒圆台形，倒圆台形的倾斜角为45度。