CN110353669A - 用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，该装置包括：柔性电路板；该柔性电路板电连接有用于脑电信号采集的电极组件；所述电极组件包括至少三个电极；激励信号加载单元，用于在电极组件的两个电极加载激励信号，以使得所述两个电极之间产生用于皮肤传导率信号采集的电信号；多路切换开关，分别与处理器和电极组件中的所有电极连接；处理器，与激励信号加载单元连接，用于对脑电信号和皮肤传导率信号进行采集、滤波和放大处理。该装置将用于脑电信号采集的电极复用于皮肤传导率信号的采集，从而减少了电极的数量，简化了电极设计，降低了电路之间的干扰，同时，能够提高用户佩戴头戴式设备的舒适度，提升用户体验。

Description

用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置

技术领域

本申请涉及可穿戴设备技术领域，尤其涉及一种用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置。

背景技术

目前，采集人体的生物电信号时，对于不同种类的生物电信号，例如，脑电信号、皮肤传导率信号等，通常需要使用不同的采集装置实现数据采集。对于头戴式设备而言，由于能够测量人体信号的区域有限，多个采集装置难以集成在一个头戴式设备中，贴片布局和线路设计难度大；同时，电路之间容易造成相互干扰，影响测量精度。

发明内容

为至少在一定程度上克服现有技术中的上述问题，本申请提供一种用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置。

本申请实施例提供的一种用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，该装置包括：柔性电路板；所述柔性电路板电连接有用于脑电信号和皮肤电导率信号采集的电极组件；所述电极组件包括至少三个电极；激励信号加载单元，用于在所述电极组件的两个电极加载激励信号，以使得所述两个电极之间产生用于皮肤传导率信号采集的电信号；多路切换开关，分别与所述处理器和所述电极组件中的所有电极连接；处理器，与所述激励信号加载单元连接，用于对脑电信号和皮肤传导率信号进行采集、滤波和放大处理。

该装置将用于脑电信号采集的电极复用于皮肤传导率信号的采集，从而减少了电极的数量，简化了电极设计，降低了电路之间的干扰，同时，能够提高用户佩戴头戴式设备的舒适度，提升用户体验。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为基于本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置所形成的数据处理系统的示意性框图；

图2为本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置优选实施例的示意性框图；

图3为本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置另一优选实施例的结构示意图；

图4为本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置另一优选实施例的结构示意图；

图5为本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置另一优选实施例的结构示意图；

图6为本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置实施例中，柔性电路板上电极的示意性结构图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本申请的示例性实施例的目的。但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。

应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

图1为基于本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置所形成的数据处理系统的示意性框图。参照图1，生物电信号复用采集装置将采集获取的生物电信号通过无线通信的方式，例如，蓝牙、WIFI、移动互联网等方式，与服务器，例如，云端的服务器进行数据传输。服务器接收到数据后，对获得的数据进行分析和处理，将处理结果发送至用户终端，供用户参考，处理结果中，也可以包括报警信息等明确提示。

如图1所示，生物电信号复用采集装置可以根据实际情况，安装在VR\AR\MR头盔，VR\AR\MR眼镜，也可以安装在安全头盔内。

在利用诸如VR\AR\MR头盔、眼镜或者安全头盔之类的头戴式设备进行脑电信号的生物电信号采集时，对于不同的生物电信号，通常需要设计不同的贴片采集不同的数据，例如，脑电信号需要布置3个以上的电极，心电信号需要布置1至2个电极，皮肤传导率信号需要布置2至4个电极。上述类型的头戴式设备覆盖人体裸露皮肤的面积有限，因此，电极数量过多，提高了电路设计的难度，同时各个电极之间容易带来干扰，影响测量精度。

为此，本申请的实施例提供了一种用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，通过电极的复用，减少了电极数量，降低了电路复杂度，降低了电极之间的干扰。

图2为本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置优选实施例的示意性框图，参考图2，该生物电信号复用采集装置可以包括：柔性电路板200。所述柔性电路板电连接有用于脑电信号采集和皮肤电导率信号采集的电极组件；所述电极组件包括至少三个电极(该图中仅示出两个)，其中任意两个电极201、202为复用电极。所述复用电极既能用于采集皮肤传导率信号，也能用于采集脑电信号。该装置还包括激励信号加载单元，用于在所述电极组件的两个电极加载激励信号，以使得所述两个电极之间产生用于皮肤传导率信号采集的电信号；处理器204，与所述激励信号加载单元连接；多路切换开关，分别与处理器和电极组件中的所有电极连接。可选的，该装置还可以包括通信单元205，与所述处理器204连接。

从图2可以看出，在该实施例中，柔性电路板200可以为T型电路板。电极201、202可以设置于T型电路板位于水平方向的电路板210上。处理器204、通信单元205、激励信号加载单元203可以设置于刚性电路板上，刚性电路板通过位于T型电路板位于竖直方向的电路板220端部的通信接口连接。

通常，脑电信号可以采用不同位置的电极所检测到的电压值进行表征。此时，每个电极独立进行测量，无需为电极提供额外的电流或电压。皮肤传导值是表征皮肤电传导的一种测量指标，其随着用户皮肤的湿气水平变化而变化。皮肤传导值是皮肤电阻的倒数。因此，皮肤电传导率的采集需要电极之间构成电路回路，通过测量电极之间的电压值和电流值得到皮肤电阻。

所述处理器可以包括：

切换控制模块，用于控制所述多路切换开关在脑电采集模式与皮肤传导率采集模式间切换；

电压采集模块，用于分别在所述脑电采集模式和所述皮肤传导率采集模式下采集所述两个电极之间的电压信号，其中，所述脑电采集模式下的电压信号用于确定所述脑电信号，所述皮肤传导率模式下的电压信号用于确定所述皮肤传导率信号；

信号滤波模块，用于对所述脑电信号和皮肤传导率信号进行滤波处理；

信号放大模块，用于对所述脑电信号和皮肤传导率信号进行放大处理。

本申请通过控制器控制脑电采集模式与皮肤传导率采集模式间的切换，能够器件交替采集不同类型的生物电信号，使得电路得到更好的复用，提高测量效率。

可选的，所述电压采集模块包括：

脑电电压采集子模块，用于在所述脑电采集模式下采集所述两个电极之间的电压信号；

皮肤传导率电压采集子模块，用于在所述皮肤传导率采集模式下采集所述两个电极之间的电压信号。

可选的，所述处理器还包括：

电流采集模块，用于在所述皮肤传导率采集模式下采集电流信号，其中，所述电流信号用于确定所述皮肤传导率信号。

可选的，所述电流采集模块用于在所述皮肤传导率采集模式下采集所述两个电极之间的电流信号。

可选的，在所述脑电采集模式中，所述激励信号加载单元与电极之间断开，在所述脑电采集模式中，所述激励信号加载单元与电极之间导通。

可选的，所述电极组件还包括两个辅助电极，分别设置在所述电极组件的两个电极附近，所述电极组件的两个辅助电极与所述激励信号加载单元电连接；所述电流采集模块用于在所述皮肤传导率采集模式下采集所述两个辅助电极之间的电流信号。

可选的，所述处理器还用于按照预定的时间周期，将每个时间周期内采集到的所述脑电信号和所述皮肤传导率信号组成生物电信号数据通过所述通信单元205发送。

该装置将用于脑电信号采集的电极复用于皮肤传导率信号的采集，从而减少了电极的数量，简化了电极设计，降低了电路之间的干扰，同时，能够提高用户佩戴头戴式设备的舒适度，提升用户体验。

本申请中，所述处理器用于控制所述多路切换开关以交替采集脑电信号和皮肤传导率信号。

本申请中，脑电信号与皮肤传导率信号采集电极复用可以通过下列方式之一实现：

方式一，通过多路切换开关在脑电采集模式和皮肤传导率采集模式之间切换，共用同一电压采集模块对复用电极之间的电压信号进行穿插采集，在皮肤传导率采集模式下，在复用电极之间的通路上采集电流信号；方式二，通过多路切换开关在脑电采集模式和皮肤传导率采集模式之间切换，分别用不同的电压采集模块对复用电极之间的电压信号进行采集，在皮肤传导率采集模式下，在复用电极之间的通路上采集电流信号。

可选地，复用的实现还可以通过方式三：通过多路切换开关在脑电采集模式和皮肤传导率采集模式之间切换，在复用电极间采集电压信号，另外增加两个辅助电极，通过辅助电极采集电流信号。可以理解的是，本申请的复用方式不限于上述列举的方案。

图3为本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置另一优选实施例的结构示意图。参考图3，所述激励信号加载单元包括：电源303和多路切换开关304，其中，电源303分别与所述处理器305和所述电极组件的两个电极301、302电连接；多路切换开关304分别与所述处理器305和所述电极组件中的所有电极连接。处理器305与通信单元306连接。可以理解的是，该图示出了各个元件的连接关系，并非是对相对位置的限定，各个元件的具体位置可以根据柔性电路板的形状进行设计。

电源可以用于产生电信号以测量阻抗。阻抗的测量方法有两种：可以在两个电极间施加电流并测量阻抗范围内的电压，也可以在两个电极上施加不同电压并测量阻抗范围内的电流。另外，施加的电流信号或电压信号既可以是直流信号，也可以是交流信号。

其中，电源可以为恒流电源、交流电压源或交流电流源。

恒流电源可以产生直流电流。直流电流的大小可以为0.1mA至10mA，可选地，为1mA以下。在一个可选实施方案中，恒流电源输出的电流大小为预设值。在另一个可选实施方案中，处理器可以包括电源控制单元，用于控制恒流电源输出电流的大小。该方案可以根据用户的不同体质调节恒流电源的参数，从而提高检测结果的精度。

处理器的电源控制单元还可以用于控制恒流电源的开关的连接与断开，从而控制恒流电源与两个电极之间的连接状态。其中，恒流电源的开关可以是与恒流电源集成的开关，或者可以是恒流电源与两个电极之间独立的开关，或者可以是多路切换开关中的开关。

在恒流电源的开关为连接状态下，恒流电源接入两个电极，此时，由于两个电极之间的皮肤具有电阻，则这两个电极检测出不同的电压。处理器控制多路切换开关输出该两个电极的电压。由此能够得到两个电极之间的电压差，由于恒流电源的电源大小是已知的，因此可以计算出该区域皮肤的电阻，进而得到皮肤传导率。电压差可以在处理器中进行计算再传送到服务器或用户终端，或者处理器将电极的电压传送到服务器或用户终端，由服务器或用户终端进行计算和分析。

在恒流电源的开关为断开状态下，该装置可以用于测量脑电信号。此时，电极组件的电极测量其所在皮肤位置处的电压，处理器控制多路切换开关分别输出该两个电极的电压。处理器将电极的电压传送到服务器和/或用户终端，由服务器和/或用户终端进行计算和分析。

处理器还可以包括多路切换开关控制单元，用于控制多路切换开关的通道的选通。多路切换开关输入端的输入通道数量等于或大于所有电极的个数；电极分别与多路切换开关的输入通道一一对应连接。多路切换开关的输出端为输出通道，输出通道的数量为二至四个。可以理解的是，多路切换开关输出通道的数量也可以是其他数量，可以根据需要设定输出通道的数量或选择适当的多路切换开关。

可选地，多路切换开关的输出通道可以通过滤波器、电压放大器与处理器连接，从而实现多个电极中仅对待获取数据的电极进行滤波和放大处理。

在激励信号加载单元包括多路切换开关的情况下，所述处理器用于控制所述多路切换开关交替传送所述电极组件采集的脑电信号和所述电极组件的两个电极采集的皮肤传导率信号。

处理器可以采用两种模式进行数据的采集处理：交替采集处理模式和独立采集处理模式。

在交替采集处理模式下，所述处理器用于将所述脑电信号和所述皮肤传导率信号组成生物电信号数据发送给所述通信单元。此时，处理器基于信号时间戳和电极编号对电极的电压值数据进行排列，从而形成生物电信号数据。该生物电信号数据中既包括电源未加载时采集的脑电信号，也包括电源加载时采集的所述皮肤传导率信号。其中，所述皮肤传导率信号可以单独进行标记，例如，利用一个标记位标记信号种类，或者可以增加数据位，例如电流值，从而表示该电压是在该电流值下测量得到的，从而将脑电信号和皮肤传导率信号加以区分。

该装置在交替采集处理模式下可以对不同的生物信号数据统一打包进行传输，降低了处理器的处理难度和处理压力，提高了数据传输的速度。

可以理解的是，脑电信号和皮肤传导率信号均可以通过电极电压进行表征，由服务器和/或用户终端进行进一步的计算和分析。

在独立采集处理模式下，所述处理器可以包括不同的处理单元，对不同的信号进行处理和发送。在一个可选实时方案中，处理器可以包括第一处理单元和第二处理单元，其中，第一处理单元用于处理所述电极组件采集的脑电信号并发送给所述通信单元；第二处理单元用于处理所述电极组件的两个电极采集的皮肤传导率信号并发送给所述通信单元。

该装置在独立采集处理模式下可以对不同的生物信号数据分别进行打包处理和传输，从而使得后续处理能够针对不同生物信号数据采用不同计算方式，而无需从一个数据包中对不同类型生物信号数据进行区别和拆分，提高了后续环节数据处理的速度；并且，在其中一个数据包丢失的情况下，不影响其他数据包的传输和处理。

图4为本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置另一优选实施例的结构示意图。参考图4，所述激励信号加载单元可以包括：电源405和两个辅助电极403、404，其中，该电源405与处理器406连接；两个辅助电极403、404分别设置在所述电极组件的两个电极401、402的附近，所述电极组件的两个辅助电极与所述电源405电连接。处理器406与通信单元407连接。两个辅助电极403、404可以分别设置在两个辅助电极403、404的上方或下方，或者同一斜向方向，满足两个辅助电极403、404的中心在柔性电路板上的距离等于或者大致等于两个电极401、402的中心在柔性电路板上的距离即可。

由于两个辅助电极设置在所述电极组件的两个电极附近，将两个辅助电极之间的皮肤和电极组件的两个电极之间的皮肤视为一个电阻，因此，可以认为两个辅助电极之间流过的电流近似等于电极组件的两个电极之间流过的电流，相当于给电极组件的电极之间注入了电流，从而形成了电路回路。

该装置可以借助辅助电极在电极组件的两个电极之间形成电流，通过对电极组件电极的复用，实现了对皮肤传导率信号进行采集；采用辅助电极，能够降低了电极组件电极的电路复杂度，有利于提升电路的稳定性；由于两组电极分别用于测量电流和电压，即使由于用户的头部动作导致两组电极之间有轻微的位置偏移，也不会对测量结果产生太大影响。

在一个实施方案中，所述电源可以为恒流电源、恒压电源、交流电压源或交流电流源。若电源为恒流电源或交流电流源，则恒流电源或与所述两个辅助电极串联。该电源与处理器连接。在一个可选实施方案中，电源输出的电流幅度为预设值。在另一个可选实施方案中，处理器可以包括电源控制单元，用于控制电源输出电流的幅度大小。该方案可以根据用户的不同体质调节电源的参数，从而提高检测结果的精度。

处理器的电源控制单元还可以用于控制电源的开关的连接与断开，从而控制电源与两个电极之间的连接状态。其中，电源的开关可以是与电源集成的开关，或者可以是电源与两个电极之间独立的开关。

在电源的开关为连接状态下，电源接入两个辅助电极，此时，由于两个辅助电极在电极组件电极的附近，因此，电流也会从两个电极之间流过，则这两个电极会检测出不同的电压。处理器用于接收电极组件的各个电极传送的电压信号。由此能够得到两个电极之间的电压差，由于恒流电源的电源大小是已知的，因此可以计算出该区域皮肤的电阻，进而得到皮肤传导率。电压差可以在处理器中进行计算再传送到服务器或用户终端，或者处理器将电极的电压传送到服务器或用户终端，由服务器或用户终端进行计算和分析。在电源的开关为断开状态下，该装置可以用于测量脑电信号。此时，电极组件的电极测量所在位置处的电压并传送给处理器。处理器将电极的电压传送到服务器和/或用户终端，由服务器和/或用户终端进行计算和分析。

若电源为恒压电源或交流电压源，则恒压电源或交流电压源与所述两个辅助电极串联，相应地，所述激励信号加载单元还包括：电流检测装置，与所述两个辅助电极串联并且该电流检测装置与处理器连接。电流检测装置可以用于检测电极组件的电极之间的电流并传送给处理器，并且通过通信单元传送给服务器和/或用户终端。

处理器的电源控制单元还可以用于控制恒压电源或交流电压源的开关的连接与断开，从而控制该电源与两个电极之间的连接状态。其中，电源的开关可以是与电源集成的开关，或者可以是串联在电源与两个电极的回路之间的独立开关。

在电源的开关为连接状态下，两个辅助电极之间加载了恒定电压或交流电压，从而产生了一定的电流。由于两个辅助电极在电极组件电极的附近，因此，该电流也会从电极组件的两个电极之间流过，则这两个电极会检测出不同的两个电压值。处理器用于接收电极组件的各个电极传送的电压信号。电极组件电极的电压差与该电源的电压差会有所不同，由于电源回路还存在其他等效电阻，而电极组件的电极直接测量两个皮肤测量点之间的电压。因此，采用电极组件电极的电压差作为计算皮肤传导率的电压，能够提高计算结果的准确度。在电源的开关为断开状态下，该装置可以用于测量脑电信号。此时，电极组件的电极测量所在位置处的电压并传送给处理器。处理器传送数据的方式与恒源电源相同或类似，此处不再赘述。

本申请的电源优选交流电压源，基于交流电压源在两个电极施加的交流电压测量流经用户身体的电流，根据电压和电流可以确定该用户的皮肤电导率。这样可以避免在单个汗腺上施加较高电压，从而避免了汗腺受损的危险；并且交流信号能够消除电极极化问题。

图5为本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置另一优选实施例的结构示意图。参考图5，所述激励信号加载单元包括：电源506、多路切换开关505和两个辅助电极503、504。其中，电源506分别与所述处理器507和两个辅助电极503、504电连接；多路切换开关505分别与所述处理器507和所述电极组件中的所有电极(包括电极501、502)连接。处理器507与通信单元508连接。

其中，电源可以为恒流电源、恒压电源、交流电压源或交流电流源。

若为恒流电源或交流电流源，该恒流电源或交流电源与两个辅助电极串联。处理器可以包括电源控制单元，用于控制电源输出电流的幅度。处理器的电源控制单元还可以用于控制电源的开关的连接与断开，从而控制电源与两个电极之间的连接状态。处理器可以包括多路切换开关控制单元，用于控制多路切换开关的选通。多路切换开关的输出通道可以通过滤波器、电压放大器与处理器连接。处理器可以采用两种模式进行数据的采集处理：交替采集处理模式和独立采集处理模式。

若为恒压电源或交流电压源，恒压电源或交流电压源与所述两个辅助电极串联，相应地，所述激励信号加载单元还包括：电流检测装置，与所述两个辅助电极串联并且该电流检测装置与处理器连接。电流检测装置可以用于检测电极组件的电极之间的电流并传送给处理器。

该装置能够通过辅助电极的方式对电极组件的电极施加电流，降低了电极组件电极的电路复杂度，有利于提升电路的稳定性；采用多路切换开关控制电极信号的选通，与没有多路切换开关的方案相比，能够实现对数据的过滤，使处理器获取有用数据，降低数据的处理量和传输量。

图6为本申请用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置实施例中，柔性电路板上电极的示意性结构图。参考图6，该装置可以包括：柔性电路板300。柔性电路板电连接有用于脑电信号采集的电极组件。

在一种可选实施方案中，所述电极组件的至少三个电极可以包括：第一电极、第二电极和第三电极，其中，所述第一电极为参考电极，所述第二电极与所述第三电极为检测电极；所述电极组件的三个电极中的任意两个电极为复用电极。

在一种可选实施方案中，电极组件的电极可以包括：第一电极3101、第二电极3102、第三电极3103和第四电极3104。

该装置采用不同电极，分别实现检测、参考和干扰抑制功能，能够提高脑电检测的准确度。

其中，第一电极3101为参考电极，在头戴式设备处于佩戴状态时，第一电极3101设置于眉心附近区域。第二电极3012与第三电极3013为检测电极，用于检测左脑的脑电波和右脑的脑电波，分别分布于第一电极3101的两侧。第四电极3104为干扰抑制电极，也叫右腿驱动电极，用于抑制第一电极3103、第二电极3102、第三电极3103之间的干扰。

根据国标要求，脑电采集电极之间的距离需满足：边缘之间的距离不小于3厘米。也就是说，作为检测电极的第二电极与第一电极边缘之间的距离大于3厘米，作为检测电极的第三电极与第一电极边缘之间的距离也要大于3厘米。在实际实施时，可以为第一电极与第二电极或第三电极边缘之间的距离设定一个阈值，比如，第一间隔，这个第一间隔可以为3厘米，也可以为4厘米，或其他大于3厘米的数值。需要说明的是，作为干扰抑制电极的第四电极的设置不受上述距离的限制，原则上可以为皮肤任意位置。

从该图可以看出，在该实施例中，柔性电路板300为T型电路板。第一电极3101、第二电极3102、第三电极3103和第四电极3104设置于T型电路板位于水平方向的电路板310上。可选地，T型电路板还设置有心率传感器3105；通信单元3201位于T型电路板位于竖直方向的电路板320上，用于将电极组件和心率传感器获取的生物电信号数据发送至服务器和/或用户终端。其他元件未在该图中示出。

本实施例的生物电信号复用采集装置可以用于诸如安全头盔和VR\AR\MR的头戴式设备上。头戴式设备配置有前额紧固部件，佩戴时，前额紧固部件紧贴前额，使得佩戴稳定。前额紧固部件上安装有生物电信号复用采集装置。

若用于安全头盔，则可用于疲劳度的监测，应用于工矿等需要佩戴安全帽、且有一定危险度的作业环境，在传统安全帽上安装了生物信号采集电极及处理芯片，主要采集脑电信号和心率信号，处理芯片将采集到的信号发送给作为服务器的远端云平台，云平台进行疲劳度监测。疲劳度检测所使用的脑电信号是单通道信号。

VR\AR\MR的可穿戴设备，例如，VR头盔设备应用场景较广，娱乐、教育都可以涉及。在传统的VR设备上安装了生物电信号复用采集装置，采集多维生物信号(脑电、心率、皮肤传导率等)，处理芯片通过通信单元将采集到的信号发送给云平台，云平台进行相应的识别(例如注意力识别、放松度识别、情绪情感识别等)。VR设备采集的脑电信号为双通道信号。

需要说明的是，在上述实施例中，柔性电路板均采用是T型电路板，但这只是一个示例性的说明，本申请对柔性电路板的形状并不做限定，柔性电路板不一定是T型条状，还可以是其他形状，例如弧形，X形等。

此外，需要指出，本申请中的电极组件的几何分布并非一定如上述两个实施例所示，第二电极、第一电极、第三电极和第四电极在一条直线上。如上所述，第四电极作为干扰抑制电极没有位置限定，原则上可以为皮肤任意位置。因此，在考虑电极组件中电极的几何拓扑上，主要考虑是走位参考电极的第一电极和用作检测脑电信号的第二电极和第三电极的分布。

在一个更加优选的实施例中，在头戴式设备处于佩戴状态时，第一中心点为眉心；第一电极贴合于第一圆形区域内；第二电极与第三电极的连线水平；并且，第二电极与第三电极相对于第一电极对称分布。

本实施例适用于头戴式设备为安全头盔、VR/AR/MR等头盔等设备，在头戴式设备处于佩戴状态时，第一中心点为眉心，例如可以选用VR/AR/MR等头盔目镜的中心，由于第二电极与第三电极的连线水平，并且二者相对于第一电极对称分布，因此，第一电极、第二电极和第三电极形成了以第一电极为顶点的等腰三角形。第二电极和第三电极的连线为该等腰三角形的底边。所以，本实施例优化了本实施例进一步优化了各个电极的几何位置，提高了生物信号的检测精度，并且，降低了后期计算的数据量和复杂度。

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申请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。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，其特征在于，包括：

柔性电路板；

所述柔性电路板电连接有用于脑电信号和皮肤电导率信号采集的电极组件；所述电极组件包括至少三个电极；

激励信号加载单元，用于在所述电极组件的两个电极加载激励信号，以使得所述两个电极之间产生用于皮肤传导率信号采集的电信号；

多路切换开关，分别与所述处理器和所述电极组件中的所有电极连接；

处理器，与所述激励信号加载单元连接，用于对脑电信号和皮肤传导率信号进行采集、滤波和放大处理。

2.根据权利要求1所述的用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，其特征在于，所述处理器用于控制所述多路切换开关以交替采集脑电信号和皮肤传导率信号。

3.根据权利要求2所述的用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，其特征在于，所述处理器包括：

切换控制模块，用于控制所述多路切换开关在脑电采集模式与皮肤传导率采集模式间切换；

电压采集模块，用于分别在所述脑电采集模式和所述皮肤传导率采集模式下采集电极之间的电压信号，其中，所述脑电采集模式下的电压信号用于确定所述脑电信号，所述皮肤传导率模式下的电压信号用于确定所述皮肤传导率信号；

信号滤波模块，用于对所述脑电信号和皮肤传导率信号进行滤波处理；

信号放大模块，用于对所述脑电信号和皮肤传导率信号进行放大处理。

4.根据权利要求3所述的用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，其特征在于，所述电压采集模块包括：

脑电电压采集子模块，用于在所述脑电采集模式下采集所述两个电极之间的电压信号；

皮肤传导率电压采集子模块，用于在所述皮肤传导率采集模式下采集所述两个电极之间的电压信号。

5.根据权利要求3或4所述的用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，其特征在于，所述处理器还包括：

电流采集模块，用于在所述皮肤传导率采集模式下采集电流信号，其中，所述电流信号用于确定所述皮肤传导率信号。

6.根据权利要求5所述的用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，其特征在于，所述电流采集模块用于在所述皮肤传导率采集模式下采集所述两个电极之间的电流信号。

7.根据权利要求6所述的用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，其特征在于，在所述脑电采集模式下，所述激励信号加载单元与电极之间断开，在所述脑电采集模式下，所述激励信号加载单元和与电极之间导通。

8.根据权利要求5所述的用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，其特征在于，所述电极组件还包括两个辅助电极，分别设置在所述电极组件的两个电极附近，所述电极组件的两个辅助电极与所述激励信号加载单元电连接；

所述电流采集模块用于在所述皮肤传导率采集模式下采集所述两个辅助电极之间的电流信号。

9.根据权利要求1至8任一项所述的用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，其特征在于，该装置还包括：

通信单元，所述处理器用于按照预定的时间周期，将每个时间周期内采集到的所述脑电信号和所述皮肤传导率信号组成生物电信号数据并将所述生物电信号数据通过所述通信单元发送。

10.根据权利要求1至9的任一项所述的用于头戴式设备的生物电信号复用采集装置，其特征在于，

所述电极组件包括：第一电极、第二电极和第三电极，其中，所述第一电极为参考电极，所述第二电极与所述第三电极为检测电极；

所述电极组件的三个电极中的任意两个电极为复用电极。