CN112674718A - 脑成像检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及脑成像领域，特别是涉及脑成像检测装置。一种脑成像检测装置，包括基底及多个检测模块，所述基底能够穿戴于待检测体，所述检测模块设于所述基底上并能够与待检测体接触；所述基底包括柔性的第一区域，所述第一区域能够拉伸变形，所述脑成像检测装置还包括多个测量模块，多个所述测量模块分别设于多个所述检测模块之间，能够实时测量相邻的所述检测模块之间的距离。本发明的优点在于：能够适用于不同尺寸的待检测体。
Description
技术领域
本发明涉及脑成像领域，特别是涉及脑成像检测装置。
背景技术
脑成像作为认知神经科学研究最为主要的技术手段，使人类能够直接观察到待检测体大脑的内部的认知活动，有如研究脑功能的“显微镜”和“望远镜”，对受神经疾病影响的脑区进行定位。
由于不同的待检测体的头部尺寸不同，现有的脑成像检测装置需要定制不同尺寸的装置，无法同时适应不同尺寸的待检测体。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种脑成像检测装置，技术方案如下：
一种脑成像检测装置，包括基底及多个检测模块，所述基底能够穿戴于待检测体上，所述检测模块设于所述基底上并能够与所述待检测体接触；所述基底包括柔性的第一区域，所述第一区域能够拉伸变形，所述脑成像检测装置还包括多个测量模块，多个所述测量模块分别设于多个所述检测模块之间，能够实时测量相邻的所述检测模块之间的距离。
如此设置，脑成像检测装置中的第一区域能够拉伸变形，同时，当第一区域变形时，测量模块能够测量检测模块之间的距离，检测模块之间的距离无需固定，能够应用于不同尺寸的待检测体。
在本发明的其中一个实施方式中，所述基底上开设有多个通孔，多个所述测量模块分别设于多个所述通孔之间，多个所述检测模块呈阵列分布且可拆卸地连接于所述通孔内。
如此设置，方便检测模块的安装。
在本发明的其中一个实施方式中，所述基底还包括与多个所述第一区域连接的第二区域，所述第二区域的刚度大于所述第一区域的刚度，多个所述通孔分别开设于多个所述第二区域内。
如此设置，能够加强检测模块的稳定性。
在本发明的其中一个实施方式中，所述通孔内设有卡扣，所述检测模块通过所述卡扣卡接于所述通孔内并相对于所述基底的表面凸出设置。
如此设置，能够使得检测模块与待检测体的头部接触。
在本发明的其中一个实施方式中，所述脑成像检测装置还包括多个应变传感器，所述应变传感器设于相邻的所述通孔之间且设于所述第一区域上，能够测量第一区域的应变量。
如此设置，能够实时地检测第一区域的变形量，从而计算出到通孔与通孔之间的距离，即，计算出相邻的检测模块之间的距离。
在本发明的其中一个实施方式中，多个所述检测模块包括多个第一光源单元及多个第一探测单元，多个所述第一光源单元及多个所述第一探测单元分别相互交错地设于所述通孔内；和/或，所述检测模块包括多个EEG电极单元，所述EEG电极单元设于所述通孔内。
如此设置，能够测到光谱信号及/或脑电波，加强检测信号的空间分辨率及时间分辨率，提高检测信号的准确性。
在本发明的其中一个实施方式中，当多个所述检测模块包括多个第一光源单元及多个第一探测单元，所述脑成像检测装置处于第一状态时，所述光源单元与所述探测单元之间的距离小于或等于50mm。
如此设置，既能够检测到较强的信号，又能够检测到目标区域的大脑皮层的信号。
在本发明的其中一个实施方式中，所述检测模块与所述待检测体接触的端面的面积小于等于1.5mm×1.5mm。
如此设置，能够拨开待检测体的头发，与头皮贴合，以检测到更准确的信息。
在本发明的其中一个实施方式中，所述检测模块包括光纤单元，所述光纤单元设于所述通孔内，所述脑成像检测装置还包括第二光源单元及第二探测单元，所述第二光源单元及所述第二探测单元设于所述基底外，所述光纤单元分别与所述第二光源单元及所述第二探测单元电性连接。
如此设置，第二光源单元及第二探测单元可不受尺寸限制，尺寸可大于5mm×5mm，增加可实施的可能性。
在本发明的其中一个实施方式中，所述基底采用聚二甲基硅氧烷、水凝胶、聚氨酯、聚多巴氨、形状记忆聚合物、介电弹性体的一种或多种材料混合制作。如此设置，能够使得基底为柔性基底，能够与待检测体的头部相适配。
与现有技术相比，本发明提供一种脑成像检测装置，通过将基底的第一区域设置为柔性，通过柔性的第一区域的拉伸变形，能够穿戴于不同大小的待检测体的脑壳，且测量模块能够实时检测到检测模块之间的距离，检测模块的距离可以不固定，当穿戴于不同的大小的待检测体时，第一区域的拉伸变形量不同，也能够实时地测量出检测模块之间的距离，在后续进行数据处理时，能够准确地计算，本发明的脑成像检测装置，能够适用于不同尺寸的待检测体。
附图说明
图1为本发明提供的脑成像检测装置的结构示意图；
图2为去掉检测模块的脑成像检测装置的结构示意图；
图3为实施例一的脑成像检测装置的结构示意图；
图4为实施例二的脑成像检测装置的结构示意图；
图5为实施例三的脑成像检测装置的结构示意图；
图6为实施例四的脑成像检测装置的结构示意图；
图7为贴片式脑成像检测装置在使用时的结构示意图；
图8为头套式脑成像检测装置在使用时的结构示意图；
图9为通孔及卡扣的结构示意图；
图10为光源单元的结构示意图；
图11为探测单元的结构示意图；
图12为EEG电极单元的结构示意图；
图13为利用光控加工基底的过程示意图。
图中各符号表示含义如下：
100、脑成像检测装置；10、基底；11、第一区域；12、第二区域；121、通孔；1211、卡扣；20、检测模块；21、第一光源单元；211、近红外光源；22、第一探测单元；221、光电探测器；23、光纤单元；25、EEG电极单元；251、EEG电极；30、测量模块；31、应变传感器；200、待检测体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1至图13，脑成像检测装置100包括基底10及检测模块20，检测模块20设于基底10上，检测模块20能够与待检测体200的头部贴合，用于检测待检测体200脑部的信息。基底10可为贴片式或头套式，贴片式基底10贴于待检测体200的头部，用于检测局部的脑信息，例如贴于人体前额头部，贴片式基底10可通过医用双面胶或通过环形头箍、头带等方式设于头部，头套式基底10套于待检测体200的头部能够检测全脑信息。
具体地，请参见图1，基底10包括柔性的第一区域11，柔性的第一区域11能够拉伸变形，以适应不同大小的待检测体200，例如，成年人与儿童的脑壳大小不同，当脑成像检测装置100穿戴于成年人的头部时，柔性的第一区域11能够拉伸；脑成像检测装置100还包括多个测量模块30，多个测量模块30分别设于多个检测模块20之间，测量模块30能够实时测量多个检测模块20之间的距离。可以理解，柔性的第一区域11穿戴于不同的待检测体200上时，其基底10发生变形，多个检测模块20之间的距离也会发生变化，测量模块30能够实时测量多个检测模块20之间的距离，以供后续进行数据计算，从而计算出探测大脑的深度，本发明的脑成像检测装置100能够适应不用大小的待检测体200，应用范围广。而现有的脑成像检测装置的检测模块之间的距离是固定的，根据预先固定的距离，推算出探测大脑的深度。
进一步地，基底10还包括与第一区域11连接的多个第二区域12，第二区域12的刚度大于第一区域11的刚度，以使第一区域11与第二区域12应变隔离，检测模块20设于第二区域12内。可以理解，当脑成像检测装置100设于待检测体200头部时，由于待检测体200的头部是弧形的，第一区域11能够伸缩变形，以使第一区域11能够贴合于待检测体200的头部，若脑成像检测装置100用于人体或动物体时，柔性的第一区域11能够提高舒适感，若当第一区域11伸缩变形时，第二区域12不变形，能够保证第二区域12上的检测模块20的稳定性。需要解释的是，本发明中的应变隔离指的是应变能力隔离，即，第一区域11与第二区域12受到相同的力时，第一区域11与第二区域12发生弹性形变的量不同。
优选地，基底10采用聚二甲基硅氧烷、水凝胶、聚氨酯、聚多巴氨、形状记忆聚合物、介电弹性体的一种或多种材料混合制作。
基底10通过光控加工方法制作，从而使得第一区域11与第二区域12的刚度不同，第二区域12不随第一区域11变形而变形，关于基底10的制作方法将在下文中详述。
请参见图2及图9，第二区域12上开设有通孔121，多个检测模块20呈阵列分布，多个检测模块20可拆卸地连接于通孔121内，如此设置，方便检测模块20的安装及更换。在本实施例中，通孔121的个数与检测模块20的个数一一对应，在其他实施例中，通孔121的个数可大于检测模块20的个数，即，通孔121可不全部设置检测模块20。
优选地，通孔121内设有卡扣1211，检测模块20通过卡扣1211卡接于通孔121内，并朝向待检测体200的头部突出设置，能够与待检测体200的头部紧密接触。在本实施例中，检测模块20的直径小于或等于10mm，能够减小脑成像检测装置100整体的体积，当然，在其他实施例中，检测模块20的大小可根据不同大小的脑成像检测装置100而设置为不同尺寸。
测量模块30包括多个应变传感器31，应变传感器31设于相邻的通孔121之间，能够检测并反馈第一区域11的变形量，从而测量相邻通孔121之间的距离，通过应变传感器31实时获取通孔121之间的距离，即，实时获取检测模块20之间的位置，供后续进行数据处理。应变传感器31可为丝式电阻应变片或箔片电阻应变片。在其他实施例中，测量模块30还可为激光测距仪等能够测量距离的元器件。
实施例一
请参见图3，检测模块20包括第一光源单元21及第一探测单元22，第一光源单元21及第一探测单元22分别相互交错地设于通孔121内。即，检测模块20设于刚度较大的第二区域12内，能够加强检测模块20的稳定性。
检测模块20表面设有第一导线(图未示)，基底10内设有第二导线(图未示)，第二导线连接各个卡扣1211，卡扣1211为金属卡扣，检测模块20通过卡扣1211卡接时，检测模块20能够通过金属卡扣与第二导线实现电性连接，从而实现各个检测模块20之间的电性连接。
请参见图10及图11，第一光源单元21包括近红外光源211，第一探测单元22包括光电探测器221，近红外光源211至少包括两个微型LED灯，可以发出至少两种不同波长的光，至少两种不同光的波长的范围为650nm-900nm，至少两种光在外部控制单元(图未示)的控制下能够交替闪烁。由于人体血液中脱氧血红蛋白和氧合血蛋白对于650nm-900nm波段的光具有良好的散射效应。在本实施例中，利用该波段的光配合光电探测器221进行检测，以获得特定区域的大脑皮层内的光谱信号，可以选择650nm、800nm、900nm或其它波长的光，并选择两种不同波长的近红外光作为光源。当然，在其他实施例中，根据不用的检测需求，还可选择三种及以上波长范围在650nm-900nm且波长不同的光作为光源。
当脑成像检测装置100处于第一状态时，第一光源单元21与第一探测单元22之间的距离小于或等于50mm，需要解释的是，第一状态指的是脑成像检测装置100处于自然非拉伸状态。
第二导线呈蛇形，能够随时第一区域11的变形而拉伸变形。
优选地，检测模块20与待检测体200的头部接触的端面的面积小于或等于1.5mm×1.5mm，若检测模块20的面积太大，则会因头发的影响而无法与头皮贴合，从而影响检测的精度。
实施例二
请参见图4，本实施例与实施例一的结构基本相似，相同之处不再赘述，不同之处在于：
检测模块20包括光纤单元23，光纤单元23通过卡扣1211卡接于通孔121内，脑成像检测装置100还包括第二光源单元(图未示)及第二探测单元(图未示)，第二光源单元及第二探测单元设于基底10外部，光纤单元23分别与第二光源单元及第二探测单元电性连接。光纤单元23是传输光的介质，当第二光源单元及第二探测单元的尺寸较大时，作为举例，当第二光源单元及第二探测单元的面积大于或等于5mm×5mm，将第二光源单元及第二探测单元外接，以免较大的第二光源单元与第二探测单元无法与头皮贴合。在本实施例中，第二光源单元包括近红外光源，第二探测单元包括光电探测器。
在本实施例中，由于光纤单元23连接外部的第二光源单元及第二探测单元，则基底10内部无需设置第二导线，卡扣1211也无需为金属卡扣。
实施例三
请参见图5及图12，本实施例与实施例一的结构基本相似，相同之处不再赘述，不同之处在于：
检测模块20包括EEG电极单元25，EEG电极单元25包括EEG电极251，EEG电极为脑电电极(EEG，Electroencephalogram)，能够测脑电波，EEG电极单元25分别卡接于通孔121内。
EEG电极单元25与待检测体200的头部接触的端面的面积小于或等于1.5mm×1.5mm，若检测模块20的面积太大，则会因头发的影响而无法与头皮贴合，从而影响检测的精度。
实施例四
请参见图6，本实施例与实施例一的结构基本相似，相同之处不再赘述，不同之处在于：
多个检测模块20包括多个第一光源单元21、多个第一探测单元22及多个EEG电极单元25，多个第一光源单元21及多个第一探测单元22相互交替地设于通孔121内，EEG电极单元25卡接于通孔121内并设于第一光源单元21及第一探测单元22之间，第一光源单元21、第一探测单元22及EEG电极单元25的配合能够同时测量大脑内的光谱信号及脑电波，提高信号的空间分辨率及时间分辨率，从而获得增加准确的信号。作为举例，在一列通孔121中，第一个通孔121设置第一光源单元21，第二个通孔121内设置EEG电极单元25，第三个通孔121内设置EEG电极单元25，第四个通孔121内设置第一探测单元22，第五个通孔121内设置EEG电极单元25，第六个通孔121内设置EEG电极单元25，第七个通孔121内设置第一光源单元21。第一光源单元21与第一探测单元22之间可设置多个EEG电极单元25，也可设置一个EEG电极单元25。
优选地，第一光源单元21与第一探测单元22之间可设置多个EEG电极单元25，当脑成像检测装置100处于第一状态时，第一光源单元21与第一探测单元22之间的距离小于或等于50mm。可以理解，若第一光源单元21与第一探测单元22之间的距离过大，在近红外光源211发射近红外光时，光电探测器221探测到的近红外光衰减过大，光电探测器221探测到的信号过弱；若第一光源单元21与第一探测单元22之间的距离过小，在第一光源单元21的发射角度相同的情况下，第一探测单元22只能接收大脑皮层中较浅处散射的近红外光，无法检测到目标区域的大脑皮层的信息。
请参见图13，基底10的制作方法包括：
S1利用模具c形成第一预制品；
S2将液态预聚物a涂于第一预制品上；
S3将掩模版b置于液态预聚物a上；
S4在掩模版b远离第一预制品的一侧对着第二区域12进行光照，以使第二区域12硬化。
优选地，对第二区域12采用紫外线进行照射，模具c为洁净的涂有牺牲层的模具，以防止受到污染。
在S1中，第一预制品的加工方法包括：
S11聚二甲基硅氧烷、水凝胶、聚氨酯、聚多巴氨、形状记忆聚合物、介电弹性体的一种或多种材料混合放置于模具c内，并固化，形成第一层子基底；
在实施例一、实施例三及实施例四中，S12将第二导线及检测模块20镶嵌于第一层子基底上；
S13第二层子基底10设于第一层子基底上，并固化，得到第一预制品，其中第二层子基底采用聚二甲基硅氧烷、水凝胶、聚氨酯、聚多巴氨、形状记忆聚合物、介电弹性体的一种或多种材料混合制作。
在S12中，通过转印技术将检测模块20镶嵌于第一层子基底上。
在S2中液态预聚物a为掺杂的聚二甲基硅氧烷(PDMS，Polydimethylsiloxane)液态预聚物，其制作方法为：
S21将聚二甲基硅氧烷与交联剂混合，得到聚二甲基硅氧烷混合物；
S22将聚二甲基硅氧烷混合物与光引发剂混合，得到掺杂的聚二甲基硅氧烷液态预聚物。
在S21中，聚二甲基硅氧烷的质量与交联剂质量的比例范围为2：1-15：1，如此设置，能够得到软硬适宜的第二区域12，聚二甲基硅氧烷的质量与交联剂质量的比例可为2：1、4：1、5：1、8：1、10：1、13：1、15：1等2：1-15：1之间的任意数值。
在S22中，光引发剂的质量与聚二甲基硅氧烷的质量比例范围为1：20-1：10，光引发剂的质量与聚二甲基硅氧烷的质量的比例可为1：20、1：10、1：15、1：18等1：20-1：10中的任意数值。
在本实施例中，光引发剂为二苯甲酮(BP，Benzophenone)，在其他实施例中，光引发剂还可为苯偶姻、笨偶姻的衍生物、烷基苯酮类化合物、苯偶酰类化合物等。
在加工过程中，先将聚二甲基硅氧烷、水凝胶、聚氨酯、聚多巴氨、形状记忆聚合物、介电弹性体的一种或多种材料混合放置于模具c内，形成第一预制品上，再盖上掩模版b，在掩模版b远离第一预制品的一侧对准第二区域12光照，使得第二区域12硬化，从而得到不同刚度的第一区域11与第二区域12，第二区域12不随着第一区域11发生形变，能够保证第二区域12内的检测模块20的稳定性。
请参见图7及图8，在使用过程中，将脑成像检测装置100设于待检测体200的头部，检测模块20与头部接触，从而使得检测模块20能够检测到大脑皮层内的信号，并传递给外部控制单元，将大脑皮层内部信号进行数据处理。当脑成像检测装置100穿戴于不同尺寸的待检测体200的头部时，第一区域11拉伸，检测模块20之间的距离发生变化，测量模块30能够实时地测量检测模块20之间的距离，从而计算出探测到大脑的深度，使得脑成像检测装置100能够适用于不同大小的待检测体200。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种脑成像检测装置，包括基底(10)及多个检测模块(20)，所述基底(10)能够穿戴于待检测体(200)上，所述检测模块(20)设于所述基底(10)上并能够与所述待检测体(200)接触；
其特征在于，所述基底(10)包括柔性的第一区域(11)，所述第一区域(11)能够拉伸变形，所述脑成像检测装置还包括多个测量模块(30)，多个所述测量模块(30)分别设于多个所述检测模块(20)之间，能够实时测量相邻的所述检测模块(20)之间的距离。
2.根据权利要求1所述的脑成像检测装置，其特征在于，所述基底(10)上开设有多个通孔(121)，多个所述测量模块(30)分别设于多个所述通孔(121)之间，多个所述检测模块(20)呈阵列分布且可拆卸地连接于所述通孔(121)内。
3.根据权利要求2所述的脑成像检测装置，其特征在于，所述基底(10)还包括与所述第一区域(11)连接的多个第二区域(12)，所述第二区域(12)的刚度大于所述第一区域(11)的刚度，多个所述通孔(121)分别开设于多个所述第二区域(12)内。
4.根据权利要求2或3所述的脑成像检测装置，其特征在于，所述通孔(121)内设有卡扣(1211)，所述检测模块(20)通过所述卡扣(1211)卡接于所述通孔(121)内并相对于所述基底(10)的表面凸出设置。
5.根据权利要求2或3所述的脑成像检测装置，其特征在于，所述测量模块(30)包括多个应变传感器(31)，所述应变传感器(31)设于相邻的所述通孔(121)之间且设于所述第一区域(11)上，能够测量所述第一区域(11)的应变量。
6.根据权利要求2或3所述的脑成像检测装置，其特征在于，多个所述检测模块(20)包括多个第一光源单元(21)及多个第一探测单元(22)，多个所述第一光源单元(21)及多个所述第一探测单元(22)分别相互交错地设于所述通孔(121)内；和/或，
所述检测模块(20)包括多个EEG电极单元(25)，所述EEG电极单元(25)设于所述通孔(121)内。
7.根据权利要求6所述的脑成像检测装置，其特征在于，当多个所述检测模块(20)包括多个第一光源单元(21)及多个第一探测单元(22)，所述脑成像检测装置处于第一状态时，所述第一光源单元(21)与所述第一探测单元(22)之间的距离小于或等于50mm。
8.根据权利要求6所述的脑成像检测装置，其特征在于，所述检测模块(20)与所述待检测体(200)接触的端面的面积小于或等于1.5mm×1.5mm。
9.根据权利要求2或3所述的脑成像检测装置，其特征在于，所述检测模块(20)包括光纤单元(23)，所述光纤单元(23)设于所述通孔(121)内，所述脑成像检测装置还包括第二光源单元及第二探测单元，所述第二光源单元及所述第二探测单元设于所述基底(10)外，所述光纤单元(23)分别与所述第二光源单元及所述第二探测单元电性连接。
10.根据权利要求1所述的脑成像检测装置，其特征在于，所述基底(10)采用聚二甲基硅氧烷、水凝胶、聚氨酯、聚多巴氨、形状记忆聚合物、介电弹性体的一种或多种材料制作。
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