CN112971788B - 一种分体下压多功能脑电帽 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分体下压多功能脑电帽，至少包括：帽体，其佩戴于患者头部，由多个分体连块组成，其中，各个分体连块分别包括用于承载检测患者头部对应区域脑电信号的脑电极的第一单元和第二单元，两者能够相对改变位置，第一单元和第二单元均贴近于人体头部的弧面，分体连块的第一单元通过设置于第一单元与第二单元的至少一部分区域之间的驱动系统而活动连接于第二单元，其中，设置于第一单元和第二单元上的脑电极至少能够跟随第一单元与第二单元的在第一方向上的相对移动而靠近和/或远离位于患者头部的脑电检测区域。

Description

一种分体下压多功能脑电帽

技术领域

本发明涉及脑电检测技术领域，尤其涉及一种分体下压多功能脑电帽。

背景技术

脑电波是一种在头皮表面采集大脑生物电信号总和的方法，能够记录大脑活动中的电波变化，是神经细胞电位变化的总和，是大脑神经细胞变化在大脑皮层或者是大脑表面的总体反映。具有自发性、节律性、随机性等特点，自发性是指脑电每时每刻都存在，幅值在5-200uV，节律性是指存在特定的波段，随机性指没有规律，幅值正负随机变化。采集不同脑区的脑电，能够获取更多的信息，脑电波根据频率的不同分为，δ、θ、α、β、γ，在睡眠中，还会出现σ、λ、κ-复合波、μ等波形，脑电图在癫痫的诊断，睡眠监测，重症监护有非常重要的临床作用，同时也广泛应用在科研领域，在认知神经科学、感觉神经科学、应用心理学、脑机接口、超扫描、多模态同步扫描中也是不可或缺的，随着脑机接口技术的发展，脑电帽在信号采集中也发挥着重要作用，目前应用在脑机接口方向的导电帽主要是盐水脑电帽和导电膏脑电帽，使用导电膏其阻抗值更低，可维持时间更久。

专利CN109464143A公开了一种利用电磁铁的磁性将多个脑电极固定在铁质外壳内壁的脑电帽，另外使用了自动收卷的下颚绑带使得脑电极与头皮更加紧贴。但是采用此种设计，脑电帽的重量将大幅提升，加重使用者颈椎的负荷，容易造成患者不舒适，影响脑电测试结果，另外采用电磁铁将在脑部周围产生较强的电磁场，可能会影响脑电测试精度。采用自动收卷的下颚绑带这种单一动力来源来实现脑电极对患者头皮的贴紧容易造成脑电极完全贴合于患者头皮之上，造成患者不舒适的同时部分电极可能达不到良好的贴合。

专利CN212066710U公开了一种脑电帽，包括帽体基座，脑电干电极以及若干支撑杆，所述支撑杆一端连接于脑体基座，其另一端连接脑电干电极，所述该若干支撑杆能够呈弯曲状并在所述支撑杆的另一端呈向中心聚拢的趋势。该脑电帽采用脑电干电极和若干细长形的具有弹力的支撑杆，以滑入的方式将患者的头发拨开以使干电极接触于患者头皮，从而提高脑电采集信号的精度。

即便是这样，目前现有技术中投入使用的脑电帽仍存在很多问题：

1、脑电帽为保证采集数据的质量，需与头皮紧密接触，但因个体差异，很难完全贴合，使用强力收紧脑电帽往往会造成患者疼痛。

2、对于女性一类头发密集的采集脑电欠佳的患者，脑电极与头皮间的接触往往需要清除头发等障碍物的干扰。

3、在脑电波信号采集过程中，因电极自身性质或其它因素而产生的电阻值会影响脑电波信号采集的准确性。

综上所述，目前临床中亟待一种具有以下能分块调整脑电帽，感知压力、电阻，消除物理因素干扰等至少一个功能的能突破现有技术的脑电采集装置。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种分体下压多功能脑电帽，至少包括：帽体，其佩戴于患者头部，由多个分体连块组成，其中，各个分体连块分别包括用于承载检测患者头部对应区域脑电信号的脑电极的第一单元和第二单元，两者能够相对改变位置，第一单元和第二单元均贴近于人体头部的弧面，分体连块的第一单元通过设置于第一单元与第二单元的至少一部分区域之间的驱动系统而活动连接于第二单元，其中，设置于第一单元和第二单元上的脑电极至少能够跟随第一单元与第二单元的在第一方向上的相对移动而靠近和/或远离位于患者头部的脑电检测区域。

优选地，设有接插结构的分体连块凭借各自的相应接插结构与相邻的具有同样接插结构的分体连块可动连接，进而形成帽体，使得当帽体被安置在患者头部之后，相邻的分体连块之间的距离能够在第二方向有限度地伸展或缩短以适应不同患者头部大小，并且分体连块能够在第一方向移动。

优选地，接插结构能够设置为滑块和滑槽的组合，其中，滑块上设置有至少一个能够有限度伸长或缩短的伸缩组件，位于相邻分体连块上设置的滑块和滑槽能够建立相互接插限位的关系，使得分体连块在有限度的伸缩组件的活动限位下能够在第二方向有限度地伸展或缩短与相邻分体连块之间的距离以适应不同患者头部大小，并且在沿第一方向设置的滑块和滑槽所限定的滑动路径下能够沿第一方向滑动移动。

优选地，驱动系统至少具有驱动装置、转动装置和连接杆，其中，设置于第二单元至少一部分区域内的驱动装置传动连接于连接杆的一端，连接杆的另一端沿第二单元至第一单元方向延伸至第一单元并与设置在第一单元的转动装置转动地连接形成驱动系统，驱动系统能够将驱动装置产生的力通过连接杆传导至转动装置，使得转动装置能够受力驱动第一单元相对于第二单元下降或上升。

优选地，转动装置包括阻尼转轴和底座，其中，连接于连接杆一端的阻尼转轴通过底座上至少一个固定点固定于底座之上，底座的另一部分连接至第一单元上，使得阻尼转轴能够被连接杆传导过来的力所驱动而带动底座继而带动第一单元相对于第二单元下降或上升。

优选地，分体连块还包括检测装置，其中，第一单元和第二单元内设置至少一个检测装置，使得第一单元和第二单元中的至少一个单元距离患者头部脑电检测区域的远近数值能够被检测装置所检测。

优选地，分体连块还包括驱动控制装置，驱动控制装置与检测装置电连接，驱动控制装置还与驱动装置电连接，使得检测装置所测得的距离数值至少能够传输至驱动控制装置或者驱动控制装置至少能够将电信号传输至驱动装置以改变驱动装置的运作参数。

优选地，还包括外壳、耳罩、旋转件和VR面屏，在外壳两侧对称靠近人体耳部的位置与外壳一体式构成耳罩，在耳罩外壁沿耳罩中心轴线靠外的方向上分别设置有至少两个旋转件，

与至少两个与旋转件连接的可转动的支撑块分别转动地连接至VR面屏的至少两个端点，使得VR面屏能够以不接触外壳与帽体的方式沿人体头部弧状外沿方向顺时针或逆时针转动。

优选地，还包括电子开关和紫外灯，在外壳至少一部分区域内设置有数据接口，数据接口连接至设置于近旁的位于外壳至少一部分区域内的数据传输模块，数据传输模块与VR面屏、驱动控制装置和电子开关电连接，电子开关设置于安装在外壳内侧的紫外灯的供电回路上。

优选地，还包括：拨发部，其用于将脑电极与患者头皮接触区域的头发拨开，在位于脑电极的至少一部分区域内设置有至少一个随脑电极运动而活动的拨发部，其中，拨发部至少能够随脑电极转动而沿垂直于脑电极的方向展开和/或收拢进而将位于脑电极与脑电采集区接触点附近的头发拨动和/或随脑电极沿轴向移动状态下将脑电极与脑电采集区接触点附近的头发沿脑电极轴线方向进行拉动。

采用本发明的优点在于：

脑电帽采用分体下压式的模块化结构，可针对实际科研及医用需求作智能化独立驱动；VR面屏可避免外界视觉干扰并通过其建立患者脑电信息与外部可视化信息的转化与传递；多孔轻便外壳可提供对患者头部的进一步保护并通过其表面的通孔提供电极接入通道，同时减轻了外壳重量并具备一定的透气性；位于多孔外壳内的紫外消毒灯用于可选择性地对多孔外壳内部元器件进行杀菌消毒；位于帽体下端的数据接口可接收并传递信息；

附图说明

图1是一种分体下压多功能脑电帽结构示意图；

图2是帽体结构示意图；

图3是分体连块结构的俯视示意图；

图4是转动装置结构示意图；

图5是脑电极的平面示意图；

图6是电极固定片的剖面示意图；

图7是拨发部的局部示意图；

图8是本脑电帽一种优选实施例结构示意图；

图中：1、帽体；2、分体连块；3、驱动装置；4、转动装置；5、第一单元；6、第二单元；7、滑槽；8、滑块；9、检测装置；10、驱动控制装置；11、外壳；12、耳罩；13、旋转件；14、VR面屏；15、支撑块；16、数据接口；17、数据传输模块；18、紫外灯；19、驱动系统；20、拼插结构；21、脑电极；22、连接杆；23、拨发部；24、电极固定片；25、电阻抗感应器；26、连接件；27、第一连接面；28、第二连接面；29、第一接触点；30、第二接触点；31、接触面；32、阻尼转轴；33、底座。

具体实施方式

本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“内侧”、“内部”等指示的方位或位置关系若没有进行特殊限定则均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，而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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明涉及一种分体下压多功能脑电帽，包括帽体1(图2所示)，其由若干个彼此转动相连的分块单元组成，即将传统脑电帽覆盖人体头部的脑电测试区域划分为多个可以实现彼此间相对上下移动的分块单元，每个分块单元上可设置至少一个沿外部向人体头部的方向贯穿的电极通孔，脑电极21可以通过上述电极通孔连接于分块单元并且将电极对准人体头部的脑电测试区域。由于数个分块单元结构及功能具有相似性，以下主要描述相邻的两块分块单元组成的分体连块2(图3所示)(包含第一单元5、第二单元6、驱动系统19)的具体结构。需要说明的是，第一单元5与第二单元6均是分块单元，两者均是贴合人体头部的一部分，其至少在承载脑电极21的功能上别无二致，本说明仅是为阐述两个相邻的分块单元之间的相对移动之便将两块分块单元做了区分。

为方便阐述第一单元5与第二单元6以及与其相连的各个其它机构在人体头部的相对位移方向上的关系，定义第一方向为靠近或远离人体头部脑电极检测区域(即人体头皮上的某些位置)的方向，在图3所示的分体连块结构的俯视示意图中以垂直于纸面向内或向外的方向表示。定义第二方向为沿人体头部弧面方向，在图3所示的分体连块结构的俯视示意图中以十字形方向表示。

分体连块在沿其包含的第一单元5或第二单元6外周边缘沿第一方向设置有至少一组方便其在外力驱动下相对周边相邻的其它分体连块2上下移动且在沿第二方向有限度地伸展或收缩相对距离的拼插结构20。拼插结构20可以为滑块8与滑槽7的组合。滑块8在与滑槽7的接触面形成形状配合，并且可以设置为特殊的例如可以是箭柄部位小于头部的箭头形状使得可以在滑槽7中自由地上下滑动但是不能沿人体头部弧面方向平面移动。上述针对分体连块2相对与其它分体连块2上下移动的方向具体指沿第一方向。

在滑块8与分块单元结合处设置有可以有限度伸缩或生产的伸缩组件，例如可以是类似手风琴的褶皱结构或者弹性绳索一类的线性结构，使得与滑块8或滑槽7相连分体连块2可以在沿人体头部弧面方向有限度的靠近或分离。

采用上述拼插结构20使得在不同患者带上本发明提供的脑电帽时，分体连块2之间可以针对于不同患者头型大小在沿人体头部弧面上进行有限度地伸缩彼此之间的距离并且由于此伸缩是有限度的而不至于完全散掉，同时由于滑块8可以在滑槽7中沿第一方向方向自由滑动，使用者可以很方便地将单个分体连块2由帽体上抽出或者安装，以进行可以是对故障的分体连块2的更换或维修操作。

按照脑电帽整体电极布局合理划分分块单元的数量及位置，使得同一块分块单元至少被一组与相邻分块单元的滑槽7或滑块8的组合在第二方向相对限位。

驱动系统19包括驱动装置3、转动装置4和连接杆22。在所述第二单元6上至少一个部位以可以是螺纹固定的方式安装有用于提供机械力对分块单元进行移动的驱动装置3。

设置于第二单元6上至少一个部位的驱动装置3近旁的连接杆22为一个在其杆体部分至少有一个部分可以是螺纹结构而另一些部分可以是平滑表面的杆体结构。连接杆22沿贯穿第一单元与第二单元的中轴线方向伸至第二单元与第一单元分界线处并与设置在第一单元对应边缘处的转动装置4转动地连接。沿连接杆22延伸方向平行设置于连接杆22近旁的驱动装置3上包含的具有螺纹结构的转轴与连接杆22上的螺纹结构啮合，以使得当需要调节分块单元相对上下移动的时候，驱动装置3通电带动转轴顺时针或逆时针旋转进而通过螺纹啮合带动连接杆22沿连接杆22的设置方向进行前后移动。

驱动装置3可以为多种受电驱动的电机或电磁感应电机，根据一种优选的实施方案，驱动装置3是微型步进电机，该电机可以精确控制步距角(电机转轴转动的角度)，并且其尺寸可小至8mm左右，其通常可以提供大约300毫牛米的转矩(根据具体选型而定)，通过外螺纹螺纹配合使连接杆22可以沿其设置方向精确地移动至设定的位置，从而实现控制第一单元5和第二单元6的相对距离或位置。该螺纹机构设计巧妙，通过轴向的螺纹配合避免了电机负载过大导致过热的问题，详细地说，在电机停止转动后，连接杆22处的外螺纹与电机的外螺纹配合实现类似卡扣的效果，从而使第一单元5与第二单元6的距离控制在设置的范围。

此类传动结构不限于螺纹结构啮合的方式，还可以采用皮带传动的方式或者齿轮配合传动等方式，目的均是使得连接杆22可以在外力作用下沿其设置方向进行一定的移动。

上述设置在第一单元5对应边缘处的转动装置4(图4所示)至少包括底座33和阻尼转轴32。与阻尼转轴32可以是一体形成或螺纹固定的底座33通过可以是螺纹固定的方式固定在第一单元5边缘处，通过设置底座固定方向可以使得阻尼转轴32平行于第一单元5边缘线。阻尼转轴32轴体上至少一个部分以可以是一体成型或螺纹可拆卸地设置有连接端，该连接端以可以是焊接的方式与连接杆22远离与微型步进电机转轴配合区域的一端固定连接。优选地，阻尼转轴32上的连接端可以采用类似螺纹杆和螺纹通槽的方式与连接杆22可拆卸的连接便于在某一个分体单元损坏或出现故障时可以将该分块拆卸下来进行更换或维修。

优选地，设置在第二单元6内的连接杆22可以采用滚珠丝杠结构，滚珠丝杠结构至少包括丝杠轴、滚珠螺母和滚珠。丝杠轴两端沿贯穿第二单元6与第一单元5轴线的方向分别固定于第二单元6与第一单元5上设置的转台上，滚珠螺母设置在丝杠轴螺纹结构上，滚珠螺母外侧未与丝杠轴连接的部分通过焊接等方式固定连接或通过螺纹结构可拆卸地连接至设置于第一单元5上的转动装置4包含的阻尼转轴32上的连接端，微型步进电机通过螺纹啮合传动使丝杠轴转动，进而通过丝杠轴的转动使滚珠螺母带动连接端沿丝杠轴设置方向前后移动。

因此在本实施例中，帽体1上所采用的传动过程为，设置在第二单元6上可以是微型步进电机的驱动装置3启动使得设置于微型步进电机上的转轴进行顺时针或逆时针地转动，与转轴平行且螺纹啮合设置在近旁的连接杆22的一端受转轴转动带动进而也进行转动。随后，由连接杆22上具有的可以是滚珠丝杠的结构将连接杆22一端的旋转力转换为沿连接杆22径向方向的推拉力，向前推动或向后拉动连接于连接杆22另一端的转动结构。另一端固定于第一单元5的转动结构受推拉力的影响进而带动第一单元5相对于第二单元6进行上下移动。由于脑电极21设置在上述第一单元5与第二单元6上，进而实现了单独控制不同脑电极21相距人体头部脑电检测区域的远近。

设置于驱动装置3近旁某一位置的驱动控制装置10以导线或无线通讯模块的方式电连接至驱动装置3的信号接收端上，用以在需要对驱动装置3功率或者步距角等运行参数进行调整时通过电信号的方式向驱动装置3发出调整指令。

为检测并记录在本发明所提供的帽体1使用过程中每个分体单元距离人体头皮(即在人体头皮上的脑电测试区域)的距离而可以在每个独立的分体单元内部设置有检测装置9，其可以将测试的距离数据连通自身与分块编号的身份代码传输至驱动控制装置10，再经由驱动控制装置10与数据传输模块17之间的电连接将距离数据传输至外部。检测装置9可以是超声波距离检测器一类的距离检测装置，其工作原理是将检测装置发生的超声波碰到人体头皮后反射的反射波被采集到的过程时间通过科学计算出检测器距离人体头皮的距离，继而得知分体单元距离人体头皮的距离。更为简易的做法是，通过精确设计驱动装置3、连接杆22和转动装置4之间的传动关系，可以通过科学推导或有限次的实验得出驱动装置3的活动度量(例如电机转轴的转动的圈数等参数)与转动装置带动第一单元5相对第二单元6的活动度量(例如相对上下移动距离)的关系公式，由此通过检测驱动装置3的活动度量可以间接检测第一单元5相对第二单元6的活动度量。上述两种检测方法检测出来的数据至少在用于控制第一单元5相对第二单元6的上下移动距离的用途上均可以使用。

本发明所述的脑电帽(如图1所示)，还包括VR面屏14、帽体1、外壳11、紫外灯18、数据接口16。

以非接触或部分接触形式环绕在用于检测被试者脑电状态的本发明提出的帽体1结构外围，按照大体符合标准人体头部的构型轮廓以及为降低自身重量、辅助被试者头部透气以及方便电极从外部插入被其包含在内部的帽体1上标准排布的电极孔之目的而以机械挖孔的方式对应每个电极孔的位置沿垂直于每个电极孔的圆形面的方向开设有面积稍大于电极孔圆形面的不规则多边形孔洞的布局设置有用以包裹性保护被置于其内部的分体下压式脑电帽的外壳11。同时，外壳11可以采用诸如高密度聚乙烯或者玻璃钢等硬质塑料材质制成以实现佩戴轻便之目的。

在用于保护帽体1的外壳11的以人类头部形状为构型的两侧中间部位对应人体耳朵处，以人体头部中心线为基准，对称设置有两个包覆整个耳朵器官的耳罩12。该耳罩12与保护外壳为一体式构件并且在空间上以适应大部分人类耳朵形状的构型方式在保护外壳的表面处隆起以在外壳11空间内形成用于容纳人体耳朵的隔音空腔，该隔音空腔内设置有可以是隔音海绵或者隔音板一类的高性能隔音材料，用以在被试者带上本新型脑电帽之后能隔绝外界的杂音以防止外部杂音对脑电测试的影响。

在用于保护帽体1的外壳11的以人类头部形状为构型的正面中心部位对应人体眼睛处，设置有一个可以覆盖整个眼部视线范围的VR面屏14。该VR面屏14在靠近耳朵两侧的位置上以焊接或者螺纹固定的方式连接有两个支撑块，上述两个支撑块的另一端分别与外壳11内部耳罩12外侧与耳罩12中心同轴的方向上以焊接或螺纹固定的两个旋转件13通过卡扣方式连接，使得该VR面屏12可以在外力(例如手动)的作用下可以沿人体头部弧状外沿方向顺时针或逆时针的转动以实现VR面屏14对眼睛的遮蔽和遮蔽解除。同时，VR面屏14靠近眼睛部位的一侧覆盖有显示功能的例如可以是数码显示器的显示设备，用以对被试者展示测试视频或者视觉性指令信息。VR面屏14背离眼睛部位的另一侧由不透光的材料制成以保证被试者不受外界视觉信息干扰。

在用于保护帽体1的外壳11的以人类头部形状为构型的上端部分对应覆盖人体头部位之处，在除开上述多边形挖孔部位之外的内壁空间上，以胶粘或者螺纹固定的方式以光照可以覆盖帽体1所有范围为目的针对性地设置有一个或者多个按照一定分布方式排列的紫外灯18，所有紫外灯18的电源线以胶粘等方式固定在保护外壳上半部位的弧面内侧且所有紫外灯18电源线被集成到一处设于上述数据传输模块17近旁的电子开关上。当电子开关接收到数据传输模块17输入的开启指令后，闭合紫外灯18电路使得紫外灯18通电发光，用以在测试开始之前和/或测试完成之后对外壳11内部进行杀菌消毒。

在用于保护帽体1的外壳11的以人类头部形状为构型的靠近下端对应人体脖子处的内部以胶粘或螺纹固定的方式设置有一个数据传输模块17。在数据传输模块17的近旁的外壳区域以机械开孔的方式开设有一个小型矩形开口用以在其之内以胶粘或焊接的方式设置一个按照其自身相对数据接口16的另一端的数据输出端以线排与输入端子接插的方式接入数据传输模块17的输入端的数据接口16。数据传输模块17的信号输出端分别以导线排连接到VR面屏14设备的数据接收接口、帽体1的驱动控制装置10的数据接收端以及电子开关。当数据传输模块17接收到数据接口16传输的信号资料后，经过其电路内部集成的单片机判断信号资料的内容后，按照不同的内容选择性地进行以下操作：

当数据传输模块17接收到的是外部由数据接口16输入的被试者个人信息(例如信息为该被试上一次使用本发明所述的新型多功能脑电帽时帽体1的分区域的压力信息或分体单元的相对位置信息)时，可以通过与帽体1的驱动控制装置10之间的电连接传输上述压力信息或者相对位置信息至帽体1的驱动控制装置10以辅助驱动控制装置10控制帽体1内部的驱动装置3的工作参数，以实现根据不同被试者的上一次使用本新型脑电帽的压力信息或相对位置信息自适应地调整脑电帽的下压位置使得脑电帽与被试者头部的贴合更加紧密。

当数据传输模块17接收到的是外部由数据接口16输入的视频资料信息(例如测试实施者希望对被试者展示的视觉测试信息或视觉性沟通指令信息)时，可以通过与VR面屏14的数据接收接口之间的电连接传输上述视频资料信息至VR面屏14，使得在VR面屏14在接收到视频资料信息之后可以在靠近被试者眼睛部位的一侧的显示设备上展示上述视频资料，以实现一些基于被试者视觉神经系统的脑电测试或者方便测试实施者在被试者隔绝外部试听干扰之后对被试者发出视觉性指令。

当数据传输模块17接收到的是外部由数据接口16输入的开启或关闭电子开关的指令时，可以通过与电子开关之间的电连接发送开启或关闭电子开关的指令以控制电子开关的开闭进而联动控制被设置在外壳11上半部位的紫外灯18的开闭，以实现对本脑电帽内部组件的选择性的杀菌消毒操作。

采用检测装置9、数据传输模块17、驱动控制装置10和驱动装置3连用的方式可以实现将患者第一次使用本发明提供的脑电帽时最终确定的分体单元下压距头皮距离的数据采集并记录于脑电帽内部存储系统或者通过数据接口16传输至脑电帽外部设备，以使得在同一名患者再次使用本发明提供的脑电帽时可以通过各种身份识别的方式自动或手动的通过数据接口16或者脑电帽自身安装的内部存储系统向数据传输模块17传输下压参数，继而驱动控制装置10接收到数据传输模块17传输的下压参数后转化为控制指令控制驱动装置3运作，以实现根据记录的不同患者的头型情况做出快速的适应性下压调整操作，避免了医护人员再次调整浪费时间的问题，提高工作效率。

本发明名称所述分体下压是指将帽体1拆分为多个互相之间通过拼插结构20连接的分体连块2，且每个分体连块2内的第一单元5与第二6单元之间可以通过连接于两者之间的驱动系统19相对于彼此在靠近与远离人体头部的方向上移动，以此实现每个分体单独下压的操作。本发明名称所述多功能是指除上述分体下压的功能之外，还引入了VR面屏14对患者外界视觉信息遮蔽以及视觉信息传达的功能、耳罩12对患者外界听觉信息的隔绝功能、数据传输模块17提供的视频数据传输、压力数据传输以及紫外灯18电子开闭控制功能和紫外灯18的消毒杀菌功能。

本发明使用的数据传输模块和驱动控制装置可以采用例如STM32F051C8T6等型号的单片机或者具有相似功能或电路设计的PLC制成，结构简单，形状小巧。另外本发明用于控制紫外灯18开闭的电子开关可以采用欧姆龙G5V-1等型号的微型继电器制成。上述数据芯片或电子开关均属于现有技术，本发明涉及到的控制过程可经由简单的元器件设计实现。

本发明使用过程中，在患者带上本发明提供的新型脑电帽之后，如果患者为第一次使用本脑电帽，则将进行下一步地调整脑电帽帽体1的下压状态，若患者为再次使用本脑电帽，可通过数据接口16传输该患者上一次使用本脑电帽式帽体1的下压状态参数，经由数据传输模块17至驱动控制装置10至驱动装置3的电信号控制线路传输至驱动装置3，进而控制驱动装置3的下压参数，使得帽体1下压到针对该患者合适的位置，医护人员仅需要在此基础上进行微调即可投入下一步的脑电测试。上述针对第一次使用的患者的调整帽体1的过程可以是由医护人员按照患者头型大小、头部凸起幅度、脑电极21长度或者是脑电信号预测试强度等参数通过上述数据通路控制帽体1的下压参数使得帽体1更加合理地贴合患者头部，上述调整过程中的至少一些过程可以由程序控制自动进行，减少医护人员的劳动。调整好帽体之后，安设于帽体1内部的检测装置可以检测帽体1距离患者头部的距离参数并通过数据接口16连接的电信号通路传出，以用于针对该患者下一次使用本脑电帽的下压参数的参考。随后，医护人员或患者将VR面屏14沿患者头部弧面方向转动放下，使得VR面屏14遮蔽患者对外界环境的视觉。同时，由于本脑电帽上带有的耳罩12部件，患者对外界环境声音的听觉也被隔绝。当需要对患者进行视觉信息传递已进行视觉相关脑电测试或者对患者发出指令时，医护人员可以通过数据接口16连接的电信号通路向VR面屏14发送视频信息。在本脑电帽使用之前或之后，医护人员可以有选择地通过数据接口16连接的电信号通路开启布设在本脑电帽外壳11内部的紫外灯18，以实现对脑电帽内部的杀菌消毒。

本发明涉及的脑电极21还包括以下部件之一：拨发部23、电极固定片24以及电阻抗感应器25，所述脑电极21(如图5所示)通过电极固定片24可拆卸地连接于所述帽体1上的电极通孔，所述脑电极21的外围局部位置处设置有至少一个用于测量脑电极电阻值的电阻抗感应器25，所述脑电极的至少一部分区域内设置有至少一个随所述脑电极21运动而活动的拨发部23。

根据一种优选实施方式，脑电帽的帽体1背离患者头部外侧面上的若干圆形电极通孔正上方以诸如胶粘的方式连接有大致呈圆盘状的电极固定片24。

优选地，所述大致呈圆盘状的电极固定片24(图6所示)内部有大致呈圆环形的空腔，该空腔作为脑电极21与患者头部相应脑电采集区域接触的连接通道，其与脑电极21接触连接的内壁面上设置有诸如螺纹式的结构，在脑电帽处于准备阶段或运行状态时，通过电极固定片24内壁面与脑电极21周向外侧面间的螺纹结构来实现脑电极21与脑电帽的帽体1之间非固定式的可调连接。

根据一种优选实施方式，在位于所述脑电帽的帽体1外表面的若干圆形电极通孔正上方以胶粘方式连接的电极固定片24的内部空腔中，通过螺纹式固定结构在垂直于该空腔的方向上设置有一大致呈圆柱状且外壁面周向外侧沿脑电极进入电解孔自上而下方向上具有半螺纹式结构的可调节的多功能的脑电极21，位于沿该脑电极21周向外侧面至少一部分区域内设置有诸如螺纹形式的第一连接面27，其余部分可设置为诸如平面形式的第二连接面28。

优选地，所述脑电极21与电极固定片24通过第一连接面27上的螺纹结构连接，且通过螺纹结构可实现对该脑电极21的方位调节以适应其在检测过程中对于患者头部脑电信号采集多样化的实际应用状况且一定程度上提高患者使用过程中的舒适度，具体地，通过顺时针和/或逆时针转动脑电极21将其向下穿过电极固定片24进而将脑电极21固定于电极通孔内，反之顺时针和/或逆时针转动则将脑电极21从电极固定片24拨出进而脱离电极通孔。所述脑电极21主要通过与患者头部相应脑电采集区域接触来采集脑电波信号，并将所采集的脑电波信号以电信号方式传递到外部与脑电极21电路连接的脑电波信号采集设备中去。

根据一种优选实施方式，在位于所述大致呈圆柱状且外壁面周向外侧上具有半螺纹结构的脑电极21沿其轴线自上而下的底部周向外侧的第二连接面28上通过连接件26连接有若干可等距设置的随脑电极21转动而运动的拨发部23。

优选地，所述拨发部23能够呈弯曲螺旋弧面状，其靠近脑电极21一侧上端的第一接触点29与连接件26相连，下端与患者头皮接触的第一接触点30可设置成圆滑接触边，以减小其外圈尖锐感从而减轻对患者头部的刺激，同时，通过所述弯曲螺旋弧面状的结构，可以增大患者头发与拨发部23接触后的滑动摩擦力，减小患者头发接触拨发部23并随拨发部23相对转动过程中患者头发与拨发部23之间的相对位移进而增大拨发部23的拨发面积以提高拨发效率。

优选地，所述拨发部23与患者头部接触的至少一侧接触面31上可设置有至少一种不规则的诸如颗粒、波纹和/或锯齿等本领域技术人员熟知的用于增大表面摩擦力的形状(如图7所示)，其用于增大患者头发与拨发部23之间的滑动摩擦力，从而达到将患者头发挂靠于拨发部23的表面并拨开以使脑电极21与患者头皮上的相应脑电采集区域充分接触的目的。

优选地，所述拨发部23应首选不吸水和/或不吸油的橡胶和/或塑料等一系列具有相同或相似性质的材料，以避免在拨发过程中患者头部出汗和/或出油从而导致拨发部23与患者头发接触后的摩擦力减轻。

根据一种优选实施方式，所述拨发部23以诸如铰接的方式连接于脑电极21的周向外侧的第二连接面28至少一部分区域上，且脑电极21轴向方向上通过连接件26与拨发部23连接后形成传动结构，所述传动结构通过诸如机械传动和/或电磁驱动力等一系列本领域技术人员熟知的力传导形式以形成拨发部23随脑电极21转动而相对运动的姿态。具体地，在脑电极21处于非工作状态时，拨发部23以脑电极4中轴线为中心呈收拢状聚集于脑电极21底部的轴向外侧上，当顺时针和/或逆时针转动脑电极21将其沿垂直电极孔方向向下插入时，通过脑电极21与拨发部23连接间的传动机构带动拨发部23的转动，即在脑电极21顺时针和/或逆时针向下转动的过程中，拨发部23也将以脑电极21的轴线为旋转中心以诸如花瓣展开的形式以顺时针和/或逆时针的姿态同步散开，同时将位于脑电极21外围与拨发部23接触的头发拨开；而当顺时针和/或逆时针转动脑电极21将其沿垂直电极孔方向向上抽离时，通过脑电极21与拨发部23连接面上的传动机构带动拨发部23的转动，即在脑电极21顺时针和/或逆时针向上转动的过程中，拨发部23也将以脑电极21的轴线为旋转中心以顺时针和/或逆时针的姿态同步收拢，以方便将脑电极21从电极孔中顺利取出。

根据一种优选实施方式，在位于所述大致呈圆柱状且外壁面周向外侧上具有半螺纹结构的可调节的多功能的脑电极21顶部周向外侧面设置有用于测量及反馈脑电极电阻值的电阻抗检测反馈装置。

优选地，所述电阻抗检测反馈装置中的至少一个电阻抗感应器25可拆卸地连接于脑电极21的周向外侧面上，所述电阻抗感应器25与外部的控制识别装置电路连接，该电阻抗感应器25用于实时测量及反馈脑电极21的电阻值，以在脑电波信号采集过程中，针对不同脑电极的电阻值的变化情况判断各脑电极的运行状态，以实现针对性地调节阻抗不达标的脑电极和/或选择性地添加导电膏及改变注入量等从而提高脑电信号的采集精度。

对于本发明提出的脑电极21，在使用时，首先将帽体1按照要求佩戴于患者头部对应区域后，其次，将表面连接有电阻抗感应器25的若干用于收集脑电波信号的脑电极21通过电极固定片24固定于帽体上的电极通孔内，利用电极固定片24与脑电极21间的适配关系来调整脑电极21与患者头部脑电波信号采集区域间的接触距离，已实现对脑电极21的调节功能，在调节脑电极21与患者头部脑电波信号采集区域的距离关系的同时，设置于脑电极21部分区域内的拨发部23可响应于脑电极的转动而沿其旋转轴向外围展开和/或收拢，例如，当顺时针转动脑电极时，其底部的拨发部23能够以脑电极21为旋转轴缓慢展开并将位于其附近的患者头发拨开，而当逆时针转动脑电极21时，其底部的拨发部23能够以脑电极21为旋转轴缓慢收拢并将患者头发复原从而将脑电极21从帽体1上的电极通孔中取出。此外，位于脑电极21局部位置处设置有至少一个与外部控制及识别装置电路连接的电阻抗感应器26，其用于实时检测并反馈电阻数值，在一些优选实施例中上述电阻抗感应器26与数据传输模块17电连接，外部或者数据传输模块17自身可以通过电阻抗感应器26采集的电阻信息反馈到驱动控制装置控制分离连块上的相对下压过程，使得整个下压调整过程更加精确。

综上所述，本发明所提供的脑电极21，能够在脑电波信号采集过程中，针对实际的治疗和/或研究需求，对脑电极进行方位调节的同时消除诸如患者头发等物理因素的对信号采集精度的干扰，此外，能够实时检测及反馈采集过程中电阻值以提高整体的准确性，最终实现可调节及多功能的目的。

优选地，训练设备还包括脑电帽，脑电帽按照能够稳定舒适地与患者接触的方式采用双轨脑电帽、发带式、头箍式、不对称式、颅骨缺损病人专用、卧位专用、柔性骨架结构，采集信号稳定精准、方便舒适。

优选地，在对患者通过虚拟现实技术进行训练的情况下，医生能够参与互动训练和虚拟场景中指导。

优选地，认知、言语、吞咽、运动相关信号信息的采集方法为同时采集脑电和近红外信号的双模态采集方式。使得研究人员可以对脑功能的变化情况有更全方位且清楚的了解。在美国加州大学旧金山分校，其科研团队把人的脑电波转译成英文句子，最低平均错误率低至3％，大大提高了采集信息的准确度。近红外被认为能满足以上要求的脑功能成像技术，为脑科学基础研究和临床应用提供了全新的观测手段。随着人体代谢情况变化，可进行实时监测。通过对这种血液动力学变化进行观测，推测神经活动。因此对患者的脑电波和近红外信号进行采集能够帮助系统和医护人员准确的识别患者的想象和需求。

优选地，训练设备还包括脑电帽，脑电帽按照能够稳定舒适地与患者接触的方式采用双轨脑电帽、发带式、头箍式、不对称式、颅骨缺损病人专用、卧位专用、柔性骨架结构。使得不同的脑部结构甚至为脑部非正常结构的患者提供舒适的稳定的脑电帽，保证脑电信号的稳定传输。双轨脑电帽的结构如图8所示。

所有上述实施例中的特点和设计理念可以做出可以预见的增添或组合，以得出新的设计方案。应该理解，那些不偏离本发明全部范围和设计思路的对装置，方法和/或系统的所有修改(例如添加和/或删除)应该包含在本发明的所有等同设计和保护范围之中。

Claims (9)

1.一种分体下压多功能脑电帽，至少包括：

帽体(1)，其佩戴于患者头部，由多个分体连块(2)组成，

其中，各个分体连块(2)分别包括用于承载检测患者头部对应区域脑电信号的脑电极(21)的第一单元(5)和第二单元(6)，两者能够相对改变位置，

其特征在于，

所述第一单元(5)和第二单元(6)均贴近于人体头部的弧面，所述分体连块的所述第一单元(5)通过设置于所述第一单元(5)与所述第二单元(6)的至少一部分区域之间的驱动系统(19)而活动连接于所述第二单元(6)，其中，设置于所述第一单元(5)和所述第二单元(6)上的所述脑电极(21)至少能够跟第一单元随所述第一单元(5)与所述第二单元(6)的在第一方向上的相对移动而靠近和/或远离位于患者头部的脑电检测区域；

所述驱动系统(19)至少具有驱动装置(3)、转动装置(4)和连接杆(22)，其中，所述设置于第二单元(6)至少一部分区域内的所述驱动装置（3）传动连接于连接杆(22)的一端，所述连接杆(22)的另一端沿所述第二单元(6)至所述第一单元（5）方向延伸至所述第一单元(5)并与设置在所述第一单元(5)的所述转动装置(4)转动地连接形成驱动系统(19)，所述驱动系统(19)能够将所述驱动装置(3)产生的力通过所述连接杆(22)传导至所述转动装置(4)，使得所述转动装置(4)能够受力驱动第一单元(5)相对于第二单元(6)下降或上升。

2.根据权利要求1所述的脑电帽，其特征在于，设有接插结构(20)的分体连块(2)凭借各自的相应接插结构(20)与相邻的具有同样接插结构(20)的分体连块(2)可动连接，进而形成所述帽体(1)，使得当所述帽体(1)被安置在患者头部之后，相邻的所述分体连块(2)之间的距离能够在第二方向有限度地伸展或缩短以适应不同患者头部大小，并且所述分体连块(2)能够在第一方向移动。

3.根据权利要求2所述的脑电帽，其特征在于，所述接插结构(20)能够设置为滑块(8)和滑槽(7)的组合，其中，所述滑块(8)上设置有至少一个能够有限度伸长或缩短的伸缩组件，位于相邻分体连块(2)上设置的所述滑块(8)和所述滑槽(7)能够建立相互接插限位的关系，使得所述分体连块(2)在有限度的伸缩组件的活动限位下能够在第二方向有限度地伸展或缩短与相邻分体连块(2)之间的距离以适应不同患者头部大小，并且在沿第一方向设置的滑块(8)和滑槽(7)所限定的滑动路径下能够沿第一方向滑动移动。

4.根据权利要求1所述的脑电帽，其特征在于，所述转动装置(4)包括阻尼转轴(32)和底座(33)，其中，连接于所述连接杆(22)一端的所述阻尼转轴(32)通过底座(33)上至少一个固定点固定于所述底座(33)之上，所述底座(33)的另一部分连接至所述第一单元(5)上，使得所述阻尼转轴(32)能够被所述连接杆(22)传导过来的力所驱动而带动所述底座继而带动所述第一单元(5)相对于所述第二单元(6)下降或上升。

5.根据权利要求1所述的脑电帽，其特征在于，所述分体连块(2)还包括检测装置(9)，其中，所述第一单元(5)和所述第二单元(6)内设置至少一个所述检测装置(9)，使得所述第一单元(5)和所述第二单元(6)中的至少一个单元距离患者头部脑电检测区域的远近数值能够被所述检测装置(9)所检测。

6.根据权利要求5所述的脑电帽，其特征在于，所述分体连块(2)还包括驱动控制装置(10)，所述驱动控制装置(10)与所述检测装置(9)电连接，所述驱动控制装置(10)还与所述驱动装置（3）电连接，使得所述检测装置(9)所测得的距离数值至少能够传输至所述驱动控制装置(10)或者所述驱动控制装置(10)至少能够将电信号传输至所述驱动装置（3）以改变所述驱动装置（3）的运作参数。

7.根据权利要求1所述的脑电帽，其特征在于，还包括外壳(11)、耳罩(12)、旋转件(13)和VR面屏(14)，在所述外壳(11)两侧对称靠近人体耳部的位置与外壳一体式构成耳罩(12)，在所述耳罩(12)外壁沿所述耳罩中心轴线靠外的方向上分别设置有至少两个旋转件(13)，

与至少两个与旋转件(13)连接的可转动的支撑块(15)分别转动地连接至VR面屏(14)的至少两个端点，使得所述VR面屏(14)能够以不接触所述外壳(11)与所述帽体(1)的方式沿人体头部弧状外沿方向顺时针或逆时针转动。

8.根据权利要求7所述的脑电帽，还包括电子开关和紫外灯（18），其特征在于，在所述外壳(11)至少一部分区域内设置有数据接口(16)，所述数据接口(16)连接至设置于近旁的位于所述外壳(11)至少一部分区域内的数据传输模块(17)，所述数据传输模块(17)与所述VR面屏(14)、驱动控制装置(10)和电子开关电连接，所述电子开关设置于安装在所述外壳内侧的所述紫外灯（18）的供电回路上。

9.根据权利要求1所述的脑电帽，还包括：

拨发部(23)，其用于将所述脑电极（21）与患者头皮接触区域的头发拨开，

其特征在于，

在位于所述脑电极（21）的至少一部分区域内设置有至少一个随所述脑电极（21）运动而活动的拨发部(23)，其中，所述拨发部(23)至少能够随所述脑电极（21）转动而沿垂直于所述脑电极（21）的方向展开和/或收拢进而将位于所述脑电极（21）与脑电采集区接触点附近的头发拨动和/或随所述脑电极（21）沿轴向移动状态下将所述脑电极（21）与脑电采集区接触点附近的头发沿所述脑电极（21）轴线方向进行拉动。

Images