CN113384793A - 一种头盔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种头盔，包括头盔本体、安装在所述头盔本体上的声音振动刺激装置和信号采集装置以及与所述声音振动刺激装置和信号采集装置相连的主控装置，所述主控装置包括媒体模块，所述媒体模块包括但不限于用于驱动所述声音振动刺激装置的波形及其相关声音信号文件，所述信号采集装置采集当前脑功能信息，所述主控装置根据所述脑功能信息匹配相应的波形及其相关声音信号文件，并控制所述声音振动刺激装置输出相对应的声音振动刺激至头部。本发明公开的一种头盔，实时监测脑活动状态，自适应调整输出，结合声音信息和物理振动实现生理‑心理双模态脑调控。

Description

一种头盔
技术领域
本发明涉及健康、医疗、康复技术领域，特别涉及一种头盔。
背景技术
情绪焦虑、睡眠障碍危害着很多人，严重影响健康、日常生活质量以及工作效率和安全。
对于情绪状态、睡眠状态的监测，目前最常用的是监测脑电图、心电图、心率、呼吸、血氧饱和度、体位等生理状态，通过这些生理状态去判别心理反应和睡眠反映，该监测方法由于专业性和设备复杂性的原因，难以实现家用。
对于情绪状态、睡眠状态的调控，目前常采用物理方法进行干预，比如按摩放松以及电刺激和磁刺激。其中，以按摩放松为目的的干预方法效果不明显且个体差异显著；而电刺激、磁刺激的方法效果明显但舒适度较差，且电刺激通常需要导电介质(如水、凝胶等介导)，体验感差且不适用于长时间使用。除此之外，电磁刺激方式容易对进行睡眠监测的脑电图产生电磁干扰，限制了基于大脑功能活动的闭环睡眠调控技术的实现。因此有必要对现有技术予以改进以克服现有技术中的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种头盔，实时监测脑活动状态，自适应调整输出，结合声音信息和物理振动实现生理-心理双模态脑调控。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种头盔，包括头盔本体、安装在所述头盔本体上的声音振动刺激装置和信号采集装置以及与所述声音振动刺激装置和信号采集装置相连的主控装置，所述主控装置包括媒体模块，所述媒体模块包括但不限于用于驱动所述声音振动刺激装置的波形及其相关声音信号文件，所述信号采集装置采集当前脑功能信息，所述主控装置根据所述脑功能信息匹配相应的波形及其相关声音信号文件，并控制所述声音振动刺激装置输出相对应的声音振动刺激至头部。
作为优选，所述声音振动刺激装置包括一个或多个与所述媒体模块相连的振动器，所述振动器的有效频宽为0-20kHz，功率为0-50w，所述振动器设置位置包括但不限于对应前额的神庭穴、头顶的前顶与百会穴之间、耳尖与头顶间的目窗与正营穴之间以及后脑的风池穴与脑空穴之间。
作为优选，所述信号采集装置包括多个脑信号采集器，所述脑信号采集器设置位置包括但不限于对应前额到太阳穴之间、枕叶、顶叶、两侧颞叶。
作为优选，所述声音振动刺激装置与所述头盔本体之间以及所述信号采集装置与所述头盔本体之间设置有调节组件。
作为优选，所述调节组件包括连接在所述声音振动刺激装置与所述头盔本体之间以及所述信号采集装置与所述头盔本体之间的弹性件。
作为优选，所述调节组件包括多根交错设置在所述头盔本体内的绑带，所述声音振动刺激装置和所述信号采集装置选择性的扣设在若干个开设在所述绑带上的扣孔内。
作为优选，所述调节组件包括多根交错设置在所述头盔本体内的滑轨，所述声音振动刺激装置和所述信号采集装置滑动设置在所述滑轨内。
作为优选，所述主控装置还包括与所述信号采集装置相连的状态判别模块，所述状态判别模块根据采集的脑功能信息判别当前大脑状态。
作为优选，所述主控装置还包括与所述连接在所述状态判别模块和媒体模块之间的控制模块，所述控制模块根据所述大脑状态匹配所述媒体模块中相对应的波形及其相关声音信号文件。
作为优选，所述主控装置还包括声音处理模块，所述声音处理模块对外部音频文件进行个性化生理状态相关声音信号处理，生成可添加至所述媒体模块中的波形及其相关声音信号文件。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明的头盔，在头盔本体上安装声音振动刺激装置和信号采集装置，通过主控装置根据脑功能信息匹配相应的波形及其相关声音信号文件，并控制声音振动刺激装置输出相对应的声音振动刺激至头部，利用声波信号既能承载“声音信号”又是一种“振动信号”的独特性，将基于机械振动传导声动能的生理调控，与基于音乐、语音放松疗法的心理调控相结合，以声波为载体，传递“声音信号”和“振动动能”实现生理-心理双模态调控，根据实际使用者自身的情况进行调控，调控效果明显、操作更安全、舒适性更强。
2、在本发明的头盔的优选方案中，振动器和脑信号采集器设置在头部特定穴位或穴位附近，调控效果更好。
3、在本发明的头盔的优选方案中，振动器和脑信号采集器与头盔本体之间设置了调节组件，使头盔可以适用于不同头围的使用者，设计更人性化、适应性强。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：
图1是本发明一种头盔的一个视角的结构示意图；
图2是本发明一种头盔的另一个视角的结构示意图；
图3是本发明中主控装置的结构框图。
图中所示：
1、头盔本体；2、声音振动刺激装置；21、振动器；3、信号采集装置；31、脑信号采集器；4、主控装置；41、媒体模块；42、状态判别模块；43、控制模块；44、电源模块；45、信号处理模块；46、声音处理模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
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“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图3所示，对应于本发明的一种较佳实施例的头盔，包括头盔本体1、安装在头盔本体1上的声音振动刺激装置2和信号采集装置3以及与声音振动刺激装置2和信号采集装置3相连的主控装置4，主控装置4优选的也安装在头盔本体1上，主控装置4与信号采集装置3和声音振动刺激装置2之间可以是通信连接，也可以是电连接，通信连接可以是有线通信和/或无线通信，无线通信包括但不限于蓝牙通信、WIFI通信及其它无线通信。主控装置4包括媒体模块41，媒体模块41包括但不限于用于驱动声音振动刺激装置2的波形及其相关声音信号文件，该波形及其相关声音信号文件具有宽频带、高功率(高能量)等特点，可以使振动器21产生声音振动刺激。信号采集装置3采集当前脑功能信息，主控装置4根据脑功能信息匹配相应的波形及其相关声音信号文件，并控制声音振动刺激装置2输出相对应的声音振动刺激至头部。
声音振动刺激装置2包括一个或多个与媒体模块41相连的振动器21，振动器21设置位置包括但不限于对应前额的神庭穴、头顶的前顶与百会穴之间、耳尖与头顶间的目窗与正营穴之间以及后脑的风池穴与脑空穴之间。在上述的这些穴位上或附近进行声音振动刺激，可以很好的放松按摩大脑，对大脑进行生理调控；也可以将声音传递至耳朵，对大脑进行心理调控。优选的，振动器21的有效频宽为0-20kHz，功率为0-50w，其可支持输出一个具有宽频带、高能量的振动信号，该振动信号一方面通过空气传输至人耳形成以声音为介质的情绪、认知等功能的心理调控；另一方面作用于人体头部相应穴位，使头部感受到明显的振感形成以物理振动的动能为载体的生理调控。振动器21的个数可以根据调控功能环路节点的个数需求设置振动器个数，优选采用1个-16个振动器21根据需要布置在头顶对应区域。
信号采集装置3包括多个脑信号采集器31，脑信号采集器31设置位置包括但不限于对应前额到太阳穴之间、枕叶、顶叶、两侧颞叶等，这几个区域的脑电信号包含了丰富的生理信息，通过采集这些区域的脑电信号，可以很好支持后续的大脑状态判别。
具体的，为了配合不同头围的使用者，在声音振动刺激装置2与头盔本体1之间以及信号采集装置3与头盔本体1之间设置有调节组件(图未示)。在一种优选实施方式中，调节组件可以是连接在声音振动刺激装置2与头盔本体1之间以及信号采集装置3与头盔本体1之间的弹性件(如弹簧等)，当使用者带上后，通过弹性件来适应性的调整振动器21与头盔本体1之间以及脑信号采集器31与头盔本体1之间的距离，以配合不同头围的使用者佩戴头盔。在另一优选实施例中，调节组件可以是多根交错设置在头盔本体1内的绑带，绑带沿着人体头部穴位分布排布，每根绑带上开设有若干个扣孔，声音振动刺激装置2和信号采集装置3可以选择性的扣设在扣孔内，适应性的调整振动器21和脑信号采集器31的位置，以配合不同头围的使用者佩戴头盔时，振动器21和信号采集装置3可以安装在相应位置或相应位置附近；在另一种实施方式中，调节组件可以是多根交错设置在头盔本体1内的滑轨，滑轨沿着人体头部穴位分布排布，振动器21和脑信号采集器31滑动设置在滑轨内，同时搭配锁定组件适应性的调整振动器21和脑信号采集器31的位置，以配合不同头围的使用者佩戴头盔时，振动器21和信号采集装置3可以安装在相应位置或相应位置附近。
如图3所示，主控装置4还包括与信号采集装置3相连的状态判别模块42、与状态判别模块42相连的控制模块43以及为整个头盔供电的电源模块44，媒体模块41与控制模块43相连，电源模块44包括但不限于蓄电池、太阳能电池、锂亚电池及其他供电形式。
在本实施例中，信号采集装置3和状态判别模块42之间设置有信号处理模块45。状态判别模块42通过信号处理模块45接收信号采集装置3采集的当前脑电信号，并根据采集的当前脑电信号判别当前大脑状态。媒体模块41包括一个或多个与大脑状态相对应的用于驱动声音振动刺激装置的波形及其相关声音信号文件，控制模块43根据大脑状态匹配相对应的波形及其相关声音信号文件。波形包括但不限于媒体模块41内保存的波形、由媒体模块41根据生理信号自动生成的波形、以及外部添加的波形，与波形相关的声音信号文件包括但不限于声音振动幅度、振动频率、刺激时间长度等。
进一步的，为了提高设备的多样性，用户可根据喜好改变媒体模块41中的波形及其相关声音信号文件。主控装置4还设置有声音处理模块46，声音处理模块46对外部音频文件进行个性化生理状态相关声音信号处理，生成可添加至媒体模块41中的波形及其相关声音信号文件，具有宽频带、高功率(高能量)等特点，与媒体模块41中现有的波形具有相同的特性，可以使振动模块产生声音振动刺激。个性化生理状态相关声音信号处理包括但不限于改变幅度、频率、自适应滤波、自适应建模、生理状态判别与预测。
当使用者带上头盔后，信号采集装置3开始采集当前脑功能信息，并反馈给状态判别模块42判断大脑状态，控制模块43接收到大脑状态后，匹配媒体模块41中的相对应的波形及其相关声音信号文件，由振动器21输出相对应的声音振动刺激传递至使用者头部，通过声音和振动同时进行辅助睡眠、舒缓情绪和按摩放松训练，有助于缓解失眠。本实施例中的头盔应用场景包括但不限于家用、办公室、专业医疗机构、机场及美容院等商业空间、VR或者AR等电子游戏、自行车户外运动等。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (10)

1.一种头盔，其特征在于，包括头盔本体、安装在所述头盔本体上的声音振动刺激装置和信号采集装置以及与所述声音振动刺激装置和信号采集装置相连的主控装置，所述主控装置包括媒体模块，所述媒体模块包括但不限于用于驱动所述声音振动刺激装置的波形及其相关声音信号文件，所述信号采集装置采集当前脑功能信息，所述主控装置根据所述脑功能信息匹配相应的波形及其相关声音信号文件，并控制所述声音振动刺激装置输出相对应的声音振动刺激至头部。
2.根据权利要求1所述的头盔，其特征在于，所述声音振动刺激装置包括一个或多个与所述媒体模块相连的振动器，所述振动器的有效频宽为0-20kHz，功率为0-50w，所述振动器设置位置包括但不限于对应前额的神庭穴、头顶的前顶与百会穴之间、耳尖与头顶间的目窗与正营穴之间以及后脑的风池穴与脑空穴之间。
3.根据权利要求1所述的头盔，其特征在于，所述信号采集装置包括多个脑信号采集器，所述脑信号采集器设置位置包括但不限于对应前额到太阳穴之间、枕叶、顶叶、两侧颞叶。
4.根据权利要求1所述的头盔，其特征在于，所述声音振动刺激装置与所述头盔本体之间以及所述信号采集装置与所述头盔本体之间设置有调节组件。
5.根据权利要求4所述的头盔，其特征在于，所述调节组件包括连接在所述声音振动刺激装置与所述头盔本体之间以及所述信号采集装置与所述头盔本体之间的弹性件。
6.根据权利要求4所述的头盔，其特征在于，所述调节组件包括多根交错设置在所述头盔本体内的绑带，所述声音振动刺激装置和所述信号采集装置选择性的扣设在若干个开设在所述绑带上的扣孔内。
7.根据权利要求4所述的头盔，其特征在于，所述调节组件包括多根交错设置在所述头盔本体内的滑轨，所述声音振动刺激装置和所述信号采集装置滑动设置在所述滑轨内。
8.根据权利要求1至7任一项所述的头盔，其特征在于，所述主控装置还包括与所述信号采集装置相连的状态判别模块，所述状态判别模块根据采集的脑功能信息判别当前大脑状态。
9.根据权利要求8所述的头盔，其特征在于，所述主控装置还包括与所述连接在所述状态判别模块和媒体模块之间的控制模块，所述控制模块根据所述大脑状态匹配所述媒体模块中相对应的波形及其相关声音信号文件。
10.根据权利要求1至7任一项所述的头盔，其特征在于，所述主控装置还包括声音处理模块，所述声音处理模块对外部音频文件进行个性化生理状态相关声音信号处理，生成可添加至所述媒体模块中的波形及其相关声音信号文件。
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