CN114391850B - 一种力反馈自适应调节接触效果的脑电帽 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，属于脑电波测量领域，包括帽体和分布在帽体上的多个电极模块，每个电极模块包括电极及设置于电极和帽体之间的压力传感器。与现有技术相比，本脑电帽使用便捷，无需按传统方法周期性地测量每个电极的接触阻抗。而且结构简单，通过在帽体上集成多个电极模块，电极可以采集脑电信号，压力传感器可以采集电极与头皮间的压力，方便医护人员通过测量到的压力值来判断电极与头皮间的接触效果，并据此对脑电帽佩戴的松紧程度进行调整，进而保证信号质量。
Description
技术领域
本发明属于脑电波测量领域，具体涉及一种自适应地基于监测压力调节电极接触效果的脑电帽。
背景技术
脑电波是大脑活动时大量神经元的电活动在头皮表面表现出的电压波形，在临床上被广泛应用于监护和诊断。脑电信号幅度微弱，为了获得高质量的信号，需要尽可能地改善电极与头皮的接触效果，即降低电极与头皮的接触阻抗。传统的脑电采集使用含有Ag/AgCl凝胶的湿电极。由于湿电极具有刺激皮肤、使用寿命短的缺点，现在的趋势是使用不含有凝胶的干电极。干电极不含凝胶，必须与头皮紧密接触才能实现较低的接触阻抗。
为了在脑电采集过程中调整接触效果以提升信号质量，传统的方法是周期性地测量每个电极的接触阻抗，调节电极使其接触阻抗降低。然而，对电极的接触阻抗的测量需要较为复杂的设备，不利于集成在便携式脑电采集设备中。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种力反馈自适应调节接触效果的脑电帽。
本发明提供了一种力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，具有这样的特征：包括帽体和分布在帽体上的多个电极模块，每个电极模块包括电极及设置于电极和帽体之间的压力传感器。
在本发明提供的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽中，还可以具有这样的特征：压力传感器包括三层结构，分别为位于中间层的电介质及位于电介质两侧的两块电极板。
优选地，压力传感器采用另一电极板代替电极和与电极紧邻接触的电极板。
优选地，压力传感器为电阻式压力传感器或电容式压力传感器。
优选地，电极板采用导电弹性材料制成。进一步优选地，该导电弹性材料为含有PDMS的复合材料。
在本发明提供的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽中，还可以具有这样的特征：电极采用导电弹性材料制成。
优选地，该导电弹性材料为含有PDMS的复合材料。
在本发明提供的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽中，还可以具有这样的特征：每个电极模块还包括膨胀模块，膨胀模块设置于压力传感器和帽体之间。
优选地，膨胀模块采用充气或加热的方式膨胀。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，与现有技术相比，因为在帽体集成有多个电极模块，每个电极模块包括电极及设置于电极和帽体之间的压力传感器，所以本脑电帽能通过电极模块采集脑电信号及电极与头皮间的压力，方便医护人员通过测量到的压力值来判断电极与头皮间的接触效果，并据此对脑电帽佩戴的松紧程度进行调整，以提升信号质量。此外，电极模块还可以内置膨胀模块，通过使其膨胀来改善电极与头皮的接触效果。
附图说明
图1是本发明的实施例1中脑电帽及其佩戴在使用者头上的示意图；
图2是本发明的实施例1中帽体和电极模块的剖视示意图；
图3是本发明的实施例2中帽体和电极模块的剖视示意图；
图4是本发明的实施例3中帽体、电极模块、膨胀模块的剖视示意图。
附图标记说明：
10帽体；20电极模块；21电极；211电极导线；22压力传感器；221第一电极板；2211第一电极板导线；222电介质；223第二电极板；2231第二电极板导线；224第三电极板；2241第三电极板导线；23膨胀模块。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明作具体阐述。
实施例1
图1是脑电帽及其佩戴在使用者头上的示意图。
如图1所示，本实施例提供了一种力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，包括帽体10和分布在帽体10上的多个电极模块20。帽体10可以佩戴在使用者的头上，每个电极模块20通过与使用者的头皮接触，采集所接触的头皮区域的脑电信号。
帽体10用于安置多个电极模块20，并便于将多个电极模块20同时佩戴。帽体10可以采用布料、皮革、橡胶、聚合物、无纺布或其他常规的材质制成，考虑到穿戴舒适度，优选采用轻薄透气的高分子复合材料或无纺布制成。
图2是帽体和电极模块的剖视示意图。
如图2所示，每个电极模块20包括电极21和压力传感器22。
电极21设置于帽体10的内表面侧，电极21用于采集接触的头皮区域的脑电信号，电极21连接有用于传输脑电信号的电极导线211。电极21可以采用任何导电材料，考虑到穿戴舒适度，优选采用导电弹性材料，具体地，可以是含有PDMS(中文名称为聚二甲基硅氧烷，下同)的复合材料。
压力传感器22设置于电极21和帽体10之间，压力传感器22用于采集电极21和头皮之间的压力。压力传感器22包括三层结构，分别为位于中间层的电介质222及位于电介质222两侧的第一电极板221和第二电极板223，第一电极板221连接有用于传输第一电极板221电信号的第一电极板导线2211，第二电极板223连接有用于传输第二电极板223电信号的第二电极板导线2231。需要说明的是，“第一”、“第二”等表述仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义，本实施例以第一电极板221对应帽体10侧、第二电极板223对应头皮侧作说明。
其中，压力传感器22可以是电阻式压力传感器、电容式压力传感器或其他类型的压力传感器。电介质222、第一电极板221、第二电极板223可以采用任何导电材料，考虑到穿戴舒适度，优选采用导电弹性材料，具体地，可以是含有PDMS的复合材料。
本实施例脑电帽在使用时，将帽体10佩戴在使用者头上，保证各个电极模块20的电极21与使用者的头皮接触。每个电极模块20的电极21采集其接触的头皮区域的脑电信号，并通过电极导线211将脑电信号传出，每个电极模块20的压力传感器22采集电极21和头皮之间的压力，并通过第一电极板导线2211和第二电极板导线2231将电信号传出。如此，可以通过压力的大小反应电极21与头皮接触效果的好坏，并据此调整脑电帽佩戴时的松紧程度，以提升信号质量。可设定一压力值作为最低限值，若压力未大于该限值，则应调节、更紧地佩戴脑电帽，直至压力大于该限值，从而保证电极21与头皮的接触效果良好。
实施例2
本实施例提供了一种力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，与实施例1的区别在于电极模块20的结构。
图3是帽体和电极模块的剖视示意图。
如图3所示，每个电极模块20仅包括压力传感器22，压力传感器22包括位于中间层的电介质222和位于电介质222两侧的第一电极板221和第三电极板224。本实施例以第一电极板221对应帽体10侧、第三电极板224对应头皮侧作说明。
其中，电介质222和第一电极板221与实施例1中的相比无变化，而第三电极板224既是压力传感器22的电极板，相当于实施例1中的第二电极板223，又兼做与头皮接触的电极，相当于实施例1中的电极21。换言之，本实施例用第三电极板224代替了实施例1中的第二电极板223和电极21，可以使电极模块20更轻薄。
第三电极板224连接有传输第三电极板224电信号的第三电极板导线2241，同理，该第三电极板导线2241相当于代替了实施例1中的第二电极板导线2231和电极导线211。
本实施例脑电帽的使用过程参照实施例1，这里不再赘述。
实施例3
本实施例提供了一种力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，与实施例1的区别在于电极模块20的结构。
图4是帽体和电极模块的剖视示意图。
如图4所示，每个电极模块20除包括电极21和压力传感器22之外，还包括膨胀模块23。膨胀模块23设置于帽体10和压力传感器22之间。膨胀模块23可以采用充气膨胀结构，如充气包，也可以采用加热膨胀的材料制成，这类材料的热膨胀系数应较大，范围宜为10-4～10-2/K。
本实施例脑电帽在使用时，除实施例1中描述的使用过程之外，还通过使膨胀模块23膨胀来增大电极21和头皮之间的压力，进一步改善电极21与头皮的接触效果。
对于本领域技术人员来说，可以想到将膨胀模块23应用在实施例2中的电极模块20中，这里不再赘述。
实施例的作用与效果
上述实施例提供的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，因为包括帽体和分布在帽体上的多个电极模块，每个电极模块包括电极及设置于电极和帽体之间的压力传感器，所以本脑电帽能通过电极模块采集脑电信号及电极与头皮间的压力，方便医护人员通过测量到的压力值来判断电极与头皮间的接触效果，并据此对脑电帽佩戴的松紧程度进行调整，以提升信号质量。
进一步地，压力传感器包括三层结构，分别为位于中间层的电介质及位于电介质两侧的两块电极板。
其中，可以采用另一电极板代替电极和与电极紧邻接触的电极板，使电极模块更轻薄。
压力传感器可以为电阻式压力传感器或电容式压力传感器。
电极板和电极可以采用导电弹性材料制成，导电弹性材料优选为含有PDMS的复合材料，提高穿戴舒适度。
电极模块还可以内置膨胀模块，通过使其膨胀来改善电极与头皮的接触效果。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，包括帽体和分布在所述帽体上的多个电极模块，其特征在于，
每个所述电极模块包括电极及设置于所述电极和所述帽体之间的压力传感器，
其中，所述压力传感器包括三层结构，分别为位于中间层的电介质及位于所述电介质两侧的两块电极板，
所述压力传感器采用另一电极板代替所述电极和与所述电极紧邻接触的电极板。
2.根据权利要求1所述的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，其特征在于：
其中，所述压力传感器为电阻式压力传感器或电容式压力传感器。
3.根据权利要求1所述的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，其特征在于：
其中，所述电极板采用导电弹性材料制成。
4.根据权利要求3所述的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，其特征在于：
其中，所述导电弹性材料为含有PDMS的复合材料。
5.根据权利要求1所述的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，其特征在于：
其中，所述电极采用导电弹性材料制成。
6.根据权利要求5所述的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，其特征在于：
其中，所述导电弹性材料为含有PDMS的复合材料。
7.根据权利要求1~6任一项所述的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，其特征在于：
其中，每个所述电极模块还包括膨胀模块，
所述膨胀模块设置于所述压力传感器和所述帽体之间。
8.根据权利要求7所述的力反馈自适应调节接触效果的脑电帽，其特征在于：
其中，所述膨胀模块采用充气或加热的方式膨胀。
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