CN114533070B - 一种柔性穿戴式脑磁测量头盔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性穿戴式脑磁测量头盔，所述柔性穿戴式脑磁测量头盔包括可伸缩自适应耳侧固定器和弹力带阵列插槽结构，所述可伸缩自适应耳侧固定器包括耳侧固定基座和分别连接于所述耳侧固定基座的颈部伸缩支撑、后脑区可伸缩条、可转动式伸缩夹持条、前额可伸缩条以及下颚柔性托，所述弹力带阵列插槽结构包括一对柔性弹力带和由两条所述柔性弹力带串连的多个传感器插槽件，所述柔性穿戴式脑磁测量头盔能够适应不同被试头型，还可以根据实际需求在脑部任何位置布置任意数量的传感器，更好的满足不同测量项目、不同目标测量区域的测试需求，大大缩短前期准备时间，减小使用成本。

Description

一种柔性穿戴式脑磁测量头盔

技术领域

本发明涉及脑磁成像技术领域，特别是涉及一种柔性穿戴式脑磁测量头盔。

背景技术

脑磁图(Magnetoencephalography,MEG)是一种通过测量大脑神经元电活动产生的磁场从而研究大脑功能的神经影像诊断技术，它具有无创性、实时性的特点，目前已被广泛应用在脑功能研究及神经外科临床诊断等方面。现在成熟的商用MEG使用超导量子干涉仪(Superconductor Quantum Interference Devices,SQUID)作为核心传感器，但该系统结构复杂，造价昂贵，同时需要消耗液氦保证低温的工作环境、运行成本高昂，另外由于整套装置结构限制导致传感器与被试头皮距离较远并且不能很好的适应不同大小的被试头部，该设备的使用范围受到限制。

近年来无自旋交换弛豫(Spin-exchange relaxation free,SERF)原子磁力计(Optically-pumped magnetometer,OPM)的探测灵敏度已经达到SQUID相同水平，原子磁力计也无需液氦冷却、成本低廉，更重要的是原子磁力计可以实现小型化设计从而贴近头皮放置、大大减小探测距离，通过阵列排布在头盔中实现穿戴式脑磁图仪，在减小使用成本的同时扩展了设备的使用范围。

脑磁头盔作为原子磁力计与被试头部的结构载体直接影响着脑磁图仪的探测性能，现有的头盔主要有刚性与柔性两种不同形式：刚性头盔预先使用光学扫描技术获取被试头部的三维模型数据，同时根据实验需求设置传感器的排布位置并建立头盔模型，然后使用3D打印技术加工与该模型贴合的头盔主体。该方案虽能保证传感器与头部的贴合度，但是对于每一位被试均需要采集头部3D模型制作头盔，加工周期长、使用成本较高。现有的柔性头盔大多使用柔性帽体作为基本载体，使用缝合或者粘接的方式将传感器插槽固定到帽体上以约束传感器姿态，柔性帽体虽然可以被不同的被试佩戴，但是由于不同的被试大脑头型差异较大，现有的柔性头盔并不能完全保证插入的传感器与人脑头皮的贴合度，且其本体柔软易变形，传感器在外力作用下会发生晃动使得采集到的信号受到干扰。另外，无论是现有的刚性头盔还是柔性头盔，其传感器位置相对固定，无法根据实验需要灵活调整。

总的来讲，现有的脑磁头盔具有以下缺点：第一，刚性头盔针对性强，需要对每一位被试采集头部3D数据制作头盔，周期长且成本高；第二，柔性头盔与不同被试头皮间的贴合度无法保证且帽体太软易变形，传感器在采集过程中的晃动会引入干扰，导致实验数据不可用；第三，现有头盔的插槽位置相对固定，不能根据需求灵活变动，对于脑科学研究中不同脑区数据采集有较大的局限性。

发明内容

本发明的一目的是，提供一种柔性穿戴式脑磁测量头盔，采用可伸缩自适应耳侧固定器和弹力带阵列插槽结构结合的方式，能够适应不同被试头型，还可以根据实际需求在脑部任何位置布置任意数量的传感器，更好的满足不同测量项目、不同目标测量区域的测试需求，大大缩短前期准备时间，减小使用成本。

本发明提供了一种柔性穿戴式脑磁测量头盔，包括：

可伸缩自适应耳侧固定器，所述可伸缩自适应耳侧固定器包括两个镜像布置的耳侧固定基座和分别在对应于颈部、后脑区、前额以及下颚的位置处布置的且分别连接两个所述耳侧固定基座的颈部伸缩支撑、后脑区可伸缩条、前额可伸缩条以及下颚柔性托，其中所述颈部伸缩支撑、所述后脑区可伸缩条、所述前额可伸缩条以及所述下颚柔性托的长度能够被调节，以便于所述柔性穿戴式脑磁测量头盔根据不同被试头型调节到合适的穿戴位置；和

至少一弹力带阵列插槽结构，所述弹力带阵列插槽结构包括连接于两个所述耳侧固定基座的两条柔性弹力带和由两条所述柔性弹力带串连的多个传感器插槽件，各所述传感器插槽件设置有插槽，以用于安装传感器，所述传感器插槽件可活动地连接于所述柔性弹力带，以便于所述传感器插槽件根据不同目标测试区域调整传感器的位置。

在本发明的一实施例中，所述耳侧固定基座包括基座主体和沿所述基座主体的上边缘设置的弹力带安装部，所述弹力带安装部设置有两排装配槽阵列，各排所述装配槽阵列包括多个间隔设置的装配槽，其中所述柔性弹力带自其中一排装配槽阵列的装配槽穿过后从另一排装配槽阵列的相同位置的装配槽穿出，通过自身拉力产生形变并挤压穿绕于两排装配槽阵列的装配槽处的部分弹力带，从而产生摩擦力以形成自锁状态，以此形成所述柔性弹力带固定连接于所述耳侧固定基座的状态。

在本发明的一实施例中，两排所述装配槽阵列的所述装配槽均为方形开槽。

在本发明的一实施例中，所述耳侧固定基座的内接触面采用柔软织布材料包覆。

在本发明的一实施例中，所述柔性弹力带具有圆形或矩形截面，所述传感器插槽件于其两侧延伸形成有拱形凸起，所述拱形凸起的内腔形成有穿槽，以供所述柔性弹力带穿过而将多个所述传感器插槽件串连，从而形成所述传感器插槽件可活动连接于所述柔性弹力带的状态。

在本发明的一实施例中，所述传感器插槽件具有插槽基座、延伸自所述插槽基座两侧的凸缘、以及延伸自所述插槽基座并位于两个所述凸缘之间的挡板，所述插槽基座的底部为封闭曲面，所述凸缘、所述插槽基座以及所述挡板之间界定形成所述插槽，所述凸缘和所述挡板用于限制和固定插入于所述插槽的传感器位置。

在本发明的一实施例中，所述插槽基座还开设有贯通所述插槽的散热孔，以方便传感器散热。

在本发明的一实施例中，所述传感器插槽件采用非金属材料通过机加工或者3D打印制备，所述凸缘高度为0.5mm，所述挡板高度为25mm，所述插槽基座的底部的封闭曲面厚度为2mm。

在本发明的一实施例中，所述前额可伸缩条和所述颈部伸缩支撑的外形均为弧形，两端均为锯齿结构，所述耳侧固定基座的所述基座主体分别向前额方向和后颈方向延伸形成有前额连接部和后颈连接部，所述前额连接部和所述后颈连接部均设置有开孔，所述前额可伸缩条和所述前额连接部通过锯齿配合的方式形成可拆卸式连接，所述颈部伸缩支撑和所述后颈连接部通过锯齿配合的方式形成可拆卸式连接。

在本发明的一实施例中，所述颈部伸缩支撑包括柔性伸缩条和套设于所述柔性伸缩条的垫块。

在本发明的一实施例中，所述后脑可伸缩条包括弧形条状件和分别设置在所述弧形条状件两端的挂钩件，所述挂钩件具有宽度大于所述弧形条状件的块状件和延伸自所述块状件的挂钩，所述后脑可伸缩条通过所述挂钩卡合连接于所述耳侧固定基座，而形成所述后脑可伸缩条与所述耳侧固定基座之间可拆卸连接的状态。

在本发明的一实施例中，所述下颚柔性托采用柔软织布制成，包括中间宽大部和分别缝合于所述中间宽大部两端的粘扣带，所述基座主体的下方位置设置有腰形槽，所述腰形槽用于供所述粘扣带穿过并回折扣合，以形成所述下颚柔性托与所述耳侧固定基座之间可拆卸连接的状态。

在本发明的一实施例中，所述基座主体为内部镂空的椭圆型结构，用于罩设于被试耳朵位置，镂空部分用于暴露耳朵及耳根位置的定位标志点，所述椭圆型结构的上方设置有圆形开槽，所述柔性穿戴式脑磁测量头盔还包括两端可转动地设置于所述圆形开槽的可转动式伸缩夹持条，所述可转动式伸缩夹持条可转动地连接于两个所述耳侧固定基座，以用于为所述柔性穿戴式脑磁测量头盔提供向内夹紧力，确保所述柔性穿戴式脑磁测量头盔的穿戴稳固性。

在本发明的一实施例中，所述可转动式伸缩夹持条包括两个夹持条和设置于两个所述夹持条之间的中间弧形件，两个所述夹持条具有圆柱部和连接于所述圆柱部的可伸缩部，所述圆柱部可转动地设置于对应的所述圆形开槽，所述可伸缩部采用锯齿配合的结构与所述中间弧形件嵌合。

本发明的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔采用所述可伸缩自适应耳侧固定器与所述弹力带阵列插槽结构结合的方式，其中所述可伸缩自适应耳侧固定器是刚性零件装配、具有伸缩调节功能，能够适应不同大小与形状的被试头部，同时可以保证整个头盔与头部稳定地固定在一起；所述弹力带阵列插槽结构是全柔性的结构，可根据目标测试需要增减所述传感器插槽件和调整所述传感器插槽件的位置，满足不同测试项目和不同目标测试区域的测试需求。

本发明的所述可伸缩自适应耳侧固定器的所述前额可伸缩条、所述下颚柔性托、所述后脑区可伸缩条以及所述颈部伸缩支撑均可拆卸地连接于所述耳侧固定基座，且长度均可以任意调节，以便于所述柔性穿戴式脑磁测量头盔根据不同被试头型调节到合适的穿戴位置，而且所述可转动式伸缩夹持条能够沿所述耳侧固定基座转动且其长度也可以调节，能够提供向内收紧力，确保所述柔性穿戴式脑磁测量头盔与头部之间固定的稳定性。

本发明的所述传感器插槽件可活动地连接于所述柔性弹力带，以能够随意调整位置，从而实现对传感器位置的调整，使得所述柔性穿戴式脑磁测量头盔能够满足不同目标测试区域的测试需求，而且多个所述传感器插槽件参考国际通用的10-20标准脑电定位基准以及人大脑的脑功能区来配置传感器排布位置，以能够避免传感器之间相互产生干扰。

本发明的所述传感器插槽件的底部为封闭曲面，与头皮曲度相近，可以更好地适应被试者头皮，保证传感器能够处于合适的检测姿态，同时在使用过程中，所述传感器插槽件的底部能够隔绝传感器的高温，保证测试舒适度。

本发明的所述柔性弹力带通过自身拉力产生变形并挤压连接在所述耳侧固定基座的部分弹力的方式实现自锁，固定方式简单方便且所述柔性弹力带能够被调整形状以更好贴合被试头型。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

附图说明

图1为本发明的一优选实施例的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔的立体结构图。

图2为图1所示的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔的可伸缩自适应耳侧固定器的部分爆炸示意图。

图3为图2所示的所述可伸缩自适应耳侧固定器的耳侧固定基座的立体结构示意。

图4为图1所示的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔的弹力带阵列插槽结构的立体结构示意图。

图5为图4所示的所述弹力带阵列插槽结构的部分结构的立体结构示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、形变方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。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。

如图1至图5所示，根据本发明的一优选实施例的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔的具体结构被阐明。

具体地，如图1和图2所示，所述柔性穿戴式脑磁测量头盔包括可伸缩自适应耳侧固定器100和安装于所述可伸缩自适应耳侧固定器100上的至少一弹力带阵列插槽结构200；其中所述可伸缩自适应耳侧固定器100包括两个镜像布置的耳侧固定基座1和分别在对应于颈部、后脑区、前额以及下颚的位置处布置的且分别连接两个所述耳侧固定基座1的颈部伸缩支撑2、后脑区可伸缩条3、前额可伸缩条5以及下颚柔性托6，其中所述颈部伸缩支撑2、所述后脑区可伸缩条3、所述前额可伸缩条5以及所述下颚柔性托6的长度能够被调节，以便于所述柔性穿戴式脑磁测量头盔根据不同被试头型调节到合适的穿戴位置；其中所述弹力带阵列插槽结构200包括连接于两个所述耳侧固定基座1的两条柔性弹力带11和由两条所述柔性弹力带11串连的多个传感器插槽件7，各所述传感器插槽件7设置有插槽71，以用于安装传感器8，所述传感器插槽件7可活动地连接于所述柔性弹力带11，以便于所述传感器插槽件7根据不同目标测试区域调整传感器8的位置。

图3示意了所述可伸缩自适应耳侧固定器100的所述耳侧固定基座1的具体结构。具体地，所述耳侧固定基座1包括基座主体12和沿所述基座主体12的上边缘设置的弹力带安装部13，所述基座主体12为内部镂空的椭圆型结构，两个所述耳侧固定基座1在使用时分别罩设在左右两耳处，中间镂空的部分是被试耳朵预留区，此区域可以将被试耳朵完全露出，用于放置耳根空间定位标志点以及佩戴实验用听觉刺激耳机。

所述弹力带安装部13设置有两排装配槽130阵列，各排所述装配槽130阵列包括多个间隔设置的装配槽130，其中所述柔性弹力带11自其中一排装配槽130阵列的装配槽130穿过后从另一排装配槽130阵列的相同位置的装配槽130穿出，通过自身拉力产生形变并挤压穿绕于两排装配槽130阵列的装配槽130处的部分弹力带，从而产生摩擦力以形成自锁状态，以此形成所述柔性弹力带11固定连接于所述耳侧固定基座1的状态。

特别地，两排所述装配槽130阵列的所述装配槽130均为方形开槽。

值得一提的是，所述耳侧固定基座1的内侧设置有织布层，即所述耳侧固定基座1与被试头部侧面接触的内侧使用柔软织布材料包覆以保证人佩戴时的舒适度。

进一步地，所述前额可伸缩条5和所述颈部伸缩支撑2的外形均为弧形，两端均为锯齿结构101，所述耳侧固定基座1的所述基座主体12分别向前额方向和后颈方向延伸形成有前额连接部122和后颈连接部123，所述前额连接部122和所述后颈连接部123均设置有开孔，所述前额可伸缩条5和所述前额连接部122通过锯齿配合的方式形成可拆卸式连接，所述颈部伸缩支撑2和所述后颈连接部123通过锯齿配合的方式形成可拆卸式连接。

也就是说，所述耳侧固定基座1在上方和下方分别向前额及后颈方向水平延伸一定长度分别作为与所述前额可伸缩条5和所述颈部伸缩支撑2的配合区；所述前额可伸缩条5和所述颈部伸缩支撑2设计为与人脑前额及后颈生理弧度相近的弧形软条，其末端均为锯齿结构101，所述前额连接部122和所述后颈连接部123的开口内设置有与所述锯齿结构101相适配的齿状结构，以便于所述前额可伸缩条5和所述颈部伸缩支撑2能够分别与所述前额连接部122和所述后颈连接部123形成可拆卸式连接。

可以理解的是，由于采用锯齿配合的连接方式，因此通过推动所述前额可伸缩条5或所述颈部伸缩支撑2的方式，能够使得所述前额可伸缩条5或所述颈部伸缩支撑2在所述耳侧固定基座1中抽拉到不同深度，从而实现对所述前额可伸缩条5或所述颈部伸缩支撑2的长度调节，使得所述前额可伸缩条5或所述颈部伸缩支撑2能够贴合不同被试者的头型。

具体地，所述颈部伸缩支撑2包括柔性伸缩条21和套设于所述柔性伸缩条21的垫块22，其中所述锯齿结构101设置于所述柔性伸缩条21的两端，在将所述柔性伸缩条21两端的锯齿结构101插入对应的所述后颈连接部123时，能够形成所述柔性伸缩条21与所述耳侧固定基座1之间可拆卸的状态。

值得一提的是，所述垫块22用于起到防护作用，避免所述柔性伸缩条21过于勒紧被试者，以确保佩戴舒适性，所述垫块22优选设置有与被试者后颈部曲度一致的曲面。

进一步地，所述后脑可伸缩条3的两端为对称结构，其两端矩形块中心区设计有方形开口槽，开口槽的最外侧为外凸的挂钩，中间的部分基于后脑的曲面形状设计为软性弧形长条，软性弧形长条插入矩形块并通过挂钩固定到所述耳侧固定基座1上。

也就是说，所述后脑可伸缩条包括弧形条状件31和分别设置在所述弧形条状件31两端的挂钩件32，所述挂钩件32具有宽度大于所述弧形条状件31的块状件321和延伸自所述块状件321的挂钩322，所述后脑可伸缩条3通过所述挂钩322卡合连接于所述耳侧固定基座1，从而形成所述后脑可伸缩条3与所述耳侧固定基座1之间可拆卸连接的状态。

值得一提的是，所述后脑区可伸缩条3是端头挂钩式快拆设计且位于后脑枕部区域，当测量脑区位于此处时可以更换宽度更小的伸缩条或者直接拆除，本发明对此不作限制。

进一步地，所述下颚柔性托6采用柔软的织布设计，其两端缝合有粘扣带62、中间部分是带绒织状物且较为宽大，下颚柔性托6两端从内侧穿过左右基座的槽口后回折，粘扣带62与带绒织状物粘合固定，中间宽大的部分贴合被试下颚，粘扣带62的扣合位置可任意调节。

也就是说，所述下颚柔性托6采用柔软织布制成，包括中间宽大部61和分别缝合于所述中间宽大部61两端的粘扣带62，所述基座主体12的下方位置设置有腰形槽124，所述腰形槽124用于供所述粘扣带62穿过并回折扣合，以形成所述下颚柔性托6与所述耳侧固定基座1之间可拆卸连接的状态。

进一步地，所述柔性穿戴式脑磁测量头盔还包括两端可转动地设置于所述圆形开槽121的可转动式伸缩夹持条4，所述可转动式伸缩夹持条4可转动地连接于两个所述耳侧固定基座1，以用于为所述柔性穿戴式脑磁测量头盔提供向内夹紧力，确保所述柔性穿戴式脑磁测量头盔的穿戴稳固性。

具体地，所述基座主体12的所述椭圆型结构的上方设置有圆形开槽121，所述可转动式伸缩夹持条4为三段式结构，即所述可转动式伸缩夹持条4包括两个夹持条41和设置于两个所述夹持条41之间的中间弧形件42，两个所述夹持条41具有圆柱部411和连接于所述圆柱部411的可伸缩部412，所述圆柱部411可转动地设置于对应的所述圆形开槽121，所述可伸缩部412采用锯齿配合的结构与所述中间弧形件42嵌合。

可以理解的是，所述可转动式伸缩夹持条4通过锯齿配合可以移动相对位置并且固定，在装配在所述耳侧固定基座1的圆形开槽121中可以任意转动角度，整个夹持条41使用塑性好的材料制成，其原始状态向内收紧，佩戴在被试头上时给整个头盔提供向内的夹紧力，保证装置有效的固定在头上。

应该理解的是，所述颈部伸缩支撑2、所述后脑区可伸缩条3、所述可转动式伸缩夹持条4以及所述前额可伸缩条5除采用锯齿配合的结构实现长度调节之外，还可以通过卡扣、粘合等结构的配合实现长度的调节和锁定，所述下颚柔性托6除采用粘合的方式实现长度调节和固定之外，还可以采用卡扣、锯齿配合的方式实现长度调节和锁定，本发明对此不作限制。

图4和图5示意了所述弹力带阵列插槽结构200的具体结构。

具体地，所述弹力带阵列插槽结构200由一对所述柔性弹力带11和若干所述传感器插槽件7件组成，所述传感器插槽件7两侧有向上开口的所述插槽71，可以通过在多个所述传感器插槽件7的所述插槽71中安装相同或不同的传感器的方式，来满足不同测试项目的测试需求，同时通过调整所述传感器插槽件7的位置的方式，能够满足不同测试区域的测试需求。

具体地，所述柔性弹力带11具有圆形或矩形截面，所述传感器插槽件7于其两侧延伸形成有拱形凸起72，所述拱形凸起72的内腔形成有穿槽，以供所述柔性弹力带11穿过而将多个所述传感器插槽件7串连，从而形成所述传感器插槽件7可活动连接于所述柔性弹力带11的状态。

可以理解的是，在实际使用时，可以根据需要随时增加或者取出所述传感器插槽件7，由于所述柔性弹力带11与所述传感器插槽件7之间是活动连接，因此所述传感器插槽件7的位置可以任意移动和调整。

如图5所示，所述传感器插槽件7具有插槽基座73、延伸自所述插槽基座73两侧的凸缘74、以及延伸自所述插槽基座73并位于两个所述凸缘74之间的挡板75，所述凸缘74、所述插槽基座73以及所述挡板75之间界定形成所述插槽71，所述凸缘74和所述挡板75用于限制和固定插入于所述插槽71的传感器位置，以避免传感器发生位置变化。

值得一提的是，所述拱形凸起72形成于所述插槽基座73的两侧，一对所述柔性弹力带11分别于所述插槽基座73的两侧将多个传感器串连，即通过一对所述柔性弹力带11支撑多个传感器的方式，一方面能够确保提供足够的支撑力，另一方面还能够确保对传感器支撑的均匀性，确保传感器的位置的准确性。

特别地，所述插槽基座73的底部为封闭曲面76，所述封闭曲与头皮曲度相近，能够更好地适应被试者头皮，保证传感器能够处于合适的检测姿态；而且在使用过程中，所述传感器插槽件7的底部能够隔绝传感器的高温，保证测试舒适度。

值得一提的是，所述传感器插槽件7使用非金属材料通过机加工或者3D打印完成制作，其内腔尺寸根据实验所用原子磁力计探头大小确定并保留装配所需的公差，所述凸缘74高度为0.5mm，所述挡板75高度为25mm，所述插槽基座73的底部的封闭曲面76厚度为2mm。

应该理解的是，在本发明的一些实施例中，所述传感器插槽件7的内腔可以设置为其他尺寸，而且多个所述传感器插槽件7的尺寸可以相同或不同，以便于装配多种相同或不同的传感器，数量可以为两个或多个，本发明对所述传感器插槽件7的尺寸和数量不作限制。

此外，还值得一提的是，所述插槽基座73还开设有贯通所述插槽71的散热孔77，以方便传感器散热。可选地，所述散热孔77为圆形孔、方形孔、不规则形状孔，本发明对此不作限制。

特别地，所述阵列式插槽71可参考国际通用的10-20标准脑电定位基准以及人大脑的脑功能分区来配置传感器排布位置，阵列的所述传感器插槽件7之间没有干扰，使用相同的方案固定到耳侧固定器基座上，传感器插槽件7数量和位置可以任意快速调整，能够非常准确的在目标区域进行数据采集。

可以理解的是，所述可伸缩自适应耳侧固定器100和所述弹力带阵列插槽结构200可以任意调节所述前额可伸缩条5、所述下颚柔性托6、所述后脑区可伸缩条3、所述颈部伸缩支撑2以及所述可转动式伸缩夹持条4的长度，在不同被试头型大小、形状改变时都能够非常快速调节到合适的位置，所述弹力带阵列插槽结构200也能完美贴合不同被试的脑部区域，加快了前期实验准备时间，减少了实验装置的制造成本；所述全柔性穿戴式脑磁测量头盔在被试的鼻根、两侧耳根均放置了定位标志点，所述传感器插槽件7上方也制作了带有颜色信息的位置标志点，使用空间位置传感器或者光学扫描方法，能够快速获得大脑及各个传感器的位置信息，并结合核磁共振数据完成位置配准。

也就是说，本发明提供了一种可任意位置布置传感器的柔性穿戴式脑磁测量头盔，使用可伸缩自适应耳侧固定器100和弹力带阵列插槽结构200，相较于现有的脑磁头盔，可以任意位置布置传感器，耳侧固定器上阵列的矩形开口小，能够在人的全脑布置尽可能多的传感器，对后期的信号处理以及医学上的溯源分析有积极的作用。

现有刚性头盔预先使用光学扫描技术获取被试头部的三维模型数据，同时根据实验需求设置传感器的排布位置并建立头盔模型，然后使用3D打印技术加工与该模型贴合的头盔主体，该方案虽能保证传感器与头部的贴合度，但是对于每一位被试均需要采集头部3D模型制作头盔，加工周期长、使用成本较高。现有的柔性头盔大多使用柔性帽体作为基本载体，使用缝合或者粘接的方式将传感器插槽固定到帽体上以约束传感器姿态，柔性帽体虽然可以被不同的被试佩戴，但是不同的被试大脑头型差异较大，插入的传感器与人脑头皮的贴合度并不能完全保证，且其本体柔软易变形，传感器在外力作用下会发生晃动使得采集到的信号受到干扰。

本发明使用可伸缩自适应耳侧固定器100与弹力带阵列插槽结构200结合的方式，可伸缩自适应耳侧固定器100是刚性零件装配、具有伸缩调节功能，能够适应不同大小与形状的被试头部，同时可以保证整个头盔与头部稳定的固定在一起；弹力带阵列插槽结构200是全柔性的结构，探头大小可以任意增减，更重要的是探头的位置可以根据需求随便摆放，且探头插槽是底面弧形设计，自动去适应头皮，任何位置摆放的插槽都能保证传感器在最合适的检测姿态上。

下面结合附图对本发明的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔的具体使用过程和组装过程进行详细描述：

如图1所示，所述柔性穿戴式脑磁测量头盔包括所述可伸缩自适应耳侧固定器100和所述弹力带阵列插槽结构200，且在鼻根处设置有鼻根位置标记点9和在左右耳朵处分别设置有左右耳根位置标记点10A、10B；所述可伸缩自适应耳侧固定器100固定在被试头上，且可以根据被试头部形状自动调节大小以完美适配，所述弹力带阵列插槽结构200通过所述可伸缩自适应耳侧固定器100上的所述装配槽130自锁固定，所述传感器插槽件7布置在被试头皮上并在弹力带作用下紧紧贴合，鼻根位置标记点9和左右耳根位置标记点10A、10B分别使用胶带贴在被试者的鼻根处和左右耳根处，用于传感器和大脑空间位置的配准。

需要说明的是，所述弹力带阵列插槽结构200的数量可以根据实际实验或者测试需要增加或减少，并且每一个弹力带上整列插槽数量及位置也可以任意变化，极大的提高了传感器布置的灵活度。

图2为本发明的一具体实施例提供的柔性脑磁头盔的所述可伸缩自适应耳侧固定器100的结构图，所述可伸缩自适应耳侧固定器100具体包括所述耳侧固定器基座1、所述颈部伸缩支撑2、所述后脑区可伸缩条3、所述可转动式伸缩夹持条4、所述前额可伸缩条5以及所述下颚柔性托6，所述耳侧固定器基座1包括耳侧固定器基座1A、1B。

具体地，所述耳侧固定器基座1A、1B为内部镂空的椭圆型结构、分别罩在被试左右耳位置，中空的部分会暴露出耳朵以及耳根位置的左右耳根位置标记点10A、10B，与被试头部侧面接触的内侧使用柔软织布材料包覆，所述耳侧固定器基座1A、1B上方和下方分别向前额及后颈方向水平延伸一定长度作为所述颈部伸缩支撑2与所述前额可伸缩条5的配合区；所述颈部伸缩支撑2和所述前额可伸缩条5两端均为锯齿结构，并与所述耳侧固定器基座1A、1B前后开孔中的锯齿配合，使用时可以拉动伸缩条调节整体长度并锁定位置，其外形分别根据后颈以及前额的形状制作成对应弧形。

所述后脑区可伸缩条3两端是刚性矩形块，矩形块中心区设计有方形开口槽，开口槽的最外侧为外凸的挂钩，中间的部分基于后脑的曲面形状设计为软性弧形长条，长条插入矩形块并通过挂钩固定到基座上。

值得一提的是，所述后脑区可伸缩条3是端头挂钩式快拆设计且位于后脑枕部区域，当测量脑区位于此处时可以更换宽度更小的伸缩条或者直接拆除。

所述可转动式伸缩夹持条4为三段式设计，左右两侧拉伸条内嵌在中间圆弧件中，通过锯齿配合可以移动相对位置并且固定，加持条的两末端是部分圆柱结构，装配在基座的圆形开槽中可以任意转动角度，整个夹持条使用塑性好的材料制成，其原始状态向内收紧，佩戴在被试头上时给整个头盔提供向内的夹紧力，保证装置有效的固定在头上。

所述下颚柔性托6为柔软的织布设计，其两端缝合有粘扣带、中间部分是带绒织状物且较为宽大，下颚柔性托两端从内侧穿过左右基座的槽口后回折，粘扣带与带绒织状物粘合固定，中间宽大的部分贴合被试下颚，粘扣带的扣合位置可任意调节。

图3为本发明这一具体实施例的所述耳侧固定器基座1的零件结构示意图，所述耳侧固定器基座1外侧上方设计沿边缘向上的凸起，该凸起阵列分布着两排矩形开口槽，这些矩形槽开口槽是弹力带的装配位置。可以理解的是，该凸起即为所述弹力带安装部13，矩形开口槽即为用于装配所述柔性弹力带的装配槽130。

在本发明中，耳侧固定器基座1A、1B分别与颈部伸缩支撑2，后脑区可伸缩条3，可转动式伸缩夹持条4以及前额可伸缩条5通过锯齿状伸缩固定结构形成可拆卸式连接，耳侧固定器基座1A、1B与下颚柔性托6采用自粘扣的连接方式，连接方式简单方便，长度可调，而且可根据实际需要需求进行组装，使用灵活性高，使得所述柔性穿戴式脑磁测量头盔能够更好地贴合被试头型。

图4为本发明的一具体实施例提供的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔的所述弹力带阵列插槽结构200的结构示意图，所述弹力带阵列插槽结构200包括一对柔性弹力带11A、11B和由柔性弹力带11A、11B串连的九个传感器插槽件7C、7D、7E、7F、7G、7H、7I、7J、7K，作为示意，所述传感器插槽件7G中安装有传感器8，传感器8可以为原子磁力计，本发明对传感器8的种类不作限制。

所述弹力带阵列插槽结构200的具体组装过程为：将柔性弹力带11A、11B穿入传感器插槽件7C-7K的侧边拱形凸起中，以将传感器插槽件7C-7K约束在两条柔性弹力带11A、11B上，实际使用时根据需要可以随时增加或者减少传感器插槽，柔性弹力带11A、11B与传感器插槽件7C-7K之间是活动连接，传感器插槽的位置可以任意移动；柔性弹力带11A、11B为圆形或者矩形截面，在依次穿过任意数量的传感器插槽后，两端分别固定到耳侧固定基座1A、1B上，柔性弹力带先绕过耳侧固定基座下排装配槽阵列中的其中一个装配槽，然后折回从相同位置的上排装配槽阵列的相同位置的装配槽中穿出，通过自身拉力产生形变并挤压装配槽出口部分的弹力带，从而产生摩擦力并形成自锁状态、固定住一整条阵列的传感器插槽件。

值得一提的是，所述阵列式插槽可参考国际通用的10-20标准脑电定位基准以及人大脑的脑功能分区来配置传感器排布位置，阵列的传感器插槽之间没有干扰。

还值得一提的是，弹力带11A、11B的截面外形和回折使用自身摩檫力自锁的方法，仅为本发明比较优化的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则上做类似修改或者结构替换，均包含在本发明的保护范围之内。

图5为本发明这一具体实施例提供的所述弹力带阵列插槽结构200的单个传感器插槽件7和传感器8固定在柔性弹力带11A、11B上的结构示意图。所述传感器插槽件7使用非金属材料通过机加工或者3D打印完成制作，其侧边孔上方为开口形式，可以在不释放柔性弹力带11A、11B的情况下直接将其装配上去，传感器插槽件7内腔尺寸根据实验所用原子磁力计探头大小确定并保留装配所需的公差，左右两侧挡板高度在25mm并设计有0.5mm凸缘，按压传感器8将其推入传感器插槽内腔，左右两侧挡板与凸缘将磁力计完全限制在插槽中，避免传感器发生位置变化，插槽底部设计成与头皮曲度相近的曲面且底部为厚度2mm封闭面，在实际使用过程中可有效隔绝原子磁力计传感器的高温，保证测试的舒适性，同时左右两侧开散热孔方便传感器散热，传感器插槽件上面的四个凸起处用于放置传感器插槽定位标志点。

本发明的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔使用可伸缩自适应耳侧固定器和柔性弹力带阵列插槽结合的方式，能够实现单个头盔适应不同大小与形状的被试头部，传感器的位置与数量可以根据需求实时调整，能够更好的满足不同被试、不同脑区的测试，大大缩短前期准备时间，减小使用成本。

本发明的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔使用可伸缩自适应耳侧固定器100作为主体支撑，使用颈部伸缩支撑2、后脑区可伸缩条3、可转动式伸缩夹持条4、前额可伸缩条5以及下颚柔性托6连接耳侧固定器基座1，能够适应不同大小与形状的被试头部，同时是保证传感器稳定的基础；使用多根柔性弹力带11串接传感器插槽件7，在能够灵活选择传感器位置的基础上有效的施加压力固定传感器；传感器插槽件7的侧边开口式设计能够任意增减传感器数量，且底部封底式曲面设计在隔热的同时保证了舒适度，避免引入不必要的刺激源导致脑区非正常活动。

本发明的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔已经加工出相对应的实验样机，并使用该样机进行了一系列脑磁测量实验。目前该头盔样机已经试用到约10位不同被试者上，被试包括了男性、女性，年龄范围涉及10-40岁，各位被试者头部大小与形状均不相同；目前已开展的脑磁测量实验达3种，具体为光阻断实验(对应大脑枕叶脑区)，听觉实验(对应左右颞叶脑区)，指展实验(对应额叶的中央前回区域脑区)，即实验时传感器布置位置已遍布整个大脑头皮。以上实验均成功采集到脑磁信号，证明本发明的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔的方案完全可行。另外，通过3D软件模拟，本发明的所述柔性穿戴式脑磁测量头盔在中等大小的头部上做到全脑区传感器覆盖、数量可达80个左右。

总的来讲，本发明提供了一种能够适应不同被试头型，可根据需要在任意位置布置任意数量传感器的柔性穿戴式脑磁测量头盔，所述柔性穿戴式脑磁测量头盔能够更好的满足不同测量项目、不同目标测量区域的测试需求，测试准确性高而且成本低。

以上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。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，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 (11)

1.一种柔性穿戴式脑磁测量头盔，其特征在于，包括：

可伸缩自适应耳侧固定器，所述可伸缩自适应耳侧固定器包括两个镜像布置的耳侧固定基座和分别在对应于颈部、后脑区、前额以及下颚的位置处布置的且分别连接两个所述耳侧固定基座的颈部伸缩支撑、后脑区可伸缩条、前额可伸缩条以及下颚柔性托，其中所述颈部伸缩支撑、所述后脑区可伸缩条、所述前额可伸缩条以及所述下颚柔性托的长度能够被调节，以便于所述柔性穿戴式脑磁测量头盔根据不同被试头型调节到合适的穿戴位置；和

至少一弹力带阵列插槽结构，所述弹力带阵列插槽结构包括连接于两个所述耳侧固定基座的两条柔性弹力带和由两条所述柔性弹力带串连的多个传感器插槽件，各所述传感器插槽件设置有插槽，以用于安装传感器，所述传感器插槽件可活动地连接于所述柔性弹力带，以便于所述传感器插槽件根据不同目标测试区域调整传感器的位置；

所述耳侧固定基座包括基座主体和沿所述基座主体的上边缘设置的弹力带安装部，所述基座主体为内部镂空的椭圆型结构，用于罩设于被试耳朵位置，镂空部分用于暴露耳朵及耳根位置的定位标志点，所述椭圆型结构的上方设置有圆形开槽，所述柔性穿戴式脑磁测量头盔还包括两端可转动地设置于所述圆形开槽的可转动式伸缩夹持条，所述可转动式伸缩夹持条可转动地连接于两个所述耳侧固定基座，以用于为所述柔性穿戴式脑磁测量头盔提供向内夹紧力，确保所述柔性穿戴式脑磁测量头盔的穿戴稳固性；

所述传感器插槽件的底部为封闭曲面。

2.根据权利要求1所述的柔性穿戴式脑磁测量头盔，其特征在于，所述弹力带安装部设置有两排装配槽阵列，各排所述装配槽阵列包括多个间隔设置的装配槽，其中所述柔性弹力带自其中一排装配槽阵列的装配槽穿过后从另一排装配槽阵列的相同位置的装配槽穿出，通过自身拉力产生形变并挤压穿绕于两排装配槽阵列的装配槽处的部分弹力带，从而产生摩擦力以形成自锁状态，以此形成所述柔性弹力带固定连接于所述耳侧固定基座的状态。

3.根据权利要求2所述的柔性穿戴式脑磁测量头盔，其特征在于，所述耳侧固定基座的内接触面采用柔软织布材料包覆，两排所述装配槽阵列的所述装配槽均为方形开槽。

4.根据权利要求2所述的柔性穿戴式脑磁测量头盔，其特征在于，所述柔性弹力带具有圆形或矩形截面，所述传感器插槽件于其两侧延伸形成有拱形凸起，所述拱形凸起的内腔形成有穿槽，以供所述柔性弹力带穿过而将多个所述传感器插槽件串连，从而形成所述传感器插槽件可活动连接于所述柔性弹力带的状态。

5.根据权利要求4所述的柔性穿戴式脑磁测量头盔，其特征在于，所述传感器插槽件具有插槽基座、延伸自所述插槽基座两侧的凸缘、以及延伸自所述插槽基座并位于两个所述凸缘之间的挡板，所述插槽基座的底部为封闭曲面，所述凸缘、所述插槽基座以及所述挡板之间界定形成所述插槽，所述凸缘和所述挡板用于限制和固定插入于所述插槽的传感器位置。

6.根据权利要求5所述的柔性穿戴式脑磁测量头盔，其特征在于，所述插槽基座还开设有贯通所述插槽的散热孔，以方便传感器散热。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的柔性穿戴式脑磁测量头盔，其特征在于，所述前额可伸缩条和所述颈部伸缩支撑的外形均为弧形，两端均为锯齿结构，所述耳侧固定基座的所述基座主体分别向前额方向和后颈方向延伸形成有前额连接部和后颈连接部，所述前额连接部和所述后颈连接部均设置有开孔，所述前额可伸缩条和所述前额连接部通过锯齿配合的方式形成可拆卸式连接，所述颈部伸缩支撑和所述后颈连接部通过锯齿配合的方式形成可拆卸式连接。

8.根据权利要求7所述的柔性穿戴式脑磁测量头盔，其特征在于，所述颈部伸缩支撑包括柔性伸缩条和套设于所述柔性伸缩条的垫块。

9.根据权利要求7所述的柔性穿戴式脑磁测量头盔，其特征在于，所述后脑区可伸缩条包括弧形条状件和分别设置在所述弧形条状件两端的挂钩件，所述挂钩件具有宽度大于所述弧形条状件的块状件和延伸自所述块状件的挂钩，所述后脑区可伸缩条通过所述挂钩卡合连接于所述耳侧固定基座，而形成所述后脑区可伸缩条与所述耳侧固定基座之间可拆卸连接的状态。

10.根据权利要求7所述的柔性穿戴式脑磁测量头盔，其特征在于，所述下颚柔性托采用柔软织布制成，包括中间宽大部和分别缝合于所述中间宽大部两端的粘扣带，所述基座主体的下方位置设置有腰形槽，所述腰形槽用于供所述粘扣带穿过并回折扣合，以形成所述下颚柔性托与所述耳侧固定基座之间可拆卸连接的状态。

11.根据权利要求1所述的柔性穿戴式脑磁测量头盔，其特征在于，所述可转动式伸缩夹持条包括两个夹持条和设置于两个所述夹持条之间的中间弧形件，两个所述夹持条具有圆柱部和连接于所述圆柱部的可伸缩部，所述圆柱部可转动地设置于对应的所述圆形开槽，所述可伸缩部采用锯齿配合的结构与所述中间弧形件嵌合。