CN114711776A - 电信号采集头及生物电信号采集设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电信号采集头及生物电信号采集设备，其中电信号采集头包括壳体和导电结构，导电结构安装于壳体内，包括导电板以及安装在导电板上的若干弹性探针，弹性探针延伸出壳体顶部，以在弹性探针受压时发生形变减缓对被试的作用力，并通过导电结构对该电信号采集头检测到的电信号进行传输。本申请通过弹性探针的设置，使弹性探针在电信号采集过程中受力发生形变，从而减轻了对被试的作用力，解决了因对被试的作用力过大导致的用户体验差的问题；同时，弹性探针的设置还能够解决因毛发阻碍导致的无法采集信号的问题。

Description

电信号采集头及生物电信号采集设备

技术领域

本申请涉及生物电信号的采集设备技术领域，具体涉及一种电信号采集头及生物电信号采集设备。

背景技术

生物电是生物体的最基本的生理现象，通过对生物电信号的监测可以对多种生理疾病进行诊断和预防。此外，生物电信号还能用于脑机接口、康复医学、睡眠监测等领域的研究。干电极因不需要配合导电膏使用被广泛使用在测量生物电信号领域。目前市场上面主流干电极为金属材质，这种干电极因为需要与头皮紧密接触，因此给人非常差的穿戴感。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本申请提供一种电信号采集头及生物电信号采集设备。

第一方面，本申请提供了一种电信号采集头，该电信号采集头包括：

壳体；

导电结构，安装于壳体内，包括导电板以及安装在导电板上的若干弹性探针，弹性探针延伸出壳体顶部，以在弹性探针受压时发生形变减缓对被试的作用力，并通过导电结构对该电信号采集头检测到的电信号进行传输。

进一步地，弹性探针包括以下至少一种：

金属弹簧柱、柔性导电针。

进一步地，金属弹簧柱包括：

金属外管，金属外管为顶部开口的管状结构，且金属外管内设置有弹簧；

金属内管，金属内管通过开口安装于金属外管内且与弹簧连接，金属内管的底部设置有防止金属内管通过开口滑出金属外管的卡台，金属内管接触被试皮肤推动弹簧使金属内管沿金属外管内移动。

进一步地，

当弹性探针为金属弹簧柱时，金属弹簧柱通过预设在导电板上的限位孔贯穿导电板；

当弹性探针为金属弹簧柱时，金属弹簧柱一体化设置在导电板上且金属弹簧柱贯穿导电板；

当弹性探针为金属弹簧柱时，金属弹簧柱一体化设置在导电板的一个平面上；

当弹性探针为柔性导电针时，柔性导电针一体化设置在导电板的一个平面上。

进一步地，

当弹性探针为金属弹簧柱且金属弹簧柱一体化设置在导电板的一个平面上时，导电板的另一个平面向上凸起形成第一突出部，第一突出部延伸出壳体的底部；

当弹性探针为柔性导电针且柔性导电针一体化设置在导电板的一个平面上时，导电板的另一个平面向上凸起形成第二突出部，第二突出部延伸出壳体的底部；

当弹性探针为金属弹簧柱且金属弹簧柱一体化设置在导电板上且金属弹簧柱贯穿导电板或当弹性探针为金属弹簧柱且金属弹簧柱通过预设在导电板上的限位孔贯穿导电板时，壳体的底部设置有底部封闭盖，以通过底部封闭盖将至少一个金属弹簧柱裸露于壳体底部。

进一步地，壳体包括相互配合的上盖和下盖，上盖向内形成支撑体，以通过支撑体在上盖和下盖之间形成导电结构的容纳腔。

进一步地，上盖为柔性盖；或上盖上套设有柔性包裹层。

进一步地，下盖的外表面设置有螺纹。

第二方面，本申请提供了一种生物电信号采集设备，该生物电信号采集设备包括机身和上述电信号采集头，电信号采集头可拆卸安装在机身上，机身内设置有与电信号采集头的导电结构连接的控制电路板。

进一步地，控制电路板包括依次连接的前端电路和数字电路。

本申请通过弹性探针的设置，使弹性探针在电信号采集过程中受力发生形变，从而减轻了对被试的作用力，解决了因对被试的作用力过大导致的用户体验差的问题；同时，弹性探针的设置还能够解决因毛发阻碍导致的无法采集信号的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电信号采集头的立体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电信号采集头的导电结构的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电信号采集头的弹性探针一个实施例的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电信号采集头的导电结构一个实施例的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电信号采集头的导电结构另一个实施例的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种电信号采集头的导电结构又一个实施例的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种电信号采集头的导电结构再一个实施例的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种电信号采集头的壳体一个实施例的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种电信号采集头的壳体另一个实施例的爆炸结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种生物电信号采集设备一个实施例的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种生物电信号采集设备中机身一个实施例的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种生物电信号采集设备中机身另一个实施例的结构示意图；以及

图13为本申请实施例提供的一种生物电信号采集设备中控制电路板一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请提供了一种电信号采集头。如图1-2所示，该电信号采集头100包括：壳体10和导电结构。

其中，壳体为导电结构的安装载体。具体地，可以将壳体设置为圆形、矩形、弧形、异形(如手柄)等形状，此处不再一一列举。导电结构20安装于壳体内，包括导电板21以及安装在导电板21上的若干弹性探针22，弹性探针延伸出壳体顶部，以在弹性探针受压时发生形变减缓对被试的作用力，并通过导电结构对该电信号采集头检测到的电信号进行传输。

应用时，弹性探针接触被试皮肤，此时继续对电信号采集头施加压力，弹性探针受力发生形变，从而减轻了对被试的作用力，解决了因对被试的作用力过大导致的用户体验差的问题。

在一些实施例中，可以将弹性探针设置为金属弹簧柱、柔性导电针等。其中，柔性导电针为采用具有导电功能的材料(如导电软胶)制备的针状结构；金属弹簧柱为一种利用弹簧具有的弹性功能的结构，如弹簧探针。

在一些实施例中，如图3所示，金属弹簧柱包括：金属外管221，金属外管为顶部开口的管状结构，且金属外管内设置有弹簧222；金属内管223，金属内管通过开口安装于金属外管内且与弹簧连接，金属内管的底部设置有防止金属内管通过开口滑出金属外管的卡台2231，金属内管接触被试皮肤推动弹簧使金属内管在金属外管内移动。具体地，金属外管的开口直径小于卡台直径，应用时，一般参照金属外管内径设置卡台的直径，如卡台直径略小于金属外管内径，这样能够使金属内管通过卡台在金属外管内滑动，又无法从金属外管顶部的开口滑出。应用时，可以参照图3将金属内管设置为上宽下窄的管状结构，即金属内管位于卡台上方的管状部分的直径大于位于卡台下方的管状部分的直径，这样可以将金属内管的底部插入弹簧中间，从而提高金属内管与弹簧的连接稳定性，进而起到作用于弹簧的推力的均衡性。应用时，可以通过调整弹簧的弹性来调整本申请实施例提供的电信号采集头的灵敏度，避免金属内管与弹簧因接触不良影响金属弹簧柱的回弹。

在一些实施例中，将弹性探针22设置为如3所示金属弹簧柱，可以参照如2和图4在导电板21上预先开设限位孔210，从而使金属弹簧柱通过限位孔210贯穿导电板。应用时，可以通过预设的限位孔的位置及数量，来控制安装在导电板上的金属弹簧柱的数量及位置；同样地，可以参照导电板上限位孔的数量及位置来在壳体顶部开孔，以使金属弹簧柱通过该开孔延伸出壳体顶部。应用时，导电板上限位孔的数量可以大于金属弹簧柱的数量，这样可以根据业务需要来调整本申请实施例提供的电信号采集头包括的弹性探针的数量。例如，图4所示的导电板上开设有9个限位孔，但导电板上仅安装5个金属弹簧柱。

在一些实施例中，在将弹性探针22设置为如3所示的金属弹簧柱时，可以参照图5将金属弹簧柱一体化设置在导电板上且金属弹簧柱贯穿导电板；或者参照图6将金属弹簧柱一体化设置在导电板的一个平面上。应用时，可以通过焊接来实现金属弹簧柱与导电板的一体化设置。这种一体化设置方式方便了对本申请实施例提供的电信号采集头的安装、维护和更换。在将弹性探针22设置为金属弹簧柱的实施例中，本申请实施例将导电板设置为金属板。应用时，还可以利用柔性导电材料进行制备导电板，此时，可以通过包胶工艺、嵌注工艺、胶水粘接等方式，将金属弹簧柱一体化设置在柔性导电材料制备的导电板上。

在一些实施例中，可以将弹性探针设置为柔性导电针，并将柔性导电针一体化设置在导电板的一个平面上。应用时，导电板可以为金属板，也可以为柔性导电板。若导电板为柔性导电板，可以在预定制的模具中导入柔性导电材料(如导电水凝胶)，以得到将导电板和柔性导电针一体化设置的导电结构；若导电板为金属板，则可以采用包胶工艺、嵌注工艺、胶水粘接等方式，将柔性导电针一体化设置在金属板上。

在将弹性探针设置为金属弹簧柱且金属弹簧柱一体化设置在导电板的一个平面上的实施例中，导电板如图7所示包括第一突出部，该第一突起为导电板的另一个平面向上凸起形成，第一突出部延伸出壳体的底部。或者在将弹性探针设置为柔性导电针且柔性导电针一体化设置在导电板的一个平面上的实施例中，导电板的另一个平面向上凸起形成第二突出部，第二突出部延伸出壳体的底部。这种突出部的设置方式，使本申请实施例提供导电板形成为子扣，从而不仅起到了利用该子扣与母扣(即具有与该突起配合的凹槽的其他结构)进行安装的效果，还实现了电信号的传输目的。

在将弹性探针设置为金属弹簧柱，金属弹簧柱一体化设置在导电板上且金属弹簧柱贯穿导电板，或金属弹簧柱通过预设在导电板上的限位孔贯穿导电板的实施例中，如图8所示，壳体的底部设置有底部封闭盖11，以通过底部封闭盖将至少一个金属弹簧柱裸露于壳体底部。通过底部封闭盖设置不仅起到了提升本申请实施例提供的电信号采集头的美观性的效果，还增加了导电结构的连接方式，避免了因导电结构的位置不合适影响与其他设备的连接问题。应用时，可以通过导线与其他设备连接，也可以通过导电结构与其他设备的导电结构的接触实现本申请实施例提供的电信号采集头与其他设备的电信号采集头，从而将本申请实施例提供的电信号采集头采集到的电信号传输至该其他设备。

上述实施例，可以参照图9将壳体设置为相互配合的上盖12和下盖13，上盖向内形成支撑体121，以通过支撑体在上盖12和下盖13之间形成导电结构的容纳腔，导电结构包括导电板21以及安装在导电板21上的若干弹性探针22，弹性探针延伸出壳体顶部，以在弹性探针受压时发生形变减缓对被试的作用力，并通过导电结构对该电信号采集头检测到的电信号进行传输。本申请实施例中，导电板21上开设有限位孔210，将弹性探针22设置为金属弹簧柱，金属弹簧柱通过限位孔贯穿导电板，这样金属弹簧柱的上半部分通过预先开设在上盖上的通孔120延伸出上盖，金属弹簧柱的下半部分以及导电板露出下盖，而上盖与下盖之间通过支撑体形成的容纳腔也为金属弹簧柱提供了形变空间。应用时可以参照图8在下盖上增设底部封闭盖以起到封闭下盖的效果，仅将一个金属弹簧柱露于下盖。

在参照图9将壳体设置相互配合的上盖12和下盖13，上盖向内形成支撑体121，以通过支撑体在上盖12和下盖13之间形成导电结构的容纳腔的实施例中，可以将上盖设置为柔性盖；或在上盖上套设柔性包裹层。柔性盖的设置起到了缓冲上盖对被试造成的压力的效果，提升了采集过程中用户的体验。柔性包裹层的设置则解决了因硬质材料制成的上盖对用户的摩擦，起到了缓冲上盖对被试造成的压力的效果，提升了采集过程中用户的体验，实现了适配具有不同硬质上盖的电信号采集头的目的。

在参照图9将壳体设置相互配合的上盖12和下盖13，上盖向内形成支撑体121，以通过支撑体在上盖12和下盖13之间形成导电结构的容纳腔的实施例中，可以在下盖上设置可拆卸连接件131。具体地，可拆卸连接件可以为螺纹或螺杆、卡扣或卡环等结构。本申请实施例中，将可拆卸连接件设置为下盖外表面的壳体螺纹131，通过螺纹的设置从而将本申请实施例提供的电信号采集头与其他结构安装。

本申请实施例还提供了一种生物电信号采集设备，如图10所示，该生物电信号采集设备200包括机身101和电信号采集头100，电信号采集头100可拆卸安装在机身上，机身内设置有与电信号采集头的导电结构连接的控制电路板。

本申请实施例中，将机身设置为图11所示的上开口的柱状结构。本申请实施例参照图9在电信号采集头100将可拆卸连接件设置为下盖外表面的壳体螺纹131，而在机身101上设置的可拆卸连接件为与壳体螺纹131配合的设置在机身内表面的机身螺纹1011，通过壳体螺纹和机身螺纹的配合实现二者的可拆卸方式。

应用时，还可以通过卡扣和卡环实现电信号采集头100和机身101的可拆卸连接。例如，在电信号采集头100的壳体底部(如下盖)设置卡扣，在机身顶部设置卡环；或者，在电信号采集头100的壳体底部设置卡环，在机身顶部设置卡扣。

应用时，还可以将机身设置为图12所示的结构。图12所示的机身包括机身部分1012和用于安装电信号采集头的机头部分1013，该实施例在机头部分1013处设置有机身螺纹1011，该机身螺纹与参照图9在电信号采集头100的下盖外表面设置的壳体螺纹131配合，实现机身与电信号采集头的可拆卸连接。同样地，可以将机头部分1013处设置的机身螺纹改设为卡扣或卡环，相应地，在电信号采集头100的底座设置卡环或卡扣，通过卡扣和卡环实现图12所示的机身101与电信号采集头100的可拆卸连接。

应用时，还可以根据业务需要设置为其他形状。需要说明的是，用于与安装电信号采集头的任何形状的机身均为本申请的保护范围，此处不一一列举。

在一些实施例中，如图13所示，控制电路板包括依次连接的前端电路和数字电路。具体地，前端电路用于获取导电结构检测到的电信号并进行放大、滤波、模数处理，转换为数字电路可识别的数字信号。应用时，前端电路可以通过放大器对导电结构检测到的电信号进行放大处理，利用滤波器进行滤波处理，并利用AD转换器进行模数转换，以得到数字信号。数字电路可以包括微处理单元MCU和通信模块，数字电路利用微处理单元MCU来接收来自前端电路的数字信号，并控制通信模块利用蓝牙、wifi等通信协议将该数字信号发送至终端、服务器等。

以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电信号采集头，其特征在于，包括：

壳体；

导电结构，安装于所述壳体内，包括导电板以及安装在所述导电板上的若干弹性探针，所述弹性探针延伸出所述壳体顶部，以在所述弹性探针受压时发生形变减缓对被试的作用力，并通过所述导电结构对该电信号采集头检测到的电信号进行传输。

2.根据权利要求1所述的电信号采集头，其特征在于，所述弹性探针包括以下至少一种：

金属弹簧柱、柔性导电针。

3.根据权利要求2所述的电信号采集头，其特征在于，所述金属弹簧柱包括：

金属外管，所述金属外管为顶部开口的管状结构，且所述金属外管内设置有弹簧；

金属内管，所述金属内管通过所述开口安装于所述金属外管内且与所述弹簧连接，所述金属内管的底部设置有防止所述金属内管通过所述开口滑出所述金属外管的卡台，所述金属内管接触被试皮肤推动所述弹簧使所述金属内管在所述金属外管内移动。

4.根据权利要求2所述的电信号采集头，其特征在于，

当所述弹性探针为所述金属弹簧柱时，所述金属弹簧柱通过预设在所述导电板上的限位孔贯穿所述导电板；

当所述弹性探针为所述金属弹簧柱时，所述金属弹簧柱一体化设置在所述导电板上且所述金属弹簧柱贯穿所述导电板；

当所述弹性探针为所述金属弹簧柱时，所述金属弹簧柱一体化设置在所述导电板的一个平面上；

当所述弹性探针为所述柔性导电针时，所述柔性导电针一体化设置在所述导电板的一个平面上。

5.根据权利要求4所述的电信号采集头，其特征在于，

当所述弹性探针为所述金属弹簧柱且所述金属弹簧柱一体化设置在所述导电板的一个平面上时，所述导电板的另一个平面向上凸起形成第一突出部，所述第一突出部延伸出所述壳体的底部；

当所述弹性探针为所述柔性导电针且所述柔性导电针一体化设置在所述导电板的一个平面上时，所述导电板的另一个平面向上凸起形成第二突出部，所述第二突出部延伸出所述壳体的底部；

当所述弹性探针为所述金属弹簧柱且所述金属弹簧柱一体化设置在所述导电板上且所述金属弹簧柱贯穿所述导电板或当所述弹性探针为所述金属弹簧柱且所述金属弹簧柱通过预设在所述导电板上的限位孔贯穿所述导电板时，所述壳体的底部设置有底部封闭盖，以通过所述底部封闭盖将至少一个所述金属弹簧柱裸露于所述壳体底部。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电信号采集头，其特征在于，所述壳体包括相互配合的上盖和下盖，所述上盖向内形成支撑体，以通过所述支撑体在所述上盖和所述下盖之间形成所述导电结构的容纳腔。

7.根据权利要求6所述的电信号采集头，其特征在于，所述上盖为柔性盖；或所述上盖上套设有柔性包裹层。

8.根据权利要求6所述的电信号采集头，其特征在于，所述下盖的外表面设置可拆卸连接件。

9.一种生物电信号采集设备，其特征在于，包括机身和权利要求1-8中任一项所述的电信号采集头，所述电信号采集头可拆卸安装在所述机身上，所述机身内设置有与所述电信号采集头的导电结构连接的控制电路板。

10.根据权利要求9所述的生物电信号采集设备，其特征在于，所述控制电路板包括依次连接的前端电路和数字电路。

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