CN114947864A - 一种脑磁图头盔以及脑磁图扫描系统 - Google Patents

一种脑磁图头盔以及脑磁图扫描系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种脑磁图头盔以及脑磁图扫描系统，该脑磁图头盔包括帽体以及覆设于所述帽体表面的多个传感器插槽，所述传感器插槽用于固定OPM传感器，多个所述传感器插槽通过弹力绳连接成阵列形式，连接所述传感器插槽的所述弹力绳形成可调节的网状结构，每个所述传感器插槽上均设置有脑磁帽定位点，所述脑磁帽定位点用于被三维扫描仪识别进而确定所述OPM传感器的位置，通过获得的所述OPM传感器的位置调节所述弹力绳进而调节所述弹力绳与所述传感器插槽形成的柔性插槽网格的大小，使得所述柔性插槽网格与所述帽体共同适应不同被测者的头颅外型。

Description

一种脑磁图头盔以及脑磁图扫描系统
技术领域
本发明涉及脑磁图技术领域，特别涉及一种脑磁图头盔以及脑磁图扫描系统。
背景技术
脑磁图（Magnetoencephalography，MEG）是一种无创、实时探测大脑神经元电活动所产生磁场的神经影像学技术，在脑科学研究和神经外科临床诊断方面具有重要的作用和广泛的应用前景。当前商用MEG使用的弱磁传感器是超导量子干涉仪（SuperconductorQuantum Interference Devices，SQUID）。近年来，一种新型的量子弱磁传感器-无自旋交换弛豫（SERF）原子磁力计（Optically-pumped magnetometer，OPM）得到了快速发展，其无需工作在超低温环境就能实现和SQUID相当的探测灵敏度，并且具有轻便、可小型化、探测距离近、造价低等优势，通过阵列形式将小型原子磁力计排布在脑磁测量帽插槽内可实现穿戴式脑磁图仪。
基于原子磁力计的脑磁图仪通过给被试佩戴可穿戴式脑磁头盔(脑磁帽)把OPM传感器固定在被试头部表面，缩短传感器和磁信号源的距离，实现轻便、小型化的优势。现有脑磁帽有刚性和柔性两种类型，刚性脑磁帽通过刚性结构把传感器固定在头皮表面，固定效果好，但刚性的头部支架通常不可调节，不具有普适性，需要为每个使用者制作符合其头部外形的刚性头部支架，因此导致使用成本高。柔性头盔由于使用柔性材料，与被试头部的贴合性更好，能适用不同的头型，但OPM传感器由于重力的作用或者佩戴者动作容易发生空间移位的情况，影响测量结果的准确性。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的柔性脑磁图帽中OPM传感器易发生空间移位导致测量结果的准确性受影响的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种脑磁图头盔，包括帽体和覆设于所述帽体表面的多个传感器插槽，多个所述传感器插槽通过弹力绳连接成阵列形式，连接所述传感器插槽的所述弹力绳形成可调节的网状结构，所述传感器插槽用于固定OPM传感器，每个所述传感器插槽上均设置有脑磁帽定位点，所述脑磁帽定位点用于被三维扫描仪识别进而确定所述OPM传感器的位置。
可选地，所述传感器插槽为方形，包括底面以及垂直连接于所述底面的四个侧面，所述弹力绳经所述侧面穿设于所述传感器插槽，所述脑磁帽定位点设置在相邻的两个所述侧面连接处的顶点上。
可选地，每个所述侧面均为镂空结构，所述弹力绳往复穿设于所述镂空结构以实现对多个所述传感器插槽的连接。
可选地，所述侧面朝向所述传感器插槽的内部的一侧凹设有容置所述弹力绳的凹槽。
可选地，所述传感器插槽与所述弹力绳形成一柔性插槽网格，位于所述柔性插槽网格边界的所述弹力绳依次连接位于所述柔性插槽网格边界的所述传感器插槽以形成一可调整弹力大小的弹力圈。
可选地，相邻的两个所述侧面之间设置有立柱，所述脑磁帽定位点设置在所述立柱的顶部。
可选地，所述脑磁帽定位点通过颜色使三维扫描仪识别。
可选地，所述脑磁帽定位点为蓝色。
可选地，所述帽体的下端设置有弹力绑带。
本申请还提供一种脑磁图扫描系统，其包括三维扫描仪和上述所述的脑磁图头盔，所述三维扫描仪用于扫描所述脑磁图帽中所述OPM传感器的定位点的坐标分布。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种脑磁图头盔以及脑磁图扫描系统，该脑磁图头盔包括帽体和覆设于所述帽体表面的多个传感器插槽，所述传感器插槽用于固定OPM传感器，多个所述传感器插槽通过弹力绳连接成阵列形式，连接所述传感器插槽的所述弹力绳形成可调节的网状结构，每个所述传感器插槽上均设置有脑磁帽定位点，所述脑磁帽定位点用于被三维扫描仪识别进而确定所述OPM传感器的位置，通过获得的所述OPM传感器的位置调节所述弹力绳进而调节所述弹力绳与所述传感器插槽形成的柔性插槽网格的大小，使得所述柔性插槽网格与所述帽体共同适应不同被测者的头颅外型。所述脑磁图头盔佩戴舒适，不需单人定制，造价低；通过传感器插槽对OPM传感器的固定，使得OPM传感器不易发生晃动和移位；通过弹力绳和传感器插槽形成的柔性插槽网格与帽体的配合，使得该脑磁图头盔与头皮贴合度更好；通过三维扫描仪实现OPM传感器的快速定位，节省了检测的时间。
附图说明
图1是本申请提供的一种脑磁图头盔一实施例的整体结构示意图。
图2是本申请提供的一种脑磁图头盔一实施例中帽体的结构示意图。
图3是本申请提供的一种脑磁图头盔一实施例中柔性插槽网格的结构示意图。
图4是本申请提供的一种脑磁图头盔一实施例中传感器插槽的结构示意图。
图5是本申请提供的一种脑磁图扫描系统的使用示意图。
附图标记说明如下：
10、脑磁图头盔；11、帽体；111、弹力绑带；1111、魔术贴；112、D型扣；12、柔性插槽网格；121、传感器插槽；1211、侧面；1212、底面；1213、镂空结构；1214、凹槽；1215、立柱；1216、脑磁帽定位点；122、弹力绳；20、脑磁图扫描系统；21、三维扫描仪。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
在本申请的描述中，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”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。此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
请参阅图1至图4，本申请提供一种脑磁图头盔10，包括帽体11和覆设于所述帽体11表面的多个传感器插槽121，多个所述传感器插槽121通过弹力绳122连接，每个传感器插槽121上均设置有脑磁帽定位点1216。
所述帽体11用于佩戴在被测者头部，采用了柔软亲肤、具有良好的包裹性、延展性和透气性的的弹性布料，经立体裁剪技术缝制而成。由于帽体11覆盖整个头部，进一步地，帽体11在对应与双侧耳朵的位置进行挖空设计，以使被测者耳朵实现自由伸展，提高舒适度。
请再参阅图2，帽体11的下端设置有弹力绑带111，所述弹力绑带111自所述帽体11任意一侧的最下端延伸形成，所述帽体11相对于所述弹力绑带111的另一侧连接有一个D型扣112，所述弹力绑带111上同一面的两端分别设置有魔术贴1111的毛面和勾面，穿戴时，所述弹力绑带111绕过下颌后穿过所述D型扣112折返回出发的一侧，最后通过魔术贴1111固定。具体地在本实施例中，所述弹力绑带111长约为2.5厘米，宽为4厘米；所述D型扣112的长内径为2.5厘米。通过设置弹力绑带111，可将所述帽体11及覆设于所述帽体11表面的传感器插槽121固定佩戴于被测者头部，并可根据被测者的个体情况调节所述弹力绑带111的松紧。可以理解地是，弹力绑带111还可以为其他的连接调节形式。
请再参阅图3，多个所述传感器插槽121以阵列的形式覆设于所述帽体11的表面，所述传感器插槽121与所述帽体11的连接形式不做限制，可以为可拆卸连接，也可以为固定连接。所述传感器插槽121以用于固定OPM传感器，通过多个所述传感器插槽121的方式把OPM传感器固定在被测者头部表面，缩短了传感器和磁信号源的距离，可用于实现脑磁图的探测。
具体地，所述传感器插槽121整体形状为方形，包括底面1212以及垂直连接于所述底面1212的四个侧面1211，四个所述侧面1211与所述底面1212共同围合成用于容置OPM传感器的容置槽。所述传感器插槽121采用三维打印技术实现，且颜色为白色。每个所述侧面1211均采用了田字的镂空结构1213，通过所述镂空结构1213，所述弹力绳122能够往复穿设于所述侧面1211之间以实现对多个所述传感器插槽121的连接，并且所述侧面1211采用所述镂空结构1213还能够有效减轻整个脑磁图头盔10的重量。
所述弹力绳122将每个所述传感器插槽121与其周围的传感器插槽121连接起来，使得所述弹力绳122将每个所述传感器插槽121相互连接后形成可调节的网状结构，多个所述传感器插槽121与所述弹力绳122共同形成一个柔性插槽网格12。被测者戴上所述帽体11后，所述弹力绳122的网状结构被拉紧，每个所述传感器插槽121之间相互牵扯，形成稳固的结构，可有效抵抗OPM传感器的重力造成的晃动和移位，提高信号质量。位于所述柔性插槽网格12边界的所述弹力绳122将位于所述柔性插槽网格12边界的所述传感器插槽121依次连接并形成弹力圈后拉紧打活结，通过所述活结调节所述弹力圈的松紧以适应不同被试者的头型。通过设置所述弹力圈可以有效抵抗所述柔性插槽网格12内部对边界的拉力，防止所述柔性插槽网格12的边界翘起，使整个所述柔性插槽网格12更贴合头皮，并且所述柔性插槽网格12的弹性可以使其与弹性的帽体11共同适应不同被测者的头颅外型。
请再参阅图4，进一步地，所述传感器插槽121的所述侧面1211朝向所述传感器插槽121的容置腔的一侧凹设有容置所述弹力绳122的凹槽1214。所述凹槽1214平行所述底面1212设置，以便于所述弹力绳122经所述侧面1211进入所述容置槽后沿所述凹槽1214穿设，再穿出与所述弹力绳122进入的所述侧面1211相对的另一所述侧面1211。所述凹槽1214能够使所述弹力绳122不占用所述容置槽的空间并对所述弹力绳122起限位固定的作用。可以理解地是，所述凹槽1214还可以根据所述弹力绳122的调整路线设置为其他的方向。
所述脑磁帽定位点1216设置在所述传感器插槽121相邻的两个所述侧面1211连接处的顶点上，也即每个所述传感器插槽121设置有四个所述脑磁帽定位点1216，所述脑磁帽定位点1216用于使被所述三维扫描仪21识别，进而通过所述脑磁帽定位点1216的分布确定所述OPM传感器的位置。
具体地，相邻的两个所述侧面1211之间设置有立柱1215，所述脑磁帽定位点1216设置在所述立柱1215的顶部，所述脑磁帽定位点1216位所述立柱1215顶部中心的圆形凸起，通过将所述脑磁帽定位点1216进行染色以便于三维扫描仪21识别，在本实施例中，所述脑磁帽定位点1216为蓝色。可以理解地是，所述脑磁帽定位点1216还可以使用其他区别于所述传感器插槽121的颜色。被测者戴上该脑磁图头盔10后，主试者使用三维扫描仪21扫描被试者头部后获得所述脑磁帽定位点1216的坐标分布形成三维模型，通过计算获取所述传感器插槽121的坐标位置，通过提取所述传感器插槽121的坐标和布局即可以确定所述OPM传感器相对于被测者头部的具体坐标分布。
该脑磁图头盔10的技术原理：将帽体11佩戴于被测者头部后通过下方弹力绑带111调整松紧，通过红外扫描仪对固定OPM传感器的传感器插槽121上的脑磁帽定位点1216进行扫描，获得OPM传感器相对于被测者头部的具体坐标分布；在三维扫描定位结构与预设目标不一致时，由于传感器插槽121和弹力绳122形成的柔性插槽网格12具有弹性，通过调节弹力绳122调节柔性插槽网格12的大小，进而使其与弹性的帽体11共同适应不同被测者的头颅外型，如此，所述帽体11只需要根据一般头围的大小分为几个不同的型号，包括成人和儿童，就可适用于所有头围范围的被测者；结合三维扫描仪21使得OPM传感器的定位准确，最终获得测量结果准确的脑磁图。
请参阅图5，本申请还提供了一种脑磁图扫描系统20，其包括三维扫描仪21和上述所述的脑磁图头盔10，所述三维扫描仪21用于扫描所述脑磁图帽中所述OPM传感器的定位点的坐标分布。具体地在本实施例中，所述三维扫描仪21使用的是威布三维Reeyee Three多功能手持三维扫描仪21。
本申请提供了一种脑磁图头盔10以及脑磁图扫描系统20，该脑磁图头盔10包括帽体11和覆设于所述帽体11表面的多个传感器插槽121，所述传感器插槽121用于固定OPM传感器，多个所述传感器插槽121通过弹力绳122连接成阵列形式，连接所述传感器插槽121的所述弹力绳122形成可调节的网状结构，每个所述传感器插槽121上均设置有脑磁帽定位点1216，所述脑磁帽定位点1216用于被三维扫描仪21识别进而确定所述OPM传感器的位置，通过获得的所述OPM传感器的位置调节所述弹力绳122进而调节所述弹力绳122与所述传感器插槽121形成的柔性插槽网格12的大小，使得所述柔性插槽网格12与所述帽体11共同适应不同被测者的头颅外型。所述脑磁图头盔10佩戴舒适，不需单人定制，造价低；通过传感器插槽121对OPM传感器的固定，使得OPM传感器不易发生晃动和移位；通过弹力绳122和传感器插槽121形成的柔性插槽网格12与帽体11的配合，使得该脑磁图头盔10与头皮贴合度更好；通过三维扫描仪21实现OPM传感器的快速定位，节省了检测的时间。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种脑磁图头盔，包括帽体和覆设于所述帽体表面的多个传感器插槽，其特征在于：多个所述传感器插槽通过弹力绳连接成阵列形式，连接所述传感器插槽的所述弹力绳形成可调节的网状结构，所述传感器插槽用于固定OPM传感器，每个所述传感器插槽上均设置有脑磁帽定位点，所述脑磁帽定位点用于被三维扫描仪识别进而确定所述OPM传感器的位置。
2.根据权利要求1所述的脑磁图头盔，其特征在于，所述传感器插槽为方形，包括底面以及垂直连接于所述底面的四个侧面，所述弹力绳经所述侧面穿设于所述传感器插槽，所述脑磁帽定位点设置在相邻的两个所述侧面连接处的顶点上。
3.根据权利要求2所述的脑磁图头盔，其特征在于，每个所述侧面均为镂空结构，所述弹力绳往复穿设于所述镂空结构以实现对多个所述传感器插槽的连接。
4.根据权利要求3所述的脑磁图头盔，其特征在于，所述侧面朝向所述传感器插槽的内部的一侧凹设有容置所述弹力绳的凹槽。
5.根据权利要求1所述的脑磁图头盔，其特征在于，所述传感器插槽与所述弹力绳形成一柔性插槽网格，位于所述柔性插槽网格边界的所述弹力绳依次连接位于所述柔性插槽网格边界的所述传感器插槽以形成一可调整弹力大小的弹力圈。
6.根据权利要求2所述的脑磁图头盔，其特征在于，相邻的两个所述侧面之间设置有立柱，所述脑磁帽定位点设置在所述立柱的顶部。
7.根据权利要求1所述的脑磁图头盔，其特征在于，所述脑磁帽定位点通过颜色使三维扫描仪识别。
8.根据权利要求7所述的脑磁图头盔，其特征在于，所述脑磁帽定位点为蓝色。
9.根据权利要求1所述的脑磁图头盔，其特征在于，所述帽体的下端设置有弹力绑带。
10.一种脑磁图扫描系统，其特征在于，包括三维扫描仪以及上述权利要求1至9中任一项所述的脑磁图头盔，所述三维扫描仪用于扫描所述脑磁图帽中所述OPM传感器的定位点的坐标分布。
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