CN115120873A - 一种头盔式闭环节律性调控器 - Google Patents

Abstract

一种头盔式闭环节律性调控器包括：头盔式佩戴主体、脉冲发射器、参考电极、刺激电极和记录电极；参考电极布置在头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的眉间上方1cm处的位置对应的位置；一个刺激电极布置在头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的一侧眉弓的上方1cm处的位置对应的位置；记录电极布置在头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的两侧太阳穴相对应的位置处，记录脑电数据并将脑电数据发送至脉冲发射器；脉冲发射器将多个记录电极记录的脑电数据通过通信模块发送至工作站，从工作站接收调试指令，从工作站接收参数设置指令以向脉冲发射装置发送脉冲参数。本发明可在治疗癫痫的同时通过巩固认知以及记忆功能。

Description

一种头盔式闭环节律性调控器

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种头盔式闭环节律性调控器。

背景技术

对于癫痫的治疗，tDCS（经颅直流电刺激）是一种非侵入性的、利用微弱的恒定电流作用于头皮从而诱导大脑皮层兴奋性的技术。tDCS可应用于脑卒中后偏瘫、认知障碍、言语、吞咽障碍，阿尔茨海默病，帕金森病，脊髓损伤，神经痛，纤维肌痛，下背痛，癫痫，抑郁症。tDCS装置是由一个恒定电流刺激器、两个表面电极片（阴极、阳极）和输出装置等组成。tDCS的刺激方式可分为阴极刺激法、阳极刺激法两种。阳极tDCS通过对细胞膜产生去极化作用从而增加大脑皮层兴奋性，阴极tDCS则通过产生超极化作用降低大脑皮层的兴奋性。目前临床使用的tDCS电流强度最常见的为1-2mA，通常不超过4mA，刺激持续时间主要集中在20-30min。tDCS的作用效果与电流强度、持续时间、电极片面积、电极极性、治疗疗程长短等因素有关。

对于阿尔茨海默病的治疗，tDCS装置较简单，主要包括电极和神经刺激器，电流从阳极流出，阴极流入，电极下方多使用生理盐水浸泡的海绵或导电膏增加导电性。阳极电刺激可增加皮质兴奋性，而阴极电刺激则降低皮质兴奋性，此效应与细胞膜静息电位变化有关。阳极电极面积为25~35cm2，刺激部位除最常用的刺激靶点左侧和右侧背外侧前额叶皮质外，还有颞叶皮质或角回及缘上回部位，可以改善患者的即时记忆、延迟记忆、再认记忆及听理解功能;阴极部位多选择对侧眶上区或三角肌。采用1~2mA的直流电流，每次治疗刺激20~30 min。每周刺激5 d(1~2次/d)，共刺激2~4w，或连续刺激5~10w(1~2次/d)。

此外，rTMS（重复经颅磁刺激）可应用于精神分裂症（阴性症状）、抑郁症、强迫症、躁狂症、创伤后应激障碍（PTSD）、阿尔茨海默病、癫痫等精神疾病。

但是，对于这类设备，一方面现有技术均为开环刺激（无论大脑电生理活动如何），都是释放预设好的刺激。

其次在现有技术中，电极点位的选取很固定，一个刺激电极位于致痫灶的颅骨上方，另一个参考电极位于对侧眼眶上方，或者将参考电极放置于肩上或颅外其他部位。这样形成的治疗区域很小，治疗效果也会大打折扣。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种操作便利并且能使得医务人员和患者能够及时沟通的头盔式闭环节律性调控器，其能够贯穿海马以及杏仁核的庞大治疗区域，使得所释放的刺激能够作用于整个治疗区域的所有结构。

根据本发明，提供了一种头盔式闭环节律性调控器包括：头盔式佩戴主体、脉冲发射器、参考电极、多个刺激电极和多个记录电极；其中，参考电极布置在头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的眉间上方1cm处的位置相对应的位置处；多个刺激电极中的一个布置在头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的一侧眉弓的上方1cm处的位置相对应的位置处；多个记录电极布置在头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的两侧太阳穴相对应的位置处，用于记录脑电数据并将脑电数据发送至脉冲发射器；脉冲发射器用于将多个记录电极记录的脑电数据通过通信模块发送至工作站，从工作站接收调试指令，以及从工作站接收参数设置指令以向脉冲发射装置发送脉冲参数。

优选地，在脉冲发射器从多个记录电极接收到异常脑电活动时，发出预先设定的刺激电流，以抑制异常脑电活动。

优选地，头盔式闭环节律性调控器设定有针对多个特定异常脑电活动的多个刺激模式。

优选地，参考电极、多个刺激电极和多个记录电极为盐水电极，在本头盔式闭环节律性调控器被佩戴时生理盐水被注入电极与头皮连接处。

优选地，参考电极、多个刺激电极和多个记录电极在头盔式佩戴主体上可移动定位以匹配具体用户。

优选地，参考电极的数量为1个。

优选地，刺激电极的数量为3个；多个刺激电极中的另外两个布置在头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的横窦两侧5cm处的位置相对应的位置处。

优选地，多个记录电极的数量为18个，而且头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的两侧太阳穴相对应的位置处分别布置9个记录电极。

优选地，脉冲发射器包括：布置在电池盒内的电池、脉冲发射装置、程控装置和通信模块；其中，电池用于对整个头盔式闭环节律性调控器进行供电；通信模块从工作站接收调试指令，此外，通信模块从工作站接收参数设置指令向脉冲发射装置发送脉冲参数；多个记录电极记录的脑电数据通过通信模块发送至工作站。

优选地，通信模块选自蓝牙模块、Wi-Fi模块和4G/5G信号模块。

优选地，对采集的信号执行带通滤波的带通滤波器和对采集的信号执行相位滤波的相位滤波器，以执行前期处理；

其中，带通滤波器的系统幅度函数为：

带通滤波器的系统幅度平方函数为：

其中，ε是表示通带内波纹大小的参数；

Cn(x)是n阶带通滤波器多项式，表示为：

当n≥1时，带通滤波器多项式的递推公式为：

当-1<x<1时，Cn(x)是余弦函数，故：

从而，带通滤波器的幅值函数为：

其中：

当

且n为偶数时，

；N为奇数时，

；

当

时，

；

在通带内，

时，幅度函数在

之间等波纹地起伏；

在通带外，

时，随着

的增大，有：

由幅度函数

可以看出，带通滤波器与3个参数有 关：ε，

和n；

对于相位滤波器，信号通过冲击相应为h(n)的系统后，输出信号的时域函数为：

经过傅里叶变换，可以观察到信号的相位和模分别发生了以下变化：

相位的改变又可能使输入信号的时域特性发生较大变化；一个频率的相位特性的 负值就称为这个频率的群时延，定义为

，则：

；

而且其中，在相位滤波器，先将待滤波的时间序列按顺序滤波，然后将所得的结果逆序，再反向通过滤波器，最后将所得的结果逆序后输出，即可得到精确的零相位失真的时间序列，将这种滤波方法称作FRR滤波；

FRR滤波的时域描述可以由下式表示：

FRR滤波的频域变化由下式表示：

由上式可得：

下面从计算公式来证明RRF的滤波原理；下式是RRF滤波的时域描述：

Y(n)为零相位的输出序列；下式是RRF滤波的频域描述：

由上式可得：

。

优选地，采用预测算法以及深度学习模块，通过第一模块和第二模块，对前期处理后进行分析与预测；

其中，第一模块包括：

设定电信号预测值为：

将预测值表示为：

计算下个时间片的隐节点状态：

单元状态的表达式为：

；

遗忘门的表达式为：

；

输入门的表达式为：

；

单元状态的更新值为：

；

单元状态的更新：

；

输出门的表达式为：

；

隐节点的输出值为：

；

其中，第二模块包括：

卷积核在工作时有规律地扫过输入特征，在感受野内对输入特征做矩阵元素乘法求和并叠加偏差量：

当卷积核是大小

，步长

且不包含填充的单位卷积核时，卷积层内的交叉相 关计算等价于矩阵乘法，并由此在卷积层间构建了全连接网络：

卷积层的反向传播是一个与前向传播类似的交叉相关计算：

。

本发明可以在治疗癫痫的同时通过巩固认知以及记忆功能，尤其是对于记忆力因癫痫而下降的患者；不仅如此，本发明通过相应的电极位置能够治疗阿尔茨海默病，并且可以抑制其他部位脑组织的过度兴奋，而且防止在严重者身上可诱发癫痫。而且，本发明的电极的具体位置布置使得本发明能检测现有技术检测不到的信号或者大脑活动模式。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的头盔式闭环节律性调控器的示意图。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的头盔式闭环节律性调控器的脉冲发射器的视图。

图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的头盔式闭环节律性调控器的脉冲发射器的后视图。

图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的头盔式闭环节律性调控器的脉冲发射器的功能框图。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的头盔式闭环节律性调控器的示意图。

如图1所示，根据本发明优选实施例的头盔式闭环节律性调控器包括：头盔式佩戴主体10、脉冲发射器20、参考电极30、多个刺激电极40和多个记录电极50。

其中，参考电极30布置在头盔式佩戴主体10的与佩戴头盔式佩戴主体10的用户的眉间上方1cm处的位置相对应的位置处。优选地，参考电极30的数量为1个。

多个刺激电极40中的一个布置在头盔式佩戴主体10的与佩戴头盔式佩戴主体10的用户的一侧眉弓的上方1cm处的位置相对应的位置处。

优选地，刺激电极40的数量为3个；此时，多个刺激电极40中的另外两个布置在头盔式佩戴主体10的与佩戴头盔式佩戴主体10的用户的横窦两侧5cm处的位置相对应的位置处。

多个记录电极50布置在头盔式佩戴主体10的与佩戴头盔式佩戴主体10的用户的两侧太阳穴相对应的位置处，用于记录脑电数据并将脑电数据发送至脉冲发射器20。

优选地，多个记录电极50的数量为18个，而且头盔式佩戴主体10的与佩戴头盔式佩戴主体10的用户的两侧太阳穴相对应的位置处分别布置9个记录电极。

优选地，参考电极30、多个刺激电极40和多个记录电极50在头盔式佩戴主体10上可移动定位以匹配具体用户，即适应各个患者的头型。

脉冲发射器20用于将多个记录电极50记录的脑电数据通过通信模块发送至工作站，从工作站接收调试指令，以及从工作站接收参数设置指令以向脉冲发射装置23发送脉冲参数。

其中，在脉冲发射器20从多个记录电极50接收到异常脑电活动时，发出预先设定的刺激电流，以抑制住此时的异常脑电活动。

优选地，刺激电流是交流电。

而且，本发明的头盔式闭环节律性调控器可以设定多个刺激模式，可以对某些异常波形进行针对性刺激，而且刺激电流发出的前提是目前记录电极监测到了相关的异常脑电活动。

优选地，本发明技术使用的电极（参考电极30、多个刺激电极40和多个记录电极50）为盐水电极。在佩戴本头盔式闭环节律性调控器时，用注射器将生理盐水（优选为0.9%的生理盐水）注入电极与头皮连接处即可。现有技术中，需要使用导电膏来减少电极与头皮之间的的阻抗。本发明技术使用生理盐水同样可以达到减少阻抗的效果，而且比导电膏更为方便。现有技术中，患者因为使用导电膏后导致头皮粘连，在结束使用时需要进行清洗。本发明技术直接解决了这个问题，为患者减少了烦恼。

现有发明技术中，记录电极的数量过少，当记录电极越多时，记录到的脑电信号也就精准。本发明技术中针对海马以及杏仁核颅骨投射区域采取了双侧共18个电极进行记录，使得本发明的技术独树一帜的。

而且，本发明的电极的具体位置布置使得本发明能检测现有技术检测不到的信号或者大脑活动模式。

下面描述脉冲发射器的具体实施例。

如图2、图3和图4所示，脉冲发射器20包括：布置在电池盒21内的电池22、脉冲发射装置23、程控装置24和通信模块。其中，例如，通信模块可以选自蓝牙模块25、Wi-Fi模块26和4G/5G信号模块27。其中，电池22用于对整个头盔式闭环节律性调控器进行供电。

通信模块从工作站接收调试指令，此外，通信模块从工作站接收参数设置指令向脉冲发射装置23发送脉冲参数。多个记录电极50记录的脑电数据通过通信模块发送至工作站。

进一步地，优选地，本发明技术设置人工智能模块，当记录电极检测到偏离常模的脑电活动时即可启动电刺激，随着人工智能学习的深入，治疗效果也会越来越好。

对比现有的颅内闭环刺激可发现，现有技术中的电池充电一次仅仅可以维持一天的高强度使用，对于病情复杂的患者来说，需要编写更复杂的刺激模式以及参数进行治疗，电池电量消耗更为严重，甚至不能够满足一天的用电需求。颅内刺激器的充电又慢又费时。本发明技术采用颅外刺激，充电更为方便快捷，对于需要复杂刺激模式以参数的患者，我们可以增大电池模块来保证电量。也解决了一些病情复杂患者需要编写相对繁琐刺激模式参数代码所消耗电量大的问题。

本发明技术使用的是交流电刺激，相比于现有技术来说，穿透力要更强，有效刺激到相应靶点的电流更多，并且可以针对不同频段进行精准调控。

下面描述本发明的具体操作示例。

在使用本装置前，例如可以先进行MRI检查、视频脑电图监测等，根据评估结果进行刺激参数的调试。让患者在手机上提前下载好远程程控软件，并且保证手机蓝牙与网络可以正常使用，为设备调控测试做好准备。将患者手机通过蓝牙与设备进行连接并保证连接稳定，同时将患者手机接入WI-FI或开启4G/5G网络连接并保持网络稳定。

连接稳定后，使用工作站上的软件进行开机、通电，确保电流能够正常发出，并且进行多频段电流测试（首先需要保证电流能够正常释放，在工作站上设置好额定电流（例如0.2mA），测试设备能否正常释放电流。下一步，更换多个频段进行测试，保证可以释放多个频段的电流。为了保证在测试过程中患者的安全，所选取的电流强度要尽可能的小，达到测试目的即可），从而确保后期的精准调控。

患者手机下载APP后，通过蓝牙连接到设备（编号为患者的病案号），患者的手机要保证连接到网络（4G/5G/Wi-Fi信号均支持）。在进行调试前要提前和患者沟通，保证设备与患者手机蓝牙连接稳定并连接到网络。在医生工作站的电脑上安装调控软件，选择对应的设备后，进入调控页面，进行电流刺激相关参数的调控（幅度、脉宽、频率、刺激持续时间、间歇时间）。在调试过程中，可以和患者进行实时通话，询问患者患者感受，在调节刺激参数时不可跨度过大，从而防止给患者增加额外的痛苦。

患者将头盔穿戴上后，记录电极就会开始记录脑电变化情况，同时设备将会以闭环模式进行启动。

通过高频不衰减、电量不衰减的电流刺激来抑制癫痫的发作，从而达到治疗癫痫的效果，这种装置可适用于大面积癫痫灶，能够进行远程程控（例如可设定为每5分钟一次释放电流进行刺激），并且可以使中枢神经系统的神经元形成神经振荡-外界节律同步化（neural entrainment，通过特定频率的电流刺激大脑皮层，使得神经元细胞的膜电位、动作电位发生变化，继而引发突触后膜的电位变化，释放相应的神经递质，兴奋或抑制大脑皮层的活动。通过电流刺激的治疗，神经元具有自我学习功能，最后能在特定频段电流的刺激下，释放相应的神经递质），从而使得特定的神经递质释放，来进行兴奋或抑制大脑皮层。

与此同时，这种特定的刺激频率和强度向大脑传递了一种在零相位上下的震荡电流，在认知或感觉运动过程中与正在进行的神经元活动相互作用引起脑网络震荡的去同步化或同步化。通过刺激相应的部位，以此巩固认知以及记忆功能治疗阿尔茨海默病。

本发明可以在治疗癫痫的同时通过巩固认知以及记忆功能，尤其是对于记忆力因癫痫而下降的患者；不仅如此，本发明通过相应的电极位置能够治疗阿尔茨海默病，并且可以抑制其他部位脑组织的过度兴奋，而且防止在严重者身上可诱发癫痫。

<滤波>

优选地，根据本发明优选实施例的头盔式闭环节律性调控器还包括：对采集的信号执行带通滤波的带通滤波器和对采集的信号执行相位滤波的相位滤波器。

一、带通滤波器

带通滤波器的系统幅度函数为：

带通滤波器的系统幅度平方函数为：

其中，ε是表示通带内波纹大小的参数。

CN(x)是n阶带通滤波器多项式，表示为：

当n≥1时，带通滤波器多项式的递推公式为：

当-1<x<1时，Cn(x)是余弦函数，故：

从而，带通滤波器的幅值函数为：

其特点为：

（1）

且n为偶数时，

；N为奇数时，

。

（2）当

时，

。

在通带内，

时，幅度函数在

之间等波纹地起伏。

在通带外，

时，随着

的增大，有：

由幅度函数

可以看出，带通滤波器与3个参数有 关：ε，

和n。

二、相位滤波器

信号通过冲击相应为h(n)的系统后，输出信号的时域函数为：

经过傅里叶变换，可以观察到信号的相位和模分别发生了以下变化：

相位的改变又可能使输入信号的时域特性发生较大变化。一个频率的相位特性的 负值就称为这个频率的群时延，定义为

，则：

下面介绍构造相位滤波器的原理。

先将待滤波的时间序列按顺序滤波，然后将所得的结果逆序，再反向通过滤波器，最后将所得的结果逆序后输出，即可得到精确的零相位失真的时间序列，将这种滤波方法称作FRR滤波。

FRR滤波的时域描述可以由下式表示：

FRR滤波的频域变化由下式表示：

由上式可得：

下面从计算公式来证明RRF的滤波原理。下式是RRF滤波的时域描述：

Y(n)为零相位的输出序列。下式是RRF滤波的频域描述：

由上式可得：

通过上述两种滤波器（带通滤波器和相位滤波器）的算法，将记录电极所采集的脑电活动进行前期处理后，便于使用接下来的算法对处理后的脑电活动进行分析与预测，从而在监测或者预测出异常脑电活动是释放刺激信号，抑制或消除异常脑电，达到治疗的效果。

<预测算法以及深度学习模块>

优选地，根据本发明优选实施例的头盔式闭环节律性调控器还包括：采用预测算法以及深度学习模块对前期处理后进行分析与预测。预测算法以及深度学习模块的示例可如下所示。

第一模块：

某一时刻的电信号预测值为：

而传统的计算方法中的预测值表示为：

所以，隐节点有两个作用—计算在该时刻的预测值，计算下个时间片的隐节点状 态：

单元状态的表达式为：

遗忘门的表达式为：

输入门的表达式为：

单元状态的更新值为：

单元状态的更新：

输出门的表达式为：

隐节点的输出值为：

通过上述算法，可以使得我们的设备具有预测下一个时间点的脑电活动的能力，当记录电极在实时记录颅内脑电活动时，通过模块一的算法，本装置可以预测接下来的可能会出现的脑电活动，若是通过预测发现即将出现异常脑电活动时，本装置的刺激模块会随之启动，发出刺激电流进行抑制。

第二模块：

卷积核在工作时，会有规律地扫过输入特征，在感受野内对输入特征做矩阵元素乘法求和并叠加偏差量：

特殊地，当卷积核是大小

，步长

且不包含填充的单位卷积核时，卷积层内 的交叉相关计算等价于矩阵乘法，并由此在卷积层间构建了全连接网络：

全连接层的计算与传统的前馈神经网络相同，卷积层的反向传播是一个与前向传播类似的交叉相关计算：

通过上述算法，本装置具有了深度学习的能力。仅仅通过第一模块的算法，还不能尽可能准确的预测出即将发生的异常脑电活动，所以我们将第一模块和第二模块并联使用，本装置从开机的那一刻开始，即开始了深度学习，学习所记录下来的所有脑电数据，提高预测的准确性，从而达到更好的治疗效果。

具体地说，本发明至少具有如下优势：

（1）针对现有技术均为开环刺激（无论大脑电生理活动如何），都是释放预设好的刺激的问题，本发明技术运用闭环刺激模式（通过双侧共18个记录电极，实时记录大脑电生理活动，一旦出现与癫痫发作或是阿尔茨海默病相关的脑电活动，此时才会通过刺激电极释放提前预设好的电流进行电刺激）。

（2）现有技术中，电极点位的选取很固定，一个刺激电极位于致痫灶的颅骨上方，另一个参考电极位于对侧眼眶上方，或者将参考电极放置于肩上或颅外其他部位。这样形成的治疗区域很小，治疗效果也会大打折扣。

本发明技术中，参考电极位于眉间上方1cm处、刺激电极位于一侧眉弓上方1cm处以及横窦两侧5cm处（共计3个刺激电极，1个参考电极）。这就形成了一个能够贯穿海马以及杏仁核的庞大治疗区域，使得所释放的刺激能够作用于整个治疗区域的所有结构。

（3）现有技术中，只针对癫痫或者阿尔茨海默病其中某一种疾病进行治疗。

本发明技术中，由于海马以及杏仁核的等结构包含在治疗区域中在治疗癫痫的同时可以巩固甚至加强患者的记忆、认知、情绪功能，对于阿尔茨海默病的患者来说，通过本技术不仅仅可以通过提高大脑兴奋性来进行治疗，还可以对记忆、认知、情绪功能上进行巩固以及加强，减缓老化以及阿尔茨海默病的进展。

（4）现有技术中，患者需要定期来医院进行刺激治疗，并根据最近的发作情况来确定是否需要进行调控。

本发明技术中，得益于双侧18个记录电极，脑电数据通过互联网可传输至工作站，临床医师能够在直接查看患者的脑电变化，根据患者的脑电远程程控调整刺激参数，达到个性化治疗。患者在家就可以通过远程程控装置进行调控，不需要来医院。

（5）现有技术中，患者只能定期来院治疗，对于一些症状较为严重的患者来说，短期内的治疗效果不是很明显。患者本身对于疾病不是很了解，对于治疗的心理预期很高，短期内效果不显著的话，患者很可能会消极治疗，没有按照预计的时间定期来医院进行调控治疗。如此以往，疗效越来越差，陷入恶性循环。

本发明技术中，可进行全天24h脑电监测，根据脑电变化进行刺激。短期内效果较为明显，能够大大提高患者治疗的积极性，尤其是那些症状较为严重的患者。

需要说明的是，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种头盔式闭环节律性调控器，其特征在于包括：头盔式佩戴主体、脉冲发射器、参考电极、多个刺激电极和多个记录电极；其中，参考电极布置在头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的眉间上方1cm处的位置相对应的位置处；多个刺激电极中的一个布置在头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的一侧眉弓的上方1cm处的位置相对应的位置处；多个记录电极布置在头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的两侧太阳穴相对应的位置处，用于记录脑电数据并将脑电数据发送至脉冲发射器；脉冲发射器用于将多个记录电极记录的脑电数据通过通信模块发送至工作站，从工作站接收调试指令，以及从工作站接收参数设置指令以向脉冲发射装置发送脉冲参数。

2.根据权利要求1所述的头盔式闭环节律性调控器，其特征在于，在脉冲发射器从多个记录电极接收到异常脑电活动时，发出预先设定的刺激电流，以抑制异常脑电活动。

3.根据权利要求1或2所述的头盔式闭环节律性调控器，其特征在于，头盔式闭环节律性调控器设定有针对多个特定异常脑电活动的多个刺激模式。

4.根据权利要求1或2所述的头盔式闭环节律性调控器，其特征在于，参考电极、多个刺激电极和多个记录电极为盐水电极，在头盔式闭环节律性调控器被佩戴时生理盐水被注入电极与头皮连接处。

5.根据权利要求1或2所述的头盔式闭环节律性调控器，其特征在于，参考电极、多个刺激电极和多个记录电极在头盔式佩戴主体上可移动定位以匹配具体用户。

6.根据权利要求1或2所述的头盔式闭环节律性调控器，其特征在于，参考电极的数量为1个。

7.根据权利要求1或2所述的头盔式闭环节律性调控器，其特征在于，刺激电极的数量为3个；多个刺激电极中的另外两个布置在头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的横窦两侧5cm处的位置相对应的位置处；多个记录电极的数量为18个，而且头盔式佩戴主体的与佩戴头盔式佩戴主体的用户的两侧太阳穴相对应的位置处分别布置9个记录电极。

8.根据权利要求1或2所述的头盔式闭环节律性调控器，其特征在于，脉冲发射器包括：布置在电池盒内的电池、脉冲发射装置、程控装置和通信模块；其中，电池用于对整个头盔式闭环节律性调控器进行供电；通信模块从工作站接收调试指令；此外，通信模块从工作站接收参数设置指令向脉冲发射装置发送脉冲参数；多个记录电极记录的脑电数据通过通信模块发送至工作站。

9.根据权利要求1或2所述的头盔式闭环节律性调控器，其特征在于，对采集的信号执行带通滤波的带通滤波器和对采集的信号执行相位滤波的相位滤波器，以执行前期处理；

其中，带通滤波器的系统幅度函数为：

带通滤波器的系统幅度平方函数为：

其中，ε是表示通带内波纹大小的参数；

Cn(x)是n阶带通滤波器多项式，表示为：

当n≥1时，带通滤波器多项式的递推公式为：

当-1<x<1时，Cn(x)是余弦函数，故：

从而，带通滤波器的幅值函数为：

其中：

当

且n为偶数时，

；N为奇数时，

；

当

时，

；

在通带内，

时，幅度函数在

之间等波纹地起伏；

在通带外，

时，随着

的增大，有：

由幅度函数

可以看出，带通滤波器与3个参数有关：ε，

和n；

对于相位滤波器，信号通过冲击相应为h(n)的系统后，输出信号的时域函数为：

经过傅里叶变换，可以观察到信号的相位和模分别发生了以下变化：

相位的改变又可能使输入信号的时域特性发生较大变化；一个频率的相位特性的负值 就称为这个频率的群时延，定义为

，则：

；

而且其中，在相位滤波器，先将待滤波的时间序列按顺序滤波，然后将所得的结果逆序，再反向通过滤波器，最后将所得的结果逆序后输出，即可得到精确的零相位失真的时间序列，将这种滤波方法称作FRR滤波；

FRR滤波的时域描述可以由下式表示：

FRR滤波的频域变化由下式表示：

由上式可得：

下面从计算公式来证明RRF的滤波原理；下式是RRF滤波的时域描述：

Y(n)为零相位的输出序列；下式是RRF滤波的频域描述：

由上式可得：

。

10.根据权利要求9所述的头盔式闭环节律性调控器，其特征在于，采用预测算法以及深度学习模块，通过第一模块和第二模块，对前期处理后进行分析与预测；

其中，第一模块包括：

设定电信号预测值为：

将预测值表示为：

计算下个时间片的隐节点状态：

单元状态的表达式为：

；

遗忘门的表达式为：

；

输入门的表达式为：

；

单元状态的更新值为：

；

单元状态的更新：

；

输出门的表达式为：

；

隐节点的输出值为：

；

其中，第二模块包括：

卷积核在工作时有规律地扫过输入特征，在感受野内对输入特征做矩阵元素乘法求和并叠加偏差量：

当卷积核是大小

，步长

且不包含填充的单位卷积核时，卷积层内的交叉相关计 算等价于矩阵乘法，并由此在卷积层间构建了全连接网络：

卷积层的反向传播是一个与前向传播类似的交叉相关计算：

。

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