CN115299961A - 脑电信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种脑电信号采集装置，涉及脑电信号采集技术领域，包括：保护外壳，以及装配在所述保护外壳内的柔性电极本体和信号处理组件；所述柔性电极本体包括承接部和电极触头，所述承接部的第一侧与所述信号处理组件连接，所述承接部的第二侧设置有所述电极触头，所述电极触头用于采集脑电信号；所述电极触头远离所述承接部的一端设置有圆滑部，所述保护外壳具有与所述电极触头相套合的腔管，所述电极触头的长度大于所述腔管的长度，所述圆滑部位于所述腔管外，通过设置保护外壳来保护柔性电极本体，可以提高柔性电极本体的使用寿命。

Description

脑电信号采集装置

技术领域

本申请涉及脑电信号采集技术领域，尤其涉及一种脑电信号采集装置。

背景技术

脑电图是脑神经细胞电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映，脑电图所显示的脑电信号中包含了大量的生理与疾病信息，在临床医学方面，脑电信号处理不仅可为某些脑疾病提供诊断依据，而且还为某些脑疾病提供了有效的治疗手段。

现有技术中对脑电信号的采集是利用电极与人体脑部皮肤接触，进而采集脑电信号，但是现有脑电采集装置中缺少对电极的保护，使得电极的使用寿命不长。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种脑电信号采集装置，本申请能够针对性的解决现有的问题。

基于上述目的，本申请提出了一种脑电信号采集装置，包括：保护外壳，以及装配在所述保护外壳内的柔性电极本体和信号处理组件；所述柔性电极本体包括承接部和电极触头，所述承接部的第一侧与所述信号处理组件连接，所述承接部的第二侧设置有所述电极触头，所述电极触头用于采集脑电信号；所述电极触头远离所述承接部的一端设置有圆滑部，所述保护外壳具有与所述电极触头相套合的腔管，所述电极触头的长度大于所述腔管的长度，所述圆滑部位于所述腔管外。

可选地，所述信号处理组件包括电路板以及设置在所述电路板上的信号处理电路，所述信号处理电路用于对所述电极触头采集到的脑电信号进行处理；所述电路板设置有导电通孔和焊盘，所述承接部的第一侧设置有第一凸出部和第二凸出部，所述第一凸出部穿过所述导电通孔，所述第二凸出部与所述焊盘相接触，用于将所述电极触头采集到的脑电信号传输至所述信号处理电路，且所述第一凸出部用于固定所述电路板。

可选地，所述信号处理电路包括运算放大器和连接端子；所述运算放大器的正极输入端通过第一电阻连接所述导电通孔和焊盘，所述运算放大器的负极输入端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端通过第二电阻与所述连接端子相连，所述连接端子用于连接脑电扩展设备。

可选地，所述第一凸出部为圆柱，所述第二凸出部为圆台，所述第一凸出部远离所述承接部的一端设置有第一预设坡面；所述第二凸出部的侧面设置有第二预设坡面。

可选地，所述导电通孔和焊盘的表面设置有沉金层。

可选地，所述保护外壳包括可拆卸安装的第一保护壳和第二保护壳；所述腔管位于所述第一保护壳，所述第一保护壳还包括主腔体，所述主腔体用于容置所述承接部和所述信号处理组件，所述主腔体与所述腔管一体成型；所述第二保护壳的第一侧设置有第三凸出部，所述第三凸出部用于固定所述信号处理组件。

可选地，所述主腔体靠近所述腔管的一端的直径小于所述主腔体远离所述腔管的一端的直径。

可选地，所述第二保护壳设置有出线孔，所述出线孔用于引出所述信号处理组件所连接的导线；所述出线孔的侧壁设置有旋接部，所述旋接部用于连接脑电扩展设备。

可选地，所述第二保护壳的第二侧设置有装配辅助件。

可选地，所述电极触头在第一方向上的直径逐渐减小，其中，所述第一方向为以所述电极触头与所述承接部的连接点为起点向所述圆滑部延伸的方向。

总的来说，本申请的优势及给用户带来的体验在于：

提供一种脑电信号采集装置，该装置包括：保护外壳，以及装配在保护外壳内的柔性电极本体和信号处理组件，柔性电极本体包括承接部和电极触头，承接部的第一侧与信号处理组件连接，承接部的第二侧设置有电极触头，电极触头用于采集脑电信号，电极触头远离承接部的一端设置有圆滑部，保护外壳具有与电极触头相套合的腔管，电极触头的长度大于腔管的长度，圆滑部位于腔管外。通过设置保护外壳来保护柔性电极本体，提高柔性电极本体的使用寿命。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。

图1示出本申请的脑电信号采集装置的结构示意图；

图2示出根据本申请实施例的脑电信号采集装置的整体效果示意图；

图3示出根据本申请实施例的脑电信号采集装置的柔性电极本体的结构示意图；

图4示出本申请实施例的脑电信号采集装置的信号处理组件的结构示意图；

图5示出了本申请实施例的脑电信号采集装置的信号处理电路的电路图；

图6示出了本申请实施例的脑电信号采集装置的第一保护壳的结构示意图；

图7示出本申请的脑电信号采集装置的第二保护壳的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本公开实施例的一个应用场景为脑电数据采集场景，提供一种脑电信号采集装置，该脑电信号采集装置通过柔性电极本体来采集人体大脑皮层信号，且设置保护外壳，通过该保护外壳来保护柔性电极本体，提高柔性电极本体的使用寿命。

图1示出本申请的脑电信号采集装置的结构示意图。参考图1，本申请的实施例中，脑电信号采集装置包括：保护外壳101，以及装配在保护外壳101内的柔性电极本体102和信号处理组件103，柔性电极本体102用于采集脑电信号，信号处理组件103用于对柔性电极本体102采集到的脑电信号进行处理。

本实施例例中，柔性电极本体102可以由基于导电硅胶或导电橡胶的导电柔性材料制作而成，柔性电极本体102的内部可以采用具有良好导电性的碳系导电填料或者金属系导电填料，碳系导电填料可以是炭黑、碳纳米管、石墨烯中的至少一种，金属系导电填料可以是银粉、铝镀银、镍粉中的至少一种。由于该柔性电极本体102采用基于导电硅胶或导电橡胶制成的柔软外壳，以及采用碳系导电填料或者金属系导电填料作为内部导电填料，具有很好的形变特性，可以增强柔性电极本体102与头皮之间的紧密接触性，减小与皮肤之间的接触阻抗，可以保证采集的脑电信号的稳定性和准确性，同时也可以保证用户佩戴的舒适性。

图3示出本申请的脑电信号采集装置的柔性电极本体的结构示意图。参考图3，本实施例中，柔性电极本体102包括承接部301和电极触头302，其中，承接部301的第一侧与信号处理组件103连接，承接部301的第二侧设置有电极触头302，电极触头302用于采集脑电信号。

本实施例的承接部301可以是圆柱、正方体、长方体等具有承接面的形状，以使电极触头302可以设置在承接部301的承接面，保证电极触头302在使用过程中的稳定性。

本实施例中，承接部301的第一侧和第二侧为承接部301相反的两侧，即信号处理组件103和电极触头302分别设置在承接部301的相反的两侧。

图2示出本申请的脑电信号采集装置的整体效果示意图。如图2所示，本实施例中，电极触头302远离承接部301的一端设置有圆滑部202，保护外壳具有与电极触头302相套合的腔管201，电极触头302的长度大于腔管201的长度，在脑电信号采集装置安装完成的情况下，圆滑部202位于腔管外，从而使得圆滑部202能与脑部皮肤相接触，以采集脑电信号。且腔管还可以保护电极触头302，避免头发对电极触头302的干扰，使得电极触头302更容易接触到皮肤表面。

本实施例中，电极触头302可以是电极柱。电极触头302在第一方向上的直径逐渐减小，其中，第一方向为以电极触头302与承接部301的连接点为起点向圆滑部202延伸的方向。例如，电极触头302的圆滑部202的直径小于电极触头302与承接部301的连接处的直径，对应地，腔管的形状与电极触头302的形状相匹配，从而方便电极触头302更好的穿过头发和大脑皮肤接触。

如图3所示，电极触头302的一端与承接部301相连，电极触头302远离承接部301的一端设置有圆滑部202，圆滑部202可以设置为圆弧状，可以更好的与头皮接触，减少对运动伪迹的敏感性。

本实施例中，承接部301的第一侧设置有第一凸出部303和第二凸出部304，其中第一凸出部303和第二凸出部304均可以与承接部301一体成型，第一凸出部303和第二凸出部304作为信号处理组件103的信号输入端，可以将电极触头302采集到的脑电信号传输至信号处理组件103，且第一凸出部303的长度大于第二凸出部304的长度，从而可以通过第一凸出部303实现与信号处理组件103的固定，以使柔性电极本体102与信号处理组件103的相对位置保持不变，增加脑电信号传输稳定性。

在一个例子中，第一凸出部303为圆柱，第二凸出部304为圆台，第一凸出部303远离承接部301的一端设置有第一预设坡面，第二凸出部304的侧面设置有第二预设坡面，从而增加柔性电极本体和信号处理组件103的安装方便程度。其中第一预设坡面和第二预设坡面的坡度可以根据需求自定义设置。

图4示出本申请的脑电信号采集装置的信号处理组件的结构示意图。其中，图4中(a)为信号处理组件103的第一面结构示意图，图4中(b)为信号处理组件103的第二面结构示意图，信号处理组件103包括电路板401以及设置在电路板401上的信号处理电路，信号处理电路用于对电极触头302采集到的脑电信号进行处理。

参考图4，电路板401设置有导电通孔405和焊盘402，承接部301的第一凸出部303穿过导电通孔405，第二凸出部304与焊盘402相接触，用于将电极触头302采集到的脑电信号传输至信号处理电路，其中，导电通孔405的直径与第一凸出部303相匹配，以使第一凸出部303能穿过导电通孔405，从而可以固定电路板401，避免电路板401与柔性电极本体102发生位移。另外，焊盘402的大小与第二凸出部304相匹配，以使第二凸出部304能够与焊盘接触，且导电通孔405和焊盘402为导体，从而实现信号传输的功能。

本实施例中，导电通孔405和焊盘402的表面设置有沉金层，可以增加导电通孔405和焊盘402的导电性，保证脑电信号的传输质量。

参考图4，信号处理电路包括运算放大器403和连接端子404，运算放大器403用于对接收到的脑电信号进行放大处理，连接端子404用于将放大后的脑电信号输出至脑电扩展设备，其中，脑电扩展设备可以是脑电帽或计算机等终端设备。

图5示出本申请的脑电信号采集装置的信号处理电路的电路图。参考图5，运算放大器403的正极输入端通过第一电阻R1连接导电通孔405和焊盘402，即运算放大器403的正极输入端的输入信号为电极触头302采集到的脑电信号，运算放大器403的负极输入端连接运算放大器403的输出端，运算放大器403的输出端通过第二电阻R2与连接端子404相连，连接端子404用于连接脑电扩展设备。

本实施例中的运算放大器403为有源器件，运算放大器403的电源连接端连接电源VCC，且运算放大器403的电源连接端还连接有去耦电容C1,用于降低电源阻抗和电源噪声。且由于本实施例中的运算放大器403为有源器件，可以减少脑电信号采集过程中的受外部干扰的影响，进一步提高采集到的脑电信号的质量。

本实施例中，连接端子404包括引脚1、引脚2和引脚3，其中，引脚1连接电源正极，引脚2用于输入经运算放大器放大后的脑电信号，引脚3接地。

在一个例子中，保护外壳可以是封闭的壳体，也可以由两部分装配而成。在保护外壳由两部分装配而成的情况下，参考图1，保护外壳包括可拆卸安装的第一保护壳1011和第二保护壳1012，第一保护壳1011和第二保护壳1012可以通过螺纹连接，也可以通过卡扣等连接结构连接。其中，保护外壳可以由医用塑料注塑而成。

图6示出本申请的脑电信号采集装置的第一保护壳的结构示意图。参考图6，腔管201位于第一保护壳1011，第一保护壳1011还包括主腔体601，主腔体601用于容置承接部301和信号处理组件103，主腔体601与腔管201一体成型。由于第一保护壳1011和第二保护壳1012均可由医用塑料注塑而成，则具有一定的刚性，可以对承接部301与电极触头302的连接部分起到固定作用，增加电极柔性本体的耐用性。

本实施例中，主腔体601靠近腔管201的一端的直径小于主腔体601远离腔管201的一端的直径。从而方便柔性电极本体102和信号处理组件103的装配。本实施例中第一保护壳1011和第二保护壳1012通过螺纹结构装配。

图7示出本申请的脑电信号采集装置的第二保护壳的结构示意图。本实施例中，第二保护壳1012的第一侧设置有第三凸出部702，第三凸出部702用于固定信号处理组件103。第三凸出部702的安装位置与电路板401上的金属通孔405的位置相对应，从而达到将第二保护壳1012与电路板401相固定的目的。

本实施例中，第一凸出部303、第二凸出部304、金属通孔405、焊盘402和第三凸出部702均包括多个，且在脑电信号采集装置安装完成的情况下，形成多组一一对应的第一凸出部303、金属通孔405和第三凸出部702，以及多组一一对应的第二凸出部304和焊盘402。

参考图7，第二保护壳1012设置有出线孔701，出线孔701用于引出信号处理组件103所连接的导线，以便于脑电信号采集装置与脑电拓展设备进行信号传输。

出线孔701的侧壁设置有旋接部704，旋接部704用于连接脑电扩展设备，便于脑电信号采集装置整体结构与脑电帽等脑电扩展设备装配，提高本实施例的脑电信号采集装置的适用范围。

其中，第二保护壳1012的第二侧还设置有装配辅助件703，装配辅助件703可以是十字加强筋、一字加强筋等，从而方便操作人员进行第一保护壳1011和第二保护壳1012的装配。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种脑电信号采集装置，其特征在于，包括：保护外壳，以及装配在所述保护外壳内的柔性电极本体和信号处理组件；

所述柔性电极本体包括承接部和电极触头，所述承接部的第一侧与所述信号处理组件连接，所述承接部的第二侧设置有所述电极触头，所述电极触头用于采集脑电信号；

所述电极触头远离所述承接部的一端设置有圆滑部，所述保护外壳具有与所述电极触头相套合的腔管，所述电极触头的长度大于所述腔管的长度，所述圆滑部位于所述腔管外。

2.根据权利要求1所述的脑电信号采集装置，其特征在于，所述信号处理组件包括电路板以及设置在所述电路板上的信号处理电路，所述信号处理电路用于对所述电极触头采集到的脑电信号进行处理；

所述电路板设置有导电通孔和焊盘，所述承接部的第一侧设置有第一凸出部和第二凸出部，所述第一凸出部穿过所述导电通孔，所述第二凸出部与所述焊盘相接触，用于将所述电极触头采集到的脑电信号传输至所述信号处理电路，且所述第一凸出部用于固定所述电路板。

3.根据权利要求2所述的脑电信号采集装置，其特征在于，所述信号处理电路包括运算放大器和连接端子；

所述运算放大器的正极输入端通过第一电阻连接所述导电通孔和焊盘，所述运算放大器的负极输入端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端通过第二电阻与所述连接端子相连，所述连接端子用于连接脑电扩展设备。

4.根据权利要求2所述的脑电信号采集装置，其特征在于，

所述第一凸出部为圆柱，所述第二凸出部为圆台，所述第一凸出部远离所述承接部的一端设置有第一预设坡面；

所述第二凸出部的侧面设置有第二预设坡面。

5.根据权利要求2或3所述的脑电信号采集装置，其特征在于，

所述导电通孔和焊盘的表面设置有沉金层。

6.根据权利要求1所述的脑电信号采集装置，其特征在于，所述保护外壳包括可拆卸安装的第一保护壳和第二保护壳；

所述腔管位于所述第一保护壳，所述第一保护壳还包括主腔体，所述主腔体用于容置所述承接部和所述信号处理组件，所述主腔体与所述腔管一体成型；

所述第二保护壳的第一侧设置有第三凸出部，所述第三凸出部用于固定所述信号处理组件。

7.根据权利要求6所述的脑电信号采集装置，其特征在于，所述主腔体靠近所述腔管的一端的直径小于所述主腔体远离所述腔管的一端的直径。

8.根据权利要求6所述的脑电信号采集装置，其特征在于，

所述第二保护壳设置有出线孔，所述出线孔用于引出所述信号处理组件所连接的导线；

所述出线孔的侧壁设置有旋接部，所述旋接部用于连接脑电扩展设备。

9.根据权利要求8所述的脑电信号采集装置，其特征在于，

所述第二保护壳的第二侧设置有装配辅助件。

10.根据权利要求1所述的脑电信号采集装置，其特征在于，所述电极触头在第一方向上的直径逐渐减小，其中，所述第一方向为以所述电极触头与所述承接部的连接点为起点向所述圆滑部延伸的方向。

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