CN205795687U - 脑电帽及脑信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种脑电帽及脑信号采集装置；脑电帽含有帽体和控制电路，帽体含有耳部支撑杆、顶部支撑杆、前部支撑杆和后部支撑杆，两个耳部支撑体分别设置在人的两个耳朵处，顶部、前部和后部支撑杆的两端分别安装在两个耳部支撑体上，顶部支撑杆从左向右横跨在人头顶部的上方，前部支撑杆从左向右横跨在人前额部的前方，后部支撑杆从左向右横跨在人后脑部的后方，两个耳部支撑体之间连接有弹性连接带，顶部支撑杆上交叉连接有N个电极固定杆，N个电极固定杆从前向后横跨在人头的上方，电极固定杆、前部和后部支撑杆上安装有M个脑电极，M个脑电极与控制电路连接；该脑电帽及脑信号采集装置使用方便快捷、采集信号准确、抗干扰能力强。

Description

脑电帽及脑信号采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种脑电波监测设备，特别涉及一种脑电帽及脑信号采集装置。

背景技术

脑电波是大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的，它是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映，脑电波的监测已广泛运用于现有临床实践中。传统脑电波监测设备中，脑电极的佩带过程十分复杂，操作过程烦琐、冗长。一般情况下，首先要令患者在检查前一天洗头，以去除头部油脂；检查时，先将特制的橡筋帽戴在头上，然后用梳子将放置脑电极位置的头发分开，暴露头皮，用75％乙醇擦拭头皮以去脂，然后将脑电极按所需位置(如双侧额、顶、枕、颞部等)夹在橡筋下，并用脑电极下压住头发，这样才完成一个电极的安装；待所有脑电极安装完毕后，再将导联分线盘上的电极夹按双侧额、顶、枕、颞等部位的顺序一一夹好，并要注意电极夹摆放顺序(采集信号完成后按此反向顺序夹回)，至此一个病人脑电图电极安装过程方告完成。一般病人做常规16导脑电图要安装19个脑电极，安装脑电极较熟练的操作者一般要用6-8分钟，不熟练者要用10分钟，甚至到15-20分钟，整个操作过程非常烦琐，并且极易搞错位置、夹错电极，医生大量的时间花费在脑电极的放置上，工作效率很低，特别是在体检时，待检者扎堆，医生更是手忙脚乱。做完一份脑电图病历后要拆卸电极夹，当拆卸的顺序与安装顺序不一致时会使电线缠绕在一起，这时就要用大量的宝贵时间去分线，而且在分线过程中常常会拉拽导线，长此以往就容易造成脑电极线头的焊接部位断裂，从而延误检查。在导联线与脑电极的连接上一般采用鳄鱼夹，然而鳄鱼夹易生锈，为了不影响正常使用，就需要经常更换鳄鱼夹，这就会造成医院很大的开销，也浪费了资源。传统脑电帽采用橡胶条松紧带制成，因患者头型个体差异，每次都要牵拉调整电极帽的大小和形状，影响了医生的工作效率；而且，放置脑电极时只能根据10-20规则粗略估计大概位置，由于每个人头型不一致，不方便用标尺刻度去测量，无法对电极做到精确量化放置，以致采集到的图形就不一定是系统要求的对应位置，影响诊断效果。脑电帽的橡胶带或软性带的使用寿命较短，到一定时间后就会出现拉力不均的现象，造成个别电极接触不好，这时，医生就要调整橡胶带，可是又会影响到已带好的电极，这样反复地调整，浪费了大量的诊断时间，影响了工作效率。医生在给患者取下脑电极时，往往一松开脑电帽橡胶带，一些电极就会自行掉落到地上，也有的会缠绕在患者头发上，造成不必要的尴尬，也给患者造成不必要的麻烦。当患者进行声音剌激试验时就需要配带耳机或音响，传统的耳机或音响只能给有正常听力和语言表达能力的患者使用，对于聋哑人员则无能为力；当要进行闪光剌激试验时，就要远距离增设闪光灯具，闪光灯具工作时产生的强光同样也剌激医护人员，给医护人员造成不适；在做诱发电位时需要检测患者头部瞬时温度的变化，这时只能用其它辅助设备操作，增加了医生的劳动强度。当临床需要高分辨率图像以观看患者在采集脑电信号过程中每个表情细节变化时，传统的视频脑电设备只能从全程录像的视频中找出图片，因视频中的图像分辨率都比直接拍照的图像分辨率要低的多，造成真正想要看的图片不够清晰，容易忽略细节变化，使脑电研究人员难以研究。现有临床上检测颅内组织血氧主要是把探测器件放置在患者前额部位进行检测，检测到的颅内血氧只是前额内3－4厘米左右的血氧含量，而不能全面判定整个颅内的血氧含量，大大降低了颅内功能性和占位性病变筛查的准确性。

传统的脑电极存在下列问题：

A、传统脑电极的安装是使用软性材料的牵拉力压在电极横梁上，让电极体与患者头皮接触，软性材料一般是采用橡皮条制成的网状帽子，其使用寿命较短，当其老化时，橡皮条的牵拉就不均匀，导致对各个脑电极的牵拉力不一致，使有些脑电极不能很好固定，而在调整中还会造成对固定好的脑电极的影响，浪费了诊断时间。因此，有的厂家就将电极横梁上的卡槽改成过孔，用橡皮条穿装到电极过孔上，这种方法虽然解决了脑电极自行脱落的问题，但是产生了新的问题，当从患者头部取下脑电帽后，脑电极仍然在脑电帽上，不方便对脑电极的保管，更不方便对脑电极进行氯化试验。

B、传统脑电极的电极体部分通常设有沾上导电液的易吸水材料（如棉花），电极体的外部用纱布包住，再用橡皮圈套在电极体上，脑电极通过导电液与头皮接触。这种方式的缺点是：由于电极体较小，更换吸水材料、纱布和橡皮圈时很麻烦，特别是患者较多时，没有时间一一更换，更做不到一人一换，这样易产生传染，对有外伤的患者更会产生交叉感染。

C、传统脑电极托板与电极横梁的连接是通过活动栓实现的，但活动栓只能使用托板以活动栓为圆心在一定角度内作弧线运动，实际使用中，托板的运动方向是随不同患者头形的改变作任意方向运动的，这样导致不能很好地辅助电极固定。

D、传统脑电极只能适用于软质材料制成的脑电帽（硬质材料在调整脑电极位置时，很容易让已放置好的脑电极脱落，造成医生工作难度加大），所以无法适用于用硬质材料制成的自动脑电帽。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种脑电帽及脑信号采集装置，该脑电帽及脑信号采集装置使用方便快捷、采集信号准确、抗干扰能力强。

本实用新型的技术方案：

一种脑电帽，含有帽体和控制电路，帽体含有两个耳部支撑体、顶部支撑杆、前部支撑杆和后部支撑杆，两个耳部支撑体分别设置在人的两个耳朵处，顶部支撑杆、前部支撑杆和后部支撑杆均为弧形杆，顶部支撑杆、前部支撑杆和后部支撑杆的两端分别安装在两个耳部支撑体上，顶部支撑杆从左向右横跨在人头顶部的上方，前部支撑杆从左向右横跨在人前额部的前方，后部支撑杆从左向右横跨在人后脑部的后方，两个耳部支撑体之间连接有弹性连接带，顶部支撑杆上交叉连接有N个电极固定杆，N个电极固定杆均为弧形杆，N个电极固定杆从前向后横跨在人头的上方，电极固定杆的弧度与人头部的形状相匹配，电极固定杆、前部支撑杆和后部支撑杆上安装有M个脑电极，M个脑电极设在对应人头部的脑电信号检测点处，M个脑电极与控制电路连接。弹性连接带可以是松紧带，松紧带上设有连接粘扣，松紧带的中部设有用于接触人下巴的软垫。电极固定杆、前部支撑杆和后部支撑杆上还安装有P个脑氧光电传感器，P个脑氧光电传感器设在对应人头部的脑氧信号检测点处，P个脑氧光电传感器也与控制电路连接。脑电极和脑氧光电传感器的数量可根据医生的需要设置。每个耳部支撑体含有耳部支撑体外壳，耳部支撑体外壳中设有顶部支撑杆调节电机、顶部支撑杆调节蜗杆、顶部支撑杆固定卡、前部支撑杆调节电机、前部支撑杆调节蜗杆、前部支撑杆固定卡、后部支撑杆调节电机、后部支撑杆调节蜗杆和后部支撑杆固定卡，顶部支撑杆调节电机、顶部支撑杆固定卡、前部支撑杆调节电机、前部支撑杆固定卡、后部支撑杆调节电机和后部支撑杆固定卡均固定安装在耳部支撑体外壳的内壁上；顶部支撑杆的一个端部穿过耳部支撑体外壳后进入耳部支撑体外壳内部，顶部支撑杆的该端部和顶部支撑杆调节蜗杆并排安装在顶部支撑杆固定卡中，顶部支撑杆调节蜗杆的轴与顶部支撑杆调节电机的轴连接，顶部支撑杆的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿，顶部支撑杆的该端部通过该蜗轮齿与顶部支撑杆调节蜗杆啮合在一起；前部支撑杆的一个端部穿过耳部支撑体外壳后进入耳部支撑体外壳内部，前部支撑杆的该端部和前部支撑杆调节蜗杆并排安装在前部支撑杆固定卡中，前部支撑杆调节蜗杆的轴与前部支撑杆调节电机的轴连接，前部支撑杆的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿，前部支撑杆的该端部通过该蜗轮齿与前部支撑杆调节蜗杆啮合在一起；后部支撑杆的一个端部穿过耳部支撑体外壳后进入耳部支撑体外壳内部，后部支撑杆的该端部和后部支撑杆调节蜗杆并排安装在后部支撑杆固定卡中，后部支撑杆调节蜗杆的轴与后部支撑杆调节电机的轴连接，后部支撑杆的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿，后部支撑杆的该端部通过该蜗轮齿与后部支撑杆调节蜗杆啮合在一起；顶部支撑杆调节电机、前部支撑杆调节电机和后部支撑杆调节电机与控制电路连接。

顶部支撑杆上的每段蜗轮齿两端设有两个顶部支撑杆限位开关，前部支撑杆上的每段蜗轮齿两端设有两个前部支撑杆限位开关，后部支撑杆上的每段蜗轮齿两端设有两个后部支撑杆限位开关；所述后部支撑杆含有左、右两个弧形的分支撑杆，两个分支撑杆的远离端分别安装在两个耳部支撑体上，两个分支撑杆的接近端分别从左、右伸入一个后电路控制盒中且与后电路控制盒通过螺栓铰连接，后电路控制盒中设有一根电动伸缩杆，电动伸缩杆的两端分别与两个分支撑杆的杆体通过螺栓铰连接，顶部支撑杆、前部支撑杆和两个分支撑杆均为弹性杆；顶部支撑杆的中间安装有顶部压力传感器；前部支撑杆的中间安装有额部压力传感器；两个耳部支撑体外壳的内侧（朝向耳部的一侧）上均设有耳部压力传感器，顶部支撑杆限位开关、前部支撑杆限位开关、后部支撑杆限位开关、电动伸缩杆、顶部压力传感器、额部压力传感器和耳部压力传感器均与控制电路连接；顶部支撑杆、前部支撑杆、后部支撑杆和电极固定杆上设有标示长度的刻度，各杆上刻度的颜色可以相同或不同。

顶部支撑杆上安装有两个骨传导扬声器，该两个骨传导扬声器分别位于顶部支撑杆的左、右两边；耳部支撑体外壳的内侧（朝向耳部的一侧）上设有耳道红外温度传感器，耳部支撑体外壳的外侧上设有控制按键，耳部支撑体外壳内设有耳机扬声器；骨传导扬声器、耳道红外温度传感器、控制按键和耳机扬声器均与控制电路连接。

控制按键含有顶部支撑杆伸长按键、前部支撑杆伸长按键、后部支撑杆伸长按键、电动伸缩杆伸长按键、顶部支撑杆收缩按键、前部支撑杆收缩按键、后部支撑杆收缩按键和电动伸缩杆收缩按键；当按动顶部支撑杆伸长按键、前部支撑杆伸长按键、后部支撑杆伸长按键和电动伸缩杆伸长按键时，主处理器控制电动伸缩杆伸长，还控制顶部支撑杆调节电机、前部支撑杆调节电机和后部支撑杆调节电机正转，并带动蜗杆转动，使顶部支撑杆、前部支撑杆、后部支撑杆伸长，从而使脑电帽内部的空间增大；当按动顶部支撑杆收缩按键、前部支撑杆收缩按键、后部支撑杆收缩按键和电动伸缩杆收缩按键时，主处理器控制电动伸缩杆收缩，还控制顶部支撑杆调节电机、前部支撑杆调节电机和后部支撑杆调节电机反转，并带动蜗杆转动，使顶部支撑杆、前部支撑杆和后部支撑杆收缩，从而使脑电帽内部的空间减小；顶部支撑杆、前部支撑杆和后部支撑杆在伸长和收缩的过程中，如果蜗杆达到顶部支撑杆限位开关、前部支撑杆限位开关和后部支撑杆限位开关处时，主处理器即控制顶部支撑杆调节电机、前部支撑杆调节电机和后部支撑杆调节电机停止工作。

前部支撑杆的中间安装有前电路控制盒，前电路控制盒的正面朝向人的面部，前电路控制盒的正面上安装有闪光剌激器（用来对患者进行光线刺激）、额部红外温度传感器（用来检测患者前额的温度）和摄像头（用来记录患者的面部表情），前电路控制盒的背面上安装有显示屏（用来显示脑电极的接触电阻，把接触电阻大于40KΩ的电极显示出来，并通过语音报警，提示医生调整脑电极）；闪光剌激器、额部红外温度传感器、摄像头和显示屏均与控制电路连接。当耳道红外温度传感器和额部红外温度传感器确认人体温度变化平稳时，主处理器即可控制骨传导扬声器、耳机扬声器和闪光剌激器对患者进行诱发试验，在诱发试验过程中，如果耳道红外温度传感器和额部红外温度传感器检测到人体温度变化不平稳时，表明患者头部有一定晃动不适合再继续进行诱发试验，主处理器即关闭骨传导扬声器、耳机扬声器和闪光剌激器，停止诱发试验，并输出摄像头拍摄的诱发状态下的患者脸部照片。该部分功能既能使自产产品小型化，也能为传统已有同类产品升级配套。控制电路设置在前电路控制盒、后电路控制盒和耳部支撑体外壳中，控制电路中含有主处理器、脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路、血氧模拟前端电路、骨传导驱动电路、耳机驱动电路、闪光刺激驱动电路、电机驱动电路、电源电路、数据接口和通讯接口，额部压力传感器、顶部压力传感器和两个耳部压力传感器的信号输出端分别与主处理器的四个压力信号输入端连接，额部红外温度传感器和耳道红外温度传感器的信号输出端分别与主处理器的两个温度信号输入端连接，控制按键与主处理器的按键信号输入端连接，主处理器的显示输出口与显示屏连接，主处理器的七个电机信号输出端通过电机驱动电路分别与两个顶部支撑杆调节电机、两个前部支撑杆调节电机、两个后部支撑杆调节电机和电动伸缩杆连接，四个顶部支撑杆限位开关、四个前部支撑杆限位开关和四个后部支撑杆限位开关分别与主处理器的十二个开关信号输入端连接，每个脑电极的脑电输出信号依次经过脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路后进入主处理器的脑电极信号输入端，脑电极信号中含有脑电信号和脑电极接触电阻信号，每个脑电极的高度输出信号进入主处理器的高度信号输入端，主处理器输出的发光控制信号经过血氧模拟前端电路后进入每个脑氧光电传感器的信号输入端，每个脑氧光电传感器的输出信号经过血氧模拟前端电路后进入主处理器的血氧信号输入端，主处理器根据血氧计算公式计算出相邻脑氧光电传感器间的血氧饱和度，主处理器的摄像控制信号输出端与摄像头的控制端连接，摄像头的信号输出端与数据接口中的摄像数据线连接，数据接口中的骨传导数据线通过骨传导驱动电路与骨传导扬声器连接，数据接口中的耳机数据线通过耳机驱动电路与耳机扬声器连接，数据接口中的闪光刺激数据线通过闪光刺激驱动电路与闪光刺激器连接，主处理器的通讯口与通讯接口连接，通讯接口可以是USB接口；电源电路为主处理器、脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路、血氧模拟前端电路、骨传导驱动电路、耳机驱动电路、闪光刺激驱动电路和电机驱动电路供电。实际应用时，脑电模拟前端电路也可由脑电放大电路来代替。顶部支撑杆与电极固定杆之间通过交叉连接器连接；交叉连接器含有连接块和紧固螺栓，连接块内设有两个一上一下且相互垂直交叉的水平通孔，两个水平通孔在其交叉处相互连通，连接块的上表面上设有螺栓孔，螺栓孔与两个水平通孔的交叉处连通，紧固螺栓安装在螺栓孔中，螺栓孔内壁的下部设有倒台阶，紧固螺栓的下端固定有限位片，限位片被挡在倒台阶下面；顶部支撑杆与电极固定杆分别安装在两个水平通孔中。

顶部支撑杆上交叉连接有至少5个电极固定杆，这些电极固定杆分别为：1个顶部电极固定杆、偶数个额部电极固定杆和偶数个颞部电极固定杆，顶部电极固定杆设在顶部支撑杆的中间，偶数个额部电极固定杆对称排列在顶部电极固定杆的两侧，偶数个颞部电极固定杆也对称排列在顶部电极固定杆的两侧且位于额部电极固定杆的外侧；脑氧光电传感器采用左、右半脑对称的方式分布在脑电帽上，这样可以同时监测左、右两半脑的对称位置的供血、供氧参数，更加全面地评价病人两侧脑组织的血供和氧供情况；相邻脑氧光电传感器之间的距离为2cm～10cm。

脑氧光电传感器是利用近红外光能够穿透人的颅骨、软组织和脑组织，并能被组织中含氧血红蛋白和去氧血红蛋白不同程度的吸引的特性制成的。

相邻脑氧光电传感器之间的距离不同，探测脑内的深度则不同，距离越远，探测深度越深，实验证明，相邻脑氧光电传感器之间的距离在3cm～4cm范围内时，较易探测到颅内组织的氧供情况，距离太远不易检测出光信号，且易带来噪音与暗电流，距离太近探测深度太浅，没有实际意义。

采用分时脉冲方式顺时控制脑氧光电传感器中的发光管：当有一个发光管工作时，在它周围2cm～6cm范围内的脑氧光电传感器中的发光管则不发光，只接收光信号，这样避免了颅内光路间的干扰。

当顶部电极固定杆上的脑氧光电传感器的发光管发光时，颞部电极固定杆上的脑氧光电传感器中的发光管则不发光，只有接收管接收信号，这样，在同一组光源下，大脑左右两侧的脑氧光电传感器能同时检测光信号。

每个脑电极含有电极体、竖直设置的电极杆、调节螺母、电极杆弹簧、第一固定螺栓和电极固定块；电极固定块的上表面上设有用于安装电极杆的台阶通孔，台阶通孔内壁的上部和下部分别设有上台阶和下台阶，上台阶为倒台阶，下台阶为正台阶，电极体与电极杆的下端连接，电极杆弹簧套装在电极杆上，电极杆的外侧面上设有螺纹，调节螺母通过螺纹安装在电极杆的上部，电极杆下部的外侧面上设有向外凸出的第一限位件，电极杆弹簧位于第一限位件的上面，当电极杆安装在台阶通孔中时，电极杆弹簧和第一限位件被挡在上台阶和下台阶之间，调节螺母被挡在台阶通孔的上出口的上面，电极杆的下端从台阶通孔的下出口中伸出；电极固定块的上表面上还设有第一螺栓孔，电极固定块的侧面设有一个横向的电极固定安装槽，第一螺栓孔与电极固定安装槽内部连通，第一固定螺栓安装在第一螺栓孔中；电极体为导电体；电极杆上套装有环形的压力传感器和环形的弹簧挡片，压力传感器设置在弹簧挡片上面，压力传感器和弹簧挡片均被挡在上台阶和电极杆弹簧之间，压力传感器的信号线可从电极固定块上的信号线通孔中穿出；

每个脑电极通过电极固定安装槽安装在电极固定杆、前部支撑杆或后部支撑杆上，此时，电极固定杆、前部支撑杆或后部支撑杆位于电极固定安装槽中。

压力传感器的输出信号大小与电极杆弹簧受到的压力成正比，与电极杆弹簧的长度反比，可以根据压力传感器输出信号的大小推算出电极体到电极固定块之间的距离，从而得出电极体到电极固定杆、前部支撑杆或后部支撑杆的高度距离，因此，压力传感器的输出信号即为脑电极的高度输出信号。

电极体的上表面通过竖杆固定连接一个圆球，电极杆的下端设有一个球碗，圆球安装在球碗中，圆球的外径与球碗的内径大小匹配，以使圆球在球碗中自由转动，电极体通过圆球和球碗的配合与电极杆的下端连接；

电极杆的侧面含有平行于电极杆轴线的防转平面，台阶通孔的内壁上设有与该防转平面配合的平面；

实际应用时，可在电极杆的两侧分别设置两个相互平行的防转平面；旋转调节螺母时，电极杆在防转平面的限制下只能上下移动，而不能随调节螺母一起转动；

电极体的内部为空心结构，电极杆为空心杆；电极体的下表面中部设有下开口，电极体的内部通过下开口与外界连通，电极体的下表面周边设有Y个向下凸起的电极接触头，电极体的上表面上设有注液孔，注液孔与电极体内部连通；与电极体电连接的连接导线通过电极杆下部的穿线孔进入电极杆内部，且从电极杆的上端穿出；

电极接触头的上部安装在电极体下表面周边的接触头安装孔中，电极接触头与接触头安装孔之间通过螺纹连接；

电极体下部的外侧面上设有一圈环形凹槽，电极体的内部空腔为上大下小形空腔，电极体为柱体，下开口的形状为圆形，电极接触头为圆柱体，圆柱体的下端连接一个圆球，圆球的外径大于圆柱体的外径，Y个电极接触头均匀分布在电极体的下表面周边；

电极体下部的外表面包裹一层由吸液材料制成的吸液层，吸液层还通过所述下开口延伸到电极体的内部，电极接触头从吸液层中伸出；

电极杆下部的外侧面上还设有向外凸出的第二限位件，第二限位件位于所述台阶通孔下出口的外面，第二限位件的外径大于台阶通孔下出口的内径，第二限位件与第一限位件之间间隔有一段距离；电极固定安装槽的槽内宽度大于槽口宽度，第一固定螺栓的下端固定有限位片，电极杆外侧面的上部设有螺纹。

每个脑氧光电传感器含有发射接收头、竖直设置的螺杆、第二固定螺栓和传感器固定块；传感器固定块的上表面上设有螺纹通孔，螺杆安装在螺纹通孔中，发射接收头与螺杆的下端连接，传感器固定块的上表面上还设有第二螺栓孔，传感器固定块的侧面设有一个横向的传感器固定安装槽，第二螺栓孔与传感器固定安装槽内部连通，第二固定螺栓安装在第二螺栓孔中；发射接收头含有不透光的外壳，外壳内安装有接收管和至少两个发射不同波长的近红外光的发光管，接收管的光线接收端和发光管的发光端均朝下设置, 各接收管和各发光管分别设置在外壳中的不同管体空间中, 各管体空间均为底部开口、其它部分封闭的空间；

每个脑氧光电传感器通过传感器固定安装槽安装在电极固定杆、前部支撑杆或后部支撑杆上，此时，电极固定杆、前部支撑杆或后部支撑杆位于传感器固定安装槽中。

外壳含有上下连接的上壳体和下壳体，上壳体的上表面中部与螺杆连接，螺杆的内部为空心结构，上壳体的上表面中间设有上壳通孔，螺杆的内部通过上壳通孔与上壳体内部连通，下壳体的上表面上设有下壳通孔，下壳体的上表面上还安装有线路板，线路板下表面上焊装的各接收管和各发光管分别位于不同的下壳通孔中，线路板和不同的下壳通孔组合成不同的管体空间，线路板上的信号线通过上壳通孔进入螺杆的内部，再从螺杆顶部穿出。

外壳为圆柱形，下壳通孔含有一个中间通孔和四个周边通孔，接收管位于中间通孔中，四个发光管分别位于四个周边通孔中；发光管可发射波长范围分别为600nm～800nm和800nm～l2OOnm的近红外光（优选采用660nm和850nm的近红外光）；下壳体的材质为黑色软性材料；发光管为发光二极管或激光二极管；接收管为光敏三极管或光电池；发光管的工作频率为1KHz～10KHz。

一种含有所述脑电帽的脑信号采集装置，还含有上位机；脑电帽的控制电路中的数据接口与上位机的数据口连接，脑电帽的控制电路中的通讯接口（USB接口）与上位机的通讯口（USB接口）连接，上位机为计算机或服务器；上位机通过通讯接口与脑电帽控制电路中的主处理器通讯，并通过主处理器控制顶部支撑杆调节电机、前部支撑杆调节电机、后部支撑杆调节电机和电动伸缩杆的工作，并接收脑电极、脑氧光电传感器、顶部压力传感器、额部压力传感器和耳部压力传感器的输出信号。脑电帽的控制电路中的通讯接口还可以是WIFI接口或蓝牙接口或通用串行接口。

采用所述脑信号采集装置建立三维头型脑电图和脑氧分布图的方法具体为：先在上位机中建立脑电帽的初始三维模型，然后进行如下操作：

步骤一、将脑电帽带在患者头上，上位机根据脑电帽上的顶部压力传感器、额部压力传感器和耳部压力传感器的输出信号来控制顶部支撑杆调节电机、前部支撑杆调节电机和后部支撑杆调节电机的正、反转以及电动伸缩杆的伸长和收缩，直至顶部压力传感器、额部压力传感器和耳部压力传感器都以合适的力接触到患者的头皮上（此时脑电帽的大小正好适合患者的头部），并根据对脑电帽的最终调整结果修改脑电帽的初始三维模型，得到与实际相符的脑电帽三维模型；

步骤二、上位机根据脑电帽三维模型中的顶部支撑杆、前部支撑杆、后部支撑杆和N个电极固定杆的弧度分别确定它们各自的圆心，再计算出到所有圆心距离最近的点，以该点为坐标原点建立三维坐标系；

步骤三、因患者者头型不同，致使每个脑电极不一定能一次性正确作用在患者头皮上，因此，在上位机的监控下，通过人工来调节脑电极的高度，使各脑电极与患者头皮的接触电阻位于正常范围内，即脑电极与患者的头皮接触正常；

步骤四、上位机根据脑电极输出的高度信号计算出各个脑电极处的患者头皮和相应处的顶部支撑杆、前部支撑杆、后部支撑杆或N个电极固定杆之间的垂直距离参数；人工根据顶部支撑杆、前部支撑杆、后部支撑杆和电极固定杆上的刻度确定各个脑电极在脑电帽上的位置，并将这些位置数据输入上位机中的脑电帽三维模型中；上位机将该位置数据和垂直距离参数相结合，形成患者的头皮表面三维模型；

步骤五、上位机把各个脑电极输出的脑电信号与头皮表面三维模型中各脑电极对应的位置相联系，得到与实际头型上的各脑电极位置相一致的脑电图，该脑电图显示出来的脑电地形图图像与实际病灶区完全吻合；脑氧光电传感器的血氧输出信号为两个相邻脑氧光电传感器之间的颅内血氧信号，上位机根据脑氧光电传感器的血氧输出信号计算得到任意相邻脑氧光电传感器间的颅内脑氧含量数值，把各脑氧含量数值代入三维坐标系中，并与头皮表面三维模型中各脑氧光电传感器对应的位置相联系，得到与实际头型相吻合的颅内各部位的脑氧分布图，以供进一步分析、打印和存贮。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的脑电帽采用电机驱动顶部支撑杆、前部支撑杆和后部支撑杆的伸缩，采用顶部压力传感器、额部压力传感器和耳部压力传感器进行信号反馈，可自动放大或缩小脑电帽内部的空间，可适应不同年龄、不同颅径和头型患者的需要；由于脑电帽上本身带有脑电极，因此，省了去现有脑电监测过程中拿取、放置和摘掉脑电极的过程，该脑电帽带好、取下，以及调整好脑电极的时间与现有脑监测设备相比都非常短，使用方便快捷，而且在调整一个脑电极时，不会影响到其它脑电极，更不会使其它脑电极脱落；因此，使用该脑电帽进行脑电信号监测时，可大大缩短医生的操作时间，减少了医生的劳动强度，经临床试用效果良好，不仅能准确无误地提取脑电信号，而且操作方便、不存在导联线缠绕的问题，患者和医师都感到满意。

2、本实用新型脑电帽的顶部支撑杆、前部支撑杆、后部支撑杆和电极固定杆均为硬质材料，相比传统的橡胶带或软性带，其使用寿命长，且这些杆上设有标示长度的刻度，方便医生确定脑电极和脑氧光电传感器的位置，使计算机软件中设定的采样点与患者配带的脑电极和脑氧光电传感器的实际位置相一致，提高了临床诊断价值，并解决了脑电极和脑氧光电传感器的快速、精确定位问题。

3、本实用新型脑电帽的控制电路位于帽体中，大大缩短了脑电极和脑氧光电传感器信号传输的距离，提高了抗干扰能力、减少了信号的衰减，最大限度地保持了脑电极和脑氧光电传感器信号的原汁原味；传统脑电导联线长度一般为120cm以上，导电材质要求一般用银导线，成本高，且没有屏蔽层，易干扰、导线长易缠绕，本实用新型脑电帽的导联线长度一般是10cm～20cm,且有屏蔽层。

4、本实用新型的脑电帽的功能强，可进行闪光剌激、声音剌激、双体温检测及脸部表情自动拍摄，而且，骨传导扬声器和耳机扬声器的双重声音剌激解决了聋哑人员不能做诱发电位试验的难题。

5、采用本实用新型的脑电帽的脑信号采集装置，可先形成患者的头皮表面三维模型，然后再进行脑电信号和脑氧信号测量，因此，得到的三维头型脑电图和脑氧分布图与患者实际的病灶区完全吻合，解决了现有检测设备得到的脑电数据与患者头部的实际位置存在差异，导致显示出来的脑电地形图图像与实际病灶不对应的问题。

6、本实用新型的脑电极的电极杆安装在电极固定块上表面的台阶通孔中，电极体设在电极杆的下端，电极体的高度可通过电极杆上的调节螺母来调节，电极体的角度可通过圆球和球碗的配合来自由调整，整个脑电极不仅位置调整灵活、方便，而且电极体与患者头部的接触更加可靠。

7、本实用新型的脑电极和脑氧光电传感器在安装时只需旋松脑电极的固定螺栓，使脑电帽上的电极固定杆、前部支撑杆或后部支撑杆放置在固定安装槽中，然后旋紧固定螺栓即可；拆卸时只需旋松固定螺栓，将脑电极或脑氧光电传感器从脑电帽上的电极固定杆、前部支撑杆或后部支撑杆上取下即可，安装拆卸快速方便。

8、本实用新型的脑电极的电极体下部的吸液层加大了电极体与头皮之间的接触面积，使电极体与头皮之间的接触更可靠；电极接触头之间的空隙能容纳头发，还能防止吸液层被过分挤压而使导电液流走，使电极体与头皮之间接触更可靠。本实用新型中采用电极接触头接触头皮，电极接触头体积小、数量多，在电极杆弹簧和触头弹簧的自然压力下，能够自动避开头发，自然地接触头皮，多个电极接触头同时指向头皮，只要有一个电极接触头接触到头皮，就能采集到脑电信号，增大了避开头发的概率，大大节省了医生调整的时间，实验证明，只要脑电帽调整合适，脑电极几乎不用再调整就能采集到脑电信号。

9、本实用新型的脑电极的电极体下部外侧面的环形凹槽和电极体内部上大下小的空腔有利于吸液层在电极体上的固定，防止吸液层从电极体上脱落，而且电极体下部的结构使更换吸液层快速方便（直接将吸液层撕下即可），可实现一人一换，防止产生交叉感染。

附图说明：

图1为脑电帽的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视放大结构示意图；

图3为脑电帽带在患者头上的立体结构示意图；

图4为前电路控制盒正面的放大结构示意图；

图5为脑电极的放大结构示意图；

图6为图5中电极体的底面结构示意图；

图7为图5中电极杆B-B处横截面的放大结构示意图；

图8为脑氧光电传感器的放大结构示意图；

图9为图8中发射接收头的底面结构示意图；

图10为交叉连接器的放大结构示意图；

图11为图10的右视结构示意图；

图12为控制电路的电路原理框图；

图13为脑电信号预处理电路的电路原理图。

具体实施方式：

参见图1～图13，图中，脑电帽含有帽体和控制电路，帽体含有两个耳部支撑体、顶部支撑杆52、前部支撑杆53和后部支撑杆54，两个耳部支撑体分别设置在人的两个耳朵处，顶部支撑杆52、前部支撑杆53和后部支撑杆54均为弧形杆，顶部支撑杆52、前部支撑杆53和后部支撑杆54的两端分别安装在两个耳部支撑体上，顶部支撑杆52从左向右横跨在人头顶部的上方，前部支撑杆53从左向右横跨在人前额部的前方，后部支撑杆54从左向右横跨在人后脑部的后方，两个耳部支撑体之间连接有弹性连接带50，顶部支撑杆52上交叉连接有5个电极固定杆，5个电极固定杆均为弧形杆，5个电极固定杆从前向后横跨在人头的上方，电极固定杆的弧度与人头部的形状相匹配，电极固定杆、前部支撑杆53和后部支撑杆54上安装有多个脑电极58，各脑电极58设在对应人头部的脑电信号检测点处，各脑电极58与控制电路连接。

弹性连接带50是松紧带，松紧带上设有连接粘扣55，松紧带的中部设有用于接触人下巴的软垫69。

电极固定杆、前部支撑杆53和后部支撑杆54上还安装有多个脑氧光电传感器57，各脑氧光电传感器57设在对应人头部的脑氧信号检测点处，各脑氧光电传感器57也与控制电路连接。

脑电极58和脑氧光电传感器57的数量可根据医生的需要设置。

每个耳部支撑体含有耳部支撑体外壳51，耳部支撑体外壳51中设有顶部支撑杆调节电机512、顶部支撑杆调节蜗杆513、顶部支撑杆固定卡514、前部支撑杆调节电机515、前部支撑杆调节蜗杆516、前部支撑杆固定卡517、后部支撑杆调节电机518、后部支撑杆调节蜗杆519和后部支撑杆固定卡520，顶部支撑杆调节电机512、顶部支撑杆固定卡514、前部支撑杆调节电机515、前部支撑杆固定卡517、后部支撑杆调节电机518和后部支撑杆固定卡520均固定安装在耳部支撑体外壳51的内壁上；顶部支撑杆52的一个端部穿过耳部支撑体外壳51后进入耳部支撑体外壳51内部，顶部支撑杆52的该端部和顶部支撑杆调节蜗杆513并排安装在顶部支撑杆固定卡514中，顶部支撑杆调节蜗杆513的轴与顶部支撑杆调节电机512的轴连接，顶部支撑杆52的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿521，顶部支撑杆52的该端部通过该蜗轮齿521与顶部支撑杆调节蜗杆513啮合在一起；前部支撑杆53的一个端部穿过耳部支撑体外壳51后进入耳部支撑体外壳51内部，前部支撑杆53的该端部和前部支撑杆调节蜗杆516并排安装在前部支撑杆固定卡517中，前部支撑杆调节蜗杆516的轴与前部支撑杆调节电机515的轴连接，前部支撑杆52的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿522，前部支撑杆53的该端部通过该蜗轮齿522与前部支撑杆调节蜗杆516啮合在一起；后部支撑杆54的一个端部穿过耳部支撑体51后进入耳部支撑体外壳51内部，后部支撑杆54的该端部和后部支撑杆调节蜗杆519并排安装在后部支撑杆固定卡520中，后部支撑杆调节蜗杆519的轴与后部支撑杆调节电机518的轴连接，后部支撑杆54的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿523，后部支撑杆54的该端部通过该蜗轮齿523与后部支撑杆调节蜗杆519啮合在一起；顶部支撑杆调节电机512、前部支撑杆调节电机515和后部支撑杆调节电机518与控制电路连接。

顶部支撑杆52上的每段蜗轮齿521两端设有两个顶部支撑杆限位开关524，前部支撑杆53上的每段蜗轮齿522两端设有两个前部支撑杆限位开关525，后部支撑杆54上的每段蜗轮齿523两端设有两个后部支撑杆限位开关526；所述后部支撑杆54含有左、右两个弧形的分支撑杆，两个分支撑杆的远离端分别安装在两个耳部支撑体51上，两个分支撑杆的接近端分别从左、右伸入一个后电路控制盒59中且与后电路控制盒59通过螺栓591、592铰连接，后电路控制盒59中设有一根电动伸缩杆60，电动伸缩杆60的两端分别与两个分支撑杆的杆体通过螺栓593、594铰连接，顶部支撑杆52、前部支撑杆53和两个分支撑杆均为弹性杆；顶部支撑杆52的中间安装有顶部压力传感器61；前部支撑杆53的中间安装有额部压力传感器62；两个耳部支撑体外壳51的内侧（朝向耳部的一侧）上均设有耳部压力传感器63，顶部支撑杆限位开关524、前部支撑杆限位开关525、后部支撑杆限位开关526、电动伸缩杆60、顶部压力传感器61、额部压力传感器62和耳部压力传感器63均与控制电路连接；顶部支撑杆52、前部支撑杆53、后部支撑杆54和电极固定杆上设有标示长度的刻度，各杆上刻度的颜色可以相同或不同。

顶部支撑杆52上安装有两个骨传导扬声器64，该两个骨传导扬声器64分别位于顶部支撑杆52的左、右两边；耳部支撑体外壳51的内侧（朝向耳部的一侧）上设有耳道红外温度传感器65，耳部支撑体外壳51的外侧上设有控制按键66，耳部支撑体外壳51内设有耳机扬声器527；骨传导扬声器64、耳道红外温度传感器65、控制按键66和耳机扬声器527均与控制电路连接。

控制按键66含有顶部支撑杆伸长按键、前部支撑杆伸长按键、后部支撑杆伸长按键、电动伸缩杆伸长按键、顶部支撑杆收缩按键、前部支撑杆收缩按键、后部支撑杆收缩按键和电动伸缩杆收缩按键；

前部支撑杆53的中间安装有前电路控制盒67，前电路控制盒67的正面朝向人的面部，前电路控制盒67的正面上安装有闪光剌激器671、额部红外温度传感器672和摄像头673，前电路控制盒67的背面上安装有显示屏674；闪光剌激器671、额部红外温度传感器672、摄像头673和显示屏674均与控制电路连接。

控制电路设置在前电路控制盒67、后电路控制盒59和耳部支撑体外壳51中，控制电路中含有主处理器、脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路、血氧模拟前端电路、骨传导驱动电路、耳机驱动电路、闪光刺激驱动电路、电机驱动电路、电源电路、数据接口和通讯接口，额部压力传感器62、顶部压力传感器61和两个耳部压力传感器63的信号输出端分别与主处理器的四个压力信号输入端连接，额部红外温度传感器672和耳道红外温度传感器65的信号输出端分别与主处理器的两个温度信号输入端连接，控制按键66与主处理器的按键信号输入端连接，主处理器的显示输出口与显示屏674连接，主处理器的七个电机信号输出端通过电机驱动电路分别与两个顶部支撑杆调节电机512、两个前部支撑杆调节电机515、两个后部支撑杆调节电机518和电动伸缩杆60连接，四个顶部支撑杆限位开关524、四个前部支撑杆限位525开关和四个后部支撑杆限位开关526分别与主处理器的十二个开关信号输入端连接，每个脑电极58的脑电输出信号依次经过脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路后进入主处理器的脑电极信号输入端，脑电极58信号中含有脑电信号和脑电极接触电阻信号，每个脑电极58的高度输出信号进入主处理器的高度信号输入端，主处理器输出的发光控制信号经过血氧模拟前端电路后进入每个脑氧光电传感器57的信号输入端，每个脑氧光电传感器57的输出信号经过血氧模拟前端电路后进入主处理器的血氧信号输入端，主处理器根据血氧计算公式计算出相邻脑氧光电传感器57间的血氧饱和度，主处理器的摄像控制信号输出端与摄像头673的控制端连接，摄像头673的信号输出端与数据接口中的摄像数据线连接，数据接口中的骨传导数据线通过骨传导驱动电路与骨传导扬声器64连接，数据接口中的耳机数据线通过耳机驱动电路与耳机扬声器527连接，数据接口中的闪光刺激数据线通过闪光刺激驱动电路与闪光刺激器671连接，主处理器的通讯口与通讯接口连接，通讯接口为USB接口；电源电路为主处理器、脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路、血氧模拟前端电路、骨传导驱动电路、耳机驱动电路、闪光刺激驱动电路和电机驱动电路供电。

脑电信号预处理电路中，脑电极58的脑电输出信号依次经过静电释放器TVS1、二极管D1、D2组成的输入限幅电路后，使信号嵌位在±750mV，再经过电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C2组成的二阶输入低通滤波电路后，进入超高阻抗变换电路U1B，经超高阻抗变换电路U1B跟随后输出较低阻抗的信号，该信号经电阻R3、电容C3、电容C4、电阻R4组成的输出低通、高通滤波电路（低通频点设置为2KHz，高通频点设置为0.2Hz，保证了所有脑电信号都能有效通过电路，）后，再经二极管D3和D4组成的输出限幅电路，使输出信号嵌位在±750mV。

由于脑电信号预处理电路具有低阻抗输出特性，没有对信号进行放大，只是把超高阻抗信号转换较低阻抗的输出信号，驱动能力强，所以其输出信号能够直接连接到传统的脑电信号放大电路的输入端，能够给更多的传统脑电设备生产厂家升级配套，实用性强，推广价值大。

顶部支撑杆52与电极固定杆之间通过交叉连接器68连接；交叉连接器68含有连接块681和紧固螺栓682，连接块681内设有两个一上一下且相互垂直交叉的水平通孔685、683，两个水平通孔685、683在其交叉处相互连通，连接块681的上表面上设有螺栓孔684，螺栓孔684与两个水平通孔685、683的交叉处连通，紧固螺栓682安装在螺栓孔684中，螺栓孔684内壁的下部设有倒台阶687，紧固螺栓682的下端固定有限位片686，限位片686被挡在倒台阶687下面；顶部支撑杆52与电极固定杆分别安装在两个水平通孔683、685中。

顶部支撑杆52上交叉连接的5个电极固定杆分别为：1个顶部电极固定杆561、2个额部电极固定杆562和2个颞部电极固定杆563，顶部电极固定杆561设在顶部支撑杆52的中间，2个额部电极固定杆562对称排列在顶部电极固定杆52的两侧，2个颞部电极固定杆563也对称排列在顶部电极固定杆52的两侧且位于额部电极固定杆562的外侧；脑氧光电传感器57采用左、右半脑对称的方式分布在脑电帽上；相邻脑氧光电传感器57之间的距离为2cm～10cm。

每个脑电极含有电极体11、竖直设置的电极杆1、调节螺母2、电极杆弹簧3、第一固定螺栓4和电极固定块5；电极固定块5的上6上设有用于安装电极杆1的台阶通孔7，台阶通孔7内壁的上部和下部分别设有上台阶701和下台阶702，上台阶701为倒台阶，下台阶702为正台阶，电极体11与电极杆1的下端连接，电极杆弹簧3套装在电极杆1上，电极杆1的外侧面上设有螺纹，调节螺母2通过螺纹安装在电极杆1的上部，电极杆1下部的外侧面上设有向外凸出的第一限位件8（可为圆盘形），电极杆弹簧3位于第一限位件8的上面，当电极杆1安装在台阶通孔7中时，电极杆弹簧3和第一限位件8被挡在上台阶701和下台阶702之间，调节螺母2被挡在台阶通孔7的上出口703的上面，电极杆1的下端从台阶通孔7的下出口704中伸出；电极固定块5的上表面上还设有第一螺栓孔9，电极固定块5的侧面设有一个横向的电极固定安装槽10，第一螺栓孔9与电极固定安装槽10内部连通，第一固定螺栓4安装在第一螺栓孔9中；电极体11为导电体；电极杆1上套装有环形的压力传感器16和环形的弹簧挡片17，压力传感器16设置在弹簧挡片17上面，压力传感器16和弹簧挡片17均被挡在上台阶701和电极杆弹簧3之间，压力传感器16的信号线可从电极固定块5上的信号线通孔中穿出；

每个脑电极58通过电极固定安装槽10安装在电极固定杆、前部支撑杆53或后部支撑杆54上，此时，电极固定杆、前部支撑杆53或后部支撑杆54位于电极固定安装槽10中。

调节螺母2的外径大于台阶通孔7的上出口703的内径，电极杆弹簧3的外径大于台阶通孔7的上出口703的内径，第一限位件8的外径大于台阶通孔7的下出口704的内径。

实际应用时，将电极固定块5设计成分体式结构，以利于各部件的组装。

电极体11的上表面通过竖杆12固定连接一个圆球13，电极杆1的下端设有一个球碗14，圆球13安装在球碗14中，圆球13的外径与球碗14的内径大小匹配，以使圆球13在球碗14中自由转动，电极体11通过圆球13和球碗14的配合与电极杆1的下端连接；实际使用时，电极体11的下表面与人的头部接触，圆球13和球碗14的结合可使电极体11随人头部的弧度在一定角度内自由偏转，使电极体始终自然垂直于头皮，保证电极体11与头部接触时的可靠性与舒适性。

电极杆1的侧面含有平行于电极杆1轴线的防转平面15，防转平面15设在电极杆1的上部和下部，台阶通孔7的内壁上设有与该防转平面15配合的平面；

实际应用时，可在电极杆1的两侧分别设置两个相互平行的防转平面15；旋转调节螺母2时，电极杆1在防转平面15的限制下只能上下移动，而不能随调节螺母2一起转动；

电极体11的内部为空心结构，电极杆1为空心杆；电极体11的下表面中部设有下开口18，电极体11的内部通过下开口18与外界连通，电极体11的下表面周边设有12个向下凸起的电极接触头19，电极体11的上表面上设有注液孔20，注液孔20与电极体11内部连通；与电极体11电连接的连接导线21通过电极杆1下部的穿线孔11进入电极杆1内部221，且从电极杆1的上端穿出；连接导线21与电极体11的连接处为电极连接点40。

电极接触头19的上部安装在电极体11下表面周边的接触头安装孔23中，电极接触头19与接触头安装孔23之间通过螺纹连接；

电极体11下部的外侧面上设有一圈环形凹槽28，电极体11的内部空腔为上大下小形空腔，电极体11为圆柱体，下开口18的形状为圆形，电极接触头19为圆柱体192，圆柱体192的下端连接一个圆球191，圆球191的外径大于圆柱体192的外径，12个电极接触头19均匀分布在电极体11的下表面周边；

各电极接触头19之间的空隙能容纳头发，以使电极接触头19与头皮之间接触更可靠，电极接触头19能减少极化电压，在接触面积不变的情况下，能使电极体11与头皮接触得更好、基线不易飘移。

电极体11下部的外表面包裹一层由吸液材料制成的吸液层29，吸液层29还通过下开口18延伸到电极体11的内部，电极接触头19从吸液层29中伸出；吸液材料为海绵或棉花；吸液层29用来吸收导电液，导电液从注液孔20注入；吸收了导电液的吸液层29加大了电极体11与头皮之间的接触面积，使电极体11与头皮之间的接触更可靠、接触阻抗更低、采集的信号更稳定。

电极体11下部外侧面的环形凹槽28、电极体11内部上大下小的空腔和电极接触头19下端的圆球191有利于吸液层29在电极体11上的固定，防止吸液层29从电极体11上脱落。电极接触头19能防止吸液层29被过分挤压而使导电液流走，保证电极体11与头皮之间的接触更可靠。

电极杆1下部的外侧面上还设有向外凸出的第二限位件31（可为圆盘形），第二限位件31位于所述台阶通孔7下出口704的外面，第二限位件31的外径大于台阶通孔7下出口704的内径，第二限位件31与第一限位件8之间间隔有一段距离；电极固定安装槽10的槽内宽度大于槽口宽度，第一固定螺栓4的下端固定有限位片30，电极杆1外侧面的上部设有螺纹。电极杆1的上端安装有电极螺母41，第二限位件31位于穿线孔22的上方。

该脑电极的使用方法如下：

将脑电极58上的第一固定螺栓4旋松，将脑电极靠近脑电帽，使脑电帽上的电极固定杆、前部支撑杆53或后部支撑杆54位于电极固定安装槽10中，接着旋紧第一固定螺栓4，这时，脑电极58就安装到脑电帽上了；通过电极阻抗测量电路或计算机显示的波形可判定脑电极58与患者头部的接触是否正常，如不正常，旋转脑电极58上的调节螺母2，使脑电极58的电极体在脑电帽的牵拉力作用下以合适的压力紧贴患者头皮，直至最终安装好脑电极58。

每个脑氧光电传感器57含有发射接收头、竖直设置的螺杆572、第二固定螺栓573和传感器固定块574；传感器固定块574的上表面上设有螺纹通孔575，螺杆572安装在螺纹通孔575中，发射接收头与螺杆572的下端连接，传感器固定块574的上表面上还设有第二螺栓孔576，传感器固定块574的侧面设有一个横向的传感器固定安装槽577，第二螺栓孔576与传感器固定安装槽577内部连通，第二固定螺栓573安装在第二螺栓孔576中；发射接收头含有不透光的外壳，外壳内安装有接收管5713和四个发射不同波长的近红外光的发光管5714，接收管5713的光线接收端和发光管5714的发光端均朝下设置, 接收管5713和各发光管5714分别设置在外壳中的不同管体空间中, 各管体空间均为底部开口、其它部分封闭的空间；每个脑氧光电传感器57通过传感器固定安装槽577安装在电极固定杆、前部支撑杆53或后部支撑杆54上，此时，电极固定杆、前部支撑杆53或后部支撑杆54位于传感器固定安装槽577中。

外壳含有上下连接的上壳体5720和下壳体5711，上壳体5720的上表面中部与螺杆572连接，螺杆572的内部为空心结构，上壳体5720的上表面中间设有上壳通孔5718，螺杆572的内部通过上壳通孔5718与上壳体5720内部连通，下壳体5711的上表面上设有下壳通孔5715，下壳体5711的上表面上还安装有线路板5712，线路板5712下表面上焊装的接收管5713和各发光管5714分别位于不同的下壳通孔5715中，线路板5712和不同的下壳通孔5715组合成不同的管体空间，线路板5712上的信号线578（发射管信号线和接收管信号线）通过上壳通孔5718进入螺杆572的内部，再从螺杆572顶部穿出。

外壳为圆柱形，下壳通孔5715含有一个中间通孔和四个周边通孔，接收管5713位于中间通孔中，四个发光管5714分别位于四个周边通孔中；发光管5714可发射波长范围分别为660nm和850nm的近红外光；下壳体5711的材质为黑色软性材料；发光管5714为发光二极管；接收管5713为光敏三极管；发光管5714的工作频率为1KHz～10KHz。

脑信号采集装置中含有所述脑电帽和上位机；脑电帽的控制电路中的数据接口与上位机的数据口连接，脑电帽的控制电路中的USB接口与上位机的USB接口连接，上位机为计算机；上位机通过USB接口与脑电帽控制电路中的主处理器通讯，并通过主处理器控制顶部支撑杆调节电机512、前部支撑杆调节电机515、后部支撑杆调节电机518和电动伸缩杆60的工作，并接收脑电极58、脑氧光电传感器57、顶部压力传感器61、额部压力传感器62和耳部压力传感器63的输出信号。

采用所述脑信号采集装置建立三维头型脑电图和脑氧分布图的方法具体为：先在上位机中建立脑电帽的初始三维模型，然后进行如下操作：

步骤一、将脑电帽带在患者头上，上位机根据脑电帽上的顶部压力传感器61、额部压力传感器62和耳部压力传感器63的输出信号来控制顶部支撑杆调节电机512、前部支撑杆调节电机515和后部支撑杆调节电机518的正、反转以及电动伸缩杆60的伸长和收缩，直至顶部压力传感器61、额部压力传感器62和耳部压力传感器63都以合适的力接触到患者的头皮上，并根据对脑电帽的最终调整结果修改脑电帽的初始三维模型，得到与实际相符的脑电帽三维模型；

步骤二、上位机根据脑电帽三维模型中的顶部支撑杆52、前部支撑杆53、后部支撑杆54和5个电极固定杆的弧度分别确定它们各自的圆心，再计算出到所有圆心距离最近的点，以该点为坐标原点建立三维坐标系；

步骤三、因患者者头型不同，致使每个脑电极58不一定能一次性正确作用在患者头皮上，因此，在上位机的监控下，通过人工来调节脑电极58的高度，使各脑电极58与患者头皮的接触电阻位于正常范围内，即脑电极58与患者的头皮接触正常；

步骤四、上位机根据脑电极58输出的高度信号计算出各个脑电极58处的患者头皮和相应处的顶部支撑杆52、前部支撑杆53、后部支撑杆54或5个电极固定杆之间的垂直距离参数；人工根据顶部支撑杆52、前部支撑杆53、后部支撑杆54和电极固定杆上的刻度确定各个脑电极58在脑电帽上的位置，并将这些位置数据输入上位机中的脑电帽三维模型中；上位机将该位置数据和垂直距离参数相结合，形成患者的头皮表面三维模型；

步骤五、上位机把各个脑电极58输出的脑电信号与头皮表面三维模型中各脑电极58对应的位置相联系，得到与实际头型上的各脑电极58位置相一致的脑电图，该脑电图显示出来的脑电地形图图像与实际病灶区完全吻合；脑氧光电传感器57的血氧输出信号为两个相邻脑氧光电传感器57之间的颅内血氧信号，上位机根据脑氧光电传感器57的血氧输出信号计算得到任意相邻脑氧光电传感器57间的颅内脑氧含量数值，把各脑氧含量数值代入三维坐标系中，并与头皮表面三维模型中各脑氧光电传感器57对应的位置相联系，得到与实际头型相吻合的颅内各部位的脑氧分布图，以供进一步分析、打印和存贮。

Claims (12)

1.一种脑电帽，含有帽体和控制电路，其特征是：帽体含有两个耳部支撑体、顶部支撑杆、前部支撑杆和后部支撑杆，两个耳部支撑体分别设置在人的两个耳朵处，顶部支撑杆、前部支撑杆和后部支撑杆均为弧形杆，顶部支撑杆、前部支撑杆和后部支撑杆的两端分别安装在两个耳部支撑体上，顶部支撑杆从左向右横跨在人头顶部的上方，前部支撑杆从左向右横跨在人前额部的前方，后部支撑杆从左向右横跨在人后脑部的后方，两个耳部支撑体之间连接有弹性连接带，顶部支撑杆上交叉连接有N个电极固定杆，N个电极固定杆均为弧形杆，N个电极固定杆从前向后横跨在人头的上方，电极固定杆、前部支撑杆和后部支撑杆上安装有M个脑电极，M个脑电极与控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的脑电帽，其特征是：所述电极固定杆、前部支撑杆和后部支撑杆上还安装有P个脑氧光电传感器，P个脑氧光电传感器也与控制电路连接。

3.根据权利要求1或2所述的脑电帽，其特征是：所述每个耳部支撑体含有耳部支撑体外壳，耳部支撑体外壳中设有顶部支撑杆调节电机、顶部支撑杆调节蜗杆、顶部支撑杆固定卡、前部支撑杆调节电机、前部支撑杆调节蜗杆、前部支撑杆固定卡、后部支撑杆调节电机、后部支撑杆调节蜗杆和后部支撑杆固定卡，顶部支撑杆调节电机、顶部支撑杆固定卡、前部支撑杆调节电机、前部支撑杆固定卡、后部支撑杆调节电机和后部支撑杆固定卡均固定安装在耳部支撑体外壳的内壁上；顶部支撑杆的一个端部穿过耳部支撑体外壳后进入耳部支撑体外壳内部，顶部支撑杆的该端部和顶部支撑杆调节蜗杆并排安装在顶部支撑杆固定卡中，顶部支撑杆调节蜗杆的轴与顶部支撑杆调节电机的轴连接，顶部支撑杆的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿，顶部支撑杆的该端部通过该蜗轮齿与顶部支撑杆调节蜗杆啮合在一起；前部支撑杆的一个端部穿过耳部支撑体外壳后进入耳部支撑体外壳内部，前部支撑杆的该端部和前部支撑杆调节蜗杆并排安装在前部支撑杆固定卡中，前部支撑杆调节蜗杆的轴与前部支撑杆调节电机的轴连接，前部支撑杆的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿，前部支撑杆的该端部通过该蜗轮齿与前部支撑杆调节蜗杆啮合在一起；后部支撑杆的一个端部穿过耳部支撑体外壳后进入耳部支撑体外壳内部，后部支撑杆的该端部和后部支撑杆调节蜗杆并排安装在后部支撑杆固定卡中，后部支撑杆调节蜗杆的轴与后部支撑杆调节电机的轴连接，后部支撑杆的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿，后部支撑杆的该端部通过该蜗轮齿与后部支撑杆调节蜗杆啮合在一起；顶部支撑杆调节电机、前部支撑杆调节电机和后部支撑杆调节电机与控制电路连接。

4.根据权利要求3所述的脑电帽，其特征是：所述顶部支撑杆上的每段蜗轮齿两端设有两个顶部支撑杆限位开关，前部支撑杆上的每段蜗轮齿两端设有两个前部支撑杆限位开关，后部支撑杆上的每段蜗轮齿两端设有两个后部支撑杆限位开关；所述后部支撑杆含有左、右两个弧形的分支撑杆，两个分支撑杆的远离端分别安装在两个耳部支撑体上，两个分支撑杆的接近端分别从左、右伸入一个后电路控制盒中且与后电路控制盒铰连接，后电路控制盒中设有一根电动伸缩杆，电动伸缩杆的两端分别与两个分支撑杆的杆体铰连接，顶部支撑杆、前部支撑杆和两个分支撑杆均为弹性杆；顶部支撑杆的中间安装有顶部压力传感器；前部支撑杆的中间安装有额部压力传感器；两个耳部支撑体外壳的内侧上均设有耳部压力传感器，顶部支撑杆限位开关、前部支撑杆限位开关、后部支撑杆限位开关、电动伸缩杆、顶部压力传感器、额部压力传感器和耳部压力传感器均与控制电路连接；顶部支撑杆、前部支撑杆、后部支撑杆和电极固定杆上设有标示长度的刻度。

5.根据权利要求3所述的脑电帽，其特征是：所述顶部支撑杆上安装有两个骨传导扬声器，该两个骨传导扬声器分别位于顶部支撑杆的左、右两边；耳部支撑体外壳的内侧上设有耳道红外温度传感器，耳部支撑体外壳的外侧上设有控制按键，耳部支撑体外壳内设有耳机扬声器；前部支撑杆的中间安装有前电路控制盒，前电路控制盒的正面朝向人的面部，前电路控制盒的正面上安装有闪光剌激器、额部红外温度传感器和摄像头，前电路控制盒的背面上安装有显示屏；骨传导扬声器、耳道红外温度传感器、控制按键、耳机扬声器、闪光剌激器、额部红外温度传感器、摄像头和显示屏均与控制电路连接。

6.根据权利要求4所述的脑电帽，其特征是：所述控制电路中含有主处理器、脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路、电机驱动电路、电源电路和通讯接口，额部压力传感器、顶部压力传感器和两个耳部压力传感器的信号输出端分别与主处理器的四个压力信号输入端连接，主处理器的七个电机信号输出端通过电机驱动电路分别与两个顶部支撑杆调节电机、两个前部支撑杆调节电机、两个后部支撑杆调节电机和电动伸缩杆连接，四个顶部支撑杆限位开关、四个前部支撑杆限位开关和四个后部支撑杆限位开关分别与主处理器的十二个开关信号输入端连接，每个脑电极的脑电输出信号依次经过脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路后进入主处理器的脑电极信号输入端，脑电极信号中含有脑电信号和脑电极接触电阻信号，每个脑电极的高度输出信号进入主处理器的高度信号输入端，主处理器的通讯口与通讯接口连接；电源电路为主处理器、脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路和电机驱动电路供电。

7.根据权利要求1或2中所述的脑电帽，其特征是：所述顶部支撑杆与电极固定杆之间通过交叉连接器连接；交叉连接器含有连接块和紧固螺栓，连接块内设有两个一上一下且相互垂直交叉的水平通孔，两个水平通孔在其交叉处相互连通，连接块的上表面上设有螺栓孔，螺栓孔与两个水平通孔的交叉处连通，紧固螺栓安装在螺栓孔中；顶部支撑杆与电极固定杆分别安装在两个水平通孔中。

8.根据权利要求2中所述的脑电帽，其特征是：所述顶部支撑杆上交叉连接有至少5个电极固定杆，这些电极固定杆分别为：1个顶部电极固定杆、偶数个额部电极固定杆和偶数个颞部电极固定杆，顶部电极固定杆设在顶部支撑杆的中间，偶数个额部电极固定杆对称排列在顶部电极固定杆的两侧，偶数个颞部电极固定杆也对称排列在顶部电极固定杆的两侧且位于额部电极固定杆的外侧；脑氧光电传感器采用左、右半脑对称的方式分布在脑电帽上，相邻脑氧光电传感器之间的距离为2cm～10cm。

9.根据权利要求1或2中所述的脑电帽，其特征是：所述每个脑电极含有电极体、竖直设置的电极杆、调节螺母、电极杆弹簧、第一固定螺栓和电极固定块；电极固定块的上表面上设有用于安装电极杆的台阶通孔，台阶通孔内壁的上部和下部分别设有上台阶和下台阶，上台阶为倒台阶，下台阶为正台阶，电极体与电极杆的下端连接，电极杆弹簧套装在电极杆上，电极杆的外侧面上设有螺纹，调节螺母通过螺纹安装在电极杆的上部，电极杆下部的外侧面上设有向外凸出的第一限位件，电极杆弹簧位于第一限位件的上面，当电极杆安装在台阶通孔中时，电极杆弹簧和第一限位件被挡在上台阶和下台阶之间，调节螺母被挡在台阶通孔的上出口的上面，电极杆的下端从台阶通孔的下出口中伸出；电极固定块的上表面上还设有第一螺栓孔，电极固定块的侧面设有一个横向的电极固定安装槽，第一螺栓孔与电极固定安装槽内部连通，第一固定螺栓安装在第一螺栓孔中；电极体为导电体；电极杆上套装有环形的压力传感器和环形的弹簧挡片，压力传感器设置在弹簧挡片上面，压力传感器和弹簧挡片均被挡在上台阶和电极杆弹簧之间；

每个脑电极通过电极固定安装槽安装在电极固定杆、前部支撑杆或后部支撑杆上。

10.根据权利要求9所述的脑电帽，其特征是：所述电极体的上表面通过竖杆固定连接一个圆球，电极杆的下端设有一个球碗，圆球安装在球碗中，圆球的外径与球碗的内径大小匹配，以使圆球在球碗中自由转动，电极体通过圆球和球碗的配合与电极杆的下端连接；

电极杆的侧面含有平行于电极杆轴线的防转平面，台阶通孔的内壁上设有与该防转平面配合的平面；电极体的内部为空心结构，电极杆为空心杆；电极体的下表面中部设有下开口，电极体的内部通过下开口与外界连通，电极体的下表面周边设有Y个向下凸起的电极接触头，电极体的上表面上设有注液孔，注液孔与电极体内部连通；与电极体电连接的连接导线通过电极杆下部的穿线孔进入电极杆内部，且从电极杆的上端穿出；电极体下部的外侧面上设有一圈环形凹槽，电极体的内部空腔为上大下小形空腔；

电极体下部的外表面包裹一层由吸液材料制成的吸液层，吸液层还通过所述下开口延伸到电极体的内部，电极接触头从吸液层中伸出。

11.根据权利要求2中所述的脑电帽，其特征是：所述每个脑氧光电传感器含有发射接收头、竖直设置的螺杆、第二固定螺栓和传感器固定块；传感器固定块的上表面上设有螺纹通孔，螺杆安装在螺纹通孔中，发射接收头与螺杆的下端连接，传感器固定块的上表面上还设有第二螺栓孔，传感器固定块的侧面设有一个横向的传感器固定安装槽，第二螺栓孔与传感器固定安装槽内部连通，第二固定螺栓安装在第二螺栓孔中；发射接收头含有不透光的外壳，外壳内安装有接收管和至少两个发射不同波长的近红外光的发光管，接收管的光线接收端和发光管的发光端均朝下设置, 各接收管和各发光管分别设置在外壳中的不同管体空间中, 各管体空间均为底部开口、其它部分封闭的空间；每个脑氧光电传感器通过传感器固定安装槽安装在电极固定杆、前部支撑杆或后部支撑杆上。

12.一种含有权利要求2所述脑电帽的脑信号采集装置，其特征是：还含有上位机；

所述脑电帽中的每个耳部支撑体含有耳部支撑体外壳，耳部支撑体外壳中设有顶部支撑杆调节电机、顶部支撑杆调节蜗杆、顶部支撑杆固定卡、前部支撑杆调节电机、前部支撑杆调节蜗杆、前部支撑杆固定卡、后部支撑杆调节电机、后部支撑杆调节蜗杆和后部支撑杆固定卡，顶部支撑杆调节电机、顶部支撑杆固定卡、前部支撑杆调节电机、前部支撑杆固定卡、后部支撑杆调节电机和后部支撑杆固定卡均固定安装在耳部支撑体外壳的内壁上；顶部支撑杆的一个端部穿过耳部支撑体外壳后进入耳部支撑体外壳内部，顶部支撑杆的该端部和顶部支撑杆调节蜗杆并排安装在顶部支撑杆固定卡中，顶部支撑杆调节蜗杆的轴与顶部支撑杆调节电机的轴连接，顶部支撑杆的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿，顶部支撑杆的该端部通过该蜗轮齿与顶部支撑杆调节蜗杆啮合在一起；前部支撑杆的一个端部穿过耳部支撑体外壳后进入耳部支撑体外壳内部，前部支撑杆的该端部和前部支撑杆调节蜗杆并排安装在前部支撑杆固定卡中，前部支撑杆调节蜗杆的轴与前部支撑杆调节电机的轴连接，前部支撑杆的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿，前部支撑杆的该端部通过该蜗轮齿与前部支撑杆调节蜗杆啮合在一起；后部支撑杆的一个端部穿过耳部支撑体外壳后进入耳部支撑体外壳内部，后部支撑杆的该端部和后部支撑杆调节蜗杆并排安装在后部支撑杆固定卡中，后部支撑杆调节蜗杆的轴与后部支撑杆调节电机的轴连接，后部支撑杆的该端部的外侧面上设有一段蜗轮齿，后部支撑杆的该端部通过该蜗轮齿与后部支撑杆调节蜗杆啮合在一起；

所述脑电帽中的后部支撑杆含有左、右两个弧形的分支撑杆，两个分支撑杆的远离端分别安装在两个耳部支撑体上，两个分支撑杆的接近端分别从左、右伸入一个后电路控制盒中且与后电路控制盒铰连接，后电路控制盒中设有一根电动伸缩杆，电动伸缩杆的两端分别与两个分支撑杆的杆体铰连接，顶部支撑杆、前部支撑杆和两个分支撑杆均为弹性杆；顶部支撑杆的中间安装有顶部压力传感器；前部支撑杆的中间安装有额部压力传感器；两个耳部支撑体外壳的内侧上均设有耳部压力传感器，顶部支撑杆、前部支撑杆、后部支撑杆和电极固定杆上设有标示长度的刻度；

所述脑电帽中的控制电路中含有主处理器、脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路、血氧模拟前端电路、电机驱动电路、电源电路和通讯接口，额部压力传感器、顶部压力传感器和两个耳部压力传感器的信号输出端分别与主处理器的四个压力信号输入端连接，主处理器的七个电机信号输出端通过电机驱动电路分别与两个顶部支撑杆调节电机、两个前部支撑杆调节电机、两个后部支撑杆调节电机和电动伸缩杆连接，每个脑电极的脑电输出信号依次经过脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路后进入主处理器的脑电极信号输入端，脑电极信号中含有脑电信号和脑电极接触电阻信号，每个脑电极的高度输出信号进入主处理器的高度信号输入端，主处理器输出的发光控制信号经过血氧模拟前端电路后进入每个脑氧光电传感器的信号输入端，每个脑氧光电传感器的输出信号经过血氧模拟前端电路后进入主处理器的血氧信号输入端，主处理器的通讯口与通讯接口连接，电源电路为主处理器、脑电信号预处理电路、脑电模拟前端电路、血氧模拟前端电路和电机驱动电路供电。