CN206621359U - 基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，包括：脑电信号采集模块、脑电信号处理模块、脑电信号传输模块、移动外设、双电源供电模块；所述脑电信号采集模块呈帽式框架结构，以佩戴于人头部，其包括头梁、第一旋转臂、干电极、设置于所述头梁顶部的连接件以及内嵌于所述头梁中的外围采集电路模块；所述干电极包括采集电极、参考电压电极和辅助电极。本实用新型可以根据用户的需求任意改变电极摆放位置，同时解决现有设备不能实时持续的监测的技术难点，不仅便于用户的日常佩戴和使用，也有利于为临床诊断和精准医疗提供必要的数据源，从而帮助科研单位或者医疗机构对发病机制的研究。

Description

基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置

技术领域

本实用新型涉及脑电监护装置领域，尤其是一种基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置。

背景技术

脑电信号是一种微弱的低频生理信号，它是大脑神经元细胞生理活动所产生的电位，所包含的脑活动信息非常丰富，广泛的用于脑部疾病辅助诊断、疲劳驾驶、情绪监控，娱乐等。传统的的脑电采集装置虽然能很好的满足医疗和科研的需求，但是由于其体积大、操作不便、不能随身携带等缺点不适用于用户的日常监护使用。

现有的便携式脑电监护产品虽然能基本满足用户日常配戴的需求，但是开发成本高，检测电极位置移动不便，电源不可拆卸，电量不足时必须充电后才能使用，无法实现全天候无间断监测，不便于用户的日常佩戴和使用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，包括：脑电信号采集模块、脑电信号处理模块、脑电信号传输模块、移动外设、双电源供电模块；

所述脑电信号采集模块呈帽式框架结构，以佩戴于人头部，其包括头梁、第一旋转臂、干电极、设置于所述头梁顶部的连接件以及内嵌于所述头梁中的外围采集电路模块；

所述干电极包括采集电极、参考电压电极和辅助电极；

所述第一旋转臂呈弧形结构，以与人体头部贴合，所述旋转臂中间设有条状的开槽，所述第一旋转臂的一端与所述连接件可活动连接，另一端连接弧形弹片，所述弧形弹片的另一端上连接所述采集电极或所述参考电压电极；

所述连接件包括与所述头梁顶部固定的基座、固定于所述基座上的螺柱以及与所述螺柱螺纹连接的卡盖，所述卡盖中间贯通设置有与所述螺柱配合的螺纹孔。

优选的是，所述第一旋转臂包括多个，所述第一旋转臂通过所述开槽穿设在所述螺柱上，以使所述第一旋转臂可旋转地连接于所述基座与所述卡盖之间，所述第一旋转臂通过所述开槽绕所述螺柱旋转，所述第一旋转臂还通过所述开槽在所述螺柱上滑动，以实现所述第一旋转臂的伸缩调节。

优选的是，所述第一旋转臂上还设置有第二旋转臂，所述第二旋转臂呈弧形结构，其一端可旋转地连接于所述第一旋转臂中部，另一端连接所述辅助电极。

优选的是，所述脑电信号处理模块内嵌于所述头梁中，其包括信号预处理模块和MCU单元，所述信号预处理模块至少包括滤波器和放大器，所述MCU单元至少包括单片机、DSP芯片、ARM和FPGA模块中的一种。

优选的是，所述头梁侧部设置有电源开关和锁定旋钮。

优选的是，所述脑电信号传输模块内嵌于所述头梁中，至少包括蓝牙模块、wifi模块、3G信号模块和4G信号模块中的一种。

优选的是，所述双电源供电模块包括2块可拆卸式的聚合物锂电池。

优选的是，所述头梁侧部底端设置有电源槽，所述聚合物锂电池可拆卸地卡设置所述电源槽中，所述电源槽上部还设置有用于连接外部电源的电源插优选的是，所述移动外设至少包括手机端、PC端和平板端中的一种。

优选的是，所述采集电极至少包括两个，所述干电极表面还设置有氯化银镀层。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1.本实用新型通过设置可旋转和伸缩的旋转臂实现了电极的自由移动，用户根据自身需求选择放置电极采集点，方便用户的使用和脑电监护的需求，且电极与头皮贴附程度高，能有效提高检测结果的准确度。

2.本实用新型通过设置双电源，能实现拆卸更换其中任意一块电源而设备无故障使用，保证装置的全天候无间断实时信号采集，本实用新型解决了现有设备不能实时持续的监测的技术难点，不仅便于用户的日常佩戴和使用，也有利于为临床诊断和精准医疗提供必要的数据源，从而帮助科研单位或者医疗机构对发病机制的研究。

3.本实用新型通过锁定旋钮与电源开关配合，使该装置具有锁定当前工作状态的功能，能避免因不小心碰触电源开关而造成本实用新型的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置意外开启或关闭的缺陷，改善了其使用效果和安全性能。

4.本实用新型轻巧方便佩戴，无不适感，检测正确度高，智能化程度高，使用效果好。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置的结构示意图；

图2为本实用新型的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置的第一旋转臂的俯视图。

附图标记说明：

1—头梁；2—第一旋转臂；3—弧形弹片；4—采集电极；5—第二旋转臂；6—辅助电极；7—基座；8—螺柱；9—卡盖；10—电源槽；11—电源插孔；12—锁定旋钮；13—电源开关；20—开槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-2所示，本实施例的一种基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，包括：脑电信号采集模块、脑电信号处理模块、脑电信号传输模块、移动外设、双电源供电模块。

其中，脑电信号采集模块连接脑电信号处理模块，脑电信号处理模块还连接脑电信号传输模块，双电源供电模块为脑电信号采集模块、脑电信号处理模块和脑电信号传输模块提供电源。

脑电信号采集模块呈帽式框架结构，以佩戴于人头部，其包括头梁1、第一旋转臂2、干电极、设置于头梁1顶部的连接件以及内嵌于头梁1中的外围采集电路模块；干电极包括采集电极4、参考电压电极和辅助电极6。

第一旋转臂2呈弧形结构，以与人体头部贴合，旋转臂中间设有条状的开槽20，第一旋转臂2的一端与连接件可活动连接，另一端连接弧形弹片3，弧形弹片3的另一端上连接采集电极4或参考电压电极。

其中，第一旋转臂2采用轻质弹性材料，由于其呈弧形结构，使其末端向内侧收拢，即向头皮弯曲，有利于使采集电极4或参考电压电极更好的贴合头皮，降低噪音干扰。弧形弹片3采用弹性材料制成，弧形弹片3的弯曲程度大于第一旋转臂2的弧形弯曲程度，且两者弯曲方向相同，从而使弧形弹片3的与采集电极4或参考电压电极的连接端向内侧收拢，即向头皮弯曲，且其收拢程度大于第一旋转臂2末端的收拢程度，从而使采集电极4或参考电压电极与头皮的贴合度更高，能有效提高电极的检测准确度，减小外部干扰，利于电极对大脑的监护。尤其是当第一旋转臂2伸缩至较大的长度时，随其末端与其连接端距离的增大，第一旋转臂2末端向内侧收拢的力度逐渐减小，易造成采集电极4或参考电压电极与头皮的贴合程度降低，影响电极对大脑的检测，而通过设置弧形弹片3能很好的克服这一问题，以保证检测结果的准确性。

连接件包括与头梁1顶部固定的基座7、固定于基座7上的螺柱8以及与螺柱8螺纹连接的卡盖9，卡盖9中间贯通设置有与螺柱8配合的螺纹孔。

第一旋转臂2通过开槽20穿设在螺柱8上，以使第一旋转臂2可旋转和可伸缩地连接于基座7与卡盖9之间，具体为：第一旋转臂2通过开槽20绕螺柱8旋转，从而带动连接在其末端的采集电极4或参考电压电极旋转；第一旋转臂2通过开槽20在螺柱8上滑动，以实现第一旋转臂2的伸缩调节，从而实现采集电极4或参考电压电极沿第一旋转臂2位置的调节，通过第一旋转臂2的旋转和伸缩实现采集电极4和参考电压电极摆放位置的任意改变，从而能极大地方便用户的使用和脑电监护的需求。采集电极4记录脑电信号，将信号传输给脑电信号处理模块。当采集电极4和参考电压电极的位置调节好后，旋转卡盖9向下移动，卡紧第一旋转臂2，使其固定，使采集电极4和参考电压电极的位置保持固定。螺柱8上可设置多个第一旋转臂2，并通过卡盖9卡紧。

本实施例中，第一旋转臂2包括3个，采集电极4包括2个，参考电压电极为1个，采集电极4和参考电压电极分别连接与3个第一旋转臂2的一端，其中2个采集电极4用于信号的采集，参考电压电极采用耳夹式结构放于耳垂作为参考电压。

第一转臂上还设置有第二旋转臂5，第二旋转臂5呈弧形结构，其一端可旋转地连接于第一旋转臂2中部，另一端连接辅助电极6。当需要提高检测准确性或增加检测数据时，可增加电极的数量，此时，通过调节第二旋转臂5使用辅助电极6来实现，另外当第一旋转臂2上的电极出现故障时，辅助电极6可代替其进行工作；当不需使用辅助电极6时，调节第二旋转臂5使辅助电极6使其不与头皮接触或关闭辅助电极6电源即可。

其中，第二旋转臂5与第一转臂的可旋转连接可通过活动螺栓或其他机械结构实现。

其中，头梁1、第一旋转臂2和第二旋转臂5均采用轻质高柔韧性的塑料制成，使其佩戴无不适感。

脑电信号处理模块内嵌于头梁1中，其包括信号预处理模块和MCU单元。信号预处理模块至少包括滤波器和放大器，信号预处理模块完成脑电信号的滤波、降采样和数据调整，MCU单元完成脑电信号的简单的特征提取和分类，其包括但不限于单片机、DSP芯片、ARM和FPGA模块中的一种。复杂的特征提取和分类可先传输至信号传输模块，由云端处理后再将结果返回到客户端。

脑电信号传输模块内嵌于头梁1中，包括但不限于蓝牙模块、wifi模块、3G信号模块和4G信号模块中的一种。根据用户的需求，在室内或者其他短距离范围内，可开启设备蓝牙与移动外设进行信号传输，蓝牙可采用蓝牙4.0芯片用于短距离传输，蓝牙4.0功耗低，体积小，传输性能佳。在室外或者其他长距离范围内，可利用周围的Wifi、3G或4G网直接将脑电采集信号传输至服务器进行分析和储存，用户根据自身需要从云端下载处理结果。

双电源供电模块包括2块可拆卸式的聚合物锂电池，用于为装置提供电源，其中任意一块聚合物锂电池均能独立支持该装置正常工作，即任意拆卸其中一块设备仍然可以正常运行。头梁1侧部底端设置有电源槽10，聚合物锂电池可拆卸地卡设置电源槽10中，电源槽10上部还设置有用于连接外部电源的电源插孔11。传统的便携式脑电监护装置一种是采用有线的电源供给，虽然可以提供24小时使用，但是不适合用于人体移动状态下采集，故不适用于日常监护。第二种是直接将电池正负极焊接在电路中，这样虽然提高了电源的稳定性，但是一般只能持续使用8小时左右，电耗完后需要用户充电才能继续使用，不能长时间无间断的连续使用。通过将2块可拆卸式的聚合物锂电池设置于电源槽10中为装置提供电源，在监护过程中当电量不足时，用户可根据自身需求自行更换其中的一块电池，该装置仍能继续工作，而不需等待充电后再使用，实现全天候无间断实时信号采集，电池采用聚合物锂电池，价格优廉，放电性能好，安全性能高。另外，通过电源槽10上部的电源插孔11与外部电源连接，直接利用外部电源工作，扩大了该装置的使用场合。

头梁1侧部设置有电源开关13和锁定旋钮12，电源开关13用于控制该基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置的开启和关闭，采用按钮式或触摸式开关；锁定旋钮12用于锁定该装置当前的工作状态。如当电源开关13开启后，该装置开启工作，旋转锁定旋钮12至锁定位置后，电源开关13对该装置不再起控制作用，该装置保持开启状态，从而能避免该装置在使用过程中因不小心碰触电源开关13而使其意外关闭的现象；当需要停止该装置时，旋转锁定旋钮12至非锁定位置，再关闭电源开关13即可。若该装置闲置不用时，关闭电源开关13后，再将锁定旋钮12旋至锁定位置，该装置保持关闭状态，以避免因意外碰触而导致该装置意外开启。通过锁定旋钮12与电源开关13配合，使该装置能锁定保持当前工作状态，避免因不小心碰触电源开关13而造成该装置意外开启或关闭，改善了该装置的使用效果和安全性能。

移动外设包括但不限于手机端、PC端和平板端中的一种，由于用户查看脑电原始数据和分类结果，根据用户不同需求实现监护和预警。

采集电极4至少包括两个，干电极表面还设置有氯化银镀层，以利于信号传输的化合物，提高信噪比。

本实用新型的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置可以根据用户的需求任意改变电极摆放位置，同时解决现有设备不能实时持续的监测的技术难点，不仅便于用户的日常佩戴和使用，也有利于为临床诊断和精准医疗提供必要的数据源，从而帮助科研单位或者医疗机构对发病机制的研究。

在本实用新型的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，其特征在于，包括：脑电信号采集模块、脑电信号处理模块、脑电信号传输模块、移动外设、双电源供电模块；

所述脑电信号采集模块呈帽式框架结构，以佩戴于人头部，其包括头梁、第一旋转臂、干电极、设置于所述头梁顶部的连接件以及内嵌于所述头梁中的外围采集电路模块；

所述干电极包括采集电极、参考电压电极和辅助电极；

所述第一旋转臂呈弧形结构，以与人体头部贴合，所述旋转臂中间设有条状的开槽，所述第一旋转臂的一端与所述连接件可活动连接，另一端连接弧形弹片，所述弧形弹片的另一端上连接所述采集电极或所述参考电压电极；

所述连接件包括与所述头梁顶部固定的基座、固定于所述基座上的螺柱以及与所述螺柱螺纹连接的卡盖，所述卡盖中间贯通设置有与所述螺柱配合的螺纹孔。

2.根据权利要求1所述的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，其特征在于，所述第一旋转臂包括多个，所述第一旋转臂通过所述开槽穿设在所述螺柱上，以使所述第一旋转臂可旋转地连接于所述基座与所述卡盖之间，所述第一旋转臂通过所述开槽绕所述螺柱旋转，所述第一旋转臂还通过所述开槽在所述螺柱上滑动，以实现所述第一旋转臂的伸缩调节。

3.根据权利要求2所述的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，其特征在于，所述第一旋转臂上还设置有第二旋转臂，所述第二旋转臂呈弧形结构，其一端可旋转地连接于所述第一旋转臂中部，另一端连接所述辅助电极。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，其特征在于，所述脑电信号处理模块内嵌于所述头梁中，其包括信号预处理模块和MCU单元，所述信号预处理模块至少包括滤波器和放大器，所述MCU单元至少包括单片机、DSP芯片、ARM和FPGA模块中的一种。

5.根据权利要求4中任意一项所述的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，其特征在于，所述头梁侧部设置有电源开关和锁定旋钮。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，其特征在于，所述脑电信号传输模块内嵌于所述头梁中，至少包括蓝牙模块、wifi模块、3G信号模块和4G信号模块中的一种。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，其特征在于，所述双电源供电模块包括2块可拆卸式的聚合物锂电池。

8.根据权利要求1中任意一项所述的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，其特征在于，所述头梁侧部底端设置有电源槽，所述聚合物锂电池可拆卸地卡设置所述电源槽中，所述电源槽上部还设置有用于连接外部电源的电源插孔。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，其特征在于，所述移动外设至少包括手机端、PC端和平板端中的一种。

10.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于双电源和移动式干电极的穿戴脑电监护装置，其特征在于，所述采集电极至少包括两个，所述干电极表面还设置有氯化银镀层。