CN208769776U - 可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置，包括电源模块、脑电采集模块、支架和脑电分析模块；脑电采集模块包括设置在支架上的采用单级导联布置的作用电极和参考电极，作用电极和参考电极等间距排列、对称布置，作用电极和参考电极分别通过撑架可插入式连接至所述支架；脑电分析模块内设置有脑电信号预处理模块、脑电信号特征提取模块和数据输出模块，脑电信号预处理模块通过标准USB接口连接到支架；电源模块为所述脑电采集模块和脑电分析模块供电。本实用新型实现了所述作用电极、参考电极、电源模块、脑电分析装置与所述支架之间的可拆卸连接，部件更换方便，满足将作用电极的紧密贴合在需要采集脑电信号的区域。

Description

可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置

技术领域

本实用新型属于脑机接口设备领域，特别涉及一种可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置。

背景技术

在脑-机接口技术领域中，现有技术以人为对象设计可穿戴设备进行脑波分析。中国专利文献CN 105011932 A公开了一种基于冥想度与专注度的疲劳驾驶脑电监测方法，利用TGAM芯片输出的专注度参数、冥想度参数，结合原始脑电信号的平均值，对驾驶员的疲劳脑电信号进行监测。但是由于动物的脑部形状和人脑的外形并不一致，因此为人脑所设计的脑电采集分析设备并不太适合动物佩戴，同时动物和动物之间的头部大小也不尽相同，因此需要提供一种能够适应动物，如不同的犬类，各种头部形状均可实现紧密贴合的动物情绪脑电分析装置。进一步，考虑到不同的动物的头部尺寸大小并不一致，因此还希望能够提供一种根据动物头部大小决定所述作用电极数量以避免电极数量过多干扰较大以及电极数量多少，不能覆盖整个皮层脑区的问题。进一步期望还能够解决零部件便于更换的问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置，具体如下：

一种可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置，包括电源模块、脑电采集模块、支架和脑电分析模块；

所述脑电采集模块包括设置在所述支架上的采用单级导联布置的作用电极和参考电极，所述作用电极和所述参考电极等间距排列、对称布置，所述作用电极和所述参考电极分别通过撑架可插入式连接至所述支架；

所述脑电分析模块内设置有脑电信号预处理模块、脑电信号特征提取模块和数据输出模块，所述脑电信号预处理模块的数据输出端与特征提取模块的数据输入端连接，所述特征提取模块的数据输出端与数据输出模块的数据输入端连接；

所述脑电信号预处理模块通过标准USB接口连接到所述支架；

所述电源模块用于为所述脑电采集模块和脑电分析模块供电。

进一步的，所述撑架由可伸缩可变形材料制成；所述支架为弹性材料构成。

进一步的，包括第一参考电极和第二参考电极，所述支架上具有所述第一参考电极的第一接入接口和所述第二参考电极的第二接入接口。

进一步的，所述第一参考电极和第二参考电极分别于从所述支架延伸出来，通过所述撑架将所述第一参考电极和第二参考电极分别放置在左侧和右侧耳后从颞骨乳突部的底面突出的圆锥形突出处。

进一步的，所述支架上具有至少一个所述作用电极的接入接口。

进一步的，所述支架上还安装有无线通讯模块。

进一步的，所述支架上还安装有数据存储模块。

进一步的，所述脑电分析模块中还包括语音播报模块。

进一步的，所述脑电分析模块中还包括情绪估计器。

进一步的，还包括辅助设备，所述辅助设备为固定安装于所述支架外侧的能够产生节律性高强度闪光刺激或音乐刺激的诱发装置。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

脑电信号分析装置的脑电信号预处理模块通过标准USB接口连接所述支架上，使得脑电分析装置与支架之间的连接能够进行拆卸。支架为弹性材料制成，其可根据动物颈部的尺寸进行调节。用电极的撑架与所述支架可拆卸地连接在一起，当不需要较多数量的所述作用电极时，可方便的将多余的作用电极从支架移除。同时，所述支架上可保留一定数量的所述作用电极的接入接口，可实现根据动物脑部头皮位置的大小，决定采用插入工作电极的数量，以便完成相应头皮区域的脑电信号采集。脑电分析装置信号处理有困难时，可方便地更换脑电分析装置。撑架采用可伸缩可变形材料制成，其可根据工作电极在头皮上的安放位置进行伸缩可弯曲，使用方便，在进行脑电信号采集时操作简单，省时省力，减轻了传统头盔式或发带式头戴设备的贴合不紧密的问题。

附图说明

图1是本实用新型的动物情绪脑电分析设备右后侧方向的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例中可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置的作用电极连接的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

参照图1，一种可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置100，包括电源模块1、脑电采集模块2、支架3和脑电分析模块4，其中，脑电采集模块2包括设置在支架3上的采用单级导联布置的作用电极51和参考电极52，作用电极51和参考电极52依靠撑架6可插入式连接至支架3，撑架6为可伸缩可变形材料制成；脑电分析模块4包括三个子模块，即脑电信号预处理理模块41、脑电信号特征提取模块42和数据输出模块43，所述脑电信号预处理模块41的数据输出端与特征提取模块42的数据输入端连接，所述特征提取模块42的数据输出端与数据输出模块43的数据输入端连接，所述脑电分析模块4的脑电信号预处理模块41通过标准USB接口连接到所述支架3上；所述支架3为弹性材料构成，作用电极51和参考电极52等间距排列、对称布置，作用电极和参考电极分别依靠其上相连的撑架6可插入式连接至支架3。

参考电极52进一步包括第一参考电极A1和第二参考电极A2，所述支架上具有所述第一参考电极的第一接入接口R1和所述第二参考电极的第二接入接口R2。参考电极A1和A2分别于从支架延伸出来，通过可伸缩可变形材料制成的撑架将所述参考电极A1和A2分别放置在左侧和右侧耳后从颞骨乳突部的底面突出的圆锥形突出处。支架上具有作用电极的接入接口C，优选地，支架3上至少具有三个所述作用电极51的接入接口C。

本实用新型的可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置实现了作用电极、参考电极、电源模块、脑电分析装置与所述支架之间的可拆卸连接，部件更换方便，并且可以满足将所述作用电极的紧密贴合在需要采集脑电信号的区域。

本实用新型的可拆卸式动物情绪脑电分析检测装置100采集原始脑电信号并将其实时传输至脑电分析模块4；作用电极51(工作电极)用于获取动物的原始脑电信号；所述脑电信号预处理模块41用于实时接收所述原始脑电信号，进一步可对其进行滤波处理，去除背景噪声；脑电信号特征提取模块42用于对经过预处理以后的脑电信号进行数据处理，获得特征参数；所述数据输出模块43，用于将数据处理的结果输出并显示。

优选地，所述脑电分析模块4中还包括情绪估计器，根据所述特征参数对动物的情绪进行估计，根据神经网络各层权值和阈值，采用量化方法并给出估计结果。

优选地，所述脑电分析模块4中还包括语音播报模块，所述语音播报模块包括微处理器、语音存储单元和语音播放单元，微处理器首先接受疲劳估计器输出的模式分类结果，将所述估计结果以语音的形式实时播报，检测者可根据信息提示实时掌握动物的情绪状态。

优选地，可拆卸式动物情绪脑电分析检测装置100还可以包括无线发射模块，所述无线发射模块可采用标准USB接口插入至所述支架3，当采集到的数据过于复杂，集成在脑电分析模块4中的数据处理模块42已经不能满足其运算要求时，可将所述原始脑电数据或者将所述原始采集到的脑电信号数据经过放大、滤波后无线发射出来，通过无线信号接收器接收到以后对所述接收到的数据进行进一步分析，并将数据分析结果显示出来。所述可拆卸式动物情绪脑电分析检测装置在动物的脑部与外部设备之间建立了连接通路，其具有体积小、穿戴方便、可拆卸以及可扩展等特点。

所述电源模块1用于为所述各个工作电极51、参考电极52、无线通讯模块和脑电分析模块4供电。所述电源模块包括电源指示灯、开关。当电量过低时，电源指示灯亮，用以提示监测者电源电量不足，便于及时更换电源。所述电源模块1优选为可充电电池。

使用时，参照图1和2所示，可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置100，将其参考电极A1(放置于左侧)和A2(放置于右侧)分别与所述其相应的工作电极单级导联，所述参考电极A1(放置于左侧)和A2(放置于右侧)分别于从所述支架3延伸出来，通过可伸缩可变形材料制成的撑架6将所述参考电极R1和R2分别放置在左侧和右侧耳后乳突处，即从颞骨乳突部的底面突出的圆锥形突出，体表可以触及，位于外耳道的后面和茎突的外面。在进行脑电信号采集时采用可伸缩可变形材料制成的撑架6来放置参考电极52和作用电极51操作简单，省时省力，并且减轻了传统头盔式或发带式头戴设备的贴合不紧密的问题。电极的安放点代表动物大脑的各个不同的解剖部位，以便反映不同部位的电位变化。这些部位包括额区、顶区、枕区，颞区，还包括中央、外侧沟处，以便确保在头皮上不同代表区域的脑电活动均能被记录到。

佩戴时将所述动物情绪脑电检测分析装置100置于受测动物头部，如需要采集前额处的脑电信号，则将作用电极对应地安放至所述脑部前额的位置，通过可伸缩可变形的撑架6将所述作用电极51紧密贴合在该位置。不同头型的动物佩戴时，仅需要调节撑架，即可将所述作用电极与受测动物的头部区域紧密贴合。

本实用新型通过采用USB接口实现脑电分析装置插接在所述支架上，进而实现脑电分析装置与所述支架的可拆卸连接。对于不同的头型佩戴脑电波检测仪导致传感器无法接触前额时，只需调节所述可伸缩可变形撑架，即可以使所述脑电信号采集电极紧密贴合在所需要采集的头皮位置处。

优选地，所述支架具有环形开口的本体，所述作用电极插入口和所述所述脑电分析装置的插入口在所述支架3上依次布置，所述环形开口本体的两个自由端采用可调节束带进行调节，以便使所述支架可以紧密贴合在动物颈部。优选地，所述参考电极为贴片电极。

本实用新型的动物情绪脑电信号检测分析装置可以记录自由活动状态下小动物例如犬类脑部的脑电信号，以及对所述采集到的原始脑电信号进行分析，其可检测各种情绪状态下的脑电信号的特征差异，根据其变化规律，给出对应的情绪结果并实时监控动物的情绪变化规律，用于情绪识别。

在本实用新型的另一实施例中，在可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置的支架上还安装有数据存储模块，用于对采集到的脑电信号进行存储。

优选地，还包括辅助设备，辅助设备为固定安装于所述支架外侧的能够产生节律性高强度闪光刺激或音乐刺激的诱发装置，用于诱导情绪的产生。

优选地，所述支架可以是中空的。所述脑电分析模块整体封装在所述环形中空支架中。

所述脑电信号分析装置的脑电信号预处理模块通过标准USB接口连接所述支架上，使得所述脑电分析装置与所述支架可拆卸连接。所述支架为弹性材料制成，其可根据动物颈部的尺寸进行调节。所述作用电极的撑架与所述支架可拆卸地连接在一起，当不需要较多数量的所述作用电极时，可将多余的作用电极从所述支架移除。同时，所述支架上可保留一定数量的所述作用电极的接入接口。从而所述可拆卸式动物情绪脑电分析检测装置可实现根据动物脑部头皮位置的大小，决定采用插入工作电极的数量，以便完成相应头皮区域的脑电信号采集。当需要采集头皮区域多个位置的脑电信号时，可将多个工作电极接入到所述动物情绪脑电检测分析装置中。所述脑电分析装置前部设置有USB接口，可通过标准USB方式将所述脑电分析模块插入至所述支架，实现了所述脑电分析装置可拆卸地安装至所述支架，并且当采集到脑电信号过于复杂，所述脑电分析装置信号处理有困难时，可方便地更换脑电分析装置。所述工作电极与所述支架之间设置有撑架，撑架采用可伸缩可变形材料制成，其可根据工作电极在头皮上的安放位置进行伸缩可弯曲，使用方便，在进行脑电信号采集时操作简单，省时省力，减轻了传统头盔式或发带式头戴设备的贴合不紧密的问题。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置，其特征在于，包括电源模块、脑电采集模块、支架和脑电分析模块；

所述脑电采集模块包括设置在所述支架上的采用单级导联布置的作用电极和参考电极，所述作用电极和所述参考电极等间距排列、对称布置，所述作用电极和所述参考电极分别通过撑架可插入式连接至所述支架；

所述脑电分析模块内设置有脑电信号预处理模块、脑电信号特征提取模块和数据输出模块，所述脑电信号预处理模块的数据输出端与特征提取模块的数据输入端连接，所述特征提取模块的数据输出端与数据输出模块的数据输入端连接；

所述脑电信号预处理模块通过标准USB接口连接到所述支架；以及

所述电源模块为所述脑电采集模块和脑电分析模块供电。

2.如权利要求1所述的可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置，其特征在于，包括第一参考电极和第二参考电极，所述支架上具有所述第一参考电极的第一接入接口和所述第二参考电极的第二接入接口。

3.如权利要求2所述的可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置，其特征在于，所述第一参考电极和第二参考电极分别于从所述支架延伸出来，通过所述撑架将所述第一参考电极和第二参考电极分别放置在左侧和右侧耳后从颞骨乳突部的底面突出的圆锥形突出处。

4.如权利要求1所述的可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置，其特征在于，所述支架上具有至少一个所述作用电极的接入接口。

5.如权利要求1所述的可拆卸式动物情绪脑电检测分析装置，其特征在于，还包括辅助设备，所述辅助设备为固定安装于所述支架外侧的能够产生节律性高强度闪光刺激或音乐刺激的诱发装置。