CN212066710U - 入发式脑电帽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的入发式脑电帽，包括：基座，若干脑电干电极，若干细长形的支撑杆，所述支撑杆一端连接到基座，所述支撑杆另一端连接脑电干电极，所述该若干支撑杆均成弯曲形态并在支撑杆另一端成向中心聚拢的趋势。本实用新型的脑电帽佩戴过程简便，基本无需调节；得益于细丝的高弹性，帽子适应的头围范围广；得益于细丝的直径小，可轻易被头发覆盖或遮掩，美观、自然；质量轻，佩戴舒适。

Description

入发式脑电帽

技术领域

本实用新型属于脑机交互辅助设备，具体涉及一种入发式脑电帽。

背景技术

脑电帽是一种装配脑电采集电极并将其稳定放置在头部的装置。常用的脑电帽是配合Ag/AgCl湿电极使用的弹性织物脑电帽。这种湿电极通常为桶状或碗状，不需要穿过头发直接接触头皮，需要靠导电膏来润湿头发并与头皮形成电连接。这种脑电帽在使用时需要通过电极预留的孔隙逐个注入足量导电膏消除头发阻碍形成一个较低的电极/组织阻抗界面，尽管这种湿电极脑电帽仍在广泛使用，但在使用时其存在着以下不足：

湿电极脑电帽的佩戴和打胶仅靠者本人很难操作，需要专业人员辅助且操作过程费时费力，导电膏的注入过程长，其残留给使用者和电极的维护都带来不便，不利于日常应用；其次，导电膏会随时间推移而变干，继而增大界面阻抗，不适于长期的脑电监测。

干电极是针对湿电极的缺陷发展而来的一种新型传感技术，其无需配合导电膏可以直接接触头皮，即戴即用，用后无需清理，是脑状态监护和脑机接口技术等穿戴式脑电技术走向实际应用的关键技术。

干电极与湿电极相比，没有了导电膏辅助，电极体本身需要和头皮直接接触。接触阻抗一方面取决于电极的导电材料，另一方面取决于电极的固定装置，稳定可靠的固定结构不仅可以使电极顺利穿过头发接触头皮，还可以为电极提供稳定的压力形成良好的接触界面。目前的干电极脑电帽固定结构相对笨重复杂，在运动状态下惯性较大，容易在头部运动时与头皮之间产生滑动位移，导致信号质量下降。

针对上述问题，快速佩戴轻便舒适的干电极及脑电帽系统的研制是脑-机接口技术走向日常应用需要迫切解决的技术。

实用新型内容

本实用新型脑电帽，通过提供弹力内聚合结构，使得脑电帽，具有较为简单的结构，对不同头型具有较好的适应性，并且在佩戴过程简便，基本无需调节；得益于细丝的高弹性，帽子适应的头围范围广；得益于细丝的直径小，可轻易被头发覆盖或遮掩，美观、自然；质量轻，佩戴舒适。

本实用新型公开的入发式脑电帽，包括：

基座，

若干脑电干电极，

若干细长形的支撑杆，支撑杆一端连接到基座，支撑杆另一端连接脑电干电极，该若干支撑杆均成弯曲形态并在支撑杆另一端成向中心聚拢的趋势。

本实用新型公开的入发式脑电帽的一种改进，基座中至少其部分具有在垂直于其延伸方向的弹性回复能力的弹性结构，支撑杆至少其部分具有在不平行于其延伸方向的弹性回复能力的弹性结构。

本实用新型公开的入发式脑电帽的一种改进，弹性结构包括橡胶杆或者弹簧或者弹性金属杆。

本实用新型公开的入发式脑电帽的一种改进，支撑杆在垂直于其延伸方向的截面为圆形或方形或椭圆形。

本实用新型公开的入发式脑电帽的一种改进，入发式脑电帽还包括放大电路，放大电路与脑电干电极电连接并对其获取的检测信号进行放大。

本实用新型公开的入发式脑电帽的一种改进，放大电路设置于基座。

本实用新型公开的入发式脑电帽的一种改进，设置于基座的放大电路与设置于支持杆另一端的脑电干电极之间通过沿支撑杆设置的连接线进行电连接。

本实用新型公开的入发式脑电帽的一种改进，脑电干电极为Ag/AgCL烧结干电极或者纯银干电极或者复合干电极，复合干电极为以高分子材料为基材，并在其至少部分表面形成Ag/AgCL层或者Ag层的电极。

本实用新型公开的入发式脑电帽的一种改进，脑电干电极为圆形的或方形的或椭圆的。

本实用新型入发式干电极脑电帽一种结构方案，主要包括：

一组可穿过头发的细丝弹力杆；安装在弹力杆上的小尺寸(入发式)脑电干电极；以及与电极连接的放大电路。

脑电干电极，用于采集脑电信号；

细弹力支撑杆，全部或部分可隐藏在头发下，用于固定脑电干电极，其横截面可以是圆形，方形，椭圆等任何合适的形状，材质可以是金属或高分子材料；

基座，用于固定支撑杆，材质可以是金属或高分子材料；

作为一种改进，干电极，可以是球形，圆柱形，圆锥形等任何合适的形状；

作为一种改进，干电极材质可以是Ag/AgCL烧结而成,也可以用高分子材料作为基材，表层覆盖Ag/AgCL,也可以直接用纯银材质；

作为一种改进，弹力支撑杆，是用金属或高分子材质成型弯曲细杆，其截面可以是圆形，方形，椭圆形等各种合适的形状。

作为一种改进，弹力支撑杆，可以固定脑电干电极，固定方式可以是粘接，注塑，焊接等；

作为一种改进，基座，为不导电材质，用于固定弹力支撑杆和信号放大器，固定之后的支撑杆呈爪式，可以穿过受试者的头发，并固定在头上。

其中，本方案的脑电干电极，脑电干电极整体较小，便于使用时穿过头发，其形状根据实际使用需要可以是球形，圆柱形，锥形等任何合适的形状；脑电干电极材质可以是Ag/AgCL烧结而成,也可以用高分子材料作为基材，表层覆盖Ag/AgCL,也可以直接用纯银材质或者其它任何适合作为电极的材质。

弹力支撑杆，弹力支撑杆是一种具有一定形状的细杆，数量可以是任何合适的根数，将脑电干电极固定在弹力支撑杆末端，固定方式可以是粘接，注塑，焊接等，支撑杆带动干电极，在头皮上滑行到干电极所需的测量位置；弹力支撑杆横截面可以是圆形，方形，椭圆形等各种合适的形状；弹力支撑杆长度可以是任何适合使用的长度；弹力支撑杆是用金属或高分子材质成型成所需的形状。

基座，基座是用来固定数根弹力支撑杆，以形成支撑杆的内向抓取力；基座同时用来固定信号放大器，基座材质为不导电材质。

信号放大器(可以是一块PCB板上形成的放大器元件，也可以是一种另外的具有单独封装的放大器部件)，信号放大器，跟脑电干电极连接，将脑电干电极采集到的信号传输给放大器，经放大器处理后传出到电脑或其它设备，信号放大器跟脑电干电极的连接可以通过弹力支撑杆，也可以通过导线连接。

本实用新型方案是提供一款用于采集人体脑电信号的装置，包括电极，支撑杆，基座，放大器，导线等。电极可以采集脑电信号，电极固定在支撑杆上，支撑杆为较细的弯曲弹力杆，数根支撑杆固定在基座上，形成一定的整体抓握能力，使用时支撑杆带着电极像梳子梳头一样穿过头发，接触头皮，并滑移到适当位置，靠整体抓握力将电极固定在头上。电极采集的脑电信号，通过导线传输给放大器，放大器通过蓝牙，无线或有线等技术将脑电信号传输到电脑进行分析应用。该设备适用于需要采集脑电信号的各个领域，如医疗，教育，娱乐等。

本实用新型的电极帽由若干根高弹细杆组成，每个细杆末端安装一个干电极触点。细杆与电极触点的横向尺寸(横截面半径或边长)较小，可像梳齿一样轻松穿过头发与头皮接触。

本实用新型克服了现有技术一直以来存在的如下问题，在脑电帽的使用中，干电极虽然存在方便快捷的优势，但是由于头发干扰问题等多种原因，干电极在信号采集方面的性能远不如湿电极。本实用新型使用较细的脑电干电极和弹力支撑杆，采用滑入方式，可以轻松地拨开头发，让干电极到达所需测量位置，并很好地接触头皮，减少头发的干扰，有利于提高脑电干电极采集信号的性能；滑入式的配戴方式操作简单，且脑电干电极和支撑都可以隐藏在头发里，方便美观，适用于需要脑机接口的各个领域。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型入发式干电极脑电帽的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但该等实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

本实用新型方案公开的入发式脑电帽，包括：基座3，若干脑电干电极1，若干细长形的支撑杆2，支撑杆2一端连接到基座3，这里支撑杆2与基座3的连接可以为采用插孔或插槽等之类的将支撑杆2通过插拔的形式活动连接，以及采用螺丝或者螺杆配合基座3和支撑杆2在连接位置的通孔螺孔等而实现的螺纹连接；当然也可以采用整体连接的形式，比如将支撑杆2采用类似焊接、一体成型之类的形式使基座3和支撑杆2成一体连接的形式。支撑杆2另一端连接脑电干电极1，这里的连接同样可以采用如前述的插孔插槽或者螺纹连接或者焊接之类的形式，只需要进行适应性的调整相关结构即可。该若干支撑杆2均成弯曲形态并在支撑杆2另一端成向中心聚拢的趋势，这里的聚合趋势，如图1所示，是由于支撑杆2在整体或者部分的弯曲形成导致的，这种聚合就使得电极能够贴合到采集部位而实现有效采集，并且通过被赋予的适当的弯曲弹性能力而使得若干电极之间形成的空间是可以适当调整的，并且使相应的电极受到向中心聚拢的趋势，而实现贴的目的。

当然需要注意的是，这里的弹性能力可以是由于基座3中至少其部分具有在垂直于其延伸方向的弹性回复能力的弹性结构，也就是基座3至少有部分结构具有在如图1中延展面的法向方向或者其他非平行于其延展面的方向具有一定的弹性(这是由于在使用中基座3基本不会发生在其延展方向的形变，故而这个方向的弹性力不具有太大的意义)，从而使得在支撑杆2端部的电极在被撑开时，基座3提供的弹性能够使支撑杆2带动电极向中心有回复聚拢的趋势，而端部的电极导致贴合检测位。

这里的弹性能力也可以是由于支撑杆2至少其部分具有在不平行于其延伸方向(该方向指在以支撑杆2上的一点判定时，以其不平行于该点切线的方向为弹性回复能力的弹性方向)的弹性回复能力的弹性结构，这种弹性结构使得支撑杆2在受到外力作用而由图1所示的自由形态，由中心向外扩展时，可以由于该弹性力而自行具有向中心部位聚拢的趋势，而使得支撑杆2端部的电极贴合检测位。这里的弹性结构包括橡胶杆或者弹簧或者弹性金属杆等质量的结构获得。

在前述方案中，支撑杆2在垂直于其延伸方向的截面为圆形或方形或椭圆形。

当然，为了检测的方便，在包括而不前述方案中，这种入发式脑电帽还包括放大电路4(放大电路上还可以设置有为外接设备数据获取的数据接口，以实现检测脑电数据的传输)，放大电路4与脑电干电极1电连接并对其获取的检测信号进行放大，以获得更为准确精确的检测信号。此时放大电路4(可以使一块集成电路板也可以是如图1所示的放大器)可以直接地设置于基座3，而将电极与放大电路4直接实现检测信号的联系即可，这种联系可以通过无线信号比如红外、蓝牙、WiFi等无线连接实现，也可以通过光纤、数据电缆等有线连接实现。比如，采用有线连接时，可以采用，设置于基座3的放大电路4与设置于支持杆另一端的脑电干电极1之间通过沿支撑杆2设置的连接线进行电连接。

此外，这里的脑电干电极1可以本领域的常用电极，比如为Ag/AgCL烧结干电极或者纯银干电极或者复合干电极，复合干电极为以高分子材料(如以PP、PE、橡胶等)为基材，并在其至少部分表面形成Ag/AgCL层或者Ag层的电极。

此外，脑电干电极1为圆形的或方形的或椭圆的。

本实施例提供了一种入发式干电极脑电帽，包括脑电干电极1，支撑杆2，基座3，信号放大器4，本实例中，脑电干电极1，是Ag/AgCL烧结的直径为1～2mm的球体，弹力支撑杆2是不锈钢成型的直径为1～2mm的弹力杆，脑电干电极固定到弹力杆上；基座3，用高分子材料加工成型，不导电，数根弹力支撑杆可以固定可基座上，形成内向的抓握力，可以直接固定在受试者头上；信号放大器4是用来接收，处理和发射从脑电干电极上传来的脑电信号。

使用时，将脑电帽放在受试者头部头顶位置，轻轻用力下压，脑电干电极1在弹力支撑杆2的带动下滑入头发，在头皮上滑动到所需位置，利用弹力支撑杆的抓握力固定在受部都头部，脑电干电极1采集到的信号通过不锈钢的弹力支撑杆2传到基座3，再通过埋入基座3的导线传导至信号放大器4，信号放大器接收到信号处理后利用蓝牙技术发射至电脑或其它设备。

使用时，由于弹力支撑杆适应性比较大，该入发式干电极脑电帽可以同时适用于不同的头型，且戴取方便，整体简洁美观。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.入发式脑电帽，其特征在于，包括：

基座，

若干脑电干电极，

若干细长形的支撑杆，所述支撑杆一端连接到基座，所述支撑杆另一端连接脑电干电极，所述该若干支撑杆均成弯曲形态并在支撑杆另一端成向中心聚拢的趋势。

2.根据权利要求1所述的入发式脑电帽，其特征在于，所述基座中至少其部分具有在垂直于其延伸方向的弹性回复能力的弹性结构，或所述支撑杆中至少其部分具有在不平行于其延伸方向的弹性回复能力的弹性结构。

3.根据权利要求2所述的入发式脑电帽，其特征在于，所述弹性结构包括橡胶杆或者弹簧或者弹性金属杆。

4.根据权利要求1-3任一所述的入发式脑电帽，其特征在于，所述支撑杆在垂直于其延伸方向的截面为圆形或方形或椭圆形。

5.根据权利要求1所述的入发式脑电帽，其特征在于，所述入发式脑电帽还包括放大电路，所述放大电路与脑电干电极电连接并对其获取的检测信号进行放大。

6.根据权利要求5所述的入发式脑电帽，其特征在于，所述放大电路设置于基座。

7.根据权利要求6所述的入发式脑电帽，其特征在于，所述设置于基座的放大电路与设置于支持杆另一端的脑电干电极之间通过沿支撑杆设置的连接线进行电连接。

8.根据权利要求1所述的入发式脑电帽，其特征在于，所述脑电干电极为Ag/AgCL烧结干电极或者纯银干电极或者复合干电极，所述复合干电极为以高分子材料为基材，并在其至少部分表面形成Ag/AgCL层或者Ag层的电极。

9.根据权利要求1或8所述的入发式脑电帽，其特征在于，所述脑电干电极为圆形的或方形的或椭圆的。

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