CN212327192U - 一种脑力疲劳干预设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种脑力疲劳干预设备。所述脑力疲劳干预设备包括：头箍本体和设置在头箍本体上的前、后直流电流发生器，左、右磁刺激发生器，左、右心电采集电极，左、右耳机，以及电路板；前、后直流电流发生器分别位于前额中部和脑后；左、右耳机分别设置在头箍本体的左侧和右侧；前直流电流发生器的左侧设置左磁刺激发生器，前直流电流发生器的右侧设置右磁刺激发生器；左磁刺激发生器与左耳机之间设置左心电采集电极；右磁刺激发生器与右耳机之间设置右心电采集电极；电路板均与直流电流发生器、磁刺激发生器、心电采集电极和耳机电连接。本实用新型采用复合干预手段实现了脑力疲劳干预，提高了干预精准度。

Description

一种脑力疲劳干预设备

技术领域

本实用新型涉及医疗康复保健技术领域，特别是涉及一种脑力疲劳干预设备。

背景技术

脑力疲劳的最好的缓解方式就是睡觉，充足的睡眠时间和良好的睡眠质量对于保证人们正常的身心健康、认知能力和工作表现至关重要。然而，中国国民的失眠发生率为38％，老人是呼吸暂停病症的高发人群，比例达40％，此外，儿童、成人发病率各为20％。睡眠障碍成为制约现代社会和谐的一个主要因素。

人类的睡眠中，在新陈代谢等一切生理功能活动下降的同时，机体处于保护性抑制状态，可以使疲劳的细胞得以修复。此外，睡眠时，合成代谢大于分解代谢，为机体储备能量物质及营养物质，使人们恢复体力和精力，以保证白天的劳动效率。

实现脑疲劳的缓解关键技术主要可分为两个部分：脑疲劳度监测和脑疲劳缓解的干预手段。临床上多采用多导睡眠监护仪(PSG)作为睡眠分期和脑疲劳状态评估，其价格昂贵、部署复杂、受试者体验较差，很难大规模采用。

目前，市场上存在的脑力疲劳干预设备，通常使用单一的声刺激、电刺激或磁刺激手法以达到缓解脑疲劳、促进睡眠或治疗失眠的目的。例如，现有的脑力疲劳干预设备有：采用五音律乐曲复合流水声、鸟叫声、潮水声、风声等组合成一个复合的声音，并将该复合声供患者使用，让使用者舒缓愉悦，避免高强度的噪声导致的听力下降，达到引导注意力、改善睡眠状态的目的。采用经皮电刺激神门穴治疗失眠和焦虑的装置，对目标穴位进行精准刺激，通过将单穴位电极贴附在人体神门穴表面皮肤，通过电刺激发生器发出脉冲方波，用于改善失眠和焦虑症状。采用磁场聚焦方法，通过将磁体按照一定的顺序进行组合，利用同名磁极相互靠近时磁力线会相互排斥的原理，将磁力线聚集在所需的区域，有效提高磁场刺激强度，从而影响人体组织的代谢活动，达到改善睡眠质量地目的。

由此可知，现有的脑力疲劳干预设备虽然能在一定程度上改善脑力疲劳，能达到改善睡眠质量的目的，但是由于采用的都是单一物理干预手段，因此存在干预精准度低的缺点。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种复合干预手段的脑力疲劳干预设备，以提高干预精准度，从而更稳定、更快速、更大程度的达到更好的脑力疲劳缓解效果，提高睡眠质量。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种脑力疲劳干预设备，包括：头箍本体和设置在所述头箍本体上的前直流电流发生器、后直流电流发生器、左磁刺激发生器、右磁刺激发生器、左心电采集电极、右心电采集电极、左耳机、右耳机和电路板；

所述前直流电流发生器位于前额中部；所述后直流电流发生器位于脑后；所述左耳机设置在所述头箍本体的左侧，所述右耳机设置在所述头箍本体的右侧；所述前直流电流发生器的左侧设置左磁刺激发生器，所述前直流电流发生器的右侧设置右磁刺激发生器；所述左磁刺激发生器与所述左耳机之间设置左心电采集电极；所述右磁刺激发生器与所述右耳机之间设置右心电采集电极；所述前直流电流发生器、所述后直流电流发生器、所述左磁刺激发生器、所述右磁刺激发生器、所述左心电采集电极、所述右心电采集电极、所述左耳机、所述右耳机均与所述电路板电连接。

可选的，所述头箍本体包括前箍体和连接部；所述前箍体为不封闭的环形箍；所述前箍体的端部通过所述连接部连接；所述前直流电流发生器、所述左磁刺激发生器、所述右磁刺激发生器、所述左心电采集电极、所述右心电采集电极、所述左耳机和所述右耳机均设置在所述前箍体的内侧；所述后直流电流发生器设置在所述连接部的内侧；所述电路板设置在所述连接部的内部。

可选的，所述前直流电流发生器和所述后直流电流发生器均为直流电刺激电极。

可选的，所述左磁刺激发生器和所述右磁刺激发生器均为磁刺激线圈。

可选的，所述左心电采集电极和所述右心电采集电极均为单导心电电极。

可选的，所述头箍本体为头戴式箍体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提出了一种脑力疲劳干预设备，脑力疲劳干预设备包括头箍本体和设置在所述头箍本体上的前直流电流发生器、后直流电流发生器、左磁刺激发生器、右磁刺激发生器、左心电采集电极、右心电采集电极、左耳机、右耳机和电路板。由心电采集电极获得佩戴者的心电信号；由直流电流发生器产生直流电实现经颅电刺激；由耳机播放音频实现脑疲劳的声音干预；由磁刺激发生器产生弱强度磁刺激实现对脑额叶区和医明(耳后侧)等主要穴位的重复连续磁刺激。本实用新型通过设置直流电流发生器、磁刺激发生器和耳机，实现了采用声、电、磁三种物理刺激的复合干预，干预精准度高，从而更稳定、更快速、更大程度的达到了更好的脑力疲劳缓解效果，提高了睡眠质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一种脑力疲劳干预设备在一个方向上的结构图；

图2为本实用新型实施例一种脑力疲劳干预设备在另一个方向上的结构图；

图3为本实用新型实施例电路板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例采集模块的电路原理图；

图5为本实用新型实施例干预输出模块中直流电刺激输出干预驱动电路的原理图；

图6为本实用新型实施例干预输出模块中磁刺激模块的电压电流转换电路的原理图；

图7为本实用新型实施例电源管理模块的电路原理图；

图8为本实用新型实施例传输处理模块的电路原理图；

图9为本实用新型脑力疲劳干预设备的使用流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例一种脑力疲劳干预设备在一个方向上的结构图；图2为本实用新型实施例一种脑力疲劳干预设备在另一个方向上的结构图。

参见图1-图2，本实施例的脑力疲劳干预设备，包括：头箍本体和设置在所述头箍本体上的前直流电流发生器1、后直流电流发生器2、左磁刺激发生器3、右磁刺激发生器4、左心电采集电极5、右心电采集电极6、左耳机7、右耳机8和电路板9。

所述前直流电流发生器1位于前额中部；所述后直流电流发生器2位于脑后；所述左耳机7设置在所述头箍本体的左侧，所述右耳机8设置在所述头箍本体的右侧；所述前直流电流发生器1的左侧设置左磁刺激发生器3，所述前直流电流发生器1的右侧设置右磁刺激发生器4；所述左磁刺激发生器3与所述左耳机7之间设置左心电采集电极5；所述右磁刺激发生器4与所述右耳机8之间设置右心电采集电极6；所述前直流电流发生器1、所述后直流电流发生器2、所述左磁刺激发生器3、所述右磁刺激发生器4、所述左心电采集电极5、所述右心电采集电极6、所述左耳机7、所述右耳机8均与所述电路板9电连接。

作为一种可选的实施方式，所述头箍本体包括前箍体10和连接部11；所述前箍体10为不封闭的环形箍；所述前箍体10的端部通过所述连接部11连接；所述前直流电流发生器1、所述左磁刺激发生器3、所述右磁刺激发生器4、所述左心电采集电极5、所述右心电采集电极6、所述左耳机7和所述右耳机8均设置在所述前箍体10的内侧；所述后直流电流发生器2设置在所述连接部11的内侧；所述电路板9设置在所述连接部11的内部。

作为一种可选的实施方式，所述前直流电流发生器1和所述后直流电流发生器2均为直流电刺激电极。

作为一种可选的实施方式，所述左磁刺激发生器3和所述右磁刺激发生器4均为磁刺激线圈。

作为一种可选的实施方式，所述左心电采集电极5和所述右心电采集电极6均为单导心电电极。

作为一种可选的实施方式，所述头箍本体为便携头戴式箍体。

作为一种可选的实施方式，所述脑力疲劳干预设备，还包括上位机；所述上位机与所述电路板9无线连接。本实施例中，所述上位机与所述电路板9的通讯方式为WiFi无线通讯。所述上位机用于控制声卡以及上位机控制软件。所述上位机控制软件为现有的控制软件。具体的，所述上位机可以为电脑。

作为一种可选的实施方式，所述上位机控制软件采用现有的分析方法对接收到的心电采集电极采集到的心电信号进行分析得到佩戴者的节律情况和脑疲劳程度。所述上位机控制软件根据佩戴者的节律情况和脑疲劳程度确定即时、快速的声音干预方案、稳定有效的电刺激干预方案和具有长效改善功能的磁刺激干预方案。上位机控制输出的声音干预方案、电刺激干预方案和磁刺激干预方案均可通过现有的方法确定。例如，采用文献SleepMusicalization:Automatic Music Composition from Sleep Measurements中记载的合成音乐的方式可以确定声音干预方案；采用文献“一种基于穴位电刺激的驾驶疲劳的检测缓解系统及方法”记载的电刺激方式确定电刺激干预方案；采用文献“重复经颅磁刺激(rTMS)提高睡眠质量的研究”中记载的磁刺激方式可以确定磁刺激干预方案。

作为一种可选的实施方式，图3为本实用新型实施例电路板的结构示意图，参见图3，所述电路板9包括采集模块901、干预输出模块902、电源管理模块903和传输处理模块904。其中，采集模块901的电路原理图如图4所示，图4中ELE_RA、ELE_LA、ELE_LL是心电采集的模拟信号输入点，心电信号模拟输入，然后经过U1实现模拟到数字的转换。干预输出模块902包括两部分电路结构，第一部分为直流电刺激输出干预驱动电路，如图5所示，图5中有CLR、LATCH、SCLK、DIN、SDO接收传输处理模块的信息，以改变IOUT电流输出的大小；第二部分为磁刺激模块的电压电流转换电路，如图6所示，图6中电压信号经过R8输入，然后经过U4A、U0A和Q1后输出一定的电流信号，用来驱动磁刺激线圈。电源管理模块903的电路原理图如图7所示，传输处理模块904的电路原理图如图8所示。所述采集模块901用于控制所述左心电采集电极5和所述右心电采集电极6采集佩戴者的心电信号；所述干预输出模块902用于控制所述前直流电流发生器1和所述后直流电流发生器2采用经颅电刺激(transcranial direct current stimulation，tDCS)方式对大脑前额叶皮层进行直流电刺激的方式，产生电干预信号、控制所述左磁刺激发生器3和所述右磁刺激发生器4采用对前额和医明穴位等部位进行弱强度磁刺激的方式，产生磁干预信号以及控制所述左耳机7和所述右耳机8采用粉红噪音与舒缓曲循环播放的方式产生声干预信号；所述电源管理模块903用于对供电电源进行管理，控制经颅电刺激(tDCS)发生电路发生电信号；所述传输处理模块904用于传输和处理所述心电信号。

作为一种可选的实施方式，所述传输处理模块904为功率放大器。

作为一种可选的实施方式，所述左耳机7和所述右耳机8均为高品质耳机；所述左耳机7设置于所述头箍本体的左侧T型区底部；所述右耳机8设置于所述头箍本体的右侧T型区底部。

本实施的脑力疲劳干预设备，采用磁刺激干预手段的磁刺激发生器对前额和医明穴位等产生弱强度磁刺激；采用电刺激干预手段的直流电流发生器，以经颅电刺激(tDCS)方式对大脑前额叶皮层进行直流电刺激；采用为获得佩戴者生理电信号的心电采集电极采集佩戴者的心电信息；采用声刺激干预手段的耳机循环播放粉红噪音与舒缓曲，这样同时采用声、电、磁三种刺激干预方式实现对佩戴者的脑力疲劳的检测和缓解，实现了复合干预，从而提高了干预精准度，达到了脑力检测脑力疲劳、改善睡眠状态的目的。

图9为本实用新型脑力疲劳干预设备的使用流程图。本实用新型脑力疲劳干预设备的使用流程如下：

左心电采集电极5和右心电采集电极6采集得到佩戴者心电信息后，将所得的心电信号传递给电路板9的采集模块901。

电路板9的传输处理模块904与上位机进行通讯将得到的心电信号传输给上位机(电脑)；电脑控制上位机软件将得到的心电信号处理分析得到佩戴者的节律情况和脑疲劳程度；上位机软件确定即时、快速的声音干预，稳定有效的电刺激干预和具有长效改善功能的磁刺激干预的综合干预方案；电脑将制定的方案传输给电路板9的传输处理模块904。

电路板9接收到干预方案之后：

一方面，电脑控制声卡发生相应的音乐信号，并由干预输出模块902驱动左耳机7和右耳机8播放方案中设定的循环粉红噪音+舒缓曲。

一方面，上位机控制软件和电源管理模块903控制磁刺激发生电路发生相应的磁刺激信号，经功率放大器放大后由干预输出模块902驱动磁刺激线圈拟在前额、医明等穴位产生磁刺激。

另一方面，电源管理模块903控制tDCS电刺激发生电路发生相应的直流电刺激信号，经功率放大器放大后由干预输出模块902控制直流电刺激电极拟在大脑前额叶皮层进行阴极电刺激，从而实现精准高效干预的目的。

这样三种干预手段同时进行，提高了干预的精准度，达到了缓解佩戴者脑力疲劳、促进睡眠、缓解失眠症状的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种脑力疲劳干预设备，其特征在于，包括：头箍本体和设置在所述头箍本体上的前直流电流发生器、后直流电流发生器、左磁刺激发生器、右磁刺激发生器、左心电采集电极、右心电采集电极、左耳机、右耳机和电路板；

所述前直流电流发生器位于前额中部；所述后直流电流发生器位于脑后；所述左耳机设置在所述头箍本体的左侧，所述右耳机设置在所述头箍本体的右侧；所述前直流电流发生器的左侧设置左磁刺激发生器，所述前直流电流发生器的右侧设置右磁刺激发生器；所述左磁刺激发生器与所述左耳机之间设置左心电采集电极；所述右磁刺激发生器与所述右耳机之间设置右心电采集电极；所述前直流电流发生器、所述后直流电流发生器、所述左磁刺激发生器、所述右磁刺激发生器、所述左心电采集电极、所述右心电采集电极、所述左耳机、所述右耳机均与所述电路板电连接。

2.根据权利要求1所述的一种脑力疲劳干预设备，其特征在于，所述头箍本体包括前箍体和连接部；所述前箍体为不封闭的环形箍；所述前箍体的端部通过所述连接部连接；所述前直流电流发生器、所述左磁刺激发生器、所述右磁刺激发生器、所述左心电采集电极、所述右心电采集电极、所述左耳机和所述右耳机均设置在所述前箍体的内侧；所述后直流电流发生器设置在所述连接部的内侧；所述电路板设置在所述连接部的内部。

3.根据权利要求1所述的一种脑力疲劳干预设备，其特征在于，所述前直流电流发生器和所述后直流电流发生器均为直流电刺激电极。

4.根据权利要求1所述的一种脑力疲劳干预设备，其特征在于，所述左磁刺激发生器和所述右磁刺激发生器均为磁刺激线圈。

5.根据权利要求1所述的一种脑力疲劳干预设备，其特征在于，所述左心电采集电极和所述右心电采集电极均为单导心电电极。

6.根据权利要求1所述的一种脑力疲劳干预设备，其特征在于，所述头箍本体为头戴式箍体。

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