CN217566092U - 脑机装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种脑机装置,包括:连接器、开关阵列以及处理组件;连接器包括至少一个连接插针,用于与电极进行电连接;连接器包括至少一个连接接口,用于与开关阵列连接,开关阵列中的至少一个开关与处理组件连接;开关阵列用于使所述电极通过所述连接器和所述开关阵列中对应的开关,与所述处理组件连接,以将所述电极采集到的脑电信号传输至所述处理组件,或者通过所述电极输出电刺激。根据本实用新型的实施例的脑机装置,可通过连接器连接至少一个电极,从而扩展脑机装置的功能,并通过开关来选择使电极与处理组件的连接方式,从而使得脑机装置同时具备脑电信号采集和电刺激的功能。

Description

脑机装置
技术领域
本实用新型涉及电子设备领域,尤其涉及一种脑机装置。
背景技术
近年来,基于侵入式颅内电极的脑电信号采集是脑机接口技术发展重点关注的领域。通过颅内电极记录脑电信号,避免了颅骨、头皮等人体组织结构的低通滤波效应,能够获得频率范围更宽、信号强度更强的脑电信号,同时,通过电极的设计可以采集多神经元放电的局部场电位信号,也可以采集单个神经元细胞的电信号,为脑机接口相关应用奠定了重要的数据基础。然而,由于侵入式手术复杂且安全性风险高,目前仅用于适用于需要进行开颅手术患者。
癫痫目前以是中国第二大神经系统疾病,仅次于头痛。中国流行病学调查显示全国有超过1000万活跃癫痫患者,约30%的癫痫患者需要通过外科干预的方式进行治疗。其中,对癫痫患者进行中长期(几天到数周)的头皮、颅内脑电监护是实施治疗的关键。在相关技术中,通常采用sEEG(stereoelectroencephalography,立体脑电图)的方式,在癫痫患者头部植入数十根电极,并利用床旁脑电图机对患者进行数周的脑电信号采集,获得脑电图,最后通过临床医生识图的方法,确定患者致痫灶,并制定治疗与手术方案。
然而,当前临床中广泛使用的床旁脑电图机由于存在难以离开临床环境、功能单一等方面的缺陷,难以满足对患者颅内脑电监护的需求。
实用新型内容
本实用新型提出了一种脑机装置,包括:连接器、开关阵列以及处理组件;所述连接器包括至少一个连接插针,用于与电极进行电连接;所述连接器还包括至少一个连接接口,用于与所述开关阵列连接,所述开关阵列中的至少一个开关与所述处理组件连接;所述开关阵列用于使所述电极通过所述连接器和所述开关阵列中对应的开关,与所述处理组件连接,以将所述电极采集到的脑电信号传输至所述处理组件,或者通过所述电极输出电刺激。
在一种可能的实现方式中,所述连接器的至少一个连接插针按照行列排布,所述连接器上的第一平面上覆盖有屏蔽层,所述连接插针与屏蔽层之间包括绝缘镀膜,所述第一平面为具有所述插针的平面。
在一种可能的实现方式中,所述连接器包括金属外壁,所述屏蔽层与所述金属外壁电连接。
在一种可能的实现方式中,所述连接插针之间的中心距大于或等于所述连接插针的径向截面直径的2倍。
在一种可能的实现方式中,所述处理组件包括封装部件、处理部件、以及采集支路中的采集部件和刺激支路中的刺激部件。
在一种可能的实现方式中,所述开关与所述采集支路连接,以将所述电极采集到的脑电信号传输至所述处理组件。
在一种可能的实现方式中,所述开关与所述刺激支路连接,以通过所述电极输出电刺激。
在一种可能的实现方式中,所述封装部件用于对所述处理部件、所述采集部件和所述刺激部件进行封装。
在一种可能的实现方式中,所述处理组件还包括屏蔽部件,所述采集部件位于所述屏蔽部件内,所述屏蔽部件用于对所述采集部件进行屏蔽。
在一种可能的实现方式中,所述处理组件还包括无线通信部件,所述无线通信部件与所述采集部件和/或处理部件连接。
在一种可能的实现方式中,所述无线通信部件包括多个天线,所述天线设置于所述连接器的对侧。
在一种可能的实现方式中,所述采集部件的位置与所述连接器相邻近,所述无线通信部件包括通信芯片,所述通信芯片与所述天线相邻近。
在一种可能的实现方式中,所述处理组件还包括至少一个功能接口,设置在与所述天线所在位置的相邻侧。
根据本实用新型的实施例的脑机装置,能够通过连接器连接至少一个电极,从而扩展脑机装置的功能,并通过开关来选择各个电极与处理组件的连接方式,可将采集的脑电信号传输至处理组件,也可在处理组件的控制下输出电刺激,从而使得脑机装置同时具备脑电信号采集和电刺激的功能。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,而非限制本实用新型。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明,本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,这些附图示出了符合本实用新型的实施例,并与说明书一起用于说明本实用新型的技术方案。
图1示出根据本实用新型实施例的脑机装置的框图;
图2示出根据本实用新型实施例的连接器的示意图;
图3示出根据本实用新型实施例的处理组件的示意图;
图4示出根据本实用新型实施例的脑机装置的示意图;
图5示出根据本实用新型实施例的脑机装置的分解示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、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。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合,例如,包括A、B、C中的至少一种,可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
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。在一些实例中,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。
图1示出根据本实用新型实施例的脑机装置的框图,如图1所示,所述装置包括:连接器11、开关阵列12以及处理组件13;
所述连接器包括至少一个连接插针,用于与电极(例如,n个电极,n为正整数)进行电连接;
所述连接器还包括至少一个连接接口,用于与所述开关阵列连接,所述开关阵列中的至少一个开关与所述处理组件连接;
所述开关阵列用于使所述电极通过所述连接器和所述开关阵列中对应的开关,与所述处理组件连接,以将所述电极采集到的脑电信号传输至所述处理组件,或者通过所述电极输出电刺激。
根据本实用新型的实施例的脑机装置,能够通过连接器连接至少一个电极,从而扩展脑机装置的功能,并通过开关来选择各个电极与处理组件的连接方式,可将采集的脑电信号传输至处理组件,也可在处理组件的控制下输出电刺激,从而使得脑机装置同时具备脑电信号采集和电刺激的功能。
在一种可能的实现方式中,所述连接器的连接插针的数量可与电极的数量匹配,例如,连接插针的数量等于n,或者,所述连接器的连接插针的数量可多于电极的数量,例如,连接插针的数量大于n,本公开对此不做限制。
在一种可能的实现方式中,各个电极可分别与连接器的连接插针连接,所述还包括至少一个连接接口,所述连接接口与连接插针对应,即,电极可通过连接插针连接至所述连接接口。所述连接接口可与开关阵列中的开关连接,因此,电极可通过所述连接器与开关阵列中的开关连接。
在一种可能的实现方式中,开关阵列中的开关的一端可与所述连接接口连接,另一端可与处理组件连接,例如,与处理组件的刺激支路或采集支路连接。所述开关与所述采集支路连接,以将所述电极采集到的脑电信号传输至所述处理组件。或者,所述开关与所述刺激支路连接,以通过所述电极输出电刺激。即,可通过开关,将电极连接至刺激支路或采集支路。即,通过开关来选择将电极连接至刺激支路,从而可执行输出电刺激的功能,或者,通过开关来选择将电极连接至采集支路,从而可执行采集脑电信号的功能。
在一种可能的实现方式中,由于电极的数量可以是多个,例如,n个(此时,n可代表大于或等于2的整数),开关阵列中开关的数量也可以是多个,例如,n个,因此,每个开关均可控制对应的电极连接至刺激支路或采集支路,从而可实现:全部电极连接至刺激支路,从而执行输出电刺激的功能;全部电极连接至采集支路,从而执行采集脑电信号的功能;部分电极连接至刺激支路,部分电极连接至采集支路,从而分别执行输出电刺激和采集脑电信号的功能。当然,也可存在一些闲置的电极,即,在某个时刻未执行任何功能的电极,在该种情况下,开关可将电极悬空,即,不连接至采集支路,也不连接至刺激支路。本公开对此不做限制。
在一种可能的实现方式中,还可通过开关选择不同的采集模式或刺激模式,例如,连接至采集支路的电极可连接至采集支路的正电平采集端口、负电平采集端口、参考电平端口等,连接至刺激支路的电极可连接至电刺激输出端口、短路电路端口、接地电路端口等,本公开对各电极的具体连接方式不做限制。
在一种可能的实现方式中,为了实现在单个脑机装置中,同时具备脑电信号采集功能和电刺激输出功能,也实现同时具备多个电极进行电刺激输出和/或脑电信号采集工作。则可对各个电极所连接的电路实施信号屏蔽措施,以防止各个电路之间的互相干扰。
在一种可能的实现方式中,所述连接器的各个连接插针之间可进行信号屏蔽,相应地,与连接插针对应的连接接口之间也可进行信号屏蔽。
图2示出根据本实用新型实施例的连接器的示意图,如图2所示,左侧为连接器内侧的示意图,即,多个插针101所在侧面的示意图,所述连接器的至少一个连接插针101按照行列排布。并且,所述连接器上的第一平面上覆盖有屏蔽层102,所述连接插针与屏蔽层之间包括绝缘镀膜,所述第一平面为具有所述插针的平面,即,所述内侧的视图中展示出的平面,所述屏蔽层102可以是导电泡棉等材料的屏蔽层,可起到电磁屏蔽、防静电等作用。所述绝缘镀膜可避免屏蔽层102与连接插针101之间的电连接,并且,所述连接器包括金属外壁103,所述屏蔽层102与所述金属外壁103电连接,其中,金属外壁103的内侧可与地线电连接,因此,通过控制绝缘镀膜的材料和厚度等参数,可改变连接插针和地线之间的寄生电容的参数,从而可对采集到的信号进行滤波,且能够屏蔽干扰信号。进一步地,连接插针101可为圆柱体,在示例中,连接插针101的径向截面直径在0.1mm~1mm之间,本公开对连接插针的直径不做限制。为了避免连接插针之间的信号干扰,所述连接插针之间的中心距可大于连接插针的径向截面直径,例如,所述连接插针之间的中心距大于或等于所述连接插针的径向截面直径的2倍。本公开对连接插针之间的中心距的具体数值不做限制。
在一种可能的实现方式中,如图2所示,左侧为连接器外侧的示意图,例如,与插针对应的连接接口所在侧面的示意图。连接接口可与上述开关阵列中的开关进行连接。在连接器11的外侧,还可包括自锁卡扣104,用于与开关阵列进行自锁连接,使连接更稳定。
在一种可能的实现方式中,所述处理组件包括封装部件、处理部件、以及采集支路中的采集部件和刺激支路中的刺激部件。其中,所述封装部件用于对所述处理部件、所述采集部件和所述刺激部件进行封装。所述采集部件可包括上述正电平采集端口、负电平采集端口、参考电平端口等端口,所述采集部件可包括采集功能所需的芯片和一些电容、电阻等元器件,本公开对采集部件所包括的器件不做限制。所述刺激部件可包括上述电刺激输出端口、短路电路端口、接地电路端口,所述刺激部件可包括刺激功能所需的芯片一些电容、电阻等元器件,本公开对刺激部件所包括的器件不做限制。
在一种可能的实现方式中,所述处理部件和采集部件为所述处理组件内部的采集支路,所述处理部件和刺激部件为所述处理组件内部的刺激支路。处理部件可对连接至采集支路中的电极采集到的脑电信号进行处理,也可控制刺激部件,通过连接至刺激支路中的电极施加电刺激。
图3示出根据本实用新型实施例的处理组件的示意图,如图3所示,所述封装组件可对所述处理部件、采集部件和刺激部件进行封装。使得处理部件的芯片、采集部件的芯片和刺激部件的芯片以及上述电容、电阻等元器件(阻容元件)实现封装集成。并可在封装获得的处理组件的电路板上根据功能对各部件进行分区,例如,左上角为处理部件所在的分区,可包括处理部件的芯片,右上角为刺激部件所在的分区,可包括刺激部件的芯片,右下角为采集部件所在的分区,可包括采集芯片,左下角为上述阻容元件所在的分区,可包括多种阻容元件。此外,在上述封装的电路板上,还可包括其他芯片和/或元器件,例如,射频模组芯片、网络通信芯片、缓存芯片等,本公开对处理组件所包括的芯片及元器件的类型和数量不做限制。
在一种可能的实现方式中,所述处理组件还包括屏蔽部件,所述采集部件位于所述屏蔽部件内,所述屏蔽部件用于对所述采集部件进行屏蔽。如图3所示,可通过屏蔽部件对采集部件的芯片进行屏蔽,从而避免其他芯片和元器件产生的影响,例如,其他信号的影响,或其他元器件的电磁干扰等,可使得采集芯片可获得精度更高的脑电信号,并对微弱的脑电信号进行更准确的处理或预处理。在示例中,可使用溅镀铜共形屏蔽工艺行程对采集部件进行屏蔽的屏蔽部件,从而实现对其他信号和干扰的屏蔽。
在一种可能的实现方式中,所述脑机装置还可无线通信部件,所述无线通信部件与所述采集部件和/或处理部件连接。可用于向外部发送脑电信号,发送处理部件的处理结果,和/或接收外部的指令等。所述无线通信部件包括多个天线,所述天线设置于所述连接器的对侧,即,在脑机装置中,连接器可设置在脑机装置的一侧,而无线通信部件的天线设置于连接器所在侧的对侧。
图4示出根据本实用新型实施例的脑机装置的示意图,如图4所示,所述连接器可位于所述脑机装置的正面一侧,射频天线可位于所述脑机装置的背面一侧,即,所述连接器的对侧。在脑机装置的内部电路布局中,所述采集部件的位置与所述连接器相邻近,所述无线通信部件包括通信芯片,所述通信芯片与所述天线相邻近。例如,采集相关的电路(例如,采集芯片及采集支路中的阻容元件,以及线路)可设置于接近连接器的位置,无线通信部件的芯片(即,通信芯片)、阻容元件及线路等可设置于接近天线的位置。且各个功能之间可进行相互屏蔽,以免造成信号干扰。天线所在一侧的相邻侧(即,图4中的左面或右面)可构造成弧形,便于手部握持,提升脑机装置的便携性,实现对脑电信号的实施采集以及电刺激的实时生成。
在一种可能的实现方式中,所述处理组件还包括至少一个功能接口,设置在与所述天线所在位置的相邻侧,例如,图4中的左面或右面。该功能接口可以是充电接口、网络接口、显示器接口,或连接其他功能单元的接口,本公开对功能接口的类型不做限制。
图5示出根据本实用新型实施例的脑机装置的分解示意图,如图5所示,所述脑机装置可包括外壳,在外壳上的特定位置,可预留至少一个孔,该孔的位置可与脑机装置的连接器的接口以及功能接口的位置匹配,使得电极可经过上述孔,与连接器连接,其他功能单元(例如,显示器、充电器等)可通过孔与所述脑机装置的接口连接。
在一种可能的实现方式中,连接器、开关阵列和处理组件可封装在图5中的封装电路板中,电极可连接至连接器,并通过开关阵列连接至处理组件的采集支路和/或刺激支路,从而实现脑电信号的采集功能,和/或施加电刺激的功能。
根据本实用新型的实施例的脑机装置,能够通过连接器连接至少一个电极,从而扩展脑机装置的功能,并通过开关来选择各个电极与采集支路连接还是与刺激支路连接,从而使得脑机装置同时具备脑电信号采集和电刺激的功能。并且,连接器的连接插针之间互相屏蔽,且与连接器的屏蔽层之间互相屏蔽,可减少信号干扰,进一步地,屏蔽部件还可对采集部件进行屏蔽,进一步屏蔽信号干扰,使得采集部件能够采集到精度更高的脑电信号。
以上已经描述了本实用新型的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (13)

1.一种脑机装置,其特征在于,包括:连接器、开关阵列以及处理组件;
所述连接器包括至少一个连接插针,用于与电极进行电连接;
所述连接器还包括至少一个连接接口,用于与所述开关阵列连接,所述开关阵列中的至少一个开关与所述处理组件连接;
所述开关阵列用于使所述电极通过所述连接器和所述开关阵列中对应的开关,与所述处理组件连接,以将所述电极采集到的脑电信号传输至所述处理组件,或者通过所述电极输出电刺激。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述连接器的至少一个连接插针按照行列排布,所述连接器上的第一平面上覆盖有屏蔽层,所述连接插针与屏蔽层之间包括绝缘镀膜,所述第一平面为具有所述插针的平面。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述连接器包括金属外壁,所述屏蔽层与所述金属外壁电连接。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述连接插针之间的中心距大于或等于所述连接插针的径向截面直径的2倍。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述处理组件包括封装部件、处理部件、以及采集支路中的采集部件和刺激支路中的刺激部件。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述开关与所述采集支路连接,以将所述电极采集到的脑电信号传输至所述处理组件。
7.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述开关与所述刺激支路连接,以通过所述电极输出电刺激。
8.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述封装部件用于对所述处理部件、所述采集部件和所述刺激部件进行封装。
9.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述处理组件还包括屏蔽部件,所述采集部件位于所述屏蔽部件内,所述屏蔽部件用于对所述采集部件进行屏蔽。
10.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述处理组件还包括无线通信部件,所述无线通信部件与所述采集部件和/或处理部件连接。
11.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,所述无线通信部件包括多个天线,所述天线设置于所述连接器的对侧。
12.根据权利要求11所述的装置,其特征在于,所述采集部件的位置与所述连接器相邻近,所述无线通信部件包括通信芯片,所述通信芯片与所述天线相邻近。
13.根据权利要求11所述的装置,其特征在于,所述处理组件还包括至少一个功能接口,设置在与所述天线所在位置的相邻侧。
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