CN217645233U - 头部生理数据检测电极及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种头部生理数据检测电极及装置，包括：电极主体，包括有一贴附端面，被配置为能够将所述贴附端面贴附于被测用户的头部；光电传感器，设置于所述贴附端面的中部，被配置为能够检测所述被测用户的光电容积脉搏波信号；电极传感器，设置于所述贴附端面上所述光电传感器的四周，被配置为能够检测所述被测用户的脑电波信号；模数转换电路，设置于所述电极主体内部，与所述光电传感器及所述电极传感器通信连接。本申请通过将检测脑电波信号的电极传感器与检测光电容积脉搏波信号的光电传感器集成到一个微型电极内，以此做到了脑部同一点的脑电波信号和光电容积脉搏波信号的同步、同点采集，提高了采集数据的整体效率，增加了用户体验。

Description

头部生理数据检测电极及装置

技术领域

本申请涉及生理数据检测技术领域，特别是指一种头部生理数据检测电极及装置。

背景技术

随着科技的发展和生活水平提高，社会越来越重视神经、心理、睡眠等脑部生理活动的检测，越来越多的人希望及时准确的得知自己脑部状态信息，从而得知自己的健康状况和身体信息。

但是，现有的睡眠监测、脑部监测及分析系统，通常只采集独立的脑电波(EEG，Electroencephalogram)信号，其他的相关生理信号，诸如血氧饱和度(SpO2)信号及光电容积脉搏波(PPG，photoplethysmographic)信号等通常采集自指尖或腕部，并不反映脑部的血管及循环状态。导致在进行生理数据采集时，需要进行过多的操作，信息不同步的同时，效率也较为低下，用户体验较差。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种头部生理数据检测电极及装置，以能够兼容监测EEG信号和PPG信号，使用户仅通过一次操作就能获取到同步的两种信号。

基于上述目的，本申请提供了一种头部生理数据检测电极，包括：

电极主体，包括有一贴附端面，被配置为能够将所述贴附端面贴附于被测用户的头部；

光电传感器，设置于所述贴附端面的中部，被配置为能够检测所述被测用户的光电容积脉搏波信号；

电极传感器，设置于所述贴附端面上所述光电传感器的四周，被配置为能够检测所述被测用户的脑电波信号；

模数转换电路，设置于所述电极主体内部，与所述光电传感器及所述电极传感器通信连接。

在一些实施方式中，所述光电传感器为两个多频段光电传感器，并排设置于所述贴附端面的中部。

在一些实施方式中，电极传感器为四个脑电波电极，设置于所述光电传感器的四周，与所述光电传感器间隔特定距离。

在一些实施方式中，所述电极主体，还包括：

夹槽，设置于所述靠近所述贴附端面处，被配置为使所述电极主体能够通过夹持粘性贴片或头戴式电极帽的方式，固定于所述被测用户的头部。

在一些实施方式中，还包括：

信号放大器，与所述光电传感器、所述电极传感器及所述模数转换电路通信连接，被配置为能够放大所述光电传感器及所述电极传感器的信号。

在一些实施方式中，所述电极主体，还包括：

连接凸起部，设置于远离所述贴附端面的一面，被配置为能够与其他检测电极进行通信连接。

在一些实施方式中，所述连接凸起部上还设置有能够与外部电源连接的电源插口。

在一些实施方式中，还包括：

电池，设置于所述电极主体内部，与所述光电传感器、所述电极传感器及所述模数转换电路电连接。

在一些实施方式中，所述电极主体，还包括：

电池承载台及电池盖。

基于同一构思，本申请还提供了一种头部生理检测装置，包括：至少一个如上所述的头部生理数据检测电极。

从上面所述可以看出，本申请提供的一种头部生理数据检测电极及装置，包括：电极主体，包括有一贴附端面，被配置为能够将所述贴附端面贴附于被测用户的头部；光电传感器，设置于所述贴附端面的中部，被配置为能够检测所述被测用户的光电容积脉搏波信号；电极传感器，设置于所述贴附端面上所述光电传感器的四周，被配置为能够检测所述被测用户的脑电波信号；模数转换电路，设置于所述电极主体内部，与所述光电传感器及所述电极传感器通信连接。本申请通过将检测脑电波信号的电极传感器与检测光电容积脉搏波信号的光电传感器集成到一个微型电极内，以此做到了脑部同一点的脑电波信号和光电容积脉搏波信号的同步、同点采集，提高了采集数据的整体效率，增加了用户体验。

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的实施例，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为本申请实施例提供的一种头部生理数据检测电极的仰视结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种头部生理数据检测电极的截面结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种头部生理数据检测电极的主视结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种头部生理数据检测电极的夹持粘性贴片的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种头戴式电极帽的结构示意图。

附图标记说明：

1电极主体；101贴附端面；102夹槽；103连接凸起部；104电池承载台；105电池盖；2光电传感器；3电极传感器；4模数转换电路；5电池；6粘性贴片；7头戴式电极帽。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本说明书进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件、物件涵盖出现在该词后面列举的元件、物件及其等同，而不排除其他元件、物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如背景技术部分所述，在现有技术中，检测EEG信号的装置其仅能检测EEG信号，无法采集PPG信号及测量SpO2信号。同时，现有的脑部近红外信号及血氧饱和度采集设备也不能做到同步采集脑部对应点EEG信号。并且各种设备分析手段单一，体积庞大，无法进行数据的同步分析，实用性较差。而用于睡眠监测或特种行业疲劳程度监测时，设备本身的体积大，多种传感器信号线与人体的连接，造成本身有睡眠障碍的患者无法入睡或被测工作人员无法安全工作。

结合上述实际情况，本申请实施例提出了一种头部生理数据检测电极及装置，通过将检测脑电波信号的电极传感器与检测光电容积脉搏波信号的光电传感器集成到一个微型电极内，以此做到了脑部同一点的脑电波信号和光电容积脉搏波信号的同步、同点采集，提高了采集数据的整体效率，增加了用户体验。

如图1、图2所示，为本申请提供的一种头部生理数据检测电极的结构示意图，包括：

电极主体1，包括有一贴附端面101，被配置为能够将所述贴附端面101贴附于被测用户的头部；

光电传感器2，设置于所述贴附端面101的中部，被配置为能够检测所述被测用户的光电容积脉搏波信号；

电极传感器3，设置于所述贴附端面101上所述光电传感器2的四周，被配置为能够检测所述被测用户的脑电波信号；

模数转换电路4，设置于所述电极主体1内部，与所述光电传感器2及所述电极传感器3通信连接。

在本实施例中，电极主体1即为支撑整个检测电极的整体性框架结构，例如检测电极的外壳等等。电极主体1其中一面用于与被测用户的身体进行接触，即为贴附端面101，其一般与被测用户的头部皮肤接触。

之后，光电传感器2是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应，光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。通过该光电传感器2检测被测用户的PPG信号。PPG信号监测是近些年兴起的对于心率和血容量及血氧饱和度(SpO2)的监测手段。当不同光频段的LED灯工作时，血液和组织会吸收不同数量的光子，导致光电检测器检测到不同的结果，经过处理后输出结果即为PPG信号。其中直流分量检测组织、骨骼和肌肉反射的光信号，以及动脉和静脉血液的平均血容量；交流分量则表示心动周期的收缩期和舒张期之间发生的血容量变化。

之后，电极传感器3即为用于接收脑电波的EEG电极传感器，即能感受大脑皮质电位波形并转换成可用输出信号的传感器。脑电波(Electroencephalogram，EEG)是一种使用电生理指标记录大脑活动的方法，大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。

最后，模数转换电路4即为ADC电路，也就是将模拟信号变为数字信号的转换电路。ADC，为Analog-to-Digital Converter的缩写，指模/数转换器或者模拟/数字转换器。是指将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。通过模数转换电路4将光电传感器2及电极传感器3获取到的模拟信号转换成数字信号，并最终传输给外部处理终端进行之后的数据处理。

在本实施例中，通过将EEG电极传感器和PPG光电传感器集成于同一个微型电极内，做到了脑部同一点的EEG信号和PPG信号的同步、同点采集。同步输出EEG信号，PPG信号，血氧饱和度等数值和波形。在一种实施方式中，可以通过24相位的PPG信号同步采集(即在被测对象头部不同的24个点分别设置一个检测电极)，经过数据分析系统反映出同采集点EEG信号下的脑部血流状态及血管状态。同时，长期的监测和有效病例数据库的积累对于自发脑电与对应点的血液循环状态及血氧饱和度的相关性科研和临床应用提供了更加多样和丰富的手段。

在具体应用场景中，检测电极可以是配套使用的，其可以有单电极、双电极及多电极应用方式：单电极应用可以采集EEG+PPG/ECG+PPG信号(及单个检测电极检测EEG+PPG/ECG+PPG信号)；双电极应用可以采集EEGx2+PPG、EEG+ECG+PPG信号(即一个检测电极检测EEGx2+PPG信号，一个检测电极检测EEG+ECG+PPG信号)；多电极应用配合对应的脑部电极帽可以做到最多32通道的电生理信号采集，可以完整采集EEG及对应每一点的PPG信号、ECG(心电图，electrocardiogram)、EMG(肌电图，electromyogram)、EOG(眼电图，electro-oculogram)等全部信号用于完整的睡眠质量和脑功能分析。同时可灵活按照需要组成1、2、4、8、16通道等各种应用方式，以适应各种不同的应用需求。

从上面所述可以看出，本申请提供的一种头部生理数据检测电极及装置，包括：电极主体，包括有一贴附端面，被配置为能够将所述贴附端面贴附于被测用户的头部；光电传感器，设置于所述贴附端面的中部，被配置为能够检测所述被测用户的光电容积脉搏波信号；电极传感器，设置于所述贴附端面上所述光电传感器的四周，被配置为能够检测所述被测用户的脑电波信号；模数转换电路，设置于所述电极主体内部，与所述光电传感器及所述电极传感器通信连接。本申请通过将检测脑电波信号的电极传感器与检测光电容积脉搏波信号的光电传感器集成到一个微型电极内，以此做到了脑部同一点的脑电波信号和光电容积脉搏波信号的同步、同点采集，提高了采集数据的整体效率，增加了用户体验。

在一个可选的实施例中，如图2所示，光电传感器2为两个多频段光电传感器，并排设置于所述贴附端面的中部。以此准确的获取被测用户的PPG信号数据。

在本实施例中，光电传感器2的检测方式是通过将不同频段的光，照射在被测用户的特定位置，通过该位置的血液和组织吸收不同数量、不同频段的光子，导致光电检测器检测到不同的结果的方式来进行工作的。通常光电传感器2一般会发射8个或更多频段的红、绿、红外光。因此在设置光电传感器2时，为了每个频段的光直接不会造成相互影响，可以通过设置两个光电传感器2，每个光电传感器2上仅发射一半频段的光，之后通过整合两个光电传感器2的数据得到最终的PPG信号结果。在另一种实时方式中，还可以让两个光电传感器2都发射全部频段的光，之后对两个光电传感器的数据进行比对校准，进行准确度确认。

在一个可选的实施例中，如图2所示，电极传感器3为四个脑电波电极，设置于所述光电传感器2的四周，与所述光电传感器2间隔特定距离。以此用以准确得到该测量点的脑电波信号，同时，通过间隔特定距离时，两种传感器在工作时不会相互影响。其中，间隔的特定距离可以是根据具体应用场景具体设定的，例如间隔0.5mm、1mm等等

在一个可选的实施例中，如图2至图5所示，所述电极主体1，还包括：夹槽102，设置于所述靠近所述贴附端面101处，被配置为使所述电极主体1能够通过夹持粘性贴片6或头戴式电极帽7的方式，固定于所述被测用户的头部。以此，使电极主体1能够牢固的固定于被测用户的头部上。

其中，粘性贴片6可以为半透明的医用粘贴膜，电极主体1穿过粘性贴片6中心的开孔后，粘性贴片6会卡在夹槽102内，之后，将携带有检测电极的粘性贴片6贴到被测用户的头部。从而，检测电极可以通过粘性贴片6的粘性固定于被测用户的头部的特定位置处。检测电极夹持粘性贴片6的方式可以如图4所示。在具体应用场景中，用于对被测用户前额部进行检测时，可配上述带有粘性贴片6的检测电极使用，做睡眠、疲劳程度、认知等应用时，用前额部位即可满足要求；使用粘性贴片6的方式比较方便。而对于全脑功能分析时，在其他有头发的部位安装时要用导电膏配合头戴式电极帽7或火棉胶粘贴方式使用检测电极。

之后，如图5所示，在头戴式电极帽7上会设置有多个用于设置检测电极的安装点位，将检测电极安装到头戴式电极帽7上后，再戴到被测用户头部(或先戴头戴式电极帽7再安装检测电极)。以此将检测电极固定到被测用户头部上。其中，头戴式电极帽7在每个安装点位处还可以设置能够与检测电极联通的电源及通讯接口，方便对每个检测电极的连接。

在一个可选的实施例中，检测电极，还包括：信号放大器，与所述光电传感器、所述电极传感器及所述模数转换电路通信连接，被配置为能够放大所述光电传感器及所述电极传感器的信号。以此能够将光电传感器及电极传感器的模拟信号进行信号放大，使其能够更准确的反馈到模数转换电路。

在一个可选的实施例中，如图2所示，所述电极主体1，还包括：连接凸起部103，设置于远离所述贴附端面101的一面，被配置为能够与其他检测电极进行通信连接。以此，使检测电极能够相互之间进行联通，从而可以完整采集被测用户每个采集点的EEG及PPG信号，方便之后的数据处理、电脑图的绘制等操作。同时由于连接凸起部103的突出，使操作的医生等用户能够方便的对检测电极进行抓取。

在一个可选的实施例中，所述连接凸起部103上还设置有能够与外部电源连接的电源插口。以此对检测电极进行供电。

在本实施例中，设置电源插口的检测电极通常可以配合头戴式电极帽7使用，通过与头戴式电极帽7上面的插座相连接来获取供电，数据可以实时通过蓝牙发送至主机或智能终端APP。

在一个可选的实施例中，如图2所示，检测电极，还包括：电池5，设置于所述电极主体1内部，与所述光电传感器2、所述电极传感器3及所述模数转换电路4电连接。以此对检测电极进行供电。

在本实施例中，设置电池的检测电极适合通道数较少的应用，每个电极可独立工作，数据实时通过蓝牙发送至主机或智能终端的APP。

在一个可选的实施例中，如图2所示，所述电极主体1，还包括：电池承载台104及电池盖105。以此使检测电极能够稳定承载电池。

基于同一构思，本申请还提供了一种头部生理检测装置，包括：至少一个如前述任一实施例所述的头部生理数据检测电极。

上述实施例的头部生理检测装置用于应用前述实施例中相应的头部生理数据检测电极，并且具有相应的头部生理数据检测电极的实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种头部生理数据检测电极，其特征在于，包括：

电极主体，包括有一贴附端面，被配置为能够将所述贴附端面贴附于被测用户的头部；

光电传感器，设置于所述贴附端面的中部，被配置为能够检测所述被测用户的光电容积脉搏波信号；

电极传感器，设置于所述贴附端面上所述光电传感器的四周，被配置为能够检测所述被测用户的脑电波信号；

模数转换电路，设置于所述电极主体内部，与所述光电传感器及所述电极传感器通信连接。

2.根据权利要求1所述的检测电极，其特征在于，所述光电传感器为两个多频段光电传感器，并排设置于所述贴附端面的中部。

3.根据权利要求1所述的检测电极，其特征在于，电极传感器为四个脑电波电极，设置于所述光电传感器的四周，与所述光电传感器间隔特定距离。

4.根据权利要求1所述的检测电极，其特征在于，所述电极主体，还包括：

夹槽，设置于靠近所述贴附端面处，被配置为使所述电极主体能够通过夹持粘性贴片或头戴式电极帽的方式，固定于所述被测用户的头部。

5.根据权利要求1所述的检测电极，其特征在于，还包括：

信号放大器，与所述光电传感器、所述电极传感器及所述模数转换电路通信连接，被配置为能够放大所述光电传感器及所述电极传感器的信号。

6.根据权利要求1所述的检测电极，其特征在于，所述电极主体，还包括：

连接凸起部，设置于远离所述贴附端面的一面，被配置为能够与其他检测电极进行通信连接。

7.根据权利要求6所述的检测电极，其特征在于，所述连接凸起部上还设置有能够与外部电源连接的电源插口。

8.根据权利要求1所述的检测电极，其特征在于，还包括：

电池，设置于所述电极主体内部，与所述光电传感器、所述电极传感器及所述模数转换电路电连接。

9.根据权利要求8所述的检测电极，其特征在于，所述电极主体，还包括：

电池承载台及电池盖。

10.一种头部生理检测装置，其特征在于，包括：至少一个如权利要求1至9任一项所述的头部生理数据检测电极。

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