CN219353935U - 一种头戴式信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种头戴式信号采集装置，包括弹性支架和连接左右两个所述弹性支架的主机盒，左侧所述弹性支架的底部内侧设有第一脑电极，右侧所述弹性支架的底部内侧设有参考电极；所述主机盒的底部设有第二脑电极；两个所述弹性支架的中部前侧分别设有额前靠板，所述额前靠板的内侧设有肌电极。左右两个所述弹性支架的内侧中部分别设有软胶内衬，所述第一脑电极和参考电极分别外凸于所述弹性支架的底部内侧。本实用新型利用与人体头部两侧柔性接触的软胶内衬，以及外凸于弹性支架底部内侧的第一脑电极和参考电极，可以适配不同头型的成年人，利用各个电极准确采集信号的同时，保证人的舒适度。

Description

一种头戴式信号采集装置

技术领域

本实用新型涉及头部体征采集技术领域，尤其涉及一种头戴式信号采集装置。

背景技术

头戴式信号采集装置主要是佩戴在人体头部，对人体的肌肉信号、脑电信号、心率体征进行实时采集，医疗中广泛应用于人体的注意力训练、麻醉深度指数测定、人体生命体征指数检测等场景。

中国专利申请号2020231138663，公开了一种注意力训练装置及其系统，属于头戴式信号采集装置中的一种产品，包括弹性支架和顶板盒，所述顶板盒的底部安装有脑电极，所述弹性支架的两侧底部分别设有卡耳部，一侧的所述卡耳部内部安装有参考电极，另一侧的所述卡耳部内部安装有心率传感器，所述弹性支架的中部设有额前靠板，所述额前靠板的内部安装有肌电极。本实用新型的目的在于本注意力训练装置克服了现有类似产品存在采集功能单一，采用一体的造型，外观简洁，整体美观，配带简单，不需要专业的人员就可以对此注意力训练装置进行个人或团体操作。

这件专利申请是申请人在2020年所申请的其中一件专利，经过一年多的实际医疗应用，虽然开发了成人头戴式产品，发现这种头戴式信号采集装置在使用过程中，并不能适配大多数人的头颅，每个人的头颅大小不一，外形也存在一定的差别，同一款产品难以适配存在差异性的用户个人或团体，因在佩戴过程中存在的差异导致了采集的信号数据并不能准确反应用户的体征。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种头戴式信号采集装置，以解决上述背景技术中遇到的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种头戴式信号采集装置，包括弹性支架和连接左右两个所述弹性支架的主机盒，左侧所述弹性支架的底部内侧设有第一脑电极，右侧所述弹性支架的底部内侧设有参考电极；所述主机盒的底部设有第二脑电极；两个所述弹性支架的中部前侧分别设有额前靠板，所述额前靠板的内侧设有肌电极。左右两个所述弹性支架的内侧中部分别设有软胶内衬，所述第一脑电极和参考电极分别外凸于所述弹性支架的底部内侧。

上述方案中，所述第一脑电极和参考电极分别与所述弹性支架为可拆卸式连接。

进一步的，所述弹性支架包括第一架体和第二架体，所述第一架体与第二架体通过卡扣卡接固定，所述第一脑电极和参考电极分别通过卡扣与第一架体卡接固定。所述软胶内衬与第二架体的内侧固定连接，软胶内衬外凸于所述第二架体的内侧。

上述方案中，所述第一脑电极的外壳外周面和参考电极的外壳外周面分别设有外沿边，所述第一脑电极和参考电极分别通过外沿边与第二架体的安装孔外沿相抵靠。

另外，所述第二脑电极的探针板底部设有弹簧，所述肌电极的接触面为斜面，其斜度为与水平方向形成向上的10-20度夹角，以便于更好的贴紧人体头部皮肤。

上述方案中，所述第二脑电极的中心至所述肌电极的中心之间的水平间距为60-100mm。所述第二脑电极的中心至所述第一脑电极或所述参考电极的中心之间的水平间距为110-140mm。

上述方案中，所述第一脑电极或所述参考电极的长度尺寸为30-60mm，所述第一脑电极或所述参考电极的宽度尺寸为10-40mm。所述第一脑电极的上部和参考电极的上部之间的尺寸为100-130mm，所述第一脑电极的下部和参考电极的下部之间的尺寸为70-10mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本信号采集装置以一个点为参考电极，共5个电极点位采集头部的信号，结合弹性支架具有塑料弹性变形的整体结构，整个产品按小尺寸设计，佩戴后变形撑开接触人体头部皮肤获取到脑电信号，利用与人体头部两侧柔性接触的软胶内衬，以及外凸于弹性支架底部内侧的第一脑电极和参考电极，可以适配不同头型的成年人，利用各个电极准确采集信号的同时，保证人的舒适度。因此可以适配存在差异性的用户个人或团体，提高采集的信号数据准确性，使其更好的反应用户的体征。

附图说明

参照附图来说明本实用新型的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型俯视结构示意图；

图3为本实用新型中弹性支架的内部结构示意图；

图4为本实用新型中弹性支架的分解结构示意图；

图5为本实用新型中第一脑电极的外壳结构示意图；

图6为本实用新型正视状态下的尺寸要求图。

图中标号：1-弹性支架；11-软胶内衬；12-第一脑电极；13-扬声器；14-参考电极；15-第一架体；16-第一卡钩；17-第二架体；18-第二卡钩；19-外沿边；2-主机盒；21-第二脑电极；3-额前靠板；31-肌电极。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示本实用新型有关的构成。

根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种头戴式信号采集装置，主要是佩戴在头上，对头部体征进行信号采集，包括弹性支架1和连接左右两个弹性支架1的主机盒2，弹性支架1采用塑料制成，主机盒2连接在左右两个弹性支架1顶部位置，内部设有电路板以及通讯模块，用于控制接收和识别各个电极信号数据，并将采集到的信号数据上传至后台系统，满足头部体征的采集。

简单来讲是，人的大脑是由数以万计的神经元组成，脑电波就是神经元之间的活动产生的电信号。本头戴式信号采集装置通常将电极放置在人的头部，接触人的头皮上来检测这些信号，经过电子仪器的放大之后，可以在纸上划出波状的条纹或者用示波器来显示，记录了大脑活动时的电波变化，从而对疾病诊断的医学研究提供帮助。

与现有技术类似，在左侧弹性支架1的底部内侧设有第一脑电极12，第一脑电极12主要是采集人体耳部的脑电信号和心率信号，位于耳朵后面，耳骨位置。右侧弹性支架1的底部内侧设有参考电极14，作为其他电极的参考。主机盒2的底部设有第二脑电极21，用于采集人体头顶部位的脑电信号。在两个弹性支架1的中部前侧分别设有额前靠板3，额前靠板3的内侧设有肌电极31，用于佩戴后采集人体头部额前的肌电信号，位于眼眉以上、头发以下的区域。

第一脑电极12、参考电极14、第二脑电极21、肌电极31都是头部信号的采集单元，为现有的常规采集单元。

与现有技术不同的是，在左右两个弹性支架1的内侧中部分别设有软胶内衬11，软胶内衬11采用双色注塑工艺，外部是软胶，同时内部是塑料。利用软胶内衬11的柔性接触贴合人体头部两侧的区域，从而适配不同头型的成年人，从而方便获取到脑电信号。第一脑电极12和参考电极14分别外凸于弹性支架1的底部内侧，能够更好的贴近人体耳部后面，准确采集到心率信号。

作为一种优选的方案，实施时，第一脑电极12和参考电极14分别与弹性支架1为可拆卸式连接，以便于在率采集电极12和参考电极14的内部安装相应的电极配件进行信号采集，当出现故障时，也方便更换相应的部件。

具体的，弹性支架1包括第一架体15和第二架体17，第一架体15和第二架体17均采用带有弹性的塑料制成，第一架体15与第二架体17通过卡扣卡接固定，第一脑电极12和参考电极14分别通过卡扣与第一架体15卡接固定，从而实现可拆卸式连接。

实施时，请参阅图3至图5，在第一架体15的内侧两边设置第一卡钩16，在第二架体17的内侧两边设置与第一卡钩16相卡接的第二卡钩18，当将第一架体15和第二架体17压合在一起后，通过第一卡钩16与第二卡钩18的弹性作用，使两者卡接固定在一起，其内部可以穿插安装连续各个电极的通信线路。

进一步的，软胶内衬11与第二架体17的内侧固定连接，在实施过程中，可采用卡接固定的方式，也可以采用胶结固定，还可以采用一体式固定方式进行固定，软胶内衬11外凸于第二架体17的内侧，对佩戴后的头部两侧进行柔性紧密接触，方便脑电信号的采集工作。

因采用可拆卸式连接，为了更好的匹配第一架体15和第二架体17，第一脑电极12的外壳外周面和参考电极14的外壳外周面分别设有外沿边19，第一脑电极12和参考电极14分别通过外沿边19与第二架体17的安装孔外沿相抵靠。安装时，先将第一脑电极12或参考电极14套入至第二架体17的安装孔内，并通过外沿边19抵靠住第二架体17的安装孔外沿，而后将第一脑电极12或参考电极14通过第一卡钩16与第二卡钩18的弹性作用，使第一脑电极12或参考电极14与第一架体15固定在一起，并且将第二架体17的下部也一起固定在一起。为了提高卡接的稳定性，第二架体17的下部也可以跟上部和中部一样，依然采用第一卡钩16与第二卡钩18卡接的弹性作用，使两者固定在一起。

基于上述所述的方案，在其中的一个实施例中，第二脑电极21的探针板底部设有弹簧，该电极板由18根镀金弹性细针组成。因头顶不是平面，弹性细针所在的探针板在弹簧的弹性作用下，会有2mm的伸缩量，保证跟头皮充分接触到第二脑电极21，实从而获取脑电信号，同时头顶能够承受一定的压力。

基于上述所述的方案，在其中的一个实施例中，请参阅图2，肌电极31的接触面为斜面，其斜度为与水平方向形成向上的10-20度夹角，优选向上倾斜15度。两个额前肌电极31为对称结构，与水平方向形成夹角15度，佩戴后，额前靠板3的支架变形撑大后，可以很好的贴合人体额前形状，取到肌电信号，同时保证两个额前的肌电极31贴合人体额前的舒适度。

第二脑电极21的中心至肌电极31的中心之间的水平间距为60-100mm，两者之间的水平间距优选采用80mm。此技术要求同时也可以实现两个肌电极31撑大后形成夹紧力，位于额前的肌电极31中心到第二脑电极21的中心距离为80mm，这个距离可以保证成年人最小的头也存在夹紧力，也可以使更大尺寸的成年人头部可以继续撑大获取脑电信号和肌肉信号。

请参阅图6，为了更好的规范制造时尺寸的要求，满足成年人头部的佩戴采集效果，第二脑电极21的中心至第一脑电极12或参考电极14的中心之间的水平间距为110-140mm，优选采用124mm，以适用佩戴后撑开的状态，便于对信号的采集。

另外，还可以对第一脑电极12或参考电极14的规格进行限定，方便信号采集工作。第一脑电极12或参考电极14的长度尺寸为30-60mm，优选44mm，第一脑电极12或参考电极14的宽度尺寸为10-40mm，优选24mm。进一步的，在左右两个弹性支架1上安装第一脑电极12和参考电极14后，第一脑电极12的上部和参考电极14的上部之间的尺寸为100-130mm，优选采用115mm，第一脑电极12的下部和参考电极14的下部之间的尺寸为70-10mm，优选采用85mm。因此第一脑电极12或参考电极14不光外凸于弹性支架1的内侧，还具有尺寸大的特征，从而更好的贴近人体皮肤，形成良好的接触面积，以便于信号的采集。

此技术要求可以实现第一脑电极12和参考电极14之间的初始距离上部是115mm，下部是85mm，佩戴撑大后形成夹紧力，第二脑电极21的中心至第一脑电极12或参考电极14的中心之间的水平间距124mm，第一脑电极12或参考电极14的长度尺寸为44mm，覆盖了不同头型头顶到耳后的距离，第一脑电极12或参考电极14的宽度尺寸为24mm，加上第一脑电极12的外轮廓造型可实现采集到不同头型的脑电信号。

本信号采集装置以一个点为参考电极14，共5个电极点位采集头部的信号，结合弹性支架1具有塑料弹性变形的整体结构，整个产品按小尺寸设计，佩戴后变形撑开接触人体头部皮肤获取到脑电信号，利用与人体头部两侧柔性接触的软胶内衬11，以及外凸于弹性支架1底部内侧的第一脑电极12和参考电极14，可以适配不同头型的成年人，利用各个电极准确采集信号的同时，保证人的舒适度。因此可以适配存在差异性的用户个人或团体，提高采集的信号数据准确性，使其更好的反应用户的体征。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。这些未公开的要素，均属于本领域的技术人员能够获知的现有技术。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并不用于限定本实用新型保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种头戴式信号采集装置，包括弹性支架(1)和连接左右两个所述弹性支架(1)的主机盒(2)，左侧所述弹性支架(1)的底部内侧设有第一脑电极(12)，右侧所述弹性支架(1)的底部内侧设有参考电极(14)；所述主机盒(2)的底部设有第二脑电极(21)；两个所述弹性支架(1)的中部前侧分别设有额前靠板(3)，所述额前靠板(3)的内侧设有肌电极(31)，其特征在于：

左右两个所述弹性支架(1)的内侧中部分别设有软胶内衬(11)，所述第一脑电极(12)和参考电极(14)分别外凸于所述弹性支架(1)的底部内侧。

2.根据权利要求1所述的一种头戴式信号采集装置，其特征在于：所述第一脑电极(12)和参考电极(14)分别与所述弹性支架(1)为可拆卸式连接。

3.根据权利要求2所述的一种头戴式信号采集装置，其特征在于：所述弹性支架(1)包括第一架体(15)和第二架体(17)，所述第一架体(15)与第二架体(17)通过卡扣卡接固定，所述第一脑电极(12)和参考电极(14)分别通过卡扣与第一架体(15)卡接固定。

4.根据权利要求3所述的一种头戴式信号采集装置，其特征在于：所述软胶内衬(11)与第二架体(17)的内侧固定连接，软胶内衬(11)外凸于所述第二架体(17)的内侧。

5.根据权利要求3所述的一种头戴式信号采集装置，其特征在于：所述第一脑电极(12)的外壳外周面和参考电极(14)的外壳外周面分别设有外沿边(19)，所述第一脑电极(12)和参考电极(14)分别通过外沿边(19)与第二架体(17)的安装孔外沿相抵靠。

6.根据权利要求1所述的一种头戴式信号采集装置，其特征在于：所述第二脑电极(21)的探针板底部设有弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种头戴式信号采集装置，其特征在于：所述第二脑电极(21)的中心至所述肌电极(31)的中心之间的水平间距为60-100mm，所述肌电极(31)的接触面为斜面。

8.根据权利要求1所述的一种头戴式信号采集装置，其特征在于：所述第二脑电极(21)的中心至所述第一脑电极(12)或所述参考电极(14)的中心之间的水平间距为110-140mm。

9.根据权利要求1所述的一种头戴式信号采集装置，其特征在于：所述第一脑电极(12)或所述参考电极(14)的长度尺寸为30-60mm，所述第一脑电极(12)或所述参考电极(14)的宽度尺寸为10-40mm。

10.根据权利要求9所述的一种头戴式信号采集装置，其特征在于：所述第一脑电极(12)的上部和参考电极(14)的上部之间的尺寸为100-130mm，所述第一脑电极(12)的下部和参考电极(14)的下部之间的尺寸为70-10mm。