CN219480116U - 可穿戴式多模态研究平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可穿戴式多模态研究平台，包括：至少一个或者多个多模态采集模块、处理显示单元、数据同步和事件模块、智能同步中心；其中多模态采集模块用于采集生理信号；智能同步中心与多模态采集模块、处理显示单元、数据同步和事件模块组成局域网，进行时钟对齐，支持光学、声音、按键，串口，并口等多种刺激事件高精度同步事件模块保持时钟同步。本实用新型多模态采集模块采集的人体生理信号能够发送给处理显示单元，解决了无线环境复杂场景下的多种类型信号丢包、同步精准度差的问题，以及带有射频屏蔽的场景系统无法正常使用的问题，多模态采集模块能够采集人体的脑电、肌电、心电、皮电、血氧等数据，实现了多模态的生理信号采集。

Description

可穿戴式多模态研究平台

技术领域

本实用新型属于采集系统技术领域，具体涉及一种可穿戴式多模态研究平台。

背景技术

如图1所示，是现有的可穿戴式脑电系统的结构示意图，电极采集信号后，依次通过放大器、滤波器、模数转换器、数字信号处理器，最后由无线发送出去。该技术方案存在以下问题：1、只能进行单一信号的采集，2、通讯方式单一，在特殊环境下或无线传输受损时无法使用。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型提出一种可穿戴式多模态研究平台具有能实现多信号采集，并能实现信号有线和无线传输的优点。

本实用新型的可穿戴式多模态研究平台包括：至少一个多模态采集模块、处理显示单元、数据同步和事件模块、智能同步中心；其中所述多模态采集模块用于采集生理信号；所述智能同步中心与多模态采集模块、处理显示单元、数据同步和事件模块组成局域网，以通过数据同步和事件模块保持时钟同步。

进一步，所述多模态采集模块包括：数据终端、若干个第一采集电极和/或若干个第二采集电极；其中所述第一采集电极通过数字前端与数据终端相连；所述第二采集电极通过多参采集模块与数据终端相连；所述数据终端适于通过无线通信模块和有线通信模块与智能同步中心相连，以传输采集的生理信号；所述无线通信模块和有线通信模块择一实现数据传输。

进一步，所述第一采集电极与数字前端之间通过第一连接器相连；所述第一连接器包括：第一连接件，其内安装有PCB板，所述第一连接件上设有与PCB板连接的接线组件，所述第一连接件一端设有定位槽；第二连接件，其内设有夹板连接件，所述第二连接件的一端设有与定位槽相匹配的定位块，所述定位块适于使PCB板垂直插入夹板连接件的开口中；锁紧件，其与第一连接件活动连接，所述锁紧件的一端与第二连接件或定位块卡接配合，以将第一连接件和第二连接件锁紧。

进一步，所述数据终端与数字前端、多参采集模块之间分别通过第二连接器相连；所述第二连接器包括：插座；插头，所述插头与所述插座插接连接；插头外壳，所述插头外壳的一端与所述插头相连，所述插头外壳的另一端与螺帽相连，所述螺帽内设置有锁紧件；线缆，所述线缆穿过所述螺帽、所述锁紧件、所述插头外壳后与所述插头相连，所述锁紧件沿其径向锁紧所述线缆。

进一步，所述第一采集电极包括脑电采集电极、肌电采集电极中的至少一种；其中所述脑电采集电极包括脑电帽、耳脑电采集电极中的至少一种；所述耳脑电采集电极包括挂耳式电极组件，所述挂耳式电极组件包括柔性电路板本体和置于所述柔性电路板本体上的多个电极片，所述柔性电路板本体包括C形部、与所述C形部一体成型的延伸部以及安装在所述延伸部自由端的、用于连接数字前端的第一连接器；其中，在所述C形部的表面上设置有多个所述电极片，靠近所述延伸部的自由端设置有多个电极引脚，多个所述电极引脚与所述电极片一一对应，每个所述电极片均与其对应的所述电极引脚连接，多个所述电极引脚还与所述第一连接器连接；所述第二采集电极包括心电采集电极、皮电采集电极、血氧采集电极中的至少一种。

进一步，所述数据终端包括主机、安装在主机上的电池和用于所述电池充电的自锁式电池充电座；其中所述自锁式电池充电座包括：充电底座；至少一个电池容纳腔，设置在充电底座内，用于容纳单个电池；至少一个安装腔，设置在充电底座内，其内设置有锁紧机构；所述电池容纳腔与安装腔一一对应，以使锁紧机构锁紧对应的电池；所述锁紧机构包括：锁紧件、解锁件、第一弹性件和弹力座；所述锁紧件的第一端与充电底座转动连接，电池的侧面设置有锁紧槽，所述锁紧件的第二端与锁紧槽配合，以对电池锁紧；所述第一弹性件设于所述锁紧件和弹力座之间，以保持锁紧件的第二端对电池的锁紧状态；所述解锁件的第一端与充电底座滑动连接，所述解锁件的第二端位于锁紧件的第二端与电池之间，按压解锁件，将锁紧件的第二端与锁紧槽分离，以将电池在电池容纳腔内解锁。

进一步，所述数据同步和事件模块包括：兼容连接模块、公共事件盒、辅助模块、个人事件盒和同步盒，所述公共事件盒的一端连接所述兼容连接模块，所述公共事件盒的另一端连接所述同步盒，所述个人事件盒的一端连接所述辅助模块，所述个人事件盒的另一端连接所述同步盒，所述同步盒分别与智能同步中心和所述处理显示单元相连；其中所述辅助模块包括：磁吸式光学传感器和按键；所述磁吸式光学传感器包括：壳体，所述壳体内设置至少一个安装柱，所述壳体的侧壁与所述安装柱之间存在间隙；线束，所述线束的一部分缠绕在所述安装柱上以形成缠绕固定部，所述缠绕固定部的一部分位于所述间隙内；PCB板，所述PCB板设于所述壳体内；内腔壳，所述内腔壳设于所述壳体内，所述内腔壳位于所述PCB板上方，所述内腔壳上安装有若干个磁铁和透光片；防滑垫片，所述防滑垫片安装在所述壳体的开口处，所述防滑垫片中部具有暴露所述透光片的孔。

进一步，所述处理显示单元包括：数据收发设备、上位机设备和至少一个多路多模态数据处理单元，所述数据收发设备的一端连接所述上位机设备，所述数据收发设备的另一端与所述多路多模态数据处理单元相连。

进一步，所述多路多模态数据处理单元包括：电源、CPU处理器、数据收发端口模块和多个隔离模块，所述电源为所述CPU处理器供压，所述数据收发端口模块的一端与所述CPU处理器相连，所述数据收发端口模块的另一端与所述数据收发设备相连，所述隔离模块的一端与所述CPU处理器相连。

进一步，所述多模态采集模块的数量为多个，多个所述多模态采集模块与多个所述隔离模块一一对应，每个所述隔离模块的另一端与对应的所述多模态采集模块相连。

本实用新型的有益效果是，本实用新型结构简单，多模态采集模块采集的人体生理信号依据智能同步中心组建局域网，能够通过无线通信模块和有线通信模块传输数据给处理显示单元，在无线信号受到干扰时，发送过程不受影响，解决了很多无线环境复杂场景下的信号丢包，同步精准度的问题，甚至一些带有射频屏蔽的场景系统无法正常使用的问题，多模态采集模块能够采集人体的脑电、肌电、心电、皮电、血氧等数据，获取的数据更多，采用数据同步和事件模块将采集到的所有数据进行时间戳的同步对齐，保证多种数据的时钟同步，同时数据同步和事件模块还用于实现与第三方设备进行同步，进而保证整个系统时钟同步。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有的可穿戴式脑电系统的原理框图；

图2是根据本实用新型的可穿戴式多模态研究平台的原理框图；

图3是根据本实用新型的多人使用时可穿戴式多模态研究平台的原理框图；

图4是根据本实用新型的一种数据收发设备与多个多路多模态数据处理单元的连接示意图；

图5是根据本实用新型的另一种数据收发设备与多个多路多模态数据处理单元的连接示意图；

图6是本实用新型的一种第一连接器的剖面结构示意图；

图7是本实用新型的一种第一连接器的俯视示意图；

图8是本实用新型的锁紧件与第一连接件的装配示意图；

图9是本实用新型的PCB板的结构示意图；

图10是本实用新型中挂耳式电极组件的结构示意图；

图11是图10中A处放大图；

图12是本实用新型佩戴挂耳式电极组件耳部电极位置示意图；

图13是本实用新型的自锁式电池充电座的结构示意图；

图14是本实用新型的自锁式电池充电座的剖面结构示意图；

图15是图14中B处的放大图；

图16是根据本实用新型的第二连接器的爆炸结构示意图；

图17是根据本实用新型的第二连接器的截面结构示意图；

图18是根据本实用新型的第二连接器中插座的结构示意图；

图19是根据本实用新型的第二连接器中插头的结构示意图；

图20是图16中局部的放大结构示意图；

图21是根据本实用新型的第二连接器中锁紧件的结构示意图；

图22是根据本实用新型的第二连接器中螺帽的结构示意图；

图23是根据本实用新型的光学传感器的爆炸结构示意图；

图24是图23中线束缠绕结构示意图；

图25是可穿戴式多模态研究平台的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考附图具体描述本实用新型实施例的可穿戴式多模态研究平台。

如图1-图25所示，本实用新型实施例的可穿戴式多模态研究平台包括：至少一个多模态采集模块、处理显示单元、数据同步和事件模块、智能同步中心；其中所述多模态采集模块用于采集生理信号；所述智能同步中心与多模态采集模块、处理显示单元、数据同步和事件模块组成局域网，以通过数据同步和事件模块保持时钟同步。

作为多模态采集模块的一种可选的实施方式。

(1)采集电极

脑电采集电极、肌电采集电极、心电采集电极、皮电采集电极、血氧采集电极可以与人体直接接触，并采集人体的生理信号；其中所述脑电采集电极包括脑电帽、耳脑电采集电极中的至少一种。采集到的生理信号包括脑电信号、肌电信号、心电信号、皮电信号和血氧信号。采集到的生理信号可以通过无线通信模块、有线通信模块中任意一种方式传递给智能同步中心、处理显示单元，优先无线通信模块，如蓝牙、wifi等无线网，当无线网的通信质量较差时(如出现数据干扰、丢包等情况)，切换至有线通信模块进行数据传输。优选地，通过湿电极或盐水电极来实现对使用者脑电信号的提取，也可以通过阵列式柔性肌电电极来实现对肌电信号的提取；其中数字前端采用高精度的模拟采集前端，使用直流耦合与超宽动态范围采集方法，在保证信号采集质量的同时，增强了系统的抗噪声能力和抗运动干扰能力。多参采集模块进行集成式设计，融合了运动传感器，通过集成芯片来同时获得多种电生理信号和运动数据。

耳脑电采集电极的结构如下：

如图10至图12所示，耳脑电采集电极包括挂耳式电极组件d1，挂耳式电极组件d1佩戴在用户耳朵上；其中，挂耳式电极组件d1包括柔性电路板本体d11和置于柔性电路板本体d11上的多个电极片d12，柔性电路板本体d11包括C形部d111、与C形部d111一体成型的延伸部d112以及安装在延伸部d112自由端的、用于连接数字前端的第一连接器；其中，多个电极片d12设置在C形部d111上，靠近延伸部d112的自由端设置有多个电极引脚d113，多个电极引脚d113与电极片d12一一对应，每个电极片d12均与其对应的电极引脚d113连接，进一步的，每个电极片d12与其对应的电极引脚d113通过导电线路连接，多个电极引脚d113还与第一连接器连接。柔性电路板本体的基材采用但不限于聚酰亚胺基材。

采用挂耳式电极组件设置的C形部便于用户佩戴在耳朵上实现自主穿戴、便携且贴合度高；电极不与用户的头发接触，使用方便，用户舒适性好，使用后无需清洗头发。通过挂耳式电极组件d1上的电极片与用户太阳穴附近脑区的皮肤接触，测量用户耳朵周围的EEG脑电信号。

在实施例中，C形部d111表面设置有十个电极片d12，十个电极片d12具体为八个采集电极片、一个地电极片和一个参考电极片，地电极片设于C形部d111的一端，参考电极片设于C形部d111的另一端，八个采集电极片分布于地电极片和参考电极片之间，如图12提供的佩戴挂耳式电极组件耳部电极位置示意图，采集点包括XA、XB、XC、XE、XF、XG、XH、XI、XJ和XK，挂耳式电极组件d1佩戴在用户耳朵上时，地电极片和参考电极片位于耳朵的前侧采集点XA和采集点XK，八个采集电极片位于耳朵的外周的采集点XB、采集点XC、采集点XE、采集点XF、采集点XG、采集点XH、采集点XI和采集点XJ。其中，地电极片用于抑制共模干扰，参考电极片为公共参考点，地电极片和参考电极片之间的8个采集电极片为8导信号，通过设置的8个采集电极片实现了耳部脑电信号准确的采集，获取更丰富的EEG信号，便于上位机设备对基于获取的EEG信号进行准确的分析。在本实用新型一些实施例中，八个采集电极片可均匀分布于地电极片和参考电极片之间。延伸部d112自C形部d111的中间位置，延伸部d112向远离C形部d111开口处方向延伸，便于用户佩戴。

在使用时，在电极片d12上涂抹导电膏，降低皮肤阻抗增强电极片的导电性，通过背胶贴附挂耳式电极组件，然后挂耳式电极组件d1将粘在在于耳后皮肤的表面上，使得挂耳式电极组件d1不会从耳后皮肤的表面上脱落。

(2)数字前端和多参采集模块

数字前端和多参采集模块均包括依次连接的滤波器、放大器、A/D转换器和数字信号处理器。数据终端(即多模态数据终端设备)为MCU主控模块，其中，数字前端和多参采集模块实现了信号的采集、滤波、放大、A/D转换、数据处理等功能，以便得到高质量信号，并通过SPI接口向MCU主控模块输出数据，MCU主控模块对采集到的生理信号进行数据组包和数据发送，利用MCU主控模块实现了全数字化多通道同步采集和滤波，保证各通道之间的一致性，通过软件可灵活改变系统频带，MCU主控模块内的ARM控制软核可以实现灵活的逻辑控制和便于下一步的二次开发和升级。

(3)采集电极与数字前端和多参采集模块之间的连接器

脑电采集电极、肌电采集电极与数字前端之间通过第一连接器a相连，心电采集电极、皮电采集电极、血氧采集电极与多参采集模块之间可以通过低速探头相连。

如图6至图9所示，是本实用新型最优实施例，第一连接器a包括第一连接件a1和第二连接件a2，当第一连接件a1用在脑电帽上时，第一连接件a1连接脑电帽外壳，第一连接件a1内安装有PCB板a11，第一连接件a1上设有与PCB板a11连接的接线组件，第一连接件a1一端设有定位槽a12；第二连接件a2内设有夹板连接件a21，夹板连接件a21为相对设置的两个弹片，两个弹片之间形成具有开口的夹持PCB板a11的空间，第二连接件a2的一端设有与定位槽a12相匹配的定位块a22，定位块a22适于使PCB板a11垂直插入夹板连接件a21的开口中。定位块a22与PCB板a11平行设置。通过定位块a22与定位槽a12的配合，可以保证PCB板a11垂直插入夹板连接件a21的开口，从而避免PCB板a11倾斜插入，避免损坏夹板连接件a21，且降低了PCB板a11和第一连接器对插的难度。

第一连接器a还包括锁紧件a3，其与第一连接件a1活动连接，锁紧件a3的一端与第二连接件a2或定位块a22卡接配合，以将第一连接件a1和第二连接件a2锁紧。锁紧件a3包括滑动部a31和卡接部a32，滑动部a31与第一连接件a1滑动连接；第二连接件a2上设有与卡接部a32卡接配合的卡槽a23。滑动部a31上设有卡扣a311，第一连接件a1上设有与卡扣a311配合的滑动槽，卡扣a311在滑动槽内滑动。卡接部a32为凸起，其位于锁紧件a3的下端，卡槽a23为L形槽，L形槽适于使凸起卡入L形槽的第一端，并适于凸起从L形槽的第二端滑出L形槽。在将PCB板a11插入至夹板连接件a21的开口时，卡接部a32从L形槽的第二端滑入，通过将滑动部a31进行滑动，卡接部a32随滑动部a31同时进行滑动，卡接部a32滑至L形槽的第一端，使得卡接部a32卡入L形槽的第一端，从而通过锁紧件a3将第一连接件a1和第二连接件a2锁紧，避免第一连接件a1和第二连接件a2非正常脱离配合，从而有效避免PCB板a11从夹板连接件a21开口中滑出，从而提高PCB板a11与夹板连接件a21连接的稳定性。

接线组件包括多个线缆a4和线尾连接件a5，线尾连接件a5安装在第一连接件a1的一端，多个线缆a4贯穿线尾连接件a5后均与PCB板a11电连接，线缆a4与PCB板a11焊接或者压接，或者其它连接方式实现电连接，线缆a4与线尾连接件a5固定连接。连接件一包括第一连接器上壳a13和第一连接器下壳a14，线尾连接件a5和PCB板a11均通过第一连接器上壳a13和第一连接器下壳a14夹紧固定，第一连接器上壳a13和第一连接器下壳a14可通过超声波熔接或者粘接连接。第一连接器上壳a13内侧设有第一夹紧凸块a131，第一连接器下壳a14内侧设有第二夹紧凸块a141，第一夹紧凸块a131和第二夹紧凸块a141对PCB板a11进行夹紧固定。通过线尾连接件a5同时将多个线缆a4固定在第一连接件a1上，多个线缆a4在第一连接件a1中均与PCB板a11连接，提高多个线缆a4连接的稳定性，对多个线缆a4起到保护作用，以及可以有效避免多个线缆a4在第一连接件a1中缠绕杂乱。PCB板a11上设有防呆槽口a111，第二连接件a2上设有与防呆槽口a111相匹配的防呆凸块，以在PCB板a11插入夹板连接件a21的开口时起防呆作用。

(4)数据终端与数字前端和多参采集模块之间的连接器

如图16-图22所示，所述数据终端与数字前端、多参采集模块之间分别通过第二连接器c相连，所述第二连接器c包括：插座c1、插头c2、插头外壳c3和线缆c7，插头c2与插座c1插接连接；插头外壳c3的一端与插头c2相连，插头外壳c3的另一端与螺帽c6相连，螺帽c6内设置有锁紧件c5；线缆c7穿过螺帽c6、锁紧件c5、插头外壳c3后与插头c2相连，锁紧件5沿其径向锁紧线缆c7。

根据本实用新型一个实施例，插座c1内设置有母针，插座c1朝向插头c2的一侧设置有母键位c11。进一步地，插头c2内设置有公针，公针的一端与母针插接相连，公针的另一端与线缆c7相连，插头c2上设置有与母键位c11相配合的公键位c22。就是说，公针和母针由导电金属制成，插座c1和插头c2采用在金属表面注塑的方式直接成型，母键位c11和公键位c22的配合方式为凸起与凹槽的配合方式，在插座c1和插头c2插接时无需校准，只需要旋转过程中母键位c11和公键位c22完成配合即可完成插接连接。优选地，插头c2的外周面上设置有密封圈c21，密封圈c21用于对插座c1与插头c2之间的间隙进行密封。密封圈c21不仅可以对插座c1与插头c2进行有效密封，同时密封圈c21在受压后能对插座c1与插头c2起到锁紧作用。

根据本实用新型一个实施例，插头外壳c3的一端设有内螺纹，内螺纹用于与插头c2进行螺纹连接，插头外壳c3的另一端设有外螺纹，外螺纹用于与螺帽c6进行螺纹连接。在此基础上，插头外壳c3上具有一环形台阶面，插头外壳c3上套设有色环c4，色环c4的一侧与螺帽c6相抵靠，色环c4的另一侧与环形台阶面相抵靠。色环c4可以设置为不同颜色，进而根据不同的颜色来对第二连接器的功能进行区分，这样在插拔第二连接器时，可以避免插拔错误。

根据本实用新型一个实施例，插头外壳c3的端面上开设有第一凹槽c31，锁紧件c5上具有与第一凹槽c31相配合的第一凸起c51。这样设计，使得插头外壳c3与锁紧件c5之间不会发生相对转动，旋转螺母c6的同时锁紧件c5完成对线缆c7的固定，并且整个过程锁紧件c5与线缆c7保持相对固定，锁紧件c5不会对线缆c7表面刮伤。进一步地，锁紧件c5为环形件，锁紧件c5上开设有多个第二凹槽c52，多个第二凹槽c52沿圆周方向均匀布置，相邻两个第二凹槽c52之间形成卡爪c54。更进一步地，卡爪c54朝向线缆c7的一侧具有第二凸起c53。进一步优选地，螺帽c6内具有导向面c61，导向面c61为圆锥面，导向面c61用于对卡爪c54导向，以使第二凸起c53靠近线缆c7。

(5)供电与充电

如图13至图15所示，多模态采集模块还包括电池和为电池充电的自锁式电池充电座，电池为数字前端、多参采集模块和数据终端供电。其中自锁式电池充电座包括：包括充电底座b1、至少一个电池容纳腔b11和至少一个安装腔b12，电池容纳腔b11设置在充电底座b1内，用于容纳单个电池；安装腔b12设置在充电底座b1内，其内设置有锁紧机构b3；电池容纳腔b11与安装腔b12一一对应，以使锁紧机构b3锁紧对应的电池；电池容纳腔b11、安装腔b12和锁紧机构b3的数量相同；其中，锁紧机构b3包括：锁紧件b31、解锁件b32、第一弹性件b33和弹力座b34；锁紧件b31的第一端与充电底座b1转动连接，电池b2的侧面设置有锁紧槽b21，锁紧件b31的第二端与锁紧槽b21配合，以对电池b2锁紧；弹力座b34通过螺钉固定安装在充电底座b1上，弹力座b34位于安装腔内，第一弹性件b33设于锁紧件b31和弹力座b34之间，以保持锁紧件b31的第二端对电池b2的锁紧状态；解锁件b32的第一端与充电底座b1滑动连接，解锁件b32的第二端位于锁紧件b31的第二端与电池b2之间，解锁件b32的第一端位于弹力座b34的上方，解锁件b32的第二端延伸至充电底座b1的外部，按压解锁件b32，将锁紧件b31的第二端与锁紧槽b21分离，以将电池b2在电池容纳腔b11内解锁。

在充电时，通过锁紧件b31对电池b2锁紧，从而使得电池b2在充电时不会与充电底座b1脱离，充电稳定性好，在需要将电池b2取出时，通过解锁件b32解除锁紧件b31对电池b2的锁紧，操作简单方便。另外，通过安装腔b12的设置，锁紧机构b3安装在安装腔b12内，锁紧件b31的活动空间增大，可以有效避免锁紧件b31在狭小的运动空间中卡死的情况发生。

在充电底座b1内设置弹力座b34，起到强度加强作用，通常充电底座b1厚度较薄，第一弹性件b33直接与充电底座b1相抵触，充电底座b1在使用过程中容易出现疲劳导致断裂，并且常用的充电底座b1内没有设置安装腔b12，锁紧件b31的活动空间小，在狭小的空间中无法安装弹力座b34或者安装的弹力座b34尺寸小，厚度较薄，厚度薄的弹力座b34在使用过程中也容易出现疲劳导致断裂，本实用新型通过设置安装腔b12，安装腔b12的空间相对较大，且在安装腔b12内设置弹力座b34，弹力座b34的厚度可以加强，从而避免充电底座b1或者较薄的弹力座b34在使用过程中出现疲劳导致断裂，从而提高结构的强度和结构的稳定性。

弹力座b34的一端开设有第一槽b341，锁紧件b31的第二端开设有第二槽b311，第一弹性件b33一端安装在第一槽b341内，第一弹性件b33的另一端安装在第二槽b311内。第一槽b341和第二槽b311分别对第一弹性件b33的两端进行定位，方便对第一弹性件b33进行安装。弹力座b34与解锁件b32之间设置有第二弹性件b35，第二弹性件b35的一端与弹力座b34固定连接，第二弹性件b35的另一端与解锁件b32固定连接。弹力座b34的上端设置有第三槽b342，解锁件b32的第二端设有第四槽b321，第二弹性件b35的一端安装在第三槽b342中，第二弹性件b35的另一端安装在第四槽b321中。第三槽b342和第四槽b321分别对第二弹性件b35的两端进行定位，方便对第二弹性件b35进行安装，第一弹性件b33和第二弹性件b35均为弹簧。

锁紧件b31包括连接部b312和限位部b313，连接部b312位于锁紧件b31的第一端，连接部b312与充电底座b1转动连接，限位部b313位于锁紧件b31的第二端，限位部b313的内侧面形成钩状，限位部b313与锁紧槽b21相匹配。限位部b313的上端面上设有第一斜面b3131，第一斜面b3131与电池b2之间形成容纳解锁件b32的第二端的空间。解锁件b32包括按压部b322和触发部b323，触发部b323位于解锁件b32的第二端，触发部b323的侧面设有与第一斜面b3131相配合的第二斜面b3231；按压部b322位于解锁件b32的第一端，适于在充电底座b1内直线滑动，以带动触发部b323进入或退出空间。

充电底座b1内设置有塔簧b4和塔簧底座b5，塔簧b4位于电池容纳腔b11底部，塔簧b4安装在塔簧底座b5上，在锁紧件b31解除对电池b2的锁定时，通过塔簧b4的弹力将电池b2顶出电池容纳腔b11，方便电池b2的取出。充电底座b1内设置有LED充电指示灯和导光棒b6，充电底座b1上端设置有安装面板b7，安装面板上设有局部半透光板b8，导光棒b6与局部半透光板8相连，LED充电指示灯通过导光棒b6呈现在局部半透光板b8上。

作为通信模块的一种可选的实施方式。

根据本实用新型一个实施例，通信模块包括有线通信模块和无线通信模块；其中有线通信模块为差分串行通信模块，无线通信模块是WiFi模块-802.11，该模块工作于2.4/5G双频率波段，该无线通信模块与MCU主控模块之间通过标准UART接口连接，接收多模态采集模块输出的数据，并将数据以无线方式发送出去。差分串行通信模块采用LVDS作为传输电平标准，差分串行通信模块与MCU主控模块之间通过标准UART接口(千兆以太网接口)连接，接收多模态采集模块输出的数据，并将数据以有线方式发送出去。

作为数据同步和事件模块的一种可选的实施方式。

在此基础上，数据同步和事件模块包括：兼容连接模块、公共事件盒、辅助模块、个人事件盒和同步盒，公共事件盒的一端连接兼容连接模块，公共事件盒的另一端连接同步盒，个人事件盒的一端连接辅助模块，个人事件盒的另一端连接同步盒，同步盒与无线通信模块和处理显示单元相连。优选地，兼容连接模块用于连接第三方设备，辅助模块包括磁吸式光学传感器、按键和清洗盆。就是说，数据终端通过智能同步中心连接到指定的网络频带，同步盒通过智能同步中心连接到局域网中，以无线同步方式对采集的数据进行发送；数据终端还可以通过差分串行通信模块的通信方式对采集的数据进行发送；而兼容连接模块用于连接第三方设备，并通过公共事件盒和同步盒实现与第三方设备的同步，能够支持串口和并口等多种接口，也是集成设计，可同时支持四路trigger的监测；同步盒通过个人事件盒来实现磁吸式光学传感器、按键、清洗盆等个人的辅助模块打标，能够支持ERP范式的研究。

如图23和图24所示，辅助模块上的磁吸式光学传感器e包括：PCB组件e2、内腔壳e3和防滑垫片e8，PCB组件e2设于壳体e1内；内腔壳e3设于壳体e1内，内腔壳e3位于PCB组件e2上方，内腔壳e3上安装有磁铁e6和透光片e7；防滑垫片e8安装在壳体e1的开口处，防滑垫片e8中部具有暴露透光片e7的孔。就是说，线束e5的一端连接PCB组件e2，线束e5的另一端引出壳体e1后与其它设备或装置电连接。壳体e1内设置至少一个安装柱e11，壳体e1的侧壁与安装柱e11之间存在间隙e13；线束e5的一部分缠绕在安装柱e11上以形成缠绕固定部，缠绕固定部的一部分位于间隙e13内。优选地，缠绕固定部与间隙e13过盈配合。

其中，安装柱e11还用于安装内腔壳e3，内腔壳e3与壳体e1之间通过至少一个螺钉e4相连，螺钉e4与安装柱e11相对应，安装柱e11的中心开设有与螺钉e4配合的圆孔。换言之，采用螺钉e4将内腔壳e3安装在壳体e1上时，壳体e1上需要设置与螺钉e4相配合的安装柱e11，安装柱e11的原始作用只是配合螺钉e4将内腔壳e3固定在壳体e1上，而本实施例中，通过设置安装柱e11与壳体e1侧壁的相对位置从而形成间隙e13，将线束e5缠绕在安装柱e11上，利用线束e5与间隙e13的过盈配合关系，增加了线束e5与安装柱e11和壳体e1侧壁之间的摩擦力，从而使得线束e5具备了较大的抗拉扯力。另一方面，通过螺钉e4固定内腔壳e3和壳体e1时，也进一步对安装柱e11进行固定，保证了安装柱e11与壳体e1侧壁之间的相对位置，避免间隙e13扩大，使得间隙e13始终小于线束e5的直径。

进一步地，线束e5的一部分单排螺旋缠绕在安装柱e11上以形成缠绕固定部。就是说，线束e5在安装柱e11上缠绕了不止一圈，螺旋缠绕多圈后，能够进一步提升线束e5的抗拉扯力。在此基础上，壳体e1的侧壁开设有通孔e12，通孔e12靠近于安装柱e11，线束e5的另一端由内向外穿过通孔e12。优选地，通孔e12的孔径大于等于线束e5的直径。就是说，为了便于线束e5引出壳体e1，在靠近安装柱e11的壳体e1的侧壁上开设通孔e12，并且将通孔e12的孔径设计成大于等于线束e5的直径，从而便于装配时线束e5从通孔e12引出。

作为处理显示单元的一种可选的实施方式。

根据本实用新型一个实施例，处理显示单元包括：数据收发设备、上位机设备和至少一个多路多模态数据处理单元，数据收发设备的一端连接上位机设备，数据收发设备的另一端与多路多模态数据处理单元相连。

其中，多路多模态数据处理单元包括：电源、CPU处理器、数据收发端口模块和多个隔离模块，电源为CPU处理器供压，数据收发端口模块的一端与CPU处理器相连，数据收发端口模块的另一端与数据收发设备相连，隔离模块的一端与CPU处理器相连。

CPU处理器选用低功耗、高性能的集成芯片，每个隔离模块通过USB与该芯片连接，实现与多个多模态采集模块对生理信号的有线传输；数据收发端口模块采用但不限于千兆以太网端口，优选千兆以太网端口，千兆以太网端口传输速度快，使得采集的生理信号能够快速的传输至数据收发设备，数据收发设备再将生理信号传输至上位机设备。

作为多路多模态同步采集的一种可选的实施方式。

当多模态采集模块的数量为多个时，多个多模态采集模块与多个隔离模块一一对应，每个隔离模块的另一端与对应的多模态采集模块之间通过有线通信模块相连。隔离模块采用但不限于ADI公司的ADUM240x系列数字隔离模块。将多模态采集模块和多路多模态数据处理单元进行隔离，以实现用户与市电220V之间的隔离，满足安全法规保证规避安全风险。同时也做到多用户之间的隔离，以防多用户之间的信号干扰。当多个用户同时进行信号采集时，多个多模态采集模块与多路多模态数据处理单元连接时存在信号干扰，通过隔离模块将传输的数据进行隔离，从而避免信号干扰，保证数据传输的有效性。

进一步优选地，数据收发设备包括路由器和/或以太网交换机。

在本实施例中，多路多模态数据处理单元的数量小于等于4时，数据收发设备为路由器，一般路由器有一个广域网wan接口，四个lan接口，上位机设备与广域网wan接口连接，每个多路多模态数据处理单元对应一lan接口分别连接，每个多路多模态数据处理单元与其对应的lan接口连接。

如图4所示，多路多模态数据处理单元数量为4个，每个多路多模态数据处理单元上连接有4个多模态采集模块，4个多路多模态数据处理单元通过1个路由器支持16个多模态采集模块连接，实现多个的生理信号能够被同时有效传输。

在本实用新型一些实施例中，多路多模态数据处理单元的数量大于4时，数据收发设备为以太网交换机，以太网交换机的一接口与上位机设备相连，多路多模态数据处理单元与以太网交换机的其余接口连接，以太网交换机的接口越多，与其连接的多路多模态数据处理单元的也就越多，多模态采集模块的也随之变多，同时利用同步和事件模块中的多人交互事件盒支持多个刺激来源的事件，以满足多人需要观看多刺激范式的研究；确保多人不同的诱发信号和事件标记被完成的记录下来。生理信号能够被同时有效传输。

在本实用新型一些实施例中，数据收发设备包括多个路由器和以太网交换机，如图5所示，每个路由器与以太网交换机连接，以太交换机还与上位机设备连接，进一步确保多人的生理信号能够被同时有效传输。

在实施例中，上位机设备为计算机，用于显示和处理接收的生理信号。在上位机软件上进行多模态数据的对齐处理，采用数据校验和补发的方法，解决信号传输过程中的数据丢包和时钟对准问题，保证数据传输的实时性和可靠性，同时能够进行数据的录制回放存储等功能。

此外，如图25所示，为了清晰的展现可穿戴式多模态研究平台的使用过程，以脑电采集为例，可穿戴式多模态研究平台在使用时各部件的结构连接关系如下：

(1)多模态采集模块

第一采集电极中的脑电帽i通过第一连接器a连接数字前端g，数字前端g通过第二连接器c连接数据终端h；第二采集电极通过低速探头连接多参采集模块f，多参采集模块f通过第二连接器c连接数据终端h；数据终端h通过无线通信模块和有线通信模块连接智能同步中心，以实现生理信号的传输。

(2)同步和事件模块

反应盒j(支持调节人事件盒m不同的反应按键)、按键k(实施刺激)、磁吸式光学传感器e(实施刺激)分别连接个人事件盒m；个人事件盒m、公共事件盒n分别连接同步盒p；同步盒p与智能同步中心连接，以实现生理信号的同步。

(3)多人多模态采集

当多模态采集模块采集到多人受到多个刺激的生理信号时，同步和事件模块通过多人交互事件盒q支持多个刺激来源的事件。

(4)无线传输

由智能同步中心向多模态采集模块、处理显示单元、数据同步和事件模块分配IP地址，组成无线局域网，以实现无线传输。

(5)有线通讯

通过多模态采集模块中的数据终端h、数据同步和事件模块中的同步盒p、处理显示单元分别有线连接多主机有线转发器r，然后通过多主机有线转发器r有线连接智能同步中心，组成有线局域网，以实现有线数据传输。

综上所述，本实用新型结构简单，多模态采集模块采集的人体生理信号能够通过无线通信模块和有线通信模块发送给处理显示单元，在无线信号受到干扰时，发送过程不受影响，解决了很多无线环境复杂场景下的信号丢包质量差的问题，甚至一些带有射频屏蔽的场景系统无法正常使用的问题，多模态采集模块能够采集人体的脑电、肌电、心电、皮电、血氧等数据，获取的数据更多，采用数据同步和事件模块将采集到的所有数据进行时间戳的同步对齐，保证多种数据的时钟同步，同时数据同步和事件模块还用于实现与第三方设备进行同步，进而保证整个系统时钟同步。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.可穿戴式多模态研究平台，其特征在于，包括：

至少一个多模态采集模块、处理显示单元、数据同步和事件模块、智能同步中心；其中

所述多模态采集模块用于采集生理信号；

所述智能同步中心与多模态采集模块、处理显示单元、数据同步和事件模块组成局域网，以通过数据同步和事件模块保持多种生理信号的同步采集。

2.根据权利要求1所述的可穿戴式多模态研究平台，其特征在于，

所述多模态采集模块包括：数据终端、若干个第一采集电极和/或若干个第二采集电极；其中

所述第一采集电极通过数字前端与数据终端相连；

所述第二采集电极通过多参采集模块与数据终端相连；

所述数据终端适于通过无线通信模块和有线通信模块与智能同步中心相连，以传输采集的生理信号；

所述无线通信模块和有线通信模块择一实现数据传输，适用多种场景。

3.根据权利要求2所述的可穿戴式多模态研究平台，其特征在于，

所述第一采集电极与数字前端之间通过第一连接器相连；所述第一连接器包括：第一连接件，其内安装有PCB板，所述第一连接件上设有与PCB板连接的接线组件，所述第一连接件一端设有定位槽；第二连接件，其内设有夹板连接件，所述第二连接件的一端设有与定位槽相匹配的定位块，所述定位块适于使PCB板垂直插入夹板连接件的开口中；锁紧件，其与第一连接件活动连接，所述锁紧件的一端与第二连接件或定位块卡接配合，以将第一连接件和第二连接件锁紧。

4.根据权利要求2所述的可穿戴式多模态研究平台，其特征在于，

所述数据终端与数字前端、多参采集模块之间分别通过第二连接器相连；所述第二连接器包括：插座；插头，所述插头与所述插座插接连接；插头外壳，所述插头外壳的一端与所述插头相连，所述插头外壳的另一端与螺帽相连，所述螺帽内设置有锁紧件；线缆，所述线缆穿过所述螺帽、所述锁紧件、所述插头外壳后与所述插头相连，所述锁紧件沿其径向锁紧所述线缆。

5.根据权利要求2所述的可穿戴式多模态研究平台，其特征在于，

所述第一采集电极包括脑电采集电极、肌电采集电极中的至少一种；其中所述脑电采集电极包括脑电帽、耳脑电采集电极中的至少一种；所述耳脑电采集电极包括挂耳式电极组件，所述挂耳式电极组件包括柔性电路板本体和置于所述柔性电路板本体上的多个电极片，所述柔性电路板本体包括C形部、与所述C形部一体成型的延伸部以及安装在所述延伸部自由端的、用于连接数字前端的第一连接器；其中，在所述C形部的表面上设置有多个所述电极片，靠近所述延伸部的自由端设置有多个电极引脚，多个所述电极引脚与所述电极片一一对应，每个所述电极片均与其对应的所述电极引脚连接，多个所述电极引脚还与所述第一连接器连接；

所述第二采集电极包括心电采集电极、皮电采集电极、血氧采集电极中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的可穿戴式多模态研究平台，其特征在于，

所述数据终端包括主机、安装在主机上的电池和用于所述电池充电的自锁式电池充电座；其中

所述自锁式电池充电座包括：充电底座；至少一个电池容纳腔，设置在充电底座内，用于容纳单个电池；至少一个安装腔，设置在充电底座内，其内设置有锁紧机构；所述电池容纳腔与安装腔一一对应，以使锁紧机构锁紧对应的电池；所述锁紧机构包括：锁紧件、解锁件、第一弹性件和弹力座；所述锁紧件的第一端与充电底座转动连接，电池的侧面设置有锁紧槽，所述锁紧件的第二端与锁紧槽配合，以对电池锁紧；所述第一弹性件设于所述锁紧件和弹力座之间，以保持锁紧件的第二端对电池的锁紧状态；所述解锁件的第一端与充电底座滑动连接，所述解锁件的第二端位于锁紧件的第二端与电池之间，按压解锁件，将锁紧件的第二端与锁紧槽分离，以将电池在电池容纳腔内解锁。

7.根据权利要求1所述的可穿戴式多模态研究平台，其特征在于，

所述数据同步和事件模块包括：兼容连接模块、公共事件盒、辅助模块、个人事件盒和同步盒，所述公共事件盒的一端连接所述兼容连接模块，所述公共事件盒的另一端连接所述同步盒，所述个人事件盒的一端连接所述辅助模块，所述个人事件盒的另一端连接所述同步盒，所述同步盒分别与智能同步中心和所述处理显示单元相连；其中

所述辅助模块包括：磁吸式光学传感器和按键；所述磁吸式光学传感器包括：壳体，所述壳体内设置至少一个安装柱，所述壳体的侧壁与所述安装柱之间存在间隙；线束，所述线束的一部分缠绕在所述安装柱上以形成缠绕固定部，所述缠绕固定部的一部分位于所述间隙内；PCB板，所述PCB板设于所述壳体内；内腔壳，所述内腔壳设于所述壳体内，所述内腔壳位于所述PCB板上方，所述内腔壳上安装有若干个磁铁和透光片；防滑垫片，所述防滑垫片安装在所述壳体的开口处，所述防滑垫片中部具有暴露所述透光片的孔。

8.根据权利要求1所述的可穿戴式多模态研究平台，其特征在于，

所述处理显示单元包括：数据收发设备、上位机设备和至少一个多路多模态数据处理单元，所述数据收发设备的一端连接所述上位机设备，所述数据收发设备的另一端与所述多路多模态数据处理单元相连。

9.根据权利要求8所述的可穿戴式多模态研究平台，其特征在于，

所述多路多模态数据处理单元包括：电源、CPU处理器、数据收发端口模块和多个隔离模块，所述电源为所述CPU处理器供压，所述数据收发端口模块的一端与所述CPU处理器相连，所述数据收发端口模块的另一端与所述数据收发设备相连，所述隔离模块的一端与所述CPU处理器相连。

10.根据权利要求9所述的可穿戴式多模态研究平台，其特征在于，

所述多模态采集模块的数量为多个，多个所述多模态采集模块与多个所述隔离模块一一对应，每个所述隔离模块的另一端与对应的所述多模态采集模块相连。