CN224166315U - 一种入耳式耳脑电信号采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种入耳式耳脑电信号采集设备，佩戴在用户双耳的前端采集装置以及设置在用户脑后的控制主板通过连接组件进行连接。连接组件包括挂耳结构、耳后支撑结构和弹性调节结构，挂耳结构用于固定前端采集装置并将其挂在耳廓上，并通过设置于挂耳结构后端的耳后支撑结构对挂耳结构进行支撑，以防止挂耳结构发生运动。弹性调节结构用于连接耳后支撑结构和控制主板，由于控制主板与前端采集装置分隔设置，因此采集设备的重量不会完全集中在耳部。又由于弹性调节结构具有弹性以及长度可调节的特点，通过调节长度使得控制主板能够紧固在用户脑后，还能够使控制主板的运动不会对前端采集装置造成影响。与现有技术相比可以实现稳定佩戴的目的。

Description

一种入耳式耳脑电信号采集设备

技术领域

本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种入耳式耳脑电信号采集设备。

背景技术

脑电图是一种使用非侵入方式来测量和记录神经电生理活动的方法，广泛应用于医疗临床、科学研究等领域。传统脑电图采用全脑覆盖的电极来获取高质量和空间分辨率的脑电信号，通常使用湿电极如凝胶电极、盐水电极，这种采集方式操作复杂，使用场景局限。可穿戴脑电设备为了克服传统采集的局限，根据使用场景平衡信号质量和便携性，设计了许多新的采集方案。

耳脑电图是一种在耳部放置电极采集脑电的方法，其原理与头皮采集的标准脑电相同，通过大脑容积传导效应来采集脑电信号。电极放置部位在耳部，因此其对颞叶来源的信号更为敏感，相比脑电帽在某些特殊场景下更具优势。

耳脑电采集设备的外形多类似于助听器、耳机等头戴式或挂耳式的耳部佩戴设备，然而，耳脑电采集设备相对于这类耳部佩戴设备而言，其搭载的结构更多且重量更大，同时对于使用人员正确佩戴使用的要求也更高，而现有技术中耳脑电采集设备的耳部佩戴结构容易在耳部区域发生移动，无法支撑耳脑电采集设备稳定地佩戴在使用人员的耳部。

因此，如何设计一种入耳式耳脑电信号采集设备以解决现有技术中存在的问题，是业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决耳脑电采集设备的耳部佩戴结构容易在耳部区域发生移动，无法支撑耳脑电采集设备稳定地佩戴在使用人员的耳部的缺陷，本实用新型提出一种入耳式耳脑电信号采集设备。

本实用新型采用的技术方案是，一种入耳式耳脑电信号采集设备，包括：

前端采集装置，其用于佩戴在用户双耳以采集耳脑电信号；

连接组件，包括挂耳结构、耳后支撑结构和弹性调节结构，挂置在用户耳廓的挂耳结构与前端采集装置连接，抵接在用户耳后的耳后支撑结构设置于挂耳结构的后端，长度可调的弹性调节结构连接于耳后支撑结构与位于用户脑后的控制主板之间。

优选的，挂耳结构的外轮廓与用户耳廓相匹配。

优选的，耳后支撑结构具有压靠在用户耳根与乳突连接处的支撑部。

优选的，弹性调节结构的形状设置为波浪形。

优选的，在弹性调节结构的波峰和波谷处均设置有开孔，开孔穿过有牵引绳以连接波峰和波谷。

优选的，牵引绳为弹力绳。

优选的，前端采集装置包括入耳式电极和安装入耳式电极的耳机壳体，入耳式电极设置在耳机壳体内，耳机壳体的形状与用户耳甲的形状相匹配。

优选的，入耳式电极包括硅胶听筒管、记忆海绵耳塞和多个金属导电织物，记忆海绵耳塞包覆于硅胶听筒管的外侧，金属导电织物装配于记忆海绵耳塞内部。

优选的，硅胶听筒管设置为双层结构，且在两层硅胶听筒管之间设置有导线，金属导电织物于记忆海绵耳塞内部与导线连接。

优选的，两个入耳式电极分别安装于耳甲腔处和耳甲艇处。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本申请公开了一种入耳式耳脑电信号采集设备，佩戴在用户双耳的前端采集装置以及设置在用户脑后的控制主板通过连接组件进行连接。连接组件包括挂耳结构、耳后支撑结构和弹性调节结构，挂耳结构用于固定前端采集装置并将其挂在耳廓上，并通过设置于挂耳结构后端的耳后支撑结构对挂耳结构进行支撑，以防止挂耳结构发生运动。其中弹性调节结构用于连接耳后支撑结构和控制主板，由于控制主板与前端采集装置分隔设置，因此采集设备的重量不会完全集中在耳部。同时由于弹性调节结构具有弹性以及长度可调节的特点，通过调节长度使得控制主板能够紧固在用户脑后，还能够使控制主板的运动不会对前端采集装置造成影响。与现有技术相比，本申请公开的一种入耳式耳脑电信号采集设备，可以实现稳定佩戴的目的。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1示出了根据本实用新型实施例所提供的一种入耳式耳脑电信号采集设备的结构示意图；

图2示出了根据图1所提供的一种入耳式耳脑电信号采集设备中入耳式电极的剖面图；

图3示出了根据图1所提供的一种入耳式耳脑电信号采集设备中入耳部电极的正视图。

标号说明：

1、前端采集装置；2、挂耳结构；3、耳后支撑结构；4、弹性调节结构；5、弹力绳；6、控制主板；7、金属导电织物；8、铜导线；9、内层硅胶管；10、外内层硅胶管；11、记忆海绵耳塞；12、硅胶听筒管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。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部件或具有相同或类似功能的部件。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，而不能解释为对本实用新型的限制。

本实用新型公开了一种入耳式耳脑电信号采集设备，请参考图1，包括：

前端采集装置1，其用于佩戴在用户双耳以采集耳脑电信号；

连接组件，包括挂耳结构2、耳后支撑结构3和弹性调节结构4，挂置在用户耳廓的挂耳结构2与前端采集装置1连接，抵接在用户耳后的耳后支撑结构3设置于挂耳结构2的后端，长度可调的弹性调节结构4连接于耳后支撑结构3与位于用户脑后的控制主板6之间。

佩戴在用户双耳的前端采集装置1以及设置在用户脑后的控制主板6通过连接组件进行连接。连接组件包括挂耳结构2、耳后支撑结构3和弹性调节结构4，挂耳结构2用于固定前端采集装置1并将其挂在耳廓上，并通过设置于挂耳结构2后端的耳后支撑结构3对挂耳结构2进行支撑，以防止挂耳结构2发生运动。其中弹性调节结构4用于连接耳后支撑结构3和控制主板6，由于控制主板6与前端采集装置1分隔设置，因此采集设备的重量不会完全集中在耳部。同时由于弹性调节结构4具有弹性以及长度可调节的特点，通过调节长度使得控制主板6能够紧固在用户脑后，还能够使控制主板6的运动不会对前端采集装置1造成影响。与现有技术相比，本申请公开的一种入耳式耳脑电信号采集设备，可以实现稳定佩戴的目的。

具体来说，前端采集装置1佩戴在用户的双耳上，双耳上佩戴的前端采集装置1均通过连接组件和控制主板6连接，从而使得控制主板6能够稳定地放置在用户的脑后。耳后支撑结构3的设置一方面能够防止挂耳结构2发生运动，另一方面也能够在用户脑后的控制主板6发生松脱后提供支撑力，以防对前端采集装置1的正常采集工作造成影响，当然也可以防止前端采集装置1发生掉落。

需要说明的是，弹性调节结构4一方面自身具有弹性，另一方面自身长度能够进行调节，在用户穿戴的过程中，能够在耳后支撑结构3、弹性调节结构4和控制主板6的位置处形成一定的预紧力，以提供给耳后支撑结构3一定的压力作用在用户的耳后使其得以稳定支撑，此外，还能够使得控制主板6更为稳定地设置在用户的脑后而不会出现晃动。

在一些实施例中，请参考图1，挂耳结构2的外轮廓与用户耳廓相匹配。

其中，为进一步使得挂耳结构2保持稳定的固定挂置，以维持前端采集装置1所采集到的信号质量，将挂耳结构2的外轮廓的形状与用户耳廓的形状相匹配。

在一些实施例中，请参考图1，耳后支撑结构3具有压靠在用户耳根与乳突连接处的支撑部。

需要说明的是，通过将耳后支撑结构3设置在耳根和乳突连接处的位置，由于在人体的耳根和乳突的连接处的皮肤较软且没有骨头，因此一方面能够使得耳后支撑结构3的压靠更为稳定，另一方面能够使得用户获得更为舒适良好的佩戴体验。在其他的实施例中，耳后支撑结构3能够甚至在用户耳后的其他位置处。

在一些实施例中，请参考图1，弹性调节结构4的形状设置为波浪形。

具体来说，弹性调节结构4的形状设置为波浪形，波浪形的弹性调节结构4可在较小长度范围内调节更长的长度，从而更好的适配用户的脑袋大小或者用户的头型。

在一些具体的实施例中，请参考图1，在弹性调节结构4的波峰和波谷处均设置有开孔，开孔穿过有牵引绳以连接波峰和波谷。

需要说明的是，为使得弹性调节结构4的弹性调节结构4更为稳定，因此在波浪形的弹性调节结构4的波峰和波谷处均设置有开孔，在开孔中穿设有牵引绳，用户在拉动牵引绳并将牵引绳打结后，可使得弹性调节结构4更为稳定地保持在当前所需调节的长度下，从而在同一用户重复使用的过程中，无需来回进行调节。

在其他的实施例中，弹性调节结构4能够为波浪形的具有弹性的结构，在用户使用过程中可撑大弹性调节结构4，从而对用户的头部进行箍筋。此外，弹性调节结构4也能够为弹性布料、弹性网等结构形成。

在一些更为具体的实施例中，牵引绳为弹力绳5。

需要说明的是，牵引绳为弹力绳5，从而获得紧固效果更佳的效果。

在一些实施例中，前端采集装置1包括入耳式电极和安装入耳式电极的耳机壳体，入耳式电极设置在耳机壳体内，耳机壳体的形状与用户耳甲的形状相匹配。

在一些具体的实施例中，请参考图2和图3，入耳式电极包括硅胶听筒管12、记忆海绵耳塞11和多个金属导电织物7，记忆海绵耳塞11包覆于硅胶听筒管12的外侧，金属导电织物7装配于记忆海绵耳塞11内部。

在一些更为具体的实施例中，请参考图2和图3，硅胶听筒管12设置为双层结构，且在两层硅胶听筒管12之间设置有导线，金属导电织物7于记忆海绵耳塞11内部与导线连接。

在一些更为具体的实施例中，两个所述入耳式电极分别安装于耳甲腔处和耳甲艇处。

这里，入耳式电极用于采集耳脑电信号，耳机壳体用于安装上述入耳式电极、前端放大电路用于对入耳式电极所采集的耳脑电信号进行放大，本实用新型中为解决现有技术中单一信号采集通道存在的问题，在设计入耳式电极时，设计有多个用于采集耳脑电信号的信号采集通道，通过该设计可以提供更高的空间分辨率的脑电数据，从而有利于对大脑状态准确的监测和分析。

具体的，本实用新型中入耳式电极具有：硅胶听筒管12、记忆海绵耳塞11、以及多个金属导电织物7；

硅胶听筒管12设置为双层结构，且在两层硅胶听筒管12之间设置有铜导线8，记忆海绵耳塞11包覆于硅胶听筒管12的外侧，金属导电织物7用作信号采集通道装配于记忆海绵耳塞11内部且与铜导线8连接。

请参见图2，本实用新型中硅胶听筒管12采用具有一定刚度的橡胶材料，使耳机在海绵(这里海绵主要为记忆海绵耳塞11)膨胀时仍能维持耳道内与外界连通，两层硅胶管分别为图2中的内层硅胶管9和外内层硅胶管10，两层硅胶管之间的间隙用于固定电极及引出铜导线8，以用于与金属导线织物进行电连接；

记忆海绵耳塞11可以在被压缩后恢复原始形状，舒适且便于佩戴，在耳道内膨胀后记忆海绵耳塞11外表面的压力被均匀地重新分布，从而使入耳式电极与皮肤形成良好的接触。

请参见图3，入耳式电极在使用时将记忆海绵(也即记忆海绵耳塞11)用作基底，导电织物(也即金属导电织物7)用作采集耳脑电信号的电极，为了匹配记忆海绵耳塞11在插入前所需的高水平压缩，电极必须由同样柔韧但坚固的材料制成。经过测试发现，在基底表面使用粘合剂和涂料不具有所需的坚固度，一是记忆海绵的疏松多孔结构使得导电涂料不能稳固附着，在压缩后会出现脱落；二是柔性粘合剂干燥后的强度不够，普通黏合剂固化后硬度过高，影响佩戴舒适。最后本实用新型选择使用具有一定拉伸性的导电织物来作为采集电极。电极与铜导线8的连接使用导电粘合剂固定，电极与基底的固定通过对电极进行一定的预拉伸，在不与耳道接触的记忆海绵内部的硅胶听筒管12处进行粘合，来保证佩戴的舒适度。

进一步的，上述入耳式电极包括参考电极和偏置电极，参考电极和偏置电极均设置于耳机壳体内；

耳机壳体的形状与用户耳甲的形状相匹配，以使参考电极安装于耳甲腔处，偏置电极安装于耳甲艇处。

具体的，上述耳机壳体使用3D打印技术制作，形状贴合耳甲结构，参考电极安装在对应耳甲腔的位置，偏置电极安装在对应耳甲艇的位置，两电极均使用镀金弹簧电极。

具体的，上述入耳式电极制作流程为：

入耳式电极使用记忆海绵和银纤维导电布进行制作，记忆海绵耳塞11使用美国3M公司的1100防噪声泡棉耳塞，耳塞长度过长将其截短至1厘米，然后使用直径4毫米钻头将耳塞延轴向钻透，孔中安装一长1厘米，外径5毫米，内径4毫米硅胶听筒管12，用作电极走线通道，基底部分制作完成。

使用手动刀模冲压机将银纤维导电织物冲压成长为2.5厘米，宽为2毫米的圆角矩形。使用温水与小苏打的混合液清洁金属导电织物7表面，擦去多余水分后晾干，用金士达K-818纳米银离子导电胶将铜导线8与裁切好的金属导电织物7一端进行粘合，放入烘箱60℃下加热固化45分钟，柔性电极制作完成。

先将电极未连接导线的一端使用ergo 6710胶水固定在硅胶管内壁，随后电极绕海绵外侧一圈回到导管中，轻轻拉进，再次使用胶水将电极完全固定。重复这一步骤放置另外三个电极，三个电极垂直分布，互不接触，最后向硅胶管中塞入另一外径3毫米，内径2毫米的硅胶管，粘贴固定，耳道内电极制作完成。

上述耳机外壳的制作流程为：

使用Shure SE535作为耳机外壳，也可使用3D打印制作外壳，在耳机外壳内侧对应耳甲腔和耳甲艇位置分别用点头钻出直径2.5毫米的孔，倒角后安装镀金弹簧电极，使用铜导线8将触点引出。

在本说明书的描述中，若出现术语″实施例一″、″本实施例″、″在一个实施例中″等描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于实用新型或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，所描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以恰当的方式结合。

在本说明书的描述中，术语″连接″、″安装″、″固定″、″设置″、″具有″等均做广义理解，例如，″连接″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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，对于以下几种情形的修改，都应该在本案的保护范围内：①以本实用新型技术方案为基础并结合现有公知常识所实施的新的技术方案，该新的技术方案所产生的技术效果并没有超出本实用新型技术效果之外；②采用公知技术对本实用新型技术方案的部分特征的等效替换，所产生的技术效果与本实用新型技术效果相同；③以本实用新型技术方案为基础进行可拓展，拓展后的技术方案的实质内容没有超出本实用新型技术方案之外；④利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域。

Claims (10)

1.一种入耳式耳脑电信号采集设备，其特征在于，包括：

前端采集装置，其用于佩戴在用户双耳以采集耳脑电信号；

连接组件，包括挂耳结构、耳后支撑结构和弹性调节结构，挂置在用户耳廓的所述挂耳结构与所述前端采集装置连接，抵接在用户耳后的所述耳后支撑结构设置于所述挂耳结构的后端，长度可调的所述弹性调节结构连接于所述耳后支撑结构与位于用户脑后的控制主板之间。

2.根据权利要求1所述的一种入耳式耳脑电信号采集设备，其特征在于，所述挂耳结构的外轮廓与用户耳廓相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种入耳式耳脑电信号采集设备，其特征在于，所述耳后支撑结构具有压靠在用户耳根与乳突连接处的支撑部。

4.根据权利要求1所述的一种入耳式耳脑电信号采集设备，其特征在于，所述弹性调节结构的形状设置为波浪形。

5.根据权利要求4所述的一种入耳式耳脑电信号采集设备，其特征在于，在所述弹性调节结构的波峰和波谷处均设置有开孔，所述开孔穿过有牵引绳以连接波峰和波谷。

6.根据权利要求5所述的一种入耳式耳脑电信号采集设备，其特征在于，所述牵引绳为弹力绳。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种入耳式耳脑电信号采集设备，其特征在于，所述前端采集装置包括入耳式电极和安装所述入耳式电极的耳机壳体，所述入耳式电极设置在所述耳机壳体内，所述耳机壳体的形状与用户耳甲的形状相匹配。

8.根据权利要求7所述的一种入耳式耳脑电信号采集设备，其特征在于，所述入耳式电极包括硅胶听筒管、记忆海绵耳塞和多个金属导电织物，所述记忆海绵耳塞包覆于所述硅胶听筒管的外侧，所述金属导电织物装配于所述记忆海绵耳塞内部。

9.根据权利要求8所述的一种入耳式耳脑电信号采集设备，其特征在于，所述硅胶听筒管设置为双层结构，且在两层所述硅胶听筒管之间设置有导线，所述金属导电织物于所述记忆海绵耳塞内部与所述导线连接。

10.根据权利要求8所述的一种入耳式耳脑电信号采集设备，其特征在于，两个所述入耳式电极分别安装于耳甲腔处和耳甲艇处。