本發(fā)明涉及腦電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于腦電生物信號(hào)采集的頭箍。

背景技術(shù)：

腦電是人的大腦神經(jīng)元活動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的生物電信號(hào)，在臨床醫(yī)學(xué)方面已經(jīng)被大量應(yīng)用，將腦電技術(shù)應(yīng)用于民用領(lǐng)域也漸成趨勢，目前應(yīng)用于民用領(lǐng)域的便攜式腦電采集技術(shù)通過干電極可以采集到前額部位的腦電信號(hào)。為獲得高質(zhì)量的前額區(qū)域的腦電信號(hào),必須確保腦電設(shè)備的電極傳感器與頭部皮膚有良好的接觸，目前技術(shù)的做法是將帶有凸出金屬電極片的綁帶或支架套在佩戴者的頭上。由于性別、年齡等差異，不同人的頭型、頭圍均會(huì)有較大差異，因此，現(xiàn)有設(shè)備在佩戴時(shí)需要盡量綁緊或壓緊電極傳感器以確保電極與頭部皮膚直接接觸。但是，在佩戴時(shí)，如果施加的壓力過大，會(huì)在佩戴者的頭部上留下壓痕，也會(huì)讓佩戴者感覺不適，不適感也會(huì)造成佩戴者思緒不穩(wěn)，進(jìn)而影響采集的腦電信號(hào)的質(zhì)量；如果施加的壓力過小，則會(huì)導(dǎo)致接觸不好，也會(huì)影響腦電信號(hào)采集的質(zhì)量。因此，如何能夠很好適應(yīng)不同被測者的頭型尺寸，并且根據(jù)佩戴的松緊度自動(dòng)調(diào)整電極對頭部的壓力，是保證腦電信號(hào)采集質(zhì)量的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，在于提供一種用于腦電生物信號(hào)采集的頭箍，其能夠隨人的頭型的大小、形狀，接觸的壓力大小發(fā)生同步形變，確保頭箍上的電極傳感器與佩戴者的頭部皮膚保持良好的接觸，在獲得高質(zhì)量的腦電信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)，也能讓佩戴者的頭部無明顯壓力及負(fù)重感。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于腦電生物信號(hào)采集的頭箍，頭箍在使用的時(shí)候佩戴在使用者的頭部，且至少有一部分與佩戴者的頭部皮膚接觸，頭箍也可以是一個(gè)完整的環(huán)形。所述的頭箍包括支撐環(huán)、緩沖條、電極傳感器、通信電路和信號(hào)處理單元。所述的支撐環(huán)的形狀為弧形，在佩戴時(shí)，其形狀能夠貼合佩戴者頭部，支撐環(huán)可以是一段弧形,也可由多個(gè)獨(dú)立的弧形部分組成；所述的緩沖條至少有一個(gè)，緩沖條固定在支撐環(huán)內(nèi)側(cè)；所述的電極傳感器至少有一個(gè)，電極傳感器固定在緩沖條上，電極傳感器的外表面露出在緩沖條的外表面上，可以與人的頭部皮膚直接接觸，用于采集佩戴者頭部的生物電信號(hào)；所述的通信電路至少有一個(gè)，且至少有一個(gè)通信電路與至少一個(gè)電極傳感器相連接，通信電路為導(dǎo)電材質(zhì)，可將電極傳感器采集的生物電信號(hào)傳輸給信號(hào)處理單元，該通信電路位于支撐環(huán)與緩沖條之間，或者位于緩沖條面向頭部的外表面上；所述的信號(hào)處理單元與通信電路相連接，接收通信電路傳輸?shù)挠呻姌O傳感器采集的生物電信號(hào)，并對信號(hào)進(jìn)行處理。

所述的支撐環(huán)可以隨不同佩戴者頭型的大小、形狀的不同而彎曲變形，彎曲變形后的支撐環(huán)的形狀貼合著頭部的輪廓；所述的緩沖條可以跟隨支撐環(huán)彎曲變形；所述的電極傳感器可以是能夠彎曲變形的，也可以是不可變形的而跟隨緩沖條移動(dòng)。由于緩沖條固定在支撐環(huán)的內(nèi)側(cè)，所以支撐環(huán)的彎曲變形可同步帶動(dòng)緩沖條的彎曲變形，緩沖條的彎曲變形可以帶動(dòng)固定在緩沖條上的電極傳感器的變形或移動(dòng)。由于外力作用，若支撐環(huán)向內(nèi)(朝著頭部方向)將力施加于緩沖條，則頭部同時(shí)會(huì)給予緩沖條一定的阻力，緩沖條在這2個(gè)力的相互作用下被擠壓變形，緩沖條被擠壓，可帶動(dòng)固定在其上的電極傳感器壓迫佩戴者頭部，從而與佩戴者頭部皮膚保持良好的直接接觸，同時(shí)由于緩沖條的變形吸收了部分壓力，可以減輕頭部的受力；或相反的情形，在外部壓力變小的情況下，支撐環(huán)由于自身的彈性向外(背向頭部方向)變形，固定在支撐環(huán)上的緩沖條由于自身的彈性也向兩邊舒展開，其向頭部方向的舒展帶動(dòng)固定在其上的電極傳感器壓迫佩戴者頭部，從而與佩戴者頭部皮膚保持良好的直接接觸。

進(jìn)一步的，即使在支撐環(huán)不發(fā)生變形的情況下，緩沖條也可因與頭部接觸受力而發(fā)生彎曲變形，并帶動(dòng)電極傳感器與佩戴者頭部保持良好的直接接觸。上述所描述的彎曲變形可被描述為隨機(jī)方向的張開、合攏、扭曲、隨機(jī)方向的壓縮或舒展。

在支撐環(huán)變形時(shí)，所述的通信電路可以跟隨支撐環(huán)的彎曲變形而拉長或縮短。為避免損害通信電路，通信電路可以比支撐環(huán)長，進(jìn)一步的，長出的通信電路可以隱藏在緩沖條中。

所述的支撐環(huán)內(nèi)側(cè)(與緩沖條接觸的面)有凹槽，便于固定緩沖條。

所述的緩沖條內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以為中空形狀，在緩沖條的側(cè)壁設(shè)計(jì)有波紋型結(jié)構(gòu)，在緩沖條受到擠壓或緩沖條在伸展的時(shí)候，波紋型結(jié)構(gòu)可確保緩沖條快速的壓縮和伸展，并可因此緩解佩戴者頭部的壓力，進(jìn)一步的，緩沖條內(nèi)部中空的腔體可用于隱藏通信電路，緩沖條背部(與支撐環(huán)接觸的面)開有縫隙，可便于將通信電路安裝到緩沖條內(nèi)部。進(jìn)一步的，緩沖條內(nèi)側(cè)(與頭部接觸的面)開有多個(gè)用于固定電極傳感器的縫隙。

優(yōu)選的，所述的通信電路的全部或一部分可隱藏在緩沖條內(nèi)部，可選的，所述的通信電路的全部或一部分也可隱藏在支撐環(huán)與緩沖條之間，再進(jìn)一步的，所述的通信電路也可支撐在緩沖條的外表面(與頭部接觸的表面)。

所述的支撐環(huán)使用的材料包括但不限于下述至少一種或多種材料的復(fù)合組合，這些材料包括：橡膠、硅膠、金屬片、金屬片外包橡膠、ABS塑料、亞克力、鋁型材、充氣氣囊，所述的支撐環(huán)可采用金屬外包柔性材料的混合注塑方法進(jìn)行制作，在金屬外面包圍柔性材料，具備良好的彈性和輕便性。

所述的緩沖條使用的材料包括但不限于下述至少一種或多種材料的復(fù)合組合，這些材料包括：橡膠、硅膠、金屬片、金屬片外包橡膠、ABS塑料、亞克力、充氣氣囊。

所述的電極傳感器使用的材料包括但不限于下述至少一種或多種導(dǎo)電材質(zhì)的復(fù)合組合，這些材料包括：金屬片、柔性FPC、導(dǎo)電膠、導(dǎo)電墨水、PCB、導(dǎo)電涂層、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電泡棉、電鍍件、電容傳感器等。所述的電極傳感器可采用柔性材料電鍍金屬膜方法進(jìn)行制作，柔性材料能夠確保電極傳感器具有良好的韌性，接觸佩戴者的額頭皮膚時(shí)，沒有刺激和壓迫的感覺，表層電鍍金屬膜具有良好的導(dǎo)電性能，減少靜電的聚集，使其能采集到高質(zhì)量的頭部生物電信號(hào)。

所述的通信電路可以是但不限于下述導(dǎo)電材質(zhì)的一種或任何多種組合，包括：柔性FPC、導(dǎo)電線纜、PCB、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電漆、導(dǎo)電油墨、導(dǎo)電泡棉。

所述的電極傳感器采集的生物電信號(hào)包括但不限于下述生物電信號(hào)的任何一種或多種組合，它們可以是：腦電信號(hào)、眨眼產(chǎn)生的肌電信號(hào)、咬牙產(chǎn)生的肌電信號(hào)等其他生物電信號(hào)。

在生產(chǎn)制造過程中，支撐環(huán)、緩沖條、電極傳感器的形變力度(也可被描述為彈力大小、松緊度大小)的大小可調(diào)節(jié)，包括但不限于下述一種或多種調(diào)節(jié)形式的組合，這些調(diào)節(jié)形式有：材質(zhì)用料改變、厚度改變、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改變、橡膠的彈力改變、彈簧彈力改變、充氣壓力改變、液體壓力改變等等。

優(yōu)選的，所述的電極傳感器與所述的通信電路可以為單獨(dú)分離的部件，進(jìn)一步的，電極傳感器與通信電路也可以是一個(gè)結(jié)構(gòu)整體。

優(yōu)選的，所述的支撐環(huán)與所述的緩沖條可以為分離的2個(gè)部件，進(jìn)一步的，支撐環(huán)和緩沖條也可以是一個(gè)結(jié)構(gòu)整體。

本發(fā)明通過提供一種能夠跟隨人的頭型的大小、形狀以及接觸壓力進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，以使電極傳感器與頭部皮膚保持緊密貼合和良好接觸的用于腦電生物信號(hào)采集的頭箍，其有益效果是：(1)本發(fā)明避免了因接觸不好，影響腦電信號(hào)采集質(zhì)量的問題；(2)本發(fā)明能適應(yīng)不同被測者的頭型尺寸，并且根據(jù)佩戴的松緊度自動(dòng)調(diào)整電極對頭部的壓力，可有效提高采集的腦電信號(hào)質(zhì)量；(3)本發(fā)明避免了因綁緊或壓緊電極傳感器而帶來的不適；(4)本發(fā)明避免了因施加的壓力過大，會(huì)在佩戴者的頭部上留下壓痕的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為佩戴頭箍后從頭頂方向向下俯視的示意圖；

圖3是頭箍為一個(gè)完整的環(huán)形的示意圖；

圖4是支撐環(huán)1向內(nèi)(朝著頭部方向)將力施加于緩沖條2時(shí)的緩沖條2彎曲變形示意圖；

圖5是支撐環(huán)1向外(背向頭部方向)變形，緩沖條2舒展開的示意圖；

圖6是使用金屬包硅膠的方式和材料制作支撐環(huán)1的示意圖；

圖7是支撐環(huán)1的整體示意圖；

圖8是使用柔性親膚硅膠條制作的緩沖條2的示意圖；

圖9是緩沖條2的內(nèi)M形結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖；

圖10是的電極傳感器3的示意圖；

圖11是通信電路4的示意圖；

圖12是通信電路支撐在緩沖條的外表面的示意圖；

圖13是電極傳感器3插入緩沖條2的示意圖；

圖14是將通信電路4裝入緩沖條2的示意圖；

圖15是頭箍組裝完成的示意圖；

圖16是頭箍佩戴示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步說明。

參見圖1，本發(fā)明提供一種用于腦電生物信號(hào)采集的頭箍，頭箍在使用的時(shí)候佩戴在使用者的頭部，且至少有一部分與佩戴者的頭部皮膚接觸。所述的頭箍包括支撐環(huán)1、緩沖條2、電極傳感器3、通信電路4和信號(hào)處理單元5。所述的支撐環(huán)1的形狀為弧形，在佩戴時(shí)，其形狀能夠貼合佩戴者頭部，支撐環(huán)1可以是一段弧形,也可有多個(gè)獨(dú)立的弧形部分組成。所述的緩沖條2至少有一個(gè)，緩沖條2固定在支撐環(huán)1內(nèi)側(cè)。所述的電極傳感器3至少有一個(gè)，本實(shí)施例中有2個(gè)電極傳感器3，2個(gè)電極傳感器3均固定在緩沖條2上，電極傳感器3的外表面露出在緩沖條的外表面上，與人的頭部皮膚直接接觸，其中左側(cè)的電極傳感器采集左前額生物電信號(hào)，右側(cè)的電極傳感器采集右前額生物電信號(hào)。所述的通信電路4與2個(gè)電極傳感器3連接，通信電路4將2個(gè)電極傳感器3采集的生物電信號(hào)傳輸給信號(hào)處理單元5。所述的信號(hào)處理單元5與通信電路4相連接，接收通信電路4傳輸?shù)挠?個(gè)電極傳感器3采集的生物電信號(hào)，并對信號(hào)進(jìn)行處理。

所述的頭箍在使用的時(shí)候佩戴在使用者的頭部，且至少有一部分與佩戴者的頭部皮膚接觸。圖2為佩戴頭箍后從頭頂方向向下俯視的示意圖。所述的頭箍也可以是一個(gè)完整的環(huán)形，參見圖3。

本實(shí)例中，所述的支撐環(huán)1可以彎曲變形，彎曲變形后的支撐環(huán)1的形狀貼合著頭部前額的輪廓。所述的緩沖條2可以跟隨支撐環(huán)1彎曲變形。所述的電極傳感器3可以是能夠彎曲、變形的，也可以是不可變形的。由于緩沖條2固定在支撐環(huán)1的內(nèi)側(cè)，所以支撐環(huán)1的彎曲變形可同步帶動(dòng)緩沖條2的彎曲變形，緩沖條2的變形進(jìn)而帶動(dòng)固定在其上的電極傳感器3的變形或移動(dòng)。如圖4所示，由于外力作用，若支撐環(huán)1向內(nèi)(朝著頭部方向)將力10施加于緩沖條2，則頭部同時(shí)會(huì)給予緩沖條2一定的阻力11，緩沖條2在力10和力11的相互作用下被擠壓變形，緩沖條2被擠壓，可帶動(dòng)固定在其上的電極傳感器3壓迫佩戴者頭部，從而與佩戴者頭部皮膚12保持良好的直接接觸，同時(shí)由于緩沖條的變形吸收了部分壓力，可以減輕頭部受到的外部壓力；或相反的情形，如圖5所示，在外部壓力變小的情況下，支撐環(huán)1由于自身的彈性向外(背向頭部方向)變形，緩沖條2由于自身的彈性也向兩邊舒展開，其向頭部方向的舒展帶動(dòng)固定在其上的電極傳感器3壓迫佩戴者頭部，從而與佩戴者頭部皮膚12保持良好的直接接觸。

進(jìn)一步的，即使在支撐環(huán)1不發(fā)生變形的情況下，緩沖條2也可因與頭部接觸受力而發(fā)生彎曲變形，并帶動(dòng)電極傳感器3與佩戴者頭部保持良好的直接接觸。上述所描述的彎曲、變形可被描述為隨機(jī)方向的張開、合攏、扭曲、隨機(jī)方向的壓縮或舒展。

本實(shí)例中，使用金屬包硅膠的方式和材料制作支撐環(huán)1。如圖6所示，其中支撐環(huán)1內(nèi)部金屬片22采用錳鋼淬火工藝，然后采用混合注塑的方法，在錳鋼外面包圍一層厚度1mm±1mm的支撐環(huán)外部柔性親膚硅膠21，硅膠選用偏柔軟性的材質(zhì)。最終制造的支撐環(huán)1如圖7所示，具備良好的彈性和輕便性，重量可以做到30g±10g左右，可以很好的貼合頭部的輪廓。親膚硅膠接觸頭部皮膚時(shí)溫和柔軟。支撐環(huán)1內(nèi)側(cè)(與緩沖條接觸的面)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有凹槽23，用于協(xié)助固定緩沖條2。

本實(shí)例中，使用柔性親膚硅膠條制作緩沖條2，如圖8所示，緩沖條2形狀為弧形，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為中空形狀，內(nèi)腔寬度8mm±2mm，硅膠選用偏柔軟性的材質(zhì)。如圖9所示，硅膠背部開有縫隙32，可用于安裝通信電路；硅膠內(nèi)側(cè)(貼頭部的面)預(yù)留4條固定電極傳感器3的縫隙31；同時(shí)為確保硅膠良好彈性，在硅膠的側(cè)壁對稱設(shè)計(jì)M形中空腔體33，當(dāng)緩沖條2在受到支撐環(huán)1和頭部的雙向擠壓時(shí)，M形結(jié)構(gòu)可確保緩沖條2快速的壓縮，當(dāng)支撐環(huán)1遠(yuǎn)離頭部時(shí)，M字形腔體結(jié)構(gòu)舒展開，因此可緩解佩戴者頭部的壓力。其內(nèi)部的M形中空腔體33也用于隱藏通信電路4。

本實(shí)例中，設(shè)計(jì)了2個(gè)如圖10所示的電極傳感器3，分別采集額頭FP1和額頭FP2區(qū)域的腦電生物信號(hào)。其材質(zhì)采用1mm±0.5mm的柔性FPC，外面電鍍一層金屬膜。柔性FPC能夠確保電極傳感器3具有良好的韌性，電極片接觸佩戴者的額頭皮膚時(shí)，沒有刺激和壓迫的感覺，表層電鍍金屬膜具有良好的導(dǎo)電性能，減少靜電的聚集，使其能采集到高質(zhì)量的頭部生物電信號(hào)。電極傳感器3通過焊盤41和焊盤42連接通信電路4。

本實(shí)例中，通信電路4采用0.5mm±0.3mm的柔性FPC，如圖11所示，其中焊盤43和焊盤44分別用于連接電極傳感器3上的焊盤41和焊盤42，該通信電路4柔性FPC的末端連接信號(hào)處理器單元5。本實(shí)例中，通信電路4比支撐環(huán)1長20mm±5mm，支撐環(huán)1變形時(shí)，柔性FPC可以隨著支撐環(huán)1的變形而拉長，以避免損害柔性FPC。為達(dá)到美觀整潔，長出的柔性FPC的余量部分隱藏在緩沖條2中，如圖14所示。在備選的實(shí)施方案中，如圖12所示，通信電路也可沿著緩沖條外表面201固定，其上焊接的電極傳感器3與額頭直接接觸。

本實(shí)例中，通過以下方式進(jìn)行各部件的組裝：如圖13所示，分別將2個(gè)電極傳感器3的2端插入緩沖條2的電極縫隙中并固定好，再將電極傳感器的有焊盤的一端與通信電路4上的焊盤焊接在一起。如圖14所示，將通信電路4(柔性FPC)放置到緩沖條2的空腔內(nèi)，空腔內(nèi)設(shè)有固定凸起，并將長出的柔性FPC固定在腔體內(nèi)。最后，將已經(jīng)固定有電極傳感器3和通信電路4的緩沖條2用環(huán)保強(qiáng)力膠粘到支撐環(huán)1的內(nèi)側(cè)凹槽上。圖15為頭箍組裝完成的示意圖。

本實(shí)例中，信號(hào)處理單元5采用北京視友科技的腦電信號(hào)處理模塊，與通信電路4連接，獲取電極傳感器3采集的腦電生物電信號(hào)并進(jìn)行信號(hào)處理。圖16是本實(shí)施例完整形態(tài)的頭箍佩戴示意圖。

以上所述的僅僅是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干修改、等同替換或改進(jìn)，這些應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。