一种脑电安全帽帽衬的制作方法

1.本发明涉及一种安全帽，具体涉及一种安装在安全帽上的脑电安全帽帽衬。


背景技术：

2.现有的脑电安全帽，是把脑电电极直接固定在现有帽衬上，通过脑电信号采集的方式检测安全头盔是否佩戴。安全帽佩戴时，不可能拧的非常紧，在人员运动，特别是低头施工时，由于重力作用，现有技术的帽衬会和额头产生微小的间隙，这个间隙会影响脑电的采集和分析，人的头部和脑电电极接触不好，造成信号差，使得设备的基本功能无法实现。同时，现有电极与人体的接触感不好，造成长期佩戴不舒服；在动态工作时，没有回弹补偿机制，导致在某些体位，接触不良。


技术实现要素：

3.本发明提供一种脑电安全帽帽衬，以解决现有的脑电安全帽佩戴时帽衬会和额头产生微小的间隙，影响脑电的采集和分析，造成设备的基本功能无法实现的问题。其技术方案如下所述：
4.一种脑电安全帽帽衬，包括帽衬本体和具有弹性的凸台，所述凸台上固定设置有用于接触人体的脑电电极，所述凸台通过弹性配件或者充气气囊固定在帽衬本体上；所述凸台包括凹槽部和支撑壁，所述凹槽部用于固定安装脑电电极，所述支撑壁的内部为中空结构，一端用于连接凹槽部，另一端固定安装在弹性配件或者充气气囊上。
5.所述弹性配件固定安装在帽衬本体接触人体的一侧，包括固定在帽衬本体的支撑部，所述凸台安装在支撑部上。
6.所述凸台通过滑动装置固定安装在支撑部，所述滑动装置包括设置在支撑部上的滑道，以及和滑道配合的滑块，所述凸台固定安装在滑块上。
7.所述充气气囊包括“u”型结构的第一气囊，以及位于第一气囊内部的第二气囊，所述第一气囊的设置有开孔，用于穿过凸台上的脑电电极，所述凸台固定安装在第二气囊上，所述脑电电极连接到第二气囊上设置的fpc线。
8.所述脑电电极直接固定在第二气囊上，与第二气囊上设置的fpc线相连接。
9.所述凸台设置有高度调整装置，所述高度调整装置位于凹槽部和支撑壁之间，或者凹槽部和脑电电极之间，或者支撑壁的末端。
10.所述凹槽部设置有压力传感器。
11.所述弹性配件或者充气气囊的前侧，设置有过孔的吸汗泡棉，过孔处漏出凸台上的脑电电极。
12.所述凸台能够直接固定在帽衬本体上。
13.所述弹性配件或者充气气囊的前侧能够设置有mic固定舱和/或喇叭，实现语音接收或者双向对讲。
14.本发明提供的脑电安全帽帽衬，可在保证佩戴者舒适性的同时，又有恢复弹性，有
效避免帽衬和额头之间产生微小的间隙，不影响脑电的采集和分析。本发明结构简单，效果良好，工作稳定，保证信号的采集连续。
附图说明
15.图1是所述脑电安全帽帽衬的实施例一的俯视图；
16.图2是所述脑电安全帽帽衬的实施例一的正视图；
17.图3是所述脑电安全帽帽衬的实施例一的仰视图；
18.图4是图1的a
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a向剖视图；
19.图5是所述脑电安全帽帽衬的实施例二的立体图；
20.图6是所述脑电安全帽帽衬的实施例四的立体图；
21.图7是所述脑电安全帽帽衬的实施例四的俯视图；
22.图中：100
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帽衬本体；200
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弹性配件；300
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脑电电极、210
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支撑部；220
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凸台；230
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mic固定舱；240
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固定件；250
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高度调整装置；260
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滑道；270
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滑块；310
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第一气囊；320
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第二气囊；330
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第一充气装置；340
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第二充气装置；350
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出气管。
具体实施方式
23.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.如图1到图3所示的实施例一，所述脑电安全帽帽衬，包括固定安装在安全帽内侧的帽衬本体100，所述帽衬本体100上固定设置有弹性配件200，所述弹性配件200采用硅胶配件，具有较好的回弹性。本实施例中，所述帽衬本体100环绕安全帽内侧一圈，因为脑电电极300的数量不多，可以将弹性配件200安装在帽衬本体100的中部，在弹性配件200上固定有脑电电极300，使脑电电极300与额头的皮肤相接触。
25.所述弹性配件200包括固定在帽衬本体100的支撑部210，在支撑部210设置有多个凸台220。所述支撑部210通过多组固定件240固定在帽衬本体100上，所述固定件240采用卡扣、螺栓、魔术贴或按扣等，其具体固定方式可以根据需求进行改动，但实现的效果均为能够将弹性配件200紧紧固定在帽衬本体100上，使得弹性配件200的位置相对稳定，能够实现更好的信号采集处理。所述固定件240的数量为1
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8组，本实施例中采用四组卡扣进行固定。
26.结合图4所示，所述凸台220用于固定脑电电极300，所述凸台220远离帽衬本体100的部位设置有凹槽，所述脑电电极300放置在凹槽内，其形状和凹槽的形状相匹配，所述脑电电极300的上端为弧形结构，可以与脑部皮肤相接触。所述脑电电极300的信号线从凸台220的下端引出，并连接到安全帽上的信号处理装置。
27.本实施例一中，所述凸台220的形式可以是内部为中空的圆筒形，或者内部为中空的方形，这样凸台220中间悬空，能够具有很好的柔软度，所述凸台220的侧面外壁，是具有一定厚度的支撑壁，有一定的回弹性。通过凸台220的设置，相比当前将电极直接安装在帽衬本体100上，或者直接固定安装在帽衬本体100设置的软硅胶或者泡棉上，能更好的采集信号，解决了不能回弹补偿的难题。
28.所述凸台220的数量根据脑电电极300确定，每个凸台220对应安装有一个脑电电极300，在采集脑电信号时，脑电电极300的数量越多，采集到的信号越准确，同时信号处理的计算量也越大。但是脑电电极300至少设置有三个，分别是正电极、参考电极以及负电极。在前额上设置的脑电电极300的数量可以根据实际需要进行灵活设置，比如可以设置为3
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6个，本实施例中，脑电电极300设置的数量为三个，所述凸台220的数量也为三个。在安全帽佩戴时，脑电电极300面向额头一侧。
29.进一步的，本实施例一中，在支撑部210前侧可以设置mic固定舱230，所述mic固定舱230可用于放置麦克风，做语音对讲的拾音器。所述支撑部210前侧还可以设置喇叭固定位置，配合麦克风，能够实现用于后台通知或者双向对讲。
30.进一步的，在所述弹性配件200设置有凸台的一侧，能够粘贴或者其他方式固定设置有过孔的吸汗泡棉，过孔正好漏出凸台220处的脑电电极300。
31.可见，在本发明的实施例一中，通过凸台220实现的“悬空弹性结构”，可以在较大的弹性空间内保持相对稳定的压力，确保电极和额头有良好的接触。脑电电极片固定在“悬空弹性结构”顶部位置，便于和额头接触；电极导线焊接在电极底面，从“悬空弹性结构”悬空的部分引出到电路板。“悬空弹性结构”，具有很好的柔软度，电极不会在额头压出痕迹；“悬空弹性结构”圆周，是一定厚度的支撑壁，有一定的回弹性，保证在一定空间范围内，脑电电极300和额头都能有良好的接触。
32.考虑人的头型差异较大，一体式的“悬空弹性结构高度”不能适应所有的人，进一步可改进为“高度可适配”的“分离式高度可适配悬空弹性结构”，在凸台220和脑电电极300之间设置有高度调整装置，作为“平台组件”，且凸台220和固定“脑电电极”的“平台部件”为分体式，根据头型，可以选择“不同高度”的“平台部件”。
33.所述高度调整装置的一端固定连接脑电电极300，另一端安装在凸台220上，所述高度调整装置可以选择伸缩杆、调节螺栓等，能够调整凸台220的伸缩度即可。所述高度调整装置也可以设置在凸台220上，所述平台部件的某实施例中可以采用调节螺栓，与凸台220表面的螺孔相匹配，且螺孔位于凸台220的凹槽处，不影响支撑壁的结构，通过旋转调节螺栓，进而能够调节脑电电极300的高度，实现脑电电极300的距离调整。也可以在凹槽和支持壁之间设置高度调整装置，通过选择伸缩杆、调节螺栓等，能够调整凸台220的伸缩度。
34.考虑人的头围差异较大，进一步改进为“位置可适配”的分离式高度可适配悬空弹性结构”：“悬空弹性结构”和支撑部210为“分体式结构”，“悬空弹性结构”可以在一定范围内沿滑道在支撑部210上移动，适应不同头围。
35.如图5所示的实施例二中，所述凸台220的末端设置有高度调整装置250，所述高度调整装置采用调节螺栓，所述支撑部210上设置有滑道260，所述凸台220的底部固定安装在滑块270上，所述滑块270的上下两端和滑道260相配合，能够沿着滑道260进行移动。
36.所述凸台220沿滑道运动，当到达设定位置时，通过滑块270背面设置的拧紧螺栓、卡扣或者魔术贴，可以固定滑块270在滑道260上的位置，进而固定住凸台220，实现了凸台220的左右位置的调整。
37.在实施例三中，所述脑电安全帽帽衬，包括固定安装在安全帽内侧的帽衬本体100，所述帽衬本体100上可以直接固定设置有采用硅胶配件的多个凸台220，所述凸台220的顶部固定有脑电电极300，使脑电电极300与额头的皮肤相接触。所述凸台220直接通过固
定件240固定在帽衬本体100上，所述固定件240采用卡扣、螺栓、魔术贴或按扣等，其具体固定方式可以根据需求进行改动，但实现的效果均为能够将凸台220紧紧固定在帽衬本体100上，使得凸台220的位置相对稳定，能够实现更好的信号采集处理。
38.所述凸台220包括中部的空腔结构和顶端的凹槽，所述凸台220远离帽衬本体100的顶端部位设置有凹槽，所述脑电电极300放置在凹槽内，其形状和凹槽的形状相匹配，所述脑电电极300的上端为弧形结构，可以与脑部皮肤相接触。所述脑电电极300的信号线从凸台220的下端引出，并连接到安全帽上的信号处理装置。
39.所述凸台220的空腔结构形式可以是内部为中空的圆筒形，或者内部为中空的方形，这样凸台220中间悬空，能够具有很好的柔软度，所述凸台220的侧面外壁，是具有一定厚度的支撑壁，有一定的回弹性。
40.通过凸台220的设置，相比当前将电极直接安装在帽衬本体100上，或者直接固定安装在帽衬本体100设置的软硅胶或者泡棉上，能更好的采集信号，解决了不能回弹补偿的难题。
41.所述凸台220的数量根据脑电电极300确定，每个凸台220对应安装有一个脑电电极300，在采集脑电信号时，脑电电极300的数量越多，采集到的信号越准确，同时信号处理的计算量也越大。但是脑电电极300至少设置有三个，分别是正电极、参考电极以及负电极。
42.本实施例中，所述凸台220可以是5个，实现双导同步，同时监测左右脑。实现更丰富的功能，分别用于固定左侧正电极、左侧负电极、参考电极、右侧正电极、右侧负电极。在安全帽佩戴时，脑电电极300面向额头一侧。
43.进一步的，在所述弹性配件200设置有凸台的一侧，能够粘贴或者其他方式固定设置有过孔的吸汗泡棉，过孔正好漏出凸台220处的脑电电极300，以增加舒适性。
44.在前额中间位置增加mic固定舱，可以尽可能近的“拾取”用户的声音，实现语音沟通。
45.直接使用凸台220安装在帽衬本体100上，不利于凸台220的调整，但是在成本缩减，以及长期佩戴时，是容易想到并进行实施的方式。
46.在实施例四中，本发明提供了一种“气囊式弹性结构”，应用于脑电电极300的安装。脑电信号采集是基于电极片(脑电电极300)与额头的接触，如果拧紧了，人的舒适度会降低；拧松了，电极和额头似接触非接触，会引入很大的噪声。通过本发明的“气囊式弹性结构”，可以在较大的弹性空间内保持相对稳定的压力，确保电极和额头有良好的接触。
[0047]“气囊式弹性结构”可以固定三个脑电电极(分别用于固定正电极、参考电极以及负电极)，也可以固定5个脑电电极(分别用于固定左侧正电极、左侧负电极、参考电极、右侧正电极、右侧负电极)，实现双导同步，同时监测左右脑。
[0048]
充气气囊式结构的优点是在保持“斜臂悬空弹性结构”性能优点的的基础上，接触面相对平整，可以使用整条fpc线，降级工艺难度。充气气囊具有很好的柔软度，电极不会在额头压出痕迹。
[0049]
如图6和图7所示，所述充气气囊包含外部的第一气囊310和置于第一气囊310内部的第二气囊320。所述第一气囊310上设置有第一充气装置330，所述第一气囊310通过第一充气装置330进行充气；所述第二气囊320上设置有第二充气装置340，所述第二气囊320通过第二充气装置340进行充气。所述第一充气装置330和第二充气装置340的充气口并排设
置，在调整气压时，所述第一气囊310和第二气囊320均设置有出气口，出气口处设置有阀门，所述第一气囊310的第二气囊320的出气口处后端并入同一出气管350。
[0050]
第二气囊320固定在第一气囊310的顶层和底层之间，保证充气气囊具有一定的固定形态，进一步增加充气气囊的支撑强度。所述第一气囊310呈“u”型，两边分别为顶层和底层，其中在脑电电极300一侧的为顶层，且通过顶层和底层夹住第二气囊320。这种设计能够确保充气气囊有一定的回弹性，保证在一定空间范围内，电极和额头都能有良好的接触。所述第一气囊310和第二气囊320的接触面设置有固定件240，某实施例中，所述固定件可以采用魔术贴，从而能够调整第二气囊320的位置。
[0051]
所述脑电电极300通过凸台200或者直接固定在“fpc线上”，fpc线固定在第二气囊320上方，便于脑电电极300和额头接触，并且降低了焊接的工艺难度。所述第一气囊310的顶层设置有三个开孔，用于穿过脑电电极300。所述第一气囊310固定在帽衬本体100上，通过顶层和底层夹住帽衬本体100，或者在底层外侧安装用于固定帽衬本体100的固定件，实现帽衬本体100和第一气囊310的固定连接。
[0052]
在以上实施例一至四的基础上，为保证脑电信号质量，监控信号不良的原因，在凸台220处增加应变片，或者在凸台220的顶部增加微压力传感器，检测帽衬的“拧紧程度”，过松、过紧都会影响信号质量。
[0053]
因为电极部分不具备吸汗功能，如果电极部分完全接触额头，长期佩戴，舒适性会降低。所以能够在电极触点外增加吸汗泡棉，可以有效解决舒适性的问题。
[0054]
在采集脑电信号做时域和频域分析时，幅度、频谱值过大或者过小，都预示信号质量不好，为实现压力可监测、脑电信号质量可监测、悬空弹性结构可指示的功能，可以通过设置指示灯辅助。
[0055]
进一步的，在帽衬边缘增加3个双色指示灯(不限灯的数量和颜色)，分别指示三个“悬空弹性结构”的压力：压力过大或者过小，红灯亮；压力适中，绿灯亮。实现对凸台220处脑电电极300的信号检测。
[0056]
进一步的，在帽衬边缘增加1个双色指示灯(不限灯的数量和颜色)，分别指示三个“脑电电极”的接触情况和“脑电信号质量”：脑电信号过大或者过小，红灯亮；适中，绿灯亮。
[0057]
所述脑电安全帽帽衬，通过弹性配件以及其上凸台的设置，或者充气气囊的设置，可在保证佩戴者舒适性的同时，又有恢复弹性，有效避免帽衬和额头之间产生微小的间隙，不影响脑电的采集和分析。
[0058]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。