一种悬浮式脑电盔的制作方法

1.本发明涉及脑电信号采集技术领域，尤其涉及一种悬浮式脑电盔。


背景技术：

2.脑机接口技术（bci）旨在建立一种脑与计算机（或其他机械电子设备）之间直接的信息交流和控制通道，是一种新型的脑与机器信息交流方法。随着bci技术逐步成熟，在面孔失认症、孤独症诊疗领域展现其独特优势，采用bci技术，针对特定脑区的实时脑功能信号分析，有助于病情早期筛查、康复训练方法量化反馈以及新型药物有效性快速评价，推动脑功能疾病诊疗从量表、眼动追踪、机器视觉等主观外在行为学分析进入病患脑功能客观测评新阶段。
3.获得脑电数据无疑是bci技术中最重要的一环，现有技术主要通过佩戴脑电帽的方式进行信号采集，而脑电帽多使用弹性织物材料，在下颌处通过魔术贴等方式拉紧固定，颅骨上侧与下颌承受主要拉力，额叶、顶叶处电极固定效果好，但是无法向颅骨侧后方枕颞区域提供压力，导致枕颞区电极贴合效果差，需要注入大量导电膏以保持合理阻抗，而过量的导电膏可能引起临近电极导通，降低脑电信号采集的空间分辨率。此外，测试过程中下意识吞咽等动作会带动下颌骨与颞骨间相对运动，进而引入脑电运动伪迹，需要后处理手工剔除。
4.公告号为cn207707910u的实用新型提出的头盔式脑电帽，使用生理盐水作为导电介质，准备时间短，但是信号质量无法满足ssvep脑电信号采集分析需求。电极按照10-20系统法固定在abs材质保持架上，保持架曲面与头部轮廓无法准确匹配，导致电极与测试颅骨法线难以重合，降低弹性压紧效果，佩戴舒适性差，并且导电介质易流失。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于提供一种枕颞区域电极与头部能够舒适贴合的脑电盔。
6.本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种悬浮式脑电盔，包括与头部配合的横冠双向张紧锚圈、与枕颞区配合的柔性悬浮架和固定于柔性悬浮架上的电极组件；
7.所述横冠双向张紧锚圈包括沿头部围合设置的锚圈，所述锚圈的两个端部在头部的后侧重叠，所述锚圈的两端分别穿设在第一张紧基座内，所述第一张紧基座连接有处于锚圈内侧的柔性悬浮架，所述柔性悬浮架的两侧分别固定有所述电极组件，所述电极组件作用于枕颞区，所述锚圈至少一端能够相对第一张紧基座滑动调整锚圈长度。
8.本发明通过锚圈包裹用户头部并方便调整尺寸同时将固定电极组件的柔性悬浮架设置在张紧基座上，在锚圈锁紧的同时，电极组件能够与头部枕颞区实现贴合，确保脑电信号的有效采集。
9.优选的，所述锚圈的两端分别设置有调整槽，所述调整槽上分别沿长度方向设置
有齿条，两个调整槽上的齿条分别设置在两个侧边上，所述第一张紧基座上设置有与两个齿条啮合的齿轮轴，所述齿轮轴跟随调节旋钮转动。
10.优选的，所述第一张紧基座内设置有一容置槽，所述容置槽内放置有一棘轮，所述棘轮外周面均匀设置有至少两个第一棘齿，所述容置槽内表面沿圆周方向设置有一圈第二棘齿，所述第一棘齿顺齿转动能够越过第二棘齿，第一棘齿逆齿转动能够与第二棘齿抵接；所述棘轮与第一棘齿之间具有间隙，第一棘齿顺齿方向的远端与棘轮连接。
11.优选的，所述棘轮与齿轮轴同轴固定，所述棘轮上沿圆周方向均匀设置有至少两个腰圆槽，所述调节旋钮上设置有与腰圆槽配合的定位杆；所述第一棘齿顺齿方向的外表面还设置有一缺口，所述调节旋钮上设置有与缺口配合的楔形顶杆，所述楔形顶杆与缺口沿第一棘齿的顺齿方向抵接，楔形顶杆能够沿第一棘齿的逆齿方向运动使第一棘齿向棘轮的内侧变形。
12.优选的，所述棘轮的中心设置矩形孔，所述齿轮轴的轴心延伸设置有与矩形孔插接配合的凸轴。
13.优选的，调节旋钮的上设置有穿过凸轴的螺钉，所述齿轮轴一侧设置有与螺钉端部螺接的螺母，所述齿轮轴与螺钉沿周向自由配合。
14.优选的，所述锚圈上分别在头部的两侧各设置一个侧向张紧带，在头部前侧中间位置设置有一个前侧张紧带，所述侧向张紧带的端部重叠并通过第二张紧基座固定和控制张紧程度，所述第二张紧基座和两个侧向张紧带的配合结构与第一张紧基座和锚圈两端的配合结构相同；
15.前侧张紧带表面排列有与长度方向垂直的横槽，所述第二张紧基座长度方向的中间位置向前侧突出设置有卡扣，所述卡扣上具有贯穿的容槽，所述容槽的上下表面分别设置有限位凸起，所述前侧张紧带沿长度方向穿过所述卡扣的容槽，所述前侧张紧带沿长度方向插入容槽能够越过所述限位凸起，所述限位凸起能够与横槽抵接阻止前侧张紧带离开容槽，所述容槽的至少一侧能够抬起使限位凸起与横槽解除限位。
16.优选的，所述柔性悬浮架包括与第一张紧基座固定连接的连接板、固定在连接板上的安装架、以及设置于安装架上的多个电极座，所述电极组件安装在所述电极座上，所述连接板卡合固定在张紧基座内侧，所述安装架包括与空腔滑动配合的柱塞，所述柱塞的端部和空腔的端部设置有相互卡合的翻边，空腔内限制有弹簧；
17.所述电极座为球铰结构，所述电极组件包括与球铰结构配合的杯状橡胶电极套、和固定在杯状橡胶电极套上的电极，所述杯状橡胶电极套具有球状凸起，所述杯状橡胶电极套塞入所述电极座内；
18.所述电极座相对塞柱发散状设置，所述塞柱上设置有连通空腔和电极座的导流管，所述导流管穿过杯状橡胶电极套和电极；所述空腔内填充有导电膏。
19.优选的，左侧的所述安装架上在10-20国际标准导联系统的p7、p9、po7位置设置有所述电极座，右侧的所述安装架在10-20国际标准导联系统的p8、p10、po8位置设置有所述电极座。
20.优选的，所述空腔远离安装架的一端设置有用于注射导电膏的预注孔，所述预注孔上螺接设置有一封盖。
21.本发明提供的悬浮式脑电盔的优点在于：通过锚圈包裹用户头部并方便调整尺寸
同时将固定电极组件的柔性悬浮架设置在张紧基座上，在锚圈锁紧的同时，电极组件能够与头部枕颞区实现贴合，确保脑电信号的有效采集。通过棘轮结构实现了锚圈的自锁，电极通过柔性悬浮架固定，利用自身柔性变形、弹性适应及独立电极球铰的顺应性转动实现枕颞处电极的柔顺固定贴合，而且实现了头部固定和导电膏注入的同步性，使用方便。
附图说明
22.图1为本发明的实施例提供的悬浮式脑电盔的示意图；
23.图2为本发明的实施例提供的悬浮式脑电盔的横冠双向张紧锚圈的示意图；
24.图3为本发明的实施例提供的悬浮式脑电盔的第一张紧基座和棘轮的配合结构示意图；
25.图4为本发明的实施例提供的悬浮式脑电盔的棘轮和调节旋钮的配合结构示意图；
26.图5为本发明的实施例提供的悬浮式脑电盔的前侧张紧带与第二张紧基座的配合结构示意图；
27.图6为本发明的实施例提供的悬浮式脑电盔的前侧张紧带与卡扣配合结构示意图；
28.图7为本发明的实施例提供的悬浮式脑电盔的柔性悬浮架的示意图；
29.图8为本发明的实施例提供的悬浮式脑电盔的连接板与安装接的配合结构示意图。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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作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。
31.如图1和图2所示，本实施例提供了一种悬浮式脑电盔，包括与头部配合的横冠双向张紧锚圈51、与枕颞区配合的柔性悬浮架52和固定于柔性悬浮架52上的电极组件53，所述横冠双向张紧锚圈51包括沿头部围合设置一圈的锚圈511，所述锚圈511的两个端部在头部的后侧重叠并穿设在第一张紧基座512内，所述第一张紧基座512连接有处于锚圈511内侧的柔性悬浮架52，所述柔性悬浮架52的两侧分别固定有所述电极组件53，所述电极组件53作用于枕颞区，所述锚圈511至少一端能够相对第一张紧基座512滑动调整锚圈511的长度。
32.本实施通过锚圈511包裹用户头部并方便调整尺寸同时将固定电极组件53的柔性悬浮架52设置在张紧基座512上，在锚圈511锁紧的同时，电极组件53能够与头部枕颞区实现贴合，确保脑电信号的有效采集。
33.参考图2，所述锚圈511的两端分别设置有调整槽5111，所述调整槽5111上分别沿长度方向设置有齿条5112，两个调整槽5111上的齿条5112分别设置在两个不同的侧边上，所述第一张紧基座512上设置有与两个齿条5112啮合的齿轮轴513，所述第一张紧基座512外侧设置有与齿轮轴513同轴的调节旋钮514，所述齿轮轴513能够跟随调节旋钮514转动。
从而在调节旋钮514的转动作用下，驱动锚圈511的两端分别跟随齿轮轴513转动伸缩，与被测用户的头部匹配。
34.参考图3，所述第一张紧基座512的外表面上设置有一容置槽（图未示），所述容置槽内放置有一棘轮515，所述棘轮515的外周面均匀设置有至少两个第一棘齿5151，所述容置槽内表面沿圆周方向设置有一圈第二棘齿5122，所述第一棘齿5151顺齿转动能够越过第二棘齿5122，所述第一棘齿5151逆齿转动能够与第二棘齿5122抵接。结合图4，所述棘轮515与第一棘齿5151之间具有间隙5152，所述第一棘齿5151顺齿方向的一端与棘轮515连接，从而能够使第一棘齿5151的端部向棘轮515内部变形与第二棘齿5122脱离配合。
35.结合图2-图4，所述棘轮515的中心设置有矩形孔5153，所述齿轮轴513的轴心延伸设置有与矩形孔5153插接配合的凸轴（图未示），所述棘轮515上沿圆周方向均匀设置有至少两个腰圆槽5154，所述调节旋钮514上设置有与腰圆槽5154配合的定位杆5141，所述第一棘齿5151顺驰方向的外表面还设置有一缺口5155，所述调节旋钮514上还设置有与缺口5155配合的楔形顶杆5142，所述楔形顶杆5142与缺口5155沿第一棘齿5151的顺齿方向抵接，所述楔形顶杆5142能够沿第一棘齿5151的逆齿方向运动使第一棘齿5151向棘轮515的内侧变形。调节旋钮514的上设置有穿过凸轴的螺钉516，所述齿轮轴513一侧设置有与螺钉516端部螺接的螺母5161，所述齿轮轴513与螺钉516沿周向自由配合，从而在实现齿轮轴513棘轮515和调节旋钮514轴向连接的情况下，允许调节旋钮514与齿轮轴513相对自由的转动，仅依靠棘轮515的作用控制齿轮轴513的转动。
36.本实施例通过对棘轮515的结构进行设计，使其能够在任意位置锁定，并能够跟随调节旋钮514转动进行锚圈511长度的调整，具体的，在自然状态下，所述锚圈511应具有期望伸长的趋势，以图3视角为例，此时需要棘轮515逆时针转动以驱使锚圈511的两端相对运动的分开，但此时棘轮515的第一棘齿5151与第一张紧基座512上的第二棘齿5122沿逆时针方向抵接，从而使棘轮515不能自发转动，实现锚圈511长度的自锁。
37.结合图3和图4，在需要主动调整锚圈511的长度时，楔形顶杆5142与缺口5155配合，以图3的顺时针方向转动调节旋钮514，驱动棘轮515顺时针转动，此时棘轮515的第一棘齿5151在经过第二棘齿5122时能够向内部变形进行避让，从而顺利通过，齿轮轴513跟随棘轮515转动拉紧锚圈511。在需要增加锚圈511的长度时，在图3视角下逆时针转动调节旋钮514，由于调节旋钮514的定位杆5141处于棘轮515的圆腰槽5154内，能够在棘轮515不动的情况下，相对棘轮515逆时针小角度转动，从而通过楔形顶杆5142压在第一棘齿5151的外圆面上，使第一棘齿5151向棘轮515内侧变形与第二棘齿5122脱离配合，之后在定位杆5141的驱动下，棘轮515跟随调节齿轮514逆时针转动释放锚圈511的长度。
38.再参考图1，所述锚圈511上还分别在头部的两侧各设置有一个侧向张紧带517，在头部的中间位置设置有一个前侧张紧带518，所述侧向张紧带517的端部重叠并通过第二张紧基座519固定和控制张紧程度，所述第二张紧基座519和两侧侧向张紧带517的配合结构与第一张紧基座512与锚圈511两端的配合结构相同，此处不再赘述。
39.参考图5和图6，所述前侧张紧带518表面设置有与垂直长度方向的横槽，所述第二张紧基座519长度方向的中间位置向前侧突出设置有卡扣5191，所述卡扣5191上具有贯穿的容槽（图未示），所述容槽的上下表面分别设置有限位凸起5192，所述前侧张紧带518沿长度方向穿过所述卡扣5191的容槽，所述前侧张紧带518沿长度方向插入容槽能够越过所述
限位凸起5192，限位凸起5192能够与横槽抵接阻止前侧张紧带518离开容槽，所述容槽的至少一侧能够抬起使两侧的限位凸起5192相互分离与横槽解除配合，此时前侧张紧带518能够从容槽内抽出。
40.结合图1、图7和图8，所述柔性悬浮架52包括与第一张紧基座512固定连接的连接板521、固定在连接板521上的安装架（图未示）、以及设置于安装架上的多个电极座523，所述电极组件53安装在所述电极座523上，所述连接板521卡合固定在第一张紧基座512的内侧，从而使电极组件53能够与头部枕颞区直接贴合，所述连接板521长度方向的两端分别设置有一空腔5211，所述安装架包括与空腔5211滑动配合的柱塞5221，所述柱塞5221的端部与空腔5211的端部设置有相互卡合的翻边（图未示）从而使柱塞5221能够在空腔5211内滑动，空腔5211内限制有弹簧5213。
41.所述柱塞5221向外发散状的连接有多个球壳5222，所述电极座523为球铰结构，压装在所述球壳5222内，所述电极组件53包括与电极座523的球铰结构配合的杯状橡胶电极套531、和固定在杯状橡胶电极套531上的电极532，所述杯状橡胶电极套531具有能够塞入所述电极座523内的球状凸起，所述电极532为烧结agcl电极，嵌入所述杯状橡胶电极套531内，所述柱塞5221上还设置有连通空腔5211和电极座523的导流管5223，所述导流管5223穿过杯状橡胶电极套531和电极532，所述空腔5211内填充有导电膏，空腔5211远离安装架的一端设置有用于注射导电膏的预注孔5214，所述预注孔5214上设置有一封盖5215。
42.在使用时，首先旋转拧下封盖5215，通过注射器向预注孔5214内注入导电膏，悬浮式脑电盔佩戴在被测用户头上之后，电极532与头部贴合，通过旋转调节旋钮514拉紧锚圈511，此时电极532被压紧，柱塞5221向空腔5211内部滑动挤压空腔5211内的导电膏，导电膏沿导流管5223流动到各电极532，从而在压紧电极532的同时实现了导电膏的注入。
43.具体的，左侧的所述安装架上在10-20国际标准导联系统的p7、p9、po7位置设置有所述电极座523，右侧的所述安装架在10-20国际标准导联系统的p8、p10、po8位置设置有所述电极座523，从而实现对枕颞区信号的采集。
44.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。