[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)充氣型腦電帽的腦電采集系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110768078.8
• 申請(qǐng)日: 2021-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN113288152A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周瑾;王常勇;李斯偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院
• 主分類號(hào): A61B5/256
• 分類號(hào): A61B5/256;A61B5/291;A61B5/369
• 代理公司: 北京誠(chéng)呈知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11883
• 代理人: 楊凌波

本申請(qǐng)公開了基于自適應(yīng)充氣型腦電帽的腦電采集系統(tǒng)，包括自適應(yīng)充氣型中空腦電帽、石墨烯干電極、電極扣、鍍銀墊片和銀質(zhì)屏蔽線。本申請(qǐng)公開了基于自適應(yīng)充氣型腦電帽的腦電采集系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的操作復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，測(cè)試難度高的問題；本申請(qǐng)利用軟硅膠制作，佩戴舒適，易于清洗無(wú)毒無(wú)害，高絕緣，所用的柔性石墨烯干電極，制備流程簡(jiǎn)單，材料柔軟對(duì)皮膚無(wú)刺激感，生物兼容性好，便于用戶長(zhǎng)期佩戴，可反復(fù)多次清洗，在保證接觸阻抗足夠低的情況下，去除了傳統(tǒng)濕電極的毒害性；將電極扣嵌入硅膠帽中，保證自適應(yīng)充氣型腦電帽的美觀性的同時(shí)使電極扣與腦電帽更加牢固，不易脫落，同時(shí)電極與電極扣可以靈活拆卸，測(cè)試方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及腦電采集應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是基于自適應(yīng)充氣型腦電帽的腦電采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

人類大腦的腦電信號(hào)電壓僅有幾十微伏，腦電采集就是將這種微伏級(jí)的電壓通過電極及信號(hào)采集電路進(jìn)行采集、記錄及顯示，通過后續(xù)對(duì)大腦腦電波形進(jìn)行分析處理，可以實(shí)現(xiàn)神經(jīng)功能檢測(cè)、意識(shí)狀態(tài)鑒別、睡眠監(jiān)測(cè)以及各種腦部疾病的診療。

目前多通道腦電采集方式通常采用腦電帽，電極固定于腦電帽特定的位置，打?qū)щ姼嗪筮M(jìn)行腦電記錄，這通常會(huì)耗費(fèi)很多時(shí)間，而且電極與皮膚之間的接觸阻抗不可控。為了實(shí)現(xiàn)便攜測(cè)量及接觸阻抗的可調(diào)可控，需要調(diào)整電極與皮膚之間的接觸壓力。同時(shí)，采用彈性干電極具有操作簡(jiǎn)單，方便快捷，耐用時(shí)間久的優(yōu)點(diǎn)。然而，多通道干電極的腦電采集目前尚無(wú)好的方法，其固定方式，接觸阻抗控制策略及自適應(yīng)控制尚不完善，氣囊結(jié)構(gòu)可通過調(diào)整氣壓實(shí)現(xiàn)接觸電阻的調(diào)節(jié)，但是現(xiàn)有的氣囊通道及電極位置不滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，不能保證每個(gè)電極能較好的與腦皮層接觸，存在壓力不均勻及信號(hào)質(zhì)量差的問題。因此，針對(duì)上述問題提出基于自適應(yīng)充氣型腦電帽的腦電采集系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

在本實(shí)施例中提供了基于自適應(yīng)充氣型腦電帽的腦電采集系統(tǒng)用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的腦電機(jī)采集信號(hào)質(zhì)量較差的問題。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了基于自適應(yīng)充氣型腦電帽的腦電采集系統(tǒng)，包括自適應(yīng)充氣型中空腦電帽、石墨烯干電極、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、接觸阻抗測(cè)量電路、單片機(jī)控制電路、藍(lán)牙通訊模塊、手機(jī)終端以及位于手機(jī)終端上的應(yīng)用程序，腦電采集模塊通過固定于自適應(yīng)充氣型中空腦電帽的石墨烯干電極進(jìn)行腦電信號(hào)采集，信號(hào)調(diào)理電路濾除雜波干擾并放大腦電信號(hào)，放大后的腦電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳送給單片機(jī)，單片機(jī)控制數(shù)據(jù)按照不同時(shí)間模式通過藍(lán)牙通訊模塊發(fā)送到手機(jī)終端，手機(jī)終端通過APP內(nèi)置的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，手機(jī)終端也可以顯示各種原始數(shù)據(jù)和經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)，方便之后對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行分析與應(yīng)用。

進(jìn)一步地，氣壓的自適應(yīng)控制通過接觸阻抗測(cè)量實(shí)現(xiàn)，在充氣過程中，單片機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算得到電極-皮膚之間的接觸阻抗，達(dá)到預(yù)定的數(shù)值即停止充氣。

進(jìn)一步地，自適應(yīng)充氣型中空腦電帽由封閉中空硅膠帽、電極扣、鍍銀墊片、銀質(zhì)屏蔽線、充氣控制模塊及充氣泵組成。

進(jìn)一步地，封閉中空硅膠帽由經(jīng)緯結(jié)構(gòu)的多路氣室組成，氣室之間相互連通，緯線氣室是環(huán)繞頭部的圓形氣室，經(jīng)線氣室是位于頭頂部的多個(gè)弧形氣室，當(dāng)充氣泵由充氣控制模塊控制啟動(dòng)工作后，氣室的氣壓逐漸增大，腦電帽逐漸貼近頭部皮膚。

進(jìn)一步地，腦電電極與腦電帽的連接采用電極扣—銀質(zhì)屏蔽線—墊片的電極連通模式，電極扣起到固定墊片和電極的作用，使用方便快捷，易于拆卸更換。

進(jìn)一步地，石墨烯干電極采用柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)作為基底，表面鍍導(dǎo)電石墨烯，PDMS質(zhì)軟有彈性，佩戴舒適，無(wú)毒無(wú)害。

進(jìn)一步地，接觸阻抗測(cè)量電路可測(cè)量電極-皮膚之間的接觸阻抗，阻抗測(cè)量原理是將接觸阻抗根據(jù)分壓原理轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電壓值，通過測(cè)量電壓值可計(jì)算接觸阻抗，并在手機(jī)APP顯示，以調(diào)控中空腦電帽氣室的氣壓。

進(jìn)一步地，信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)將采集到的腦電信號(hào)濾波并進(jìn)行放大，方便我們對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行記錄分析。