[发明专利]一种幼教用的儿童前额叶脑电活动采集装置

说明书

本发明公开了一种幼教用的儿童前额叶脑电活动采集装置。所述装置采用便携式和无线通信设计，可以同时采集多名儿童前额叶脑电，传输至云端服务器存储数据，异地可实时调用数据。其具体包括：信号采集模块、控制模块、Wi‑Fi通信模块、电源模块、头带、一次性电极。脑电信号通过一次性电极与头带连接，头带将脑电信号传输至信号采集模块进行放大滤波，然后进行AD转换，最后由Wi‑Fi通信模块将数据发送至云端服务器。本发明结构完整，功能齐全，能很好的保证儿童使用安全和信号质量，能够满足单人或多人的脑电采集应用。

技术领域

本发明涉及脑科学信息采集处理领域，尤其是涉及一种适用于儿童的多人脑电采集装置。

背景技术

脑电波(EEG)是大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。现代科学研究已经知道，人脑工作时会产生自己的脑电波，可用电子扫描仪检测出。经过研究证实大脑在至少有五个不同的脑电波。

采集部分通常是用来收集脑电信号的装置，信号来源于人脑，装置的作用是将信号进行处理，对信号进行过滤，提取出纯正的脑电信号。目前脑电领域应用的一大难点是无法做到真正的有效采集，会有准确率上的限制(作者注：脑电的采集是一个过程，而不是一个个数值，从一个状态变为另外一个状态过程中的准确程度比较难以收集，单个状态较容易收集，准确度是整个过程的准确度)。提升采集精度主要有这几种办法可以解决：1、进行嵌(侵)入式采集，将大脑开颅植入传感器，这种方式不适合民用；2、提升采集通道的数量来提高准确度。多通道采集也不便于民用；或者是随着材料学等发展，逐渐走向民用。就目前的情况来看，民用设备(面向家用与娱乐)为了使用方便，通常使用较少通道、较低精度的采集方式，行业用途则使用多通道，高精度的方式。通过算法将脑电波解读为参数，来表示用户当前的精神状态。当采集的准确度不断提升后，识别部分也会不断提升。在进行脑神经信号采集并转换为参数后，可以根据参数进行两个方向行为的选择，一种是人机交互类的行为，也就是脑机接口，通过参数控制机器(或软件)进行交互；另一种则是认知科学(认知领域)，主要来探索人脑或心智的工作机制，研究人类感知和思维信息的处理过程。比方对脑电数据的分析，来进行医疗、消费心理等认知上的研究，这类研究要求很高的程序算法。

现有技术尚未公开过适用于儿童的多人脑电采集装置。

我国有近3亿儿童，儿童脑发育状况的研究成为热点，因此儿童的脑电采集有很大的市场需求，目前市场上脑电采集设备很多，但是没有一款针对儿童设计的。

儿童正在发育阶段，抵抗力较差，对采集设备的安全性要求高。一方面要降低重复、交叉使用电极导致的疾病传染风险，另一方面要避免脑电放大器在使用中对人身造成的伤害或潜在影响。常规的脑电放大器一般采用湿电极，在佩戴时需要在头皮和电极之间注入导电凝胶，不仅佩戴不便而且舒适度较差。电极重复、交叉使用增加了潜在疾病的传染风险。常规放大器一般采用市电供电，虽然有隔离防护措施，但在隔离器件失效时仍然有一定概率对人身造成伤害。

在脑电采集期间几乎任何身体部位的运动都会引起电极线摆动，普通电极在传输信号时由于信号源阻抗较高，传输线较长，电极线稍有摆动就会产生很大的运动伪迹。儿童活泼好动，该现象尤为明显，脑电信号中包含更多的运动伪迹。

对儿童脑电研究中，有时需要同时采集多人的脑电。常规脑电放大器实现群体采集通常有两种方法，一种为多人共用一个多通道脑电放大器，每人分配不同通道。但通常放大器只有一个参考电极，共用参考会导致人与人之间的信号串扰，影响采集结果的准确性；另一种方式为，每人使用一套独立的脑电放大器，完全独立运行。这样不仅会增加成本，而且设备间无法同步，无法进行多人协同、竞争等模式的采集。

常规的脑电放大器一般是离线设备，数据存储在本地，难以进行数据整合与分析。放大器功能无法升级，不利于设备维护。

本发明旨在开发一种适用于儿童使用、舒适、安全的多人脑电采集装置。