[发明专利]一种基于光学晶体的头盔式脑电帽在审
申请号: | 201810707767.6 | 申请日: | 2018-07-02 |
公开(公告)号: | CN108968955A | 公开(公告)日: | 2018-12-11 |
发明(设计)人: | 贾大功;赵静;王睿航;张红霞;刘铁根;綦宏志;明东 | 申请(专利权)人: | 天津大学 |
主分类号: | A61B5/0478 | 分类号: | A61B5/0478 |
代理公司: | 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 | 代理人: | 李素兰 |
地址: | 300072*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 光学晶体 传输光纤 输入光波 脑电帽 头盔式 脑电检测系统 信号处理模块 光电探测器 受试者头皮 电磁干扰 电极阵列 分布状态 光耦合器 脑电信号 柔性头盔 输出光波 有效解决 存储器 导电膏 输出端 输入端 信噪比 电极 调制 光源 排布 涂抹 显示器 佩戴 光纤 两极 采集 输出 | ||
本发明公开了一种基于光学晶体的头盔式脑电帽,大量所述光学晶体(2)排布于柔性头盔外壳1内,各个光学晶体(2)之间由光纤(4)相连;所述柔性干电极阵列(3)设置于光学晶体(2)的两极;光源(5)提供输入光波,输入光波经光耦合器(6)进入第一传输光纤(7),连接到光学晶体(2)的输入端,光学晶体(2)的输出端经第二传输光纤(8),由光电探测器(9)接收调制后的输出光波,最后经由信号处理模块(10)输出至显示器(11)及存储器(12)。与现有技术相比,本发明有效解决了现有脑电检测系统易受电磁干扰、信噪比低的问题;可直接佩戴,无需涂抹导电膏,柔性干电极本身具有一定弹性,可以更好地与受试者头皮接触,且不会引起其不舒适感;可以在头部需采集部位紧密布置,从而获得脑电信号分布状态。
技术领域
本发明涉及一种脑电信号检测装置,特别是涉及一种基于光学晶体线性电光效应原理的头盔式脑电帽。
背景技术
脑电图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,脑电信号中包含着大量生理与疾病信息。在现代临床医学方面,对于脑电信号的监测逐渐应用于日常民用领域,不仅为某些脑疾提供诊断依据,还为某些脑疾提供有效的治疗手段。一般临床及日常监测应用的是头皮电极脑电图,即通过电极从头皮上将脑部的自发性电活动加以放大记录。
目前一般的头皮电极脑电图检测方法是将金属电极按照“国际标准导联10-20系统”的脑电极定位方法固定在有弹力的帽子上,在金属电极与受试者头皮之间涂抹导电膏。如此操作存在着佩戴流程复杂、舒适度较差等缺点,且导电膏和受试者头皮接触容易造成过敏、感染伤口等问题。由于脑电信号的电压变化是微伏量级,难以检测,且其背景噪声很强,导致脑电信号的信噪比低,主要噪声有头部运动、面部肌肉运动造成的干扰、接触不良引发的干扰和电磁辐射引发的干扰等。随着测量环境的复杂化和多样化,为获取极易受干扰的微弱脑电信号,目前主要通过改善电极与头皮之间的接触电阻、放大采集信号以及对脑电信号的软件分析和处理来获得信噪比更高的脑电数据。
申请公开号为CN106344010A的发明专利《一种用于脑电生物信号采集的头箍》公开了一种可以形变的头箍结构,头箍上的支撑环固定着电极传感器,以确保电极传感器与佩戴者的头部皮肤保持良好的接触,获得高质量的脑电信号。该专利所设计的头箍包含两个电极传感器,可以获得前额脑电信号和眨眼信号。申请公开号为CN106963375A的发明专利提出了《一种磁吸式连接的便携式脑电采集装置》,应用磁吸组件改变长度的发带,通过调整磁吸组件的位置,使得电极传感器可以贴合受试者的头部确保良好的接触。该专利布设多个电极传感器来获得前额部分的脑电信号。上述专利通过一定措施促使电极与受试者头皮接触更贴合,以使得脑电信号采集质量稳定;但这种方式对脑电信号采集质量的提高非常有限,所获得的脑电信号量不足以应用于临床或日常中的疾病监测和诊断。申请公开号为CN107788977A的发明专利提出了一种《可伸缩干电极结构的脑电及头皮肌电传感器》,通过电位器式位移传感器实现的,使得电极紧随头皮运动,解决电极与头皮接触不良的问题。该专利可以采集到脑电信号和头皮肌电信号,但由于头皮位移微弱,通过电位器或电容器采集到的头皮肌电信号的准确性不高,且容易引入新的误差。申请公开号为CN107088066A的发明专利《一种头盔式麻醉深度监护仪的脑电导联》公开了头盔式脑电导联,其中头盔式外壳设有屏蔽层、内部设有贴合人体头部形状的衬里、衬里上对应头部前额设有电极阵列。该专利用于监测病人的麻醉深度,无需注入导电膏,佩戴后不易脱落,可检测到前额脑电信号。申请公开号为CN106880354A的发明专利《一种充气式多电极脑电帽》公开了一种附有可充气式内囊头盔式外壳的脑电帽结构,该内囊内置电极,通过手动或自动充气膨胀使得可伸缩的电极更好的接触到测量皮肤,该头盔外壳设置铜网用于电磁屏蔽。该专利不需要手动放置电极,可检测到多电极位置的脑电信号。上述发明应用屏蔽层来解决电磁干扰的问题,当电磁干扰频谱范围较宽时,需要采用不同的金属材料或结构组成多层屏蔽层,不仅导致脑电帽体积重量增加,而且屏蔽效果不佳。
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