[发明专利]基于自适应充气型脑电帽的脑电采集系统

说明书

本申请公开了基于自适应充气型脑电帽的脑电采集系统，包括自适应充气型中空脑电帽、石墨烯干电极、电极扣、镀银垫片和银质屏蔽线。本申请公开了基于自适应充气型脑电帽的脑电采集系统，解决了现有技术中的操作复杂，费时费力，测试难度高的问题；本申请利用软硅胶制作，佩戴舒适，易于清洗无毒无害，高绝缘，所用的柔性石墨烯干电极，制备流程简单，材料柔软对皮肤无刺激感，生物兼容性好，便于用户长期佩戴，可反复多次清洗，在保证接触阻抗足够低的情况下，去除了传统湿电极的毒害性；将电极扣嵌入硅胶帽中，保证自适应充气型脑电帽的美观性的同时使电极扣与脑电帽更加牢固，不易脱落，同时电极与电极扣可以灵活拆卸，测试方便。

技术领域

本申请涉及脑电采集应用技术领域，尤其是基于自适应充气型脑电帽的脑电采集系统。

背景技术

人类大脑的脑电信号电压仅有几十微伏，脑电采集就是将这种微伏级的电压通过电极及信号采集电路进行采集、记录及显示，通过后续对大脑脑电波形进行分析处理，可以实现神经功能检测、意识状态鉴别、睡眠监测以及各种脑部疾病的诊疗。

目前多通道脑电采集方式通常采用脑电帽，电极固定于脑电帽特定的位置，打导电膏后进行脑电记录，这通常会耗费很多时间，而且电极与皮肤之间的接触阻抗不可控。为了实现便携测量及接触阻抗的可调可控，需要调整电极与皮肤之间的接触压力。同时，采用弹性干电极具有操作简单，方便快捷，耐用时间久的优点。然而，多通道干电极的脑电采集目前尚无好的方法，其固定方式，接触阻抗控制策略及自适应控制尚不完善，气囊结构可通过调整气压实现接触电阻的调节，但是现有的气囊通道及电极位置不满足国际标准，不能保证每个电极能较好的与脑皮层接触，存在压力不均匀及信号质量差的问题。因此，针对上述问题提出基于自适应充气型脑电帽的脑电采集系统。

发明内容

在本实施例中提供了基于自适应充气型脑电帽的脑电采集系统用于解决现有技术中的脑电机采集信号质量较差的问题。

根据本申请的一个方面，提供了基于自适应充气型脑电帽的脑电采集系统，包括自适应充气型中空脑电帽、石墨烯干电极、信号调理电路、A/D转换电路、接触阻抗测量电路、单片机控制电路、蓝牙通讯模块、手机终端以及位于手机终端上的应用程序，脑电采集模块通过固定于自适应充气型中空脑电帽的石墨烯干电极进行脑电信号采集，信号调理电路滤除杂波干扰并放大脑电信号，放大后的脑电信号经过A/D转换电路转换为数字信号并传送给单片机，单片机控制数据按照不同时间模式通过蓝牙通讯模块发送到手机终端，手机终端通过APP内置的算法进行数据处理，手机终端也可以显示各种原始数据和经过处理的数据，方便之后对脑电信号进行分析与应用。

进一步地，气压的自适应控制通过接触阻抗测量实现，在充气过程中，单片机实时计算得到电极-皮肤之间的接触阻抗，达到预定的数值即停止充气。

进一步地，自适应充气型中空脑电帽由封闭中空硅胶帽、电极扣、镀银垫片、银质屏蔽线、充气控制模块及充气泵组成。

进一步地，封闭中空硅胶帽由经纬结构的多路气室组成，气室之间相互连通，纬线气室是环绕头部的圆形气室，经线气室是位于头顶部的多个弧形气室，当充气泵由充气控制模块控制启动工作后，气室的气压逐渐增大，脑电帽逐渐贴近头部皮肤。

进一步地，脑电电极与脑电帽的连接采用电极扣—银质屏蔽线—垫片的电极连通模式，电极扣起到固定垫片和电极的作用，使用方便快捷，易于拆卸更换。

进一步地，石墨烯干电极采用柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为基底，表面镀导电石墨烯，PDMS质软有弹性，佩戴舒适，无毒无害。

进一步地，接触阻抗测量电路可测量电极-皮肤之间的接触阻抗，阻抗测量原理是将接触阻抗根据分压原理转化成相应的电压值，通过测量电压值可计算接触阻抗，并在手机APP显示，以调控中空脑电帽气室的气压。

进一步地，信号调理系统将采集到的脑电信号滤波并进行放大，方便我们对脑电信号进行记录分析。