专利名称：一种脑电采集系统电极帽的制作方法
技术领域：
本发明属于电子技术领域，它特别涉及脑电采集系统电极帽。
背景技术：
早期用于EEG测量的电极帽采用具有一定弹性的软编织帽。这种电极帽将电极固定在帽的软编织网上。电极是通过导电膏与被测者的头皮相接触。由于不同人的头部形状有一定的差异，导致电极帽上的电极与不同部位的头皮之间的松紧程度不同，使这种结构不能保证所有的电极都能有效的与头皮接触，造成有的电极的测量电阻增大，测量产生的数据不准确。同时在脑电信号采集过程中需要知道被测者的实际头部形状，以便定位大脑内部产生信号的源的位置。现有的测量头部实际形状的方法主要采用3D数字化仪，这种仪器通过内置高精度位置和方向传感器，来感知探头所处位置，只要探头大体的滑过头表面就可以确定头部的实际形状。这类仪器虽然能够十分准确测量大脑的真实形状，但是它的造价十分昂贵。
据发明人所知，现有的关于电极帽的专利主要有两种(1)一种是由塑料条带、紧固螺栓、连接纽连接成的装有螺钉电极的盔型调节板电极帽(CN86102789A)；(2)另外一种是乳胶管电极帽(96119058.2、89200001.5、99200687.2)，如图1所示；该发明是由颞侧胶管固定调节板1固定的纵向胶管2，通过纵向胶管2上带有“十”字交叉孔的有机玻璃粒3固定的横向胶管4及颞侧胶管固定调节板1中第二排孔固定的套有下颌垫5收紧胶管6组成。乳胶管电极帽，新的时候胶管涩、粘头发，经常使用滑石粉，时间一长胶管老化；调节板电极帽使用时操作麻烦，结构复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种脑电采集系统电极帽，它能够避免测量中电极与头皮接触不良，同时还克服了传统电极帽电极不能自由移动的问题，可以根据脑电采集的目的的不同动态的调整电极，以及定位电极帽中电极的直角坐标和头部的实际形状。此电极帽具有造价低、性价比高的特点。
本发明提供的一种脑电采集系统电极帽，包括起装饰作用的帽檐8和固定作用的紧固带9，其特征是它还包括探针、用于安装探针的孔10和便于探针滑动的探针槽11，如图2所示；所述的探针是由螺栓12和螺母13两部分组成，如图3、4所示，螺母13安装在头盔的探针槽11中，其外直径略小于头盔的探针槽11的宽度，以便于螺母13可以在探针槽11中自由滑动；螺母13是在制作电极帽7时安放在探针槽11中；每个探针槽11中至少有一个螺母13，螺栓12旋入螺母13中构成探针；所述的螺栓12是由电极14、螺栓12上部连接杆15、螺栓12下部连接杆16、连接球17、螺纹18、导线19组成，电极14通过连接球17与下部连接杆16相连，这样可以保证电极14自由活动，充分与头皮接触；上部连接杆15、下部连接杆16分别与螺纹18相连，其中上部连接杆15标有刻度值(毫米为单位)，上部连接杆15、下部连接杆16、螺纹18、连接球17的内部是中空的，放置导线19，如图3所示。
需要说明的是，用于安装探针的孔10的数量根据典型的电极密度规范确定；探针的材料可以与制作头盔的材料相同；制作安装探针孔10的过程中首先要确定安装探针孔10的位置坐标。
本发明是由一个类似于摩托车头盔一样的具有一定形状的头盔和一定数量的探针组成，盔具有一定厚度，材料选用轻质硬塑料。可以根据(中国)人平均头模型的大小，确定几个典型半径的头盔，以便应用时根据需要选择。
综上所述，本发明提供的一种脑电采集系统电极帽，由于采用硬质头盔和螺栓、螺母结构，因此它能够避免测量中电极与头皮接触不良，同时还克服了传统电极帽电极不能自由移动的问题，可以根据脑电采集的目的的不同动态的调整电极；同时由于电极帽中每个孔的位置都标有坐标、探针标有刻度所以此电极帽可用于标定电极的坐标位置从而利用插值的方法计算头部的实际形状。此电极帽具有造价低、性价比高的特点。
附图及
图1现有的关于电极帽的专利(96119058.2、89200001.5、99200687.2)的结构示意图；图2本发明的脑电采集系统电极帽的示意图；图3本发明的脑电采集系统电极帽的探针的螺栓剖示图；图4本发明的脑电采集系统电极帽的探针的螺母剖示图；图5.本发明的脑电采集系统电极帽的顶视图；具体实施方式
一种适用于中国成年人使用的脑电采集系统电极帽这里我们以成年人头的典型尺寸为例进行原理介绍，如图2所示。头盔厚度为1cm，对成年人人群，可取半球形头盔的半径为12cm；然后根据典型的电极密度规范进行网孔设计。当前实践上常用的电极数为16、32、64、96、128和256。对电极数为161时的情况，一般采用国际10-20电极规范进行设计。对于其它情况，既可选择使它们在头表尽可能均匀地分布(可用计算机优化的方法进行设计)，也可以采用近似的均匀分布(电极密度较大且头的形状本身并不规则，使得电极分布的微小差异不会对有用信息的采集造成任何实质性的影响)，重要的是我们需要知道，在应用于每一个人的时候，这些电极的真实位置，以便提取脑电源的空域信息。
这里，我们以半球形头盔的半径为12cm，电极数量为96的情况为例来说明。首先在半球形头盔的截面半径为11cm、9cm、7cm、5cm、3cm的同心圆上，标出各点的球极坐标(θ，)；然后在半径为11cm、9cm、7cm的同心圆上按照每15度的间隔制作垂直于半球表面的孔，在半径为5cm、3cm的同心圆上按照每30度的间隔制作垂直表面的孔，孔的半径为1cm，孔与孔之间制作宽度为1.2cm的槽，如图5所示。这样我们就可以得到了96个孔，加上头顶的1个电极共97个安装电极的位置。这种电极位置的设计方法符合脑电的空间分辨率为1-3cm的要求。
探针按照如图3、4所示探针的结构制作，其具体尺寸是螺母13的厚度为1cm、螺母内直径为0.6cm、外直径为1cm、螺母上下两侧的边沿的厚度为0.2cm直径为1.4cm；螺栓12中上下部连接杆15、16的直径为0.4cm、栓体直径为0.6cm。
探针可以根据使用者的要求在头盔上安装，其数量小于等于97。这样，就可以制作出适用于中国成年人使用的脑电采集系统电极帽。
适用于中国成年人使用的脑电采集系统电极帽的使用方法以96导电极为例说明电极帽的使用方法。在使用以前先在电极帽上安装电极，用户可以根据需要整体移动电极的螺母13和螺栓12到适当的位置。然后按住螺母13旋转螺栓12使得电极与头皮紧密接触。如果需要使用导电膏那么可以在电极帽上开槽处用注射器将导电膏注入到电极处。电极螺栓12固定好以后就可以根据电极帽上每个孔的位置读出各个电极的所在位置的极坐标(θ，)，同时由每个电极螺栓12处的刻度读出半径r。有了球坐标(r，θ，)就可以通过简单的计算得出每个电极的直角坐标(x，y，z)。知道了电极的直角坐标，那么就可以通过这些直角坐标利用插值的方法在计算机上绘出被测者的真实头模型。显然，本设计的头盔既可以用于脑电的测量和被测者头形的测量，也可以单独用于头形或其它类似形状测量的问题。
权利要求
1.一种脑电采集系统电极帽，包括起装饰作用的帽檐(8)和固定作用的紧固带(9)，其特征是它还包括探针、用于安装探针的孔(10)和便于探针滑动的探针槽(11)；所述的探针是由螺栓(12)和螺母(13)两部分组成，螺母(13)安装在头盔的探针槽(11)中，其外直径略小于头盔的探针槽(11)的宽度，螺母(13)可以在探针槽11中自由滑动；螺母(13)是在制作电极帽(7)时安放在探针槽(11)中；每个探针槽(11)中至少有一个螺母(13)，螺栓(12)旋入螺母(13)中构成探针；所述的螺栓(12)是由电极(14)、螺栓(12)上部连接杆(15)、螺栓(12)下部连接杆(16)、连接球(17)、螺纹(18)组成，电极(14)通过连接球(17)与下部连接杆(16)相连；上部连接杆(15)、螺栓(12)下部连接杆(16)分别与螺纹(18)相连，其中上部连接杆(15)标有刻度值(毫米为单位)；上部连接杆(15)、下部连接杆(16)、螺纹(18)、连接球(17)的内部是中空的，放置导线(19)。
2.根据权利要求1所述的一种脑电采集系统电极帽，其特征是所述的安装探针的孔(10)的数量根据典型的电极密度规范确定。
3.根据权利要求1所述的一种脑电采集系统电极帽，其特征是所述的探针的材料可以与制作头盔的材料相同。
全文摘要
本发明提供了一种脑电采集系统电极帽，它是由一个类似于摩托车头盔一样的具有一定形状的头盔和一定数量的探针组成。本发明能够避免测量中电极与头皮接触不良，同时还克服了传统电极帽电极不能自由移动的问题，可以根据脑电采集的目的的不同动态的调整电极，以及定位电极帽中电极的直角坐标和头部的实际形状。此电极帽具有造价低、性价比高的特点。
文档编号A61B5/0478GK1704022SQ200410022679
公开日2005年12月7日 申请日期2004年6月3日 优先权日2004年6月3日
发明者刘铁军, 尧德中 申请人:电子科技大学