一种磁吸式连接的便携式脑电采集装置的制作方法

本发明涉及生物信号采集技术领域，具体涉及一种磁吸式连接的便携式脑电采集装置。

背景技术：

人类在进行思维活动时在大脑产生的生物电信号就是脑电信号，这些脑电信号可以通过放置在头部的传感器来进行测量和研究。我们的大脑无时无刻不在产生脑电，这些自发的生物电信号的频率变动范围通常在0.1hz－50hz之间，根据其频率不同可划分为delta波、theta波、alpha波、beta波、gamma波等多种类型。科学研究发现，通过对这些脑电信号的分析，可以获取反映大脑活动的很多信息，如注意力水平、紧张程度、疲劳程度等。

目前存在采集信号精确、功能齐全的脑电采集装置，但此类脑电仪价格昂贵，体积较大，携带不方便，且在使用时需要佩戴专用的电极帽。电极帽佩戴过程中通常需要涂抹导电胶或生理盐水，佩戴流程复杂，舒适度差，因此在使用中有很大的局限性。如专利cn201410748851中公开的一种脑电图检测仪，为一种集成有无线数据传输模块的脑电采集装置，其在采集脑电时需要佩戴弹性头套，佩戴过程比较复杂，并且测量时需要通过导管涂抹检查介质液，介质液和头皮接触，舒适度较差。

目前也存在便携式的脑电采集装置，此类装置通常是耳机形态或者是头箍形态，可以通过干电极传感器采集脑电信号，具有使用简单，携带方便的特点。目前此类装置多采用夹紧式固定或者捆绑式固定的方式将装置固定在头部。其中夹紧式固定方式多采用耳机形态的装置，如美国neurosky公司的mindwave脑波仪，其外形类似耳机，佩戴在使用者头部，耳机前部支架伸出的传感器贴在使用者前额。由于前额的传感器是通过支架贴在前额部位，很难保证和皮肤一直有良好接触，容易导致脑电信号采集质量不稳定，并且此类耳机形态的装置采用夹紧式设计，佩戴不舒适，长时间佩戴会产生不适的压迫感。捆绑式固定方式多采用头箍形态的装置，如深圳宏智力的brainlink脑波仪，其以头箍形态套在使用者头部，背后用尼龙粘扣进行连接，或者直接采用环形封闭的松紧带形式的头箍，通过松紧带的弹力将头箍固定在头部。但此类装置采用的尼龙粘扣在使用过程中，由于经常使用会导致部分粘勾损坏或者粘上异物，进而会导致粘扣粘连不紧，甚至粘连不上的问题，从而影响到头部电极与皮肤接触的效果，也会导致脑电信号采集质量不稳定。而采用环形封闭的松紧带式结构的装置，为保证头部电极接触良好，其弹力需要设计的较大，因此佩戴时存在不舒适的问题，长时间佩戴会产生不适的压迫感。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种方便携带、易于使用、佩戴舒适的便携式脑电采集装置，并且此装置经过长期使用也不会影响到脑电信号采集质量和稳定性，长时间佩戴也不会产生不适的压迫感。

本发明的技术方案是：一种磁吸式连接的便携式脑电采集装置。包括发带带体、第一磁吸组件、第二磁吸组件、电极传感器、脑电采集模块、无线通讯模块。

所述的发带带体用于在其上固定第一磁吸组件、第二磁吸组件、电极传感器、脑电采集模块、无线通讯模块，所述的发带采用柔软材质制作，发带在使用时环绕佩戴在使用者的头部。

所述的第一磁吸组件内置至少一个永磁体，所述的第二磁吸组件内置至少一个由永磁体、能被磁性吸引的金属材料(如铁钴镍或含有铁钴镍的合金)组成的物质组中选择的一种或多种物质。所述的第一磁吸组件和第二磁吸组件中的多个永磁体或金属材料的排列方式为并排排列，多个永磁体中的相邻2个永磁体的摆放方向可以是磁极相反，也可以是磁极一致。第一磁吸组件和第二磁吸组件分别固定在发带带体的两端，当发带佩戴在头部时，发带两端在头的后部进行接触，由于固定在两端的第一磁吸组件和第二磁吸组件之间的磁力吸引作用，将发带两端吸附在一起，从而将发带环绕固定在使用者的头部。使用者在佩戴时，可以根据自己头围的大小自由调整第二磁吸组件与第一磁吸组件之间的相对位置，即调整第二磁吸组件与第一磁吸组件之间的吸附位置，从而可以调整到适合自己头围的发带长度，即不会产生压迫感，也能够保证电极传感器与头部皮肤的良好接触。

所述的电极传感器固定在发带带体的内侧，在发带配戴时贴附于前额位置，与头部皮肤接触，电极传感器的输出端和脑电采集模块输入端连接。所述的电极传感器使用的材料包括但不限于下述至少一种或多种导电材质的复合组合，这些材料包括：金属片、柔性fpc、导电胶、导电墨水、pcb、导电涂层、导电橡胶、导电泡棉、电镀件、电容传感器。

所述的脑电采集模块通过连接电极传感器来实现对脑电信号进行采集，并将采集的脑电信号进行滤波、放大、a/d转换及数据处理。

所述的无线通讯模块的输入端与脑电采集模块的输出端连接，用于接收脑电采集模块输出的脑电数据，并将数据以无线方式传送出去，其他设备可以以无线方式接收无线通讯模块发送的脑电数据。

本发明的有益效果是：本发明采用磁吸式连接方式将发带固定在头部，使用者可以根据自己的头围大小灵活方便的调整发带的松紧度，使之既能够保证电极传感器与头部皮肤保持良好接触，从而保证脑电信号测量的准确性和稳定性，也能保证长时间佩戴的舒适度，并且便于折叠和携带。

(1)克服了传统脑电采集装置使用复杂，佩戴舒适度差，不便于携带等问题。

(2)克服了耳机形态便携式脑电采集装置电极和皮肤接触不稳定，进而导致脑电信号采集质量不稳定的问题，以及长时间佩戴会产生不适的压迫感的问题。

(3)克服了尼龙粘扣形式的发带由于经常使用会导致部分粘勾损坏或者粘上异物，进而会导致粘扣粘连不紧，甚至粘连不上的问题。也克服了松紧带形式的发带存在的长时间佩戴会产生不适的压迫感的问题。

附图说明

图1是本发明的逻辑框图；

图2为本发明结构示意图；

图3为本发明实施例中单个永磁体外形结构示意图；

图4为本发明实施例中的多个永磁体并排排列的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步说明。

参见图1的逻辑框图，本发明提供的磁吸式连接的便携式脑电采集装置包括发带带体、第一磁吸组件、第二磁吸组件、电极传感器、脑电采集模块、无线通讯模块。

本实施例中，所述的发带带体用于在其上固定第一磁吸组件、第二磁吸组件、电极传感器、脑电采集模块、无线通讯模块。所述的电极传感器的输出端和脑电采集模块输入端连接。所述的脑电采集模块通过连接电极传感器来实现对脑电信号进行采集，并将采集的脑电信号进行滤波、放大、a/d转换及数据处理。所述的无线通讯模块的输入端与脑电采集模块的输出端连接，用于接收脑电采集模块输出的脑电数据，并将数据以无线方式传送出去，其他设备可以以无线方式接收无线通讯模块发送的脑电数据。

参见图2的系统结构示意图，发带带体1采用柔软材质制作，第一磁吸组件2、第二磁吸组件3、电极传感器4、脑电采集模块5、无线通讯模块6均固定在发带带体1上，发带带体1在使用时环绕佩戴在使用者的头部，连接各部件的电缆可以沿发带带体铺设。

第一磁吸组件2内置永磁体，永磁体的数量可以是一个或多个。单个永磁体的形状为扁平长方体，参见图3，本实施例中使用的单个永磁体宽3mm，厚度1mm，高度为12mm，正面面对的面为磁铁的n极，反面为磁铁的s极。多个永磁体的排列参见图4，本实施例中的多个永磁体并排排列，相邻的2个永磁体其磁极摆放方向正好相反，此种排列方式可以保证多个永磁体能够自然吸合排列。也可以采用将相邻的2个永磁体的磁极摆放方向一致的形式，此种形式的摆放需要设计额外的结构以固定永磁体，避免相邻永磁体因为排斥力而移动。

第二磁吸组件3内置永磁体或者能够被磁性吸引的金属材料，如铁钴镍或含有铁钴镍的合金，数量可以是一个或多个。本实施例中的第二磁吸组件3使用永磁体，其排列方法和第一磁吸组件2的永磁体排列方法一致。第一磁吸组件2和第二磁吸组件3分别固定在发带带体1的两端，当发带带体1佩戴在头部时，发带带体1两端在头的后部进行接触，由于固定在两端的第一磁吸组件2和第二磁吸组件3之间的磁力吸引作用，将发带带体1两端吸附在一起，从而将发带带体1环绕固定在使用者的头部。使用者在佩戴时，可以根据自己头围的大小自由调整第二磁吸组件3与第一磁吸组件2之间的相对位置，即调整第二磁吸组件3与第一磁吸组件2之间的吸附位置，从而可以调整到适合自己头围的固定长度，既不会产生压迫感，也能够保证电极传感器4与头部皮肤的良好接触。

所述的电极传感器4使用的材料可以是下述一种或多种导电材质的复合组合，这些材料包括：金属片、柔性fpc、导电胶、导电墨水、pcb、导电涂层、导电橡胶、导电泡棉、电镀件、电容传感器，数量可以是一个，也可以是多个。本实施例中采用不锈钢导电材质，使用3个电极传感器，其形状为圆形，直径为10mm，厚度0.8mm，电极传感器4固定在发带带体1的内侧，发带配戴后电极传感器4贴附于前额位置，与头部皮肤接触。电极传感器4的输出端和脑电采集模块5输入端通过导线连接。

所述的脑电采集模块5是一块内置有脑电采集芯片的模块，脑电采集芯片采用neurosky的tgat芯片，该芯片将脑电信号的采集、滤波、放大、a/d转换、数据处理及分析等功能完全集成到一块asic芯片中，并通过标准接口对外输出包括专注度、放松度、频谱强度和原始脑电等多种数据。脑电采集模块5通过连接电极传感器4来实现对脑电信号进行采集，并将采集的脑电信号进行滤波、放大、a/d转换及数据处理。

所述的无线通讯模块6是一块内置无线soc(systemonchip)芯片的模块，无线芯片采用ti公司的cc2510无线收发芯片。该芯片工作在2.4g频率波段，是一块内嵌单片机的可编程无线收发器芯片。无线通讯模块6的输入端与脑电采集模块5的输出端连接，接收脑电采集模块输出的脑电数据，并将数据以无线方式传送出去，其他设备可以以无线方式接收无线通讯模块6发送的脑电数据。

以上所述的仅是本发明的一种实施方式，应当指出，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干修改、等同替换和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。