一种脑电数据监测装置的制作方法

本实用新型涉及医疗设备领域，尤其涉及一种脑电数据监测装置。

背景技术：

脑电波(electroencephalogram,eeg)是一种大脑活动的电生理指标，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，能总体反映大脑皮层和头皮表面部位的脑神经细胞的电生理活动。人体大脑在思考、动作、睡眠、情绪变化时会产生具有特定特征的脑电波信号，这些脑电波信号可以被脑电采集装置采集并用于分析，从中提取的信息可以用于进行睡眠分期、情绪识别等，同时临床医学应用方面也验证了脑电信号可以作为某些脑类疾病的诊断依据，为了使脑电数据能够顺利地应用到各个场景，提供一种脑电数据监测装置是十分重要的。

现有技术所使用的脑电数据监测装置主要分为以下三类：

一、台式监测仪，这类仪器体积大、重量大，负荷重，携带不便，并且，此类仪器导联线众多，在监测过程中容易出现导线缠绕的情况，会影响佩戴者的舒适度。

二、便携式监测仪，这类设备相对于台式设备轻便，但同样导联线众多，在监测过程中容易出现导线缠绕的情况，会影响佩戴者的舒适度。

三、穿戴式监测仪。这类设备可以通过一定方式贴身佩戴，为多导联或单导联设备，相比于便携式设备，该设备更加轻便、小巧，但是其与台式监测仪和便携式监测仪一样，监测功能单一，均不具备监测其它生理信号(如血氧信号、鼾声信号等)的功能。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种脑电数据监测装置，用以实现对佩戴者多种生理数据的采集，数据采集功能多样，且结构简单，操作方便，不会出现导线缠绕的情况，提高了佩戴者的舒适度，该脑电数据监测装置包括：

可拆卸连接的壳体和底座，以及设置在所述壳体内，且顺次电连接的信号采集模块、信号处理模块和通信模块；

所述底座用于固定在佩戴者的待检测部位；

所述信号采集模块设置在所述壳体内，用于采集佩戴者的脑电信号、鼾声信号、体温信号、血氧信号和运动信号；

所述信号处理模块用于对所述信号采集模块采集到的信号进行放大及滤波处理；

所述通信模块用于将所述信号处理模块处理后的信号向外传输。

可选的，所述信号采集模块包括：

多个第一电极，可拆卸地设置在所述底座上，用于采集佩戴者待检测部位的脑电信号；

多轴加速传感器，用于采集佩戴者的运动信号；

血氧传感器，用于采集佩戴者的血氧信号；

温度传感器，用于采集佩戴者的体温信号；

振动传感器和拾音器，用于采集佩戴者的鼾声信号。

可选的，所述脑电数据监测装置还包括：头带，与所述底座可拆卸连接，用于套装在佩戴者的头部；

所述头带上可拆卸地设置有多个用于固定在佩戴者待检测部位的第二电极，所述第二电极与所述信号处理模块电连接。

可选的，所述脑电数据监测装置还包括：存储模块，设置在所述壳体内，与所述信号处理模块电连接，用于对所述信号处理模块处理后的信号进行存储。

可选的，所述脑电数据监测装置还包括：电源模块，设置在所述壳体内，用于为所述信号采集模块、所述信号处理模块、所述通信模块、所述存储模块供电。

可选的，所述装置还包括：电源管理模块，用于将所述电源模块的电量按照预设比例分配给所述信号采集模块、所述信号处理模块、所述通信模块、所述存储模块。

可选的，所述第一电极和所述第二电极为导电硅胶电极。

可选的，所述第一电极和所述第二电极为导电凝胶电极。

可选的，所述电源模块为可充电式电源模块；

所述脑电数据监测装置还包括充电盒：

所述充电盒包括：可开合连接的本体和端盖；

所述本体内设置有用于容纳所述壳体和所述底座的凹槽；

所述凹槽内设置有用于为所述电源模块充电的充电母座。

可选的，所述通信模块为无线通信模块。

本实用新型通过设置可拆卸连接的壳体和底座，实现了对信号采集模块、信号处理模块和通信模块的容纳，并且，便于对对信号采集模块、信号处理模块和通信模块进行更换。通过设置用于采集佩戴者的脑电信号、鼾声信号、体温信号、血氧信号和运动信号的信号采集模块，实现了对佩戴者多种生理数据的采集，数据采集功能多样。通过设置用于对信号采集模块采集到的信号进行放大及滤波处理的信号处理模块，以及用于将信号处理模块处理后的信号向外传输的通信模块，保证了可以将信号采集模块采集到的信号清楚、准确的传递至外部进行后续作业。可见，本实用新型结构简单，操作方便，不会出现导线缠绕的情况，提高了佩戴者的舒适度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本实用新型实施例中脑电数据监测装置的第一结构示意图；

图2为本实用新型实施例中脑电数据监测装置的第一结构正视图；

图3为本实用新型实施例中脑电数据监测装置的第一结构反视图；

图4为本实用新型实施例中脑电数据监测装置的原理示意图；

图5为本实用新型实施例中脑电数据监测装置的第二结构示意图；

图6为本实用新型实施例中底座的结构示意图；

图7为本实用新型实施例中第一电极数量为三时，脑电数据监测装置的具体示例图；

图8为本实用新型实施例中第一电极和第二电极总共的数量为六时，脑电数据监测装置的具体示例图；

图9为本实用新型实施例中第一电极和第二电极总共的数量为十一时，脑电数据监测装置的具体示例图；

图10为本实用新型实施例中充电盒的结构示意图；

图11为本实用新型实施例中导电硅胶电极的第一结构示意图；

图12为本实用新型实施例中导电硅胶电极的第二结构示意图；

图13为本实用新型实施例中导电凝胶电极的结构示意图；

图14为本实用新型实施例中脑电数据监测装置的第一应用示例图的主视图；

图15为本实用新型实施例中脑电数据监测装置的第一应用示例图的侧视图；

图16为本实用新型实施例中脑电数据监测装置的第二应用示例图的主视图；

图17为本实用新型实施例中脑电数据监测装置的第二应用示例图的侧视图。

附图标记如下：

1壳体，

2底座，

3信号采集模块，

301第一电极，

4信号处理模块，

5通信模块，

6头带，

7第二电极，

8存储模块，

9电源模块，

10电源管理模块，

11充电盒，

1101本体，

1102端盖，

12充电顶针，

13导电硅胶电极，

1301尖端结构，

1302过流孔，

14导电凝胶电极，

x凹槽。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

本实用新型实施例提供了一种脑电数据监测装置，如图1、图4、图5所示，该脑电数据监测装置包括：可拆卸连接的壳体1和底座2，以及设置在壳体1内，且顺次电连接的信号采集模块3、信号处理模块4和通信模块5。其中，底座2用于固定在佩戴者的待检测部位。信号采集模块3设置在壳体1内，用于采集佩戴者的脑电信号、鼾声信号、体温信号、血氧信号和运动信号。信号处理模块4用于对信号采集模块3采集到的信号进行放大及滤波处理。通信模块5用于将信号处理模块4处理后的信号向外传输。

本实用新型实施例提供的脑电数据监测装置的工作原理如下所述：

当需要对佩戴者的生理数据进行检测时，将底座2固定在佩戴者的待检测部位，利用底座2内的信号采集模块3采集佩戴者的脑电信号、鼾声信号、体温信号、血氧信号和运动信号，并利用信号处理模块4对信号采集模块3采集到的信号进行放大及滤波处理，进而通过通信模块5将信号处理模块4处理后的信号向外传输，此处，向外传输可以传输给外部网关等接收装置。

本实用新型实施例提供的脑电数据监测装置，通过设置可拆卸连接的壳体1和底座2，实现了对信号采集模块3、信号处理模块4和通信模块5的容纳，并且，便于对对信号采集模块3、信号处理模块4和通信模块5进行更换。通过设置用于采集佩戴者的脑电信号、鼾声信号、体温信号、血氧信号和运动信号的信号采集模块3，实现了对佩戴者多种生理数据的采集，数据采集功能多样。通过设置用于对信号采集模块3采集到的信号进行放大及滤波处理的信号处理模块4，以及用于将信号处理模块4处理后的信号向外传输的通信模块5，保证了可以将信号采集模块3采集到的信号清楚、准确的传递至外部进行后续作业。可见，本实用新型结构简单，操作方便，不会出现导线缠绕的情况，提高了佩戴者的舒适度。

其中，壳体1和底座2具体可以固定在佩戴者的额头位置处。

壳体1和底座2的可拆卸连接方式可以有多种，举例来说，两者可以通过卡扣连接，具体地，在壳体1上设置公扣，在底座2上设置与该公扣对应的母扣，当需要将壳体1和底座2连接时，只需要将公扣和母扣对接即可。两者还可以通过螺栓连接，具体地，可以在壳体1和底座2上设置内螺纹孔，当需要将壳体1和底座2连接时，只需将与该内螺纹孔适配的螺栓拧入该内螺纹孔中即可。

在本实用新型实施例中，信号采集模块3的采样率可以为：250hz，采样分辨率可以为：24bit；带宽可以为：0.3hz～30hz。

如图6和图7所示，信号采集模块3包括：第一电极301、多轴加速传感器、血氧传感器、温度传感器、拾音器和振动传感器。其中，多个第一电极301可拆卸地设置在底座2上，用于采集佩戴者待检测部位的脑电信号。多轴加速传感器用于采集佩戴者的运动信号。血氧传感器用于采集佩戴者的血氧信号。温度传感器用于采集佩戴者的体温信号。拾音器和振动传感器用于采集佩戴者的鼾声信号。其中，振动传感器可以为多轴加速传感器中的振动传感器。

通过将第一电极301可拆卸地设置在底座2上，当需要更换第一电极301时，便于实时对第一电极301进行更换。

对于第一电极301与底座2的可拆卸连接方式，举例来说，两者可以通过磁扣连接、金属卡扣连接等。具体地，底座2上设置有电极贴，当两者采用磁扣连接时，在电极贴上设置多个金属公扣，在第一电极301上设置多个与该金属公扣相适配的磁性母扣，连接时，将金属公扣与磁性母扣靠近，两者即可吸合在一起。当两者采用金属卡扣连接时，在电极贴上设置多个金属弹性公扣，在第一电极301上设置多个与该金属公扣相适配的金属母扣，安装时，将金属弹性公扣与金属母扣压紧在一起，即可实现两者的连接。第一电极301的数量可以为多个，举例来说，该数量可以为三个，在使用时，其可以固定在佩戴者的额头。

其中，多轴加速传感器可以为九轴传感器(三轴陀螺仪、三轴加速度、三轴地磁)、六轴传感器(三轴陀螺仪、三轴加速度)、三轴传感器(三轴加速度)等。多轴加速传感器作为头部运动状态监测传感器，当头部运动姿势发生变化时，加速度传感器信号改变，主控芯片获得加速度信息，从而准确地判断出头部的运动方位。

血氧传感器为用于检测血氧饱和度的光电传感器，在应用过程中，发光管发出的光通过脑组织吸收后，有一部分未被吸收的光通过脑组织反射回来被光探测器接收，由于血液中的氧含量不同，对红光与红外光的吸收率也不一样，通过采用朗伯比尔定理，根据发射回来的光信号的强弱来推算出脑部血氧饱和度，进而实现对佩戴者大脑氧运输情况的监测。

该温度传感器可以为数字温度传感器，在实际应用时，可以在紧贴佩戴者额头的部位设置热传导装置，该装置导热性能好，可以将人体额头的温度传到到数字温度芯片，再通过数字信号处理技术，将额温比较准确的测量出来。

为了能够快速、清楚地采集到佩戴者的鼾声信号，可以在壳体1上设置通孔，以保证佩戴者的鼾声能够通孔快速传递至壳体1内部。具体应用时，通过拾音器获取佩戴者睡眠状态时的呼吸通气情况并进行记录，从而判断出佩戴者在睡眠状态下的呼吸情况。

为了节省壳体1内的空间，同时实现对多种信号的采集，可以将多轴加速传感器、血氧传感器、温度传感器、拾音器等集成于电路板中，该电路板可以固定在壳体1内。

此外，为了便于控制整个脑电数据监测装置的开、关，可以在壳体1上设置有与该电路板电连接的开关。进一步地，为了便于佩戴者快速了解该脑电数据监测装置的开、关情况，可以在壳体1上设置有与该电路板电连接的指示灯。

在本实用新型实施例中，信号处理模块4包括：信号放大器和滤波器。其中，信号采集模块3、信号放大器、滤波器、通信模块5顺次电连接。

应用时，信号采集模块3采集到的信号先传递至信号放大器，通过信号放大器对该信号进行放大，提高共模抑制比，再将放大后的信号传递至滤波器，通过滤波器过滤掉信号中的噪声干扰，将过滤掉信号中噪声干扰后的信号通过通信模块5传递至外部网关设备。

其中，信号处理模块4可以采用nrf52840芯片,该芯片支持1m以上带宽。

为了进一步获得数字化脑电信号，便于后续处理，还可以将滤波器与模数转换器连接，将滤波器滤波后的信号进行模数转换，此处，可以采用芯片ads1299来实现。

为了使信号能够快速向外传递的同时，提高佩戴者的佩戴体验，可以将通信模块5设置为无线通信模块。其中，该无线通信模块可以为蓝牙模块、wifi模块、4g模块、5g模块等。在具体应用时，可以采用低功耗蓝牙芯片，以间歇的方式对信号进行传输，在数据发送过程中，尽量的将数据打包，高效的利用整个蓝牙带宽，实现数据的分时处理，从而使得整个本实用新型实施例提供的脑电数据监测装置的功耗大大降低。此处，本实用新型可以将信号滤波处理与无线通信结合，采用一颗无线通信芯片，解决了信号的处理与通信问题。此处的通信模块5可以采用芯片nrf52840，该芯片支持1m以上带宽。

进一步地，通信模块5可以采用间歇性传输的方式进行信号传输，以充分利用无线通信带宽，大大节省系统功耗。

该无线通信模块支持全双工和半双工工作模式，其可对数字信号进行加密，加密算法包括sm4、aes-256等加密标准，数据经过加密后可经过蓝牙或wi-fi等无线网络将数据传输至认证的云平台系统，在设备配置过程中可以采用认证模块对本实用新型的设备进行安全认证管理(如采用pki认证技术)；在传输过程中必要时使用屏蔽补偿导线进行传输，屏蔽补偿导线具有温度补偿、抗电磁干扰的功能。

在本实用新型实施例中，如图1、图2和图3所示，脑电数据监测装置还包括：头带6，与底座2可拆卸连接，用于套装在佩戴者的头部。并且，该头带6上可拆卸地设置有多个用于固定在佩戴者待检测部位的第二电极7，该第二电极7与信号处理模块4电连接。

具体应用时，将头带6套装在佩戴者的头部，并将头带6上的多个第二电极7分别固定在佩戴者待检测部位，利用第二电极7对佩戴者不同部位进行脑电信号采集。具体可参见图2和图3，在图2和图3中，第二电极7包括：c3电极、c4电极、o1电极、o2电极、m1电极、m2电极、ch2电极、ch3电极，此时，第一电极301为fp1电极、fp2电极、fpz电极，上述不同电极用于对应采集佩戴者不同部位的脑电数据。

对于第一电极301和第二电极7的数量，下面以一具体示例进行说明：

如图14和图15所示，当不使用头带6时，可以将底座2粘在佩戴者的额头上，此时，第一电极301的数量为三(包括fp1电极、fp2电极、fpz电极)，具体可参见图7。

如图16和图17所示，当使用头带6时，第一电极301的数量为三，第二电极7与第一电极301的总数量可以为六个，参见图8，也可以为十一个，参见图9(包括c3电极、c4电极、o1电极、o2电极、m1电极、m2电极、ch2电极、ch3电极)。

其中，o1电极、o2电极、c3电极、c4电极为导电硅胶电极13，fp1电极、fp2电极、fpz电极、m1电极、m2电极、ch2电极、ch3电极为导电凝胶电极14。

其中，该头带6的结构可以为多种，举例来说，其可以为如图1、图2和图3所示的十字交叉式，只要能够保证其能稳定的固定在佩戴者的头部即可。为了进一步提高佩戴者佩戴头带6的体验，可以采用粘贴的方式将头带6固定在佩戴者的头部。

通过将头带6和底座2可拆卸连接，保证了底座2或头带6安装、拆卸方便，当两者之一需要更换时，可以单独对其进行更换。对于头带6和底座2的可拆卸连接方式，举例来说，两者可以通过磁扣连接、金属卡扣连接等，具体安装方式可参见上述第一电极301与底座2的安装方式。

进一步地，为了提高佩戴者睡眠时对本实用新型的佩戴体验，可以采用粘贴的方式将头带6固定在佩戴者的头部。

其中，头带6的内部为用于容纳导线的中空结构，多个第二电极7就是通过该导线与信号处理模块4电连接的。为了避免脑电信号在传输过程中受到干扰，可以将该导线设置为屏蔽线，其中，屏蔽线的地与卡扣地相连，卡扣通过屏蔽线与pcb连接，其中屏蔽线的地要与pcb的地连接。

该头带6可以为弹性结构或非弹性结构。当头带6为弹性结构时，可以直接利用其自身的弹性作用套装在佩戴者的头部；当头带6为非弹性结构时，可以在带子6上设置多个调节孔和调节扣，通过调节孔和调节扣配合即可将该头带6固定在佩戴者的头部，或者，可以通过魔术贴来调节带子的长短，进而实现头带6在佩戴者头部的套装。

对于第一电极301和第二电极7的结构，举例来说：

作为一种实现方式，第一电极301和第二电极7可以为导电凝胶电极14，参见图13。应用时，直接将第一电极301和第二电极7通过凝胶的作用粘在佩戴者的待检测部位即可，例如将第一电极301贴在佩戴者的额头部位，操作简单、方便、快捷。此时，导电凝胶电极14设置在凝胶电极贴上，该凝胶电极贴可以通过电极扣固定在底座2上，该电极扣既具有机械固定的作用，也具有信号传输的作用。

作为另一种实现方式，电极片3可以为导电硅胶电极13。该导电硅胶电极13上设置有多个尖端结构1301，且在导电硅胶电极13的中部设置有过流孔1302，具体可参见图11和图12。应用时，尖端结构1301与人体有头发的部位相抵，随后，将导电膏自过流孔1302中注入，使其与人体接触导通即可实现导电硅胶电极13在佩戴者有头发部位的固定。

为了实现对信号处理模块4处理后的信号的存储，如图4所示，该脑电数据监测装置还包括：存储模块8。该存储模块8设置在壳体1内，与信号处理模块4电连接，用于对信号处理模块4处理后的信号进行存储。

其中，该存储模块8可以为sd卡、minisd卡、存储器等。

在本实用新型实施例中，为了保证信号采集模块3、信号处理模块4、通信模块5、存储模块8能够长时间正常工作，如图4所示，该脑电数据监测装置还包括：电源模块9。该电源模块9设置在壳体1内，用于为信号采集模块3、信号处理模块4、通信模块5、存储模块8供电。

其中，电源模块9的结构可以为多种，举例来说，其可以为可充电锂电池、一次性电池等，只要能够顺利对信号采集模块3、信号处理模块4、通信模块5、存储模块8进行供电即可。在本实用新型实施例中，电源模块9至少可以工作15个小时，具有较强的续航能力。

为了实现对电源模块9的可移动式充电，即随时对电源模块9进行充电，脑电数据监测装置还包括：充电盒11，参见附图10，该充电盒11包括：可开合连接的本体1101和端盖1102。本体1101内设置有用于容纳本实用新型实施例提供的脑电数据监测装置的凹槽x，该凹槽x内设置有充电母座，电源模块9上设置有与充电母座相适配的充电顶针12，参见图6。当需要对电源模块9进行充电时，将脑电数据监测装置放入凹槽x中，将充电母座与充电顶针相抵即可。

其中，本体1101和端盖1102可以通过合页连接。

进一步地，为了提高电源的使用效率，将不同的电量对应分给不同部件，如图4所示，该装置还包括：电源管理模块10。该电源管理模块10用于将电源模块9的电量按照预设比例分配给信号采集模块3、信号处理模块4、通信模块5、存储模块8。

该电源管理模块10中还设置有电源保护电路，该电源保护电路具有过流保护、过压保护、过热保护等功能。

综上所述，本实用新型通过设置可拆卸连接的壳体1和底座2，实现了对信号采集模块3、信号处理模块4和通信模块5的容纳，并且，便于对对信号采集模块3、信号处理模块4和通信模块5进行更换。通过设置用于采集佩戴者的脑电信号、鼾声信号、体温信号、血氧信号和运动信号的信号采集模块3，实现了对佩戴者多种生理数据的采集，数据采集功能多样。通过设置用于对信号采集模块3采集到的信号进行放大及滤波处理的信号处理模块4，以及用于将信号处理模块4处理后的信号向外传输的通信模块5，保证了可以将信号采集模块3采集到的信号清楚、准确的传递至外部进行后续作业。可见，本实用新型结构简单，操作方便，不会出现导线缠绕的情况，提高了佩戴者的舒适度。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。