基于脑电信号的注意力实时监控装置

1.本实用新型涉及交互装置技术领域，特别涉及一种基于脑电信号的注意力实时监控装置。


背景技术：

2.学习者在学习过程中容易出现注意力不集中等现象，从而导致学习效率低下，尤其是当前应用广泛的在线教育，学习者不管在进行在线直播学习还是录播学习中，由于所处的环境非传统教室，因此在一个自己的生活环境中，如寝室、卧室等，更加容易出现学习过程中走神现象的发生。随着计算机技术及人工智能的迅猛发展，符合人类自然认知习惯的交互手段成为人机交互技术发展的主流，产生了诸如动作追踪、语音识别、感觉反馈、眼动控制、脑机接口等多通道交互方式，信号输入装置也由鼠标、键盘转变为肢体动作、语音、眼动和脑电波。例如中国专利公开号cn103340637b公开了一种基于眼动与脑电融合的驾驶员警觉度智能监控系统及方法，该方法就是采用通过融合脑电信息与眼动信息监测驾驶员的警觉度状态，判断是否是非安全驾驶，具有较好的实时性与较高的可信度。为此，在现有技术的基础上申请人针对设计开发一种基于脑电信号的注意力实时监控装置。在这之中，由于脑电信号重要性，对脑电信号的进行获取的脑电仪成为关键的设备，而传统的眼动仪呈头盔状或夹戴状，头盔状的脑电仪佩戴不方便，适配性差，而夹戴状的脑电仪容易脱落。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于，提供一种基于脑电信号的注意力实时监控装置。本实用新型具有佩戴方便，不易滑落、适配性强的优点。
4.本实用新型的技术方案：基于脑电信号的注意力实时监控装置，包括脑电仪、具有处理能力的计算终端和具有显示能力的屏幕终端；所述脑电仪与计算终端无线连接，计算终端与显示终端有线连接；所述脑电仪包括前额电极、耳夹电极、脑电模块和与头部相适配的头带，所述头带的两端之间可拆卸连接；所述前额电极设置在头带前额的内侧壁上；所述脑电模块包括弹性塑料壳，弹性塑料壳上设有安装腔室，安装腔室内嵌设有具有脑电集成反馈系统的脑电单元；所述前额电极、耳夹电极分别与脑电单元电连接；所述弹性塑料壳底面设有第一连接面，所述头带的外侧面上设有沿头带条径方向呈长条状的第二连接面；所述弹性塑料壳经第一连接面和第二连接面与头带连接。
5.上述的基于脑电信号的注意力实时监控装置，所述第一连接面和第二连接面之间粘接；所述第一连接面为魔术贴毛面；所述第二连接面为魔术贴钩面。
6.前述的基于脑电信号的注意力实时监控装置，所述头带的两端之间粘接，所述头带两端分别为魔术贴毛面和魔术贴钩面。
7.前述的基于脑电信号的注意力实时监控装置，所述前额电极包括粘接在头带前额内侧壁上的电极垫，电极垫内设有多个圆柱形的第一接触电极。
8.前述的基于脑电信号的注意力实时监控装置，所述脑电单元连接有金属软管，金
属软管的下端连接耳夹电极。
9.前述的基于脑电信号的注意力实时监控装置，所述耳夹电极包括两个圆柱电极体，圆柱电极的表面设有多个第二接触电极。
10.前述的基于脑电信号的注意力实时监控装置，所述头带的内侧面上设有沿头带条径方向设置的抗压垫。
11.前述的基于脑电信号的注意力实时监控装置，所述抗压垫的表面设有多个防滑凸点。
12.与现有技术相比，本实用新型的脑电仪利用头带来佩戴在学习者的头部，将脑电仪中的前额电极贴合在学习者的额头，再通过头带的两端之间可拆卸连接，可以便于调整头带的佩戴大小，佩戴简单方便，不易脱落；将脑电仪中的前额电极贴合在学习者的额头，将耳夹电极夹持在学习者的耳垂，然后利用脑电单元进行采集脑电信号，用于反馈学习者的注意力；本实用新型的脑电模块通过弹性塑料壳作为安装主体，其底面设置的第一连接面可以和头带上的第二连接面进行固定，而且将第二连接面设置成长条状，可以方便弹性塑料壳固定在头带的不同方位，便于适配不同的学习者。此外，本实用新型在头带的内侧面上设置抗压垫，提高了舒适型，在抗压垫上设置防滑凸点，提高了防滑性。
附图说明
13.图1是本实用新型的结构示意图；
14.图2是脑电仪的结构示意图；
15.图3是脑电模块与耳夹电极的结构示意图；
16.图4是弹性塑料壳的结构示意图；
17.图5是弹性塑料壳的背侧结构示意图；
18.图6是头带的结构示意图。
19.1、脑电仪；2、计算终端；3、显示终端；4、前额电极；5、耳夹电极；6、脑电模块；7、头带；8、弹性塑料壳；9、安装腔室；10、脑电单元；11、第一连接面；12、第二连接面；13、电极垫；14、第一接触电极；15、金属软管；16、圆柱电极体；17、第二接触电极； 18、抗压垫；19、防滑凸点。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
21.实施例：基于脑电信号的注意力实时监控装置，如图1所示，包括脑电仪1、具有处理能力的计算终端2和具有显示能力的屏幕终端，计算终端22可以为具有处理芯片的单片机或主机或笔记本电脑或平板电脑，显示终端33为显示屏；所述脑电仪1与计算终端2无线连接，计算终端2与显示终端3有线连接；如图2所示，所述脑电仪1 包括前额电极4、耳夹电极5、脑电模块6和与头部相适配的头带7，具体的，所述前额电极4包括粘接在头带7前额内侧壁上的电极垫 13，电极垫13内设有多个圆柱形的第一接触电极14；如图3所示，所述耳夹电极5包括两个圆柱电极体16，圆柱电极的表面设有多个第二接触电极17，第一接触电极14、第二接触电极17均与人体皮肤接触；所述头带7的两端之间可拆卸连接；本实施例中所
述头带7 的两端之间粘接，所述头带7两端分别为魔术贴毛面和魔术贴钩面；所述前额电极4设置在头带7前额的内侧壁上；如图3
‑
5所示，所述脑电模块6包括弹性塑料壳8，弹性塑料壳8呈凹槽状，两端具有弧形的卡口部；所述弹性塑料壳8上设有安装腔室9，安装腔室9内嵌设有具有脑电集成反馈系统的脑电单元10，脑电单元10可从安装腔室9内拆卸，其中脑电集成反馈系统可以包括可编程逻辑控制器plc、 asic、arm核等各类计算处理器、存储器和与计算处理器相连的电子元件等，属于本领域技术人员熟知的，在此不再详述；所述前额电极 4、耳夹电极5分别与脑电单元10电连接，脑电单元10中的脑电集成反馈系统用于接收所述感前额电极4和耳夹电极5输入的信号，进行放大、滤波，并对其进行处理和分析获取脑电信号；所述弹性塑料壳8底面设有第一连接面11，所述头带7的外侧面上设有沿头带7 条径方向呈长条状的第二连接面12；所述弹性塑料壳8经第一连接面11和第二连接面12与头带7连接；所述第一连接面11和第二连接面12之间粘接；所述第一连接面11为魔术贴毛面；所述第二连接面12为魔术贴钩面。本实用新型以脑电仪1、具有处理能力的计算终端2和具有显示能力的屏幕终端形成对学习者的注意力实时监控，利用脑电仪1进行实时采集学习者学习者脑电信号，利用具有处理能力的计算终端2用于判断学习者注意力状态，若出现走神等注意力不集中现象，将提醒信息反馈至具有显示能力的屏幕终端上，用于提醒学习者注意力集中。本实用新型的脑电仪1利用头带7来佩戴在学习者的头部，将脑电仪1中的前额电极4贴合在学习者的额头，再通过头带7的两端之间可拆卸连接，可以便于调整头带7的佩戴大小，佩戴简单方便，不易脱落；将脑电仪1中的前额电极4贴合在学习者的额头，将耳夹电极5夹持在学习者的耳垂，然后利用脑电单元10进行采集脑电信号，用于反馈学习者的注意力；本实用新型的脑电模块 6通过弹性塑料壳8作为安装主体，其底面设置的第一连接面11可以和头带7上的第二连接面12进行固定，而且将第二连接面12设置成长条状，可以方便弹性塑料壳8固定在头带7的不同方位，便于适配不同的学习者。
22.进一步地，如图3所示，所述脑电单元10连接有金属软管15，金属软管15的下端连接耳夹电极5，耳夹电极5的导线设置在空心的金属软管15内部，金属软管15具有可塑性，用于减少耳夹电极5 本身重力对耳朵的作用，使得耳夹电极5佩戴较为舒适。
23.进一步地，如图6所示，所述头带7的内侧面上设有沿头带7 条径方向设置的抗压垫18，抗压垫18采用棉质材料制成；所述抗压垫18的表面设有多个防滑凸点19。利用抗压垫18提高舒适型，在抗压垫18上设置防滑凸点19，提高了防滑性。
24.需要说明的是，本实用新型保护范围不在于基于脑电信号的注意力实时监控装置的脑电获取原理、电路或程序，上述脑电获取原理、电路或程序均属于现有技术，例如中国专利公开号cn103340637b公开的一种基于眼动与脑电融合的驾驶员警觉度智能监控系统及方法，该方法就是采用通过融合脑电信息与眼动信息监测驾驶员的警觉度状态，判断是否是非安全驾驶，具有较好的实时性与较高的可信度。因此本实用新型的目的在于解决传统的脑电仪1佩戴不方便、易滑落和适配性差的问题，即改进点在于脑电仪1的结构部分。
25.工作原理
26.本实用新型的脑电仪1利用头带7来佩戴在学习者的头部，将脑电仪1中的前额电极4贴合在学习者的额头，再通过头带7的两端之间可拆卸连接，可以便于调整头带7的佩戴大小，佩戴简单方便，不易脱落；将脑电仪1中的前额电极4贴合在学习者的额头，将耳夹电极5夹持在学习者的耳垂，然后利用脑电单元10进行采集脑电信号，用于反馈学习者的注意
力；本实用新型的脑电模块6通过弹性塑料壳 8作为安装主体，其底面设置的第一连接面11可以和头带7上的第二连接面12进行固定，而且将第二连接面12设置成长条状，可以方便弹性塑料壳8固定在头带7的不同方位，便于适配不同的学习者。