一種腦電採集系統電極帽的製作方法

2023-09-14 05:36:30 1

專利名稱：一種腦電採集系統電極帽的製作方法
技術領域：
本發明屬於電子技術領域，它特別涉及腦電採集系統電極帽。
背景技術：
早期用於EEG測量的電極帽採用具有一定彈性的軟編織帽。這種電極帽將電極固定在帽的軟編織網上。電極是通過導電膏與被測者的頭皮相接觸。由於不同人的頭部形狀有一定的差異，導致電極帽上的電極與不同部位的頭皮之間的鬆緊程度不同，使這種結構不能保證所有的電極都能有效的與頭皮接觸，造成有的電極的測量電阻增大，測量產生的數據不準確。同時在腦電信號採集過程中需要知道被測者的實際頭部形狀，以便定位大腦內部產生信號的源的位置。現有的測量頭部實際形狀的方法主要採用3D數位化儀，這種儀器通過內置高精度位置和方向傳感器，來感知探頭所處位置，只要探頭大體的滑過頭表面就可以確定頭部的實際形狀。這類儀器雖然能夠十分準確測量大腦的真實形狀，但是它的造價十分昂貴。
據發明人所知，現有的關於電極帽的專利主要有兩種(1)一種是由塑料條帶、緊固螺栓、連接紐連接成的裝有螺釘電極的盔型調節板電極帽(CN86102789A)；(2)另外一種是乳膠管電極帽(96119058.2、89200001.5、99200687.2)，如圖1所示；該發明是由顳側膠管固定調節板1固定的縱向膠管2，通過縱向膠管2上帶有「十」字交叉孔的有機玻璃粒3固定的橫向膠管4及顳側膠管固定調節板1中第二排孔固定的套有下頜墊5收緊膠管6組成。乳膠管電極帽，新的時候膠管澀、粘頭髮，經常使用滑石粉，時間一長膠管老化；調節板電極帽使用時操作麻煩，結構複雜。

發明內容
本發明的目的是提供一種腦電採集系統電極帽，它能夠避免測量中電極與頭皮接觸不良，同時還克服了傳統電極帽電極不能自由移動的問題，可以根據腦電採集的目的的不同動態的調整電極，以及定位電極帽中電極的直角坐標和頭部的實際形狀。此電極帽具有造價低、性價比高的特點。
本發明提供的一種腦電採集系統電極帽，包括起裝飾作用的帽簷8和固定作用的緊固帶9，其特徵是它還包括探針、用於安裝探針的孔10和便於探針滑動的探針槽11，如圖2所示；所述的探針是由螺栓12和螺母13兩部分組成，如圖3、4所示，螺母13安裝在頭盔的探針槽11中，其外直徑略小於頭盔的探針槽11的寬度，以便於螺母13可以在探針槽11中自由滑動；螺母13是在製作電極帽7時安放在探針槽11中；每個探針槽11中至少有一個螺母13，螺栓12旋入螺母13中構成探針；所述的螺栓12是由電極14、螺栓12上部連接杆15、螺栓12下部連接杆16、連接球17、螺紋18、導線19組成，電極14通過連接球17與下部連接杆16相連，這樣可以保證電極14自由活動，充分與頭皮接觸；上部連接杆15、下部連接杆16分別與螺紋18相連，其中上部連接杆15標有刻度值(毫米為單位)，上部連接杆15、下部連接杆16、螺紋18、連接球17的內部是中空的，放置導線19，如圖3所示。
需要說明的是，用於安裝探針的孔10的數量根據典型的電極密度規範確定；探針的材料可以與製作頭盔的材料相同；製作安裝探針孔10的過程中首先要確定安裝探針孔10的位置坐標。
本發明是由一個類似於摩託車頭盔一樣的具有一定形狀的頭盔和一定數量的探針組成，盔具有一定厚度，材料選用輕質硬塑料。可以根據(中國)人平均頭模型的大小，確定幾個典型半徑的頭盔，以便應用時根據需要選擇。
綜上所述，本發明提供的一種腦電採集系統電極帽，由於採用硬質頭盔和螺栓、螺母結構，因此它能夠避免測量中電極與頭皮接觸不良，同時還克服了傳統電極帽電極不能自由移動的問題，可以根據腦電採集的目的的不同動態的調整電極；同時由於電極帽中每個孔的位置都標有坐標、探針標有刻度所以此電極帽可用於標定電極的坐標位置從而利用插值的方法計算頭部的實際形狀。此電極帽具有造價低、性價比高的特點。
附圖及


圖1現有的關於電極帽的專利(96119058.2、89200001.5、99200687.2)的結構示意圖；圖2本發明的腦電採集系統電極帽的示意圖；圖3本發明的腦電採集系統電極帽的探針的螺栓剖示圖；圖4本發明的腦電採集系統電極帽的探針的螺母剖示圖；圖5.本發明的腦電採集系統電極帽的頂視圖；具體實施方式
一種適用於中國成年人使用的腦電採集系統電極帽這裡我們以成年人頭的典型尺寸為例進行原理介紹，如圖2所示。頭盔厚度為1cm，對成年人人群，可取半球形頭盔的半徑為12cm；然後根據典型的電極密度規範進行網孔設計。當前實踐上常用的電極數為16、32、64、96、128和256。對電極數為161時的情況，一般採用國際10-20電極規範進行設計。對於其它情況，既可選擇使它們在頭表儘可能均勻地分布(可用計算機優化的方法進行設計)，也可以採用近似的均勻分布(電極密度較大且頭的形狀本身並不規則，使得電極分布的微小差異不會對有用信息的採集造成任何實質性的影響)，重要的是我們需要知道，在應用於每一個人的時候，這些電極的真實位置，以便提取腦電源的空域信息。
這裡，我們以半球形頭盔的半徑為12cm，電極數量為96的情況為例來說明。首先在半球形頭盔的截面半徑為11cm、9cm、7cm、5cm、3cm的同心圓上，標出各點的球極坐標(θ，)；然後在半徑為11cm、9cm、7cm的同心圓上按照每15度的間隔製作垂直於半球表面的孔，在半徑為5cm、3cm的同心圓上按照每30度的間隔製作垂直表面的孔，孔的半徑為1cm，孔與孔之間製作寬度為1.2cm的槽，如圖5所示。這樣我們就可以得到了96個孔，加上頭頂的1個電極共97個安裝電極的位置。這種電極位置的設計方法符合腦電的空間解析度為1-3cm的要求。
探針按照如圖3、4所示探針的結構製作，其具體尺寸是螺母13的厚度為1cm、螺母內直徑為0.6cm、外直徑為1cm、螺母上下兩側的邊沿的厚度為0.2cm直徑為1.4cm；螺栓12中上下部連接杆15、16的直徑為0.4cm、栓體直徑為0.6cm。
探針可以根據使用者的要求在頭盔上安裝，其數量小於等於97。這樣，就可以製作出適用於中國成年人使用的腦電採集系統電極帽。
適用於中國成年人使用的腦電採集系統電極帽的使用方法以96導電極為例說明電極帽的使用方法。在使用以前先在電極帽上安裝電極，用戶可以根據需要整體移動電極的螺母13和螺栓12到適當的位置。然後按住螺母13旋轉螺栓12使得電極與頭皮緊密接觸。如果需要使用導電膏那麼可以在電極帽上開槽處用注射器將導電膏注入到電極處。電極螺栓12固定好以後就可以根據電極帽上每個孔的位置讀出各個電極的所在位置的極坐標(θ，)，同時由每個電極螺栓12處的刻度讀出半徑r。有了球坐標(r，θ，)就可以通過簡單的計算得出每個電極的直角坐標(x，y，z)。知道了電極的直角坐標，那麼就可以通過這些直角坐標利用插值的方法在計算機上繪出被測者的真實頭模型。顯然，本設計的頭盔既可以用於腦電的測量和被測者頭形的測量，也可以單獨用於頭形或其它類似形狀測量的問題。
權利要求
1.一種腦電採集系統電極帽，包括起裝飾作用的帽簷(8)和固定作用的緊固帶(9)，其特徵是它還包括探針、用於安裝探針的孔(10)和便於探針滑動的探針槽(11)；所述的探針是由螺栓(12)和螺母(13)兩部分組成，螺母(13)安裝在頭盔的探針槽(11)中，其外直徑略小於頭盔的探針槽(11)的寬度，螺母(13)可以在探針槽11中自由滑動；螺母(13)是在製作電極帽(7)時安放在探針槽(11)中；每個探針槽(11)中至少有一個螺母(13)，螺栓(12)旋入螺母(13)中構成探針；所述的螺栓(12)是由電極(14)、螺栓(12)上部連接杆(15)、螺栓(12)下部連接杆(16)、連接球(17)、螺紋(18)組成，電極(14)通過連接球(17)與下部連接杆(16)相連；上部連接杆(15)、螺栓(12)下部連接杆(16)分別與螺紋(18)相連，其中上部連接杆(15)標有刻度值(毫米為單位)；上部連接杆(15)、下部連接杆(16)、螺紋(18)、連接球(17)的內部是中空的，放置導線(19)。
2.根據權利要求1所述的一種腦電採集系統電極帽，其特徵是所述的安裝探針的孔(10)的數量根據典型的電極密度規範確定。
3.根據權利要求1所述的一種腦電採集系統電極帽，其特徵是所述的探針的材料可以與製作頭盔的材料相同。
全文摘要
本發明提供了一種腦電採集系統電極帽，它是由一個類似於摩託車頭盔一樣的具有一定形狀的頭盔和一定數量的探針組成。本發明能夠避免測量中電極與頭皮接觸不良，同時還克服了傳統電極帽電極不能自由移動的問題，可以根據腦電採集的目的的不同動態的調整電極，以及定位電極帽中電極的直角坐標和頭部的實際形狀。此電極帽具有造價低、性價比高的特點。
文檔編號A61B5/0478GK1704022SQ200410022679
公開日2005年12月7日 申請日期2004年6月3日 優先權日2004年6月3日
發明者劉鐵軍, 堯德中 申請人:電子科技大學