一种幼教用的儿童前额叶脑电活动采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种幼教用的儿童前额叶脑电活动采集装置。所述装置采用便携式和无线通信设计，可以同时采集多名儿童前额叶脑电，传输至云端服务器存储数据，异地可实时调用数据。其具体包括：信号采集模块、控制模块、Wi‑Fi通信模块、电源模块、头带、一次性电极。脑电信号通过一次性电极与头带连接，头带将脑电信号传输至信号采集模块进行放大滤波，然后进行AD转换，最后由Wi‑Fi通信模块将数据发送至云端服务器。本发明专利技术结构完整，功能齐全，能很好的保证儿童使用安全和信号质量，能够满足单人或多人的脑电采集应用。

A prefrontal EEG acquisition device for preschool children

The invention discloses a prefrontal lobe electroencephalogram acquisition device for preschool children. The device is designed by portable and wireless communication. It can collect more children's prefrontal brain electricity at the same time, transmit it to the cloud server to store data, and call data in real time. It includes signal acquisition module, control module, Wi Fi communication module, power module, headband and disposable electrode. The EEG signal is connected by a one-time electrode to the head band, and the head band transfers the EEG signal to the signal acquisition module for amplification and filtering, and then the AD conversion is carried out. Finally, the data is sent to the cloud server by the Wi Fi communication module. The invention has complete structure and complete functions, and can ensure the safety and signal quality of children, and can satisfy the application of EEG collection for single person or more people.

【技术实现步骤摘要】
一种幼教用的儿童前额叶脑电活动采集装置
本专利技术涉及脑科学信息采集处理领域，尤其是涉及一种适用于儿童的多人脑电采集装置。
技术介绍
脑电波(EEG)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。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。现代科学研究已经知道，人脑工作时会产生自己的脑电波，可用电子扫描仪检测出。经过研究证实大脑在至少有五个不同的脑电波。采集部分通常是用来收集脑电信号的装置，信号来源于人脑，装置的作用是将信号进行处理，对信号进行过滤，提取出纯正的脑电信号。目前脑电领域应用的一大难点是无法做到真正的有效采集，会有准确率上的限制(作者注：脑电的采集是一个过程，而不是一个个数值，从一个状态变为另外一个状态过程中的准确程度比较难以收集，单个状态较容易收集，准确度是整个过程的准确度)。提升采集精度主要有这几种办法可以解决：1、进行嵌(侵)入式采集，将大脑开颅植入传感器，这种方式不适合民用；2、提升采集通道的数量来提高准确度。多通道采集也不便于民用；或者是随着材料学等发展，逐渐走向民用。就目前的情况来看，民用设备(面向家用与娱乐)为了使用方便，通常使用较少通道、较低精度的采集方式，行业用途则使用多通道，高精度的方式。通过算法将脑电波解读为参数，来表示用户当前的精神状态。当采集的准确度不断提升后，识别部分也会不断提升。在进行脑神经信号采集并转换为参数后，可以根据参数进行两个方向行为的选择，一种是人机交互类的行为，也就是脑机接口，通过参数控制机器(或软件)进行交互；另一种则是认知科学(认知领域)，主要来探索人脑或心智的工作机制，研究人类感知和思维信息的处理过程。比方对脑电数据的分析，来进行医疗、消费心理等认知上的研究，这类研究要求很高的程序算法。现有技术尚未公开过适用于儿童的多人脑电采集装置。我国有近3亿儿童，儿童脑发育状况的研究成为热点，因此儿童的脑电采集有很大的市场需求，目前市场上脑电采集设备很多，但是没有一款针对儿童设计的。儿童正在发育阶段，抵抗力较差，对采集设备的安全性要求高。一方面要降低重复、交叉使用电极导致的疾病传染风险，另一方面要避免脑电放大器在使用中对人身造成的伤害或潜在影响。常规的脑电放大器一般采用湿电极，在佩戴时需要在头皮和电极之间注入导电凝胶，不仅佩戴不便而且舒适度较差。电极重复、交叉使用增加了潜在疾病的传染风险。常规放大器一般采用市电供电，虽然有隔离防护措施，但在隔离器件失效时仍然有一定概率对人身造成伤害。在脑电采集期间几乎任何身体部位的运动都会引起电极线摆动，普通电极在传输信号时由于信号源阻抗较高，传输线较长，电极线稍有摆动就会产生很大的运动伪迹。儿童活泼好动，该现象尤为明显，脑电信号中包含更多的运动伪迹。对儿童脑电研究中，有时需要同时采集多人的脑电。常规脑电放大器实现群体采集通常有两种方法，一种为多人共用一个多通道脑电放大器，每人分配不同通道。但通常放大器只有一个参考电极，共用参考会导致人与人之间的信号串扰，影响采集结果的准确性；另一种方式为，每人使用一套独立的脑电放大器，完全独立运行。这样不仅会增加成本，而且设备间无法同步，无法进行多人协同、竞争等模式的采集。常规的脑电放大器一般是离线设备，数据存储在本地，难以进行数据整合与分析。放大器功能无法升级，不利于设备维护。本专利技术旨在开发一种适用于儿童使用、舒适、安全的多人脑电采集装置。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术提供一种适用于儿童使用、舒适、安全的多人脑电采集装置。本专利技术的目的是针对儿童脑电采集所使用的常规脑电采集装置，安全性、舒适度、便捷性不高，对运动伪迹的抑制能力较差，难以进行多人同时采集，无法接入互联网，设计一种适用于儿童的多人脑电采集装置。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是设计一种适用于儿童的多人脑电采集装置，具体包括：信号采集模块、控制模块、Wi-Fi通信模块、电源模块、头带、一次性电极。所述一次性电极片为自粘电极片，包括电极、衬底、导电胶、覆膜、卡扣；电极片有两种形式，一种为每个电极片上有三个电极，相邻电极的间距根据不同的头围在3厘米到5厘米之间变化，另一种为每个电极片上有一个电极；电极片一面贴到额头采集脑电信号，另一面通过卡扣与头带连接；在未使用时，电极片有导电胶的一面贴有覆膜保护，使用时将覆膜揭开即可。所述头带用于固定电极片、进行前置放大、传输信号，包括硅胶带、卡扣、前置放大模块、接口模块、魔术贴；硅胶带采用医疗级硅胶材质，前置放大模块、卡扣和接口模块嵌入硅胶带内部；卡扣与电极片连接，相邻卡扣间距根据头围的不同在3厘米到5厘米之间变化；前置放大模块用于对信号进行初级放大；接口模块提供前置放大器与外部的接口转接；硅胶带戴到头上以后通过接头处的魔术贴进行长度调整和连接，针对不同的头围，魔术贴的长度在25厘米到35厘米之间变化。所述用于信号放大和传输的脑电放大器，包括采集模块、控制模块、Wi-Fi通信模块、电源模块。所述采集模块包含输入保护模块、放大滤波模块、AD转换模块；输入保护模块用于接口处的静电防护；放大滤波模块对信号进行放大和滤波；AD转换模块对信号进行模数转换。所述控制模块用于系统的整体控制，包含AD控制模块、信号处理模块模块、状态监控、命令响应模块、通信控制模块；AD控制模块用于驱动AD芯片进行模数转换；信号处理模块用于对AD采集的信号进行数字滤波，信号校准等操作；状态监控模块用于监控整个系统的运行状态，包括电量监控、充放电监控、系统状态指示等；命令响应模块用于解析和响应云端命令；通信控制模块用于以特定协议与云端进行数据通信。所述Wi-Fi通信模块用于放大器与外部的无线数据通信。所述电源模块负责放大器电源管理，包含电池、稳压模块、充放电管理模块、电池保护模块；其中电池使用具有医疗级保护的锂电池；稳压模块用于提供系统所需的各种电压电源；充放电管理模块负责锂电池的充放电管理；电池保护模块用于锂电池的过压、过流、过温保护，当检测到锂电池电流异常时切断电池与外部的连接。所述云端服务器负责提供数据的存储和分析，包含数据收发模块、数据管理模块、设备管理模块、算法服务模块、数据库模块；其中数据收发模块用于服务器与外部设备进行数据通信；数据管理模块用于执行数据的存储或转发。设备管理模块用于管理接入服务器的设备；算法服务模块用于提供脑电处理所需的算法；数据库模块用于脑电数据的存储和检索。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：1.使用一次性电极，佩戴便捷性和舒适度有了很大提升，而且避免了重复使用造成的疾病交叉感染风险。2.无线信号传输部件远离头部。无线电信号对人脑的影响目前还不明确，该设计将头带与放大器分离，使发射天线远离头部，确保儿童大脑发育不会受到潜在威胁的影响。3.采用前置放大器技术，降低运动伪迹。前置放大器在电极处进行了信号调理，使脑电信号在进行长距离传输之前变为低阻抗信号，在传输过程中线动造成的干扰会大大降低。4.放大器能够接入互联网与云端服务器通信，使整个系统的功能得到很大拓展。云端服务器可以提供数据存储和计算，有利于构建大数据库，利用云计算平台能够更好的支撑数据分析。云端服务器还可以对放大器进行固件升级和更新。附图说明附图1为图1为本专利技术装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种幼教用的儿童前额叶脑电活动采集装置，其特征在于，其包括：一次性电极片、包含前置放大器的头带、用于信号放大和传输的脑电放大器、用于数据存储、处理和转发的云端服务器。

【技术特征摘要】
1.一种幼教用的儿童前额叶脑电活动采集装置，其特征在于，其包括：一次性电极片、包含前置放大器的头带、用于信号放大和传输的脑电放大器、用于数据存储、处理和转发的云端服务器。2.权利要求1所述的装置，其特征在于：所述一次性电极片为自粘电极片，包括电极、衬底、导电胶、覆膜、卡扣；电极片有两种形式，一种为每个电极片上有三个电极，相邻电极的间距根据不同的头围在3厘米到5厘米之间变化，另一种为每个电极片上有一个电极；电极片一面贴到额头采集脑电信号，另一面通过卡扣与头带连接；在未使用时，电极片有导电胶的一面贴有覆膜保护，使用时将覆膜揭开即可。3.权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述头带用于固定电极片、进行前置放大、传输信号，包括硅胶带、卡扣、前置放大模块、接口模块、魔术贴；硅胶带采用医疗级硅胶材质，前置放大模块、卡扣和接口模块嵌入硅胶带内部；卡扣与电极片连接，相邻卡扣间距根据头围的不同在3厘米到5厘米之间变化；前置放大模块用于对信号进行初级放大；接口模块提供前置放大器与外部的接口转接；硅胶带戴到头上以后通过接头处的魔术贴进行长度调整和连接，针对不同的头围，魔术贴的长度在25厘米到35厘米之间变化。4.权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于：所述用于信号放大和传输的脑电放大器，包括采集模块、控制模块、Wi-Fi通信模块、电源模块。5.权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于：所述采集模块包含输入保护模块、放大滤波模块、AD转换模块；输入保护模块用于接口处的静电防护；放...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小俚，关龙舟，闫佳庆，
申请(专利权)人：深圳中幼星睿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44