一种头颅全向围合的经颅电刺激装置

技术领域

本发明属于医疗技术领域，特别涉及一种头颅全向围合的经颅电刺激装置。

背景技术

研究表明，经颅电刺激技术对于脑损伤的恢复、情绪调节、增强认知能力等具有调控作用。经颅电刺激是一种非侵入式脑刺激方法，通过电极将特定的低强度电流作用于特定脑区，能够调节突触可塑性，改变皮层兴奋性，实现对大脑神经活动的调控，主要包括经颅直流电刺激(tDCS，transcranial direct current stimulation)和经颅交流电刺激(tACS，transcranial alternating current stimulation)两种。其原理是通过给定交流电从头皮传递到作用的神经元。

据研究报道，经颅电刺激对于增强学习效能、改善睡眠质量及治疗焦虑、抑郁和失眠等方面均具有明显的效果。但是不论是tDCS还是tACS电刺激，都依赖于通过在头皮固定的电极形成电场。当前主要的直流电刺激形式是贴片式电极，一般两个电极片对向放置，其间产生经颅电场。同时，这种电刺激形式也仅能在医院，需要有专业的医生指导才能得以实施，而且这种形式电极只包含一对正负极，电流流经全脑，对脑区的刺激泛化而缺乏精度。

为此，如何提供一种适用性更好的电刺激装置，更好的满足在医疗或工作生活中的需求，成为本领域人员亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种头颅全向围合的经颅电刺激装置，不仅可以应用于睡眠治疗、注意力维持、负面情绪调控等医疗领域，同时作为一种可穿戴设备，还可以应用于日常居家、工作生活的场景。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现，一种头颅全向围合的经颅电刺激装置，包括一环形柔性头带，用于佩戴于头部；

多个电极片，间隔设置于所述柔性头带内侧；

控制单元，固定安装于所述柔性头带，并与所述电极片电连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还包括如下进一步的改进方案。

进一步，多个所述电极片在所述柔性头带上的位置分布至少包括前额、两鬓、耳前、乳突、后枕的部位。

进一步，多个所述电极片呈上下布置。

进一步，所述电极片为凝胶电极，与所述柔性头带采用卡扣式活动连接。

进一步，多个所述电极片通过柔性导线与所述控制单元连接，并且各所述电极片之间为并联连接。

进一步，所述控制单元包括电池模组、无线通讯模组及电流输出控制模组；

所述电池模组用于给所述无线通讯模组及电流输出控制模组提供电能；

所述无线通讯模组用于与外部控制设备实现无线通讯；

所述电流输出控制模组与各所述电极片电路连接，用于对不同点的各所述电极片进行电流控制，并且各所述电极片的控制为独立控制。

进一步，所述电流输出控制模组对所述电极片的控制包括正负极定义、电流脉冲形式、电压及频率的电学参数控制。

进一步，所述经颅电刺激装置还包括外部终端设备；

所述外部终端设备与所述经颅电刺激装置通过所述控制单元无线通讯连接，用于对各所述电极片进行远程控制。

进一步，所述外部终端设备为手机。

进一步，所述手机设有操作软件，该操作软件设有供用户选择的自定义电刺激模式及预设电刺激模式。

与现有技术相比，本发明提供了一种新型的头颅全向围合的经颅电刺激装置，主要有以下有益技术效果：

(1)采取柔性设计，外观接近日常生活使用的止汗带或暖耳带，佩戴舒适，更适合生活场景的应用。

(2)通过无线设计，避免了其他专业装置的导线羁绊，真正实现可穿戴使用。

(3)基于手机app的可编程控制方式，配合电极矩阵，实现极强适应性的弹性刺激模式，可以预置刺激方案，也可在专业人士指导下定制个性化刺激方案。

(4)使用领域灵活，不受硬件限制，例如用于睡眠调控、认知增强、记忆增强、消除紧张、增强学习效果等多个使用领域。

附图说明

图1为采用本发明所提供的一种头颅全向围合的经颅电刺激装置的结构原理的示意图；

图2、图3为本发明所提供的经颅电刺激装置佩戴于头部后的正面和侧面示意图。

其中，图中的件号表示为：

1、柔性头带，2、电极片，3、柔性导线，4、控制单元。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，需要说明的是，附图仅为说明本发明所提供的示意图，而非真正的实物投影图；另外，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图3所示，图1为采用本发明所提供的一种头颅全向围合的经颅电刺激装置的结构原理的示意图；图2、图3为本发明所提供的经颅电刺激装置佩戴于头部后的正面和侧面示意图。

本发明提供了一种头颅全向围合的经颅电刺激装置的具体实施例，包括一环形柔性头带，用于佩戴于头部；柔性头带为带一定弹性的纤维编织材料。

在柔性头带内侧，安装有多个电极片，可以间隔均匀分布设置；该电极片优选凝胶电极，其背侧设有卡扣或纽扣，与柔性头带卡扣式活动连接，以便于拆卸与安装。

作为优选，所述电极片为可更换的凝胶电极贴片，体积小巧，电极背面与所述柔性头带采用卡扣式活动连接，卡扣为金属结构，本身也是电源触点，连接卡扣后电路可与电极联通。安装电极片数量和位置根据刺激方案可灵活选择。

电刺激装置还设置有控制单元，固定安装于所述柔性头带，并与所述电极片电连接。通过控制单元对各电极片进行电流控制。

这里所说的多个电极片，意指大于2个，如附图1至3所示。比如可以采用阵列的方式分布于柔性头带一周，可以为上下两排布置，以利于控制，刺激效果也比较好。

本发明中，为了提高刺激效果，多个所述电极片在所述柔性头带上的位置分布至少包括前额、两鬓、耳前、乳突、后枕的部位，实际操作过程中，可以根据需要对这些部位进行选择性组合，给予电刺激，可以针对睡眠障碍、记忆力增强、注意力增强、缓解焦虑、提高运动和学习表现等方面给予基于电刺激的神经调控。

具体来说，多个所述电极片通过柔性导线与所述控制单元连接，并且各所述电极片之间为并联连接。比如电极片可以在柔性头带内部以矩阵方式分布，电极片可给予编号。如图1所示，从左至右：1a、1b，2a、2b，3a、3b……

所述控制单元包括电池模组、无线通讯模组及电流输出控制模组；所述电池模组用于给所述无线通讯模组及电流输出控制模组提供电能；所述无线通讯模组用于与外部控制设备实现无线通讯；所述电流输出控制模组与各所述电极片电路连接，用于对不同点的各所述电极片进行电流控制，并且各所述电极片的控制为独立控制。控制单元可以设于一个盒装结构内，表面设计有电源开关，充电口、指示灯等。无线通讯模组可以为蓝牙连接，便于与手机设备无线连接。

所述电流输出控制模组对所述电极片的控制包括正负极定义、电流脉冲形式(方波、正弦波等)、电压及频率的电学参数控制。

所述经颅电刺激装置还包括外部终端设备；

所述外部终端设备与所述经颅电刺激装置通过所述控制单元无线通讯连接，用于对各所述电极片进行远程控制。

所述外部终端设备为手机，所述手机设有操作软件，该操作软件设有供用户选择的自定义电刺激模式及预设电刺激模式。

具体来说，在手机开发app与控制单元通讯连接。App界面可编成电刺激模式，例如选择前额左、右(8a、9b)两个电极点，分别做正极和负极，并给予电压可调的1-3v直流方波刺激，并1分钟后交换正负极，总时长20分钟。总之，电刺激模式可在app界面进行设计，该设计既可是专业人员进行个性化的定制，即自定义电刺激模式，也可以是预置好的模版，直接选择使用，即预设电刺激模式。用户使用时，按照特定的电刺激模式要求进行佩戴，选择刺激模式，启动电源，手机连接控制单元，设备即可工作。

在实际应用中，为了优化佩戴体验，当以睡眠调控为使用目的时，佩戴时将控制单元的控制盒的方向置于前额，不影响睡眠；以清醒任务，如认知调控为目的时，佩戴将控制盒方向旋转放于脑后，不影响美观。

综上所述，本发明所提供的头颅全向围合的经颅电刺激装置，可以根据刺激任务范式，可灵活编码电极片阵列的放电模式。这种设计改变了过去成对电极布置的单任务模式，可以根据需要进行多任务灵活选择刺激电极点和刺激方向，大大提高了设备的适用性和应用范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。