一种脑电波头盔的接触液连供系统

技术领域

本发明属于脑电波设备领域，尤其涉及一种脑电波头盔的接触液连供系统。

背景技术

脑电波的测量方法为记录头皮上2点间的电位(基准极与测量对象极的电位)的变化的方法。脑电波是作为基准极与测量对象极的电位差而测量出的电信号。可以说脑电波反映脑活动(脑神经细胞的电活动)，更具体而言是反映了大脑皮质的电活动。在现有技术中，使用电位的脑电波测量方法在医疗机构中用于诊断癫痫或阿耳茨海默氏病等。此外，使用了电位的脑电波测量方法在研究机构中用作调查作为人的脑内信息处理的知觉/认知过程的基础研究的工具。

为了测量脑电波，必须在头部上装载电极。因此，电极的装载方法为，首先，向电极涂敷接触液。接触液是导电性高的霜，起到提高皮肤与电极间的导电性的作用。在现有技术中，由于经由自由度高的引线连接了电极和脑电波计，因此第三者可在用户头部的任意位置上粘贴电极。此外，在进行利用了多个电极的多点测量的情况下，具有使用伸缩性高脑电波头盔的方法。无论在哪种方法中，都能够在不受用户的头部形状的影响的情况下稳定地在头部的规定位置上装载电极。

但是，在上述的现有方法中，用户必须自己在电极上涂敷接触液，但是在涂敷接触液过程，涂敷后接触液在安装电极的过程中容易与电极脱落，对脑电波的测量造成了极大的不便。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种脑电波头盔的接触液连供系统，改变了传统的接触液的涂敷方法，将接触液填充至头皮与电极之间，方便了脑电波测量的需要。

本发明提供如下技术方案：

一种脑电波头盔的接触液连供系统，包括布料头盔，所述布料头盔的表面设置有电极组件，所述电极组件连接有通液管，所述通液管连接有中间容器，所述中间容器的另一端连接有第一单向阀，所述第一单向阀的另一端通过连接管与供液组件连接，所述第一单向阀的流向为从供液组件到中间容器，所述供液组件与连杆的一端连接，所述连杆的另一端连接有转盘，所述转盘与电机的输出轴同轴设置，所述供液组件与箱体连接，所述箱体的内侧盛放有接触夜。

优选的，所述布料头盔的表面设置有多个电极组件，所述电极组件包括电极柱，所述电极柱的周侧设置有护套，所述护套从电极柱的中间部位延伸至电极柱的底部。

优选的，所述电极柱的底部设置有限流圈，所述限流圈为弹性材质，所述护套的内侧设置有液体通道，所述液体通道的下端延伸至限流圈的内侧，所述液体通道的上端与通液管连接。

优选的，所述供液组件包括壳体，所述壳体的内侧设置有移动板，所述移动板的另一侧设置有球形铰链，所述球形铰链与连杆的一端连接。

优选的，所述壳体靠近出液口的一端设置有进液端，所述箱体通过连接管与进液端连接，所述出液口通过中间管与单向阀的一端连接。

优选的，所述中间管的表面套结有加热件，所述加热件的内侧设置有电加热丝，所述电加热丝与外界电源连接。

优选的，所述中间容器通过第二连接管连接有抽液泵，所述抽液泵的出口端连接有集液箱，所述第二连接管上设置有第二单向阀，所述第二单向阀的流向为从中间容器流向至抽液泵。

优选的，本系统还包括清理组件，所述清理组件包括环形圈，所述环形圈的内侧设置有多个第一负压管，所述第一负压管的表面设置有负压孔，所述环形圈的横截面呈圆管形结构状，所述环形圈的外侧连接有负压泵，所述第一负压管的下表面设置有多个第二负压管，所述第二负压管竖直向下设置。

优选的，所述环形圈的内侧设置有压缩圈，所述第一负压管插接在压缩圈的内侧，所述压缩圈用于吸收溢出的接触液。

优选的，所述布料头盔的内侧设置有用于测量头皮温度的叉指电极，所述叉指电极包括由硅橡胶温度敏感材料制成的温度敏感膜作为温度敏感单元，所述叉指电极在布料头盔的内侧呈阵列方式设置，所述叉指电极连接有控制器，所述控制器的型号为基于ARMCortex-M3内核的STM32F103VET6控制器；

所述控制器内部集成多路A/D转换，12位精度，最快1μs转换速度，具备2个以上独立的ADC控制器，可同时对多个模拟量快速采集；另外，一个独立于Cortex-M3内核，与CPU并行的DMA模块可将外设映射的寄存器连接起来并高速访问，其传输不受CPU支配。将ADC模块初始化为连续转换模式，选择ADC通道0-8，以DMA方式传输，同时加入软件滤波以保证数据传输的稳定性和可靠性。

优选的，叉指电极阵列的输出通过模拟开关经信号放大、调整电路送至MCU进行A/D转换,选用AD626对传感单元进行调零，选择合适增益后经低通滤波器送至微处理器，处理后的数据经串口送至上位机图形显示温度的检测结果。

优选的，叉指电极在量程段内电阻与温度的关系可表示为RT＝R0(1+aT)；

a为温度传感器的电阻温度系数，R0为初始阻值，RT为温度T时的阻值，作变换得：

ΔRT/R0＝aT；

式中，ΔRT＝RT－R0，对ΔRT/R0与T的曲线关系在有效量程内作线性拟合，得电阻温度系数均值α＝0.039/℃。

优选的，在使用过程中，首先将布料头盔佩戴至头部，使电极组件上的电极柱与头部接触，然后，启动电机，电机带动移动板做循环往复移动，将壳体内接触液经连接管和液体通道进入至电极柱与头部之间的间隙内；在使用过程中，若接触液较多，溢出限流圈，启动负压泵，利用第一负压管将压缩圈内的接触液抽出系统外，避免因接触液过多而残留在头部表面。利用第二负压管吸收电极柱附近溢出的接触液，增加了系统使用过程中的清洁性；使用结束后，抽液泵能够将填充在系统管道内的接触液抽出，避免管道内残留的接触液污染连接管，方便了下次使用的需要。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明一种脑电波头盔的接触液连供系统，改变了传统的接触液的涂敷方法，能够将接触液填充至头皮与电极之间，避免接触液与电极之间的脱离，方便了脑电波测量的需要。

(2)本发明一种脑电波头盔的接触液连供系统，通过设置抽液泵，在使用结束后，能够将残留在系统连接管内的接触液排出系统外，避免管道内残留的接触液污染连接管，方便了下次使用的需要。

(3)本发明一种脑电波头盔的接触液连供系统，通过设置清理组件，在使用结束后，能够将电极与头皮之间的接触液排出，避免接触液残留在头皮上，实现了对头皮清理的目的，使用过程干净整洁。

(4)本发明一种脑电波头盔的接触液连供系统，通过设置叉指电极，能够测量头皮的温度，当接触的液的温度低于头皮的温度时，对接触液进行加热，避免因接触液与头皮之间的温差较大而对头皮细胞产生刺激，改善了使用过程中的舒适度和脑电波信号采集的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的电极组件示意图。

图3是本发明供液组件结构示意图。

图4是本发明清理组件示意图。

图5是本发明第一负压管示意图。

图6是本发明信号采集流程图。

图7是本发明温度采集流程图。

图中：1、布料头盔；2、电极组件；3、通液管；4、中间容器；5、第一单向阀；6、箱体；7、供液组件；8、连杆；9、电机；10、转盘；11、底座；12、加热件；13、抽液泵；14、护套；15、电极柱；16、限流圈；17、液体通道；18、清理组件；19、环形圈；20、第二负压管；21、第一负压管；22、负压孔；23、壳体；24、移动板；25、球形铰链；26、进液端；27、压缩圈。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，一种脑电波头盔的接触液连供系统，包括布料头盔1，所述布料头盔1具有伸缩性，能够佩戴至头部，所述布料头盔1的表面设置有电极组件2，所述电机组件2用于检测脑电波信号，所述电极组件2连接有通液管3，所述通液管3连接有中间容器4，所述中间容器4的另一端连接有第一单向阀5，所述第一单向阀5的另一端通过连接管与供液组件7连接，所述第一单向阀5的流向为从供液组件7到中间容器4，所述供液组件7与连杆8的一端连接，所述连杆8的另一端连接有转盘10，所述转盘10与电机9的输出轴同轴设置，所述供液组件7与箱体6连接，所述箱体6的内侧盛放有接触液，所述供液组件7与箱体6连接有单向阀，所述单向阀的方向为由箱体6流向至供液组件。

所述布料头盔1的表面设置有多个电极组件2，所述电极组件2包括电极柱15，所述电极柱15与头部接触，用于测量脑电波，所述电极柱15的周侧设置有护套14，所述护套14从电极柱15的中间部位延伸至电极柱15的底部，所述护套14与布料头盔1连接，用于固定电极柱15，所述护套14具有可压缩性。所述电极柱15的底部设置有限流圈16，所述限流圈16为弹性材质，所述护套14的内侧设置有液体通道17，所述液体通道17的下端延伸至限流圈16的内侧，所述液体通道17的上端与通液管3连接，通过液体通道17能够将接触液填充至电极柱15与头部之间的间隙内，提高头部皮肤与电极间的导电性。

所述供液组件7包括壳体23，所述壳体23的内侧设置有移动板24，所述移动板24的另一侧设置有球形铰链25，所述球形铰链25与连杆8的一端连接，所述连杆8的另一端与转盘10连接,所述电机9与供液组件7均设置在底座11上，当电机9转动时，所述移动板24做循环往复移动，能够将壳体23内的接触液挤压至电极柱与头部之间的间隙内。所述壳体23靠近出液口的一端设置有进液端26，所述箱体6通过连接管与进液端26连接，所述出液口通过中间管与单向阀5的一端连接，箱体6内的接触液通过单向阀5进入至壳体23内。

所述中间管的表面套结有加热件12，所述加热件的内侧设置有电加热丝，所述电加热丝与外界电源连接，当接触液的温度较低时，通过电加热丝对接触液进行加热，减少接触液与头部之间的温差，改善了使用过程中的舒适度。

所述中间容器4通过第二连接管连接有抽液泵13，所述抽液泵13的出口端连接有集液箱，所述第二连接管上设置有第二单向阀，所述第二单向阀的流向为从中间容器4流向至抽液泵13，所述抽液泵13能够将填充在系统管道内的接触液抽出，避免管道内残留的接触液污染连接管，方便了下次使用的需要。

实施例二

在实施例一的基础上，本系统还包括清理组件18，所述清理组件18包括环形圈19，所述环形圈19的内侧设置有多个第一负压管21，所述第一负压管21的表面设置有负压孔22，所述环形圈19的横截面呈圆管形结构状，所述环形圈的外侧连接有负压泵，所述第一负压管21的下表面设置有多个第二负压管20，所述第二负压管20竖直向下设置。所述环形圈19的内侧设置有压缩圈27，所述第一负压管21插接在压缩圈27的内侧，所述压缩圈27用于吸收溢出的接触液。第一负压管21经负压泵能够将压缩圈27内的接触液抽出系统外，避免因接触液过多而残留在头部表面，增加了系统使用过程中的清洁性。所述第二负压管20用于吸收电机柱附近溢出的接触液。

实施例三

结合实施一和图6-7，所述布料头盔的内侧设置有用于测量头皮温度的叉指电极，所述叉指电极包括由硅橡胶温度敏感材料制成的温度敏感膜作为温度敏感单元，所述叉指电极在布料头盔的内侧呈阵列方式设置，所述叉指电极连接有控制器，所述控制器的型号为基于ARMCortex-M3内核的STM32F103VET6控制器；所述控制器内部集成多路A/D转换，12位精度，最快1μs转换速度，具备2个以上独立的ADC控制器，可同时对多个模拟量快速采集；另外，一个独立于Cortex-M3内核，与CPU并行的DMA模块可将外设映射的寄存器连接起来并高速访问，其传输不受CPU支配。将ADC模块初始化为连续转换模式，选择ADC通道0-8，以DMA方式传输，同时加入软件滤波以保证数据传输的稳定性和可靠性。

叉指电极阵列的输出通过模拟开关经信号放大、调整电路送至MCU进行A/D转换,选用AD626对传感单元进行调零，选择合适增益后经低通滤波器送至微处理器，处理后的数据经串口送至上位机图形显示温度的检测结果。

叉指电极在量程段内电阻与温度的关系可表示为RT＝R0(1+aT)；a为温度传感器的电阻温度系数，R0为初始阻值，RT为温度T时的阻值，作变换得：ΔRT/R0＝aT；式中，ΔRT＝RT－R0，对ΔRT/R0与T的曲线关系在有效量程内作线性拟合，得电阻温度系数均值α＝0.039/℃。

利用叉指电极检测头部的温度，将头部的温度信息传输至处理器，处理器通孔控制电路控制电加热丝进行加热工作，实现调节接触液的温度的，避免因接触液与头皮之间的温差较大而对头皮细胞产生刺激，改善了使用过程中的舒适度和脑电波信号采集的精确度。

通过上述技术方案得到的装置是一种脑电波头盔的接触液连供系统，在使用过程中，首先将布料头盔佩戴至头部，使电极组件2上的电极柱与头部接触，然后，启动电机，电机带动移动板24做循环往复移动，将壳体内接触液经连接管和液体通道17进入至电极柱与头部之间的间隙内；在使用过程中，若接触液较多，溢出限流圈16，启动负压泵，利用第一负压管21将压缩圈27内的接触液抽出系统外，避免因接触液过多而残留在头部表面。利用第二负压管20吸收电极柱附近溢出的接触液，增加了系统使用过程中的清洁性；使用结束后，抽液泵13能够将填充在系统管道内的接触液抽出，避免管道内残留的接触液污染连接管，方便了下次使用的需要。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。