一种枕颞区视觉脑电信号采集系统技术方案

本发明专利技术提供了一种枕颞区视觉脑电信号采集系统，包括，座椅、向座椅上的用户提供视觉刺激的视觉刺激显示器、用于采集枕颞区的脑电信号的悬浮式脑电盔、以及用来获取脑电信号和控制刺激图片呈现方式的控制模块；所述悬浮式脑电盔包括横冠双向张紧锚圈、柔性悬浮架和电极组件；所述横冠双向张紧锚圈包括锚圈，所述锚圈的两个端部在头部的后侧重叠，分别穿设在第一张紧基座内，所述第一张紧基座连接有处于锚圈内侧的柔性悬浮架，所述电极组件作用于枕颞区。本发明专利技术的优点在于：通过集成设置的座椅、视觉刺激显示器和控制模块方便的实现了对被测用户进行视觉刺激的控制；在锚圈锁紧的同时，电极组件能够与头部枕颞区贴合，确保脑电信号的有效采集。的有效采集。的有效采集。

【技术实现步骤摘要】
一种枕颞区视觉脑电信号采集系统


[0001]本专利技术涉及脑电采集
，尤其涉及一种枕颞区视觉脑电信号采集系统。

技术介绍

[0002]脑机接口技术(BCI)旨在建立一种脑与计算机(或其他机械电子设备)之间直接的信息交流和控制通道，是一种新型的脑与机器信息交流方法。随着BCI技术逐步成熟，在面孔失认症、孤独症诊疗领域展现其独特优势，采用BCI技术，针对特定脑区的实时脑功能信号分析，有助于病情早期筛查、康复训练方法量化反馈以及新型药物有效性快速评价，推动脑功能疾病诊疗从量表、眼动追踪、机器视觉等主观外在行为学分析进入病患脑功能客观测评新阶段。
[0003]功能性磁共振成像(fMRI)被广泛用于面孔失认症、孤独症的神经机理研究，但是其封闭测试环境，易引起患者幽闭性恐惧和焦虑。同时，检测时要求受试者保持头部不动，不适用于受控性弱病患及低龄患儿。因此，研究者逐步采用便携式的高密度脑电(EEG)和功能性近红外光谱成像(fNIRS)设备，进行静息态脑功能检测，通过脑区内结构复杂性和脑区间相干性对病患及其对照组进行分类判断，鉴于其复杂、耗时的测试过程以及较高的设备成本，暂时难以在临床诊疗中推广应用。
[0004]稳态视觉诱发电位(SSVEP)是固定频率视觉刺激时，人脑初级视觉皮层产生与刺激频率相等(或近似)的EEG振荡响应，SSVEP成分在刺激频率或其倍频处出现能量增强，与刺激事件具有频率上的锁定关系。相比行为学测量指标，在固定频率中性面孔视觉刺激中嵌入周期性情绪面孔，能够客观提供认知过程的内隐性实时测量，此外，相较前述静息态脑功能检测，基于SSVEP技术的快速周期性情绪面孔刺激方法信噪比高、操作简单、被试适应性强、测试时间短，并且能够进一步细分典型情绪响应，利用刺激与响应的锁频特征，从脑部视觉功能障碍机理出发，有望开发出适用于面孔失认症、孤独症临床诊疗需求的靶向性生物标志物，在其早期筛查、诊疗康复、药物评定领域具有广泛应用前景。
[0005]然而现有技术中未见专用化稳态视觉诱发电位(SSVEP)脑电信号采集分析系统，目前以科研级脑电信号放大器辅助以视觉图像呈现系统和座椅等为主，需要多名辅助人员参与调节被试视角范围、监控被试测试过程状态(注意力、头动等)和记录脑电信号。
[0006]针对脑电信号的获取，现有技术中主要通过佩戴脑电帽的方式进行信号采集，而脑电帽多使用弹性织物材料，在下颌处通过魔术贴等方式拉紧固定，颅骨上侧与下颌承受主要拉力，额叶、顶叶处电极固定效果好，但是无法向颅骨侧后方枕颞区域提供压力，导致枕颞区电极贴合效果差，需要注入大量导电膏以保持合理阻抗，而过量的导电膏可能引起临近电极导通，降低脑电信号采集的空间分辨率。此外，测试过程中下意识吞咽等动作会带动下颌骨与颞骨间相对运动，进而引入脑电运动伪迹，需要后处理手工剔除。
[0007]公告号为CN207707910U的技术提出的头盔式脑电帽，使用生理盐水作为导电介质，准备时间短，但是信号质量无法满足SSVEP脑电信号采集分析需求。电极按照10
‑
20系统法固定在ABS材质保持架上，保持架曲面与头部轮廓无法准确匹配，导致电极与测试颅骨
法线难以重合，降低弹性压紧效果，佩戴舒适性差，并且导电介质易流失。
[0008]另外，基于EEG和fNIRS的静息态脑功能检测方法，其测试过程复杂、耗时，设备成本较高，难以在临床诊疗中推广应用。具有时域锁时特征的事件相关电位(EEG ERPs)方法中，与面孔识别相关的N170脑电成分仅对面孔或物体方向敏感，难以区分情绪性面孔间认知差异，导致采集到的脑电信号无法有效的进行分离和提取，无法有效的利用和研究脑电信号。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种方便对用户进行视觉刺激并采集枕颞区脑电信号的脑电信号采集系统。
[0010]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种枕颞区视觉脑电信号采集系统，包括，
[0011]座椅，用于承载被测用户；
[0012]视觉刺激显示器，用于向座椅上的用户提供视觉刺激；
[0013]悬浮式脑电盔，佩戴于被测用户头部，用于采集枕颞区的脑电信号；
[0014]控制模块，用来获取悬浮式脑电盔的脑电信号和控制刺激图片呈现方式；
[0015]其中，所述悬浮式脑电盔包括与头部配合的横冠双向张紧锚圈、与枕颞区配合的柔性悬浮架和固定于柔性悬浮架上的电极组件；所述横冠双向张紧锚圈包括沿头部围合设置的锚圈，所述锚圈的两个端部在头部的后侧重叠，所述锚圈的两端分别穿设在第一张紧基座内，所述第一张紧基座连接有处于锚圈内侧的柔性悬浮架，所述柔性悬浮架的两侧分别固定有所述电极组件，所述电极组件作用于枕颞区，所述锚圈至少一端能够相对第一张紧基座滑动调整锚圈长度。
[0016]本专利技术通过集成设置的座椅、视觉刺激显示器和控制模块方便的实现了对被测用户进行视觉刺激的控制和脑电信号的提取；针对枕颞区脑电信号提取困难的问题，特别设计了能够包裹用户头部并调整锚圈尺寸的横冠双向张紧锚圈，方便头部固定锁紧，并同时将固定电极组件的柔性悬浮架设置在张紧基座上，在锚圈锁紧的同时，电极组件能够与头部枕颞区实现贴合，确保脑电信号的有效采集。
[0017]优选的，所述锚圈的两端分别设置有调整槽，所述调整槽上分别沿长度方向设置有齿条，两个调整槽上的齿条分别设置在两个侧边上，所述第一张紧基座上设置有与两个齿条啮合的齿轮轴，所述第一张紧基座外侧设置有与齿轮轴同轴的调节旋钮，所述齿轮轴能够跟随调节旋钮转动。
[0018]优选的，所述第一张紧基座内设置有一容置槽，所述容置槽内放置有一棘轮，所述棘轮外周面均匀设置有至少两个第一棘齿，所述容置槽内表面沿圆周方向设置有一圈第二棘齿，所述第一棘齿顺齿转动能够越过第二棘齿，第一棘齿逆齿转动能够与第二棘齿抵接；所述棘轮与第一棘齿之间具有间隙，第一棘齿顺齿方向的一端与棘轮连接；
[0019]所述棘轮的中心设置矩形孔，所述齿轮轴的轴心延伸设置有与矩形孔插接配合的凸轴，所述棘轮上沿圆周方向均匀设置有至少两个腰圆槽，所述调节旋钮上设置有与腰圆槽配合的定位杆；所述第一棘齿顺齿方向的外表面还设置有一缺口，所述调节旋钮上设置有与缺口配合的楔形顶杆，所述楔形顶杆与缺口沿第一棘齿的顺齿方向抵接，楔形顶杆能
够沿第一棘齿的逆齿方向运动使第一棘齿向棘轮的内侧变形；
[0020]调节旋钮上设置有穿过凸轴的螺钉，所述齿轮轴一侧设置有与螺钉端部螺接的螺母，所述齿轮轴与螺钉沿周向自由配合。
[0021]优选的，所述锚圈上分别在头部的两侧各设置一个侧向张紧带，在头部前侧中间位置设置有一个前侧张紧带，所述侧向张紧带的端部重叠并通过第二张紧基座固定和控制张紧程度，所述第二张紧基座和两个侧向张紧带的配合结构与第一张紧基座和锚圈两端的配合结构相同；
[0022]前侧张紧带表面排列有与长度方向垂直的横槽，所述第二张紧基座长度方向的中间位置向前侧突出设置有卡扣，所述卡扣上具有贯穿的容槽，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种枕颞区视觉脑电信号采集系统，其特征在于：包括，座椅，用于承载被测用户；视觉刺激显示器，用于向座椅上的用户提供视觉刺激；悬浮式脑电盔，佩戴于被测用户头部，用于采集枕颞区的脑电信号；控制模块，用来获取悬浮式脑电盔的脑电信号和控制刺激图片呈现方式；其中，所述悬浮式脑电盔包括与头部配合的横冠双向张紧锚圈、与枕颞区配合的柔性悬浮架和固定于柔性悬浮架上的电极组件；所述横冠双向张紧锚圈包括沿头部围合设置的锚圈，所述锚圈的两个端部在头部的后侧重叠，所述锚圈的两端分别穿设在第一张紧基座内，所述第一张紧基座连接有处于锚圈内侧的柔性悬浮架，所述柔性悬浮架的两侧分别固定有所述电极组件，所述电极组件作用于枕颞区，所述锚圈至少一端能够相对第一张紧基座滑动调整锚圈长度。2.根据权利要求1所述的一种枕颞区视觉脑电信号采集系统，其特征在于：所述锚圈的两端分别设置有调整槽，所述调整槽上分别沿长度方向设置有齿条，两个调整槽上的齿条分别设置在两个侧边上，所述第一张紧基座上设置有与两个齿条啮合的齿轮轴，所述第一张紧基座外侧设置有与齿轮轴同轴的调节旋钮，所述齿轮轴能够跟随调节旋钮转动。3.根据权利要求1所述的一种枕颞区视觉脑电信号采集系统，其特征在于：所述第一张紧基座内设置有一容置槽，所述容置槽内放置有一棘轮，所述棘轮外周面均匀设置有至少两个第一棘齿，所述容置槽内表面沿圆周方向设置有一圈第二棘齿，所述第一棘齿顺齿转动能够越过第二棘齿，第一棘齿逆齿转动能够与第二棘齿抵接；所述棘轮与第一棘齿之间具有间隙，第一棘齿顺齿方向的一端与棘轮连接；所述棘轮的中心设置矩形孔，所述齿轮轴的轴心延伸设置有与矩形孔插接配合的凸轴，所述棘轮上沿圆周方向均匀设置有至少两个腰圆槽，所述调节旋钮上设置有与腰圆槽配合的定位杆；所述第一棘齿顺齿方向的外表面还设置有一缺口，所述调节旋钮上设置有与缺口配合的楔形顶杆，所述楔形顶杆与缺口沿第一棘齿的顺齿方向抵接，楔形顶杆能够沿第一棘齿的逆齿方向运动使第一棘齿向棘轮的内侧变形；调节旋钮上设置有穿过凸轴的螺钉，所述齿轮轴一侧设置有与螺钉端部螺接的螺母，所述齿轮轴与螺钉沿周向自由配合。4.根据权利要求3所述的一种枕颞区视觉脑电信号采集系统，其特征在于：所述锚圈上分别在头部的两侧各设置一个侧向张紧带，在头部前侧中间位置设置有一个前侧张紧带，所述侧向张紧带的端部重叠并通过第二张紧基座固定和控制张紧程度，所述第二张紧基座和两个侧向张紧带的配合结构与第一张紧基座和锚圈两端的配合结构相同；前侧张紧带表面排列有与长度方向垂直的横槽，所述第二张紧基座长度方向的中间位置向前侧突出设置有卡扣，所述卡扣上具有贯穿的容槽，所述容槽的上下表面分别设置有限位凸起，所述前侧张紧带沿长度方向穿过所述卡扣的容槽，所述前侧张紧带沿长度方向插入容槽能够越过所述限位凸起，所述限位凸起能够与横槽抵接阻止前侧张紧带离开容槽，所述容槽的至少一侧能够抬起使限位凸起与横槽解除限位。5.根据权利要求1所述的一种枕颞区视觉脑电信号采集系统，其特征在于：所述柔性悬浮架包括与第一张紧基座固定连接的连接板、固定在连接板上的安装架、以及设置于安装架上的多个电极座，所述电极组件安装在所述电极座上，所述连接板卡合固定在第一张紧
基座内侧，所述连接板长度方向的两端分别设置有一空腔，所述安装架包括与空腔滑动配合的柱塞，所述柱塞的端部和空腔的端部设置有相互卡合的翻边，空腔内限制有弹簧；所述柱塞向外发散状的设置有多个球...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卓，鲍得俊，胡晓军，于振中，何雷，张鹏飞，于家伟，
申请(专利权)人：哈工大机器人合肥国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：