一种脑电采集器及脑电采集处理调节系统及方法

摘要

本发明涉及一种脑电采集器及脑电采集处理调节系统及方法，脑电采集器包括：多个电极；采集器本体，呈长条型且采用柔性材质，多个电极均匀固定在采集器本体内；固定绳，采集器本体的两端分别一体连接有一根固定绳，固定绳采用柔性材质，每根固定绳上均设置有多个均匀排布的凸起；存储器，固定在采集器本体内且与电极电连接；通讯接口，通讯接口通过导线与存储器相连；控制电路板，固定在采集器本体上且通过电缆线分别与电极和存储器电连接。通过在采集器本体的两端各设置一根柔性材质的固定绳，且固定绳上均匀排布有多个凸起，可使人们在使用的时候，直接捆绑在头部后侧，凸起的设置有利于采集器在人体头部的固定，避免固定绳松开。

说明书

技术领域

本发明涉及可穿戴智能设备领域，尤其涉及一种脑电采集器及脑电采集处理系统及方法。

背景技术

神经学研究显示，在大脑产生意识之后和动作执行之前，神经系统会发生相应改变。通过对信号进行分类识别，分辨出引发脑电变化的动作意识，把人的思维活动转变成命令信号驱动外部设备，实现在没有肌肉和外围神经直接参与的情况下，人脑对外部环境的控制。现有的脑电采集方法是利用在头皮上安装电极将细胞的电活动反映出来并经脑电图放大后记录下来得到，现有的脑电采集器结构复杂，佩戴麻烦。现有的脑电信号采集装置只将脑电图展示出来，并没有针对脑电信号的调节系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种脑电采集器及脑电采集处理调节系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种脑电采集器，包括：

多个电极；

采集器本体，所述采集器本体呈长条型且采用柔性材质，多个所述电极均匀固定在所述采集器本体内；

固定绳，所述采集器本体的两端分别一体连接有一根固定绳，所述固定绳采用柔性材质，每根所述固定绳上均设置有多个均匀排布的凸起；

存储器，所述存储器固定在所述采集器本体内且与所述电极电连接；

通讯接口，所述通讯接口通过导线与所述存储器相连；

控制电路板，所述控制电路板固定在所述采集器本体上且通过电缆线分别与所述电极和所述存储器电连接。

本发明的有益效果是：本发明的脑电采集器，通过在采集器本体的两端各设置一根柔性材质的固定绳，且固定绳上均匀排布有多个凸起，可使人们在使用的时候，直接捆绑在头部后侧，凸起的设置有利于采集器在人体头部的固定，避免固定绳松开。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述采集器本体包括：

卡接条，所述卡接条的一侧面开设有卡接槽，所述卡接槽的槽底的两端分别开设有插接孔；

固定条，所述固定条插接在所述卡接槽内且与之固定相连，所述固定条的两端均一体连接有一根所述固定绳，所述固定绳从所述插接孔内穿出，多个所述电极等间距固定在所述固定条靠近所述卡接条的一侧面的中部。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过在卡接槽的槽底开设插接孔，使固定绳穿过插接孔，使卡接条和固定条之间的连接更牢固。

进一步，所述电极的个数为5个，当所述采集器本体佩戴到人体头部上时，5个所述电极分别位于人体头部的左额叶、额头中部、右额叶、左耳上方和右耳上方的位置上。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置五个与人体头部相对应的电极，可分别对人体头部的左额叶、右额叶、左耳上侧、右耳上侧以及额头中部的脑电波进行采集，使得到的计算结果更准确。

进一步，所述电极的采集电压为0-100μV，所述电极的采集频率为200Hz。

进一步，所述采集器本体和所述固定绳均采用硅胶材质。

一种脑电采集处理调节系统，其特征在于，包括：

如上所述的脑电采集器及上位机、调用模块和显示器；

所述脑电采集器，用于采集人体头部的模拟脑电信号；

所述控制电路板，用于对所述脑电信号进行AD转换，得到数字脑电信号；

所述上位机，所述上位机与所述控制电路板电连接，用于接收所述数字脑电信号，并对所述数字脑电信号进行转换处理，得到多个不同的脑状态参数，并将多个所述脑状态参数分别和与之对应的预设参数进行对比，当某一个或多个所述脑状态参数和与之对应的所述预设参数的差值的绝对值与所述预设参数的比值大于预设百分比时，发送训练控制命令至调用模块；

所述调用模块，用于接收所述控制命令，并根据所述控制指令从服务器调用对应的动画；

所述显示器，用于显示所述动画，用于显示所述动画，所述脑状态参数发生变化时，与该脑状态参数对应的动画显示不同的画面；通过观看动画来调节脑状态参数，直至脑状态参数和与之对应的预设参数的差值的绝对值与该预设参数的比值不大于预设百分比。

本发明的有益效果是：本发明的调节系统可计算脑状态参数，并当脑状态参数超出预设值时，人们可通过显示器显示的动画来进行大脑功能的训练；进而提高脑和神经系统的功能。

进一步，所述预设百分比为0.8％-2％。

一种脑电采集处理调节方法，包括以下步骤：

步骤S1，采用脑电采集器采集人体头部的模拟脑电信号；

步骤S2，采用控制电路板对所述脑电信号进行AD转换，得到数字脑电信号；

步骤S3，采用上位机接收所述数字脑电信号，并对所述数字脑电信号进 行转换处理，得到多个不同的脑状态参数，并将多个所述脑状态参数分别和与之对应的预设参数进行对比，当某一个或多个所述脑状态参数和与之对应的所述预设参数的差值的绝对值与所述预设参数的比值大于预设百分比时，发送训练控制命令至调用模块；

步骤S4，采用调用模块接收所述控制命令，并根据所述控制指令从服务器调用对应的动画；

步骤S5，通过显示器显示所述动画，所述脑状态参数发生变化的同时，与该脑状态参数对应的动画也显示不同的画面；

步骤S6,通过观看动画来调节脑状态参数，直至脑状态参数和与之对应的预设参数的差值的绝对值与该预设参数的比值不大于预设百分比。

本发明的有益效果是：本发明的调节系统可计算脑状态参数，并当脑状态参数超出预设值时，人们可通过显示器显示的动画来进行大脑功能的训练；进而提高脑和神经系统的功能。

进一步，所述预设百分比为0.8％-2％。

附图说明

图1为本实施例的脑电采集器的连接结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、电极；2、采集器本体；21、卡接条；211、插接孔；22、卡接槽；23、固定条；3、固定绳；31、凸起。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种脑电采集器，其特征在于，包括：

多个电极1；

采集器本体2，所述采集器本体2呈长条型且采用柔性材质，多个所述电极均匀固定在所述采集器本体内；

固定绳3，所述采集器本体2的两端分别一体连接有一根固定绳3，所述固定绳3采用柔性材质，每根所述固定绳3上均设置有多个均匀排布的凸起31；固定绳3优选采用橡胶材质。

存储器，所述存储器固定在所述采集器本体2内且与所述电极1电连接；

通讯接口，所述通讯接口通过导线与所述存储器相连；

控制电路板，所述控制电路板固定在所述采集器本体2上且通过电缆线分别与所述电极1和所述存储器电连接。

如图1所示，所述采集器本体2包括：

卡接条21，所述卡接条21的一侧面开设有卡接槽22，所述卡接槽22的槽底的两端分别开设有插接孔211；

固定条23，所述固定条23插接在所述卡接槽22内且与之固定相连，所述固定条23的两端均一体连接有一根所述固定绳3，所述固定绳3从所述插接孔211内穿出，多个所述电极1等间距固定在所述固定条23靠近所述卡接条21的一侧面的中部(即固定在固定条23的内侧面上)。

所述电极1的个数为5个，当所述采集器本体2佩戴到人体头部上时，5个所述电极1分别位于人体头部的左额叶、额头中部、右额叶、左耳上方和右耳上方的位置上。通过设置五个与人体头部相对应的电极，可分别对人体头部的左额叶、右额叶、左耳上侧、右耳上侧以及额头中部的脑电波进行采集，使得到的计算结果更准确。

所述电极1的采集电压为0-100μV，所述电极1的采集频率为200Hz。

所述采集器本体2和所述固定绳3均采用橡胶材质。

本实施例的脑电采集器通过在采集器本体的两端各设置一根柔性材质的固定绳，且固定绳上均匀排布有多个凸起，可使人们在使用的时候，直接捆绑在头部后侧，凸起的设置有利于采集器在人体头部的固定，避免固定绳松开。

实施例2

本实施例的一种脑电采集处理调节系统，包括：

如实施例1所述的脑电采集器及上位机、调用模块和显示器；

所述脑电采集器，用于采集人体头部的模拟脑电信号；

所述控制电路板，用于对所述脑电信号进行AD转换，得到数字脑电信号；具体为，通过3组IC增益放大器及电路对信号进行放大处理，再通过滤波电路对杂波进行滤波处理，经过滤波处理的信号经过AD信号转换，将模拟脑电信号转换为数字脑电信号；

所述上位机，所述上位机与所述控制电路板电连接，用于接收所述数字脑电信号，并对所述数字脑电信号进行转换处理，将数字脑电信号还原成波形信号，再通过小波变换、功率谱分析、特征波形识别等综合算法，提取得到多个不同的脑状态参数，并将多个所述脑状态参数分别和与之对应的预设参数进行对比，当某一个或多个所述脑状态参数和与之对应的所述预设参数的差值的绝对值与所述预设参数的比值大于预设百分比时，发送训练控制命令至调用模块；所述预设百分比为0.8％-2％；

所述调用模块，用于接收所述控制命令，并根据所述控制指令从服务器调用对应的动画；

所述显示器，用于显示所述动画，用于显示所述动画，所述脑状态参数发生变化时，与该脑状态参数对应的动画显示不同的画面；通过观看动画来调节脑状态参数，直至脑状态参数和与之对应的预设参数的差值的绝对值与该预设参数的比值不大于预设百分比。

本实施例的脑状态参数包括六项定量脑状态指标，定量脑状态指标分别为脑工作负荷指数、脑疲劳指数、睡眠质量指数、脑活性指数、紧张度指数和负性情绪指数。

以定量脑能力指标中的“紧张度指数”为例，当检测到的大脑的紧张度指数和预设的紧张度指数的差值的绝对值与所述预设的紧张度指数的比值大于预设百分比时，发送训练控制命令至调用模块；调用模块从上位机中调取与“紧张度指数”相对应的动画，该动画可以为一幅风景画，当脑电采集器采集对象的大脑特别放松的时，风景画就会变得特别清晰，当采集对象的大脑特别紧张的时候，风景画就会变得模糊不清。该动画也可以为一个通过显示器显示出来的球，当脑电采集器采集对象的大脑特别放松的时，球就会变大，当采集对象的大脑特别紧张的时候，球就会变小；这样经过反复互动，采集对象就清楚感觉到什么情况是放松的，什么时候是紧张的，使采集对象可有效控制自己的状态。

以定量脑能力指标中的“脑活性指数”为例，当检测到的大脑的脑活性指数和预设的脑活性指数的差值的绝对值与所述预设的脑活性指数的比值大于预设百分比时，发送训练控制命令至调用模块；调用模块从上位机中调取与“脑活性指数”相对应的动画，该动画可以为一把勺子，当左脑工作时，勺子向左偏移，当右脑工作时，勺子向右偏移。通过这样的反复训练，可以知道左右脑的活性。

以定量脑能力指标中的“脑疲劳指数”为例，当检测到的大脑的脑疲劳指数和预设的脑疲劳指数的差值的绝对值与所述预设的脑疲劳的比值大于预设百分比时，发送训练控制命令至调用模块；调用模块从上位机中调取与“脑疲劳指数”相对应的动画，该动画可以为一个钟摆，钟摆摆动的越慢，大脑思维越放松，越容易睡着；钟摆摆动的越快，大脑思维越紧张。该动画也可以为显示在显示屏上的闪光，当闪光频率越快，思维越活跃，当闪光频 率越慢，思维越放松。通过这样的反复训练，可以调整大脑的状态。

本实施例的调节系统可计算脑状态参数，并当脑状态参数超出预设值时，人们可通过显示器显示的动画来进行大脑功能的训练；进而提高脑和神经系统的功能。

实施例3

本实施例的一种脑电采集处理调节方法，包括以下步骤：

步骤S1，采用脑电采集器采集人体头部的模拟脑电信号；

步骤S2，采用脑电采集器对所述脑电信号进行AD转换，得到数字脑电信号；具体为，通过3组IC增益放大器及电路对信号进行放大处理，再通过滤波电路对杂波进行滤波处理，经过滤波处理的信号经过AD信号转换，将模拟脑电信号转换为数字脑电信号；

步骤S3，采用接收所述数字脑电信号，并对所述数字脑电信号进行转换处理，将数字脑电信号还原成波形信号，再通过小波变换、功率谱分析、特征波形识别等综合算法，提取得到多个不同的脑状态参数，并将多个所述脑状态参数分别和与之对应的预设参数进行对比，当某一个或多个所述脑状态参数和与之对应的所述预设参数的差值的绝对值与所述预设参数的比值大于预设百分比时，发送训练控制命令至调用模块；所述预设百分比为0.8％-2％；

步骤S4，采用调用模块接收所述控制命令，并根据所述控制指令从服务器调用对应的动画；

步骤S5，通过显示器显示所述动画，所述脑状态参数发生变化的同时，与该脑状态参数对应的动画也显示不同的画面；

步骤S6,通过观看动画来调节脑状态参数，直至脑状态参数和与之对应的预设参数的差值的绝对值与该预设参数的比值不大于预设百分比。

本实施例的脑状态参数包括六项定量脑状态指标和八项定量脑能力指 标，定量脑状态指标分别为脑工作负荷指数、脑疲劳指数、睡眠质量指数、脑活性指数、紧张度指数和负性情绪指数；定量脑能力指标分别为注意唤醒指数、无意记忆指数、脑放松能力指数、抗干扰能力指数、脑稳定能力、脑排除杂念能力指数、投入程度指数和左右脑优势指数等。

以定量脑能力指标中的“紧张度指数”为例，当检测到的大脑的紧张度指数和预设的紧张度指数的差值的绝对值与所述预设的紧张度指数的比值大于预设百分比时，发送训练控制命令至调用模块；调用模块从上位机中调取与“紧张度指数”相对应的动画，该动画可以为一幅风景画，当脑电采集器采集对象的大脑特别放松的时，风景画就会变得特别清晰，当采集对象的大脑特别紧张的时候，风景画就会变得模糊不清。该动画也可以为一个通过显示器显示出来的球，当脑电采集器采集对象的大脑特别放松的时，球就会变大，当采集对象的大脑特别紧张的时候，球就会变小；这样经过反复互动，采集对象就清楚感觉到什么情况是放松的，什么时候是紧张的，使采集对象可有效控制自己的状态。

以定量脑能力指标中的“脑活性指数”为例，当检测到的大脑的脑活性指数和预设的脑活性指数的差值的绝对值与所述预设的脑活性指数的比值大于预设百分比时，发送训练控制命令至调用模块；调用模块从上位机中调取与“脑活性指数”相对应的动画，该动画可以为一把勺子，当左脑工作时，勺子向左偏移，当右脑工作时，勺子向右偏移。通过这样的反复训练，可以知道左右脑的活性。

以定量脑能力指标中的“脑疲劳指数”为例，当检测到的大脑的脑疲劳指数和预设的脑疲劳指数的差值的绝对值与所述预设的脑疲劳的比值大于预设百分比时，发送训练控制命令至调用模块；调用模块从上位机中调取与“脑疲劳指数”相对应的动画，该动画可以为一个钟摆，钟摆摆动的越慢，大脑思维越放松，越容易睡着；钟摆摆动的越快，大脑思维越紧张。该动画 也可以为显示在显示屏上的闪光，当闪光频率越快，思维越活跃，当闪光频率越慢，思维越放松。通过这样的反复训练，可以调整大脑的状态。

本实施例的调节系统可计算脑状态参数，并当脑状态参数超出预设值时，人们可通过显示器显示的动画来进行大脑功能的训练；进而提高脑和神经系统的功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。