一种无线脑电波采集耳机
阅读：652发布：2020-10-10
专利汇可以提供一种无线脑电波采集耳机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种无线脑电波采集 耳 机，属于 脑机 接口 技术领域。本实用新型包括位于头顶部分的两个干 电极 传感器 Ⅰ、预处理模 块 以及 模数转换 模块，位于前额部分的一个干电极传感器Ⅱ，位于耳朵部分无线蓝牙发射器以及电源模块；所述电源模块用于供电；干电极传感器Ⅰ、干电极传感器Ⅱ将采集的脑电 信号 输入到预处理模块进行放大、滤波处理，经放大、滤波处理的信号通过模数转换模块转换为 数字信号 ，无线蓝牙发射器将数字信号发射出去。本实用新型结构简单，操作方便，份量较轻且重量均匀分布，实用性很好。，下面是一种无线脑电波采集耳机专利的具体信息内容。
一种无线脑电波采集耳机
技术领域
背景技术
[0002] alpha波是与视觉皮层的闲散节律相对应的，频率为8-13Hz，振幅约为20-100μv，它在枕部是最为明显的。清醒状态下闭目时alpha波出现，睁眼、思考问题，以及有刺激时，alpha波消失而出现快波。几乎所有脑神经功能正常的人在短时间闭眼后，脑电中 alpha波幅值均可明显增强。同时，当人在做运动想象时，大脑同侧运动感觉区的mu/beta节律幅度就会升高，产生事件相关同步（ERS）现象，而对侧的mu/beta节律幅度就会降低，产生事件相关去同步（ERD）现象，虽然不同个体进行左右手运动想象时出现的ERD/ERS效应的程度不同，但是ERD/ERS这两种效应还是具有很明显的差异。因此，我们可以通过利用人睁眼和闭眼的动作来调节alpha波以及进行左右手运动想象来产生ERD/ERS现象相结合的方法来实现对相关的BCI的操作。
[0003] 在目前的脑机接口领域，脑电的采集装置一般都是用传统的脑电帽，它是通过各种导线连接的包裹着整个头部的头套，使用打脑电膏的方式来采集脑电信号。这种传统的脑电帽采集装置线路繁琐，结构复杂，体积笨重，操作不易，不便于携带；在目前休闲娱乐领域，主要是使用键盘、鼠标或者游戏手柄等来操作游戏。然而脑机接口的出现为人们提供一种新的娱乐方式，通过使用这种无线脑电波采集耳机来将脑电信号与游戏相结合，将会对人们的娱乐和休闲方式产生一次革命性的全新游戏实现方式，使得大脑信号直接控制外部设备的想法成为可能；在医学邻域，脑机接口技术直接而迫切的应用是为思维正常而有运动功能障碍的人提供一种对外界环境进行交流和控制的途径，脑电测量是医学诊断的重要方法，目前的脑电测量的方法就是使用脑电帽来检测脑电信息，然而这种脑电帽使用时间不长，阻抗不稳定以及被试者的活动范围受导线的长度限制，对行动不便的患者带来很大的困难。发明内容
[0004] 本实用新型提供了一种无线脑电波采集耳机，以用于解决传统的脑电帽采集装置结构复杂、体积笨重、操作不易、不便于携带等问题。
[0005] 本实用新型的技术方案是：一种无线脑电波采集耳机，包括位于头顶部分的两个干电极传感器Ⅰ1a、预处理模块2以及模数转换模块3，位于前额部分的一个干电极传感器Ⅱ1b，位于耳朵部分无线蓝牙发射器4以及电源模块5；
[0006] 所述电源模块5用于供电；干电极传感器Ⅰ1a、干电极传感器Ⅱ1b将采集的脑电信号输入到预处理模块2进行放大、滤波处理，经放大、滤波处理的信号通过模数转换模块3转换为数字信号，无线蓝牙发射器4将数字信号发射出去。
[0007] 所述头顶部分还设有软护垫6。
[0008] 其中，干电极传感器是由g.tec公司生产的g.SAHARA型号的主动干电极。
[0009] 所述预处理模块2由一级放大电路8、高通滤波电路9、二级放大电路10、低通滤波电路11、50HZ工频滤波电路12、三级放大电路13构成的；其中脑电信号经一级放大电路8放大100倍，通过高通滤波电路9过滤掉低于0.05Hz的频段；脑电信号再经二级放大电路10放大50倍，通过低通滤波电路11过滤掉高于100Hz的频段，经50Hz工频滤波电路12过滤掉50Hz工频干扰；脑电信号经三级放大电路13放大10倍后传递至模数转换模块3。
[0010] 所述高通滤波电路9为0.05HzRC高通滤波电路，用于滤去频率低于0.05Hz的脑电信号；
[0011] 所述低通滤波电路11为100Hz椭圆低通滤波电路；
[0012] 所述的50Hz工频滤波电路12为有源双T陷波电路，用于过滤50Hz工频干扰。
[0013] 所述的头戴式无线蓝牙脑电波采集耳机的整体样式简单，明了，份量较轻，实用性很好，采用特殊的轻质金属及优质韧性塑料结合的外观设计，保证用户很舒适，而且很美观。
[0014] 所述的头戴式无线蓝牙脑电波采集耳机装置是由前额部分、头顶部分以及耳朵部分这三部分构成的，其中头顶部分包括两个干电极传感器Ⅰ1a、预处理模块2、模数转换模块3以及软护垫6；前额部分安装有一个干电极传感器Ⅱ1b，用于采集前额的脑电信号；位于耳朵部分的装置由无线蓝牙发射器4以及电源模块5组成的，这样的构造使得所述耳机的重量均匀分布，让用户的使用起来更加舒适。
[0015] 本实用新型的使用过程是：通过干电极传感器来采集运动想象脑电波ERD/ERS的能量变化的信号和睁眼、闭眼前额α波幅值信号再通过预处理模块2的放大滤波处理，将预处理后的模拟信号转换为数字信号，将数字信号通过无线蓝牙发射器4发射出去，终端的无线蓝牙接收器接收信号并输出到脑电波特征处理模块，将蓝牙输出的脑电信号进行特征提取，模式识别处理，将处理过的脑电信号转换为一一对应的游戏控制命令，用转换过的控制命令控制游戏的动作。
[0016] 所述的脑电波特征处理模块是采用共同空间模式（CSP）的分析方法对脑电信号进行特征提取，特征分类采用的是一对多的支持向量机方法进行分类的。（引自：Jinyi Long, Yuanqing Li, Hongtao Wang, Tianyou Yu, Jiahui Pan, and Feng Li A Hybrid Brain Computer Interface to Control the Direction and Speed of a Simulated or Real Wheelchair.2012.）。
[0017] 上述无线蓝牙接收器、脑电波特征处理模块可以集成在计算机或者游戏终端当中。
[0018] 本实用新型的有益效果是：头戴式无线蓝牙脑电波采集耳机的整体样式简单，明了，结构简单，操作方便，份量较轻且重量均匀分布，实用性很好，采用特殊的轻质金属及优质韧性塑料结合的外观设计，保证用户很舒适，而且很美观；头戴式无线蓝牙脑电波采集耳机位于头顶和前额的头箍可适当伸缩和调整，并且还有软护垫保护作用，以满足不同用户的需求；另，采用运动想象脑电波ERD/ERS的能量变化的信号和睁眼、闭眼前额alpha波强度信号结合的技术方案来实现对游戏的实时控制的设计策略，使得控制命令更多，能进行难度较大的游戏控制。附图说明
[0019] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0020] 图2是本实用新型预处理模块的电路原理图一；
[0021] 图3是本实用新型预处理模块的电路原理图二；
[0022] 图中各个标号：1a-干电极传感器Ⅰ，1b-干电极传感器Ⅱ，2-预处理模块，3-模数转换模块，4-无线蓝牙发射器，5-电源模块，6-软护垫，8-一级放大电路，9-高通滤波电路，10-二级放大电路，11-低通滤波电路，12-50HZ工频滤波电路，13-三级放大电路。
具体实施方式
[0023] 实施例1：如图1-3所示，一种无线脑电波采集耳机，包括位于头顶部分的两个干电极传感器Ⅰ1a、预处理模块2以及模数转换模块3，位于前额部分的一个干电极传感器Ⅱ1b，位于耳朵部分无线蓝牙发射器4以及电源模块5；
[0024] 所述电源模块5用于供电；干电极传感器Ⅰ1a、干电极传感器Ⅱ1b将采集的脑电信号输入到预处理模块2进行放大、滤波处理，经放大、滤波处理的信号通过模数转换模块3转换为数字信号，无线蓝牙发射器4将数字信号发射出去。
[0025] 所述头顶部分还设有软护垫6。
[0026] 实施例2：如图1-3所示，一种无线脑电波采集耳机，包括位于头顶部分的两个干电极传感器Ⅰ1a、预处理模块2以及模数转换模块3，位于前额部分的一个干电极传感器Ⅱ1b，位于耳朵部分无线蓝牙发射器4以及电源模块5；
[0027] 所述电源模块5用于供电；干电极传感器Ⅰ1a、干电极传感器Ⅱ1b将采集的脑电信号输入到预处理模块2进行放大、滤波处理，经放大、滤波处理的信号通过模数转换模块3转换为数字信号，无线蓝牙发射器4将数字信号发射出去。
[0028] 上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
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