CN115944852A - 一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法。一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，包括：将无线射频闭环柔性脑部电刺激装置穿戴于头部；将控制终端与装置进行信号连接；通过装置采集脑电信号并进行分析；根据分析结果，通过控制终端修改电刺激信号相关参数；通过控制终端以相关参数控制装置开始施加电刺激或结束，电刺激经装置施加至头部。本发明的使用方法，相对于传统的脑电信号采集和电刺激器件，解决了传统的脑部检测和治疗的装置需要专用的、体积大的、非柔性的以及需要专人操作、有严格操作规范的问题。

Description

一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法。

背景技术

近年来，随着研究者对脑科学不断的深入探索，脑信号分析的方法快速发展。一些大脑在不同状态下发出的脑电波信号已被检测到，如α波、β波、γ波等。它们的波长和频率各有明显的区别，人们可以通过信号处理来过滤分离出各种脑电波。同时，研究者也发现脑电波在大脑不同状态下会发生明显波动，这些波动对人体存在着重要调节作用，例如α波调节睡眠。随着可穿戴技术的发展，脑科学界对于可穿戴式的脑经皮电刺激提出了新的需求。随着这新材料、新电子器件的集成化发展，对于脑电波外部调制并通过电刺激干预和调节人脑成为了热点研究领域。越来越多的研究显示，脑电波调制和脑皮层的电刺激对治疗失眠、头晕、耳鸣、乏力、记忆力减退等脑部相关疾病具有明显效果。

然而，目前市面在售和研究中应用于脑部检测和治疗的装置一般通过专用的、体积较大的以及非柔性的医疗器械进行检测和施加电刺激，需要专门人员在特定场所进行操作，或者有严格的使用操作规范，测量时使用者往往移动不方便，没有考虑到使用者在装置运行时的舒适需求。

因此，用户对于闭环的、可穿戴的脑信号采集系统和电刺激施加系统需求更高。

发明内容

本发明针对传统的脑部检测和治疗的装置需要专用的、体积大的、非柔性的以及需要专人操作、有严格操作规范的技术问题，目的在于提供一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法。

一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，包括：

将无线射频闭环柔性脑部电刺激装置穿戴于头部；

将控制终端与所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置进行信号连接；

通过所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置采集脑电信号并进行分析；

根据所述分析结果，通过所述控制终端修改电刺激信号相关参数；

通过所述控制终端以所述相关参数控制所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置开始施加电刺激或结束，电刺激经所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置施加至头部。

作为优选方案，在需要提前停止时，通过所述控制终端对所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置结束施加电刺激。

作为优选方案，所述控制终端与所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置采用无线方式建立无线信号连接。

作为优选方案，所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置包括：

一柔性基底，具有预设形状；

一电刺激模块，具有一对电刺激电极，分别为电刺激正极和电刺激负极，一对所述电刺激电极设置在所述柔性基底上且位于贴近人体一侧；

一脑电检测模块，具有一对脑电检测电极，分别为脑电检测正极和脑电检测负极，一对所述脑电检测电极设置在所述柔性基底上且位于贴近人体一侧；

一控制电路模块，设置在所述柔性基底上，分别连接一对所述电刺激电极和一对所述脑电检测电极。

作为优选方案，所述脑电检测模块、所述控制电路模块和所述电刺激模块形成闭环控制系统，所述控制电路模块根据所述脑电检测模块采集的脑电信号控制所述电刺激模块输出的电刺激强度。

作为优选方案，所述控制电路模块包括：

一微控制器，信号输入端连接一对所述脑电检测电极；

一数模转换芯片，输入端连接所述微控制器的信号输出端，将所述微控制器输出的数字信号化转换为模拟电压信号；

一波形发生电路，输入端连接所述数模转换芯片的输出端，输出端分别连接所述电刺激正极和所述电刺激负极，将所述模拟电压信号转换为相应的波形作为电刺激信号分别传输给所述电刺激正极和所述电刺激负极。

作为优选方案，所述波形发生电路采用输出低电流的电路，所述波形发生电路输出的最大电流低于20mA。

作为优选方案，所述波形发生电路是能够输出幅值在0-1伏特范围的方波和三角波中的至少一种波形的电路；

所述波形发生电路是能调节控制传输功率、电流波形、频率和施加时间的电路。

作为优选方案，所述波形发生电路输出低频频率范围为0.1次/秒-50次/秒，所述波形发生电路输出的频率及波形通过所述控制终端进行设置。

作为优选方案，所述波形发生电路包括：

一第一运算放大器，同相输入端经第一电阻连接输出端，反相输入端接地，正电源端连接所述数模转换芯片的输出端，输出端作为方波输出端；

一第二运算放大器，同相输入端接地，反相输入端经第二电阻连接所述第一运算放大器的输出端，负电压端连接所述数模转换芯片的输出端，输出端作为三角波输出端；

一第三电阻，一端连接所述第一运算放大器的同相输入端，另一端连接所述第二运算放大器的输出端；

一第一电容，一端连接所述第二运算放大器的反相输入端，另一端连接所述第二运算放大器的输出端。

作为优选方案，所述控制电路模块包括：

一微控制器，信号输出端连接一对所述电刺激电极；

一模数转换芯片，输入端分别经第二电容、第三电容连接对应的一个所述脑电检测电极；

一采样电路，输入端连接所述模数转换芯片的输出端，输出端连接所述微控制器的信号输入端。

作为优选方案，所述电刺激电极印刷于柔性电路板上，所述电刺激电极的信号经连接线连接所述控制电路模块。

作为优选方案，所述电刺激电极为片状电极；

所述电刺激电极的直径为8mm-12mm，直径优选为10mm；

所述电刺激电极的厚度为1mm-3mm，厚度优选为2mm；

所述电刺激电极采用钢、钛、镍及其合金中的一种或多种材料组合制成；

所述电刺激电极中的电刺激正极和电刺激负极之间的圆心距离为18mm-22mm，圆心距离优选为20mm。

作为优选方案，所述脑电检测电极印刷于柔性电路板上，所述脑电检测电极的信号经转接线连接所述控制电路模块；

所述脑电检测电极的表面涂有导电凝胶。

作为优选方案，所述脑电检测电极为环形片状电极；

所述脑电检测电极的直径为13mm-17mm，直径优选为15mm；

所述脑电检测电极的厚度为0.5mm-1.5mm，厚度优选为1mm；

所述脑电检测电极采用镀金的铜箔制成，所述镀金的厚度为45nm-55nm，厚度优选为50nm；

所述脑电检测电极中的脑电检测正极和脑电检测负极之间的圆心距离为18mm-22mm，圆心距离优选为20mm。

作为优选方案，所述柔性基底用柔性基底材料制成，所述柔性基底为采用聚酰亚胺(PI)或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制成的基底层，所述柔性基底的厚度优选为0.1mm。

作为优选方案，所述柔性基上设置有连接所述电刺激正极和所述电刺激负极的通孔。

作为优选方案，所述柔性基底从上至下依次包括：

一保护膜；

一铜箔基板，用于电路印刷；

一补强层，用于增强机械强度；

所述保护膜、所述铜箔基板和所述补强层之间通过接着剂连接。

作为优选方案，所述控制终端为具有无线射频功能的移动终端或连接着终端线圈的无线射频识别控制器；

所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置还包括一无线射频模块，所述无线射频模块包括：

一无线射频线圈，设置在所述柔性基底上，可从所述控制终端获取无线传输的能量；

一电源管理芯片，输入端连接所述无线射频线圈，输出端连接所述微控制器，接收所述无线射频线圈传输的能量并转换为稳定的功率。

作为优选方案，所述无线射频线圈为印刷在所述柔性基底上的环形状线圈；

所述线圈圈数为2-4，圈数优选为3；

所述线圈直径为150mm-170mm，直径优选为160mm；

所述线圈采用铜线，所述铜线直径为0.4mm-0.6mm直径优选为0.5mm；

所述无线射频线圈的耦合频率优选为13.56MHz。

本发明的积极进步效果在于：本发明采用一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，具有如下优点：

1、本发明的使用方法，相对于传统的脑电信号采集和电刺激器件，解决了传统的脑部检测和治疗的装置需要专用的、体积大的、非柔性的以及需要专人操作、有严格操作规范的问题。克服了现有的头部电刺激方法对使用人员和使用场所有较高要求的不足，使用控制终端与无线射频闭环柔性脑部电刺激装置建立信号连接，即可完成操作，具有操作便捷、快速使用、安全等优点。

2、无线射频闭环柔性脑部电刺激装置基于柔性电子的并且集成脑电检测和电刺激，简化了头部电刺激的时间过程，降低了头部电刺激的实现成本，可以实现低电流的电刺激输出，可大幅降低使用者对于头部电刺激的恐惧，使医护工作者或个人用户更容易接受。

3、实现了闭环的脑电信号采集和头部电刺激，具有系统完整闭环，抗干扰，无线操作以及安全有效的特点。

4、有助于使用者在睡眠、活动、坐立等多种不同状态下都能使用，且很大程度保留了身体自由度以及舒适感，而且能通过控制终端实时接收信号，便捷直观，随时随地进行脑电波检测以及进行闭环的电刺激施加。

5、对人类脑科学的研究具有重大意义，可广泛用于人类脑科学的研究，为一些长期困扰人类的脑功能疾病提供了新的思路和技术解决方案。

附图说明

图1为本发明的一种实施例示意图；

图2为本发明的一种电路连接示意图；

图3为本发明输出方波示意图；

图4为本发明输出三角波示意图；

图5为本发明波形发生电路的一种电路连接示意图；

图6为本发明采集脑电信号的一种电路连接示意图；

图7为本发明电刺激模块的一种结构示意图；

图8为图7的断面图；

图9为本发明脑电检测模块的一种结构示意图；

图10为图9的断面图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1，本发明提供一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，包括如下步骤：

S1，将无线射频闭环柔性脑部电刺激装置穿戴于头部。

本发明的无线射频闭环柔性脑部电刺激装置与使用者头部直接接触，穿戴方式可以为如图1所示的类帽子型的装置直接穿戴于头部，也可以为类枕头型贴合于头部，还可以为带型贴合于头部等。目的是为了将无线射频闭环柔性脑部电刺激装置与头部接触，特别是无线射频闭环柔性脑部电刺激装置的电刺激电极和脑电检测电极分别与头部接触。

S2，将控制终端与无线射频闭环柔性脑部电刺激装置进行信号连接。

本发明的信号连接方式可以是有线或无线。无线的方式可以是本发明下述实施例中的无线射频方式，也可以是其他现有的无线方式，如wifi、蓝牙、红外、NB-IoT或LoRa等，可根据具体应用场景进行选择，优选采用无线射频方式。

本发明的控制终端和无线射频闭环柔性脑部电刺激装置可分别设置与连接方式相对应的模块以实现通讯。

本发明的控制终端可以为移动终端，如手机或平板电脑等便于携带的终端，也可以是能与无线射频闭环柔性脑部电刺激装置进行连接的终端电脑或控制器等。

S3，通过无线射频闭环柔性脑部电刺激装置采集脑电信号并进行分析。

本发明的无线射频闭环柔性脑部电刺激装置中集成了用于采集脑电信号的脑电检测模块以用于采集脑电信号，该脑电检测模块可以采用现有技术中成熟的脑电信号采集模块，优选采用本发明下述实施例中的脑电检测模块。

本发明的无线射频闭环柔性脑部电刺激装置中集成了用于分析脑电信号的控制电路模块，该控制电路模块可以采用现有技术中成熟的分析脑电信号的控制模块，优选采用本发明下述实施例中的控制电路模块。

通过无线射频闭环柔性脑部电刺激装置对采集到的脑电信号进行分析，得到分析结果，分析方法可以采用现有技术中成熟的脑电信号分析类方法或模型，从而得到脑电波特征作为分析结果。

S4，根据分析结果，通过控制终端修改电刺激信号相关参数。本发明的相关参数包括但不限于电刺激信号的波形、频率、强度和刺激时间参数。以实现设置特定的电流频率、疏密波型、功率以及施加时间，实现了和电疗仪相似的刺激效果。

该分析结果优选可以在控制终端进行显示或提示。

本步骤还可以根据脑电波特征，获取该脑电波特征中的脑电波δ波波形图，获取其频率和波宽，调整电刺激信号所需要的脉冲波形的频率和波宽与δ波保持一致。此方法不涉及分级的脑电刺激，而是参考电睡眠疗法设计，根据用户的脑电波特征而获得施加参电刺激的参数(例如此处的频率和波宽)，设置过程可通过无线射频闭环柔性脑部电刺激装置内置程序自动化的方式，不需要人为操作。而在控制终端角度，用户可调的参数优选是幅值，由于脉冲波形有方波和三角波，可在低强度时能获得最佳效应，因此可设定幅值的可调，可根据用户皮肤感觉自我调整，具体的，调整的参数范围优选为±1V，±2V，±3V。

S5，通过控制终端以相关参数控制无线射频闭环柔性脑部电刺激装置开始施加电刺激或结束，电刺激经无线射频闭环柔性脑部电刺激装置施加至头部。

本发明使用控制终端与无线射频闭环柔性脑部电刺激装置建立信号连接，即可完成操作，具有操作便捷、快速使用、安全等优点。这种操作方式，克服了现有的头部电刺激方法对使用人员和使用场所有较高要求的不足，简化了头部电刺激的实现过程，降低了头部电刺激的实现成本。通过采集脑电信号来修改电刺激信号相关参数的方式，实现了闭环的脑电检测与头部电刺激，具有系统完整闭环，抗干扰以及安全有效的特点。

在一些实施例中，在需要提前停止时，通过控制终端对无线射频闭环柔性脑部电刺激装置结束施加电刺激。

在一些实施例中，控制终端与无线射频闭环柔性脑部电刺激装置采用无线方式建立无线信号连接。在此场景下，控制终端和无线射频闭环柔性脑部电刺激装置均内置有用于无线的无线通信模块。

在一些实施例中，参照图1和图2，无线射频闭环柔性脑部电刺激装置包括柔性基底100、电刺激模块200、脑电检测模块300和控制电路模块400。

柔性基底100具有预设形状，可根据实际场景需要预设不同形状，如图1所示的类帽子型，也可以为其他形状，如类枕头型或带状等。

电刺激模块200具有一对电刺激电极，分别为电刺激正极210和电刺激负极220，一对电刺激电极设置在柔性基底100上且位于贴近人体一侧。通过电刺激模块200实现了在头部表面施加电刺激。如图1中所示的柔性基底100，则电刺激电极设置在柔性基底100的内侧，优选设置在柔性基底100内侧的顶部，以使类帽子型的柔性基底100被使用者穿戴后，电刺激电极位于使用者靠近头顶位置。

脑电检测模块300具有一对脑电检测电极，分别为脑电检测正极310和脑电检测负极320，一对脑电检测电极设置在柔性基底100上且位于贴近人体一侧。通过脑电检测模块300实现了在头部表面脑电信号的闭环采集。如图1中所示的柔性基底100，则脑电检测电极设置在柔性基底100的内侧，优选设置在柔性基底100内侧的前方，以使类帽子型的柔性基底100被使用者穿戴后，脑电检测电极位于使用者靠近额头位置。

控制电路模块400设置在柔性基底100上，控制电路模块400分别连接一对电刺激电极和一对脑电检测电极。控制电路模块400接收脑电检测电极采集的脑电信号，并对脑电信号进行分析，把分析结果传输给与控制电路模块400进行信号连接的控制终端，控制电路模块400还接收控制终端传输的电刺激信号相关参数，将相关参数转换成电刺激信号作用至电刺激电极，以使得电刺激信号传输到使用者皮肤。

本实施例使用柔性的、集成的、闭环的脑电信号采集和头部电刺激装置，简化了头部电刺激的时间过程，降低了头部电刺激的实现成本，本装置可以实现低电流的电刺激输出，可大幅降低使用者对于头部电刺激的恐惧，使医护工作者或个人用户更容易接受。

在一些实施例中，脑电检测模块300、控制电路模块400和电刺激模块200形成闭环控制系统，控制电路模块400根据脑电检测模块300采集的脑电信号控制电刺激模块200输出的电刺激强度。

在一些实施例中，参照图2，控制电路模块400包括微控制器410、数模转换芯片420和波形发生电路430。

微控制器410的信号输入端分别连接电刺激正极210和电刺激负极220。微控制器410的信号输出端连接数模转换芯片420的输入端，数模转换芯片420的输出端连接波形发生电路430的输入端，波形发生电路430的输出端分别连接电刺激正极210和电刺激负极220。数模转换芯片420将微控制器410输出的数字信号化转换为模拟电压信号。波形发生电路430将模拟电压信号转换为相应的波形作为电刺激信号分别传输给电刺激正极210和电刺激负极220。

在一些实施例中，微控制器410选用德州仪器公司的MSP430FR5959，是较为成熟的MSP系列商业芯片，此类控制器有多种替代方案，满足低功耗需求和体积大小要求即可。

在一些实施例中，当微控制器410选用德州仪器公司的MSP430FR5959时，微控制器410的片内内置有数模转换芯片420。

在一些实施例中，波形发生电路430采用输出低电流的电路，波形发生电路430输出的最大电流低于20mA，低电量保证用电安全。

在一些实施例中，波形发生电路430是能够输出幅值在0-1伏特范围的方波和三角波中的至少一种波形的电路，以通过控制终端设置特定的电流频率、疏密波型、功率以及施加时间，实现了和电疗仪相似的刺激效果。如图3所示，波形发生电路430输出的是方波，将该方波作为电刺激信号分别传输给电刺激正极210和电刺激负极220。如图4所示，波形发生电路430输出的是三角波，将该三角波作为电刺激信号分别传输给电刺激正极210和电刺激负极220。

波形发生电路430是能调节控制传输功率、电流波形、频率和施加时间的电路。

在一些实施例中，波形发生电路430输出低频频率范围为0.1次/秒-50次/秒(即0.1Hz-50Hz之间的频率波形)，波形发生电路430输出的频率及波形通过控制终端进行设置。

在一些实施例中，本发明的波形发生电路430可以采用现有技术中成熟的波形发生器，优选采用如下电路结构的波形发生电路：

参照图5，波形发生电路430包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1。

第一运算放大器U1的同相输入端经第一电阻R1连接第一运算放大器U1的输出端，第一运算放大器U1的反相输入端接地，第一运算放大器U1的正电源端连接数模转换芯片420的输出端，第一运算放大器U1的输出端作为方波输出端分别连接电刺激正极210和电刺激负极220。

第二运算放大器U2的同相输入端接地，第二运算放大器U2的反相输入端经第二电阻R2连接第一运算放大器U1的输出端，第二运算放大器U2的负电压端连接数模转换芯片420的输出端，第二运算放大器U2的输出端作为三角波输出端分别连接电刺激正极210和电刺激负极220。

第三电阻R3的一端连接第一运算放大器U1的同相输入端，第三电阻R3的另一端连接第二运算放大器U2的输出端。

第一电容C1的一端连接第二运算放大器U2的反相输入端，第一电容C1的另一端连接第二运算放大器U2的输出端。

第一运算放大器U1和第二运算放大器U2作为波形发生电路430的主要工作器件优选选用亚德诺半导体公司的AD8605。考虑到电路中不存在负电势，在经皮电刺激输入端添加了适当的直流电压偏置，以保证所输出的电压信号能够维持在正电压。上述设计是采用恒电势仪原理设计电刺激施加电路，此电路能够实现方波输出及三角波输出，可使用本电路输出0.1Hz-50Hz之间的频率波形以及输出幅值在0-1V的电压信号。

在一些实施例中，参照图2和图6，控制电路模块400还包括模数转换芯片440和采样电路450。

模数转换芯片440的输入端分别经第二电容C2、第三电容C3连接对应的一个脑电检测电极。例如图6中所示，第二电容C2的一端连接模数转换芯片440的输入端，第二电容C2的另一端连接脑电检测正极310。第三电容C3的一端连接模数转换芯片440的输入端，第三电容C3的另一端连接和脑电检测负极320。

采样电路450的输入端连接模数转换芯片440的输出端，采样电路450的输出端连接微控制器410的信号输入端。

在一些实施例中，模数转换芯片440采用AD8233芯片实现模数转换。

在一些实施例中，第二电容C2和第三电容C3均采用电容为10μF的电容器。

在一些实施例中，采样电路450包括依次连接的滤波模块和放大模块，经模数转换芯片440将脑电检测电极采集的脑电信号转换为数字信号后，依次经滤波和放大后传输给微控制器410。

在一些实施例中，参照图7和图8，电刺激电极的电刺激正极210和电刺激负极220分别并排印刷于柔性电路板230上，此柔性电路板230为铜箔基板或柔性覆铜的聚酰亚胺(PI)，电刺激正极210和电刺激负极220的信号分别经连接线240连接控制电路模块400。

当控制电路模块400包括微控制器410、数模转换芯片420和波形发生电路430时，波形发生电路430及其内的运算放大器431均设置在靠近电刺激正极210和电刺激负极220的柔性电路板230上。

在一些实施例中，电刺激电极为片状电极；电刺激电极的直径为8mm-12mm，直径优选为10mm；电刺激电极的厚度为1mm-3mm，厚度优选为2mm；电刺激电极采用钢、钛、镍及其合金中的一种或多种材料组合制成；电刺激电极中的电刺激正极210和电刺激负极220之间的圆心距离为18mm-22mm，圆心距离优选为20mm。

在一些实施例中，参照图9和图10，脑电检测电极的脑电检测正极310和脑电检测负极320分别印刷于柔性电路板330上，此柔性电路板330为铜箔基板或柔性覆铜的聚酰亚胺(PI)，此柔性电路板330可与柔性电路板230合并为同一块柔性电路板作为柔性基底100的一部分，此时控制电路模块400和无线射频模块500也印刷于此柔性电路板上。脑电检测正极310和脑电检测负极320的信号分别经转接线340连接控制电路模块400。转接线340和连接线240均优选采用用于柔性基底器件连接的封装好的细铜线，细铜线优选为直径为10微米的绝缘包被铜丝。

脑电检测电极的表面涂有导电凝胶350。

在一些实施例中，脑电检测电极为环形片状电极；脑电检测电极的直径为13mm-17mm，直径优选为15mm；脑电检测电极的厚度为0.5mm-1.5mm，厚度优选为1mm；脑电检测电极采用镀金的铜箔制成，镀金的厚度为45nm-55nm，厚度优选为50nm；脑电检测电极中的脑电检测正极310和脑电检测负极320之间的圆心距离为18mm-22mm，圆心距离优选为20mm。

在一些实施例中，柔性基底100采用柔性基底材料，可以选用聚酰亚胺(PI)或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)，具有重量轻，厚度薄，柔软可弯曲的特征，柔性基底100作为保护膜起到表面绝缘的功能；也就是说柔性基底100是可以延展的，在一定程度内变形和弯折，能够随皮肤的变形而变形，从而对电路进行保护。柔性基底100的厚度优选为0.1mm。

在一些实施例中，柔性基上设置有连接电刺激正极210和电刺激负极220的通孔，通孔的形状、大小不受限制。

在一些实施例中，柔性基底100从上至下依次包括保护膜、铜箔基板和补强层。铜箔基板用于电路印刷。补强层用于增强机械强度。保护膜、铜箔基板和补强层之间通过接着剂连接。

在一些实施例中，控制终端为具有无线射频功能的移动终端或连接着终端线圈的无线射频识别控制器。

参照图2，无线射频闭环柔性脑部电刺激装置还包括无线射频模块500，无线射频模块500包括无线射频线圈510和电源管理芯片520。

无线射频线圈510设置在柔性基底100上，无线射频线圈510可从控制终端获取无线传输的能量。

电源管理芯片520的输入端连接无线射频线圈510，电源管理芯片520的输出端连接微控制器410的通信端。电源管理芯片520接收无线射频线圈510传输的能量并转换为稳定的功率发送给微控制器410。

本实施例基于无线射频技术，通过无线射频可以传输信息和能量，具有此类功能的设备产生射频场将能量无线传输到无线射频线圈510中，无线射频线圈510耦合互感后由相连的电源管理芯片520处理此能量后转化为稳定功率传输给微控制器410，由微控制器410进行系统控制，进而控制波形产生和电刺激的施加。

在一些实施例中，无线射频线圈510为印刷在柔性基底100内的环形状线圈。线圈圈数为2-4，圈数优选为3；线圈直径为150mm-170mm，直径优选为160mm；线圈采用铜线，铜线直径为0.4mm-0.6mm直径优选为0.5mm，分别在内圈和外圈使用导线引出到电源管理芯片520。无线射频线圈510的耦合频率优选为13.56MHz。

在一些实施例中，电源管理芯片520选用恩智浦公司的NT3H211，可以通过无线射频耦合能量，并通过内部的电源管理模块调制出0-1V的电压输出，给控制电路模块400供电。

在一些实施例中，具有无线射频功能的设备如手机，可向无线射频线圈510传输功率，基于法拉第电磁感应效应无线射频线圈510进行能量的收集及传输到电源管理芯片520，能量传输从智能手机的NFC模块发出，通过线圈的耦合互感传递至装置的无线射频线圈510，与无线射频线圈510连接的电源管理芯片520从无线射频线圈510处获得能量，并将能量通过内部电源管理电路继续向后端电路传输，后端的MSP商业芯片在电源管理芯片520提供的能量下工作，并通过单片机的片内数模转换芯片420将电压信号传递到电刺激正极210和电刺激负极220，智能手机应用软件通过调用内部NFC驱动相关的应用程序接口(API)来设置电源管理芯片520传输能量的参数，并在手机界面中显示目前进行电刺激的参数。

本装置可以实现低电流的电刺激输出，可大幅降低使用者对于头部电刺激的恐惧，使用具有无线射频功能的手机或者射频识别控制器即可完成操作，具有操作便捷、快速使用、安全等优点，使医护工作者或个人用户更容易接受。根据以上优点，本发明的装置及方法可广泛用于头部电刺激的相关领域。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (17)

1.一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，包括：

将无线射频闭环柔性脑部电刺激装置穿戴于头部；

将控制终端与所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置进行信号连接；

通过所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置采集脑电信号并进行分析；

根据所述分析结果，通过所述控制终端修改电刺激信号相关参数；

通过所述控制终端以所述相关参数控制所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置开始施加电刺激或结束，电刺激经所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置施加至头部。

2.如权利要求1所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，在需要提前停止时，通过所述控制终端对所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置结束施加电刺激。

3.如权利要求1所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述控制终端与所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置采用无线方式建立无线信号连接。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置包括：

一柔性基底，具有预设形状；

一电刺激模块，具有一对电刺激电极，分别为电刺激正极和电刺激负极，一对所述电刺激电极设置在所述柔性基底上且位于贴近人体一侧；

一脑电检测模块，具有一对脑电检测电极，分别为脑电检测正极和脑电检测负极，一对所述脑电检测电极设置在所述柔性基底上且位于贴近人体一侧；

一控制电路模块，设置在所述柔性基底上，分别连接一对所述电刺激电极和一对所述脑电检测电极。

5.如权利要求4所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述脑电检测模块、所述控制电路模块和所述电刺激模块形成闭环控制系统，所述控制电路模块根据所述脑电检测模块采集的脑电信号控制所述电刺激模块输出的电刺激强度。

6.如权利要求4所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述控制电路模块包括：

一微控制器，信号输入端连接一对所述脑电检测电极；

一数模转换芯片，输入端连接所述微控制器的信号输出端，将所述微控制器输出的数字信号化转换为模拟电压信号；

一波形发生电路，输入端连接所述数模转换芯片的输出端，输出端分别连接所述电刺激正极和所述电刺激负极，将所述模拟电压信号转换为相应的波形作为电刺激信号分别传输给所述电刺激正极和所述电刺激负极。

7.如权利要求6所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述波形发生电路采用输出低电流的电路，所述波形发生电路输出的最大电流低于20mA；

所述波形发生电路是能够输出幅值在0-1伏特范围的方波和三角波中的至少一种波形的电路；

所述波形发生电路是能调节控制传输功率、电流波形、频率和施加时间的电路；

所述波形发生电路输出低频频率范围为0.1次/秒-50次/秒，所述波形发生电路输出的频率及波形通过所述控制终端进行设置。

8.如权利要求4所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述控制电路模块包括：

一微控制器，信号输出端连接一对所述电刺激电极；

一模数转换芯片，输入端分别经第二电容、第三电容连接对应的一个所述脑电检测电极；

一采样电路，输入端连接所述模数转换芯片的输出端，输出端连接所述微控制器的信号输入端。

9.如权利要求4所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述电刺激电极印刷于柔性电路板上，所述电刺激电极的信号经连接线连接所述控制电路模块。

10.如权利要求4所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述电刺激电极为片状电极；

所述电刺激电极的直径为8mm-12mm，直径优选为10mm；

所述电刺激电极的厚度为1mm-3mm，厚度优选为2mm；

所述电刺激电极采用钢、钛、镍及其合金中的一种或多种材料组合制成；

所述电刺激电极中的电刺激正极和电刺激负极之间的圆心距离为18mm-22mm，圆心距离优选为20mm。

11.如权利要求4所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述脑电检测电极印刷于柔性电路板上，所述脑电检测电极的信号经转接线连接所述控制电路模块；

所述脑电检测电极的表面涂有导电凝胶。

12.如权利要求4所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述脑电检测电极为环形片状电极；

所述脑电检测电极的直径为13mm-17mm，直径优选为15mm；

所述脑电检测电极的厚度为0.5mm-1.5mm，厚度优选为1mm；

所述脑电检测电极采用镀金的铜箔制成，所述镀金的厚度为45nm-55nm，厚度优选为50nm；

所述脑电检测电极中的脑电检测正极和脑电检测负极之间的圆心距离为18mm-22mm，圆心距离优选为20mm。

13.如权利要求4所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述柔性基底用柔性基底材料制成，所述柔性基底为采用聚酰亚胺或者聚二甲基硅氧烷材料制成的基底层，所述柔性基底的厚度优选为0.1mm。

14.如权利要求4所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述柔性基上设置有连接所述电刺激正极和所述电刺激负极的通孔。

15.如权利要求4所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述柔性基底从上至下依次包括：

一保护膜；

一铜箔基板，用于电路印刷；

一补强层，用于增强机械强度；

所述保护膜、所述铜箔基板和所述补强层之间通过接着剂连接。

16.如权利要求4所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述控制终端为具有无线射频功能的移动终端或连接着终端线圈的无线射频识别控制器；

所述无线射频闭环柔性脑部电刺激装置还包括一无线射频模块，所述无线射频模块包括：

一无线射频线圈，设置在所述柔性基底上，可从所述控制终端获取无线传输的能量；

一电源管理芯片，输入端连接所述无线射频线圈，输出端连接所述微控制器，接收所述无线射频线圈传输的能量并转换为稳定的功率。

17.如权利要求16所述的一种无线射频闭环柔性脑部电刺激方法，其特征在于，所述无线射频线圈为印刷在所述柔性基底上的环形状线圈；

所述线圈圈数为2-4，圈数优选为3；

所述线圈直径为150mm-170mm，直径优选为160mm；

所述线圈采用铜线，所述铜线直径为0.4mm-0.6mm直径优选为0.5mm；

所述无线射频线圈的耦合频率优选为13.56MHz。

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