[实用新型]可穿戴式脑功能调控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及脑电图检测及脑功能调控技术，具体地，涉及一种可穿戴式脑功能调控系统。

背景技术

随着生活条件的改善，身体的亚健康状态也越来越引起关注，失眠、健忘、注意力不集中等脑功能相关的亚健康状态会影响正常的工作与生活，并且长期的亚健康状态会发展成为抑郁症、精神分裂症等脑功能缺陷及神经退行疾病。包括精神分裂症、老年痴呆症、癫痫、抑郁、孤独症等在内的脑功能缺陷及神经退行疾病严重影响人们的生活，并且随着社会老龄化的进程加速以及环境问题加剧等原因，这些患者的数量日益增长，以孤独症(Autism)为例，截止到2014年，数据显示，每68名儿童中就有1名自闭症谱系障碍，并且男孩(发病率：1/42)比女孩(发病率：1/189)发病率要高，男女比例为4：1到5：1之间，在中国，推测自闭症患者达到1000万，这给家庭、社会带来了极大的经济负担。

精神疾病或脑功能亚健康从本质上来讲是由于大脑神经环路的异常引起的。大脑是一个由成千亿个神经元组成的器官，这些神经元形成一个相互交织的神经网络，神经网络之间通过神经元的膜电位发放进行信息的传递与整合，因此，神经环路的异常也可以认为是大脑神经网络电活动的紊乱。为了对电活动紊乱的神经环路进行调控，科学家利用光遗传(Optogenetics)技术，将特定波长的光刺激事先表达过光敏感蛋白色神经元，可以使神经元的离子通道激活或关闭，从而调控神经环路的电活动，利用这种方法来影响小白鼠的大脑，让一只患有帕金森症的小白鼠重新站立起来，甚至是重新走路。

上述提到的光遗传技术虽然能够精准到单个细胞进行神经活动的调控，但需要事先表达病毒，并且需要植入光纤，这使得光遗传技术在人体上的应用受到了限制。目前，可以用于神经环路调控的技术包括自然刺激、药物干预、电、磁、力刺激等，本质上都是改变神经网络的电活动。在这之中，自然刺激最容易使患者接受，极少副作用，但效果甚微；药物干预使用最为广泛，但其影响神经环路的方式是间接的，并伴随副作用较大；电、磁、力刺激作用较为直接，尤其是通过外部非侵入式的施加刺激干预，能够减轻患者的痛苦。

目前，无创经颅直流电刺激(transcranial Direct Current Stimulation,tDCS)结合神经影像学例如功能磁共振成像(fMRI)，正电子断层扫描成像(PET)，脑电图(EEG)，脑磁图(MEG)的发展，使得之前单纯的电刺激可以结合脑功能神经分析，tDCS也成为认知神经科学、脑科学研究，精神疾病治疗的主要手段之一。在临床上，将EEG 和tDCS结合，可用于改善睡眠质量，在实时监测用户EEG的同时，分析用户所处的睡眠阶段，当检测到用户处于深度睡眠状态时，利用tDCS刺激器施加微弱直流电刺激，使得θ和δ频带内的慢波脑电波增加，从而达到改善睡眠质量的效果。

临床上使用的方法和设备较为专业，但设备昂贵，且不便于携带，无法实现家用。随着技术的发展，出现了越来越多的可穿戴式便携的用于大脑EEG信号获取或神经环路的电刺激调控设备。例如：美国塞恩克的申请公布号为CN 105457158 A的中国专利中，涉及一种可佩带的经皮神经刺激器，设备轻便可穿戴，并且配置成佩戴在受试者的太阳穴上，且与电极组合结合安全舒适地适用于不同的头部尺寸。这些设备还可以配置成唯一的识别哪种电极耦合到了神经电刺激器，并且配置成传送可能含有电容性放电分量的合成波形以增强用户的舒适感。

HaloNeuro公司的申请公布号CN 105492067 A的实用新型专利中，介绍一种用于电刺激用户和/或检测来自用户的生物电信号的系统，该系统包括：渗透体阵列，电耦合溶液，壳体等。该系统主要解决了包括受试对象和系统的电极(多个)之间的不充分接触、在受试对象和系统的电极之间非常稳健地接触。

申请公开号为CN 102512159 B的中国专利，介绍了一种便携式无线脑电采集装置，包括与脑电采集模块输入端相连的多个用于脑电信号采集的头皮电极，头皮电极输出端与脑电信号提取模块相连，经脑电信号提取模块处理后的脑电信号输入脑电信号处理模块通过无线方式发送到脑电信号接收端。缩小了传统脑电采集系统前端电路的体积，因而具有良好的便携性，无线传输的方式解除了有线脑电采集系统对受测对象空间位置上的限制。

在上述提到的临床上的使用的专业脑电采集设备和tDCS刺激器中，虽然具有很好的使用效果，但由于医院在采购设备时考虑的是能否具有多功能，在多个科室，针对于多种诊断、治疗都能使用，而对于设备的体积，操作的复杂性，设备的成本考虑较少。因此，在家用环境中，只针对用户较为单一的使用场景中，这些专业的设备无法实现便携操作，并且成本难以负担。