用于生物特征识别研究的头套的制作方法

1.本发明涉及头戴式耳机，并且更具体地，本发明涉及具有集成脑电图和眼动追踪传感器的头戴式耳机。


背景技术：

2.生物特征识别研究是一项旨在使用不同的生物特征识别设备捕获来自人的信号来探索和理解人类的认知和情感行为的研究。生物特征识别设备是那些帮助捕捉人类生命和生理信号的设备。这些信号包括从大脑捕获到的脑信号、从眼球运动和瞳孔捕获到的视觉信号、从呼吸捕获到的呼吸信号、从胸部捕获到的心率、体温等。
3.典型的生物特征识别研究可以包括几种类型的装备，其中几种可能是笨重的。不同类型的装备被用于测量不同的生物特征识别或精神状态。多个装备必须被同时使用，以获得关于影响精神状态的不同因素的相互关系的见解。eeg设备通常被用于研究脑电活动。eeg头戴式耳机通常包括许多电极，这些电极被放置在头皮上的不同位置。可以遵循所实践的标准，用于定位用于附接电极的精确位置。类似地，取决于研究的目的，其它电极或传感器可以被用于测量不同的心理和生理参数。
4.尽管对于研究，更多的数据总是更好的，然而，必须使用几种类型的装备，这对于研究的参与者或患者来说可能是令人沮丧的。因此，需要一种能够同时测量两个或更多个参数并且易于佩戴的紧凑型设备。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的因此针对具有多个电极或传感器的可穿戴头套，用于测量两个或更多个参数。
6.本发明的另一个目的是，所公开的头套能够容易地适应不同的头部尺寸和形状。
7.本发明的另一个目的仍然是，所公开的头套可以调整到眼睛的位置。
8.本发明的再一个目的是，所公开的头套具有足够的运动自由度。
9.在一个方面，公开了用于对人类受试者进行生物特征识别研究的头套。所公开的头套是在实验室、家庭和办公室环境中均可以使用的便携式头套。头套足够灵活，以允许适应不同的头部尺寸。头套包括可以围绕头部佩戴的框架。多个桥从框架延伸到头皮上方。每个桥具有可滑动地耦接到桥的一个或多个电极壳体。每个壳体具有用于检测大脑电活动的电极。每个桥可以可枢转地耦接到框架，用于桥相对于框架的有限运动。头套还包括从框架延伸的前额桥。前额桥从框架延伸到眼睛的中部并且前额桥的尖端进一步具有用于追踪两只眼睛的运动的一个或多个光学传感器。
10.在一个方面，桥的长度可以被调整。每个桥可以包括通过可扩张的接头连接的一个或多个节段，可扩张的接头允许节段彼此延伸和缩回。桥可以被移除和更换。类似地，电极壳体可以被移除和更换。前额桥在长度上可以调整。此外，前额桥可以被移除和更换。
11.本文实施例的这些和其它目的和优点将从以下结合附图进行的详细描述中变得
显而易见。
附图说明
12.结合于此的附图构成说明书的一部分并示出了本发明的实施例。与说明书一起，附图进一步解释了本发明的原理，并使相关技术领域的技术人员能够完成和使用本发明。
13.图1是根据本发明的示例性实施例的头套的透视图。
14.图2示出了根据本发明的示例性实施例的头套的另一个实施例。
15.图3示出了根据本发明的示例性实施例的具有电极壳体的桥。
16.图4示出了根据本发明的示例性实施例的头套的另一个实施例。
具体实施方式
17.现在将参考附图更全面地描述主题，附图构成本发明的一部分，并且通过举例说明的方式显示了具体的示例性实施例。然而，主题可以以各种不同的形式体现，并且因此所涵盖或要求保护的主题旨在被解释为不限于本文所阐述的任何示例性实施例；示例性实施例被提供仅仅是说明性的。同样，对于要求保护的或涵盖的主题的合理宽泛的范围是预期的。除其它外，例如，主题可以被体现为方法、设备、部件或系统。因此，下面的详细描述不旨在在限制意义上理解。
18.词语“示例性”在本文中用于意味着“作为示例、实例或说明。”本文中描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例优选或有利。同样，术语“本发明的实施例”不要求本发明的所有实施例都包括所讨论的特征、优点或操作模式。
19.本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明的实施例。如本文所用，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(include)”和/或“包括(including)”，当在本文中使用时，指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组。
20.以下详细描述包括执行本发明示例性实施例的最佳当前设想模式或多个模式。描述不应以限制的意义理解，而仅仅是为了说明本发明的一般原理的目的，因为本发明的范围将由任何由此产生的专利的允许权利要求来最佳地限定。
21.参考图1，其示出了佩戴在头部上的头套的示例性实施例。头套包括越过头部顶部的框架100。可以看到从框架100延伸出的三个桥110。框架可以沿其长度包括多个槽。一个或多个这样的桥可以在这些槽处被耦接到框架。这些桥在头部的头皮上方延伸并支撑eeg电极。由于必须调整eeg电极的位置，因此框架允许在不同位置(即槽)处耦接桥。框架的槽也可以为头皮上方的桥提供有限的横向移动。每个桥可以包括通过可扩张接头130连接的两个或更多个节段。每个节段都可以分别延伸和缩回到相邻的节段。因此，公开了一种多功能头套，其允许移除、更换和调整桥，用于电极的精确定位。
22.图1进一步示出了在桥的末端处的电极壳体120。电极壳体120包括用于测量大脑电活动的eeg电极。电极壳体可以可滑动地安装到允许调整头皮上电极的位置的桥。在图1中也可以看到前额桥140从框架的前端延伸。前额桥朝向眼睛的中部延伸。前额桥可以通过
可以允许调整前额桥长度的可扩张接头150连接到框架。在桥的末端可以看到通过轴从前额桥延伸的传感器单元160。传感器单元包括一个或多个眼动追踪传感器，诸如光学传感器。在一种实施方式中，对于每只眼睛，传感器单元可以包括两个传感器。将传感器单元连接到前额桥的轴可以是半刚性的，即足够刚性以将传感器单元保持在适当位置并且足够柔性以允许调整传感器单元相对于眼睛的位置。此外，前额桥可以可滑动地耦接到可以允许前额桥的横向运动的框架。前额桥可以在左右方向轻微移动，以完美适应。对于可滑动地耦接，将前额桥附接到框架的接头可以是纵向槽并且前额桥可以沿着槽滑动。可替选地，可以在框架上提供用于前额桥的多个附接点。附接点可以被紧密间隔开，用于对前额桥的微小调整。前额桥可以从一个附接点移除并被附接到另一个附接点。附加的，多于一个的前额桥在本发明的范围内。
23.所公开的头套可以容易地被调整到不同的头部尺寸和头部形状。此外，带有光学传感器的前额桥可以容易地被调整到脸上不同的眼睛位置。在优选实施例中，所公开的头套是统一的、模块化的、可调整的和灵活的硬件，其集成了eeg和眼动追踪(eye-tracking，et)的功能。所公开的头套通过提供在不同位置设置传感器的自由度和灵活性以及在一个框架中具有传感器的不同组合的可能性而是有利的。
24.图2示出了佩戴在头部上的头套的另一个实施例。头套包括围绕头部后部佩戴并邻近耳朵的框架210。可以看到四个桥220从框架延伸到佩戴者头部的头皮上方。前额桥230还从框架的末端部分朝向眼睛的中部延伸。被定位在眼睛中部附近的前额桥上的传感器单元240可以追踪眼睛的运动。
25.图3示出了安装在桥310上的电极壳体的示例性实施例。电极壳体320包括具有eeg电极的基座部分。电极壳体的顶部具有槽和帽，其中桥穿过槽。电极壳体可以在桥上滑动。帽可以被设置有将电极壳体锁定在桥上的机构。
26.图4示出了头套的另一实施例，该头套具有被定位在两个耳朵上方并与之相邻的一对框架400。可以看到连接两个框架的一对弹性带410。两个弹性带410可被用于将头套佩戴在头部上。弹性带将两个框架保持在头部上，其中弹性带的弹性允许头套适应不同形状和大小的头部。每个框架400包括纵向槽430。可以看到被可滑动地安装到纵向槽430的桥420。桥的两端被耦接到两个框架的纵向槽并且桥在头部上方延伸。可以通过借助纵向槽进行滑动来在头部上方调整桥的位置。此外，桥可以被移除并由另一个桥替换。可以看到可滑动地耦接到桥的电极壳体440。期望数量的电极壳体可以被耦接到桥。所公开的头套可以通过添加和更换诸如桥、电极壳体、前额桥以及传感器单元的部件来定制，使得头套具有多功能性。图4中所示的桥具有允许调整桥的长度的可扩张接头450。因此，根据需求，一个或多个桥可以被添加到框架。类似地，一个或多个电极可以被耦接到桥。电极在头皮上的位置可以通过对桥和电极壳体的位置稍作调整来调整。桥的弹性和可扩展性允许头套可以轻松调整，以便佩戴在头部上。在需要时也可以拆卸和重新安装前额桥。传感器单元可以用不同的传感器替换。
27.要理解的是，上述公开已经描述了使用电极来测量脑活动。测量脑活动的任何其它传感器可以被并入而不脱离本发明的范围。例如，功能性近红外光谱(functional near-infrared spectroscop，fnirs)是已知的神经成像技术。此外，附图示出了邻近眼睛中部的传感器单元或相机。然而，只要相机可以追踪眼睛的运动，相机就可以被定位在任何地方而
不脱离本发明的范围。附加地，可以使用多于一个的传感器单元或相机来追踪双眼的运动。例如，可以使用两个相机，即分别用于追踪左眼和右眼运动的左相机和右相机。通常，眼睛线在本文中被描述为从左眼的中心延伸到达右眼的假想线。前额桥可以在这条眼睛线附近延伸。也许两个或更多个前额桥可以朝向眼睛线延伸。也许左前额桥在左眼附近延伸，而右前额桥朝向右眼延伸，即在眼睛上方稍高。耦接到左前额桥和右前额桥的尖端的左相机和右相机可以分别面对左眼和右眼。
28.尽管本发明的之前书面描述使得本领域普通技术人员能够完成和使用目前被认为是其最佳的模式，但是本领域普通技术人员将理解并明白存在本发明的具体实施例、方法和示例的变型、组合和等同物。本发明因此不应受上述实施例、方法和示例的限制，而是受在如所要求保护的本发明的范围和精神内的所有实施例和方法的限制。

技术特征：
1.一种头套组件，包括：框架，其被配置为佩戴在佩戴者的头部上；至少一个桥，其可枢转地且可移除地耦接到所述框架，所述至少一个桥在所述头部的头皮上方延伸；至少一个壳体，其可滑动地安装到所述至少一个桥，所述至少一个壳体具有用于测量脑活动的一个或多个传感器；一个或多个前额桥，其被耦接到所述框架并且朝向眼睛线延伸，所述眼睛线在左眼和右眼之间延伸；以及一个或多个相机，其被耦接到所述一个或多个前额桥并被配置成追踪左眼和右眼的运动。2.根据权利要求1所述的头套，其中，所述桥包括通过可扩张的接头耦接的多个节段，所述多个节段中的每个节段能够相对于相邻节段延伸和缩回。3.根据权利要求1所述的头套，其中，所述一个或多个前额桥通过可扩张的接头被耦接到所述框架，所述可扩张的接头允许所述一个或多个前额桥在长度上被调整。4.根据权利要求1所述的头套，其中，所述一个或多个前额桥可滑动地耦接所述框架，允许所述一个或多个前额桥相对于所述框架的横向运动。5.根据权利要求1所述的头套，其中，所述框架包括多个紧密间隔开的附接点，其被沿水平轴布置以用于附接所述一个或多个前额桥。6.根据权利要求1所述的头套，其中，所述头套包括枢转地耦接到所述框架的两个至六个桥。7.根据权利要求1所述的头套，其中，所述一个或多个相机通过半刚性轴被耦接到所述一个或多个前额桥，所述半刚性轴允许调整所述一个或多个相机相对于眼睛的位置。8.根据权利要求1所述的头套，其中，所述壳体具有包括电极的基座，槽被配置在所述基座上并允许桥穿过，其中所述壳体在所述桥上滑动。9.根据权利要求8所述的头套，其中，所述壳体还具有帽，所述帽被配置为锁定所述壳体在所述桥上的运动。10.根据权利要求1所述的头套，其中，所述框架沿其长度具有多个槽，所述至少一个桥被可互换地耦接到所述多个槽中的任何一个。11.根据权利要求1所述的头套，其中，左前额桥和右前额桥分别朝向左眼和右眼延伸，左相机被耦接到所述左前额桥，且右相机被耦接到所述右前额桥。12.根据权利要求1所述的头套，其中，所述壳体的一个或多个传感器是eeg电极。

技术总结
公开了一种用于对人体受试者的生物特征识别研究的头套。头套包括可以围绕头部佩戴的框架。一个或多个桥从框架延伸到头皮上方。每个桥具有耦接到桥的一个或多个电极壳体。每个壳体具有用于测量大脑电活动的电极。每个桥可枢转地耦接到框架，用于桥相对于框架的有限运动。头套还包括一个或多个前额桥，前额桥从框架朝向眼睛的中部延伸。前额桥的尖端具有用于追踪眼睛的运动的传感器单元。追踪眼睛的运动的传感器单元。追踪眼睛的运动的传感器单元。


技术研发人员：穆罕默德
受保护的技术使用者：马西赫
技术研发日：2021.01.29
技术公布日：2023/10/5