8連接。
[0031]本實施例中，電源模塊004有多種實現方式:首先，電源模塊可以是可充電紐扣鋰電池和USB充電電路，可以方便地通過USB線連接電腦或者車載充電器等進行充電；其次，電源模塊004可以是可更換的電池，電源電量不足時直接更換電池，方便快捷;第三，電源模塊004還可以是可充電紐扣鋰電池和染料敏化型光伏發電模塊的組合，通過所述染料敏化型光伏發電模塊持續對所述可充電紐扣鋰電池進行充電，可以保證電源的供電。
[0032]本實施例中，頭環主機002內側采用貼合用戶頭部的曲面設計，在頭環主機的內側設置有三個電極，分別為探查電極009，地電極010，參考電極011。
[0033]本實施例中，頭帶001為寬松緊帶，用戶佩戴時可以輕松拉開，佩戴后頭帶001收縮使電極009、010、011可以有效和用戶前額接觸。
[0034]本實施例中，生物電信號預處理模塊006從探測電極009、參考電極011、地電極010獲取用戶前額的原始生物電信號，進行差分放大、濾波、AD轉換等預處理后送入CPU 007，CPU 007對數字化的生物電信號再次處理計算后判斷是否觸發提醒模塊008動作。
[0035]本實施例中，所述生物電信號包括腦電信號(EEG)、肌電信號(EMG)、眼電信號(E0G)，所述腦電信號包括用戶的專注度與放松度;所述肌電信號包括用戶的皺眉、咬牙等特征面部動作產生的特征肌電信號;所述眼電信號包括水平眼動、眨眼等。其中所述專注度與放松度信號可以用于用戶精神狀態的評估。所述皺眉、咬牙等面部肌電信號，可以分別用于觸發和/或關閉提醒模塊008動作。所述水平眼動、眨眼頻率和閉眼時間長短等眼電信號，可以評估用戶的精神狀態。
[0036]本實施例中，提醒模塊008為振動器或發聲器，受CPU007控制。CPU 007判斷是否觸發或關閉提醒模塊008動作的信號包括上述的腦電信號(EEG)、肌電信號(EMG)和眼電信號(EOG)以及它們的組合。觸發提醒模塊008動作的模式，除了微處理器通過上述信號判斷出用戶的疲勞狀態或不恰當的頭部姿態外，還有用戶通過特定動作主動激發的方式，比如通過咬牙或連續眨眼等觸發提醒模塊動作。
[0037]本實施例中，電極采用親和皮膚的導電材料，具有優秀的舒適性和傳感效率，電極的擺放采用Fpl處布置探測電極009，Fp2的兩側布置地電極010和參考電極011的方式，其中地電極010，可以有效抑制共模干擾，通過差分探測電極009與參考電極011得到腦電信號(EEG)，眼電信號(EOG)，面部肌電信號(EMG)。
[0038]本實施例中，生物電信號預處理模塊006，接收來自電極的包含腦電、肌電、眼電等多種信號的生物電信號，通過差分放大、濾波、去除工頻干擾等預處理得到載有腦電信號(EEG)、面部肌電信號(EMG)、眼電信號(EOG)的可用波形信號，并最終通過處理和計算此可用的波形信號來判斷是否觸發提醒模塊008動作。
[0039]實施例二:
圖3所示為實施例二的一種精神狀態和頭部姿態提醒裝置的一種頭環式優選實施方式基本結構圖，本實施例在實施例一的基礎上增加了九軸傳感器模塊005。
[0040]本實施例中，CPU007分別與電源模塊004、九軸傳感器模塊005、生物電信號預處理模塊006、提醒模塊008連接。
[0041 ]本實施例中，所述九軸傳感器模塊005包含三軸陀螺儀、三軸加速度計和三軸磁力
i+o
[0042]本實施例中，九軸傳感器模塊005監測用戶頭部的運動狀態和姿態，并通過CPU007對九軸傳感器所測得的數據進行處理并判斷是否觸發和/或關閉提醒模塊008動作。
[0043]本實施例中，提醒模塊008為振動器或發聲器，受CPU007控制。CPU 007判斷是否觸發或關閉提醒模塊008動作的信號包括上述的腦電信號(EEG)、肌電信號(EMG)、眼電信號(EOG)和頭部動作姿態信號以及它們的組合。觸發提醒模塊008動作的模式，除了微處理器通過上述信號判斷出用戶的疲勞狀態或不恰當的頭部姿態外，還有用戶通過特定動作主動激發的方式，比如通過咬牙或連續搖頭等觸發提醒模塊動作。
[0044]本實施例中，通過九軸傳感器005傳感用戶頭部的運動狀態、姿態等信息，并將此信息經過CPU 007處理計算后用于判斷是否觸發或關閉提醒模塊008動作。
[0045]實施例三:
如圖3所示為本實施例所述的一種精神狀態和頭部姿態提醒裝置的一種耳機式優選實施方式外觀基本結構圖，圖中201為耳機頭帶，202為右耳喇叭，203為主機，204為右耳海綿套，205為左耳海綿套，206為探測電極，207為參考電極，208為地電極。其中主機203中包含電源模塊，九軸傳感器模塊，生物電信號預處理模塊，微處理器，提醒模塊和左耳喇叭。
[0046]本實施例在傳感和提醒模塊上與實施例一的電氣結構和原理是一致的，不同點在于，電路方面，本實施例多了一套傳統的耳機電路。電極位置方面，探查電極206從耳機頭帶201引到用戶前額，參考電極207和地電極208固定在左耳海綿套205上，用戶佩戴時可以有效地壓在用戶耳部周圍的皮膚上。
[0047]上述實施例僅為本發明所述的一種精神狀態和頭部姿態提醒裝置的部分優選實施方式，任何本領域技術人員，都可以在不付出創造性勞動的情況下，在本發明公開的范圍內得到其它的實施方式，因此，上述實施例并不對本發明的保護范圍形成限制，本發明的實際保護范圍應該以權利要求書為準。
【主權項】
1.一種精神狀態提醒裝置，其特征包括:生物電信號傳感模塊、CPU、提醒模塊、電源模塊和可穿戴載體； 其中，所述CPU、生物電信號傳感模塊、提醒模塊和電源模塊電氣連接，并與可穿戴載體機械固定成為一體； 其中，CPU接收和計算所述生物電信號傳感模塊的數據并判斷是否觸發和關閉提醒模塊動作。2.根據權利要求1所述的一種精神狀態提醒裝置，其特征為，所述生物電信號傳感模塊包括電極和生物電信號預處理模塊； 所述電極包括探測電極、參考電極和地電極，所述地電極與所述生物電信號預處理模塊的對消電路輸出端連接，所述探測電極和參考電極連接所述生物電信號預處理模塊的信號輸入端，所述生物電信號預處理模塊對所述探測電極和參考電極之間的信號進行差分放大、濾波以及AD轉換。3.根據權利要求2所述的一種精神狀態提醒裝置，其特征為，所述可穿戴載體為頭環，所述頭環上的探測電極位于用戶前額，所述參考電極和地電極分別分布在用戶前額遠離探測電極的一側或位于用戶的耳后乳突或通過耳夾夾在用戶的耳垂上。4.根據權利要求2所述的一種精神狀態提醒裝置，其特征為，所述可穿戴載體為頭戴式耳機，所述探測電極從耳機頭帶引到用戶前額、所述參考電極、地電極分別分布在耳機一側的海綿套上。5.根據權利要求1、2、3或4所述的一種精神狀態提醒裝置，其特征為，所述提醒模塊包括震動器和/或發聲器。6.根據權利要求1、2、3或4所述的一種精神狀態提醒裝置，其特征為，所述電源模塊為可充電電池與USB充電電路的組合或為可充電電池與發電模塊的組合或為可更換電池； 其中所述發電模塊包括光伏發電模塊和/或溫差發電模塊。7.一種精神狀態提醒方法，其特征為，包括如下步驟: a.采集用戶頭部的生物電信號； b.對步驟a中得到的生物電信號進行放大、濾波、抑制工頻干擾； c.對經過步驟b處理后的信號進行AD轉換； d.對AD轉換后的信號進行去基線漂移和工頻陷波； e.從步驟d處理后的信號中提取腦電信號、眼電信號和肌電信號； f.分別對腦電信號、眼電信號和肌電信號進行處理計算并判斷用戶的精神狀態和動作意圖； g.根據步驟f中得到的用戶精神狀態和動作意圖判斷是否觸發和關閉提醒模塊動作。8.—種精神狀態和頭部動作姿態提醒裝置，包括權利要求1?6中任意一項所述的全部技術特征，其特征在于，所述的精神狀態和頭部動作姿態提醒裝置中還設置有動作姿態傳感豐吳塊； 所述動作姿態傳感模塊與所述CPU連接，所述CPU接收和計算所述生物電信號傳感模塊和所述動作姿態傳感模塊的數據并判斷是否觸發和關閉所述提醒模塊動作。9.根據權利要求8所述的一種精神狀態和頭部動作姿態提醒裝置，其特征為，所述動作姿態傳感模塊為包含三軸陀螺儀和三軸加速度計的動作姿態傳感器。10.一種精神狀態和頭部動作姿態提醒方法，其特征在于，包括如下步驟: a.采集用戶頭部的生物電信號和頭部動作姿態信號； b.對步驟a中得到的生物電信號進行放大、濾波、抑制工頻干擾； c.對經過步驟b處理后的信號進行AD轉換； d.對AD轉換后的信號進行去基線漂移和工頻陷波； e.從步驟d處理后的信號中提取腦電信號、眼電信號和肌電信號； f.分別對腦電信號、眼電信號和肌電信號進行處理并結合頭部動作姿態信號判斷用戶的精神狀態、頭部動作姿態和用戶的動作意圖； g.根據步驟f中得到的用戶精神狀態、頭部動作姿態和用戶的動作意圖判斷是否觸發和關閉提醒模塊動作。
【專利摘要】本發明涉及一種智能穿戴裝置，特別是一種基于頭部生物電信號采集和頭部動作姿態傳感的具有提醒用戶精神狀態和頭部姿態功能的裝置。本發明通過生物電信號采集模塊和運動姿態傳感模塊采集用戶的腦電信號、眼電信號、肌電信號和頭部動作姿態信號，并用于分析用戶的精神狀態和頭部姿態。本發明所述裝置在檢測到用戶精神狀態不佳或頭部姿態不當時，通過觸發提醒模塊動作，可提醒疲勞駕駛的司機注意休息或提醒自習的學生改正頭部姿態和不良坐姿等。
【IPC分類】G08B21/24, A61B5/0496, A61B5/18, A61B5/11, A61B5/00, A61B5/0488, A61B5/16, A61B5/0476
【公開號】CN105496407
【申請號】CN201610026839
【發明人】仲佳, 魯呈虎, 錢源
【申請人】仲佳, 魯呈虎
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月17日