[發(fā)明專利]基于腦電信息檢波的呼叫裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710036195.5
• 申請日: 2007-11-22
• 公開（公告）號: CN101159086A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 胡德文;周宗潭;劉楊;岳敬偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G08B25/00
• 分類號: G08B25/00;G09F9/00
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心
• 代理人: 郭敏

技術領域

本發(fā)明涉及腦-計算機接口技術，尤其是一種可應用于病房的基于腦電信息檢波的無接觸、非動作式呼叫系統(tǒng)中的呼叫裝置。

背景技術

病房呼叫系統(tǒng)是目前醫(yī)院病房中的必配設備，用于病人或陪護在需要時向醫(yī)生發(fā)出呼叫，從而及時得到醫(yī)生的關注，它對于病人看護和病房管理都有著很大價值。病房呼叫系統(tǒng)一般由呼叫主機和呼叫器(或稱呼叫分機)組成，呼叫器一般是每個病床一個，一般懸掛或固定在病床上方的墻壁上，用于向呼叫主機發(fā)出呼叫信號；呼叫主機是一臺計算機，一般位于醫(yī)生所在的值班室，用于接收呼叫信號，向醫(yī)生發(fā)出警報，并指示呼叫床位。目前市場上存在著很多廠家生產(chǎn)的病房呼叫系統(tǒng)，其樣式各有不同，功能也有所差異。例如，主機和呼叫器間的通訊，有的采用RS485總線，有的采用無線通訊；主機可存儲的呼叫歷史信息量和顯示的信息各有不同；呼叫器發(fā)送的信息內(nèi)容有多有少等等。但這些呼叫系統(tǒng)有一個共同特點，即呼叫器均為按鍵式或觸摸式，它們的使用必須是通過按鍵直接發(fā)送呼叫內(nèi)容或者通過按鍵啟動對講功能后與醫(yī)生進行交談。

因此上述按鍵式呼叫器要求通過手臂和手指的運動去觸摸按鍵而使用，對于下面幾種情況的患者，這種類型的呼叫器就不適用了：1)進行手臂外科手術或者手臂截肢的患者；2)其它手臂運動受限或因極度虛弱而無法活動手臂的患者；3)局部或全部喪失了運動能力的運動神經(jīng)疾病患者，如半身/全身癱瘓、脊索側(cè)索硬化(Amyotrophic?Lateral?Sclerosis，ALS)患者，他們的手臂完全無法移動或者無法做大腦支配下的運動。更有甚者，有相當一部分患者還喪失了語言功能，難以表達自己的想法。對這些患者來講，讓他們使用按鍵式的呼叫系統(tǒng)去發(fā)送信號或與醫(yī)生通話都是不現(xiàn)實的。

目前對于這類患者的治療，一般是在醫(yī)護人員的精心看護和照料下，通過某些訓練和康復手段，逐步恢復其運動或語言機能。然而在很多情況下并不能得到令人滿意的效果。這主要是因為，首先，運動或語言機能的恢復是一個復雜漫長的過程，并需要專業(yè)人員的指導和技巧性的操作和患者的密切配合，然而有時由于腦區(qū)受到損傷或患者經(jīng)濟承受力等原因，這甚至是永遠不可能實現(xiàn)的。另外，這些癱瘓、麻痹、手術后無法動作等患者，由于無法自己利用呼叫系統(tǒng)，在有需要的時候有效地向外界表達自己的想法，所以必須有醫(yī)護人員或陪床親屬時刻陪伴在左右，通過觀察和體驗來做出判斷，這項工作費時費力且需要很多經(jīng)驗，如果措施不當就很可能會對病人的心理和身體造成不必要的傷害。

腦-計算機接口技術(Brain-Computer?Interface，BCI)是利用腦電信號實現(xiàn)人腦與外界交流和控制的一種新的有效的信息傳達和通訊方式。它通過檢測并判別腦電信號中對應不同大腦活動所體現(xiàn)出來的時空模式來識別人的意圖。腦-計算機接口技術的研究初衷是服務于運動神經(jīng)疾病患者，它不需要人的肢體活動或語言表達的參與，是非動作、無接觸的。其基本原理是：人腦在進行不同思維活動或受到不同的外部刺激(如視覺、聽覺或觸覺)時，其神經(jīng)活動會在對應的腦電信號中體現(xiàn)出不同的模式，通過實時采集并提取出這些模式，就可以判斷出患者目前進行什么樣的意識活動或受到什么樣的刺激。

在腦-計算機接口系統(tǒng)中一般使用與頭皮接觸的非侵入式的、無損傷的電極。傳統(tǒng)的被動電極使用時需要預先在頭皮上準備，需要特殊的導電膏來降低電極和皮膚之間的阻抗，其效果往往依賴于操作者的經(jīng)驗和技術，而且花費時間較多，會對患者造成不必要的心理壓力。另外，隨著采集時間變長，導電膏會變干，使得信號質(zhì)量變差。近些年發(fā)展起來的主動電極，在離頭皮很近的地方放置前置濾波器進行信號調(diào)整，改善信號性能，在抗干擾、穩(wěn)定性、安全性等方面有著獨特的優(yōu)勢，且不需要對頭皮做特別的預處理，可大大減少準備時間。