[發(fā)明專利]一種基于生物信號(hào)的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310115515.1
• 申請(qǐng)日: 2013-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN103268717A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳梅芬;許陵;張靈聰;冉新義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 漳州師范學(xué)院
• 主分類號(hào): G09B5/08
• 分類號(hào): G09B5/08
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 李雁翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制的基于生物信號(hào)的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著WI-FI網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，智能手機(jī)、手提計(jì)算機(jī)的普及，作為遠(yuǎn)程教育的另一種學(xué)習(xí)方式移動(dòng)學(xué)習(xí)也開始得到廣泛應(yīng)用。遠(yuǎn)程教育作為終身學(xué)習(xí)的一種手段，已被人們接受。但是，遠(yuǎn)程教育的學(xué)習(xí)與課堂學(xué)習(xí)的最大區(qū)別是：課堂學(xué)習(xí)是在教師的監(jiān)管下完成的，而遠(yuǎn)程教育的學(xué)習(xí)是一種自主學(xué)習(xí)。由于沒有教師的監(jiān)管，加上人的自身原因及環(huán)境因素等等，使得遠(yuǎn)程教學(xué)的學(xué)習(xí)效果很難達(dá)到課堂學(xué)習(xí)的效果。有些學(xué)習(xí)者甚至無法完成學(xué)習(xí)任務(wù)。最大缺陷就是缺少教師這個(gè)角色。

人的學(xué)習(xí)狀態(tài)可分為三種。在專心學(xué)習(xí)時(shí)，注意力集中，在生理上表現(xiàn)為腦電波有規(guī)律比較平穩(wěn)（稱α頻率在8Hz-13Hz）；興奮時(shí)（稱β頻率在13Hz以上），表現(xiàn)為頻率變快，幅度變大，脈搏變快，皮溫，皮電上升，持續(xù)時(shí)間不易過長(zhǎng)；學(xué)習(xí)疲勞時(shí)（稱θ頻率在4Hz-7Hz），表現(xiàn)為注意力分散，腦電波比較雜亂。總趨勢(shì)頻率變慢。脈搏、皮溫和皮電等生物信號(hào)也會(huì)變慢。睡眠后，脈搏（心率）減慢，血壓下降，新陳代謝變慢，呼吸次數(shù)減少。正常的平均脈搏76次/分。（皮溫，皮電由于個(gè)體差異，將影響采集變化量）

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提出一種能創(chuàng)造一個(gè)虛擬‘教師’角色，對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行遠(yuǎn)程管理或監(jiān)控的基于生物信號(hào)的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于生物信號(hào)的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：包括：頭帶式采集器，用于腦電波信號(hào)采集和處理且包括有電極、第一信號(hào)處理電路和第一數(shù)據(jù)傳輸模塊；腕帶式采集器，用于皮溫、脈搏信號(hào)采集和處理且包括有皮溫采集器、脈搏波檢測(cè)器和第二數(shù)據(jù)傳輸模塊；學(xué)習(xí)終端，接收來自所述第一、第二數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)男盘?hào)，處理后得到生理信息數(shù)據(jù)并通過Internet傳輸至遠(yuǎn)端；遠(yuǎn)端管理平臺(tái)，通過Internet接收學(xué)習(xí)終端傳輸來的生理信息數(shù)據(jù)比對(duì)處理，且根據(jù)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容控制與干預(yù)的反饋。

進(jìn)一步的，所述第一信號(hào)處理電路包括與電極相連的前置放大電路、與第一數(shù)據(jù)傳輸模塊相連的輸出放大電路以及連接于前置放大電路和輸出放大電路之間的負(fù)反饋電路。

進(jìn)一步的，所述前置放大電路采用INA333數(shù)據(jù)放大器，該放大器的差分輸入端與電極相連，一輸出端與輸出放大電路輸入端相連，另一參考輸出端與負(fù)反饋電路輸出端相連，所述輸出放大電路包括一第一運(yùn)放器，該第一運(yùn)放器的信號(hào)輸入端與所述前置放大電路的輸出端之間串聯(lián)一第二電阻，該第一運(yùn)放器的輸出端與其信號(hào)輸入端之間并聯(lián)有一第一電容，且該第一運(yùn)放器的輸出端與前置放大電路的參考輸出端相連，所述負(fù)反饋電路包括一第二運(yùn)放器，該第二運(yùn)放器的信號(hào)輸入端與所述前置放大電路的輸出端之間串聯(lián)有第一電阻，該第二運(yùn)放器的輸出端與其信號(hào)輸入端之間并聯(lián)有一第三電阻和一第二電容，且該第二運(yùn)放器的輸出端與所述第一數(shù)據(jù)傳輸模塊的輸入端相連。

進(jìn)一步的，所述第一數(shù)據(jù)傳輸模塊為第一USB接口，所述頭帶式采集器還包括有第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，該第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接于所述第一信號(hào)處理電路輸出端和該第一USB接口輸入端之間。

進(jìn)一步的，所述皮溫采集器的輸出端與所述第二數(shù)據(jù)傳輸模塊相連，且包括溫度采集變換電路、功率放大電路，溫度采集變換電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接，溫度采集變換電路包括矩形波振蕩器、熱敏電阻型溫度傳感器，熱敏電阻型溫度傳感器與矩形波振蕩器的運(yùn)算放大器的負(fù)極引腳上的電阻串聯(lián)。

進(jìn)一步的，脈搏波檢測(cè)器的輸出端與所述第二數(shù)據(jù)傳輸模塊相連，且包括信號(hào)拾取電路、第二信號(hào)處理電路，信號(hào)拾取電路的輸出端與第二信號(hào)處理電路的輸入端相連，信號(hào)拾取電路包括透射遮光式光電傳感器，透射遮光式光電傳感器包括紅外發(fā)光二極管、光敏三極管，紅外發(fā)光二極管的光線與光敏三極管的感光窗口對(duì)準(zhǔn)，被測(cè)的腕動(dòng)脈處在紅外發(fā)光二極管、光敏三極管之間。

進(jìn)一步的，第二信號(hào)處理電路包括阻抗變換電路、低通濾波電路、放大電路、整形電路，阻抗變換電路的輸入端與信號(hào)拾取電路的輸出端相連，阻抗變換電路、低通濾波電路、放大電路、整形電路依次相連。

進(jìn)一步的，所述第二數(shù)據(jù)傳輸模塊為第二USB接口，所述腕帶式采集器還包括第二有模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，該第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接于所述皮溫采集器和脈搏波檢測(cè)器的輸出端和該第二USB接口輸入端之間。

進(jìn)一步的，所述第一數(shù)據(jù)傳輸模塊/第二數(shù)據(jù)傳輸模塊為藍(lán)牙模塊，該藍(lán)牙模塊采用藍(lán)牙芯片BC358239A。