[發(fā)明專利]基于腦機接口設(shè)備技術(shù)的注意力狀態(tài)監(jiān)測裝置及方法

在審

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• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112957049A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭建明;沈陽;盧樹強
• 申請（專利權(quán)）人: 首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院
• 主分類號: A61B5/256
• 分類號: A61B5/256;A61B5/291;A61B5/372;A61B5/378;A61B5/16;A61B5/00
• 代理公司: 上海譜璟專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31422
• 代理人: 呂琳琳

本發(fā)明公開了一種基于腦機接口設(shè)備技術(shù)的注意力狀態(tài)監(jiān)測裝置及方法，注意力監(jiān)測任務(wù)模塊用于供用戶注冊賬戶，根據(jù)用戶對任務(wù)的使用情況從任務(wù)庫中選取多個任務(wù)以構(gòu)建注意力監(jiān)測任務(wù)，并依次顯示注意力監(jiān)測任務(wù)中的各個任務(wù)以供用戶完成；腦機接口設(shè)備用于實時地收集每一任務(wù)完成過程中用戶的EEG信號，并對EEG信號進行濾波處理、信號放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后獲得EEG數(shù)字信號，并將EEG數(shù)字信號發(fā)給注意力監(jiān)測任務(wù)模塊；注意力監(jiān)測任務(wù)模塊用于對傳來的EEG數(shù)字信號進行時頻域特征提取，將時頻域特征構(gòu)成的一維特征矩陣輸入深度學(xué)習(xí)算法模型中進行分析以獲得注意力狀態(tài)評測結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及注意力狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于腦機接口設(shè)備技術(shù)的注意力狀態(tài)監(jiān)測裝置及方法。

背景技術(shù)

腦機接口設(shè)備：腦機接口設(shè)備是實現(xiàn)人或動物腦(或者腦細胞的培養(yǎng)物)與外界之間直接連接通路的設(shè)備，其中包括在大腦處的采集設(shè)備和在外部讀取、分析和展示信號的外界設(shè)備兩部分。

EEG信號：腦電圖是腦神經(jīng)細胞電生理活動在大腦皮層或頭皮表面的總體反映。腦電信號中包含了大量的生理與疾病信息，例如睡眠狀態(tài)、注意力集中程度等。在睡眠方面，EEG是評估睡眠質(zhì)量和研究睡眠過程的重要工具。

注意力狀態(tài)：注意力狀態(tài)是視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺五大信息通道對客觀事物的指向和集中情況。注意力有兩個基本特征，一個是指向性，是指心理活動有選擇的反映一些現(xiàn)象而離開其余對象。二是集中性，是指心理活動停留在被選擇對象上的強度或緊張。

現(xiàn)有的評測注意力狀態(tài)的方式和裝置有：

(1)活動記錄器評測注意力集中程度，即使用Kinect One傳感器獲得的2D和3D特征，該特征表征被測者的面部和身體特性，包括表情和身體姿勢，從而估測出被測者的注意力狀態(tài)水平和變化。

(2)基于瞌睡預(yù)警系統(tǒng)評測注意力，即通過雷達掃描瞳孔狀況，以及頭部的活動，并通過數(shù)據(jù)分析來判斷駕駛員疲勞狀態(tài)。

(3)基于SSVEP的注意力測評方法，其原理是通過顯示測試圖像刺激受試者的視覺，采集受試者的腦電波，提取所述腦電波中的SSVEP，從而達到分析注意力狀態(tài)的目的。

針對上述基于活動記錄器的注意力狀態(tài)監(jiān)測，其缺點為無法根據(jù)全面的信息對注意力狀態(tài)作出判斷，它只能根據(jù)體征和外部行為變化間接地推測人的注意力狀態(tài)。

針對上述基于瞌睡預(yù)警系統(tǒng)注意力評測系統(tǒng)，其缺點在于它的監(jiān)測功能在空間上的局限性。當(dāng)頭部離開雷達掃描之外，或當(dāng)被測者佩戴外部物品對雷達掃描造成障礙時，雷達掃描無法對被測者的注意力程度。

針對上述的基于SSVEP的注意力測評方法，其缺點在于它對于腦電信號采集的數(shù)據(jù)的特征提取和分析的不夠全面，因而導(dǎo)致其他頻率的信息無法結(jié)合到分析過程中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，提供一種新型的基于腦機接口設(shè)備技術(shù)的注意力狀態(tài)監(jiān)測裝置及方法。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：

本發(fā)明提供一種基于腦機接口設(shè)備技術(shù)的注意力狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特點在于，其包括供用戶佩戴于頭部的腦機接口設(shè)備和注意力監(jiān)測任務(wù)設(shè)備，所述注意力監(jiān)測任務(wù)設(shè)備包括含有各種任務(wù)的任務(wù)庫和注意力監(jiān)測任務(wù)模塊；

所述注意力監(jiān)測任務(wù)模塊用于供用戶注冊賬戶，根據(jù)用戶對任務(wù)的使用情況從任務(wù)庫中選取多個任務(wù)以構(gòu)建注意力監(jiān)測任務(wù)，并依次顯示注意力監(jiān)測任務(wù)中的各個任務(wù)以供用戶完成；

所述腦機接口設(shè)備用于實時地收集每一任務(wù)完成過程中用戶的EEG信號，并對EEG信號進行濾波處理、信號放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后獲得EEG數(shù)字信號，并將EEG數(shù)字信號發(fā)給注意力監(jiān)測任務(wù)模塊；