CN104036124A - 一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统，包括脑电采集设备、执行电脑和监护电脑及各种执行警示设备，重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统通过脑电采集设备和电脑间通过蓝牙装置进行数据传输，通过对采集的数据进行分析和处理，从而实现通过眨眼和注意力来确定选择和执行的功能。本发明的有益效果是：针对意识清楚但是肢体或者发声不便的患者，通过配备脑电采集设备，可让患者得到了更好的服务，获得表达自身需要的渠道，又能减轻医护人员陪护的工作量，大大提高了医疗效率；同时还让患者能过通过执行电脑自主控制一些设备和通过网络与外界亲朋联系。

Description

一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统

技术领域

本发明属于脑机接口技术（BCI）技术领域的一种应用，具体涉及一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统。

背景技术

目前，在国内绝大多数医院由于病患数量巨大，医护人员和床位都十分紧张，特别是一些意识清楚但是肢体或者发声不便的患者，甚至是需要重症监护的病患，一般情况下照顾这些行动不便的患者，最好能全天陪护，可是由于亲人们需要工作，不能每天全程陪护，陪护人员又紧缺，很多时候顾及不过来。有些肢体不便，甚至是发声困难的病患在需要更换输液瓶或者需要大小解甚至是哪里发生不适的时候需要告知医生，如果身边没有陪护，病患将难以完成这些需求。

发明内容

为了解决上述问题，使在医院内的病患能够即时有效的表达自己需求和愿望，甚至能让病患能在住院期间能通过各种视听娱乐来渡过枯燥的住院时光，并且在系统的开发、应用和后期维护上保持足够低的成本，提供了一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统。

本发明供的技术方案是:一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统，包括脑电采集设备、执行电脑和监护电脑，其中所述执行电脑和监护电脑上均设有蓝牙装置；所述脑电采集设备包括采集电极、参考电极、脑电采集芯片和蓝牙装置；脑电采集设备通过对采集电极、参考电极所采集的脑电波进行除噪、放大、滤波和各种数学变换，再通过蓝牙装置将数据发送到执行电脑，执行电脑通过蓝牙装置接收信息后通过一些函数对脑电波数据进行解析，获取到干扰值、注意力值、眨眼判断等等参数，利用眨眼进行功能的跳转与选择，注意力对功能进行执行；音视频播放、互联网信息发送、玩游戏等都是只通过执行电脑就可以实现，控制轮椅模型、机械手是通过执行电脑利用串口发送指令给相应下位机实现控制；所述脑电采集设备通过蓝牙设备发送的数据信息同时也被监护电脑接收，监护电脑经过与执行电脑相同的计算和分析，得出患者对监视电脑所发出的如需要喝水、吃饭或者上厕所等特定的信息，使监护人员通过监视电脑可以获悉护理信息。因为病房一般面积不会很大，应用蓝牙装置短距离进行数据交换在系统的研发成本、应用和后期维护上均有不错的经济性；通过脑电采集设备上的蓝牙装置和执行电脑与监护电脑上的蓝牙装置进行的数据交换，通过执行电脑与监护电脑上系统的数据分析和计算，得到患者想要实现相应功能的信息被执行电脑或者监护电脑获悉，然后根据系统的设定发出相应的指令，达到患者想要达到的目的；可以减少陪护人员，转移患者的注意力，减少病痛带来的痛苦，使患者住院期间的生活不再枯燥无味，减少病痛对患者的精神折磨。

进一步地，监护电脑还连接有指示灯和语音设备，当病患需要护理时，指示灯闪烁而且会伴有语音的提醒，使监护人员获得病患需要护理的信息。可以大大减少陪护人员的数量，提高陪护人员的工作效率，降低陪护人员的工作强度，使病患的需求能即时得到解决。

进一步地，监护电脑还连接有摄像装置，用于医护人员对病患进行实时监控；同时病患家属也能通过网络访问该摄像头；通过摄像头对病患的监控，可以使监护人员即时监控病患的情况，家属也能通过网络访问摄像头可以对医院的陪护做一个监督，同时使网络全程陪护得以实现，减少各种医患问题的出现。

进一步地，执行电脑和监护电脑上还设有存储单元，用于存储患者的监控视频；对于监控视频的储存更多的意义不仅在于纠纷发生时的取证，及医院医生对于各种临床数据的采集统计和分析。

进一步地，执行电脑接入宽带网络，执行电脑还连接有音频输出和采集装置，音频输出和采集装置设置于病患的床头，所述执行电脑上还安装有网络拨号软件，通过网络拨号软件可以与外界通话，同时能够根据个人意愿启动摄像头，跟通话对象进行视频通话。通过执行电脑对脑电的采集和分析进行电话拨号，使行动不便的病患能自主通过网络电话与朋友亲人交流，缓解亲人间的相互思念，使病患住院期间的到相应的精神安抚，保持他们心情的愉悦，促进康复。

进一步地，监护电脑和执行电脑上还设有数据输入单元和数据储存单元；所述数据输入单元用于手动输入控制信号和预设电话号码，同时能有使用图片或者照片替代显示所设置的电话号码，使一些受教育程度较低或者视力不便的老年人圈也能适应该拨号系统。还设有数据存储装置用于储存监护电脑和执行电脑所接收的数据信息，使得各种数据得以保存，便于临床查找，统计和研究。

进一步地，执行电脑和监护电脑均设有与电动病床相连的串口，通过执行电脑和监护电脑通过串口连接电动病床上的单片机，控制电动病床各部分的升降，使病患能自己调节升降电动病床。

进一步地，执行电脑的系统中为了提升用户体验，把所有的图标都设置为能够彩色和黑白两种方式显示，图标的右上角也设置指示该图标是否被确认的提示灯。通过眨眼选择该项功能时对应的图标才会变为彩色，通过集中注意力被选择的功能得到确认指示灯亮起，使患者使用方便明确。

本发明的有益效果是：在医院病房针对意识清楚但是肢体或者发声不便的患者，甚至是需要重症监护的病患，通过配备脑电采集设备，可让患者得到了更好的服务，获得表达自身需要的渠道，又能减轻医护人员陪护的工作量，大大提高了医疗效率；同时还让患者能过通过执行电脑自主控制一些设备和通过网络与外界亲朋联系，减少住院期间的枯燥无味的等待，丰富病患的精神生活。

附图说明

1、图1为重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统的整体组成框架图；

2、图2为患者客户端电脑程序工作的示例图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1、图2所示,一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统，包括脑电采集设备、执行电脑和监护电脑，其中执行电脑和监护电脑上均设有蓝牙装置；所述脑电采集设备包括采集电极、参考电极、脑电采集芯片和蓝牙装置；其中脑电采集芯片可以采用美国 NeuroSky 公司的 TGAM 芯片，参考电极夹通过配备头盔安置于使用者耳朵上，另一个作为采集电极也通过头盔设置于额头采集信号。采集电极采集使用者的原始脑波值并将其传输至 TGAM 芯片，TGAM 芯片处理原始脑波值得到眼电信号和脑电信号，其中眼电信号为是否眨眼，脑电信号为注意力集中值。脑电采集设备通过对采集电极、参考电极所采集的脑电波进行除噪、放大、滤波和各种数学变换，TGAM 芯片最后将由眼电信号和脑电信号组成的数据包通过蓝牙发射装置实时传到执行电脑和监护电脑上，执行电脑通过蓝牙装置接收信息后通过一些函数对脑电波数据进行解析，获取到干扰值、注意力值、眨眼判断等等参数，利用眨眼进行功能的跳转与选择，注意力对功能进行执行；音视频播放、互联网信息发送、玩游戏等都是只通过执行电脑就可以实现。控制轮椅模型、机械手是通过执行电脑利用串口发送指令给相应下位机实现控制。

脑电采集设备通过蓝牙设备发送的数据信息同时也被监护电脑接收，监护电脑经过与执行电脑相同的计算和分析，得出患者对监视电脑所发出的如需要喝水、吃饭或者上厕所等特定的信息，使监护人员通过监视电脑可以获悉护理信息。

监护电脑还连接有指示灯和语音设备，当病患需要护理时，指示灯闪烁而且会伴有语音的提醒，使监护人员获得病患需要护理的信息。可以大大减少陪护人员的数量，提高陪护人员的工作效率，降低陪护人员的工作强度，使病患的需求能即时得到解决。

监护电脑还连接有摄像装置，用于医护人员对病患进行实时监控；同时病患家属也能通过网络访问该摄像头；通过摄像头对病患的监控，可以使监护人员即时监控病患的情况，家属也能通过网络访问摄像头可以对医院的陪护做一个监督，同时使网络全程陪护得以实现，减少各种医患问题的出现。

执行电脑和监护电脑上还设有存储单元，用于存储患者的监控视频；对于监控视频的储存更多的意义不仅在于纠纷发生时的取证，及医院医生对于各种临床数据的采集统计和分析。

执行电脑接入宽带网络，执行电脑还连接有音频输出和采集装置，音频输出和采集装置设置于病患的床头，所述执行电脑上还安装有网络拨号软件，通过网络拨号软件可以与外界通话，同时能够根据个人意愿启动摄像头，跟通话对象进行视频通话。通过执行电脑对脑电的采集和分析进行电话拨号，使行动不便的病患能自主通过网络电话与朋友亲人交流，缓解亲人间的相互思念，使病患住院期间的到相应的精神安抚，保持他们心情的愉悦，促进康复。

监护电脑和执行电脑上还设有数据输入单元和数据储存单元；所述数据输入单元用于手动输入控制信号和预设电话号码，同时能有使用图片或者照片替代显示所设置的电话号码，使一些受教育程度较低或者视力不便的老年人圈也能适应该拨号系统。还设有数据存储装置用于储存监护电脑和执行电脑所接收的数据信息，使得各种数据得以保存，便于临床查找，统计和研究。

执行电脑和监护电脑均设有与电动病床相连的串口，执行电脑和监护电脑通过串口连接电动病床上的单片机，执行电脑和监护电脑通过单片机控制电动病床各部分的升降，使病患能自己调节升降电动病床。

执行电脑的系统中为了提升用户体验，把所有的图标都设置为能够彩色和黑白两种方式显示，图标的右上角也设置指示该图标是否被确认的提示灯。通过眨眼选择该项功能时对应的图标才会变为彩色，通过集中注意力被选择的功能得到确认指示灯亮起，使患者使用方便明确。

Claims (9)

1.一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统，其特征在于：包括脑电采集设备、执行电脑和监护电脑，其中所述执行电脑和监护电脑上均设有蓝牙装置；所述脑电采集设备包括采集电极、参考电极、脑电采集芯片和蓝牙装置；脑电采集设备通过对采集电极、参考电极所采集的脑电波进行除噪、放大、滤波和各种数学变换，再通过蓝牙装置将数据发送到执行电脑，执行电脑通过蓝牙装置接收信息后通过一些函数对脑电波数据进行解析，获取到干扰值、注意力值、眨眼判断等等参数，利用眨眼进行功能的跳转与选择，注意力对功能进行执行；音视频播放、互联网信息发送、玩游戏等都是只通过执行电脑就可以实现，控制轮椅模型、机械手是通过执行电脑利用串口发送指令给相应下位机实现控制；所述脑电采集设备通过蓝牙设备发送的数据信息同时也被监护电脑接收，监护电脑经过与执行电脑相同的计算和分析，得出患者对监视电脑所发出的如需要喝水、吃饭或者上厕所等特定的信息，使监护人员通过监视电脑可以获悉护理信息。

2.根据权利要求1所述的一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统，其特征在于：所述监护电脑还连接有指示灯和语音设备，当病患需要护理时，指示灯闪烁而且会伴有语音的提醒，使监护人员获得病患需要护理的信息。

3.根据权利要求2所述的一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统，其特征在于：所述监护电脑还连接有摄像装置，用于医护人员实时监控病患的状态；病患家属也能通过网络访问该摄像头。

4.根据权利要求3所述的一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统，其特征在于；所述的执行电脑和监护电脑上还设有存储单元，用于存储患者的监控视频。

5.根据权利要求3所述的一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统，其特征在于；所述执行电脑连接有宽带网络，执行电脑还连接有音频输出和采集装置，音频输出和采集装置设置于病患的床头，所述执行电脑上还安装有网络拨号软件，通过网络拨号软件可以与外界通话，同时能够根据个人意愿启动摄像头，跟通话对象进行视频通话。

6.根据权利要求5所述的一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统，其特征在于：所述监护电脑和执行电脑上还设有数据输入单元和数据储存单元；所述数据输入单元用于手动输入控制信号和预设电话号码，并且能用图像或照片替代电话号码的显示；所述数据存储装置用于储存监护电脑和执行电脑所接收的数据信息。

7.根据权利要求1所述的一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统，其特征在于：所述执行电脑和监护电脑均设有与电动病床相连接的串口，执行电脑和监护电脑通过串口连接电动病床上的单片机，使电脑通过串口可以控制电动病床各部分的升降。

8.根据权利要求5所述的一种适用于重症监护或四肢残疾患者的意念控制系统，其特征在于：所述执行电脑的系统中为了提升用户体验，把所有的图标都设置为能够彩色和黑白两种方式显示，图标的右上角也设置指示该图标是否被确认的提示灯。

9.通过眨眼选择该项功能时对应的图标才会变为彩色，通过集中注意力被选择的功能得到确认指示灯亮起。