CN106390391A - 振动触感反馈多动症康复训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种振动触感反馈多动症康复训练系统，包括上位机、下位机、通讯模块、语音设备、显示设备、脑电信号采集设备以及穿戴式振动触感反馈带。本发明根据神经生理训练康复理论，通过设计游戏场景训练任务结合多感官反馈来改善多动症患儿的神经反应缺陷。训练时通过实时监测分析患儿脑电信号，结合训练任务完成成绩，在线评估患儿的注意活动状态。在常规视、听觉反馈的基础上增加了触感反馈，且各反馈形式根据在线所评估的患儿注意活动状态动态调整。利用本发明振动触感反馈多动症康复训练系统，通过形式丰富的视觉、听觉、以及触感等多感官动态反馈，能增强患儿训练时的沉浸感和融入感。

Description

振动触感反馈多动症康复训练系统

一、技术领域

本发明涉及多动症医疗康复技术领域，具体来说，涉及一种振动触感反馈多动症康复训练系统。

二、背景技术

注意是心理活动对一定对象的指向和集中，具有指向性和集中性两个基本特征。它体现人的感知觉同时对一定对象的选择指向和集中。多动症简称ADHD(Attentiondeficit hyperactivity disorder)，即注意力缺陷多动障碍，是一种儿童时期常见的神经精神发展障碍，其临床主要表现为注意缺陷、冲动和多动等。据2013年5月份发布的美国精神疾病诊断及统计手册第5版统计，ADHD儿童期患病率为5％，成人期患病率为2.5％。综合国内7项大型的调查研究显示，目前我国儿童多动症的患病率为4.31％-5.83％，粗略估计我国约有1461-1979万的多动症患儿。多动症不仅对儿童的身心健康、家庭生活、个人成就造成严重影响，而且给家庭和社会造成了沉重的经济负担。

由于多动症病因机理较为复杂，目前有许多多动症病因学说，但尚无哪种诱因得到证实。许多风险因素影响儿童大脑发育和行为，可导致ADHD症状，例如遗传因素、行为障碍和各种环境因素(如毒素、铅、酒精、营养不良)等。目前，达到广泛一致的结论是注意缺失多动症患者前额叶、小脑中间、脑部中间等区域的大小、体积等都有一定的减少。多动症的临床表现多种多样，并常因年龄、环境和周围人的态度而不同。核心症状为活动过度、注意集中困难、情绪不稳、冲动任性。生理特点上，多动症儿童与正常儿童在神经解剖结构、神经递质分泌等生理方面有所不同。目前多动症的治疗方法主要有药物治疗、心理治疗、行为治疗、运动治疗等，其中药物治疗是首选，多数多动症儿童在服药后多动行为或认知功能都有改善，但药量难掌控及药物副作用可导致因营养不良影响骨骼生长发育，以及停药可能引起行为反弹等。多动症归根到底是一种神经病学疾病，因此有着明确的神经反应缺陷。神经生理训练可以有针对性的、循序渐进的切实改善这种神经反应缺陷。针对神经生理训练的行为治疗、运动治疗，目前均采用一对一的指导方式，治疗师劳动强度大、治疗效率低，治疗效果受治疗师的情况影响较大；且治疗中缺少感官反馈，治疗过程中数据收集困难，不利于多动症治疗研究工作的开展。

三、发明内容

针对目前儿童多动症康复治疗中，存在的诸多上述不足，本发明根据神经生理训练康复理论，提供一种振动触感反馈多动症康复训练系统，为多动症儿童的治疗提供帮助。

本发明提供的技术方案是：

振动触感反馈多动症康复训练系统包括上位机、下位机、通讯模块、语音设备、显示设备、脑电信号采集设备以及穿戴式振动触感反馈带。上下位机通过通讯模块进行数据传送交互；脑电信号采集设备用于采集监测患儿在执行任务训练时的脑电信号状态，作为后续相关动态感触觉反馈的依据；语音设备提供听觉反馈，显示设备提供基于虚拟场景游戏训练任务的交互及反馈，穿戴式振动触感反馈带提供相应的触感反馈。

上位机主要包括用户数据库、人机界面、脑电信号分析模块、反馈决策机制模块等，其中人机界面包括虚拟场景康复游戏训练任务、相关系统设置、信息输入等。在康复游戏训练中，运用脑电信号采集设备实时采集患儿脑电信号，通过上位机中脑电信号分析模块在线评估患儿的注意活动状态，结合训练成绩，根据反馈决策机制模块产生相应的视觉、听觉、触感反馈形式。

在游戏任务训练中，同时提供视觉、听觉和触感反馈，且各反馈形式是动态调整的。

根据本发明的具体实施方式，游戏训练任务设有多种类型、等级、风格等，可通过相关系统设置模块来设置选用；训练前患者的有关基本信息可通过信息输入模块进行录入；训练中的患儿训练成绩、根据脑电信号评估的注意活动状态以及其它相关信息等按一定格式存入患者训练数据库。

下位机主要包括微控单元、通讯模块、驱动模块、按键模块、报警指示模块、以及触感反馈接口模块等。上下位机通过通讯模块进行数据传送；为便于训练中对患儿同时进行多处触感反馈，下位机设有多个触感反馈带接口。

通过下位机按键模块可进行固定模式的振动触感设置(比如单列/行交替振动、波浪形振动、强弱交替振动等)，对具体的工作状态以及一些异常情况通过报警指示模块来体现(比如触感反馈模式、通讯异常等)。

在执行游戏康复任务训练中，具体环节操作时，通过颜色变化、光线变化、形态变化等方式来给予视觉反馈，进而增加任务的趣味性吸引患儿的注意力。

语音反馈具体内容根据训练中的情况及内容进行定义，比如“加油”、“真棒”、“小兔子饿了”等。在任务训练中除了适当的语音反馈外，同时配有一定的背景音乐。

穿戴式振动触感反馈带，采用纽扣电机阵列来实现，反馈带具有一定的弹性环节便于穿戴且针对不同患者具有很好的适用性，反馈带根据穿戴位置不同有不同的阵列设计形式。振动触感反馈具有形式多样性，比如振动频率、振动强度、振动分布等可根据具体反馈控制策略进行调整。

由上述本发明的技术方案可知，本发明所提出的振动触感反馈多动症康复训练系统，具有如下显著优点：

(1)采用视觉、听觉、以及触感等多感官反馈方式，且各反馈形式根据训练状况动态调整，反馈形式丰富；在常规视听觉反馈的基础上增加多样的触感反馈，更能增强患儿训练时的沉浸感和融入感。

(2)本系统采用现代计算机技术，将训练中的所有过程数据进行记录存储，便于案例诊疗分析，以及为多动症的治疗研究积累第一手资料。

(3)本系统根据神经生理训练康复理论设计，通过虚拟游戏场景任务训练结合多感官反馈来改善患儿的神经反应缺陷，避免了药物治疗所带来的相关副作用。

(4)本训练系统可在治疗医师的监护下进行一对多训练，突破了现在相关治疗一对一的模式，有效提高治疗医师的工作效率。

四、附图说明

图1是本发明振动触感反馈多动症康复训练系统的整体原理框图。

图2是本发明上位机系统结构框图。

图3是本发明下位机系统结构框图。

图4是本发明振动触感反馈控制流程示意图。

图5是本发明穿戴式振动触感反馈带示意图。

五、具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明振动触感反馈多动症康复训练系统主要由上位机、下位机、通讯模块、语音设备、显示设备、脑电信号采集设备以及穿戴式振动触感反馈带组成。上下位机通过通讯模块进行数据传送交互；脑电信号采集设备用于采集监测患儿在执行任务训练时的脑电信号状态，作为后续相关动态感触觉反馈的依据；语音设备提供听觉反馈，显示设备提供基于虚拟场景游戏训练任务的交互及反馈，穿戴式振动触感反馈带提供相应的触感反馈。

参阅图1所示，康复训练时，在(3)上位机上运行的虚拟游戏训练任务通过(2)显示设备进行实时人机交互，(4)脑电信号采集设备实时采集训练者的脑电信号并传送给(3)上位机。根据所采集的脑电信号以及训练者的任务执行情况，通过反馈决策机制实施相应的视听触觉反馈，训练中所提供的视听觉反馈分别通过(2)显示设备和(1)语音设备提供，触感反馈形式指令通过(5)通讯模块发送给(6)下位机，(6)下位机进一步通过(7)穿戴式振动触感反馈带提供相应的触感反馈。

参阅图1所示，训练中可同时提供视、听觉和触感反馈，且各反馈形式根据具体情况是动态调整的。语音反馈具体内容根据训练中的情况及内容进行定义，比如“加油”、“真棒”、“小兔子饿了”等。在任务训练中除了适当的语音反馈外，同时配有一定的背景音乐。

参阅图1所示，(2)显示设备作为视觉反馈硬件平台，在执行游戏康复任务训练中，可通过设计颜色变化、光线变化、形态变化等方式来给予丰富的视觉反馈，进而增加任务的趣味性吸引患儿的注意力。

参阅图1所示，(7)穿戴式振动触感反馈带提供相应的触感反馈，使用时振动触感反馈形式具有多样性，比如振动频率、振动强度、振动分布等可根据具体反馈控制策略进行调整。

参阅图2所示，通过设计开发的训练系统(30)人机界面，可分别进入(31)游戏训练任务、(32)系统设置、(33)信息输入等模块。(31)游戏训练任务设有多种类型、等级、风格的康复游戏，可通过(32)系统设置模块来设置选用；训练前患者的有关基本信息可通过(33)信息输入模块进行录入；患者的基本信息、康复训练任务类型、训练成绩、根据脑电信号评估的注意活动状态、视听触反馈形式以及其它相关信息按一定格式存入(34)数据库。作为案例诊疗分析，以及后期的多动症治疗研究第一手数据。

参阅图2所示，(35)训练信息主要包括所采集的脑电信号以及训练成绩，通过(36)分析模块对(35)训练信息进行分析，评估训练者的注意活动状态，根据(37)反馈决策机制得到训练中具体的(38)视听触觉反馈形式，进一步通过(39)视听触觉反馈设备实施丰富的多感官在线反馈。

参阅图3所示，(63)微控单元通过(62)通讯模块接收上位机的振动触感反馈指令，根据接收的振动触感反馈指令，通过(64)驱动模块对相关信号进行放大，经过(65)接口模块与触感反馈带连接实现触感反馈。考虑到实际运用中，穿戴式触感反馈带具有多种形式，可分别穿戴于小臂、大臂、背部等不同部位，通过(65)接口模块的设计可分别运用于其中一组或多组穿戴形式同时工作的场合。

参阅图3所示，通过(60)按键模块可进行固定模式的振动触感设置(比如单列/行交替振动、波浪形振动、强弱交替振动等)，系统在工作中对具体的工作状态以及一些异常情况可通过(61)报警指示模块来实现蜂鸣报警和工作类型、状态指示等。

参阅图4所示，在康复训练中，通过实时采集的“训练者脑电信号”以及训练者完成训练任务情况所得的“训练成绩”，经过“分析模块”综合分析处理，评估得到“训练者注意状态”情况，根据设计的“反馈决策机制”得到具体的“视、听、触反馈形式”，其中“触感反馈形式指令”通过“通讯模块”传递给下位机，通过“下位机微控单元分析、控制”，结合“驱动模块”进而实现具体的“振动触感反馈”。

参阅图4所示，“训练者注意状态”可分为强、中、弱三个等级，振动触感反馈设有多样形式，在不同的康复训练任务下根据评估的“训练者注意状态”情况提供不同形式的振动触感反馈。

图5为穿戴式振动触感反馈带的其中一种形式，由(70)便捷式魔术贴接头、(71)弹性连接带、(72)柔性包裹材料、(73)纽扣电机等组成。穿戴式振动触感反馈带采用纽扣电机阵列来实现，反馈带具有一定的弹性环节便于穿戴，针对不同患者具有很好的适用性，且反馈带有不同的阵列设计形式。穿戴式触感反馈带具有多种穿戴方式，可分别穿戴于小臂、大臂、背部等不同部位。使用中振动触感反馈具有形式多样性，比如振动频率、振动强度、振动分布等可根据具体反馈控制策略进行调整。

以上所述的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种振动触感反馈多动症康复训练系统，主要包括上位机、下位机、通讯模块、语音设备、显示设备、脑电信号采集设备以及穿戴式振动触感反馈带。上下位机通过通讯模块进行数据传送交互；脑电信号采集设备用于采集监测患儿在执行任务训练时的脑电信号状态，作为后续相关动态感触觉反馈的依据；语音设备提供听觉反馈，显示设备提供基于虚拟场景游戏训练任务的交互及反馈，穿戴式振动触感反馈带提供相应的触感反馈。

2.根据权利1所述的振动触感反馈多动症康复训练系统，其特征在于，上位机主要包括用户数据库、人机界面、脑电信号分析模块、反馈决策机制模块等，其中人机界面包括虚拟场景康复游戏训练任务、相关系统设置、信息输入等。

3.根据权利1、2所述的振动触感反馈多动症康复训练系统，其特征在于，在康复游戏训练中，运用脑电信号采集设备实时采集患儿脑电信号，通过上位机中脑电信号分析模块，结合训练成绩，在线评估患儿的注意活动状态，根据反馈决策机制模块产生相应的视觉、听觉、触感反馈形式。

4.根据权利1、2、3所述的振动触感反馈多动症康复训练系统，其特征在于，在游戏任务训练中，同时提供视觉、听觉和触感反馈，且各反馈形式根据在线所评估的患儿注意活动状态动态调整。

5.根据权利2所述的振动触感反馈多动症康复训练系统，其特征在于，游戏训练任务设有多种类型、等级、风格等，可通过相关系统设置模块来设置选用；训练前患者的有关基本信息可通过信息输入模块进行录入；训练中的患儿训练成绩、根据脑电信号评估的注意活动状态以及其它相关信息等按一定格式存入患者训练数据库。

6.根据权利1所述的振动触感反馈多动症康复训练系统，其特征在于，下位机主要包括微控单元、通讯模块、驱动模块、按键模块、报警指示模块、以及触感反馈接口模块等。上下位机通过通讯模块进行数据传送；为便于训练中对患儿同时进行多处触感反馈，下位机设有多个触感反馈带接口。

7.根据权利1所述的振动触感反馈多动症康复训练系统，其特征在于，在常规视觉、听觉反馈的基础上增加触感反馈。

8.根据权利1所述的振动触感反馈多动症康复训练系统，其特征在于，穿戴式振动触感反馈带由便捷式魔术贴接头、弹性连接带、柔性包裹材料、纽扣电机等组成。反馈带具有一定的弹性环节便于穿戴，针对不同患者具有很好的适用性，且反馈带根据穿戴位置不同有不同的阵列设计形式。