CN109032365A - 一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪以及交互方法 - Google Patents

一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪以及交互方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪以及交互方法，它应用于闭锁综合征患者康复领域，其包括佩戴在头部的头戴式装置、主机、显示器和扬声器，所述头戴式装置为中空结构，其松紧度可调整，所述头戴式装置内设有脑波传感器和信号处理器，所述脑波传感器采集的信息经信号处理器处理后与主机的输入端信号连接，所述主机的输出端分别与显示器、扬声器信号连接，本发明设计新颖、实用价值高，能反应有意识患者的基本需求，给患者提供了与外界沟通、交流的新手段，减少了患者无法表达的伤痛，增加了患者战胜病魔的勇气和信心，对患者的康复意义深远，有大力推广的必要。

Description

一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪以及交互方法
技术领域
本发明涉及闭锁综合征患者康复领域，具体的说是一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪以及交互方法。
背景技术
植物人是指由于神经中枢的高级部位大脑皮质功能丧失，使病人呈意识障碍或昏迷状态，而神经中枢的中心部位（皮质下核和脑干）如呼吸、体温调节、消化吸收、分泌排泄、新陈代谢以及心跳、循环功能等依然存在的一种病理状态。其中有40%的植物人属于闭锁综合征，他们虽然不说不动貌似昏迷，但是他们的意识是清楚的。
闭锁综合征患者无法与外界交流，对患者和家属来说都是一种无法言语的痛苦，如果患者能与外界方便的沟通，将利于病人的康复。所以，亟待研发一款适合患者与外界交流的产品。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪以及交互方法，病人能通过脑波信号与外界交流，将自己的想法和意愿正确表达，满足自身的基本需求。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
本发明包括佩戴在头部的头戴式装置、主机、显示器和扬声器；所述头戴式装置为中空结构，其松紧度可调整；所述头戴式装置内设有脑波传感器和信号处理器，所述脑波传感器采集的信息经信号处理器处理后与主机的输入端信号连接，所述主机的输出端分别与显示器、扬声器信号连接。
本发明的进一步改进在于：所述脑波传感器与信号处理器的输入端信号连接，信号处理器的输出端与主机的输入端信号连接。
本发明的进一步改进在于：所述主机包括智能芯片和脑波样本信息储存库，脑波传感器采集到的脑波信息经信号处理器处理后与主机脑波信息样本储存库内的信息一致时主机计算并输出给显示器或扬声器。
本发明的进一步改进在于：所述显示器上设有字符、拼音、语音和英文编辑供选择的功能键，所述功能键下设有子画面。
本发明的进一步改进在于：所述字符功能键子画面设有可供选择的字符库和编辑区域。
本发明的进一步改进在于：所述拼音功能键子画面设有可供选择的输入法、拼音库和编辑区域。
本发明的进一步改进在于：所述语音功能键子画面设有可供选择的语音库和编辑区域。
本发明的进一步改进在于：所述英文编辑功能键子画面设有虚拟键盘和编辑区域。
本发明还提供一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互方法，包括以下步骤：（一）将头戴式装置佩戴到患者头部，将主机3移动至显示器方便看到和扬声器方便听到的位置；（二）启动头戴式装置，患者通过观看显示器和/或聆听扬声器的声音来选择适合患者表达的方式；设置在头戴式装置内部的脑波传感器采集脑波信号，将采集的脑波信号传递给信号处理器的输入端；信号处理器接到脑波传感器采集的脑波信号后进行处理，转换成主机识别的信号输出给主机的输入端；（三）主机将接收的信号通过智能芯片进行分析、比较并与脑波信息样本储存库内储存的脑波信息进行比对后输出给显示器显示和/或扬声器声音播报；（四）患者对显示器显示的内容和/或扬声器播报的内容进行确认，形成确认脑波信号，再经头戴式装置传输给主机进行确认后，显示器的编辑区域显示表达方式的输出；（五）患者根据意愿以及确定的表达方式通过脑波信号向主机输出想要表达的内容，并在显示器和/或扬声器输出，实现与外界的交流。
一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互方法的进一步改进在于：在所述显示器上选择字符、拼音、语音或英文编辑功能键的一种，然后在该功能键下的子画面中选择、确认后编辑。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：
本发明设计新颖、实用价值高，能满足有意识植物人的基本需求、通过脑波信号和外界沟通，将自己的想法告知外界。给患者提供了与外界沟通、交流的新手段，减少了患者无法表达的伤痛，增加了患者战胜病魔的勇气和信心。
本发明的出现给患者带来了福音，本发明的实施给患者带来了方便，有大力推广的必要。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中，1、脑波传感器； 2、信号处理器；3、主机；4、显示器；5、扬声器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪，如图1所示，其包括佩戴在头部的头戴式装置、信号处理器2、主机3、显示器4和扬声器5，所述显示器4可显示脑波传感器1采集的患者脑波信号经信号处理器2处理后与主机3内样本信息储存库的某样本信息对比一致的信息显示出来，让患者确认。
所述头戴式装置的松紧度可调整，其松紧度可调方便头戴式装置适用不同头部大小的人使用，可选用帽子、头带或发卡等形状制成，保证脑电波信号选择的准确性和重复性。所述头戴式装置为中空结构，其内部设有脑波传感器1和信号处理器2，所述脑波传感器1对佩戴者脑电波信号进行采集，所述信号处理器2能对脑波传感器1接收到的脑电波信号进行处理变换成主机3认可的信号。
所述脑电波传感器1与信号处理器2的输入端信号连接，该信号连接包括蓝牙连接、红外连接、wifi连接或电连接等多种连接方式，信号处理器2的输出端与主机3信号连接，脑电波传感器1采集到的脑电波信号经信号处理器2处理以后变换成主机3认可的信号，主机3包括智能芯片和脑波样本信息储存库，可以为智能芯片、智能主机或PLC单元等智能可编程控制单元，具有运算和控制的功能。脑波传感器1采集到的脑波信息经信号处理器2处理后与样本信息储存库内的信息一致时主机3输出给显示器4和扬声器5。
主机3的输入端接收到该脑电波信号以后，经分析与样本信息储存库内储存的脑波信息样本比较，当采集到的脑波信息与所述样本信息储存库的脑波样本信息一致时显示器4上会有与脑波信息相应的上、下、左或右的选择动作，在选择的同时扬声器5里发出上、下、左或右内容的声音播报。
显示器4上显示和扬声器5上播出的脑波信号对应的信息后，患者看见或听到该信息后，还要对该信息进行确认。脑波传感器1接收到确认的脑波信息后，在显示器4上显示确认内容同时扬声器5播出 ，不认可的信息默认为无效信息。
主机3内设有字符、拼音、语音和英文编辑功能键，可在显示器4上显示，根据患者的具体情况，可选择字符功能键、拼音功能键、语音功能键或英文编辑功能键方便使用的子画面编辑内容来表达自己的意愿。所述字符功能键、拼音功能键、语音功能键或英文编辑功能键下的子菜单均有不同的编辑画面。
所述字符功能键子画面设有可供选择的字符库和编辑区域，在显示的字符库区域患者通过脑波信号控制光标上、下、左、右移动来选择自己想表达的内容，在选择的同时扬声器5对光标地址和内容进行语音播报。选择完成，接收到脑波确认信息后将选择结果显示在编辑区域内。通过该方式患者能表达自己的意愿与外界交流。
所述拼音功能键子画面设有可供选择的输入法、拼音库和编辑区域，选择自己喜欢的输入法后，在拼音库区域患者通过脑波信号控制光标上、下、左、右的移动来选择自己想表达的内容，在选择的同时扬声器5对光标地址和内容进行语音播报。选择完成，接收到脑波确认信息后将选择结果显示在编辑区域内。通过该方式患者能与外界有效交流。
所述语音功能键子画面设有可供选择的语音库和编辑区域，在语音库区域患者通过脑波信号控制光标上、下、左、右的移动来选择自己想表达的内容，在选择的同时扬声器5对光标地址和内容进行语音播报。选择完成，接收到脑波确认信息后将选择结果显示在编辑区域内。通过该方式患者可与外界实现有效交流。
所述英文编辑功能键子画面设有虚拟键盘和编辑区域，患者通过脑波信号控制光标上、下、左、右的移动来选择自己想表达的内容，在选择的同时扬声器5对光标地址和内容进行语音播报。选择完成，接收到脑波确认信息后将选择结果显示在编辑区域内。通过该英文编辑功能键患者可以与外界实现有效交流。
本发明还提供一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互方法，包括以下步骤：
（一）将头戴式装置佩戴到患者头部，将主机3移动至显示器4方便看到和扬声器5方便听到的位置；
（二）启动头戴式装置，患者通过观看显示器4和/或聆听扬声器5的声音来选择适合患者表达的方式；设置在头戴式装置内部的脑波传感器1采集脑波信号，将采集的脑波信号传递给信号处理器2的输入端；信号处理器2接到脑波传感器1采集的脑波信号后进行处理，转换成主机3识别的信号输出给主机3的输入端；
（三）主机3将接收的信号通过智能芯片进行分析、比较并与脑波信息样本储存库内储存的脑波信息进行比对后输出给显示器4显示和/或扬声器5声音播报；
（四）患者对显示器4显示的内容和/或扬声器5播报的内容进行确认，形成确认脑波信号，再经头戴式装置传输给主机3进行确认后，显示器4的编辑区域显示表达方式的输出；
（五）患者根据意愿以及确定的表达方式通过脑波信号向主机4输出想要表达的内容，并在显示器4和/或扬声器5输出，实现与外界的交流。
在所述显示器4上选择字符、拼音、语音或英文编辑功能键的一种，然后在该功能键下的子画面中选择、确认后编辑。
选择字符功能键后，在字符功能键子画面中的字符库区域显示脑波信号控制光标的上、下、左、右移动，患者通过控制光标的上、下、左、右移动来选择自己想表达的内容，同时扬声器5对光标地址和内容进行语音播报。选择完成，主机3接收到脑波确认信息后将选择结果显示在编辑区域内。通过该方式患者能表达自己的意愿与外界交流。
选择拼音功能键后，在拼音功能键子画面中选择自己喜欢的输入法，然后，在拼音库区域显示脑波信号控制的光标上、下、左、右的移动，患者通过控制光标的上、下、左、右移动来选择自己想表达的内容，在选择的同时扬声器5对光标地址和内容进行语音播报。选择完成，主机3接收到脑波确认信息后将选择结果显示在编辑区域内。通过该方式患者能与外界有效交流。
选择语音功能键后，在语音功能键子画面中的语音库区域显示脑波信号控制光标的上、下、左、右的移动，患者通过控制光标的上、下、左、右的移动来选择自己想表达的内容，在选择的同时扬声器5对光标地址和内容进行语音播报。选择完成，主机3接收到脑波确认信息后将选择结果显示在编辑区域内。通过该方式患者可与外界实现有效交流。
选择英文编辑功能键后，在英文编辑功能键子画面中的虚拟键盘上显示脑波信号控制光标的上、下、左、右的移动，患者通过控制光标的上、下、左、右的移动来选择自己想表达的内容，在选择的同时扬声器5对光标地址和内容进行语音播报。选择完成，主机3接收到脑波确认信息后将选择结果显示在编辑区域内。通过该英文编辑功能键患者可以与外界实现有效交流。
在实施过程中，将内部安装脑波信号传感器1和信号处理器2的头戴式装置佩戴在患者的头部，显示器4放置到患者容易看到的地方，扬声器5放置在患者方便听到的地方，接着将脑波传感器1、信号处理器2、预先写入程序的主机3、显示器4、扬声器5依次信号连接。所述主机3、显示器4和扬声器5最好为一体设置。
根据患者的情况和意愿选择适合自己的功能键后，当患者看到显示器4上显示的信息或听到扬声器5播出的信息，做出认可反应后，在显示器4的编辑区域即可显示患者的想法或意愿，家属或护理人员就能明白患者的愿望，方便患者与外界的沟通和交流，对患者的康复意义重大。
最后应该说明的是：上述实施例只是为清楚说明本发明而做的举例，绝非对实施方式的限定。对所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，在此无法对所有的实施方式进行穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪，其特征在于：包括主机（3）、显示器（4）、扬声器（5）以及佩戴在患者头部用于采集患者脑波信号的头戴式装置；
所述头戴式装置为中空结构，其松紧度可调整；
所述头戴式装置内设有用于采集患者脑波信号的脑波传感器（1）和用于处理脑波信号的信号处理器（2），所述脑波传感器（1）采集的信息经信号处理器（2）处理后与主机（3）的输入端信号连接，所述主机（3）的输出端分别与显示器（4）、扬声器（5）信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪，其特征在于：所述主机（3）包括智能芯片和脑波样本信息储存库，智能芯片接收头戴式装置处理后的信号与脑波信息样本储存库内的信息进行比对并得出结果后输出给显示器（4）、扬声器（5）。
3.根据权利要求2所述的一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪，其特征在于：所述显示器（4）上设有字符、拼音、语音和英文编辑供选择的功能键，所述功能键下设有子画面。
4.根据权利要求3所述的一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪，其特征在于：所述字符功能键子画面中设有可供选择的字符库和编辑区域。
5.根据权利要求3所述的一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪，其特征在于：所述拼音功能键子画面设有可供选择的输入法、拼音库和编辑区域。
6.根据权利要求3所述的一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪，其特征在于：所述语音功能键子画面设有可供选择的语音库和编辑区域。
7.根据权利要求3所述的一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互仪，其特征在于：所述英文编辑功能键子画面设有虚拟键盘和编辑区域。
8.一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互方法，其特征在于包括以下步骤：
（一）将头戴式装置佩戴到患者头部，将主机（3）移动至显示器（4）方便看到和扬声器（5）方便听到的位置；
（二）启动头戴式装置，患者通过观看显示器和/或聆听扬声器的声音来选择适合患者表达的方式；设置在头戴式装置内部的脑波传感器（1）采集脑波信号，将采集的脑波信号传递给信号处理器（2）的输入端；信号处理器（2）接到脑波传感器（1）采集的脑波信号后进行处理，转换成主机（3）识别的信号输出给主机（3）的输入端；
（三）主机（3）将接收的信号通过智能芯片进行分析、比较并与脑波信息样本储存库内储存的脑波信息进行比对后输出给显示器（4）显示和/或扬声器（5）声音播报；
（四）患者对显示器（4）显示的内容和/或扬声器（5）播报的内容进行确认，形成确认脑波信号，再经头戴式装置传输给主机（3）进行确认后，显示器（4）的编辑区域显示表达方式的输出；
（五）患者根据意愿以及确定的表达方式通过脑波信号向主机（4）输出想要表达的内容，并在显示器（4）和/或扬声器（5）输出，实现与外界的交流。
9.根据权利要求8所述的一种脑波参与控制的闭锁综合征患者交互方法，其特种在于：在所述显示器（4）上选择字符、拼音、语音或英文编辑功能键的一种，然后在该功能键下的子画面中选择、确认后编辑。
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