CN109846635B - 基于眼镜和脑机接口的护理床系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于眼镜和脑机接口的护理床系统，包括视觉刺激器、脑波采集器、处理器、眼镜、护理床以及设置于所述护理床上的动力机构；所述视觉刺激器，具有多个虚拟键；所述眼镜，用于获取用户注视虚拟键时产生的人眼图像信息，并将所述人眼图像信息发送给所述处理器；所述处理器，用于：根据所述人眼图像信息，确定所述用户注视的虚拟键，并通过所述视觉刺激器控制该虚拟键高亮闪烁；获取所述脑波采集器采集的虚拟按键高亮闪烁时用户的脑波信号，并对所述脑波信号进行处理计算，得到刺激源的频率；将所述刺激源的频率与用户注视的虚拟键对应的预设频率进行匹配，通过所述动力机构驱动所述护理床。

Description

基于眼镜和脑机接口的护理床系统

技术领域

本发明涉及护理床领域，尤其涉及一种基于眼镜和脑机接口的护理床系统。

背景技术

目前的护理床系统大多数只能进行手动或者遥控控制，不够智能化，不能对用户使用行为进行分析，操作步骤也较为复杂，对体弱的老年患者来说，繁琐的控制操作既费时又费力，用起来并不是很舒适。若系统的使用者运动肢体有障碍，传统的护理床系统就无法满足使用者的需要。此外，对于运动肢体有障碍的用户，长时间静躺不利于康复，有碍血液循环，因此需要亲人定期为其翻身，做手脚的收缩和舒展运动。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种基于眼镜和脑机接口的护理床系统，该脑控式康复护理床系统旨在提供一种智能化的护理床系统，即使使用者身体运动肢体有障碍也能够操控。

为实现上述目的，本发明提出的基于眼镜和脑机接口的护理床系统，其特征在于，所述系统包括视觉刺激器、脑波采集器、处理器、眼镜、护理床以及设置于所述护理床上的动力机构；

所述视觉刺激器，具有多个虚拟键；

所述眼镜，用于获取用户注视虚拟键时产生的人眼图像信息，并将所述人眼图像信息发送给所述处理器；

所述处理器，用于：

根据所述人眼图像信息，确定所述用户注视的虚拟键，并通过所述视觉刺激器控制该虚拟键高亮闪烁；

获取所述脑波采集器采集的虚拟按键高亮闪烁时用户的脑波信号，并对所述脑波信号进行处理计算，得到刺激源的频率；

将所述刺激源的频率与用户注视的虚拟键对应的预设频率进行匹配；

当所述刺激源的频率与用户注视的虚拟键对应的预设频率匹配时，通过所述动力机构驱动所述护理床进行动作。

优选地，所述眼镜包括红外线发射器和微型相机；

所述红外发射器，用于面向用户的眼睛发出近红外点光源；

所述微型相机，用于拍摄所述用户在近红外点光源照射下的眼睛影像，其中所述眼睛影像包括瞳孔以及角膜表面影像；

所述处理器，用于根据所述瞳孔以及角膜表面影像，获取用户注视的虚拟键。

优选地，所述视觉刺激器上设置有带角度传感器的转轴，所述眼镜上设置有与所述转轴连接的连接支架；

所述角度传感器，用于以所述连接支架垂直于所述视觉刺激器的方向为基准，测量所述眼镜相对所述视觉刺激器的偏转角度；

优选地，所述脑波采集器，还用于对采集到的脑波信号进行滤波处理以过滤干扰信号。

优选地，所述眼镜还用于计时并判断用户注视虚拟键的时间是否达到预设的阈值，若是，则将所述人眼图像信息发送给所述处理器；若否，则重新获取用户注视虚拟键时产生的人眼图像信息。

优选地，所述护理床包括支架，沿所述支架的长度方向依次设置的第一活动板、固定部、第二活动板以及第三活动板；所述第三活动板的一端铰接于所述第二活动板，所述第三活动板的另一端沿所述支架的长度方向可滑动地设置于支架上；

所述动力机构包括第一驱动装置和第二驱动装置；所述第一驱动装置用于驱动所述第一活动板朝向所述固定部翻转；所述第二驱动装置用于驱动所述第二活动板朝向所述固定部翻转。

优选地，所述第三活动板远离所述固定部的一端设置有滑动轮，所述滑动轮与所述第三活动板的侧面可转动地连接，所述滑动轮的旋转轴线平行于所述支架的宽度方向，所述支架沿自身长度方向上设置有与所述滑动轮滑动配合的凹槽。

优选地，所述第一驱动装置为固定于所述支架上的第一气缸；所述第一活动板上设置有用于与所述支架配合的第一转轴，所述第一转轴上设置有第一力臂杆，所述第一气缸的伸缩端铰接于所述第一力臂杆；所述第二驱动装置为固定于所述支架上的第二气缸；所述第二活动板上设置有用于与所述支架配合的第二转轴，所述第二转轴上设置有第二力臂杆，所述第二气缸的伸缩端铰接于所述第二力臂杆。

优选地，所述支架的底板设置有行走机构，所述处理器信号连接所述行走机构。

优选地，所述支架上可滑动地设置有按摩滑动轮组，所述第一活动板设置有用于与所述按摩滑动轮组配合的槽口。

在本申请的方案中，由于护理床系统包括用于诱发用户脑波信号的视觉刺激器，用于采集用户脑波信号的脑波采集器、眼镜、护理床、设置于护理床上的动力机构以及处理器；视觉刺激器上面显示有多个虚拟键，对应护理床的各种动作功能，比如起身、弯腿、挺背等等。在系统运行时，用户佩戴好脑波采集器并戴上眼镜。当用户注视到其中一个虚拟键时，处理器根据眼镜获取的人眼图像信息确认用户注视的虚拟键，并控制该虚拟键高亮闪烁显示。处理器还会以高亮显示虚拟键的时刻为起点，接收脑波采集器采集的脑波信号，对脑波信号中事件相关电位的成分进行处理并计算刺激源的频率，最后将刺激源的频率与虚拟键的频率进行比对，当两者的频率符合时，处理器安装虚拟键对应的命令控制护理床动作，通过床身的翻转、折叠帮助用户改变躺卧位置、舒展身体，促进血液的流动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例的基于眼镜和脑机接口的护理床系统在实现脑机控制时的流程示意图；

图2为本发明实施例的基于眼镜和脑机接口的护理床系统的部件原理图；

图3为本发明实施例的基于眼镜和脑机接口的护理床系统的结构立体图；

图4为本发明实施例的基于眼镜和脑机接口的护理床系统的部件结构图；

图5为本发明实施例的基于眼镜和脑机接口的护理床系统的结构局部视图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	视觉刺激器	110	眼镜
111	红外线发射器	120	连接支架
				200	护理床	600	挡板
300	支架	310	第一活动板
				320	固定部	330	第二活动板
340	第三活动板	341	滑动轮
				350	连接器	311	第一转轴
312	第一力臂杆	331	第二转轴
				332	第二力臂杆	410	第一驱动装置
420	第二驱动装置	500	行走机构

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请照附图1至附图3，本发明提出的基于眼镜和脑机接口的护理床系统，包括视觉刺激器100，脑波采集器、处理器、眼镜110、护理床200以及设置于护理床200上的动力机构；视觉刺激器，具有多个虚拟键；眼镜110用于获取用户注视虚拟键时产生的人眼图像信息，并将人眼图像信息发送给处理器；处理器根据人眼图像信息，确定所述用户注视的虚拟键，并通过视觉刺激器100控制该虚拟键高亮闪烁；获取脑波采集器采集的虚拟按键高亮闪烁时用户的脑波信号，并对脑波信号进行处理计算，得到刺激源的频率；将得到刺激源的频率与用户注视的虚拟键对应的预设频率进行匹配；当得到刺激源的频率与用户注视的虚拟键对应的预设频率匹配时，通过动力机构驱动护理床200进行动作。

在本申请的方案中，由于护理床系统包括用于诱发用户脑波信号的视觉刺激器100，用于采集用户脑波信号的脑波采集器、眼镜110、处理器、护理床200以及设置于护理床200上的动力机构；视觉刺激器100上面显示有多个虚拟键，对应护理床200的各种动作功能，比如起身、弯腿、挺背等等。在工作模式下，用户佩戴好脑波采集器并戴上眼镜110。当用户注视到其中一个虚拟键时，处理器根据眼镜110获取的人眼图像信息确认用户注视的虚拟键并虚拟键高亮闪烁显示，处理器以高亮显示虚拟键的时刻为起点，接收脑波采集器采集的脑波信号，对脑波信号中事件相关电位的成分进行处理并计算得到刺激源的频率，最后将得到刺激源的频率与虚拟键的频率进行比对，当两者的频率符合时，处理器上虚拟键对应的命令控制护理床动作，通过床身的翻转、折叠帮助用户改变躺卧位置、舒展身体，促进血液的流动。

具体地，对本申请方案中的护理床系统进行使用时，运作方式与原理如下：

步骤S1，用户佩戴好脑波采集器和眼镜，目视视觉刺激器上代表功能指令的虚拟键。各个虚拟键对应护理床200的各种动作功能，比如起身、弯腿、挺背等等。

步骤S2，眼镜获取用户注视虚拟键时产生的人眼图像信息，并计时判断用户注视虚拟键的时间是否达到预设的阈值(即获取的图像在预设时间阈值内的不发生变化。若是，则将人眼图像信息发送给处理器；

步骤S3，处理器接收眼镜的人眼图像信息，根据人眼图像信息确定用户注视的虚拟键，并通过视觉刺激器110控制该虚拟键高亮闪烁；

其中，眼镜110包括红外线发射器111和微型相机，红外线发射器和微型相机朝向用户的瞳孔。红外线发射器发出对眼球照射的近红外点光源，微型相机收集拍摄到的眼球的影像识别瞳孔及角膜表面，处理器检测光源在瞳孔及角膜表面的反射像的位置，通过预先存储的有表示反射像位置和眼球的旋转角度的关系的信息确定用户注视的虚拟键。进一步地，视觉刺激器100上设置有带角度传感器的转轴，眼镜110上设置有与转轴连接的连接支架；角度传感器用于以所述连接支架120垂直于视觉刺激器100的方向为基准，测量眼镜110相对视觉刺激器100的偏转角度；

步骤S4，处理器接收脑波采集器采集的虚拟按键高亮闪烁时用户的脑波信号，并对脑波信号进行处理计算，得到刺激源的频率；

其中，这里的刺激源即高亮闪烁的虚拟键形成的视觉刺激，刺激源是针对脑波信号而言的一个抽象概念。脑波采集器是通过测量安装于用户的头部的电极中的点位变化来检测脑波信号，本发明实施例中的脑波采集器为头戴式，当用户佩戴在头部时，以其头部的规定位置相接触的方式将电极配置在脑波采集器中，电机的配置有Pz(头顶正中)、A1(耳朵)及用户的鼻根部。

步骤S5，处理器将刺激源的频率与用户注视的虚拟键对应的预设频率进行匹配；

步骤S6，当刺激源的频率与用户注视的虚拟键对应的预设频率匹配时，处理器通过动力机构驱动护理床完成虚拟键对应的指令。

另外，作为本申请的护理床系统的一种具体结构方案，请参照附图3至附图5，护理床200包括支架300，沿支架300的长度方向依次设置的第一活动板310、固定部320、第二活动板330以及第三活动板340；动力机构包括第一驱动装置410和第二驱动装置420；固定部320设置有用于驱动第一活动板310朝向固定部320翻转的第一驱动装置410，固定部320设置有用于驱动第二活动板330朝向固定部320翻转的第二驱动装置420，第三活动板340的一端铰接于第二活动板330，第三活动板340的另一端设置有滑动轮341，支架300的长度方向上设置有与滑动轮341配合的槽，以使得第三活动板340远离第二活动板330的一端可滑动地安装于支架300上；其中，第一活动板310用于支撑用户的上身，固定部320用于支撑用户的臀部，第二活动板330用于支撑用户的大腿，第三活动板340用于支撑用户的小腿。第一活动板310朝向固定部320翻转以帮助用户起身或舒展背部；第二活动板330朝向固定部320翻转以帮助用户抬起大腿并同时收拢小腿。

进一步地，第一活动板310远离固定部320的一端设置有连接器350，视觉刺激器100可转动地设置于连接器350上，视觉刺激器100的旋转轴线平行于支架300的宽度方向。第一驱动装置410为固定于支架300上的第一气缸；第一活动板310上设置有用于与支架300配合的第一转轴311，第一转轴311上设置有第一力臂杆312，第一气缸的伸缩端铰接于第一力臂杆312；第二驱动装置420为固定于支架300上的第二气缸；第二活动板330上设置有用于与支架300配合的第二转轴331，第二转轴331上设置有第二力臂杆332，第二气缸的伸缩端铰接于第二力臂杆332。第一气缸通过施力于第一力臂杆312使第一转轴311以及设置于第一转轴311上的第一活动板310转动，帮助用户完成起身动作；第二气缸通过施力于第二力臂杆332使第二转轴331以及设置于第二转轴331上的第二活动板330转动，帮助用户完成腿部的收缩和舒展。

优选地，支架300上还可以设置有按摩滚轮组，第一活动板310沿支架300的长度方向上设置有与按摩滚轮组配合的槽口。当第一活动板310平放在支架300上时，按摩滚轮组用于接触按摩的滚轮从透过槽口对用户的背部进行按摩。支架300的底板设置有行走机构500，所述处理器信号连接所述行走机构。支架300的两侧均设置有可翻转的挡板600，挡板600用于安全防护作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于眼镜和脑机接口的护理床系统，其特征在于，所述系统包括视觉刺激器、脑波采集器、处理器、眼镜、护理床以及设置于所述护理床上的动力机构；

所述视觉刺激器，具有多个虚拟键；

所述眼镜，用于获取用户注视虚拟键时产生的人眼图像信息，并将所述人眼图像信息发送给所述处理器；

所述处理器，用于：

根据所述人眼图像信息，确定所述用户注视的虚拟键，并通过所述视觉刺激器控制该虚拟键高亮闪烁；

获取所述脑波采集器采集的虚拟按键高亮闪烁时用户的脑波信号，并对所述脑波信号进行处理计算，得到刺激源的频率；

将所述刺激源的频率与用户注视的虚拟键对应的预设频率进行匹配；

当所述刺激源的频率与用户注视的虚拟键对应的预设频率匹配时，通过所述动力机构驱动所述护理床进行动作；

所述眼镜包括红外线发射器和微型相机；

所述红外发射器，用于面向用户的眼睛发出近红外点光源；

所述微型相机，用于拍摄所述用户在近红外点光源照射下的眼睛影像，其中所述眼睛影像包括瞳孔以及角膜表面影像；

所述处理器，用于根据所述瞳孔以及角膜表面影像，获取用户注视的虚拟键；

所述视觉刺激器上设置有带角度传感器的转轴，所述眼镜上设置有与所述转轴连接的连接支架；

所述角度传感器，用于以所述连接支架垂直于所述视觉刺激器的方向为基准，测量所述眼镜相对所述视觉刺激器的偏转角度；

所述处理器，具体用于根据所述偏转角度，所述瞳孔以及角膜表面影像，获取用户注视的虚拟键。

2.根据权利要求1所述的基于眼镜和脑机接口的护理床系统，其特征在于，所述脑波采集器，还用于对采集到的脑波信号进行滤波处理以过滤干扰信号。

3.根据权利要求1所述的基于眼镜和脑机接口的护理床系统，其特征在于，所述眼镜还用于计时并判断用户注视虚拟键的时间是否达到预设的阈值，若是，则将所述人眼图像信息发送给所述处理器；若否，则重新获取用户注视虚拟键时产生的人眼图像信息。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于眼镜和脑机接口的护理床系统，其特征在于，所述护理床包括支架，沿所述支架的长度方向依次设置的第一活动板、固定部、第二活动板以及第三活动板；所述第三活动板的一端铰接于所述第二活动板，所述第三活动板的另一端沿所述支架的长度方向可滑动地设置于支架上；

所述动力机构包括第一驱动装置和第二驱动装置；所述第一驱动装置用于驱动所述第一活动板朝向所述固定部翻转；所述第二驱动装置用于驱动所述第二活动板朝向所述固定部翻转。

5.根据权利要求4所述的基于眼镜和脑机接口的护理床系统，其特征在于，所述第三活动板远离所述固定部的一端设置有滑动轮，所述滑动轮与所述第三活动板的侧面可转动地连接，所述滑动轮的旋转轴线平行于所述支架的宽度方向，所述支架沿自身长度方向上设置有与所述滑动轮滑动配合的凹槽。

6.根据权利要求4所述的基于眼镜和脑机接口的护理床系统，其特征在于，所述第一驱动装置为固定于所述支架上的第一气缸；所述第一活动板上设置有用于与所述支架配合的第一转轴，所述第一转轴上设置有第一力臂杆，所述第一气缸的伸缩端铰接于所述第一力臂杆；所述第二驱动装置为固定于所述支架上的第二气缸；所述第二活动板上设置有用于与所述支架配合的第二转轴，所述第二转轴上设置有第二力臂杆，所述第二气缸的伸缩端铰接于所述第二力臂杆。

7.根据权利要求4所述的基于眼镜和脑机接口的护理床系统，其特征在于，所述支架的底板设置有行走机构，所述处理器信号连接所述行走机构。

8.根据权利要求4所述的基于眼镜和脑机接口的护理床系统，其特征在于，所述支架上可滑动地设置有按摩滑动轮组，所述第一活动板设置有用于与所述按摩滑动轮组配合的槽口。

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