CN114237387A - 一种脑机接口多模式康复训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种脑机接口多模式康复训练系统，涉及脑机接口技术领域。该脑机接口多模式康复训练系统，所述系统包括主机、脑机电极、辅助设备和刺激模块，所述主机包括信号采集模块、信号分析模块、康复训练模块以及信号生成模块，所述脑机电极设置在用户头顶，所述刺激模块设置在用户的瘫痪的肢体上，所述脑机电极与主机的信号采集模块电连接，所述辅助设备与主机的信号分析模块电连接，所述刺激模块与主机的信号生成模块电连接。通过本发明设计的脑机接口系统，可以采用主动训练和被动训练两种方式来对用户进行训练，效果更好，而且该系统可以对用户的脑部神经信号进行更加精准的识别。
Description
技术领域
本发明涉及脑机接口技术领域，具体为一种脑机接口多模式康复训练系统。
背景技术
脑机接口(Brain Computer Interface，BCI)可以直接把大脑的活动信号转化为指令或控制信号，并通过设备作用于人体的特定肢体。为因残疾而丧失与外界沟通能力的人提供了与外界进行交流的可能性。
基于脑机接口技术的脑机接口康复训练技术可以通过采集康复训练接受者与主动运动意识相关的脑电信息，对该脑电信息进行分析，并基于分析的结果(与主动运动意识有关)控制康复训练设备，进行康复训练接受者的肢体运动训练，从而实现康复。与传统康复方法以及机器人辅助康复方法相比，基于脑机接口技术的脑机接口康复训练技术通过使康复训练接受者主动参与康复训练控制，可以形成刺激运动神经闭环通路，能够有效提高康复训练效果。
然而现有的脑机接口康复训练系统的模式都比较单一，只能根据患者的自主意识去进行训练，训练效果较差，而且对于用户的大脑神经信号无法做到正确识别，容易出现错误相应，为此需要设计一种脑机接口多模式康复训练系统。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种脑机接口多模式康复训练系统，解决了目前脑机接口康复训练模式单一，训练效果较差，无法对大脑神经信号正确识别的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种脑机接口多模式康复训练系统，所述系统包括主机、脑机电极、辅助设备和刺激模块，所述主机包括信号采集模块、信号分析模块、康复训练模块以及信号生成模块；
所述脑机电极设置在用户头顶，所述刺激模块设置在用户的瘫痪的肢体上，所述脑机电极与主机的信号采集模块电连接，所述辅助设备与主机的信号分析模块电连接，所述刺激模块与主机的信号生成模块电连接。
优选的，所述辅助设备选用VR虚拟现实眼动仪，使用时佩戴在用户眼前，可以为用户模拟各种环境，同时对用户的视线进行追踪捕捉。
优选的，所述辅助设备用于向用户大脑传递引导类的信息，如建立肢体运动类的虚拟影像和声音，引导用户作出对应动作。
优选的，所述信号分析模块包括信号识别单元、信号对比单元和信号确认单元；
信号识别单元，用于对神经脑电波信号进行转换识别，根据识别的结果分析出用户的动作意识，以及对辅助设备产生的信息进行转换识别，并分析用户的注意力集中点；
信号对比单元，将信号识别单元分析出的结果与辅助设备收集到的信号结果进行对比分析，通过判断用户的动作意识和用户的注意力集中点是否能够对应来判断分析出的动作意识是否准确；
信号确认单元，在信号对比完成后对动作结果确认，并且传到康复训练模块。
优选的，所述刺激模块包括刺激单元和反馈单元，所述刺激单元选用电极片，安装在用户瘫痪肢体对应的神经上。
优选的，所述系统包括主动训练和被动训练两种训练模式，所述主动训练模式在佩戴辅助设备时选择，被动训练模式时不佩戴辅助设备。
优选的，所述主动训练模式包括以下具体步骤：用户佩戴辅助设备，由语音和动作等虚拟信息引导用户大脑；主机采集用户大脑神经元信号和辅助设备的信号数据，然后通过信号识别单元对信号进行转换识别；通过信号对比单元对两组信号结果进行对比，判断出用户的动作意识，并且进行确定；确定的信号传入康复训练模块，康复训练模块通过信号生成模块生成对应的训练信号，然后传递到对应的刺激模块进行刺激训练。
优选的，所述被动训练模式包括以下具体步骤：用户大脑主动产生神经信号；主机采集用户大脑神经元信号，然后通过信号识别单元对信号进行转换识别，识别用于的动作意识；确定的信号传入康复训练模块，康复训练模块通过信号生成模块生成对应的训练信号，然后传递到对应的刺激模块进行刺激训练。
(三)有益效果
本发明提供了一种脑机接口多模式康复训练系统。具备以下有益效果：
1、本发明设计的系统设置有两种康复训练模式，包括主动训练和被动训练两种模式，主动训练模式下，在用户头上佩戴VR虚拟现实眼动仪，通过建立虚拟环境向用户大脑传递肢体动作引导信号，引导用户产生神经信号，然后通过主机对用户脑电波信号进行采集识别，然后通过康复训练模块发送对应的动作控制信号到刺激模块，对用户肢体进行刺激训练。
2、本发明在主动训练模式时，佩戴的VR虚拟现实眼动仪可以对用户在虚拟环境中的注意力集中点进行捕捉，然后在主机的信号分析模块中将该信号转换识别，并且与从脑机电极中采集的动作意识进行对比分析，在两组信号能够对应的情况下确定动作意识信号的准确性，该设计保证了对用户脑电波识别的高精确性。
附图说明
图1为本发明提供的脑机接口多模式康复训练系统示意图；
图2为本发明提供的脑机接口多模式康复训练系统的主动训练模式的流程示意图；
图3为本发明提供的脑机接口多模式康复训练系统的被动训练模式的流程示意图。
其中，1、主机；2、脑机电极；3、辅助设备；4、刺激模块；
101、信号采集模块；102、信号分析模块；103、康复训练模块；104、信号生成模块；1021、信号识别单元；1022、信号对比单元；1023、信号确认单元；401、刺激单元；402、反馈单元。
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做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。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供一种脑机接口多模式康复训练系统，系统包括主机1、脑机电极2、辅助设备3和刺激模块4，主机1包括信号采集模块101、信号分析模块102、康复训练模块103以及信号生成模块104，刺激模块4包括刺激单元401和反馈单元402，刺激单元401选用电极片，安装在用户瘫痪肢体对应的神经上，反馈单元402用于反馈患者肢体的信息。
脑机电极2设置在用户头顶，刺激模块4设置在用户的瘫痪的肢体上，脑机电极2与主机1的信号采集模块101电连接，辅助设备3与主机1的信号分析模块102电连接，刺激模块4与主机1的信号生成模块104电连接。
辅助设备3选用VR虚拟现实眼动仪，使用时佩戴在用户眼前，可以为用户模拟各种环境，同时对用户的视线进行追踪捕捉，辅助设备3用于向用户大脑传递引导类的信息，如建立肢体运动类的虚拟影像和声音等，引导用户作出对应动作。
信号分析模块102包括信号识别单元1021、信号对比单元1022和信号确认单元1023。信号识别单元1021，用于对神经脑电波信号进行转换识别，根据识别的结果分析出用户的动作意识，以及对辅助设备3产生的信息进行转换识别，并分析用户的注意力集中点；信号对比单元1022，将信号识别单元1021分析出的结果与辅助设备3收集到的信号结果进行对比分析，通过判断用户的动作意识和用户的注意力集中点是否能够对应来判断分析出的动作意识是否准确；信号确认单元1023，在信号对比完成后对动作结果确认，并且传到康复训练模块103。
实施例二：
如图2所示，本发明实施例提供一种脑机接口多模式康复训练系统的主动训练模式，包括以下具体步骤：
用户佩戴VR虚拟现实眼动仪，建立带有康复训练的引导语音和引导动作的虚拟环境，引导用户大脑产生动作信息的神经元信号；
主机1采集用户大脑神经元信号和VR虚拟现实眼动仪的信号数据，然后通过信号识别单元1011对信号进行转换识别，用户神经元信号转换为动作意识，VR虚拟现实眼动仪使用时，用户的视线会集中在虚拟人物的动作部位；
通过信号对比单元1022对两组信号结果进行对比，当神经元信号识别出的动作与用户视线集中的位置对应上时，便能判断前面识别的动作意识为正确的，然后便将动作信号确定；
确定的信号传入康复训练模块103，康复训练模块103通过信号生成模块104生成对应的训练信号，然后传递到对应的刺激模块4进行刺激训练。
如图3所示，本发明实施例提供一种脑机接口多模式康复训练系统的被动训练模式，包括以下具体步骤：
用户大脑主动产生神经信号；
主机1采集用户大脑神经元信号，然后通过信号识别单元1011对信号进行转换识别，识别用于的动作意识；
确定的信号传入康复训练模块103，康复训练模块103通过信号生成模块104生成对应的训练信号，然后传递到对应的刺激模块4进行刺激训练。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种脑机接口多模式康复训练系统，其特征在于：所述系统包括主机(1)、脑机电极(2)、辅助设备(3)和刺激模块(4)，所述主机(1)包括信号采集模块(101)、信号分析模块(102)、康复训练模块(103)以及信号生成模块(104)；
所述脑机电极(2)设置在用户头顶，所述刺激模块(4)设置在用户的瘫痪的肢体上，所述脑机电极(2)与主机(1)的信号采集模块(101)电连接，所述辅助设备(3)与主机(1)的信号分析模块(102)电连接，所述刺激模块(4)与主机(1)的信号生成模块(104)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种脑机接口多模式康复训练系统，其特征在于：所述辅助设备(3)选用VR虚拟现实眼动仪，使用时佩戴在用户眼前，可以为用户模拟各种环境，同时对用户的视线进行追踪捕捉。
3.根据权利要求2所述的一种脑机接口多模式康复训练系统，其特征在于：所述辅助设备(3)用于向用户大脑传递引导类的信息，如建立肢体运动类的虚拟影像和声音，引导用户作出对应动作。
4.根据权利要求1所述的一种脑机接口多模式康复训练系统，其特征在于：所述信号分析模块(102)包括信号识别单元(1021)、信号对比单元(1022)和信号确认单元(1023)；
信号识别单元(1021)，用于对神经脑电波信号进行转换识别，根据识别的结果分析出用户的动作意识，以及对辅助设备(3)产生的信息进行转换识别，并分析用户的注意力集中点；
信号对比单元(1022)，将信号识别单元(1021)分析出的结果与辅助设备(3)收集到的信号结果进行对比分析，通过判断用户的动作意识和用户的注意力集中点是否能够对应来判断分析出的动作意识是否准确；
信号确认单元(1023)，在信号对比完成后对动作结果确认，并且传到康复训练模块(103)。
5.根据权利要求1所述的一种脑机接口多模式康复训练系统，其特征在于：所述刺激模块(4)包括刺激单元(401)和反馈单元(402)，所述刺激单元(401)选用电极片，安装在用户瘫痪肢体对应的神经上。
6.根据权利要求1所述的一种脑机接口多模式康复训练系统，其特征在于：所述系统包括主动训练和被动训练两种训练模式，所述主动训练模式在佩戴辅助设备时选择，被动训练模式时不佩戴辅助设备。
7.根据权利要求6所述的一种脑机接口多模式康复训练系统，其特征在于：所述主动训练模式包括以下具体步骤：用户佩戴辅助设备(3)，由语音和动作虚拟信息引导用户大脑；主机(1)采集用户大脑神经元信号和辅助设备(3)的信号数据，然后通过信号识别单元对信号进行转换识别；通过信号对比单元(1022)对两组信号结果进行对比，判断出用户的动作意识，并且进行确定；确定的信号传入康复训练模块(103)，康复训练模块(103)通过信号生成模块(104)生成对应的训练信号，然后传递到对应的刺激模块(4)进行刺激训练。
8.根据权利要求6所述的一种脑机接口多模式康复训练系统，其特征在于：所述被动训练模式包括以下具体步骤：用户大脑主动产生神经信号；主机(1)采集用户大脑神经元信号，然后通过信号识别单元对信号进行转换识别，识别用于的动作意识；确定的信号传入康复训练模块(103)，康复训练模块(103)通过信号生成模块(104)生成对应的训练信号，然后传递到对应的刺激模块(4)进行刺激训练。
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