WO2019169909A1 - 一种脑电波治疗床运动控制方法 - Google Patents

一种脑电波治疗床运动控制方法 Download PDF

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李�柱
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Abstract

一种脑电波治疗床运动控制方法，包括以下步骤：提供一治疗床运动控制装置，包括采集卡、脑电波传感器、核心控制器、天线阵列发射机以及天线阵列接收机；脑电波传感器采集脑控者的脑波眨眼次数，并传输至采集卡中，核心控制器将采集到的电极信号转换为控制信号，并通过天线阵列发射机进行发射、天线阵列接收机进行接收，控制治疗床运行；通过脑电波传感器采集脑控者的脑波眨眼次数，并同时快速准确地通过核心控制器将传感到的电极信号转换为控制治疗床运动行为的控制信号，通过信号发射器进行发射控制治疗床运动。

Description

一种脑电波治疗床运动控制方法 技术领域
本发明属于医疗机械设备技术领域，主要涉及到用于手术治疗中的一种脑电波六自由度工业机械臂的治疗床控制方法，具体是一种脑电波治疗床运动控制方法。
背景技术
目前，医疗电子机械设备的发展对先进治疗技术的发展起到了巨大的帮助，但是在某些治疗方式中还有很大的改进空间。例如在医生对病人进行放射治疗时，一般需要对病人进行摆位，将病床转移到指定位置，技师操作往往无法知晓病人躺在治疗床上的真实位置，如人体对旋转机架、治疗头等的距离，引起碰撞。
手推车后再运送至放射治疗室，再将其送上放射治疗床板上，最后启动设备通过治疗床将病人送达治疗仪(放射治疗加速器)下的指定位置进行放疗。然而现有的放射治疗床装置大多都是一个距离放射主机较近，只能在一个较小范围内实现水平或纵向移动的长方体，故在进行传送病人时，会出现空间狭小影响医务人员操作等情况。例如中国专利CN 102872541 A公开的一种放射治疗床装置，利用智能机械臂将病人连同治疗床面放置到加速器室内预定的治疗位置，并采用视觉跟踪系统可以保证病人定位的精度，在一定的情况上解决了影响医生站位的问题，提高了工作效率和昂贵加速器使用效率。但该方案在一些特殊环境下，特别是在治疗床传送过程中由于放射治疗室的空间有限而容易造成机械臂与四周环境碰撞或机械臂和床板间相撞的情况，从而给病人带来严重的影响，有进一步改进的必要。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种脑电波治疗床运动控制方法，通过脑电波感应器采集脑控者的脑波眨眼次数，并同时快速准确地通过核心控制 单元将感应到的电极信号转换为控制治疗床运动行为的控制信号，通过信号发射器进行发射控制治疗床运动的移行。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种脑电波治疗床运动控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：提供一台治疗床运动控制装置，包括核心控制器以及与其相连的脑电波传感器与信号发射器，所述信号发射器与治疗床运动通过无线网络进行信号传输；所述脑电波传感器采集脑控者的脑波眨眼次数，并传输至所述核心控制器中，所述核心控制器将采集到的电极信号转换为控制信号，并通过信号发射器进行发射控制治疗床运动；
步骤S2：所述核心控制器通过不同的电极信号，即不同的脑波眨眼次数，形成不同的控制信号控制治疗床运动的移行动作，所述移行动作包括治疗床运动的起移，悬停，左移，右移，前移，后移，上移，下移以及暂停动作；
步骤S3：所述治疗床运动解锁之后，若核心控制器接收到的脑波值稳定在40以上之后，发送控制信号控制治疗床运动起移；当所述治疗床运动移到一定高度之后将处于悬停状态，等待核心控制器通过不同脑波眨眼次数形成不同控制信号，控制治疗床运动。
进一步地，设定所述治疗床运动的指令起点与指令周期；所述指令周期为N秒，N为大于零的自然数，若治疗床运动的指令周期设置为4秒，超出4秒则治疗床运动进入下一个指令周期；所述治疗床运动的指令起点以治疗床运动空中悬停为指令起点，所有脑波眨眼次数统计以治疗床运动处于悬停状态为起点计算。
进一步地，当所述治疗床运动处于悬停状态时：若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态。
进一步地，当所述治疗床运动处于左移状态时：若所述脑电波传感器采 集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持左移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到右移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到前移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态。
进一步地，当所述治疗床运动处于右移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持右移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到前移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态。
进一步地，当所述治疗床运动处于前移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持前移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到后移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态。
进一步地，当所述治疗床运动处于后移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持后移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到前移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态；若 所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态。
进一步地，当所述治疗床运动处于上移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持上移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到下移状态；若所述脑电波传感器采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态。
进一步地，当所述治疗床运动处于下移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持下移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态；若所述脑电波传感器采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态。
进一步地，当所述治疗床运动在连续2个指令周期内未接收到核心控制器发送的控制信号时，所述治疗床运动将自动暂停。
本发明的有益效果：相较于现有技术，本发明能够通过脑电波传感器采集脑控者的脑波眨眼次数，并同时快速准确地通过核心控制器将传感到的电极信号转换为控制治疗床运动行为的控制信号，通过信号发射器进行发射控制治疗床运动的移行。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明治疗床运动控制装置的原理示意图。
本发明的较佳实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种脑电波治疗床运动控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：如图1所示，提供一治疗床运动控制装置，包括一采集卡以及与其相连的脑电波传感器与核心控制器(该控制器采用高速数据处理单元FPGA组成，通过算法处理并将指令通过天线阵列接收机发送给治疗床)，信号发射器与治疗床通过无线网络进行信号传输；信号发射器包括天线阵列发射机以及天线阵列接收机，天线阵列发射机与核心控制器连接，天线阵列接收机与治疗床连接；所述天线阵列发射机与天线阵列接收机通过无线传感网络技术进行信号传输，对治疗床进行无人控制运动；本实施例中所述治疗床为六自由度机械臂治疗床；
所述脑电波传感器采集脑控者的脑波眨眼次数，并传输至所述采集卡中，所述核心控制器将采集到的电极信号转换为控制信号，并通过信号发射器进行发射控制治疗床运动；
步骤S2：所述核心控制器通过不同的电极信号，即不同的脑波眨眼次数，形成不同的控制信号控制治疗床运动的移行动作，所述移行动作包括治疗床运动的起移，悬停，左移，右移，前移，后移，上移，下移以及暂停动作；
步骤S3：所述治疗床运动解锁之后，若核心控制器接收到的脑波值稳定在40以上之后，发送控制信号控制治疗床运动起移；当所述治疗床运动移到一定高度(80cm)之后将处于悬停状态，等待核心控制器通过不同脑波眨眼次数形成不同控制信号，控制治疗床运动。
在本实施例中，设定所述治疗床运动的指令起点与指令周期；所述指令周期为N秒，N为大于零的自然数，若治疗床运动的指令周期设置为4秒(该时间可调)，超出4秒则治疗床运动进入下一个指令周期；所述治疗床运动的指令起点以治疗床运动空中悬停为指令起点，所有脑波眨眼次数统计以治疗床运动处于悬停状态为起点计算。
在本实施例中，当所述治疗床运动处于悬停状态时：若所述脑电波传感 器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态。
在本实施例中，当所述治疗床运动处于左移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持左移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到右移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到前移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态。
在本实施例中，当所述治疗床运动处于右移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持右移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到前移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态。
在本实施例中，当所述治疗床运动处于前移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持前移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到后移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上 移状态。
在本实施例中，当所述治疗床运动处于后移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持后移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到前移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态。
在本实施例中，当所述治疗床运动处于上移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持上移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到下移状态；若所述脑电波传感器采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态。
在本实施例中，当所述治疗床运动处于下移状态时，若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持下移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态；若所述脑电波传感器采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态。
在本实施例中，当所述治疗床运动在连续2个指令周期内未接收到核心控制器发送的控制信号时，所述治疗床运动将自动暂停。
本案原理：通过脑电波传感器(电极)和导线从头皮上或者从大脑皮层上直接将大脑产生的节律性电位变化，传送至特制的核心控制器，该控制器采用高速数据处理单元FPGA组成，通过算法处理并将指令通过天线阵列接收机发送给治疗床。
一般将正常脑电活动相关的脑电波频率范围划分为五种类型，频率由高到低，依次为γ波、β波、α波、θ波、δ波(表1)
表1 脑电图中各波的频率范围和幅值
Figure PCTCN2018117784-appb-000001
本案提取δ波的信号，根据采集频率进行判断，最终实现治疗床的远程控制。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
工业实用性
本发明能够通过脑电波传感器采集脑控者的脑波眨眼次数，并同时快速准确地通过核心控制器将传感到的电极信号转换为控制治疗床运动行为的控制信号，通过信号发射器进行发射控制治疗床运动的移行。

Claims (10)

  1. 一种脑电波治疗床运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
    步骤S1：提供一治疗床运动控制装置，包括采集卡、脑电波传感器、核心控制器、天线阵列发射机以及天线阵列接收机；所述脑电波传感器采集脑控者的脑波眨眼次数，并传输至所述采集卡中，所述核心控制器将采集到的电极信号转换为控制信号，并通过天线阵列发射机进行发射、天线阵列接收机进行接收，控制治疗床运行；
    步骤S2：所述核心控制器通过不同的电极信号，即不同的脑波眨眼次数，形成不同的控制信号控制治疗床运动的移行动作，所述移行动作包括治疗床运动的起移，悬停，左移，右移，前移，后移，上移，下移以及暂停动作；
    步骤S3：所述治疗床运动解锁之后，若核心控制器接收到的脑波值稳定在40以上之后，发送控制信号控制治疗床运动起移；当所述治疗床运动移到一定高度之后将处于悬停状态，等待核心控制器通过不同脑波眨眼次数形成不同控制信号，控制治疗床运动。
  2. 根据权利要求1所述的一种脑电波治疗床运动控制方法，其特征在于，设定所述治疗床运动的指令起点与指令周期；所述指令周期为N秒，N为大于零的自然数，若治疗床运动的指令周期设置为4秒，超出4秒则治疗床运动进入下一个指令周期；所述治疗床运动的指令起点以治疗床运动空中悬停为指令起点，所有脑波眨眼次数统计以治疗床运动处于悬停状态为起点计算。
  3. 根据权利要求1所述的一种脑电波治疗床运动控制方法，其特征在于，当所述治疗床运动处于悬停状态时：若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态。
  4. 根据权利要求1所述的一种脑电波治疗床运动控制方法，其特征在于，当所述治疗床运动处于左移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨 眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持左移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到右移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到前移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态。
  5. 根据权利要求1所述的一种脑电波治疗床运动控制方法，其特征在于，当所述治疗床运动处于右移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持右移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到前移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态。
  6. 根据权利要求1所述的一种脑电波治疗床运动控制方法，其特征在于，当所述治疗床运动处于前移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持前移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到后移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态。
  7. 根据权利要求1所述的一种脑电波治疗床运动控制方法，其特征在于，当所述治疗床运动处于后移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持后移状态；若所述脑电波 传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到前移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态；若所述脑电波传感器在第一次指令周期未采集到信号，在第二次指令周期采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态。
  8. 根据权利要求1所述的一种脑电波治疗床运动控制方法，其特征在于，当所述治疗床运动处于上移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持上移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到下移状态；若所述脑电波传感器采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态。
  9. 根据权利要求1所述的一种脑电波治疗床运动控制方法，其特征在于，当所述治疗床运动处于下移状态时：若所述脑电波传感器采集到0次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动保持下移状态；若所述脑电波传感器采集到1次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到上移状态；若所述脑电波传感器采集到2次脑波眨眼时，则所述核心控制器控制所述治疗床运动切换到左移状态。
  10. 根据权利要求1所述的一种脑电波治疗床运动控制方法，其特征在于，当所述治疗床运动在连续2个指令周期内未接收到核心控制器发送的控制信号时，所述治疗床运动将自动暂停。
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