[发明专利]基于脑电信息检波的呼叫装置

说明书

技术领域

本发明涉及脑-计算机接口技术，尤其是一种可应用于病房的基于脑电信息检波的无接触、非动作式呼叫系统中的呼叫装置。

背景技术

病房呼叫系统是目前医院病房中的必配设备，用于病人或陪护在需要时向医生发出呼叫，从而及时得到医生的关注，它对于病人看护和病房管理都有着很大价值。病房呼叫系统一般由呼叫主机和呼叫器(或称呼叫分机)组成，呼叫器一般是每个病床一个，一般悬挂或固定在病床上方的墙壁上，用于向呼叫主机发出呼叫信号；呼叫主机是一台计算机，一般位于医生所在的值班室，用于接收呼叫信号，向医生发出警报，并指示呼叫床位。目前市场上存在着很多厂家生产的病房呼叫系统，其样式各有不同，功能也有所差异。例如，主机和呼叫器间的通讯，有的采用RS485总线，有的采用无线通讯；主机可存储的呼叫历史信息量和显示的信息各有不同；呼叫器发送的信息内容有多有少等等。但这些呼叫系统有一个共同特点，即呼叫器均为按键式或触摸式，它们的使用必须是通过按键直接发送呼叫内容或者通过按键启动对讲功能后与医生进行交谈。

因此上述按键式呼叫器要求通过手臂和手指的运动去触摸按键而使用，对于下面几种情况的患者，这种类型的呼叫器就不适用了：1)进行手臂外科手术或者手臂截肢的患者；2)其它手臂运动受限或因极度虚弱而无法活动手臂的患者；3)局部或全部丧失了运动能力的运动神经疾病患者，如半身/全身瘫痪、脊索侧索硬化(Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS)患者，他们的手臂完全无法移动或者无法做大脑支配下的运动。更有甚者，有相当一部分患者还丧失了语言功能，难以表达自己的想法。对这些患者来讲，让他们使用按键式的呼叫系统去发送信号或与医生通话都是不现实的。

目前对于这类患者的治疗，一般是在医护人员的精心看护和照料下，通过某些训练和康复手段，逐步恢复其运动或语言机能。然而在很多情况下并不能得到令人满意的效果。这主要是因为，首先，运动或语言机能的恢复是一个复杂漫长的过程，并需要专业人员的指导和技巧性的操作和患者的密切配合，然而有时由于脑区受到损伤或患者经济承受力等原因，这甚至是永远不可能实现的。另外，这些瘫痪、麻痹、手术后无法动作等患者，由于无法自己利用呼叫系统，在有需要的时候有效地向外界表达自己的想法，所以必须有医护人员或陪床亲属时刻陪伴在左右，通过观察和体验来做出判断，这项工作费时费力且需要很多经验，如果措施不当就很可能会对病人的心理和身体造成不必要的伤害。

脑-计算机接口技术(Brain-Computer Interface，BCI)是利用脑电信号实现人脑与外界交流和控制的一种新的有效的信息传达和通讯方式。它通过检测并判别脑电信号中对应不同大脑活动所体现出来的时空模式来识别人的意图。脑-计算机接口技术的研究初衷是服务于运动神经疾病患者，它不需要人的肢体活动或语言表达的参与，是非动作、无接触的。其基本原理是：人脑在进行不同思维活动或受到不同的外部刺激(如视觉、听觉或触觉)时，其神经活动会在对应的脑电信号中体现出不同的模式，通过实时采集并提取出这些模式，就可以判断出患者目前进行什么样的意识活动或受到什么样的刺激。

在脑-计算机接口系统中一般使用与头皮接触的非侵入式的、无损伤的电极。传统的被动电极使用时需要预先在头皮上准备，需要特殊的导电膏来降低电极和皮肤之间的阻抗，其效果往往依赖于操作者的经验和技术，而且花费时间较多，会对患者造成不必要的心理压力。另外，随着采集时间变长，导电膏会变干，使得信号质量变差。近些年发展起来的主动电极，在离头皮很近的地方放置前置滤波器进行信号调整，改善信号性能，在抗干扰、稳定性、安全性等方面有着独特的优势，且不需要对头皮做特别的预处理，可大大减少准备时间。