[发明专利]基于脑波信号处理系统定量评估精神状态的方法和设备

说明书

技术领域

本领域总的来说涉及用于定量评估精神状态的设备和方法。

背景技术

有许多检测脑波并利用脑波作为控制信号以及诊断工具的可用方 法。然而，仍存在无噪音地测量脑波的许多障碍，尤其是在良好控制的 实验室环境外面就尤其如此。一般在环境和电磁噪音被严格控制的实验 室中检测和利用脑波，且针对其脑波被测量的病人或对象来说仅静态条 件是病人或对象不应移动。该理想设置在实验室外不存在，从而使得这 些系统不能用来可靠地测量用户的脑波。另外，一般的传感器布置需要 对头部的特殊处理，因为大部分当前使用的用来测量脑波的电极需要浸 渍有胶体的电极或者针状电极。

该理想设置在实验室外不存在，从而使得这些系统不能用来在非实 验室环境中可靠地测量用户的脑波。另外，对头部进行特殊处理以使用 实验室电极在非实验室环境中不现实。因而，期望提供一种克服典型的 脑波测量系统的这些限制的设备和方法，且为此目的作出本发明。

发明内容

所述设备可包括神经耳机，该神经耳机包括一个或多个干式有源电 极，该干式有源电极在没有湿电极的情况下测量戴着耳机的用户的脑 波。该设备可合并入如下系统中，该系统使用神经耳机、另外的硬件和 软件提供人/机接口。例如，示例性系统是用于如下更详细地所述的使用 用户的脑波控制玩具的系统。在该系统中，硬件检测脑波，滤波掉噪音 并放大结果信号。软件处理脑波信号，基于对脑波信号的分析显示用户 的精神状态并生成可用来控制装置如玩具的控制信号。

附图说明

图1A示出用于定量评估正被用来控制玩具的动作的精神状态的设 备的例子；

图1B示出图1的设备中使用的干式有源电极的示例实施方式；

图2A和2B示出作为图1A所示的设备的一部分的神经耳机；

图3A和3B示出图1A、2A和2B示出的设备的进一步细节；

图4示出使用用于定量评估精神状态且包括图2A、2B、3A和3B 所示的神经耳机、其它硬件和软件的设备来控制玩具的系统的实施方 式；

图5A和5B示出图4所示的系统的硬件的更多细节；

图6示出图4所示的硬件的数字部分的示例性电路实施方式；

图7示出图4所示的硬件的功率调节部分的示例性电路实施方式；

图8A示出干式有源电极的模拟部分的更多细节；

图8B示出干式有源电极的模拟部分的更多细节；

图9示出图5所示的模拟EEG信号处理部分的示例性电路实施方 式；

图10A是图5所示的模拟EOG信号处理部分的框图；

图10B示出图5所示的模拟EOG信号处理部分的示例性电路实施 方式；

图11示出作为图4所示的一部分的软件的操作的例子；

图12示出图11的数据处理过程的进一步细节；

图13示出数据处理步骤的流程；以及

图14示出用户的精神状态的图形显示的例子。

具体实施方式

该设备和方法特别适用于用于使用用户的脑波控制玩具的系统且 以下正是在该情境中为了说明的目的描述该设备和方法。然而，应理解 该设备和方法可用于除了控制玩具之外的应用，且实际上可在期望定量 评估用户的脑波并基于对脑波的定量评估提供人机接口和/或神经反馈 的任何应用中使用。例如，该设备和方法可用来控制计算机或计算机系 统、游戏控制台等。作为另一个例子，该设备和方法可被实现并集成到 飞行员的头盔中，该头盔具有置入其中的脑波监视系统，其中干式传感 器可监控飞行期间飞行员的脑波，且如果飞行员在飞行期间失去意识， 则该设备可检测到该失去意识并执行一个或多个动作如启动自动驾驶 系统并对飞行员提供紧急治疗/警告(如氧气或振动)，这可解救飞机以 及飞行员的生命。该设备可方法还可被实现为头带式病人脑波监视系 统，其中利用易于使用且对病人具有用户友好性的干式传感器来监视病 人的EEG，且可使用无线方法(如蓝牙)或有线方法将脑波发送到可记 录/显示病人的EEG信号的远程装置。作为另一例子，该设备和方法可 被实现且集成到具有脑波监视系统的战斗头盔中，其中干式传感器可监 视战士的脑波且如果战士在任务期间失去意识或入睡就向战士发送警 报信号(声音警告、视觉警告或物理警告如击打)。