[发明专利]基于脑机接口的意念采集装置、电话终端及系统

说明书

技术领域

本发明涉及脑机接口技术领域，特别涉及一种基于脑机接口的意念采集装置、电话终端及系统。

背景技术

语音通信是现代通信的主要方式，但是几乎所有电话机都是为肢体健全(尤其是上肢健全)的人设计的，电话机需要进行手动拨号才能正常使用。然而在当今社会，有上肢功能障碍的人逐渐形成一个庞大的群体。他们由于双上肢残疾或神经肌肉类疾病(如肌肉萎缩性侧索硬化、脑干中风、脑瘫、大脑或脊髓损伤等)而不能使用现有的电话机进行通信。

脑机接口(Brain-computer interface,BCI)技术、电子技术与生物医学科学的发展为解决运动功能障碍人士的电话通信问题提供了可行的方法。BCI是一种新颖的人机接口方式，它能在人脑与计算机或者其他电子设备之间建立起直接交流和控制通道，通过这种通道，人们可以直接通过大脑来表达想法和操纵设备，不需要外周神经及其控制的肌肉参与。通过BCI技术，完全可以帮助有运动功能障碍的人们独立使用电话与外界通信。

视觉诱发电位(Visual Evoked Potential，VEP)是众多脑电(Electroencephalography,EEG)信号分量(如mu/beta节律、事件相关P300电位等)之一，基于VEP的BCI具有如下优点：1)高信息传输速率；2)较少的训练；3)低的用户变异性；4)使用简单。

VEP是大脑皮质枕叶区对视刺激发生的电反应，是代表视网膜接受刺激，经视路传导至枕叶皮层而引起的电位变化。根据刺激频率的不同可以分为瞬态视觉诱发电位(Transient Visual Evoked Potential，TVEP)和稳态视觉诱发电位(steady-state visually evoked potential，SSVEP)。TVEP是当视觉刺激的重复频率低于6HZ时，两次连续刺激引起的响应不会产生交迭，每次刺激产生相互独立的响应；SSVEP是当视觉刺激的重复频率高于6Hz时，连续几次刺激诱发的响应会迭加在一起，大脑皮层神经元放电会与刺激频率同步，在枕区和顶区脑电活动的节律明显增强，从而形成的一种稳定的响应。SSVEP具有与视觉刺激频率相同的基波频率及其谐波，其基波频率可用特定的信号处理算法进行检测。

目前，申请号为201310485562.5的中国发明专利公开了一种基于脑机接口的双上肢残疾人电话系统，其基于SSVEP的BCI技术，通过用户的视觉控制，实现无接触式电话拨号与接听，用户可以在没有肢体参与的情况下进行拨打和接听电话。但是，现有技术存在以下缺点：1)对EEG信号采集装置和意念电话终端的实施方式没有提出具体方式；2)需要七道有线电极帽，导联数量较多，信号采集和分析速度慢，特征提取困难；3)信号传输为有线传输，限制了用户活动范围；4)视觉刺激单元和电话分离使得该电话系统不利于便携。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出一种基于脑机接口的意念采集装置、电话终端及系统。

本发明的一种脑电EEG信号采集装置，包括头戴式头环，所述头戴式头环的中部为可伸缩性弹性塑料体，所述可伸缩性弹性塑料体上包括依次电连接的EEG信号获取单元、信号预处理模块和无线发送模块；

所述EEG信号获取单元由4个电极组成，包含1个参考电极和3个EEG信号采集电极；所述参考电极和EEG信号采集电极通过电极帽固定在可伸缩性弹性塑料体上，按照“国际10/20标准导联系统”设置，分别与所述信号预处理单元相连接；在保证系统准确性的前提下，采用尽可能少的导联数，简化信号处理和分析；

所述无线发送单元将经过预处理的信号通过无线方式发送到意念电话终端。

优选地，所述电极帽中注入具有良好导电特性的导电胶，所述导电胶的电阻在3千欧至5千欧之间。

优选地，所述信号预处理模块包括依次电连接的放大器、滤波器和A/D转换器；

优选地，所述放大器采用二级放大，总的放大倍数为10000倍；所述滤波器为0.1HZ到70HZ的带通滤波器。

优选地，所述头戴式头环的两端设置有贴合结构，用于整个EEG信号采集装置弯曲成环状结构后将头戴式头环的首尾贴合形成闭合环状。

本发明的一种意念电话终端，包括与控制单元相连接的数据处理单元、视觉刺激单元、近程无线接收单元和通信控制模块；

所述视觉刺激单元包括液晶屏显示器，所述液晶屏显示器包括数字显示区、视觉刺激区和触控区；