[发明专利]一种基于HBC的预防癫痫发作的穿戴式医疗设备

说明书

技术领域

本发明涉及人体通信(HumanBodyCommunication,HBC)和生 物医学信号技术领域，具体涉及一种基于HBC的预防癫痫发作的穿戴 式医疗设备。

背景技术

HBC是一种在人体周围或人体内部进行的短距离无线通讯技术， 利用人体作为通信路径传输数据，是无线通信技术新领域体域网 (BodyAreaNetwork,BAN)中最具前景的一个应用场景，在日常保 健和医疗应用领域具有广阔的发展前景。癫痫作为一种发作性的脑神 经元异常放电性疾病，脑电图是癫痫预防和诊断最有效的辅助诊断工 具。研究表明，癫痫在发作期和发作间期的脑电图的变化是突然发生 的，其特征是：阵发性的高波幅慢波、尖波、棘波，或伴有低波幅的 快波，这种变化可出现在癫痫行为发作前的数秒钟。根据癫痫患者脑 电信号在发作前会发生明显的变化这一特征可以对癫痫发作进行早 期预测。

Duffing混沌振子系统对初始条件的敏感性可以用于检测微弱周 期信号或混沌信号；脑电信号已被广泛证明是混沌时间序；癫痫发作 时脑电时间序列的LyaPunov指数下降,即正常和癫痫脑电时间序列具 有不同的混沌性；Duffing振子具有区分癫痫EEG和正常EEG的能力是 基于混沌同步的原理和基础。

数字信号处理技术的迅猛发展和计算机的广泛应用，以及近年来 无线通信技术进入与人类个体联系最紧密的领域BAN，该领域中 HBC技术的日趋成熟，为癫痫病的预防研究开创了崭新的局面。

癫痫发作具有碎发性,如果此时病人正从事某种危险操作(如驾 驶汽车),则很容易受到意外伤害,这是造成癫痫患者残疾甚至死亡的 一个主要原因。另一方面由于癫痫长期的反复性发作,而且患者自己 无法提前预测，这不仅使患者身体遭受痛苦,而且在一定程度上导致 其精神及心理障碍。目前对癫痫病的治疗手段主要是药物治疗和手术 切除病灶。虽然这两种方法都可以有效地减少癫痫发作的次数甚至完 全抑制癫痫发作,减轻癫痫患者的痛苦,但是无法实现对癫痫患者在 发作前实现提示。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于 HBC的预防癫痫发作的穿戴式医疗设备，在癫痫病发作前可对患者发 出预防警告提示声音和震动，提醒患者做出必要预防措施的可穿戴式 医疗设备，具有佩戴方便、提醒及时、准确安全等优势。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于HBC的预防癫痫发作的穿戴式医疗设备，包括主控计 算机101，主控计算机101的第一输入端与信号传输系统102的输出 端连接，信号传输系统102的第一输入端和人体头部107配合，主控 计算机101的输出端与控制器104的输入端连接，控制器104的输出 端与开关模块105的输入端连接，开关模块105的输出端与警报装置 103的第一输入端连接，主控计算机101的第二输入端、信号传输系 统102的第二输入端、警报装置103的第二输入端分别和DC/DC多 路输出电源模块106的三个输出端连接。

所述的信号传输系统102利用人体头部107作为通讯路径传输脑 电信号数据，形成一个基于HBC技术的BAN通讯链路，信号传输系 统102包括信号采集模块1021，信号采集模块1021的输入端和人体 头部107配合，信号采集模块1021的输出端和信号调理模块1022的 输入端连接，调理模块1022的输入端和信号发送模块1023的输入端 连接，信号发送模块1023的输出端和主控计算机101的信号处理模 块1011的输入端连接。

所述的主控计算机101包括信号处理模块1011，信号处理模块 1011的输出端和癫痫发作预警检测系统1012的输入端连接，癫痫发 作预警检测系统1012的输出端和控制器104的输入端连接。

所述的警报装置103包括蜂鸣器1031和震动器1032，蜂鸣器 1031和震动器1032的输入端分别和开关模块105的输出端连接。

所述的癫痫发作预警检测系统1012利用Duffing混沌振子的混沌 特性区分癫痫与正常EEG特征，进而实现预防癫痫发作的功能，基本 原理是利用癫痫EEG的混沌特性弱于正常EEG的混沌特性以及 Duffing混沌振子能够区分两种EEG混沌特性的强弱；

Duffing混沌振子的模型如式(1)所示：