發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 21:57

【摘要】：世界上有數(shù)百萬(wàn)的人由于各種原因長(zhǎng)期臥病在床,他們無(wú)法獨(dú)立做出翻身、坐起等動(dòng)作,對(duì)這些病人的護(hù)理需要消耗大量的人力物力。目前市場(chǎng)上已有的電動(dòng)護(hù)理床大多依靠遙控器作為人機(jī)接口,失能老人無(wú)法獨(dú)立使用。而腦機(jī)接口可以通過監(jiān)測(cè)病人的腦電信號(hào)識(shí)別病人的運(yùn)動(dòng)意圖進(jìn)而使得病人可以獨(dú)立控制病床的運(yùn)動(dòng),這不僅能減少護(hù)理人員的工作量,還能提高病人的尊嚴(yán)感。因此,本課題研發(fā)了一種基于腦機(jī)接口的智能病床運(yùn)動(dòng)控制器。本文使用單通道腦電傳感器控制病床的運(yùn)動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)外常用的多通道腦機(jī)接口需要使用者佩戴電極帽,很不方便。本研究采用單通道腦電傳感器,記錄電極位于前額偏左的Fpl處,參考電極位于左耳垂處,佩戴簡(jiǎn)單。在算法方面,利用了眨眼信息和閉眼時(shí)腦電各個(gè)節(jié)律的變化信息(尤其是αa節(jié)律的變化)。由于病床有8個(gè)動(dòng)作,直接對(duì)單通道腦電信號(hào)進(jìn)行8分類較為困難的。本文創(chuàng)新地利用二叉樹將8分類變?yōu)?次二分類,提高了分類精度。在受試者使用本腦機(jī)接口時(shí),需要在受試者面前放一個(gè)屏幕,顯示8個(gè)動(dòng)作的二叉樹框圖。切換病床空閑狀態(tài)和控制狀態(tài)的方法為快速眨眼,在受試者進(jìn)行二分類時(shí),選擇一個(gè)選項(xiàng)的方法為閉眼放松。對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行處理的流程為先通過濾波去除工頻干擾,再通過經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和主成分分析算法去除眼電偽跡。選擇各個(gè)節(jié)律的能量及其衍生參數(shù)作為特征,通過支持向量機(jī)算法對(duì)其進(jìn)行二分類。本文征集了 10個(gè)研究對(duì)象進(jìn)行在線分類實(shí)驗(yàn),分別進(jìn)行了 20次二分類選擇,分類精度為91.5%。征集了 3個(gè)研究對(duì)象進(jìn)行智能病床的在線實(shí)時(shí)控制,達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo),平均準(zhǔn)確率為92%。本文主要的創(chuàng)新點(diǎn)為:一是使用單通道腦電傳感器控制病床的8個(gè)動(dòng)作;二是通過二叉樹將8分類變?yōu)?次二分類,再使用眨眼信息和腦電節(jié)律變換信息實(shí)現(xiàn)對(duì)使用者意圖的識(shí)別。
【圖文】：

波會(huì)有不同的變化，因此可以利用電極對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)以及解碼，然后將解逡逑碼得到的信號(hào)發(fā)送到外部的控制器。常見的ＢＣＩ系統(tǒng)通常由信號(hào)采集、信號(hào)預(yù)處逡逑理、特征提取以及信號(hào)分類四部分組成，如圖１．１所示。逡逑７逡逑

員研究此課題。逡逑目前世界上絕大多數(shù)腦電圖實(shí)驗(yàn)室采用的是國(guó)際１０－２０系統(tǒng)電極放置法［１４］，逡逑如圖１．２所示，大部分電極帽一般都是根據(jù)國(guó)際１０－２０系統(tǒng)電極放置法擴(kuò)展而成。逡逑電極的導(dǎo)聯(lián)方式有兩種：?jiǎn)螛O導(dǎo)聯(lián)法和雙極導(dǎo)聯(lián)法。所謂單極導(dǎo)聯(lián)法，，即將其中逡逑一個(gè)電極作為參考電極，讀取其他電極與參考電極的差值作為腦電信號(hào)值。雙極逡逑導(dǎo)聯(lián)即選擇兩個(gè)不同電極的差值作為最終的輸出電壓。電極采集技術(shù)也分為兩種：逡逑干電極采集技術(shù)和濕電極采集技術(shù)，干電極指的是不需要配合導(dǎo)電膏使用的電極，逡逑使用簡(jiǎn)單，很適合未來(lái)健康監(jiān)護(hù)、康復(fù)、疾病診療以及人機(jī)交互系統(tǒng)的需求；濕逡逑電極即需要導(dǎo)電膏配合使用的電極，它可以解決電極與頭皮間由于頭發(fā)而導(dǎo)致導(dǎo)逡逑？邋，邋＾邐Ｎａｓｉｏｎ邋？逡逑２０％邐＾ｅｒｔｅｘ邐ｐ逡逑圖１．２國(guó)際１０－２０系統(tǒng)電極放置法逡逑電性不好的Q嬏猓郟猓蕁１狙芯坎捎玫哪緣绱釁魘怯繕衲羈萍跡ǎ危澹酰潁錚櫻耄┕鏡膩義希裕牽粒湍？榧蜃岸傘４舜釁骶褪且桓齜侵踩朧醬釁鰨幣彩且桓齙ネǖ厘義夏緣绱釁

本文編號(hào)：2700319