【摘要】：世界上有數(shù)百萬的人由于各種原因長期臥病在床,他們無法獨立做出翻身、坐起等動作,對這些病人的護理需要消耗大量的人力物力。目前市場上已有的電動護理床大多依靠遙控器作為人機接口,失能老人無法獨立使用。而腦機接口可以通過監(jiān)測病人的腦電信號識別病人的運動意圖進而使得病人可以獨立控制病床的運動,這不僅能減少護理人員的工作量,還能提高病人的尊嚴感。因此,本課題研發(fā)了一種基于腦機接口的智能病床運動控制器。本文使用單通道腦電傳感器控制病床的運動。目前國內(nèi)外常用的多通道腦機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,佩戴簡單。在算法方面,利用了眨眼信息和閉眼時腦電各個節(jié)律的變化信息(尤其是αa節(jié)律的變化)。由于病床有8個動作,直接對單通道腦電信號進行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接口時,需要在受試者面前放一個屏幕,顯示8個動作的二叉樹框圖。切換病床空閑狀態(tài)和控制狀態(tài)的方法為快速眨眼,在受試者進行二分類時,選擇一個選項的方法為閉眼放松。對腦電信號進行處理的流程為先通過濾波去除工頻干擾,再通過經(jīng)驗模態(tài)分解和主成分分析算法去除眼電偽跡。選擇各個節(jié)律的能量及其衍生參數(shù)作為特征,通過支持向量機算法對其進行二分類。本文征集了 10個研究對象進行在線分類實驗,分別進行了 20次二分類選擇,分類精度為91.5%。征集了 3個研究對象進行智能病床的在線實時控制,達到了預定的目標,平均準確率為92%。本文主要的創(chuàng)新點為:一是使用單通道腦電傳感器控制病床的8個動作;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)律變換信息實現(xiàn)對使用者意圖的識別。
【圖文】：

波會有不同的變化，因此可以利用電極對這些信號進行檢測以及解碼，然后將解逡逑碼得到的信號發(fā)送到外部的控制器。常見的ＢＣＩ系統(tǒng)通常由信號采集、信號預處逡逑理、特征提取以及信號分類四部分組成，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)腦電圖實驗室采用的是國際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)國際１０－２０系統(tǒng)電極放置法擴展而成。逡逑電極的導聯(lián)方式有兩種：單極導聯(lián)法和雙極導聯(lián)法。所謂單極導聯(lián)法，，即將其中逡逑一個電極作為參考電極，讀取其他電極與參考電極的差值作為腦電信號值。雙極逡逑導聯(lián)即選擇兩個不同電極的差值作為最終的輸出電壓。電極采集技術也分為兩種：逡逑干電極采集技術和濕電極采集技術，干電極指的是不需要配合導電膏使用的電極，逡逑使用簡單，很適合未來健康監(jiān)護、康復、疾病診療以及人機交互系統(tǒng)的需求；濕逡逑電極即需要導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)而導致導逡逑？邋，邋＾邐Ｎａｓｉｏｎ邋？逡逑２０％邐＾ｅｒｔｅｘ邐ｐ逡逑圖１．２國際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：2700319