脑电信号控制的健康及治疗装置

1.本发明涉及一种计算机控制装置，尤其涉及一种以实时采集的脑电信号为基础的计算机 控制装置，更具体的说，这是一种以实时采集的脑电信号经加工、处理、分析、计算后提取 的脑电信号特征数据作为判断依据，与预置在计算机贮存装置内多个脑电信号特征数据相比 较，选择相对应的或类似的数据，从而触发数据指定的控制指令，驱动和控制相应装置不同 的工作模式，最适合这种控制方式的装置是快速学习装置、健康康复装置、物理治疗装置等。
2.按照权利要求1所述的装置，这种装置的共同特征是由脑电监测模块、脑电分析对比模 块、控制模块、α波诱导模块、执行模块构成，以实时采集的脑电信号经加工、处理、分析、 计算后提取的脑电信号特征数据作为判断依据，与预置在计算机贮存装置内多个脑电信号特 征数据相比较，选择相对应的或类似的数据，从而触发数据指定的控制指令，驱动和控制相 应不同装置的工作模式，最适合这种控制方式的装置是快速学习装置，健康康复装置，物理 治疗装置等。
3.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中的脑电监测模块由 两个以上脑电电极，脑电信号放大、调理电路，A/D转换电路构成，实时采集单道或多个通 道的脑电信号，将脑电信号放大、滤波、A/D转换成数字信号传输至计算机装置进行后继处 理，对脑电信号滤波的目的包括去除直流电信号和50Hz的工频干扰，可以采用其始频率为 0.5Hz的高通率波器来滤除因为电极与皮肤接触而产生的支流信号，采用低通滤波去除50Hz 的工频干扰，提取脑电信号的频带为1-30Hz的脑电信号，脑电信号放大可采用高共模抑制比， 高性能的集成化仪表放大器，放大后的脑电信号可以采用8位、12位、16位的A/D转换器(采 用16位A/D转换器精度最高)，经A/D转换成数字信号后通过I/O口传输至计算机。
4.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中的脑电分析对比模 块由计算机装置构成，常用单片电脑芯片，DSP芯片为基础构成嵌入性电脑系统，也可以采 用台式电脑、笔记本电脑、手掌型电脑(PDA)或工业控制型电脑等多种形式的计算机装置， 由基本的中央处理器(CPU)、程序贮存器(RAM)、数据贮存器(ROM)等部件构成，接受A/D 转换后的数字信号，CPU实时地计算分离出θ波(4～7Hz)，α波(8～12Hz)，β波(13～ 25Hz)，再分别计算出其功率值，比较实时测量的脑电波信号不同波形特征，及其占优势的波 形特征，以实时占优势的脑电波波形为即时的脑电波信号特征，当实时采集脑电波中，以8～ 12Hz的波形占优势时(功率值最大时)，则自动确认α波为脑电波特征数据；当13～25Hz 的波形占优势时，则自动确认β波为脑电波特征数据；当4～7Hz的波形占优势时，则自动 确认θ波为脑电波特征数据。
5.按照权利要求1所述的装置中，在本发明装置的计算机装置内，预先存储对被控装置执 行的多种操作内容以及分别对应于这些操作内容的多个脑电信号特征的第一存储装置；预先 存储用于分别由被控装置执行存储在第一存储装置中的多种操作内容所指定的操作的多个控 制数据的第二存储装置；检测脑电信号特征数据的脑电特征数据检测装置；基于由脑电特征 数据检测装置检测的脑电波信号特征数据的生成装置；将由脑电波信号特征数据生成装置中 生成的脑电波特征数据与存储在第一存储装置的脑电波特征数据相比较，有一致的脑电波特 征时，指定与该脑电波特征对应的操作内容的脑电波特征比较装置；以及从第二存储装置读 出与由脑电波特征比较装置指定的操作内容对应的控制指令然后发送的信号处理装置。
6.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中的控制模块，由计 算机装置中的指令系统及其与之相连的驱动及控制电路组成，当CPU发出的控制指令是数字 信号，可以通过I/O接口直接控制数字开关或继电器，通过发出I/O的指令，开启或切断某 个执行装置的电源开关，控制指令也可以是脉冲信号，直接或通过接口电路间接驱动步进电 机的转角，数字信号形式的控制指令可以通过与I/O接口连接的D/A转换电路转换成模拟信 号，直接或通过模拟驱动电路控制各种模拟电子装置。
7.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中的α波诱导模块由 光、电、磁、声、热生成装置构成，在计算机CPU控制指令下单独或组合形式发挥作用，当 脑电波特征数据被认定不是α波时，CPU按照预置在程序贮存器中的控制指令，控制上述装 置工作，以多种形式诱发使用者进入大脑α波状态，α波诱导的形式可以发光二极管闪烁， 或者电脑显示屏上的诱导图形；也可以是耳机或扬声器发出的有助于使用者安静和放松的音 乐或音调，这种音乐可以是巴罗克音乐或者专门为诱导α波状态为谱曲的音乐，也可以是频 率为8～12Hz的低频悦耳音调；还可以是以频率为8～12Hz的电磁波发射或磁热振荡器；或 者是频率为8～12Hz的表皮低频脉冲刺激；任何形式的以8～12Hz频率温和作用于人体的物 理形式刺激都有助于诱导α波状态，一旦实时监测使用者的脑电波特征数据为α波状态时， 可以停止上述α波诱导装置的工作，通常停止工作的指令延迟发送，延迟的时间从30秒～ 300秒，如果指导顾问认为仍需要持续α波诱导时，可以通过设置来持续α波诱导刺激， 另一种可行的方法是当使用者大脑呈α波状态时，可以通过转换开关，联接使用者的脑电波 控制α波诱导刺激装置，将使用者脑电波信号放大后，直接控制上述刺激装置。
8.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中执行模块是指实际 操作，并发挥有益作用的装置，当本发明装置用作快速学习装置时，执行模块就是快速学习 装置，由多媒体电脑装置和专用教育软件组成，按照快速学习的原理和方法，当使用者进入 α波状态时，辅助使用者进行学习，这种装置适宜于多种课目的学习，对外语学习效果尤为 突出，当本发明装置应用于健康康复目的时，执行模块就是健康康复设备，多种健康康复设 备适合于应用，包括但不限于，按摩装置、桑拿装置、水力冲浪装置、娱乐享受型装置等， 当本发明应用物理治疗领域时，执行模块就是物理治疗设备，包括但不限于，超声波治疗、 低能量激光治疗、偏红外光治疗、远红外治疗、经皮电刺激治疗、震动波治疗、磁疗、电磁 波治疗、频谱治疗、针灸治疗、微波治疗等，本发明装置中的执行模块还可以是任何用于改 善使用者学习、工作、健康状态的设备或装置，其目的是为了诱导和测试人体处于α波状态， 以使其发挥更大作用和更好的效果。
9.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明的装置可以应用于多个领 域，它可以用于教育领域，帮助儿童纠正多动症和实施快速学习的方法；可以用于健康领域， 用于健康保健、预防疾病、改善睡眠、纠正神经病症和调整亚健康状态；用于医疗领域，提 高物理治疗的疗效，最大作用发挥物理治疗的作用。

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