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具有電極驗(yàn)證的個(gè)人EEG監(jiān)測裝置的制作方法

文檔序號:11732687閱讀:361來源:國知局
具有電極驗(yàn)證的個(gè)人EEG監(jiān)測裝置的制作方法
本發(fā)明涉及EEG信號的測量。本發(fā)明更具體地地涉及個(gè)人可佩戴式EEG監(jiān)測器,其被適配為戴在人的頭上。EEG監(jiān)測器包括具有電極的EEG傳感器部分,該電極被安裝在人的皮膚表層上,用于測量來自所述人的一個(gè)或更多EEG信號。EEG監(jiān)測器還包括EEG信號分析器,其被適配為傳輸來自EEG傳感器部分的EEG信號,并被適配為監(jiān)測佩戴該設(shè)備的人的EEG信號。

背景技術(shù):
個(gè)人可佩戴式EEG監(jiān)測器能夠?qū)崿F(xiàn)EEG的監(jiān)測以檢測明顯的癲癇病,并也可以用于長期的EEG記錄。這種個(gè)人可佩戴式EEG監(jiān)測器可參考WO2007/150003,其描述了具有植入電極的長期EEG監(jiān)測系統(tǒng)。WO2006/066577描述了通過分析從植入電極獲得的EEG信號來檢測低血糖發(fā)作的個(gè)人監(jiān)測設(shè)備。WO2007/047667描述了部分地通過耳道內(nèi)電極的應(yīng)用的EEG監(jiān)測。還描述了聽覺誘發(fā)電勢的應(yīng)用。已發(fā)現(xiàn)用于長期EEG信號測量的可佩戴式個(gè)人設(shè)備可以被放置在用戶耳朵的耳后或耳內(nèi)區(qū)域,以獲得若干優(yōu)勢。該位置對于生理、美觀和操作的原因是理想的。另外,在耳道內(nèi)測量EEG信號具有的優(yōu)勢是:因?yàn)槎姥由熘習(xí)糠制帘蜤EG電極的頭部以內(nèi),從而使該測量可以更好的免受外部電場的干擾。在帶有電極的耳機(jī)和耳道之間獲得良好的匹配是可能的,并且由此皮膚和電極的接觸對移動和皮膚緊張變得不那么敏感。除此之外,耳朵本身或其部分還可以用于設(shè)備的聯(lián)附。很多EEG信號還能從耳朵區(qū)域獲得。可佩戴式EEG監(jiān)測器的其他實(shí)例可以是具有EEG反饋的助聽器(例如,根據(jù)從EEG信號中提取的信息,以某種方式調(diào)節(jié)助聽器)和個(gè)人健康監(jiān)測設(shè)備。個(gè)人健康監(jiān)測設(shè)備的實(shí)例可以是糖尿病患者的低血糖報(bào)警裝置和癲癇病患者的癲癇發(fā)作報(bào)警裝置。用于診斷或研究目的連續(xù)監(jiān)測EEG信號也可以相關(guān)??膳宕魇絺€(gè)人設(shè)備中用于EEG測量的電極的不同特性的需求和權(quán)衡與臨床應(yīng)用,例如醫(yī)院里病人的短期EEG監(jiān)測,中的電極是不同的。對可佩戴式個(gè)人設(shè)備中的電極的典型需求是:必須易于放置、不會給皮膚施加任何壓力(例如,引起皮膚緊張)、必須舒適小型(例如助聽器的尺寸)、必須美觀上可接受、避免在皮膚和電極之間增加凝膠(即干電極)、并且通常不需要備皮。這些需求影響信號采集性能和電極的可靠性,因?yàn)檫@些需求會使皮膚與電極之間的良好電接觸的獲得變得更困難。因此,為這種設(shè)備設(shè)計(jì)的電極通常具有較大的阻抗(例如,在幾百千歐姆范圍內(nèi)),阻抗變化大,而且比臨床應(yīng)用的電極可靠性差。用于電子生物-電勢測量,例如EEG,的傳統(tǒng)電極是通過測量兩個(gè)或更多電極元件之間的電阻抗而驗(yàn)證的。這種方法對于臨床應(yīng)用和具有適當(dāng)?shù)妥杩?,例如不超過幾百千歐姆,的電極是可行的?,F(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)沒有足夠可靠的測量具有較大電阻抗的電極阻抗的方法。這是因?yàn)槿绻麅蓚€(gè)電極之間有電連接,則只顯示測量電阻抗,而如果電極在測量EEG信號則不顯示測量電阻抗。電連接還可以通過保持電極的部分上的污垢層實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
可佩戴式個(gè)人設(shè)備中EEG信號的長期測量需要對電極測量的EEG信號進(jìn)行驗(yàn)證,并且基于上述原因,需要另一種方法測量電阻抗。電極驗(yàn)證必須容易地被用戶執(zhí)行。另外,電極驗(yàn)證應(yīng)最好是設(shè)備的集成功能。已發(fā)現(xiàn),該方案在個(gè)人可佩戴式EEG檢測器中進(jìn)一步包括EEG刺激控制裝置,其被適配為至少執(zhí)行下述操作之一:給人提供刺激,要求人執(zhí)行刺激建立行為,識別可能的刺激建立環(huán)境聲音。EEG監(jiān)測器還包括EEG響應(yīng)檢測裝置和分類器,響應(yīng)檢測裝置用于識別由刺激引起的EEG信號中的誘發(fā)響應(yīng),分類器基于至少一個(gè)誘發(fā)響應(yīng)決定皮膚表層電極是否接收人的EEG信號。術(shù)語誘發(fā)響應(yīng)表示由刺激誘發(fā)的EEG信號,其區(qū)別于其他自發(fā)EEG信號。誘發(fā)響應(yīng)的實(shí)例在表1中列出。本文系統(tǒng)中涉及的一種潛在的刺激是廣義上的聽覺刺激,而且測量的信號可以是,比如聽覺誘發(fā)響應(yīng)。聽覺誘發(fā)電位可用于通過漸進(jìn)的聽覺通路,跟蹤聲音產(chǎn)生的信號。因此測量的信號可以包括耳蝸、耳蝸神經(jīng)、耳蝸核、上橄欖復(fù)合體、外側(cè)丘系、中腦下丘、內(nèi)側(cè)膝狀體和皮質(zhì)中產(chǎn)生的誘發(fā)響應(yīng)。因此誘發(fā)聽覺響應(yīng)可以反映:1)聽覺通路中的刺激過程中,對聽覺信號的直接和自動響應(yīng);2)大腦皮質(zhì)中的處理引起的響應(yīng)。其中第一個(gè)被稱為聽覺誘發(fā)電位,是來自聽覺通路處理中的先天響應(yīng),后一個(gè)需要用戶的協(xié)作或某些所需的技能。為了利用第一種誘發(fā)響應(yīng),聽覺信號通常具有某些簡單的聲學(xué)特性,例如,比如調(diào)幅或音調(diào)掃描。為了利用第二種誘發(fā)響應(yīng),信號通常具有較多復(fù)雜信息,例如,比如音節(jié)系列,詞或包含指令的句子或具有語法錯(cuò)誤的句子。聽覺誘發(fā)響應(yīng)的方法是眾所周知的,例如,在聽覺通路研究領(lǐng)域和診斷用藥物領(lǐng)域。下文描述用于電極驗(yàn)證的誘發(fā)響應(yīng)的使用,集中描述某種預(yù)期響應(yīng)的建立,以及預(yù)期響應(yīng)的存在驗(yàn)證電極測量有效的EEG信號。EEG傳感器部分被認(rèn)為是組合的EEG電極,不論其是否被放在一個(gè)單元里還是只通過線路連接。EEG傳感器部分可以或可以不包括用于收集和預(yù)處理來自電極的EEG信號的信號采集裝置。如果在EEG信號中沒有檢測到誘發(fā)響應(yīng),原因可以是一個(gè)或更多電極和皮膚表層之間沒有連接或連接太差。在這種情況下會發(fā)出通知,以便人重新安裝電極。潛在的刺激建立環(huán)境聲音可以,比如是經(jīng)過一段相對安靜的時(shí)間之后突然的聲音。也可以是背景聲音的其他突然改變。術(shù)語潛在的表示不存在被識別的聲音還能誘發(fā)EEG響應(yīng)的確定性。在EEG檢測器的實(shí)例中,電極是干電極,即,被適配為不需要備皮,例如電極和皮膚之間的凝膠,而工作。干電極具有相對較高的阻抗和電極的驗(yàn)證,即,因此確認(rèn)電極實(shí)質(zhì)上接收EEG信號變得特別重要。在EEG監(jiān)測器實(shí)施例中,至少一個(gè)電極被適配為可移動的,并被安裝在人的耳道內(nèi)。正如上文在耳道中測量EEG信號有若干優(yōu)勢。在另一個(gè)實(shí)施例中兩個(gè)或更多電極被安裝在耳道內(nèi)。在人的兩個(gè)耳道內(nèi)至少有一個(gè)電極進(jìn)行EEG監(jiān)測也是可能的。在EEG監(jiān)測器實(shí)施例中,EEG刺激控制裝置通過監(jiān)測器中的接收器或揚(yáng)聲器提供聽覺刺激給人。這樣做的優(yōu)勢是人不需要執(zhí)行主動行為進(jìn)行電極驗(yàn)證。在EEG監(jiān)測器實(shí)施例中,EEG刺激控制裝置被適配為從環(huán)境中識別能夠引起誘發(fā)響應(yīng)的聲音。這樣做的另一個(gè)優(yōu)勢是人甚至不會注意到EEG電極被驗(yàn)證。在EEG監(jiān)測器實(shí)施例中,EEG刺激控制裝置被適配為要求人睜和閉眼。這樣做提供了非常清晰的誘發(fā)響應(yīng)。上文描述的三個(gè)用于提供EEG刺激的不同實(shí)施例可以被組合,以使比如當(dāng)電極被安裝或重新安裝在人身上時(shí),可以應(yīng)用具有睜眼和閉眼的實(shí)施例,并應(yīng)用從環(huán)境識別聲音的實(shí)施例以控制電極在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)接收實(shí)際的EEG信號。如果人處在安靜的聽覺環(huán)境中,EEG監(jiān)測器會應(yīng)用提供聽覺刺激的實(shí)施例。在EEG監(jiān)測器的實(shí)施例中,刺激至少被重復(fù)兩次,以用于電極驗(yàn)證。這將提供更可靠的結(jié)果。在EEG監(jiān)測器實(shí)施例中,至少一個(gè)安裝在耳道內(nèi)的電極被安裝在耳機(jī)上,所提供的耳機(jī)具有固定的形狀以匹配人的耳道。這樣制作的耳機(jī),尤其是針對佩戴EEG監(jiān)測器的人的耳道尺寸,使得人在每次使用時(shí),將很容易的將耳機(jī)準(zhǔn)確地安裝在相同的位置。這保證在每次使用EEG監(jiān)測器時(shí)從相同位置上獲得EEG信號。從而在一次時(shí)間段中獲得EEG信號與不同時(shí)間段內(nèi)獲得的EEG信號是相容的,不同時(shí)間段是指在兩個(gè)時(shí)間段內(nèi),耳機(jī)被移動以及重新安裝。提供具有固定形狀的耳機(jī)還包括彈性材料,以使耳機(jī)佩戴更舒舒適。在EEG監(jiān)測器實(shí)施例中,監(jiān)測器包括安裝在EEG傳感器部分外部的平板電極,平板電極被適配為安裝在被監(jiān)測人的頭上。這種平板電極可被用于特殊用途,比如,獲得無法從耳道中獲得的特定EEG信號。在EEG監(jiān)測器實(shí)施例中,監(jiān)測器被適配為測試作為整體的電極的有效性。在另一個(gè)實(shí)施中,電極的有效性被逐對測試。如果所有可能的電極組合都被逐對測試了,則每個(gè)單個(gè)電極的有效性也明確了。在EEG監(jiān)測器實(shí)施例中,組合通過識別誘發(fā)響應(yīng)進(jìn)行電極驗(yàn)證與測量皮膚表層上的電極之間的電阻抗。這樣還可以增加電極驗(yàn)證的可靠性。EEG監(jiān)測器實(shí)施例中還包括通知裝置,如果EEG信號沒有被接收,則其用于通知人。然后人可以改進(jìn)電極部分的位置。在EEG監(jiān)測器的另一個(gè)實(shí)施例中還包括,如果電極沒有接收到EEG信號,則將通知無線傳輸至外部單元的裝置。在第二方面,本發(fā)明涉及通過EEG監(jiān)測器連續(xù)監(jiān)測人的EEG信號的方法。EEG監(jiān)測器被佩戴在人的頭上,方法包括通過具有皮膚表層電極的EEG傳感器部分測量一個(gè)或更多來自人的EEG信號的步驟,將EEG信號從EEG傳感器部分傳輸?shù)骄哂蠩EG信號處理裝置的處理單元,并在處理單元中監(jiān)測人的EEG信號。該方法還包括通過執(zhí)行至少下述步驟之一在EEG信號中引起誘發(fā)響應(yīng):提供刺激給人,要求人執(zhí)行刺激建立行為,或識別刺激建立環(huán)境聲音。該方法還包括識別由刺激引起的EEG信號中的誘發(fā)響應(yīng),基于誘發(fā)響應(yīng)決定皮膚表層電極接收人的EEG信號,如果EEG信號沒有被電極接收則通知人。該方法的實(shí)施例包括如果EEG信號沒有被電極接收則通知人的步驟。該方法的實(shí)施例包括識別具體電極接收EEG信號的步驟。然后EEG信號可以被這些電極監(jiān)測。該方法的另一個(gè)實(shí)施例包括重新配置EEG監(jiān)測器步驟,以通過應(yīng)用接收EEG信號的電極測量EEG信號。該方法的實(shí)施例包括以根據(jù)所述電極是否接收EEG信號的先前決定預(yù)選或調(diào)節(jié)的時(shí)間間隔,重復(fù)在EEG信號中引起誘發(fā)響應(yīng)的步驟,以及識別EEG信號中的誘發(fā)響應(yīng)。對一個(gè)癲癇發(fā)作的人的緊急預(yù)測也會影響時(shí)間間隔的選擇。附圖說明現(xiàn)在參考附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例。圖1圖示了裝有電極驗(yàn)證系統(tǒng),基于揚(yáng)聲器產(chǎn)生的音頻刺激引起的聽覺誘發(fā)響應(yīng)的可佩戴式個(gè)人設(shè)備的方框圖。圖2圖示了圖1改變的方框圖,其中的音頻刺激來自用戶聲音環(huán)境。圖3圖示了集成有電極驗(yàn)證的設(shè)備的實(shí)例,其中電極被安裝在耳塞上。圖4圖示了集成有電極驗(yàn)證的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)例,該設(shè)備還具有平板電極。圖5完整圖示了耳道內(nèi)設(shè)備。圖6圖示了不同時(shí)間段的初始信號分析。圖7圖示了用于圖6中頻率分析塊的方框圖的三個(gè)不同實(shí)例。圖8圖示了分別閉眼和睜眼情形下被抽樣的EEG功率譜的實(shí)例。圖9圖示了在圖8中被分析信號的時(shí)間頻率特性圖。圖10圖示了alpha頻帶內(nèi)頻率分量的平均值,即,圖9中第二軸的子樣本平均值。圖11圖示了圖8中被分析信號的alpha頻帶功率的直方圖,即,圖10中信號的直方圖。圖12圖示了二維分類器的構(gòu)造實(shí)例。具體實(shí)施方式圖1顯示了用于電極驗(yàn)證和測量設(shè)置的系統(tǒng)。虛線框表示具有電極驗(yàn)證的可佩戴式個(gè)人設(shè)備1。該設(shè)備包括從音頻發(fā)生器6中接收電信號以及產(chǎn)生聲學(xué)信號的揚(yáng)聲器2。聲學(xué)信號被用于引起誘發(fā)EEG電位,僅由聲音直接引起,以獲得聽覺誘發(fā)電位,或間接地通過指導(dǎo)人執(zhí)行行為引起EEG信號中的誘發(fā)電位。設(shè)備1還包括至少兩個(gè)電極3,用于測量來自用戶腦部10的EEG信號。電極驗(yàn)證系統(tǒng)包括信號采集裝置4,采集來自電極3的EEG信號。電極3形成EEG傳感器部分。信號采集裝置4還可以被放置成為EEG傳感器部分的部分。信號被送入EEG信號分析器5中執(zhí)行EEG信號監(jiān)測。電極驗(yàn)證控制器7將從電極3中采集的信號與音頻發(fā)生器6和揚(yáng)聲器2給出的聲學(xué)信號的時(shí)間比較。根據(jù)電極驗(yàn)證控制器7決定電極采集到的信號是否是EEG信號。分類器決定電極3是否檢測誘發(fā)響應(yīng)以接收EEG信號,是電極驗(yàn)證控制器7的部分。EEG刺激控制裝置對應(yīng)圖1實(shí)施例中的音頻發(fā)生器6。EEG響應(yīng)檢測裝置是電極驗(yàn)證控制器7的部分,并識別從EEG信號分析器5接收到的EEG信號中的誘發(fā)響應(yīng)。電極驗(yàn)證控制器7決定是否通知佩戴EEG監(jiān)測器的人。該決定根據(jù)預(yù)先選擇的條件制定。該條件可以是,如果刺激沒有引起EEG信號中的誘發(fā)響應(yīng),則直接給人發(fā)出通知。否則,重新執(zhí)行測試,比如,通過使用不同的刺激。與自發(fā)電位的幅值相比,誘發(fā)電位的幅值通常較低,因此通常需要對來自若干刺激的信號進(jìn)行時(shí)間平均。因?yàn)槎x的自發(fā)EEG信號獨(dú)立于刺激,可以通過將若干與對應(yīng)刺激同步的信號的若干時(shí)間幀相加獲得時(shí)間平均。信號的誘發(fā)響應(yīng)部分的功率在時(shí)間平均數(shù)變?yōu)閮杀稌r(shí)增加3dB。即,兩次時(shí)間平均獲得3dB,四次平均獲得6dB,8次平均獲得9dB。適于電極驗(yàn)證的EEG誘發(fā)響應(yīng)方案的實(shí)例如表1所示。表1中的兩個(gè)實(shí)例是基于所謂的失配性負(fù)波(MMN)或刺激序列。MMN或刺激序列是一種通常用于探測事件相關(guān)電位(ERP)的技術(shù)。事件相關(guān)電位通過刺激序列的突然改變被引起。例如,具有低概率的異常(d)聲音可以被混合在一序列具有高概率的標(biāo)準(zhǔn)(s)聲音中(例如ssssssdssssssdss…)。這里將應(yīng)用簡單的聲音,例如,若干“bib”聲音會被單個(gè)“bob”聲音中斷。這種序列被稱為刺激序列。異常聲音可以和標(biāo)準(zhǔn)聲音在一個(gè)或更多感知特征上不同,例如音高、音長或響度。不管人是否注意到該序列,事件相關(guān)電位都可以被引起。在刺激序列下,人可以讀或看無聲字幕電影,但仍顯示清晰的MMN。圖2顯示根據(jù)周圍聲音環(huán)境的電極驗(yàn)證系統(tǒng),以及用于該電極驗(yàn)證的測量設(shè)置。虛線框表示具有電極驗(yàn)證系統(tǒng)的可佩戴式個(gè)人設(shè)備1’。設(shè)備1’包括測量周圍聲音環(huán)境的麥克風(fēng)8,以及用于識別哪些環(huán)境聲音可以引起誘發(fā)響應(yīng)的音頻信號分析器塊9。設(shè)備1’還包括至少兩個(gè)用于測量來自用戶大腦的EEG信號,以及EEG信號分析器塊。電極驗(yàn)證系統(tǒng)包括采集來自電極3的EEG信號的信號采集裝置4。該信號被送入信號分析器5’中。電極驗(yàn)證控制器7’將從電極3中采集的信號與麥克風(fēng)8’記錄的聲學(xué)信號相比,以確定環(huán)境中的聲音是否可以引起誘發(fā)響應(yīng),并最終確定電極3采集到的信號是否是EEG信號。EEG刺激控制裝置對應(yīng)圖2實(shí)施例中的音頻信號分析器9。另外,為了通過圖1顯示的設(shè)備產(chǎn)生音頻刺激,圖2顯示了基于周圍聲音環(huán)境的電極驗(yàn)證。在該系統(tǒng)中設(shè)備測量來自人腦的EEG和通過集成在設(shè)備上的麥克風(fēng)測量的周圍聲音環(huán)境。EEG信號分析器5’和音頻信號分析器9塊可以例如包括包絡(luò)譜估計(jì)算法,而且電極驗(yàn)證塊可以包括算法,以利用EEG包絡(luò)譜和音頻包絡(luò)譜之間的依賴關(guān)系。該系統(tǒng)的優(yōu)勢是可以一直進(jìn)行電極測試而不干擾用戶和音頻信號。表1給出了適于電極驗(yàn)證的誘發(fā)響應(yīng)方案的實(shí)例,其中每個(gè)方案都被詳細(xì)描述。表1.誘發(fā)響應(yīng)方案的實(shí)例圖3顯示了EEG監(jiān)測器設(shè)備的實(shí)施例的簡略圖。該設(shè)備是一種耳后式設(shè)備,被稱為助聽器。通常包括具有電池、電子電路和麥克風(fēng)的耳后部分12。設(shè)備1還包括耳機(jī)15和耳后部分12和耳機(jī)15之間的連接金屬線。電極被放在定制耳機(jī)的表面。耳機(jī)上的聲音輸出口16為用戶提供由該設(shè)備產(chǎn)生的聲學(xué)刺激。設(shè)備的揚(yáng)聲器(或接收器)可以被放置在耳后部分12中,然后通過聲音管道被連接到耳朵設(shè)備上,或者,揚(yáng)聲器可以被放置在耳機(jī)中。聲音輸出口16還可以提供聲學(xué)饋通(通路),以便不阻塞耳朵。連接線/聲音導(dǎo)管是聲導(dǎo)的情況下,揚(yáng)聲器被放在耳后設(shè)備中。如果揚(yáng)聲器被放在耳朵內(nèi),則連接線/聲音導(dǎo)管是電線。信號采集,即預(yù)放大和模數(shù)變換(ADC’s),可以被放在耳機(jī)15中或耳后部分12中。耳后部分12可以包括麥克風(fēng),其目的是測量用戶環(huán)境的聲壓水平。以這種方式,來自設(shè)備的聲音水平可被適配為用戶環(huán)境的聲壓水平。相對于用于電極測試的音頻刺激和從設(shè)備到用戶的音頻消息來說,這是有利的。圖4顯示EEG監(jiān)測器1的另一個(gè)實(shí)施例。該設(shè)備在如圖3的實(shí)施例中耳機(jī)15上有電極3,但還提供通過金屬線21連接到耳后部分12的平板電極20。這種平板電極可以被安裝在耳道外某點(diǎn)的皮膚表層上。這與監(jiān)視條件有關(guān),其中來自大腦給定區(qū)域的EEG信號是相關(guān)的,并且從耳道內(nèi)獲得的信號是不充足的。在本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施中,電極還可以被放置在,例如電子設(shè)備外殼的表面,例如,耳后部分12。圖5完整顯示了耳內(nèi)中的EEG檢測設(shè)備實(shí)施例的截面圖。該設(shè)備被放在被稱為耳內(nèi)助聽器的定制耳機(jī)25中。耳機(jī)外表面26的輪廓被制造為與用戶耳道和耳甲腔的至少部分輪廓相匹配。電極3被嵌入到部分與用戶的耳朵相匹配的耳機(jī)25外表面26上。該設(shè)備還包括電子模塊27,例如包括圖1或圖2的不同塊,麥克風(fēng)8和揚(yáng)聲器或接收器2。該簡略圖顯示電線將電極3、麥克風(fēng)8和揚(yáng)聲器2與電子模塊27連接。電子模塊包括用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和電極驗(yàn)證的裝置。耳機(jī)具有通風(fēng)通道24,被用于避免用戶耳道的聲學(xué)堵塞,即耳道阻塞。耳機(jī)還為麥克風(fēng)8和接收器2提供開口13。圖6顯示了alpha頻帶檢測方案的設(shè)計(jì)圖。這被用于根據(jù)睜/閉眼方案進(jìn)行電極驗(yàn)證的情況下。通過揚(yáng)聲器(接收器)2給用戶提供指導(dǎo)。該指導(dǎo)可以是應(yīng)該閉眼,然后經(jīng)過一段給定時(shí)間后,指導(dǎo)可以是應(yīng)該睜眼。這可以在若干周期中被重復(fù)。每個(gè)周期中EEG信號的頻率分析是被單獨(dú)執(zhí)行的。EEG中的alpha波主要源自閉眼時(shí)處于清醒放松狀態(tài)下的大腦。通過指導(dǎo)用戶“睜”或“閉”眼,簡單的誘發(fā)響應(yīng)通過指導(dǎo)模式被建立。因此,通過比較睜眼和閉眼時(shí)間點(diǎn)之間的頻率分布,可靠和穩(wěn)健的電極測試是可能的。圖7顯示了圖6中的頻率分析塊的方框圖的三個(gè)實(shí)例。圖7.a中的alpha頻帶帶通濾波器的頻帶在8-12Hz范圍內(nèi)。圖7.a的第二塊是信號的第一均值或絕對值。圖7.a中的低通濾波器進(jìn)行信號平均。這個(gè)低通濾波器可以是第一或第二階遞歸濾波器。圖7.b有兩個(gè)分支,上面分支獲得alpha頻帶的能量,而下面分支獲得alpha頻帶之外的能量。上面分支的第一塊是帶通濾波器,允許alpha頻帶通過。下面分支的第一塊是帶阻濾波器,阻止alpha頻帶而讓其他頻率通過。圖7.b中兩個(gè)分支的第二塊計(jì)算信號的均方根(RMS)。圖7.c顯示短時(shí)傅立葉分析的實(shí)施例。第一塊是扭曲延遲線,是一種用于改變頻率范圍以獲得更好低頻分辨率的公知方法。圖8顯示了耳內(nèi)式銀電極的功率譜。信號在512Hz處被抽樣。在第一個(gè)30s內(nèi),人閉眼,但在下一個(gè)20s,人睜眼。兩條曲線顯示第一個(gè)和第二個(gè)30s時(shí)間窗的功率譜。利用具有窗長度為512個(gè)樣本,Hamming窗,重疊率50%的Welch方法計(jì)算功率譜。alpha頻帶內(nèi)(頻率范圍為8-12Hz)的“睜眼”和“閉眼”功率譜之間有明顯差距。圖9顯示的是對圖8中同一信號采用抽樣率為64Hz進(jìn)行重新抽樣的時(shí)間頻率圖。該頻譜圖是采用短時(shí)傅立葉變換(STFT)計(jì)算的,每個(gè)窗有512個(gè)樣本,并且在每個(gè)STFT中有64個(gè)新樣本。與閉眼序列相比,alpha頻帶內(nèi)的睜眼序列信號電平有明顯的增加。圖10顯示與圖8和圖9相同的信號。曲線顯示了從對應(yīng)于圖9中的頻譜STFT的輕拍而計(jì)算的alpha頻帶(8-12Hz)功率。該曲線顯示alpha頻帶功率在30s時(shí)顯著下降,此時(shí)是睜眼狀態(tài)。圖11顯示用于alpha頻帶檢測方案的簡單一維雙分類器?;疑珬l形圖代表在alpha頻帶內(nèi)“睜眼”數(shù)據(jù)功率的直方圖,而黑色條形圖表示“閉眼”數(shù)據(jù)的直方圖。虛線表示鑒別水平,其產(chǎn)生圖11左邊部分的小表格內(nèi)印出的分類性能。從該表可看出特異度和精確度較好,說明兩種測量通常是充分的。圖12顯示用于alpha頻帶檢測方案的二維雙分類器的描述。該圖是散點(diǎn)分布圖,其中點(diǎn)表示特征空間中(維度1相對于維度2)的數(shù)據(jù)點(diǎn),而實(shí)線是線性鑒別線。黑色和灰色點(diǎn)分別表示類別1和類別2的數(shù)據(jù)點(diǎn)。圖12顯示的仿真實(shí)例的檢測器有兩個(gè)輸入:維度1是來自alpha頻帶的功率,而維度2是來自所有其他頻帶的功率。這可以由圖7.b的方框圖獲得,其中圖7.b的上面信號分支提供維度1,而圖7.b的下面分支提供維度2。在該實(shí)例中“類別2”是“閉眼”數(shù)據(jù),而“類別1”是“睜眼”數(shù)據(jù)。這可以被進(jìn)一步推廣到非線性分類器,以及更高階線性或非線性分類器。還可以通過將不同方法組合執(zhí)行電極驗(yàn)證。例如,基于產(chǎn)生的音頻刺激方法和基于周圍聲音的方法可以被組合。這種組合系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例可以是,當(dāng)設(shè)備打開或用戶請求電極測試時(shí),基于產(chǎn)生的音頻刺激的電極測試被執(zhí)行。在設(shè)備使用過程中連續(xù)運(yùn)行基于周圍聲音環(huán)境的電極測試?;谡T發(fā)響應(yīng)的方法也可以與電阻抗測試組合。組合不同測量方法的優(yōu)勢是可以提高電極驗(yàn)證的可靠性、魯棒性、區(qū)分不同故障原因的能力等。基于電阻抗測試的電極驗(yàn)證還可以在測量EEG信號的同時(shí)被連續(xù)激活實(shí)施。如果加到電極上用于測量阻抗的電信號的頻率范圍在所需EEG信號的頻率范圍之外,這是可能的。通常該電信號與所需EEG信號的頻率范圍相比,具有較高頻率,例如500Hz或更高。另外,選擇不同頻率進(jìn)行阻抗測試,在執(zhí)行阻抗測試時(shí),EEG監(jiān)測會在短期內(nèi)被中斷。在這種情況下,阻抗測量的頻率通常在10-30Hz范圍內(nèi)。電極驗(yàn)證系統(tǒng)不能建立電極接收EEG信號的情況下,佩戴EEG監(jiān)測器的人會收到通知。這會使人調(diào)節(jié)EEG電極的位置,以確定電極和皮膚之間有較好的電接觸。該通知可以以聲音信息的形式,例如,通知人該做什么的語音信息。
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