实时监测戒毒者心瘾状态的可移动头戴终端及系统的制作方法

本实用新型涉及医疗设备技术领域，具体而言，涉及一种实时监测戒毒者心瘾状态的可移动头戴终端及系统。

背景技术：

戒毒者一般通过药物(美沙酮等)治疗或自然戒断进行戒毒。药物治疗方式，脱毒周期长，难解戒毒者心里依赖，易出现复吸现象。自然戒断方式，戒毒者需承受较大痛苦，导致反抗性大，易发生自残、自杀等行为，难除心瘾，复吸率高。每年因吸毒死亡的人数中绝大多数是因为复吸导致死亡。目前如何降低复吸，提高戒毒工作的效率，已成为全社会关注的焦点。因此对戒毒者的心瘾发作情况的监测非常重要。

现有的监测方法有心理测评量表，其根据戒毒者的口述、笔述、言语反应或个体外部行为表现及戒毒者对自身情况的判断来推断或解释戒毒者內瘾态度。该检测方法面临着不易得到戒毒者配合，或戒毒者没有如实反映情况的问题，还有戒毒者自己都没有意识到的內瘾态度，此时戒毒者也就不能将真实的內瘾态度描述出来。因此该方法得到的结论不能体现戒毒者的真正想法，具有不很大的确定性和局限性，而且不能反映戒毒者的实时心瘾状态。

针对上述戒毒者心瘾发作监测方式的不确定性、局限性和非实时性问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种实时监测戒毒者心瘾状态的可移动头戴终端及系统，可以实时监测戒毒者心瘾状态的心理状态，并且判断戒毒者是否出现心瘾发作的情况，能够实时监测且判断准确率高。

为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种实时监测戒毒者心瘾状态的可移动头戴终端，包括：支架、处理器、发送装置和多个电极，处理器和多个电极固定安装于支架上；处理器分别与电极和发送装置连接；支架将多个电极安放到戒毒者头部的不同位置；多个电极用于实时获取戒毒者的脑电信号；处理器用于接收脑电信号，根据脑电信号输出戒毒者是否处于心瘾发作的状态信息；发送装置用于接收到状态信息后，将状态信息发送至外界的监测终端。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述多个电极包括5个采集电极和2个参考电极，该5个采集电极分别安放于戒毒者头部的中央点、左中央、右中央、额中点和顶点；该2个参考电极分别安放在戒毒者的左耳垂和右耳垂。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，多个电极为非侵入式吸附干电极。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，处理器包括比较器，用于比较脑电信号与心瘾发作状态下脑电信号，得出戒毒者是否处于心瘾发作状态。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，处理器包括：滤波器用于对脑电信号进行滤波；放大器用于对经过滤波的脑电信号进行放大；模数转换器用于将模拟脑电信号转换为数字脑电信号。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括电源。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，发送装置包括：蓝牙模块或WiFi模块。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种实时监测戒毒者心瘾状态的系统，包括监测终端和上述第二方面提供的可移动头戴终端，该监测终端接收可移动头戴终端发送的信息。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该监测终端包括显示装置，显示装置用于显示可移动头戴终端发送的信息。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，该监测终端为移动终端。

本实用新型实施例提供的实时监测戒毒者心瘾状态的可移动头戴终端及系统，通过实时采集戒毒者的脑电信号，通过对该脑电信号进行分析判断，得到戒毒者是否处于心瘾发作状态的结果，并将该结果发送给监测终端，上述监测的方式实现了对戒毒者的实时监测，且判断准确有效，对及时发现戒毒者的心瘾发作状态并提供医疗帮助具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例1提供的可移动头戴终端的立体示意图；

图2示出了本实用新型实施例1提供的电极位置示意图；

图3示出了本实用新型实施例1提供的可移动头戴设备的仰视图；

图4示出了本实用新型实施例2提供的实时监测戒毒者心瘾状态的系统的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

考虑到现有技术监测戒毒者心理状态的方法不能实现实时监测，且准确率低的问题，本实用新型实施例提供了一种实时监测戒毒者心瘾状态的可移动头戴终端及系统，该技术可以采用相应的软件和硬件实现。下面通过实施例进行描述。

实施例1

本实用新型实施例1提供了一种实时监测戒毒者心瘾状态的可移动头戴终端，如图1所示，可移动头戴终端100包括支架110、中心区120和多个电极130，其中中心区120内集成有处理器和发送装置。处理器和多个电极130固定安装于支架110上；处理器分别与电极130和发送装置连接。

可移动头戴设备穿戴在戒毒者的头上，戒毒者在穿戴情况下可以自由移动，该可移动头戴设备安装有独立的电源，可以长时间穿戴。支架110将多个电极安放到戒毒者头部的不同位置，多个电极用于实时获取戒毒者的脑电信号。电极的数量可以是3至72个，本实施例中以使用5个电极为例进行说明。具体包括5个采集电极和2个参考电极，5个采集电极和2个参考电极，不同位置包括：安放采集电极的中央点(Cz)、左中央(C3)、右中央(C4)、额中点(Fz)和顶点(Pz)；及安放参考电极的左耳垂(A1)和右耳垂(A2)。如图2所示10/20系统电极位置示意图，标示出了各电极的位置。再参考如图3所示的可移动头戴设备的仰视图，示出了本实施例使用的各个电极的位置。左耳垂(A1)和右耳垂(A2)处的电极可以使用电极夹，分别夹在左右耳垂上。

上述电极为非侵入式圆形吸附干电极(圆形，直径小于3厘米)，采用微针技术、超高输入阻抗放大器以及光电传感技术。相对于传统脑电采集电极，非侵入式干电极摆脱了对导电介质的依赖性，使用方便、便携、灵敏度高、不易受环境制约，从而保证采集脑电信号的准确性。

处理器用于接收脑电信号，根据脑电信号输出戒毒者是否处于心瘾发作的状态信息。

具体地，接收到脑电信号后可以通过小波变换法对脑电信号进行分析，提取对应于μ节律的能量值，μ节律的频率为8-12Hz,幅度为30-80μV；可移动头戴设备将能量值作为反映戒毒者心瘾状态的特征向量。

首先可移动头戴设备构建小波包，对脑电信号进行小波包分解，得出各层的频带范围；可移动头戴设备确定频带范围在μ节律频率范围附近的层数；可移动头戴设备提取层数对应的小波系数的能量值。

本实施例选用db5小波对脑电信号进行3层分解，得出各个层数分量的频带范围，利用小波系数的能量反映出脑电信号的时频域特征。将各层频带范围与μ节律频率范围相比较，从而得出哪层的频带范围在μ节律附近，可提取对应与此层频带的小波系数的能量值作为特征向量。

具体如下：

(1)对脑电信号进行有限层分解：

L为分解层数，A_L为低通逼近分量，D_j为不同尺度下的细节分量；

(2)例如使用db5小波对上式进行3层分解：

x[n]＝A₃+D₃+D₂+D₁，

各分量对应的子频带如表1所示：

表1：

由表1可知，D3(8-16Hz)在脑电信号的μ节律(8-12Hz)频带范围附近，因此可以提取对应于该频带的小波系数的能量均值作为特征向量，能量均值如下：

l为分解层数，k为第l层上第k个子带，n为节点所含的小波系数的个数，d_n(l,k)为第l层上第k个子带的小波系数，E(l,k)为第l层上第k个子带的小波系数的平均能量。

处理器中包括一个比较器，用于比较脑电信号与心瘾发作状态下脑电信号，得出戒毒者是否处于心瘾发作状态。

该比较器可以是支持向量机(即SVM，Support Vector Machine)分类器。

将特征向量输入到SVM分类器中，该SVM分类器已经过心瘾发作时μ节律对应的小波系数的能量值及心瘾未发作时μ节律对应的小波系数的能量值训练；由SVM分类器对特征向量进行分类，当特征向量被分类到心瘾发作对应的类别时确定戒毒者处于心瘾发作状态。

该SVM分类器在进行判断步骤之前已进行过训练和分类测试，用小波系数的能量值训练集模板作为参照模板，认为在受试者的μ节律的附近频带的小波系数的能量值与此训练模板相近的情况属于戒毒者心瘾发作的情况。

处理器还包括：滤波器，用于对脑电信号进行滤波；放大器，用于对经过滤波的脑电信号进行放大；模数转换器，用于将模拟脑电信号转换为数字脑电信号。

发送装置用于接收到上述状态信息后，将该状态信息发送至外界的监测终端。该发送装置包括：蓝牙模块或WiFi模块。在发送结果之前将其格式转换为监测终端可识别的信号格式。在接收到处理好的结果信号后，在该监测终端上按需求显示结果。

上述实施例1中的可移动头戴终端，穿戴在戒毒者头部，可以实时采集戒毒者的脑电信号，再对该脑电信号进行分析判断，得到戒毒者是否处于心瘾发作状态的结果，并将该结果发送给监测终端，上述终端实现了对戒毒者的实时监测，且判断戒毒者是否心瘾发作准确率高，可以有效监测戒毒者的心理状态，准确掌握戒毒者的戒断情况，为戒毒者的恢复提供有效信息，对帮助戒毒者戒断具有重要意义。

人类大脑自发脑电信号按频率范围可划分为以下几种：δ节律、θ节律、α节律、β节律、γ节律和μ节律。

(1)δ节律：频率为0.5～4Hz，幅度为20～200μV。健康成年人清醒时，一般记录不到δ节律，δ节律在人睡眠时出现，但在深度麻醉、缺氧、意识模糊、大脑病变时也可能会出现。头部额区和枕区的δ节律尤为明显。

(2)θ节律：频率为4～8Hz，幅度为100～150μV。当人失望、受到挫折或者发困时出现，θ节律反映了大脑中枢神经系统受到了压抑。

(3)α节律：频率为8～12Hz，幅度为20～100μV。人清醒状态下闭眼α节律出现，且波幅变化规律为由小到大，然后又减小，形成了α节律的梭形。当睁眼、精神焦虑、集中注意力思考问题或受其它刺激(不熟悉的外界事物出现)时，α节律消失而出现β节律，称为α节律阻断现象。当重新闭眼时，α节律又会再次出现。α节律是正常成人的脑电信号各节律中最容易观察到的节律。头皮表面的任何位置都可以记录到，但是头皮顶部和大脑枕区α节律尤为明显。

(4)β节律：频率为12～25Hz，幅度为5～20μV。在头皮额部和颞部表现最明显，当受试者睁眼视物、受到突然的刺激、进行思维活动，或努力解决问题时，在头皮的其他位置也会出现β节律。β节律的出现和大脑皮层神经活动的兴奋程度有关。

(5)γ节律：频率大于26Hz，γ节律是一种高频波，主要由注意或感觉刺激引起，反映了大脑神经细胞的兴奋性。在人头皮额区、顶区中部等部位最为显著。

(6)μ节律：频率为8～12Hz,幅度为30～80μV，μ节律不受睁眼闭眼的影响，其变化规律和人体的肢体运动密切相关。μ节律的典型头皮分布在大脑中央区，有时在中央顶区，因此本实施例选择将采集电极安放在中央点(Cz)、左中央(C3)、右中央(C4)、额中点(Fz)和顶点(Pz)，此外参考电极固定安放左耳垂(A1)和右耳垂(A2)。

由于脑电信号及其微弱，通常情况只有约50uV左右；并且由于其很高的事变敏感性，采集过程中极易受到外界的干扰和污染，从而引入噪声(伪迹)。伪迹产生的原因如下：

(1)眼电：由于被试眼动而产生的伪迹是最常见的。采集过程中，实验者眼球活动和眨眼时，在前额部等的导联将会产生与眼球活动节律一致的双侧堆成慢波电位伪迹。

(2)心电和肌电伪迹：一般心电中的QPRS波会在记录下的脑电信号中出现干扰波形；咀嚼肌紧张和吞咽动作等容易在颞部导联中产生快而不规则的肌电位伪迹。

(3)工频干扰：来自于电力系统的干扰，由50Hz及其谐波构成。为了消除其对生物医学信号频带范围之间的干扰，一般都会进行50Hz滤波而去除工频干扰。

(4)运动伪迹：一种会导致信号基线产生变化的干扰，是由于人体轻微运动而导致测量电极和人体接触电极变化。

因此为了提取出所需的μ节律，在模数转换器将脑电模拟信号转换为脑电数字信号之前还需要对脑电信号进行滤波和放大。具体如下：

首先滤波器对脑电信号进行滤波，去除脑电信号的噪声，增加有效信号的强度，提高脑电信号的信噪比。滤波器包括高通滤波电路、陷波电路和低通滤波电路。陷波电路可以有效避免50HZ的工频干扰，低通滤波去除眼电干扰。

其次放大器对经滤波的脑电信号进行放大并通过电平调整电路调整经放大的脑电信号的电压。放大器包括前置放大电路和后置放大电路，可以将脑电信号放大15000到20000倍。能够较好的抑制包括工频、静电和电磁耦合等的干扰。

处理器包括：滤波器用于对脑电信号进行滤波；放大器用于对经过滤波的脑电信号进行放大；模数转换器用于将模拟脑电信号转换为数字脑电信号。

实施例2

本实用新型实施例提供一种实时监测戒毒者心瘾状态的系统，包括上述实施例提供的可移动头戴终端100。如图4所示，包括：监测终端410和可移动头戴终端100，监测终端410接收可移动头戴终端100发送的信息。

监测终端410包括显示装置，显示装置用于显示可移动头戴终端发送的信息，并且安装有用于监测的显示软件，在监测开始前打开该显示软件。监测结束后，取下可移动头戴终端100并关闭其电源。监测终端410可以是PC或者移动终端，例如智能手机、平板电脑、电子书阅读器、膝上型便携计算机等。

上述实施例2中的系统，可以实时采集戒毒者的脑电信号，再对该脑电信号进行分析判断，得到戒毒者是否处于心瘾发作状态的结果，然后将该结果发送给监测终端，从而实现了对戒毒者的实时监测，其判断戒毒者是否心瘾发作准确率高，可以有效监测戒毒者的心理状态，准确掌握戒毒者的戒断情况，为戒毒者的恢复提供有效信息，对帮助戒毒者戒断具有重要意义。

综上，本实用新型实施例提供的实时监测戒毒者心瘾状态的可移动头戴终端及系统，可以实时采集戒毒者的脑电信号，再对该脑电信号进行分析判断，得到戒毒者是否处于心瘾发作状态的结果，有利于准确掌握戒毒者的心瘾状态，准确掌握戒毒者的戒断情况，为戒毒者的恢复提供有效信息。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。