神经反馈系统技术方案

本发明专利技术涉及一种神经反馈系统，其包括：电极（2、2'、2），用于接触用户（7）的皮肤（6）以用于测量用户（7）的生物反馈信号（9）；第一信号处理单元（3），用于确定所测量的生物反馈信号（9）的信号特性（11），其中，该信号特性（11）表示神经反馈；第二信号处理单元（4），用于通过提取所测量的生物反馈信号（9）的信号特征并计算用于所述信号特征的测量误差的概率来确定所测量的生物反馈信号（9）的生物反馈信号质量（12），该概率表示生物反馈信号质量（12）；以及反馈单元（5），用于向用户提供反馈，其中，该反馈包括神经反馈和关于生物反馈信号质量（12）的反馈。本发明专利技术的另一方面涉及一种用于支持人的行为改变的方法和一种用于执行所述方法的计算机程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】神经反馈系统
本专利技术涉及向用户提供神经反馈的神经反馈系统和方法。本专利技术特别地涉及测量脑电活动的领域，也称为脑电描记术（EEG）。
技术介绍
借助于接触用户的皮肤、特别是用户的头皮的EEG电极来测量脑电活动或EEG。一个类型的已知电极是湿或凝胶电极。另一类型的已知电极是干电极（不使用凝胶）。当应用EEG湿或凝胶电极时的主要挑战是获得对皮肤的良好、因此低的接触阻抗。在临床测量中，这正常地用具有集成金属电极（例如涂覆Ag/AgCl）的（浴帽状）橡胶盖来完成。通常需要通过去油脂和常常附加的摩擦（例如，去除皮肤的干燥顶层、角质层）来准备在这些电极下面的皮肤。然后通常通过电极或盖中的孔在每个电极与头皮之间涂上导电凝胶。这确保到更深的皮肤层、表皮的低欧姆接触以及从身体中的离子电流到测量系统中的电子电流的“转换”。使用导电凝胶还（部分地）解决了由于相对于头发层厚度和头发量的人与人之间的变化以及由于头部和/或身体运动而可能发生的距离的时间改变而引起的电极与皮肤之间的变化距离的问题。对于生活方式消费者产品而言以及出于临床应用中的伤残病人和远程监视的目的，使用这种“湿”电极是不切实际的。尝试了实现干电极，其使用大头针结构电极或类似方式来穿透头发并做出到皮肤的电流接触。当这种类型的电极必须应付厚且长的头发时出现问题。在实践中，这些解决方案常常导致在头皮处到皮肤的不良接触和不足的信号质量。此外，电极皮肤接触阻抗对于不同的电极而言可能不同，并且皮肤接触阻抗随时间推移的变化对于每个电极而言可能不同，对实际应用造成严重的威胁。用于方便的EEG测量的重要应用是脑波传感技术，诸如α神经反馈。神经反馈（NF）、特别是α神经反馈是可以在消费者和专业健康护理产品两者中都有应用领域的新型方法。Boxtel等人在2011年的国际心理生理学杂志（InternationalJournalofPsychophysiology）的“新型自我引导的α活动训练方法（Anovelself-guidedapproachtoalphaactivitytraining）”中公开了神经反馈在人不感觉到对其自己的精神状态的责任负担的情况下引发人的舒适感觉。这对于医院背景而言是特别相关的，其中，以非常微妙的方式在不要求用户或病人知道神经反馈的效果的情况下使其放松。这对于医院背景而言是重要的，因为其意味着病人没有必须要放松的感觉负担。为了以方便的方式来测量α脑波活动，干电极是必需的。在用凝胶电极的标准EEG测量中，通常在受控条件下完成测量，其中，实验者或经训练的人员涂上凝胶并将EEG系统定位于用户的头上，检查皮肤电极接触阻抗是否在范围内（即，小于10kΩ）以及信号是否看起来如预期。在其中专家不可用且其中用户施加干电极（具有干电极的头箍（headset））的现实生活情况下，实际测量之前对信号质量的全面预先测量并不是个选项。用户并不处于施行对信号质量的彻底检查的位置。然而，充分的信号质量对于防止用户依附于（adheringto）错误的神经反馈而言是至关重要的。作为此问题的解决方案，WO2011/055291A1公开了一种用于将干的大头针结构电极定位于用户头皮上的设备。该设备以在多个电极上朝着头皮施加压力、从而改善电极到皮肤的接触的弹性元件为特征。进一步改善信号质量的一个方式是监视和调整电极-皮肤接触压力，其进而改变电极-皮肤接触阻抗。US2009/062680A1公开了一种用于脑电描记术神经反馈训练方法的伪像检测和校正系统。所公开的系统的核心元件是伪像检测系统和EEG信号校正器，其中包含所检测的伪像的数据读数被最后所知的良好数据读数替代。当所检测的伪像发生时，在向受训人员提供EEG信号的特定视觉或听觉反馈测量之前对EEG信号进行校正。US7433732B1公开了一种用于监视婴儿脑功能的实时脑监视系统。将婴儿的EEG数据相对于相同年龄组的儿童中的孩子的正常和异常脑功能或行为进行比较。可以评价儿童的疾病并且可以实时检测婴儿癫痫（seizure）。关于EEG信号的处理，US7433732B1教导了可以将噪声减少处理应用于EEG信号并且未提及神经反馈。US2011/295142A1公开了一种用于从生理信号识别生理伪像的方法和检测器。US2011/295142A1也未提及神经反馈。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种防止用户依附于错误的神经反馈的神经反馈系统和方法。此外，该系统和方法应具有实时能力。在本专利技术的第一方面中，提出了一种神经反馈系统，其包括：用于接触用户的皮肤以用于测量用户的生物反馈信号的电极；用于确定所测量的生物反馈信号的信号特性的第一信号处理单元，其中，信号特性表示神经反馈；用于通过提取所测量的神经反馈信号的信号特征并计算用于所述信号特征的测量误差的概率来确定所测量的生物反馈信号的生物反馈信号质量的第二信号处理单元，该概率表示生物反馈信号质量；以及用于向用户提供反馈的反馈单元，其中，该反馈包括神经反馈和关于生物反馈信号质量的反馈，并且其中，反馈的强度基于生物反馈信号质量。本专利技术的另一方面涉及一种用于确定所测量的生物反馈信号的信号特性且用于通过提取所测量的生物反馈信号的信号特征并计算用于所述信号特征的测量误差的概率来确定所测量的生物反馈信号的生物反馈信号质量的信号处理器，其中，该信号特性表示神经反馈，该概率表示生物反馈信号质量，并且其中，反馈的强度基于生物反馈信号质量。在本专利技术的另一方面中，提出了一种用于为用户提供神经反馈的方法，其包括步骤：测量用户的生物反馈信号；确定所测量的生物反馈的信号特性，其中，该信号特性表示神经反馈；通过提取所测量的生物反馈信号的信号特征和计算用于所述信号特征的测量误差的概率来确定所测量的生物反馈信号的生物反馈信号质量，该概率表示生物反馈信号质量；以及向用户提供反馈，该反馈包括神经反馈和关于生物反馈信号质量的反馈，并且其中，反馈的强度基于生物反馈信号质量（12）。在本专利技术的又另一方面中，提供了一种计算机程序，其包括用于当在计算机上执行所述计算机程序时促使计算机执行根据本专利技术的用于为用户提供神经反馈的方法的步骤的程序代码装置。在从属权利要求中定义了本专利技术的优选实施例。应理解的是要求保护的信号处理器、方法和计算机程序具有与要求保护的设备类似和/或相同且如在从属权利要求中定义的优选实施例。本专利技术是基于这样的思想，即如果神经反馈系统、特别是使用干电极的神经反馈系统中的信号质量是有限的，则应至少使得用户知道神经反馈的可靠性。而且，该系统必须能够实时地提供反馈。此外，该系统应特别地非常适合于供非专业用户使用。常规神经反馈系统使用由经训练的专业人员施加的湿电极。这牵涉各个电极的调整和各个电极的阻抗测量。然而，不能由用户自己来方便地检查例如在颅骨背面上的电极。此外，在实验室中使用常规神经反馈系统。针对现实生活、非实验室情况下的实时神经反馈而设计了本专利技术。在现实生活情况下，存在两个主要问题。首先，可以通过在用户的头上放置或重新调整电极（将某种形式的头箍用于安装）且由于因移动而引起的皮肤与电极之间的摩擦而引起大的信号漂移。用户可将系统拿掉和重新戴上许多次。仅仅拿掉和重新戴上电极将产生巨大的信号漂移。另外，用于放大生物反馈信号的电路可能需要一定的时间以便稳定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种神经反馈系统（1），包括：电极（2、2'、2），用于接触用户（7）的皮肤（6）以用于测量用户（7）的生物反馈信号（9），第一信号处理单元（3），用于确定所测量的生物反馈信号（9）的信号特性（11），其中，该信号特性（11）表示神经反馈，第二信号处理单元（4），用于通过提取所测量的生物反馈信号（９）的信号特征并计算用于所述信号特征的测量误差的概率来确定所测量的生物反馈信号（9）的生物反馈信号质量（12），该概率表示生物反馈信号质量（12），以及反馈单元（5），用于向用户提供反馈，其中，该反馈包括神经反馈和关于生物反馈信号质量（12）的反馈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.15 US 61/6832701.一种神经反馈系统（1），包括：电极（2、2'、2"），用于接触用户（7）的皮肤（6）以用于测量用户（7）的生物反馈信号（9），第一信号处理单元（3），用于确定所测量的生物反馈信号（9）的信号特性（11），其中，该信号特性（11）表示神经反馈，第二信号处理单元（4），用于通过提取所测量的生物反馈信号（９）的信号特征并计算用于所述信号特征的测量误差的概率来确定所测量的生物反馈信号（9）的生物反馈信号质量（12），该概率表示生物反馈信号质量（12），以及反馈单元（5），用于向用户提供反馈，其中，该反馈包括神经反馈和关于生物反馈信号质量（12）的反馈，并且其中，该反馈的强度基于生物反馈信号质量（12）。2.根据权利要求1所述的神经反馈系统，其中，所述电极（2、2'、2"）是干电极。3.根据权利要求1所述的神经反馈系统，其中，所述神经反馈系统是被适配成实时地为用户提供反馈的实时神经反馈系统。4.根据权利要求1所述的神经反馈系统，其中，将所测量的生物反馈信号（9）分段成时间段，并且其中，针对每个时间段独立地确定信号特性（11）和/或生物反馈信号质量（12）。5.根据权利要求1所述的神经反馈系统，其中，生物反馈信号是EEG信号，并且其中，所测量的EEG信号（9）的信号特性（11）包括频率EEG波段中的谱功率。6.根据权利要求1所述的神经反馈系统，其中，所测量的生物反馈信号（9）的信号特性（11）和/或所测量的生物反馈信号（9）的信号特征包括一组元素中的至少一个元素，该组元素包括所测量的生物反馈信号的最小值、所测量的生物反馈信号的最大值、所测量的生物反馈信号的平均值、所测量的生物反馈信号的中值、所测量的生物反馈信号的标准偏差、所测量的生物反馈信号的斜率、所测量的生物反馈信号的最大值和最小值之间的差、所测量的生物反馈信号的平均值和中值之间的差、在从1至4Hz的Δ频域中的所测量的生物反馈信号的谱功率、在从4至8Hz的θ频域中的所测量的生物反馈信号的谱功率、在从8至12Hz的α频域中的所测量的生物反馈信号的谱功率、在从12至30Hz的β频域中的所测量的生物反馈信号的谱功率、在从30至45Hz的低γ频域中的所测量的生物反馈信号的谱功率、在从50至75Hz的高γ频域中的所测量的生物反馈信号的谱功率。7.根据权利要求1所述的神经反馈系统，其中，在没有测量误差的情况下根据所述信号特征的预定分布来推断测量误差的所述概率的概率分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：V米哈洛维，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL