一种基于脑电反馈的LED蓝绿光闭环调控系统及方法与流程

本发明涉及脑电反馈调控、光刺激干预及智能闭环控制，尤其涉及一种基于tar脑电反馈的led蓝绿光闭环调控系统及方法。

背景技术：

1、近年来，特定波长可见光刺激作为一种非侵入式神经调控方式，已逐渐应用于认知状态调节、情绪干预及脑功能辅助调控等领域。其中，蓝光及蓝绿光波段能够经视觉通路影响中枢神经活动，具有较好的应用潜力。现有led光刺激或光疗设备多采用固定光照强度、固定刺激时长或预设工作模式进行干预，其控制方式通常属于开环控制，刺激参数在使用过程中不能根据个体实时脑功能状态进行动态调整，难以适应不同用户及同一用户不同时段的神经状态差异。

2、脑电图信号能够较为直接地反映大脑神经活动变化，其中theta波与alpha波功率比值tar可用于表征认知唤醒、疲劳及注意状态等脑功能特征。然而，现有技术中脑电信号多用于监测、评估或离线分析，较少被实时引入光刺激设备的控制决策中，因而难以形成基于神经反馈的自适应调控。

3、因此，有必要提供一种结合实时脑电采集、tar指标计算及led蓝绿光输出控制的闭环调控系统，使光刺激的启停、强度增强、间歇运行及安全停机能够依据用户当前脑电状态自动调节，从而提高光刺激干预的个体适配性、动态响应能力和使用安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将预刺激状态下的tar作为基线tar，调控过程中的tar作为当前tar，根据基线tar确立触发阈值和退出阈值，并根据当前tar相对于触发阈值和退出阈值的变化来生成光刺激控制指令的led蓝绿光闭环调控系统，并提供一种利用该系统进行闭环调控的方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于脑电反馈的led蓝绿光闭环调控系统，包括：

3、脑电信号采集模块，用于采集用户预刺激状态下的脑电信号，以及调控过程中的实时脑电信号；

4、脑电信号处理与神经状态识别模块，用于对脑电信号进行预处理，并基于预处理后的脑电信号提取theta波与alpha波，计算theta波与alpha波的功率比值tar；将预刺激状态下的功率比值tar作为基线tar，调控过程中的功率比值tar作为当前tar；

5、控制决策模块，根据基线tar确立触发阈值和退出阈值，根据当前tar相对于触发阈值和退出阈值的变化生成光刺激控制指令；

6、led蓝绿光发光模块，用于根据光刺激控制指令输出光刺激；

7、安全保护与自适应停机模块，用于在检测到调控响应进入平台期、当前tar异常变化、脑电信号质量异常或单次刺激时长达到预设阈值时，生成安全控制指令，并传输给控制决策模块控制led蓝绿光发光模块降低输出或停止光刺激，安全控制指令的优先级高于控制决策模块生基于触发阈值和退出阈值生成的普通光刺激控制指令；

8、其中，所述控制决策模块基于实时脑电反馈对所述led蓝绿光发光模块进行闭环调节；

9、所述led蓝绿光发光模块输出的光刺激为单一连续波段蓝绿光，其峰值波长为500nm，连续光谱覆盖范围为460～530nm。

10、本发明的另一个目的是提供一种基于脑电反馈的led蓝绿光闭环调控方法，采用上述调控系统实现，包括如下步骤：

11、s101、采集用户预刺激状态下的脑电信号，对脑电信号进行预处理后提取theta波与alpha波，计算theta波与alpha波的功率比值tar，作为基线tar；

12、s102、采集用户调控过程中的实时脑电信号，进行预处理后提取theta波与alpha波，计算theta波与alpha波的功率比值tar，作为当前tar；

13、s103、根据基线tar确立触发阈值和退出阈值，根据当前tar相对于触发阈值和退出阈值的变化生成光刺激控制指令；

14、s104、通过光刺激控制指令控制led蓝绿光发光模块输出光刺激，并根据实时脑电反馈对光刺激进行调节；

15、s105、检测到当前tar变化进入平台期、当前tar异常变化、脑电信号质量异常或累计刺激时长达到预设阈值时，生成安全控制指令，并传输给控制决策模块控制led蓝绿光发光模块降低输出或停止光刺激。

16、本发明的有益效果是：本发明将预刺激状态下的tar作为基线tar，调控过程中的tar作为当前tar，根据基线tar确立触发阈值和退出阈值，并根据当前tar相对于触发阈值和退出阈值的变化来生成光刺激控制指令的led蓝绿光闭环调控系统。能够根据调控过程中的实时脑电信号来调控led蓝绿光刺激，实现led蓝绿光刺激的闭环调控，提高调控的个体适配性和安全性。

1.一种基于脑电反馈的led蓝绿光闭环调控系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的led蓝绿光闭环调控系统，其特征在于，所述脑电信号采集模块包括轻量化脑电头盔，轻量化脑电头盔配置有至少六个脑电电极，通过脑电电极采集用户前额区域和枕叶区域的脑电信号。

3.根据权利要求1所述的led蓝绿光闭环调控系统，其特征在于，所述预处理包括滤波处理、伪迹去除、分段处理和频谱分析；

4.根据权利要求1所述的led蓝绿光闭环调控系统，其特征在于，所述控制决策模块根据当前tar相对于触发阈值和退出阈值的变化生成光刺激控制指令的方法为：

5.根据权利要求1所述的led蓝绿光闭环调控系统，其特征在于，所述单次刺激时长为单次调控过程中led蓝绿光发光模块实际输出光刺激的累计时间，当单次刺激时长超过预设阈值时，无论当前tar状态如何，均自动停止光刺激输出。

6.根据权利要求1所述的led蓝绿光闭环调控系统，其特征在于，所述安全保护与自适应停机模块在连续预设时间内检测到当前tar变化幅度低于预设阈值时，判定调控响应进入平台期。

7.一种基于脑电反馈的led蓝绿光闭环调控方法，采用权利要求1~6任意一项所述的调控系统实现，其特征在于，包括如下步骤：