韋薇 杜澤帥 錢錦

1 背景介紹

（一）研究目的和意義

嬰幼兒一天的睡眠時間長達(dá)12小時以上，父母想利用這段時間完成自己的事情，但是孩子何時醒來父母并沒有辦法預(yù)測，需要時不時的查看或者聽孩子的哭聲，于大人不能完全投入自己的工作，于孩子會對孩子的健康有一定的影響，所以該項目就在這種情況下產(chǎn)生了。

該系統(tǒng)所能實現(xiàn)的目標(biāo)是：根據(jù)嬰幼兒的腦電波中α、β、δ波的數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比對，判斷出孩子的狀態(tài)，如果處于睡眠到清醒的狀態(tài)，則通知家長；如果清醒后繼續(xù)出現(xiàn)哭鬧的狀態(tài)，則播放音樂或父母聲音的錄音安撫孩子，不至于過度哭鬧出現(xiàn)安全問題。

（二）主要內(nèi)容及方案構(gòu)思

現(xiàn)代科學(xué)研究已經(jīng)知道，人腦工作時會自發(fā)產(chǎn)生自己的腦電波，可用電子掃描儀檢測出，經(jīng)過研究證實大腦在至少有四個不同的腦電波。

δ波，頻率為每秒1-3次，當(dāng)人在嬰兒期或智力發(fā)育不成熟、成年人在極度疲勞和昏睡狀態(tài)下，可出現(xiàn)這種波段。

θ波，頻率為每秒4-7次，成年人在意愿受到挫折和抑郁時以及精神病患者這種波極為顯著。但此波為少年（10-17歲）的腦電圖中的主要成分。

α波，頻率為每秒8-13次，平均數(shù)為10次左右，它是正常人腦電波的基本節(jié)律，如果沒有外加的刺激，其頻率是相當(dāng)恒定的。人在清醒、安靜并閉眼時該節(jié)律最為明顯，睜開眼睛或接受其它刺激時，α波即刻消失。α波可在頭顱枕部檢測到。

β波，頻率為每秒14-30次，當(dāng)精神緊張和情緒激動或亢奮時出現(xiàn)此波，當(dāng)人從睡夢中驚醒時，原來的慢波節(jié)律可立即被該節(jié)律所替代。β波在額部和顳部最明顯。

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，由睡眠到清醒的過程，四類腦電波對應(yīng)大腦呈現(xiàn)的四種不同狀態(tài)。

當(dāng)嬰兒在緊張狀態(tài)下，大腦產(chǎn)生的是β波；當(dāng)嬰兒感到睡意朦朧時，腦電波就變成θ波；進入深睡時，變成δ波；當(dāng)嬰兒的身體放松，大腦活躍，靈感不斷的時候，就導(dǎo)出了α腦電波。

根據(jù)嬰兒睡眠，清醒或哭鬧三種生理狀態(tài)，會有不同的腦電信號產(chǎn)生，其頻率和幅值有一定的差異。我們所做的監(jiān)護系統(tǒng)，采用動態(tài)腦電圖儀記錄嬰兒睡覺時的腦電圈， 采用國際統(tǒng)一的”10-20”導(dǎo)聯(lián)體系放置電極。參考電極選用雙耳垂接法， 記錄8 個導(dǎo)聯(lián)的腦電圖，

一定的差異。我們所做的監(jiān)護系統(tǒng)就是要提取這些差異性變化。系統(tǒng)采用動態(tài)腦電圖儀記錄嬰兒睡覺時的腦電圖， 按照國際統(tǒng)一的”10-20”導(dǎo)聯(lián)體系放置電極。參考電極選用雙耳垂接法， 記錄8 個導(dǎo)聯(lián)的腦電圖，主要針對β、δ 和 α波，電極分布在嬰兒枕葉，頂葉，額葉，頂部，顳部等部位。我們通過對腦電信號的提取、分析，根據(jù)不同的腦電信號，我們可以間接反過來推測小孩所處的不同生理狀態(tài)，睡眠，清醒還是哭鬧，通過對所得信號進行分析處理，然后得出相應(yīng)結(jié)果。若嬰兒是處于哭鬧狀態(tài)，通過閉環(huán)反饋系統(tǒng)向嬰兒發(fā)送父母錄音或輕緩舒適的音樂。同時，由于現(xiàn)在智能手機也很普及，我們再通過藍(lán)牙發(fā)送模塊，將所得嬰兒情況發(fā)送給父母或監(jiān)護人的智能手機平臺，然后讓他們根據(jù)情況采取相應(yīng)措施。

2 方案構(gòu)思

根據(jù)腦電信號判斷嬰兒處于睡眠，清醒還是哭鬧，嬰兒清醒獲哭鬧時通過反饋將音樂數(shù)據(jù)庫里相應(yīng)的音樂或父母錄音發(fā)送給嬰兒，起到情緒緩解作用，并通過藍(lán)牙或無線將嬰兒情況發(fā)送到父母手機上，讓父母能更加合理利用時間。

3 總結(jié)

該系統(tǒng)實現(xiàn)后能夠幫助父母在孩子睡覺時更充分利用自己的時間，做到工作、孩子兩不誤；并且在孩子哭鬧時通過反饋音樂或聲音影響孩子的腦電波，讓孩子能夠平靜下來，不會過度哭鬧出現(xiàn)安全問題?？梢?，該系統(tǒng)的實現(xiàn)對孩子、對家長都是很有實際意義的。