1.本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种适用于儿童的保护装置。
背景技术：2.癫痫(epilepsy)即俗称的“羊角风”或“羊癫风”，是大脑神经元突发性异常放电，导致短暂的大脑功能障碍的一种慢性疾病。据中国最新流行病学资料显示，国内癫痫的总体患病率为7.0
‰
，年发病率为28.8/10万，1年内有发作的活动性癫痫患病率为4.6
‰
。据此估计中国约有900万左右的癫痫患者，其中500～600万是活动性癫痫患者，同时每年新增加癫痫患者约40万，在中国癫痫已经成为神经科仅次于头痛的第二大常见病。目前已有不少的现有技术针对癫痫患者的预警与防护进行了研究，例如：
3.cn110013249b公开了一种便携式可调式的头戴癫痫监测仪，包括：脑电帽，用于采集患者的脑电信号；调试模块，用于根据脑电帽上所有电极采集的患者在癫痫病发作期间、发作前期、发作期的脑电信号，进行处理，以确定最合适电极；训练模块，用于根据最合适的电极采集的脑电信号，进行模型训练；监测模块，用于接收脑电信号，利用训练模块训练好的模型进行检测，以判断患者当前是否处于癫痫病发作前期；预警模块，用于在监测模块监测到患者处于癫痫病发作前期时进行预警。该发明可做到便携式监测、即时预警，有效防止癫痫患者发病时二次伤害的发生。
4.cn107714035a公开了一种可穿戴式数字化脑电监测头盔，包括采集电极、发射系统、头盔的异常脑电识别及报警系统、盔壳、盔壳内侧固定连接采集电极，盔壳两侧固定连接发射系统，盔壳内部固定设置头盔的识别及报警系统；监控终端系统，远程高级脑电图癫痫样放电自动分析识别及预警系统，克服常规脑电图发现癫痫样发作的阳性率低，无针对患者癫痫样监测和报警的作用，从而不能及时有效的采取防护和救治措施，该发明通过简易报警及远程高级分析识别报警的双重预警，可及时精准的发现患者癫痫即将发作、正在发作，提高检出癫痫样放电的阳性率，起到预防和报警的作用，从而及时有效的采取防护和救治措施，保障患者的自身安全。
5.儿童癫痫患病率约为成人的10-15倍，20-30％的患者经治疗后复发，成为难治性癫痫。但是现有技术中却鲜有针对于儿童癫痫患者进行防护的研究，由于儿童癫痫患者与成人癫痫患者不论是身理条件还是心理条件都存在着很大的差别，尤其是针对于还处在生长发育阶段的儿童癫痫患者，他们需要能够更好适应于他们成长的保护装置，才能实现更灵活、全面、精密地保护。
6.即现有技术中的保护装置不适用于儿童患者，其既没有将儿童患者的成长性考虑在内，也没有从儿童患者的角度出发，没有选择更能够反映儿童患者发病状态的数据信息进行监测，使得其对于儿童患者监测的准确性和保护的时效性大打折扣。同时，对于为了提高监测的准确性而简单地增加监测组件的现有技术，其不仅没有考虑到儿童患者在日常生活中携带的不便性，也没有考虑到处理组件的配置运行成本，大量数据信息的综合处理不仅会需求更高的软硬件配置，还可能因数据传输、处理等过程中的延迟造成保护的不及时，
反而降低了保护的时效性。
7.此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
技术实现要素：8.针对现有技术之不足，本发明提供了一种适用于儿童的保护装置，以解决现有技术存在的技术问题。
9.本发明公开了一种适用于儿童的保护装置，其包括：主体单元，配置有外壳和内衬，用于套设于患者头部，防护单元，防护单元的若干第一气囊能够分别设置于不同主体单元的外壳与内衬之间的空腔中，以保护患者头部，防护单元配置的调气组件能够进行充气，使得若干第一气囊能够以膨胀出相应空腔的方式从内衬侧向患者头部表层的方向扩张，第一气囊的膨胀程度是由响应于控制信号的调气组件进行调节的，其中，调气组件接收的控制信号是由中控单元的处理组件基于监测单元的不同监测组件采集的数据信息进行综合分析后生成的。
10.本发明的保护装置可以通过主体单元套设于患者头部，并通过防护单元实现对患者头部的保护，尤其是能够减轻患者在癫痫发病时可能因跌倒而造成的头部冲击。本发明的调气组件可以受处理组件发出的控制信号的调控而调节第一气囊的膨胀程度，使得保护装置在患者可能因跌倒而即将造成的头部冲击时可以基于监测单元采集的数据信息而提前对患者头部的至少部分区域进行保护。通常地，儿童癫痫患病率远高于成人，使得保护装置在对儿童患者进行保护时需要监测单元采集的数据信息是不完全等同于成人的，其需要基于儿童患者的独特性，例如，还未发育完全的生理状态和心理状态，而相应设置不同的监测组件，以此使得处理组件可以基于采集的数据信息进行综合分析，以生成适当的控制信号。
11.根据一种优选实施方式，监测单元能够配置有脑电监测组件、运动监测组件、压力监测组件和/或环境监测组件，处理组件能够以相对错峰的方式对多个监测组件采集的不同数据信息进行分析处理。
12.根据一种优选实施方式，监测单元在设置多个监测组件时，能够由处理组件对不同监测组件的采样频率进行综合调控，其中，处理组件的综合调节是基于各监测组件采集的数据信息以减少单位时间内的数据处理量的方式设置的。
13.本发明的监测单元配置有用于采集不同数据信息的监测组件，通过各监测组件与处理组件的配合，以实现对患者的发病状态进行精准监测。监测单元的各监测组件存在相互关联与制约的关系，从而使得处理组件可通过各监测组件之间的关系来对部分监测组件进行调整。
14.进一步地，各监测组件的协同监测能够使得处理组件能够给出更加合理、有效的保护方案，且能够根据不同患者的实际情况进行灵活调整，尤其是对于还处在生长发育阶段但发病率远高于成人的儿童患者，本发明能够很好地确保儿童患者使用的安全性，并基于儿童患者的特殊性而做出了针对性的优化，从而减轻看护人和/或医护人员的负担。
15.本发明的处理组件可对不同监测组件的采样频率进行综合调控，即各监测组件的采样频率至少是基于其他监测组件采集的数据信息及其采样频率进行调节的，以使得处理组件在不需要过高配置的情况下就足以分析处理多个监测组件发出的数据信息，同时能够以相对错峰的方式对数据信息进行分析处理，使得处理组件不会长期处于高负荷运行状态，其中，相对错峰中的峰值可以是处理组件基于患者当前状态及以不同采样频率接收到的所有数据信息等因素而进行调节的。
16.在提高部分监测组件的采样频率时可适当地降低部分监测组件的采样频率，以保证处理组件能够以低延迟的方式驱动防护单元执行保护动作，其中，适当地降低采样频率可以是以相同的间隔进行数据采集，但减缓数据的传输频率，以此在不漏数据的同时减轻了处理组件的运算负荷压力，进而才可使得处理组件能够输出适当的控制信号。
17.根据一种优选实施方式，脑电监测组件能够将电极配置在位于患者头顶区域的主体单元上，以采集患者的脑电信号信息，其中，脑电监测组件基于对初始化信息的处理以选择电极的设置位置和数量。
18.本发明的保护装置可通过脑电监测组件判断患者的发病状态，其中，处理组件在接收到脑电监测组件传输的脑电信号信息时，可对其进行分析处理以判断当前脑电信号信息对应的发病状态，其中，发病状态可包括处于非发病期的状态和处于发病期的状态，发病期可分为第一发病期和第二发病期。即处理组件通过对发病状态的划分，可以基于采集到的脑电信号信息提前预测患者即将发病的状态，进而使得处理组件可以提前驱动调气组件准备进行充气工作，以保证保护工作的时效性。进一步地，为保证脑电监测组件获取的脑电信号信息的准确性，可通过处理组件对接收的脑电信号信息进行滤波处理和数据划分，以进行分通道的归类处理，其中，分通道的归类处理可以在相应通道构建可进行集合经验模态分解的信息集合，并可通过滑动时间窗对样本进行划分，利用时间窗内的样本构造特征向量，基于每个通道构造的相应特征集合对各特征集合进行分类，得到每个通道的分类准确率，选择分类准确率最高的几个通道对应的电极作为最优电极。
19.根据一种优选实施方式，脑电监测组件的电极能够连接于第二气囊，以通过调气组件调节第二气囊的膨胀程度，进而调节脑电监测组件的电极的有效长度。
20.本发明通过调气组件实现第二气囊的充/放气以调节第二气囊的膨胀体积，进而实现探针深度的调节。对于不同头部形状的患者或对于同一患者的不同区域可通过对第二气囊的调节来实现电极有效长度的调节，以使得探针贴合不同形状和尺寸的头骨，例如，当电极处于头骨凸出位置时，可以通过减少气囊内气体来缩短气囊的高度从而缩短电极的有效长度；当电极处于头骨凹陷位置时，可以通过向气囊内充入气体来增大气囊的高度以此增大电极的有效长度，从而可以保证电极与使用者的头皮的充分接触，进而可以减小输入阻抗，提高脑电监测组件采集到的脑电信号的质量。第二气囊的设置尤其适用于儿童患者，随着儿童的生长发育，其头部的形状尺寸也会随之变化，通过第二气囊可快速灵活地对电极的设置位置进行调节，以此在无需更换保护装置的情况下就能够适配于儿童患者的不同生长阶段。
21.根据一种优选实施方式，运动监测组件能够配置在套设于患者头部的主体单元上，以采集至少包括运动加速度和运动角速度的患者头部的运动状态信息，进而使得处理组件能够根据患者的运动趋势判断患者的跌倒状态，其中，处理组件能够基于患者的跌倒
状态对患者跌倒后可能发生碰撞的部位进行预测，基于预测结果对各个第一气囊进行优先级排序。
22.本发明的运动监测组件采集的运动状态信息可包括运动加速度和运动角速度，处理组件可基于接收到的运动状态信息采用卡曼滤波算法计算出患者姿态的欧拉角，以通过角度的变化来判断患者是否发生跌倒。
23.运动监测组件通过加速度计和陀螺仪等设备获取患者的运动趋势，以使得处理组件可基于预先输入的患者体型信息预测后续时间序列中患者的跌倒位置及可能发生撞击的部位，从而驱动防护单元对可能发生撞击的部位进行重点保护，其中，患者的体型信息需及时更新，尤其是针对于处于生长发育阶段的儿童患者，由于其体型变化速度较快，通过人工输入或联网共享等方式对处理组件内储存的信息进行更新后，可提高处理组件预测患者跌倒位置和可能发生撞击的部位的准确性。
24.进一步地，患者体型的差异对于其跌倒状态有很大的影响，尤其是对于儿童患者，不同的年龄段、不同的营养状态等因素都会形成差异较大的体型，相比于大多处在标准范围内的成人患者而言，本发明的保护装置能够更好地基于儿童患者的不同体型进行更针对性的保护。
25.优选地，患者在跌倒时处理组件能够基于其预测的患者可能发生碰撞的部位对所有第一气囊进行优先级排序，处于可能发生碰撞的部位的相应区域的第一气囊具有最高的优先级，越远离于可能发生碰撞的部位的相应区域的第一气囊具有越低的优先级，响应于处理组件控制信号的调气组件是基于第一气囊的优先级排序而执行充气工作的，即可以在优先保证对高优先级的第一气囊进行足量充气的情况下，才保证对低优先级的第一气囊的充气。
26.根据一种优选实施方式，压力监测组件能够相对配置于患者易发生碰撞的部位，并在压力监测组件受到外部冲击力时将冲击机械能转换为电压信号，进而直接地或间接地驱动防护单元对患者进行保护。
27.本发明的压力监测组件可以实现对运动监测单元的校准，即可通过压力监测组件判断患者在跌倒后是否发生了碰撞或患者的运动是否属于跌倒。由于运动监测组件是通过加速度计和陀螺仪等设备获取患者的运动趋势，从而由处理组件来判断是否为跌倒的常见动作的，但可能也会基于不同患者的实际情况而产生不存在于数据库中的跌倒动作，尤其是在对于患有癫痫的患者而言，其在发病期所执行的动作是不可预期的；此外，即使发生跌倒也不一定会对头部造成撞击，例如直接瘫坐在支撑台面上，虽然执行了可认定为跌倒的下坠动作，但不会对头部造成撞击，因此，可通过压力监测组件来校准运动监测组件的跌倒状态预测。
28.优选地，压力监测组件可在患者易发生碰撞的部位安装类似能够探测压力的弹性块，以使得弹性块在受到冲击时产生加速度撞击，基于压电转换块将冲击机械能转换为的电压信号生成能够直接控制或通过处理组件间接控制防护单元的控制信号，进而使得响应于控制信号的防护单元能够对相应区域的第一气囊进行充气。进一步地，运动监测组件在获取到患者具有跌倒趋势时，调气组件能够提前进行充气准备工作，或提前使至少部分第一气囊由常规状态向第一保护状态切换，以使得压力监测组件在探测到冲击力时能够更快速地完成第一气囊由第一保护状态向第二保护状态的切换。
29.根据一种优选实施方式，环境监测组件能够对周围障碍物的分布情况进行采集，以使得处理组件能够进一步地预测患者在跌倒过程中与障碍物的碰撞情况，并对预测的可能发生碰撞的部位进行更新，以此调整各个第一气囊的优先级排序。
30.本发明的环境监测组件可对周边障碍物的分布情况进行粗略采集，以使得处理组件在基于运动状态信息预测后续时间序列中患者的跌倒位置及可能发生撞击的部位时能够结合障碍物的分布情况，尤其是考虑跌倒方向上的障碍物的分布情况，以此来更准确地判断患者可能发生撞击的部位。进一步地，对于同一种障碍物分布，不同体型的患者也会存在不同的撞击部位，甚至可能出现部分患者会受到较严重的撞击伤害而其余部分患者并不会受到伤害的情况，因此，处理组件可将患者体型信息、运动状态信息和周边障碍物分布情况进行结合，以准确预测患者的跌倒状态。
31.根据一种优选实施方式，环境监测组件采集的外部环境信息包括能够影响患者心理情绪和/或生理状态的气候变化情况，以使得处理组件在分析得到当前气候容易对患者心理情绪和/或生理状态产生负面影响时，能够驱动脑电监测组件至少部分地提高采样频率。
32.由于天气变化可能影响患者的情绪和生活舒适度，进而可能会因心情的变化而诱发病症，例如，阴雨天，尤其是季节交替时期是癫痫的高发期。进一步地，气候变化会使得气温变化较大，不稳定的气温很可能会使患者患上感冒、发烧等疾病，进而引起癫痫发作。因此，本发明的处理组件在接收到环境监测单元发送的外部环境信息时能够基于当前的环境气候条件调整脑电监测组件的采样频率，例如，可至少在处于季节交替时期等癫痫高发期的环境气候条件时，提高脑电监测组件的采样频率。
33.根据一种优选实施方式，处理组件能够在患者处于发病期和/或发生跌倒时驱动通讯组件向用户终端和/或服务器发送警报信号，和/或驱动警报组件以声/光的形式向周围发送警报信号。
34.本发明的保护装置还设置有电连接于处理组件的通讯组件和警报组件，以使得在处理组件判断当前患者处于发病期和/或发生跌倒时，以多种形式告知看护人和/或周边的人，从而使得患者能够及时得到救治，降低了处于发病期却无人知晓的可能性。
附图说明
35.图1是本发明提供的一种优选实施方式的保护装置的简化模块连接关系示意图。
36.附图标记列表
37.100：防护单元；110：第一气囊；120：第二气囊；130：调气组件；200：中控单元；210：处理组件；220：通讯组件；230：警报组件；300：监测单元；310：脑电监测组件；320：运动监测组件；330：压力监测组件；340：环境监测组件。
具体实施方式
38.下面结合附图进行详细说明。
39.图1是本发明提供的一种优选实施方式的保护装置的简化模块连接关系示意图。
40.本发明公开了一种适用于儿童的保护装置，其至少包括用于套设在患者头部的主体单元和用于对患者头部进行保护的防护单元100，其中，患者可以是患有癫痫的病人，尤
其是患有癫痫的儿童。基于保护装置对患者的保护作用，本发明还可涉及一种针对癫痫患者的保护方法。
41.根据一种优选实施方式，套设在患者头部的主体单元可至少包括外壳和内衬，其中，主体单元在处于套设状态时，内衬能够以相比于外壳更靠近于患者头部表层的方式设置，且内衬可以与患者头部表层接触。优选地，外壳可采用刚性材料制成，以使得外壳能够在远离于患者头部表层的一侧以几乎不可形变的方式阻挡外部施加于患者头部的作用力，从而达到对患者头部的保护；内衬可采用柔性材料制成，以使得内衬能够基于患者头部的形状结构而在与患者头部表层接触时更好地进行贴合，进而提升患者的使用体感。
42.优选地，主体单元可对患者头部进行整体的或分区域的保护，其中，整体保护是指主体单元可对患者头部的全部保护区域进行全方位的覆盖，以实现更高程度的保护；分区域的保护是指主体单元可在患者头部的部分保护区域进行局部覆盖，以实现对重要部位保护的同时，保证了主体单元使用过程中的透气性，进而提升患者的使用体感。优选地，采用分区域保护的多个主体单元能够通过可灵活调节松紧程度的绑带或其他连接组件进行相互连接，从而实现在患者头部的相对固定。进一步地，重要部位可至少包括头顶和下颚，分别覆盖在患者头顶和下颚的主体单元可通过连接带实现可调相对距离的连接，以适应于不同患者的头部形状。
43.根据一种优选实施方式，防护单元100可设置于主体单元与患者头部表层之间和/或主体单元的外壳与内衬之间，以通过防护单元100减弱外部作用力对患者头部的冲击，从而实现对患者头部的进一步保护。优选地，防护单元100可以是带有调气组件130的气囊，其中，第一气囊110可设置在主体单元的外壳与内衬之间的空腔中，使得处于自然状态下的第一气囊110可被限定在外壳与内衬之间，并在处于充气状态下时能够以膨胀出空腔的方式从内衬侧向患者头部表层的方向扩张，以实现对外部作用力的冲击的缓冲。
44.优选地，第一气囊110的充气状态可分为多个等级，不同等级的充气状态可对应于不同的保护程度。进一步地，第一气囊110的充气状态是调气组件130响应于控制信号而进行调节的。优选地，设置在不同区域的气囊可由相同或不同的调气组件130进行充气或放气，其中，设置在不同区域的气囊可以是部分设置在主体单元与患者头部表层之间，而另一部分设置在主体单元的外壳与内衬之间的若干气囊，也可以是分别设置在不同的主体单元内的若干气囊。进一步地，同一调气组件130对多个气囊(尤其是对设置在不同区域的气囊)进行充气时，可基于控制信号对不同气囊的充气量进行调配，以灵活高效地完成充入气体的合理分配。
45.根据一种优选实施方式，调气组件130接收到的控制信号可以是由中控单元200发出的，其中，中控单元200可设置有能够进行数据分析的处理组件210，以使得处理组件210可基于患者当前的状态判断及预测患者的发病情况，以此实现对防护单元100的调控。患者当前的状态可包括患者的体内状态和/或患者的体外状态。优选地，处理组件210可以接收监测单元300采集的数据信息，以此确定患者当前的状态，其中，监测单元300采集的数据信息可包括但不限于脑电信号信息、运动状态信息、压力信号信息和/或外部环境信息。
46.进一步地，监测单元300可包括若干用于采集不同数据信息的监测组件，例如，监测单元300可包括脑电监测组件310、运动监测组件320、压力监测组件330和环境监测组件340中的一种或多种。
47.根据一种优选实施方式，监测单元300可将脑电监测组件310设置在患者头顶部位对应的主体单元的至少部分区域内，其中，脑电监测组件310设置在主体单元上的区域是根据患者头部形状及国际脑电学会在1958年制定的10-20国际脑电记录系统而设置的。优选地，脑电监测组件310可在主体单元上设置有若干伸向患者头皮的电极，以记录或吸收头皮放电情况。
48.优选地，脑电监测组件310采集到的脑电信号信息可经过放大器和模数转换器的处理后发送至中控单元200的处理组件210，以进行后续的处理，其中，放大器可将微弱的脑电信号信息进行放大，模数转换器可将采集到的模拟信号转化为数字信号，以便于后续的传输和处理。
49.进一步地，中控单元200可配置于主体单元上，也可独立配置，以通过有线和/或无线的方式进行信息交互，其中，中控单元200可通过通讯组件220实现无线通讯，通讯组件220可通过802.11b协议(即wifi协议)进行传输，也可通过蓝牙或zigbee等方式进行传输。优选地，通讯组件220可以与用户终端和/或服务器通信连接，以使得使用用户终端的看护人员和/或使用服务器的工作人员能够对相应患者当前的状况进行查阅掌握。
50.根据一种优选实施方式，处理组件210在接收到脑电监测组件310传输的脑电信号信息时，可对其进行分析处理以判断当前脑电信号信息对应的发病状态，其中，发病状态可包括处于非发病期的状态和处于发病期的状态，发病期可分为第一发病期和第二发病期。优选地，将癫痫病发作时的脑电信号定义为发病期，发作前10min的脑电信号信息可定义为第一发病期，其余的时间可定义为第二发病期。处理组件210可对接收的脑电信号信息进行滤波处理和数据划分，以进行分通道的归类处理，其中，分通道的归类处理可以在相应通道构建可进行集合经验模态分解的信息集合，并可通过滑动时间窗对样本进行划分，利用时间窗内的样本构造特征向量，基于每个通道构造的相应特征集合对各特征集合进行分类，得到每个通道的分类准确率，选择分类准确率最高的几个通道对应的电极作为最优电极。进一步地，最优电极的设置数量可根据实际需要进行选择。
51.优选地，处理组件210可对0.5hz-60hz频率范围内的脑电信号信息进行滤波处理，以去除肌电信号信息、眼电信号信息的影响。
52.优选地，处理组件210在对数据的信息进行分通道归类后，每个通道构建的信息集合可包含相同时间的发病期的脑电信号信息，数据通道归类公式为：
[0053][0054]
其中，d(t)为全部通道的脑电信号信息数据合集，dj(t)为单通道的脑电信号数据集，n为全部通道的数量。
[0055]
将每一个数据合集dj(t)进行集合经验模态分解eemd分解得到本征模态函数imf，信号分解满足如下公式：
[0056][0057]
其中，rn是数据集di(t)提取n个本征模态函数后的残差，cj为信号分解所得到的本征模态函数imf。进行的eemd分解可以将非线性、非平稳性的脑电信号处理成为线性、稳定的波形，同时进一步滤掉了杂质信号的影响。
[0058]
进一步地，对imfs加6s的滑动时间窗划分样本，样本划分的计算公式如下：
[0059]sin
＝di[t，t+6]，t＝t+6
[0060]
其中，s
in
表示第i通道的第n样本，di为单通道的脑电信号数据集，t为滑动时间窗左窗边的时间，[t，t+6]为滑动时间窗的长度。
[0061]
进一步地，每个时间窗内的样本信号求取功率能量并构造特征向量，功率能量的计算公式如下所示：
[0062][0063]
其中，xi为时间窗内的信号数据信号点。
[0064]
利用特征向量在每个通道构造相应的特征合集，将每个通道的特征合集分别使用核svm进行分类，可以得到每个通道的分类准确率，挑选出分类准确率最好的若干通道对应的电极作为最合适的电极。
[0065]
根据初始化确定的最合适的电极位置，将脑电监测组件310安装在相应电极位置对应的主体单元上，以使得主体单元在套设于患者头部时能够将电极与参考电极贴靠在患者头部的指定区域。
[0066]
优选地，处理组件210可根据选取的电极所采集的脑电信号信息再进行特征向量的构造，以形成特征矩阵，并经过训练学习，以保存训练好的模型。
[0067]
进一步地，处理组件210在接收采集的脑电信号信息时，能够以滑动时间窗进行截取，截取的片段构造特征矩阵后，利用训练好的模型进行分析，以判断患者当前的发病状态。
[0068]
根据一种优选实施方式，处理组件210能够基于患者当前的发病状态向防护单元100发送不同的控制信号，以使得防护单元100的调气组件130至少能够基于不同的控制信号使相应的第一气囊110膨胀至不同的程度，以实现多段式保护。优选地，患者在处于非发病期时，第一气囊110能够以不膨胀的形式维持常规状态；患者在处于第一发病期时，第一气囊110能够以至少部分程度膨胀的形式转变为第一保护状态；患者在第二发病期时，第一气囊110能够以完全膨胀的形式转变为第二保护状态。
[0069]
通常地，患者由非发病期转换为发病期时，脑电监测组件310获取到患者脑电信号信息的变化以传输至处理组件210进行分析处理，进而生成驱动调气组件130运行的控制信号来促使第一气囊110由常规状态经由第一保护状态膨胀至第二保护状态，并可在发病期结束后由第二保护状态收缩至常规状态。
[0070]
优选地，第一气囊110的第二保护状态是基于更大的充气量而具有相比于第一保护状态具有更大膨胀体积的状态，第一气囊110的第一保护状态和第二保护状态可不完全基于患者的发病期进行严格对应，其可以基于处理组件210对调气组件130的调控而适应性地调节，其中，处理组件210对调气组件130的调控可包括调节调气组件130与各个第一气囊110之间气阀的启闭程度。
[0071]
根据一种优选实施方式，防护组件除了第一气囊110外，还可配置有夹设于电极套筒和探针底座之间的第二气囊120，通过调气组件130实现第二气囊120的充/放气以调节第二气囊120的膨胀体积，进而实现探针深度的调节。对于不同头部形状的患者或对于同一患者的不同区域可通过对第二气囊120的调节来实现电极有效长度的调节，以使得探针贴合
不同形状和尺寸的头骨，例如，当电极处于头骨凸出位置时，可以通过减少第二气囊120内气体来缩短第二气囊120的高度从而缩短电极的有效长度；当电极处于头骨凹陷位置时，可以通过向第二气囊120内充入气体来增大第二气囊120的高度以此增大电极的有效长度，从而可以保证电极与使用者的头皮的充分接触，进而可以减小输入阻抗，提高脑电监测组件310采集到的脑电信号的质量。第二气囊120的设置尤其适用于儿童患者，随着儿童的生长发育，其头部的形状尺寸也会随之变化，通过第二气囊120可快速灵活地对电极的设置位置进行调节，以此在无需更换保护装置的情况下就能够适配于儿童患者的不同生长阶段。
[0072]
优选地，同一调气组件130可对若干第一气囊110和若干第二气囊120进行充/放气调控，其能够基于处理组件210的控制信号对不同气囊的充气量进行分配。
[0073]
进一步地，处理组件210除了基于脑电监测组件310采集的数据信息来生成控制信号外，还能够结合运动监测组件320、压力监测组件330和/或环境监测组件340采集的多种数据信息来综合评判患者的状态，以实现更精准全面地保护。
[0074]
根据一种优选实施方式，监测单元300可配置有用于监测患者运动状态信息的运动监测组件320，其中，运动监测组件320可基于其设置的不同位置而对患者不同部位的运动状态信息进行监测。优选地，运动监测组件320可设置在主体单元上，以采集患者的头部运动状态信息。进一步地，运动监测组件320采集的运动状态信息可包括运动加速度和运动角速度，处理组件210可基于接收到的运动状态信息采用卡曼滤波算法计算出患者姿态的欧拉角，以通过角度的变化来判断患者是否发生跌倒。
[0075]
通常地，患者的跌倒是大致在三维空间中的纵向运动，且伴随有沿水平任一方向的横向偏移，例如，可能是前倾、后仰、侧倒等多种情况中的一种。运动监测组件320通过加速度计和陀螺仪等设备获取患者的运动趋势，以使得处理组件210可基于预先输入的患者体型信息预测后续时间序列中患者的跌倒位置及可能发生撞击的部位，从而驱动防护单元100对可能发生撞击的部位进行重点保护，其中，患者的体型信息需及时更新，尤其是针对于处于生长发育阶段的儿童患者，由于其体型变化速度较快，通过人工输入或联网共享等方式对处理组件210内储存的信息进行更新后，可提高处理组件210预测患者跌倒位置和可能发生撞击的部位的准确性。
[0076]
进一步地，患者体型的差异对于其跌倒状态有很大的影响，尤其是对于儿童患者，不同的年龄段、不同的营养状态等因素都会形成差异较大的体型，相比于大多处在标准范围内的成人患者而言，本发明的保护装置能够更好地基于儿童患者的不同体型进行更针对性的保护。例如，年纪较小或发育不良的小体型患者在发生跌倒时，由于纵向高度较低，头部可能会更快地与地面或平台发生碰撞；而年纪较长或发育较好的大体型患者在发生跌倒时，由于纵向高度较高，头部接触地面或平台的时间延长，但基于重力加速度的影响，头部与地面或平台碰撞时的速度更大。因此，处理组件210可基于患者的体型信息及运动状态信息来大致确定患者跌倒时碰撞发生前的时间及速度，以此使得响应于控制信号的防护单元100可以灵活调节不同第一气囊110的充气情况，例如，针对上述举例中的前者情况，处理组件210可优先驱动调气组件130以最快的充气速度使几乎所有的第一气囊110快速地由常规状态切换至第一保护状态或第二保护状态或第一保护状态过渡至第二保护状态之间的任一状态，即由于发生碰撞前的响应时间很短，处理组件210能够以尽可能减少分析运算的方式使防护单元100快速切换至可以执行保护功能的状态，使得几乎以所有第一气囊110膨胀
超过第一保护状态的方式实现低延迟的快速保护，并且可以达到所需求的保护程度；而针对上述举例中的后者情况，处理组件210快速预测患者可能发生碰撞的部位，以此使得相应区域内的第一气囊110以快速膨胀至第二保护状态，其余区域内的第一气囊110以快速膨胀至第一保护状态的方式，实现对患者特定部位的重点保护，尤其是预测的发生碰撞部位为后脑勺或下颚等部位时，需要更加精准的预测才能够保证防护单元100的保护作用。患者体型除了上述的常规范例外，还具有多种差异性，处理组件210可以灵活选择上述保护方式的任意一种或两种保护方式以一定比例的结合，进而适应于不同情况。进一步地，处理组件210还需要基于周围障碍物的分布情况来判断患者在跌倒后除了会与地面发生碰撞外，是否还存在与障碍物发生碰撞的可能性，以使得处理组件210能够以更加综合的信息进行保护方式的选择。
[0077]
优选地，患者在跌倒时处理组件210能够基于其预测的患者可能发生碰撞的部位对所有第一气囊110进行优先级排序，处于可能发生碰撞的部位的相应区域的第一气囊110具有最高的优先级，越远离于可能发生碰撞的部位的相应区域的第一气囊110具有越低的优先级，响应于处理组件210控制信号的调气组件130是基于第一气囊110的优先级排序而执行充气工作的，即可以在优先保证对高优先级的第一气囊110进行足量充气的情况下，才保证对低优先级的第一气囊110的充气。
[0078]
根据一种优选实施方式，监测单元300可配置有用于监测压力信息的压力监测组件330，其中，压力监测组件330可配置于患者易发生碰撞的部位，以实现对运动监测单元300的校准，即可通过压力监测组件330判断患者在跌倒后是否发生了碰撞或患者的运动是否属于跌倒。由于运动监测组件320是通过加速度计和陀螺仪等设备获取患者的运动趋势，从而由处理组件210来判断是否为跌倒的常见动作的，但可能也会基于不同患者的实际情况而产生不存在于数据库中的跌倒动作，尤其是在对于患有癫痫的患者而言，其在发病期所执行的动作是不可预期的；此外，即使发生跌倒也不一定会对头部造成撞击，例如直接瘫坐在支撑台面上，虽然执行了可认定为跌倒的下坠动作，但不会对头部造成撞击，因此，可通过压力监测组件330来校准运动监测组件320的跌倒状态预测。
[0079]
优选地，压力监测组件330可在患者易发生碰撞的部位安装类似能够探测压力的弹性块，以使得弹性块在受到冲击时产生加速度撞击，基于压电转换块将冲击机械能转换为的电压信号生成能够直接控制或通过处理组件210间接控制防护单元100的控制信号，进而使得响应于控制信号的防护单元100能够对相应区域的第一气囊110进行充气。进一步地，运动监测组件320在获取到患者具有跌倒趋势时，调气组件130能够提前进行充气准备工作，或提前使至少部分第一气囊110由常规状态向第一保护状态切换，以使得压力监测组件330在探测到冲击力时能够更快速地完成第一气囊110由第一保护状态向第二保护状态的切换。
[0080]
根据一种优选实施方式，监测单元300可配置有用于监测外部环境信息的环境监测组件340，其中，外部环境信息可包括温度、湿度、气候等。由于天气变化可能影响患者的情绪和生活舒适度，进而可能会因心情的变化而诱发病症，例如，阴雨天，尤其是季节交替时期是癫痫的高发期。进一步地，气候变化会使得气温变化较大，不稳定的气温很可能会使患者患上感冒、发烧等疾病，进而引起癫痫发作。因此，处理组件210在接收到环境监测单元300发送的外部环境信息时能够基于当前的环境气候条件调整脑电监测组件310的采样频
率，例如，可至少在处于季节交替时期等癫痫高发期的环境气候条件时，提高脑电监测组件310的采样频率。
[0081]
进一步地，外部环境信息还可包括周边障碍物情况，以使得患者处在发病期可能发生跌倒时可由环境监测组件340对周边障碍物的分布情况进行粗略采集，以使得处理组件210在基于运动状态信息预测后续时间序列中患者的跌倒位置及可能发生撞击的部位时能够结合障碍物的分布情况，尤其是考虑跌倒方向上的障碍物的分布情况，以此来更准确地判断患者可能发生撞击的部位。进一步地，对于同一种障碍物分布，不同体型的患者也会存在不同的撞击部位，甚至可能出现部分患者会受到较严重的撞击伤害而其余部分患者并不会受到伤害的情况，因此，处理组件210可将患者体型信息、运动状态信息和周边障碍物分布情况进行结合，以准确预测患者的跌倒状态。
[0082]
进一步地，外部环境信息还可包括光学信息，由于儿童的眼睛相比于成人更加敏感，环境监测模块340在获取到当前环境的光学信息可能引发光敏感性癫痫症等症状时，可直接反馈至中控单元200以生成控制信号和警报信号，其中，儿童患者的视神经在受到强烈刺激时，会影响脑部的控制，因而可能引发癫痫症。例如，当前环境为最为刺激人眼的红光与蓝光的高频切换时，对于儿童患者的视神经会造成强烈的刺激，进而诱发病症，其中，红光与蓝光的高频切换可以是切换频率大致为1/12秒一次。
[0083]
根据一种优选实施方式，监测单元300的各监测组件存在相互关联与制约的关系，例如，癫痫发病时可能引发撞击头部或不撞击头部的跌倒，在日常生活中的不慎跌倒造成的头部撞击可能引发癫痫发病，环境的影响可能直接造成癫痫发病或通过跌倒间接地造成癫痫发病等。因此，处理组件210可对不同监测组件的采样频率进行综合调控，即各监测组件的采样频率至少是基于其他监测组件采集的数据信息及其采样频率进行调节的，以使得处理组件210在不需要过高配置的情况下就足以分析处理多个监测组件发出的数据信息，同时能够以相对错峰的方式对数据信息进行分析处理，使得处理组件210不会长期处于高负荷运行状态，其中，相对错峰中的峰值可以是处理组件210基于患者当前状态及以不同采样频率接收到的所有数据信息等因素而进行调节的。相对错峰的综合调控是为了减少处理组件210单位时间内的数据处理量，以避免数据的冗杂造成的延迟，并降低对处理组件210的配置需求。
[0084]
优选地，患者在处于非发病期时，所有监测组件均能够以相对较小的采样频率向处理组件210进行数据传输，以减小数据的传输、储存、处理的量，进而降低处理组件210在需要高负荷运算时的延迟。
[0085]
优选地，在环境监测组件340采集到当前气候容易造成患者心理情绪波动时，可提高脑电监测组件310的采样频率；在脑电监测组件310采集到当前患者进入第一发病期时，可提高运动监测组件320的采样频率；在运动监测组件320采集到当前患者具有跌倒趋势时，可提高压力监测组件330和/或环境监测组件340的采样频率；在运动监测组件320采集到当前患者执行不属于数据库中的常规动作时，可提高脑电监测组件310的采样频率。
[0086]
进一步地，在提高部分监测组件的采样频率时可适当地降低部分监测组件的采样频率，以保证处理组件210能够以低延迟的方式驱动防护单元100执行保护动作，其中，适当地降低采样频率可以是以相同的间隔进行数据采集，但减缓数据的传输频率，以此实现在不漏数据的同时减轻了处理组件210的运算负荷压力，进而可使得处理组件210能够及时输
出正确且适当的控制信号。
[0087]
根据一种优选实施方式，中控单元200还可连接有警报组件230，以使得警报组件230能够通过声和/或光等形式向周围传递求助信号，以避免使用用户终端的看护人员和/或使用服务器的工作人员没有或不能对处于发病期的可能已造成损伤的患者进行及时的救助。
[0088]
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。
技术特征：1.一种适用于儿童的保护装置，其包括：主体单元，配置有外壳和内衬，用于套设于患者头部，防护单元(100)，所述防护单元(100)的若干第一气囊(110)能够分别设置于不同所述主体单元的外壳与内衬之间的空腔中，以保护患者头部，其特征在于，所述防护单元(100)配置的调气组件(130)能够进行充气，使得若干所述第一气囊(110)能够以膨胀出相应空腔的方式从内衬侧向患者头部表层的方向扩张，所述第一气囊(110)的膨胀程度是由响应于控制信号的所述调气组件(130)进行调节的，其中，所述调气组件(130)接收的控制信号是由中控单元(200)的处理组件(210)基于监测单元(300)的不同监测组件采集的数据信息进行综合分析后生成的。2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述监测单元(300)能够配置有脑电监测组件(310)、运动监测组件(320)、压力监测组件(330)和/或环境监测组件(340)，所述处理组件(210)能够以相对错峰的方式对多个监测组件采集的不同数据信息进行分析处理。3.根据权利要求1或2所述的保护装置，其特征在于，所述监测单元(300)在设置多个监测组件时，能够由所述处理组件(210)对不同监测组件的采样频率进行综合调控，其中，所述处理组件(210)的综合调节是基于各监测组件采集的数据信息以减少单位时间内的数据处理量的方式设置的。4.根据权利要求1～3任一项所述的保护装置，其特征在于，所述脑电监测组件(310)能够将电极配置在位于患者头顶区域的所述主体单元上，以采集患者的脑电信号信息，其中，所述脑电监测组件(310)基于对初始化信息的处理以选择电极的设置位置和数量。5.根据权利要求1～4任一项所述的保护装置，其特征在于，所述脑电监测组件(310)的电极能够连接于第二气囊(120)，以通过所述调气组件(130)调节所述第二气囊(120)的膨胀程度，进而调节所述脑电监测组件(310)的电极的有效长度。6.根据权利要求1～5任一项所述的保护装置，其特征在于，所述运动监测组件(320)能够配置在套设于患者头部的所述主体单元上，以采集至少包括运动加速度和运动角速度的患者头部的运动状态信息，进而使得所述处理组件(210)能够根据患者的运动趋势判断患者的跌倒状态，其中，所述处理组件(210)能够基于患者的跌倒状态对患者跌倒后可能发生碰撞的部位进行预测，基于预测结果对各个所述第一气囊(110)进行优先级排序。7.根据权利要求1～6任一项所述的保护装置，其特征在于，所述压力监测组件(330)能够相对配置于患者易发生碰撞的部位，并在所述压力监测组件(330)受到外部冲击力时将冲击机械能转换为电压信号，进而直接地或间接地驱动所述防护单元(100)对患者进行保护。8.根据权利要求1～7任一项所述的保护装置，其特征在于，所述环境监测组件(340)能够对周围障碍物的分布情况进行采集，以使得所述处理组件(210)能够进一步地预测患者在跌倒过程中与障碍物的碰撞情况，并对预测的可能发生碰撞的部位进行更新，以此调整各个所述第一气囊(110)的优先级排序。9.根据权利要求1～8任一项所述的保护装置，其特征在于，所述环境监测组件(340)采集的外部环境信息包括能够影响患者心理情绪和/或生理状态的气候变化情况，以使得所
述处理组件(210)在分析得到当前气候容易对患者心理情绪和/或生理状态产生负面影响时，能够驱动所述脑电监测组件(310)至少部分地提高采样频率。10.根据权利要求1～9任一项所述的保护装置，其特征在于，所述处理组件(210)能够在患者处于发病期和/或发生跌倒时驱动通讯组件(220)向用户终端和/或服务器发送警报信号，和/或驱动警报组件(220)以声/光的形式向周围发送警报信号。
技术总结本发明涉及一种适用于儿童的保护装置，其包括：主体单元，配置有外壳和内衬，用于套设于患者头部，防护单元，防护单元的若干第一气囊能够分别设置于不同主体单元的外壳与内衬之间的空腔中，以保护患者头部，防护单元配置的调气组件能够进行充气，使得若干第一气囊能够以膨胀出相应空腔的方式从内衬侧向患者头部表层的方向扩张，第一气囊的膨胀程度是由响应于控制信号的调气组件进行调节的，其中，调气组件接收的控制信号是由中控单元的处理组件基于监测单元的不同监测组件采集的数据信息进行综合分析后生成的。进行综合分析后生成的。进行综合分析后生成的。
技术研发人员：王聪
受保护的技术使用者：首都医科大学宣武医院
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/7/5
