RU2814869C1

RU2814869C1 - Sleep control device

Info

Publication number: RU2814869C1
Application number: RU2023112846A
Authority: RU
Inventors: Александра Дмитриевна Конышева; Чулпан Шамилевна Газизуллина; Владислав Иннокентьевич Близнецов
Original assignee: Александра Дмитриевна Конышева; Чулпан Шамилевна Газизуллина; Владислав Иннокентьевич Близнецов
Filing date: 2023-05-18
Publication date: 2024-03-05

Abstract

FIELD: medical equipment.

SUBSTANCE: sleep control device comprises a physiological characteristic monitor, a sensory stimulus generator, a processor functionally connected to the physiological characteristic monitor and the sensory stimulus generator. Processor is designed to receive an input signal from a physiological characteristic indicating a first sleep stage of the sleeper, and provide an output signal for a sensory stimulus generator, to cause generation of a sensory stimulus in response to an input signal from a physiological characteristic monitor for imposing a sleep rhythm on the sleeper and for changing the first sensory stimulus to transfer the sleeper from the first sleep stage to the second sleep stage. As a sensory stimulus generator, a binaural stimulation device is used, which includes a mask which blocks light access to closed eyes, and two grounding contacts, each of which is implemented in the form of a clip on an earlobe.

EFFECT: higher reliability of sleep control device.

1 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к устройствам, повышающим эффективность сна человека, а именно к устройству мониторинга типов сна посредством определения физиологических характеристик человека.The present invention relates to devices that increase the efficiency of human sleep, namely to a device for monitoring sleep types by determining the physiological characteristics of a person.

Известно устройство управления сном человека, содержащее: центральный модуль, включающий блок управления, связанный с генератором импульсов магнитного поля, выполненным с возможностью генерирования импульсов магнитного поля с частотой, выбранной в диапазоне от 0,01 до 40 Гц, и интенсивностью до 99,9 мкТл, блоком связи с по меньшей мере одним датчиком, измеряющим физиологические данные человека, блоком управления по меньшей мере одним внешним воздействием на человека и приемопередатчиком, а также органы управления и связанное с центральным модулем по меньшей мере одно устройство внешнего воздействия на человека [1].A device for controlling human sleep is known, containing: a central module including a control unit connected to a magnetic field pulse generator configured to generate magnetic field pulses with a frequency selected in the range from 0.01 to 40 Hz and intensity up to 99.9 μT , a communication unit with at least one sensor that measures physiological data of a person, a control unit for at least one external influence on a person and a transceiver, as well as controls and at least one device for external influence on a person associated with the central module [1].

Недостаток этого решения заключается в сложности практической реализации поскольку большое количество устройств, воздействующих на человека различным образом, требует использования вычислительной системы высокой сложности, что приводит к снижению надежности работы устройства в целом.The disadvantage of this solution is the complexity of practical implementation, since a large number of devices that affect a person in different ways require the use of a highly complex computing system, which leads to a decrease in the reliability of the device as a whole.

Известна также система, сконфигурированная для предоставления светового лечения субъекту в то время, когда субъект спит, при этом система включает в себя маску для сна, при этом маска для сна включает в себя экран, сконфигурированный для покрытия глаз субъекта, надевшего маску для сна, таким образом, что экран обеспечивает барьер между излучением окружающей среды и глазами субъекта. Также система включает в себя крепление на голову, сконфигурированное таким образом, чтобы закрепить экран в месте на лице субъекта. Также система включает в себя один или более световых модулей, размещенных в экране, при этом один или более световых модулей сконфигурирован для предоставления излучения к глазам субъекта. Также система включает в себя один или более ЭЭГ-электродов, размещенных в экране и/или в креплении для головы, процессор, функционально взаимодействующий с одним или более световыми модулями и одним или более ЭЭГ-электродами, причем процессор управляет одним или более световыми модулями для испускания излучения, попадающего в глаза субъекта, для предоставления светолечения субъекту, принимает выходные сигналы, сгенерированные одним или более ЭЭГ-электродами, и настраивает один или более параметров светолечения, предоставляемого субъекту, на основании принятых выходных сигналов, причем экран включает в себя амортизирующий слой, расположенный на нижней поверхности, которая направлена в сторону субъекта в процессе использования, причем амортизирующий слой формирует наиболее близкую к субъекту поверхность и входит в контакт с лицом субъекта в процессе использования, причем один или более электродов сформирован амортизирующим слоем, причем часть или весь амортизирующий слой сформирован из проводящего пеноматериала, что повышает комфортность системы для субъекта, и, причем, процессор сконфигурирован таким образом, что настройка одного или более параметров светолечения, предоставляемого субъекту, на основании принятых выходных сигналов, включает в себя управление одним или более световыми модулями для испускания излучения в глаза субъекта с первой интенсивностью, если принятые выходные сигналы указывают, что субъект находится в состоянии быстрого сна, и со второй интенсивностью, если принятые выходные сигналы указывают, что субъект находится не в состоянии быстрого сна, и при этом первая интенсивность меньше второй интенсивности [2].Also known is a system configured to provide light treatment to a subject while the subject is sleeping, wherein the system includes a sleep mask, wherein the sleep mask includes a screen configured to cover the eyes of a subject wearing the sleep mask, such such that the screen provides a barrier between radiation from the environment and the subject's eyes. The system also includes a head mount configured to secure the screen to a location on the subject's face. The system also includes one or more light modules disposed in the screen, wherein the one or more light modules are configured to provide radiation to the eyes of a subject. The system also includes one or more EEG electrodes located in the screen and/or head mount, a processor operatively interacting with one or more light modules and one or more EEG electrodes, wherein the processor controls the one or more light modules to emitting radiation into the eyes of a subject to provide light therapy to the subject, receiving output signals generated by one or more EEG electrodes, and adjusting one or more parameters of light therapy provided to the subject based on the received output signals, the screen including a damping layer, located on a lower surface that faces the subject during use, wherein the shock-absorbing layer forms the surface closest to the subject and comes into contact with the face of the subject during use, wherein one or more electrodes is formed by the shock-absorbing layer, wherein part or all of the shock-absorbing layer is formed conductive foam, which increases the comfort of the system for the subject, and, wherein the processor is configured such that adjusting one or more parameters of the light therapy provided to the subject based on received output signals includes controlling one or more light modules to emit radiation at eyes of the subject at a first intensity if the received output signals indicate that the subject is in REM sleep, and at a second intensity if the received output signals indicate that the subject is not in REM sleep, and wherein the first intensity is less than the second intensity [2 ].

Известно также устройство для настройки типа сна, содержащее монитор физиологической характеристики, генератор сенсорного стимула, процессор, функционально связанный с монитором физиологической характеристики и генератором сенсорного стимула, причем процессор предназначен для приема входящего сигнала от монитора физиологической характеристики, указывающего первую стадию сна спящего, и обеспечения выходного сигнала для генератора сенсорного стимула, чтобы вызвать генерирование генератором сенсорного стимула по меньшей мере первого сенсорного стимула в ответ на входной сигнал, принятый от монитора физиологической характеристики, для навязывания спящему ритма сна и для изменения первого сенсорного стимула для перевода спящего из первой стадии сна во вторую стадию сна [3].A device for setting the type of sleep is also known, containing a physiological characteristic monitor, a sensory stimulus generator, a processor operatively connected to the physiological characteristic monitor and a sensory stimulus generator, wherein the processor is designed to receive an input signal from the physiological characteristic monitor indicating the first stage of sleep of the sleeper, and provide an output signal to the sensory stimulus generator to cause the sensory stimulus generator to generate at least a first sensory stimulus in response to an input signal received from the physiological characteristic monitor, to impose a sleep rhythm on the sleeper, and to modify the first sensory stimulus to transition the sleeper from the first stage of sleep to second stage of sleep [3].

Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.This device is selected as a prototype of the proposed solution.

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства управления сном за счет применения устройства бинауральной стимуляции в качестве генератора сенсорных стимулов.The objective of the invention is to increase the reliability of the sleep control device through the use of a binaural stimulation device as a generator of sensory stimuli.

Это достигается тем, что устройство управления сном, содержащее монитор физиологической характеристики, генератор сенсорного стимула, процессор, функционально связанный с монитором физиологической характеристики и генератором сенсорного стимула, причем процессор предназначен для приема входящего сигнала от монитора физиологической характеристики, указывающего первую стадию сна спящего, и обеспечения выходного сигнала для генератора сенсорного стимула, чтобы вызвать генерирование генератором сенсорного стимула по меньшей мере первого сенсорного стимула в ответ на входной сигнал, принятый от монитора физиологической характеристики, для навязывания спящему ритма сна и для изменения первого сенсорного стимула для перевода спящего из первой стадии сна во вторую стадию сна, отличающийся тем, что в качестве генератора сенсорного стимула используется устройство бинауральной стимуляции, включающее в себя два заземляющих контакта, каждый из которых реализован в виде клипсы на мочку уха.This is achieved by a sleep management device comprising a physiological characteristic monitor, a sensory stimulus generator, a processor operatively coupled to the physiological characteristic monitor and the sensory stimulus generator, the processor being configured to receive an input signal from the physiological characteristic monitor indicating the first stage of sleep of the sleeper, and providing an output signal to the sensory stimulus generator to cause the sensory stimulus generator to generate at least a first sensory stimulus in response to an input signal received from the physiological characteristic monitor, for imposing a sleep rhythm on the sleeper, and for modifying the first sensory stimulus to move the sleeper out of the first stage of sleep into the second stage of sleep, characterized in that a binaural stimulation device is used as a sensor stimulus generator, which includes two grounding contacts, each of which is implemented in the form of a clip on the earlobe.

Согласно современным исследованиям, бинауральные биения появляются благодаря сложению нервных сигналов от правого и левого уха в верхнеоливарных ядрах и нижних холмах, в результате чего происходит нейроэлектрический разряд, поднимающийся вдоль ствола мозга в слуховую кору.According to modern research, binaural beats occur due to the addition of nerve signals from the right and left ear in the superior olivary nucleus and inferior colliculus, resulting in a neuroelectric discharge that rises along the brain stem into the auditory cortex.

Бинауральные биения достигаются применением дихотического прослушивания: на одно ухо подается звук одной частоты, на второе - отличной от первой. Бинауральные биения возникают, если разница частот меньше 30 Гц. При большей разнице частот человек отчетливо слышит на обоих ушах два разных тона, и бинауральные ритмы не возникают. В результате наложения разных частот мозг воспринимает их разность, что вызывает изменения активности мозга и, соответственно, электроэнцефалограммы. Таким образом, мозг настраивается на различные частоты, происходит т.н. «усвоение ритмов». В нашем случае разница частот находится в диапазоне альфа-ритма, а именно в диапазоне 8-13 Гц. Таким образом, бинауральные биения стимулируют доминирование альфа-ритма, что способствует возникновению фазы медленноволнового сна.Binaural beats are achieved by using dichotic listening: a sound of one frequency is applied to one ear, and a sound different from the first to the second. Binaural beats occur if the frequency difference is less than 30 Hz. With a larger frequency difference, a person clearly hears two different tones in both ears, and binaural beats do not occur. As a result of the superposition of different frequencies, the brain perceives their difference, which causes changes in brain activity and, accordingly, the electroencephalogram. Thus, the brain tunes to different frequencies, the so-called. "mastery of rhythms" In our case, the frequency difference is in the alpha rhythm range, namely in the range of 8-13 Hz. Thus, binaural beats stimulate the dominance of the alpha rhythm, which contributes to the occurrence of slow-wave sleep.

Бинауральная стимуляция не зависит от самого человека и окружающих явлений. Это полностью научный способ быстро заснуть с гарантированным результатом. Ее наличие в заявленном устройстве повышает надежность всей системы: исключаются различные факторы окружающей среды, влияющие на человека, такие как влажность, температура воздуха, звуки и свет в комнате. А также с добавлением бинауральной стимуляции устройство не зависит от состояния человека: от давления, пульса, температуры тела. Вместо различных устройств, контролирующих состояние человека и среды вокруг него, используется только одно -устройство управления сном с бинауральной стимуляцией.Binaural stimulation does not depend on the person himself or surrounding phenomena. This is a completely scientific way to fall asleep quickly with guaranteed results. Its presence in the claimed device increases the reliability of the entire system: various environmental factors that affect a person, such as humidity, air temperature, sounds and light in the room are excluded. And with the addition of binaural stimulation, the device does not depend on the person’s condition: pressure, pulse, body temperature. Instead of various devices that control the state of a person and the environment around him, only one is used - a sleep control device with binaural stimulation.

Добавление в систему бинауральной стимуляции уменьшит число сбоев и трудностей при снятии электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Например, альфа-ритм, доминирующий в фазе медленноволнового сна, имеет наибольшую амплитуду в состоянии спокойного бодрствования, особенно при закрытых глазах в затемненном помещении. Таким образов маска, входящая в состав устройства, закрывающая доступ света к закрытым глазам, вместе с бинауральной стимуляцией будет создавать идеальные условия для увеличения альфа-ритма. Пользователь заснет быстрее, не испытывая при этом никаких трудностей. Как следствие, на графике ЭЭГ не появятся артефакты, возникающие из-за движения закрытых глаз и мозговой активности во время засыпания. Кроме того, надежность работы устройства будет повышена за счет использования двух заземляющих контактов, каждый из которых реализован в виде клипсы на мочку уха, поскольку такой способ закрепления клеммы заземления является более надежным и прочным в сравнении с клеммой заземления, закрепленной на поверхности кожи с помощью присоски.Adding binaural stimulation to the system will reduce the number of failures and difficulties when taking an electroencephalogram (EEG). For example, the alpha rhythm, which dominates in the slow-wave sleep phase, has the greatest amplitude in a state of quiet wakefulness, especially with eyes closed in a darkened room. Thus, the mask included in the device, which blocks the access of light to closed eyes, together with binaural stimulation will create ideal conditions for increasing the alpha rhythm. The user will fall asleep faster without experiencing any difficulties. As a result, the EEG graph will not show artifacts that arise due to the movement of closed eyes and brain activity while falling asleep. In addition, the reliability of the device will be increased through the use of two grounding contacts, each of which is implemented in the form of a clip on the earlobe, since this method of securing the grounding terminal is more reliable and durable in comparison with the grounding terminal attached to the surface of the skin using a suction cup .

На фиг. 1 представлено устройство управления сном, где:In fig. 1 shows a sleep control device, where:

1 - монитор физиологической характеристики;1 - monitor of physiological characteristics;

2 - генератор сенсорного стимула;2 - sensory stimulus generator;

3 - процессор.3 - processor.

В результате эксперимента было получено, что добавление бинауральных биений положительно повлияло на работу всего устройства. Сбоев в системе стало меньше, при этом функционал остался прежним, а эффективность повысилась.As a result of the experiment, it was found that adding binaural beats had a positive effect on the operation of the entire device. There are fewer failures in the system, while the functionality remains the same and efficiency has increased.

Источники информации:Information sources:

1. Патент РФ №2740249.1. RF patent No. 2740249.

2. Патент РФ №2581491.2. RF Patent No. 2581491.

3. Патент РФ №2340365 - прототип.3. RF Patent No. 2340365 - prototype.

Claims

A sleep management device comprising a physiological characteristic monitor, a sensory stimulus generator, a processor operatively coupled to the physiological characteristic monitor and the sensory stimulus generator, wherein the processor is configured to receive an input signal from the physiological characteristic monitor indicating the first stage of sleep of the sleeper, and provide an output signal to the generator a sensory stimulus to cause the sensory stimulus generator to generate at least a first sensory stimulus in response to an input signal received from the physiological characteristic monitor, to impose a sleep rhythm on the sleeper, and to change the first sensory stimulus to transfer the sleeper from the first stage of sleep to the second stage of sleep, characterized in that a binaural stimulation device is used as a sensor stimulus generator, which includes a mask that blocks the access of light to closed eyes, and two grounding contacts, each of which is implemented in the form of a clip on the earlobe.