CN106999698A - 用于调节慢波检测准则的系统和方法 - Google Patents

用于调节慢波检测准则的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种系统，所述系统被配置这样一种系统，所述系统被配置为：基于调节的慢波检测准则来检测慢波，并且对所述感官刺激的递送进行计时以与基于所述调节的准则检测到的慢波相对应。所述系统被配置为调节慢波检测准则以增强对所述对象中的慢波的检测。使用可调节的慢波检测准则的慢波检测相对于现有技术系统产生更多刺激，因为如果检测到更多慢波，则提供更多个体刺激。在一些实施例中，所述系统包括以下中的一项或多项：感官刺激器、传感器、处理器、电子存储设备、用户接口、和/或其他部件。

Description

用于调节慢波检测准则的系统和方法
技术领域
本公开涉及一种用于调节慢波检测准则的系统和方法。
背景技术
监测睡眠的系统是已知的。已知的系统检测睡眠会话(session)期间的对象中的睡眠阶段。所检测到的睡眠阶段包括与慢波睡眠相对应的阶段。通常，基于固定的慢波检测参数来检测慢波睡眠。
发明内容
因此，本公开的一个或多个方面涉及一种被配置为调节用于检测对象中的慢波的准则并且利用与检测到的慢波相对应的计时来递送感官刺激的系统。所述系统包括一个或多个感官刺激器、一个或多个传感器、一个或多个物理计算机处理器、和/或其他部件。所述一个或多个感官刺激器被配置为向睡眠会话期间的所述对象提供感官刺激。所述一个或多个传感器被配置为生成输出信号，所述输出信号传达与所述对象的大脑活动有关的信息。所述一个或多个物理计算机处理器由计算机可读指令配置为：获得用于检测慢波是否存在于所述对象中的准则；通过基于所述输出信号和所获得的准则检测第一慢波来确定所述对象处在慢波睡眠中；调节所获得的准则以增强对所述对象中的后续慢波的检测；基于所述输出信号和经调节的准则来检测第二慢波；并且控制所述一个或多个感官刺激器以利用与所述第一慢波的检测和所述第二慢波的检测相对应的计时来递送所述感官刺激。
本公开的另一方面涉及一种用于利用调节系统来调节用于检测对象中的慢波的准则并且利用与检测到的慢波相对应的计时来递送感官刺激的方法。所述调节系统包括一个或多个感官刺激器、一个或多个传感器、以及一个或多个物理计算机处理器。所述方法包括：利用所述一个或多个传感器生成输出信号，所述输出信号传达与所述对象的大脑活动有关的信息；利用所述一个或多个物理计算机处理器获得用于检测慢波是否存在于所述对象中的准则；利用所述一个或多个物理计算机处理器通过基于所述输出信号和所获得的准则检测第一慢波来确定所述对象处在慢波睡眠中；利用所述一个或多个物理计算机处理器来调节所获得的准则以增强对所述对象中的后续慢波的检测；利用所述一个或多个物理计算机处理器基于所述输出信号和经调节的准则来检测第二慢波；并且利用所述一个或多个物理计算机处理器控制所述一个或多个感官刺激器以利用与所述第一慢波的检测和所述第二慢波的检测相对应的计时来递送所述感官刺激。
本公开的又一方面涉及一种被配置为调节用于检测对象中的慢波的准则并且利用与检测到的慢波相对应的计时来递送感官刺激的系统。所述系统包括：用于向睡眠会话期间的对象提供感官刺激的单元(means)；用于生成输出信号的单元，所述输出信号传达与所述对象的大脑活动有关的信息；用于获得用于检测所述慢波是否存在于所述对象中的准则的单元；用于通过基于所述输出信号和所获得的准则检测第一慢波来确定所述对象处在慢波睡眠中的单元；用于调节所获得的准则以增强对所述对象中的后续慢波的检测的单元；用于基于所述输出信号和经调节的准则来检测第二慢波的单元；以及用于控制用于提供感官刺激的所述单元以利用与所述第一慢波的检测和所述第二慢波的检测相对应的计时来递送所述感官刺激的单元。
在参考其全部形成本说明书的一部分的附图考虑以下说明和权利要求书之后，本公开的这些和其他目标、特征和特性以及操作的方法和结构的相关元件的功能和部分的组合以及制造的经济性将变得更明显，其中，相同附图标记指代各图中的对应的部分。然而，应当明确理解，附图仅仅是出于例示和说明的目的，而并不旨在作为对本公开的范围的限定。
附图说明
图1是被配置为调节用于检测对象中的慢波的准则并且利用与检测到的慢波相对应的计时来递送感官刺激的系统。
图2图示了基于EEG电压信号来检测个体慢波。
图3图示了睡眠会话期间检测到的四个个体睡眠周期。
图4图示了δRMS对块(block)索引的曲线以及负峰值幅度阈值准则对块索引的曲线。
图5图示了与EEG电压信号中检测到的慢波的可用状态相符合的用于感官刺激的刺激计时。
图6图示了示出在不调节慢波检测准则的情况下检测到的睡眠阶段N3期间的慢波的数目的实验数据。
图7图示了示出使用经调节的慢波检测准则检测到的睡眠阶段N3期间的慢波的数目的实验数据。
图8图示了使用静态的、不变的负峰值电压准则来检测EEG电压信号中的慢波以及对听觉音调的对应的递送。
图9图示了使用经调节的负峰值电压准则来检测EEG电压信号中的慢波以及对听觉音调的对应的递送。
图10图示了用于利用调节系统来调节用于检测对象中的慢波的准则并且利用与检测到的慢波相对应的计时来递送感官刺激的方法。
具体实施方式
如在本文中所使用的，除非上下文另外清楚地指明，否则“一”、“一个”和“该”的单数形式包括复数引用。如在本文中所使用的，“耦合”两个或更多个部分或部件的陈述应当意指所述部分要么直接地、要么间接地(即通过一个或多个中间部分或部件)被接合在一起或者一起操作，只要链接发生。如在本文中所使用的，“直接耦合”意指两个元件直接彼此接触。如在本文中所使用的，“固定地耦合”或“固定”意指将两个部件耦合以便作为一体而移动，同时维持相对于彼此的恒定取向。
如在本文中所使用的，词语“单一”意指部件被创建为单个零件或单元。亦即，包括分立地创建并且然后耦合在一起作为单元的零件的部件不是“单一”部件或主体。如在本文中所采用的，两个或更多个部分或部件互相“接合”的陈述应当意指所述部分要么直接地、要么通过一个或多个中间部分或部件互相施加力。如在本文中所采用的，术语“数目”应当意指一或大于一的整数(即，多个)。
在本文中所使用的方向性短语，诸如例如是，但不限于：顶部、底部、左、右、上、下、前、后、以及其衍生词涉及附图中所示的元件的取向，并且除非其中明确地记载，否则不是对权利要求的限制。
图1是被配置为调节用于检测对象12中的慢波的准则并且利用与检测到的慢波相对应的计时来递送感官刺激的系统10。可以通过增加存在于深度睡眠(例如，下文所描述的阶段N3睡眠)期间的对象12中的慢波的量和/或幅度来增强睡眠的恢复性值。这转化为慢波活动的增加(例如，0.5Hz到4Hz频带中的EEG功率)。可以在深度(和/或其他非REM)睡眠期间通过感官(例如，听觉)刺激来增强慢波。感官刺激的参数(例如，计时、强度等)可以被调节以促进慢波的增强、防止对象12的觉醒、和/或出于其他原因。通常，个体感测刺激被计时以与个体慢波的检测相对应。使用固定的慢波检测准则的慢波检测导致相对低的刺激的量，因为如果基于固定准则检测到很少的慢波，则提供很少的个体刺激。
系统10被配置为基于经调节的慢波检测准则来检测慢波并且对感官刺激的递送进行计时以与基于经调节的准则检测到的慢波相对应。系统10被配置为调节慢波检测准则以增强对对象12中的慢波的检测。使用可调节的慢波检测准则的慢波检测相对于现有技术系统产生更多刺激，因为如果检测到更多的慢波，则提供更多的个体刺激。系统10被配置为，基于一组慢波中的慢波的位置(例如，检测准则被调节以增强对在所述一组慢波中的第一慢波之后发生的后续慢波的检测)、基于对象12的睡眠周期(例如，检测准则被调节以相对于在第一睡眠周期期间发生的慢波而增强对在第二睡眠周期期间发生的慢波的检测)、和/或基于其他信息，来动态地调节针对睡眠会话的慢波检测准则。在一些实施例中，系统10可以包括以下中的一项或多项：感官刺激器16、传感器18、处理器20、电子存储设备22、用户接口24、和/或其他部件。
感官刺激器16被配置为向对象12提供感官刺激。感官刺激器16被配置为在睡眠会话之前、在睡眠会话期间、和/或在其他时间处向对象12提供感官刺激。例如，为了促进到睡眠的较轻阶段的过渡，和/或出于其他原因和/或在其他时间处，感官刺激器16可以被配置为向对象12提供感官刺激以引起对象12中的更深的睡眠，维持睡眠会话期间、睡眠会话中的深度(例如，慢波睡眠)睡眠期间在特定睡眠阶段中的睡眠。在一些实施例中，感官刺激器16可以被配置为引起、增加、增强、维持、和/或减小对象12中的睡眠慢波。感官刺激器16被配置为促进无创大脑刺激和/或其他刺激。感官刺激器16可以被配置为使用所述感官刺激来促进无创大脑刺激。所述感官刺激包括：气味、声音、视觉刺激、触摸、味道、躯体感官刺激、触觉、和/或其他刺激。例如，感官刺激器16可以被配置为向对象12提供听觉提示。感官刺激器16的范例可以包括以下中的一项或多项：音乐播放器、音调生成器、对象12的头皮上的电极的集合、递送振动刺激的单元、生成磁场以直接刺激大脑皮层的线圈、光生成器、香味抛放器、和/或其他设备。在一些实施例中，感官刺激器16被配置为调节被提供给对象12的刺激的计时、强度、和/或其他特性。
传感器18被配置为生成输出信号，所述输出信号传达与对象12的大脑活动有关的信息。对象12的大脑活动可以与对象12的当前睡眠阶段相对应。对象12的当前睡眠阶段可以与快速眼动(REM)睡眠、非快速眼动(NREM)睡眠、和/或其他睡眠相关联。对象12的当前睡眠阶段可以是以下中的一项或多项：NREM阶段N1、阶段N2或阶段N3睡眠、REM睡眠、和/或其他睡眠阶段。在一些实施例中，NREM阶段3或阶段2睡眠可以是慢波睡眠。传感器18可以包括直接测量这样的参数的一个或多个传感器。例如，传感器18可以包括脑电图(EEG)电极，其被配置为检测起因于对象12的大脑内的电流的、沿着对象12的头皮的电活动。传感器18可以包括一个或多个传感器，其间接地生成输出信号，所述输出信号传达与对象12的大脑活动有关的信息。例如，一个或多个传感器18可以基于对象12的心率(例如，传感器18可以是被定位在对象12的胸部上的心率传感器，和/或被配置为对象12的腕上和/或被定位在对象12的另一肢体上的腕链)、对象12的移动(例如，传感器18可以包括对象12的腕和/或踝周围的具有加速度计的腕链，使得可以使用腕动计信号来分析睡眠)、对象12的呼吸和/或对象12的其他特性来生成输出。尽管在对象12附近的单个位置处图示了传感器18，但是这并非旨在是限制性的。传感器18可以包括被设置在多个位置中的传感器，诸如例如在感官刺激器16内(或与其通信)、与由对象12穿戴的对象12的衣物(例如，比如头带、腕带等)相耦合(以可移除的方式)、被定位到对象12睡眠时对象12所处的点处(例如，传达与对象12的移动有关的输出信号的相机))、和/或在其他位置中。
处理器20被配置为提供系统10中的信息处理能力。这样，处理器20可以包括以下中的一项或多项：数字处理器、模拟处理器、被设计为处理信息的数字电路、被设计为处理信息的模拟电路、状态机、和/或用于电子地处理信息的其他机构。尽管处理器20在图1中被示为单个实体，但这仅仅是出于例示性目的。在一些实施例中，处理器20可以包括多个处理单元。可以将这些处理单元物理地定位在相同的设备(例如，感官刺激器16)内，或者处理器20可以表示协同操作的多个设备的处理功能。
如在图1中所示的，处理器20被配置为运行一个或多个计算机程序部件。所述一个或多个计算机程序部件可以包括以下中的一项或多项：准则部件30、慢波部件32、调节部件34、控制部件36、和/或其他部件。处理器20可以被配置为通过以下各项运行部件30、32、34、和/或36：软件；硬件；固件；软件、硬件和/或固件的某种组合；和/或用于配置处理器20上的处理能力的其他机制。
应当意识到，尽管部件30、32、34和36在图1中被图示为被共同定位在单个处理单元内，但是在其中处理器20包括多个处理单元的实施例中，部件30、32、34和/或36中的一个或多个可以远离其他部件来定位。对由下文所描述的不同部件30、32、34和/或36所提供的功能的描述仅仅是出于例示性的目的，而并非旨在是限制性的，因为部件30、32、34和/或36中的任意部件可以提供比所描述的更多或更少的功能。例如，可以消除部件30、32、34和/或36中的一个或多个，并且可以通过其他部件30、32、34和/或36来提供其功能中的一些功能或全部功能。作为另一范例，处理器20可以被配置为运行一个或多个额外部件，所述一个或多个额外部件可以执行以下属于部件30、32、34和/或36之一的功能的一些功能或全部功能。
准则部件30被配置为获得用于检测慢波是否存在于对象12中的准则。准则部件30被配置为根据由用户(例如，对象12、医生、护理提供者等)经由用户接口24录入和/或选择的信息、在制造时所编程的信息、来自对象12的先前睡眠会话的信息、和/或信息的其他源来获得慢波检测准则。在一些实施例中，所述慢波检测准则与针对对象12的睡眠会话的EEG电压信号相关联。在一些实施例中，所获得的慢波检测准则可以包括与EEG电压、EEG电压过零点、EEG电压过零点之间的时间、慢波幅度(例如，负峰电压、正峰电压)准则、和/或其他准则相关联的准则。例如，准则部件30可以获得慢波检测准则，其指示应当响应于EEG电压的负峰(和/或负峰的绝对值)下降到低于大约-40μV(和/或超过大约40μV的绝对值)而检测慢波。下文关于图2进一步描述了这一点。
慢波部件32被配置为检测对象12中的慢波睡眠(例如，阶段N3睡眠)。慢波部件32被配置为基于来自传感器18的输出信号、所获得的准则、和/或基于其他信息来检测对象12中的慢波睡眠。在一些实施例中，慢波部件32可以基于对由输出信号传达的信息的分析来检测对象12中的慢波睡眠。所述分析可以包括生成和/或监测对象12的睡眠会话期间的EEG。在一些实施例中，所述分析可以包括基于表征睡眠的深度的比率(ratio)来检测慢波睡眠。在一些实施例中，所述比率可以是：
其中，β和δ分别表示EEG的β带(例如，通常被定义为频率范围15-30Hz中的功率，但是在范围的限制内的变化是非常常见的)和EEG的δ带(通常被定义为频率范围0.5-4.5Hz中的功率，但是仅如在β带的情况下，不存在频率限制的标准定义)。在一些实施例中，慢波部件32被配置为响应于基于瞬时功率β(t)和δ(t)所估计的瞬时慢波睡眠比率ρ(t)保持小于阈值比率比给定时间段更长而识别对象12中的慢波睡眠。在一些实施例中，所述阈值比率和/或所述给定时间段可以是基于对象12的先前睡眠会话和/或其他信息来确定的。在一些实施例中，可以在制造时对阈值比率和/或给定时间段进行编程。例如，基于经验上接受的值(诸如大约为-2的阈值比率和/或大约2分钟的给定时间段)，可以在制造时对阈值比率和/或给定时间段进行编程。
慢波部件32被配置为使得检测慢波睡眠包括检测对象12中的个体慢波。所述个体慢波是基于输出信号、对所述输出信号(例如，EEG)的分析、所获得的准则、和/或其他信息来检测的。在一些实施例中，可以在对象12的睡眠会话期间实时地或接近实时地执行检测个体慢波。在一些实施例中，慢波部件32被配置为通过分析EEG电压信号的形状和/或其他特征并且然后将所述形状和/或其他特征与所获得的准则进行比较来检测个体慢波。可以响应于EEG电压信号的所述形状和/或其他特征满足所获得的准则而检测慢波。
通过非限制性范例的方式，图2图示了基于EEG电压信号200来检测个体慢波202。慢波部件32(图1)通过检测负向过零点204并且将跟随第一过零点的最突出的负峰206与针对负峰值206幅度的所获得的慢波检测准则(例如，-40μV的阈值)进行比较来检测慢波202。如果负峰的幅度值满足准则(例如，超过阈值)，那么检测正向过零点208。如果过零点204与过零点208之间的时间210的持续时间满足针对持续时间210(例如，从200毫秒到800毫秒)的准则，那么检测到慢波202。
返回图1，在一些实施例中，慢波部件32被配置为补充或者取代慢波睡眠而识别睡眠阶段。例如，慢波部件32被配置为识别NREM阶段N1、阶段N2或阶段N3睡眠、REM睡眠、和/或其他睡眠阶段。在一些实施例中，慢波部件32被配置为检测对象12中的觉醒。慢波部件32基于高频带(例如，α：8-12Hz，β：15-30Hz)中的EEG功率来确定对象12的觉醒的可能性。
调节部件34被配置为调节所获得的准则以增强对对象12中的慢波的检测。在一些实施例中，跟随对一系列连续慢波中的慢波的一个或多个个体检测可以调节所述准则。例如，调节部件34可以在对第一慢波的检测之后调节所获得的准则并且然后针对一系列慢波中的后续慢波维持相同的经调节的准则。作为另一范例，调节部件34可以在每个个体慢波检测之后调节所述准则。在一些实施例中，可以在睡眠会话期间的对象12的稍后睡眠周期期间发生的其他系列的慢波期间调节所述准则。例如，调节部件34被配置为在对第一慢波的检测之后并且然后再次在紧接地跟随所述第一慢波(在相同睡眠周期内)的第二慢波的检测之后调节所获得的准则。作为另一范例，调节部件34被配置为在第一慢波(即，在对象12的第一睡眠周期中的主导(leading)慢波)之后并且再次在第二慢波(即，在对象12的第二睡眠周期中的主导慢波)的检测之后来调节所述准则。
调节所述准则以增强对慢波的检测包括调节所述准则以使慢波更易于检测。调节所述准则可以包括调节与EEG电压、EEG电压过零点、EEG电压过零点之间的时间、慢波幅度(例如，负峰电压、正峰电压)准则、和/或其他准则相关联的准则。例如，调节部件34可以调节慢波检测准则，指示慢波应当响应于EEG电压的负峰(和/或负峰的绝对值)突破大约-40μV(和/或40μV的绝对值)到大约-20μV(和/或20μV的绝对值)而被检测。如上文所描述的，在一些实施例中，调节部件34可以在第一慢波之后(和/或在多个睡眠周期中的第一慢波之后)做出该阶梯式调节，并且在一些实施例中，调节部件34可以在每个个体慢波检测之后做出该阶梯式调节。基于经由用户接口24录入和/或选择的信息、基于来自对象12的先前睡眠会话的信息、和/或基于其他信息，可以在制造时确定个体准则被调节的量。在本文中所描述的负峰阈值准则和20μV梯级并非旨在是限制性的。调节部件34可以将任意个体准则调节允许系统10如在本文中所描述地工作的任意的量。
在一些实施例中，调节部件34被配置为使得使用负峰幅度上的-40μV阈值来检测阶段N3睡眠期间所检测到的第一慢波。对于后续慢波而言，阈值被降低例如到-20μV(例如，和/或任何其他水平，如上文所描述的)。如果刺激由于觉醒的可能性的增加和/或由于N3时段结束而停止(下文所描述的)，则下一次刺激开始时(例如，在后续睡眠周期中的慢波睡眠期间)重复相同的策略。
如上文所描述的，在一些实施例中，调节部件34被配置为取决于睡眠周期来调节负峰阈值准则。在一些实施例中，调节部件34被配置为取决于睡眠周期而将负峰阈值准则调节20μV、10μV、5μV、和/或任何其他量的连续的阶梯。(将睡眠周期用作调节慢波检测准则的基本时间段是合理的，因为在个体睡眠周期期间的依次地进展(唤醒-N1-N2-N3-REM)中访问所有睡眠阶段)。慢波部件32被配置为响应于比率log(β/δ)突破关于比率的-2的阈值而检测睡眠。在一些实施例中，所述比率可以是log(βRMS/δRMS)，其中，βRMS和δRMS分别对应于β(15-30Hz)频带中和δ(0.5-4Hz)频带中的EEG的RMS功率。图3图示了检测睡眠周期。
图3图示了睡眠会话期间300由慢波部件32(图1)所检测的四个个体睡眠周期302、304、306、308。在图3中，log(β/δ)310被绘制在对应的手动记分的睡眠图312下方。在一些实施例中，个体睡眠周期302、304、306、308是基于log(β/δ)阈值314由慢波部件32来检测的。在一些实施例中，阈值314可以是基于对象12的先前的睡眠会话和/或其他信息来确定的。在一些实施例中，阈值314可以经由用户接口24(示出在图1中)来设定和/或调节。在一些实施例中，可以在制造时对阈值314进行编程。例如，基于经验上接受的值(诸如log(β/δ)上的大约-2的阈值)(在图3中所图示的)，可以在制造时对阈值314进行编程。在一些实施例中，慢波部件32被配置为响应于log(β/δ)突破log(β/δ)阈值314而检测个体睡眠周期。在一些实施例中，慢波部件32响应于log(β/δ)310保持高于或低于log(β/δ)阈值314比给定时间段更长而确定log(β/δ)310突破log(β/δ)阈值314。
在一些实施例中，基于δ活动RMS、一个或多个先前检测到的慢波的幅度、和/或其他信息来调节所述准则。在一些实施例中，调节部件34被配置为基于N(例如，N＝5)个先前检测到的慢波来调节负峰阈值准则和/或其他慢波检测准则(例如，慢波的幅度是由慢波部件32来确定的，如上文所描述的)。如在以上范例中，调节部件34可以被配置为使得负峰阈值准则的初始值是-40μV(尽管这并非旨在是限制性的)。调节部件34可以被配置为对最新的N个检测到的慢波的幅度进行平均(和/或对其执行其他分析)并且然后将负峰阈值准则调节到所确定的平均值(和/或其他分析参数)。
在一些实施例中，调节部件34被配置为基于先前递送的感官刺激(例如，音调)的效应来调节针对慢波块的负峰阈值准则和/或其他慢波检测准则。慢波块例如可以在大约15秒的时段期间发生并且在睡眠周期期间包括大约1个到大约20个慢波。调节部件34被配置为，通过将在针对当前慢波块的平均δ均方根(RMS)(例如，至少大约4秒的持续时间(预期其他持续时间)期间所平均的δ(0.5Hz到4Hz)带中的RMS功率)与一个或多个先前的慢波块的平均δ均方根(RMS)进行比较，来量化先前递送的刺激的效应。在一些实施例中，调节部件34被配置为使得，如果δRMS增加，则负峰阈值准则和/或其他慢波检测准则被调节例如-5μV(例如，增加检测特异性)。这可以降低错误检测，因为假定大幅度的慢波将由于δRMS增加而发生是合理的。如果δRMS减小，则调节部件34被配置为使得负峰阈值准则和/或其他慢波检测被调节例如+5μV(增加检测灵敏度并且还增加刺激的量)。在一些实施例中，调节部件34被配置为利用大约+5μV的步长来调节针对慢波块的负峰阈值准则和/或其他慢波检测准则(其增加慢波检测灵敏度)，同时确保这些块中的慢波的平均幅度由于刺激而增加(这能够增加较小的慢波的幅度)。由于在较低幅度慢波上的刺激可以潜在地引起觉醒，因而当检测到觉醒时(例如，通过慢波部件32使用α和β带通滤波的EEG信号)，调节部件32将慢波检测准则调节回到开始水平以确保刺激不诱发觉醒(例如，通过使刺激机会最小化，因为检测到较少的慢波)。这被图示在图4中。
图4图示了δRMS对块索引的曲线400、402以及负峰幅度阈值准则对块索引的曲线404、406。曲线400、402、404和406图示了当δRMS在曲线400的情况下减小450并且在曲线402的情况下增加时，将负峰阈值准则增加410(例如，+5μV)。调节部件34(图1)可以被配置为，当δRMS减小450以增加对慢波的灵敏度从而使得检测到更多慢波时，将负峰阈值准则增加410(例如，+5μV)。调节部件34(图1)可以被配置为，当δRMS增加452以增加对存在于相同慢波块中的较大幅度慢波之中的较小幅度慢波的灵敏度时，将负峰阈值准则增加410(例如，+5μV)。当检测到480觉醒时，调节部件34调节慢波检测准则，使得所述负峰阈值准则在绝对值中增加以确保刺激不诱发觉醒。在一些实施例中，所述负峰阈值准则被设定回到开始水平。
返回图1，控制部件36被配置为控制感官刺激器16以利用与慢波的检测相对应的计时来递送感官刺激。控制部件36被配置为控制感官刺激器16以当对象12处在阶段N3睡眠和/或其他深度睡眠中(例如，由慢波部件32所确定的)时递送感官刺激。控制部件36被配置为控制感官刺激器16以响应于慢波部件32确定对象12可能觉醒而不递送感官刺激。在一些实施例中，控制部件36被配置为使得感官刺激的计时与慢波的可用状态相对应，使得检测到的个体慢波越多，递送感官刺激越多，并且相反地，检测到的个体慢波越少，递送感官刺激越少。在一些实施例中，所述感官刺激处在与在从慢波的第二过零点的检测到慢波的正峰的时间延迟方面而设定的感官刺激的计时的同相刺激中。这被图示在图5中。
图5图示了针对与EEG电压信号510中的检测到的慢波502的可用状态501相符合的感官刺激的刺激计时500。基于过零点512、514、跟随过零点512的最突出的负峰518的幅度516、过零点512与过零点514之间的计时520、和/或其他信息，可以检测慢波502(如上文关于图2所描述的)。可用状态501可以是和/或对应于除极(depolarization)相位504的末端。超极化(hyperpolarization)相位506先于和/或跟随除极相位504。在超极化相位506期间，皮层神经元被深度地超极化并且保持安静数百毫秒。不可用状态跟随有除极相位504和/或还持续数百毫秒的可用状态501。在可用状态501期间，神经元以能够甚至比在安静觉醒状态中更高的速率激发。控制部件36被配置为使得，假如对象12的睡眠阶段(图1)是N3并且针对唤起觉醒的可能性是低的，如由高频带中的EEG功率所量化的(由图1中所示的慢波部件32所确定的)，则在基本上每个检测到的慢波处递送刺激。在一些实施例中，在从慢波的第二过零点514的检测到慢波502的正峰530的时间延迟540(例如，以毫秒为单位)方面设定感官刺激的计时。该刺激计时被称为同相刺激。
返回图1，在一些实施例中，控制部件36被配置为控制感官刺激器16以响应于在个体慢波的检测之后在没有检测到额外的慢波的情况下流逝的超时(time-out)时间而递送超时刺激。在诱发满足经调节的慢波检测准则(例如，慢波的幅度突破幅度阈值准则)的慢波的尝试中递送超时刺激。在一些实施例中，超时时间是静态的。在一些实施例中，控制部件36被配置为调节超时时间。例如，在具有静态超时时间的实施例中，如果在对象12处在深度睡眠中时针对大约2秒(这并非旨在是限制性的并且可以是允许系统10运行的任何静态时间量，如上文所描述的)的时段未检测到慢波，则递送超时刺激。在其中调节超时时间的实施例中，大约1.2(在此并非旨在是限制性的)秒的超时时段可以初始地被用于生成超时音调。如果在先前的20(例如，并非旨在是限制性的)秒中播放的超时音调的数目未减小，则这指示感官刺激将不生成满足经调节的准则的后续慢波。因此，控制部件36被配置为递增地增加超时时间以降低由于最小有效和/或无效的超时音调而诱发觉醒的风险。如果播放的超时音调的数目的确减小，那么控制部件被配置为减小超时时间(例如，由1.2秒的最小值所限定的)。
在一些实施例中，系统10被配置为使得如果一个超时音调被生成并且未随后地诱发自然阈值以上的慢波，则第一慢波使用负峰幅度上的-40μV阈值准则来检测并且幅度阈值被降低到-30μV。随后地，如果生成第二超时音调，则阈值可以被降低到-20μV。一旦检测到(具有降低的阈值)具有低于-60μV(例如)的慢波，则该阈值可以被重新设定回-40μV，以避免大幅度慢波睡眠的时段期间的假阳性刺激。
图6-图9图示了，与基于调节的慢波检测准则(例如，系统10)检测慢波和递送感官刺激相比较，基于静态的、不变的慢波检测准则来检测慢波和递送感官刺激(图6和图8)。图6图示了示出在没有调节慢波检测准则的情况下检测到的睡眠阶段N3期间的慢波的数目的实验数据600。图6中的数据是来自包含7个对象和总共27个夜间记录的研究的实验睡眠EEG数据：没有刺激的12个夜晚(被称为sham 602)、以0毫秒延迟的刺激的8个夜晚(被称为stim0 604)、以及以40毫秒延迟的刺激的7个夜晚(被称为sham 40 606)。为了解释不同夜晚与对象之间的N3持续时间中的差异，所检测的慢波的数目通过以秒为单位的N3持续时间进行归一化以获得慢波密度估计610。在条件602、604、606之间不存在统计学上显著的差异。平均而言，每秒检测到0.38个慢波(标准偏差0.11)。每检测到的慢波的听觉音调的数目(例如，个体感官刺激)平均为0.67。这隐含了，使用同相刺激并且在没有调节慢波检测准则的情况下递送平均每秒0.25(0.38×0.67)个音调。个体圆点650表示单个睡眠会话的结果。
图7图示了示出使用调节的慢波检测准则检测到的睡眠阶段N3期间的慢波的数目的实验数据700。图7图示了与使用20μV的调节的负峰电压准则检测到的慢波702的数目706相比较，使用-40μV的静态的、不变的负峰电压准则检测到的慢波702的数目704。通过将检测准则调节到-20μV(例如，在第一慢波的检测之后)，系统10(图1)实现几乎100％的所检测的慢波的数目中的平均百分比增加。通过考虑图6中所示的经验性结果，其每检测到的慢波递送平均0.67个音调，系统10可以将刺激的量增加大约67％。个体圆点750表示单个睡眠会话的结果。
图8图示了使用-40μV的静态的、不变的负峰值电压准则806检测EEG电压信号802中的慢波800以及听觉音调804的对应的递送。图9图示了使用-20μV的调节的负峰电压准则906来检测EEG电压信号902中的慢波900和听觉音调904的对应的递送。在图9中，在第一慢波901的检测之后，负电压峰准则906从-40μV被调节905到-20μV。视觉地比较图9与图8(这两个附图具有相同时间标度)示出了与图8相比较图9中递送的数个更多的音调。
返回图1，电子存储设备22包括电子地存储信息的电子存储介质。电子存储设备22的电子存储媒介可以包括系统存储设备和/或可移动存储设备中的一个或两者，所述系统存储设备与系统10一体地提供(即，基本上不可移除的)，所述可移动存储设备经由例如端口(例如，USB端口、火线端口等)或驱动器(例如，磁盘驱动器等)可移除地连接到系统10。电子存储设备22可以包括以下中的一个或多个：光学可读存储媒介(例如，光盘等)、磁性可读存储媒介(例如，磁带、磁性硬盘驱动器、软盘驱动器等)、基于电荷的存储媒介(例如，EPROM、RAM等)、固态存储媒介(闪盘驱动器)、和/或其他电子可读存储媒介。电子存储单元22可以存储软件算法、由处理器20确定的信息、经由用户接口24和/或外部计算系统所接收的信息、和/或使得系统10能够恰当地工作的其他信息。电子存储设备22可以(全部或部分)是系统10内的分立的部件，或者电子存储设备22可以(全部或部分)与系统10的一个或多个其他部件(例如，处理器20)一体地集成。
用户接口24被配置为提供系统10与对象12和/或其他用户之间的接口，对象12和/或其他用户可以通过所述接口将信息提供到系统10和从系统10接收信息。这使得数据、线索、结果和/或指令以及任何其他可传递的项(共同被称为“信息”)能够在用户(例如，对象12)与感官刺激器16、传感器18、处理器20和/或系统10的其他部件中的一个或多个之间传递。例如，可以经由用户接口24将EEG显示给护理提供者。适于包括在用户接口24中的接口设备的范例包括小键盘、按钮、开关、键盘、旋钮、控制杆、显示屏、触摸屏、扬声器、麦克风、指示器灯、音响警报、打印机、触觉反馈设备、和/或其他接口设备。在一些实施例中，用户接口24包括多个分立的接口。在一些实施例中，用户接口24包括至少一个接口，所述至少一个接口与感官刺激器16和/或系统10的其他部件一体地提供。
应当理解，本公开还预期要么硬连线、要么无线的其他通信技术作为用户接口24。例如，本公开预期用户接口24可以与由电子存储设备22所提供的可移除存储设备接口进行集成。在该范例中，可以将信息从使得(一个或多个)用户能够定制系统10的实施方案的可移除存储设备(例如，智能卡、闪盘驱动器、可移除磁盘等)加载到系统10中。适于供系统10用作用户接口24的其他示范性输入设备和技术包括，但不限于：RS-232端口、RF链接、IR链接、调制解调器(电话、电缆或其他)。简言之，本公开预想到了将用于与系统10传递信息的任何技术作为用户接口24。
图10图示了用于利用调节系统来调节用于检测对象中的慢波的准则并且利用与检测到的慢波相对应的计时来递送感官刺激的方法1000。所述调节系统包括一个或多个感官刺激器、一个或多个传感器、一个或多个物理计算机处理器、和/或其他部件。所述一个或多个物理计算机处理器被配置为运行计算机程序部件。所述计算机程序部件包括准则部件、慢波部件、调节部件、控制部件、和/或其他部件。下文呈现的方法1000的操作旨在是例示性的。在一些实施例中，可以利用未描述的一个或多个额外的操作和/或在没有所讨论的操作中的一个或多个操作的情况下来完成方法1000。另外，图10中图示和下文所描述的方法1000的操作的顺序并非旨在是限制性的。
在一些实施例中，可以在一个或多个处理设备(例如，数字处理器、模拟处理器、被设计为处理信息的数字电路、被设计为处理信息的模拟电路、状态机、和/或用于电子地处理信息的其他机构)中实现方法1000。所述一个或多个处理设备可以包括响应于电子地存储在电子存储介质上的指令而运行方法1000的操作中的一些或全部操作的一个或多个设备。所述一个或多个处理设备可以包括通过硬件、固件和/或软件被配置为特别地用于方法1000的操作中的一个或多个的运行的一个或多个设备。
在操作1002处，生成输出信号，所述输出信号传达与大脑活动有关的信息。在一些实施例中，在对象的睡眠会话期间生成输出信号。在一些实施例中，所述系统可以被配置为基于输出信号来生成EEG。在一些实施例中，通过与(图1中所示并且在本文中所描述的)传感器18相同或相似的一个或多个传感器来执行操作1002。
在操作1004处，获得用于检测慢波是否存在于对象中的准则。在一些实施例中，通过与控制部件30(在图1中所示并且在本文中所描述的)相同或相似的处理器部件来执行操作1004。
在操作1006处，在对象中检测到慢波睡眠。检测慢波睡眠包括基于输出信号和所获得的准则来检测第一慢波。在一些实施例中，通过与慢波部件32(在图1中所示并且在本文中所描述的)相同或相似的处理器部件来执行操作1006。
在操作1008处，所获得的准则被调节以增强对所述对象中的后续慢波的检测。在一些实施例中，所述准则是基于以下中的一项或多项来调节的：针对EEG信号的预定阈值水平、对象的睡眠周期、δ活动RMS、一个或多个先前检测到的慢波的幅度、和/或其他信息。在一些实施例中，通过与调节部件34(在图1中所示并且在本文中所描述的)相同或相似的处理器部件来执行操作710。
在操作1010处，基于输出信号和经调节的准则来检测第二慢波。在一些实施例中，所述第二慢波在对象的第一睡眠周期期间紧接地跟随第一慢波。在一些实施例中，第一慢波是在第一睡眠周期中的主导慢波，并且第二慢波是在对象的第二睡眠周期中的主导慢波。在一些实施例中，通过与慢波部件32(在图1中所示并且在本文中所描述的)相同或相似的处理器部件来执行操作1010。
在操作1012处，所述一个或多个感官刺激器被控制以利用与第一慢波的检测和第二慢波的检测相对应的计时来递送感官刺激。在一些实施例中，操作1012包括控制一个或多个感官刺激器以响应于第一慢波的检测和/或第二慢波的检测之后流逝的超时时间来递送超时刺激。在一些实施例中，通过与控制部件36(在图1中所示并且在本文中所描述的)相同或相似的处理器部件来执行操作1012。
两个个体慢波的描述并非旨在是限制性的。两个所描述的慢波旨在表示在对象中发生的任何数目的慢波。在一些实施例中，在对象的睡眠会话期间以正在进行的方式(例如，针对多个慢波、多个睡眠周期等)重复上文所描述的操作。例如，可以跟随对一系列连续慢波中的慢波的每个个体检测来调节所述准则。可以在睡眠会话期间的对象的稍后睡眠周期期间发生的其他系列的慢波期间再次调节所述准则。
在权利要求中，放置在圆括号之间的任何附图标记不应当解释为对权利要求的限制。词语“包括”或“包含”不排除权利要求中列出的那些之外的元件或步骤的存在。在枚举若干单元的设备权利要求中，可以通过硬件的同一个项目实现这些单元中的若干。这元件前面的词语“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。在枚举若干单元的任何设备权利要求中，可以通过硬件的同一个项目实现这些单元中的若干。互不相同的从属权利要求中记载了特定元件的仅有事实并不指示不能有利地组合这些元件。
尽管以上所提供的说明基于什么当前被认为是最实际并且优选的实施例出于说明的目的而提供了细节，但是应理解到，这样的细节仅出于该目的，并且本公开不限于明确公开的实施例，而是，相反，旨在涵盖在权利要求书的精神和范围内的修改和等价方案。例如，应当理解到，本公开预期可以尽可能地将任何实施例的一个或多个特征与任何其他实施例的一个或多个特征组合。

Claims (15)

1.一种被配置为调节用于检测对象(12)中的慢波的准则并且利用与检测到的慢波相对应的计时来递送感官刺激的系统(10)，所述系统包括：
一个或多个感官刺激器(16)，其被配置为向睡眠会话期间的所述对象提供感官刺激；
一个或多个传感器(18)，其被配置为生成输出信号，所述输出信号传达与所述对象的大脑活动有关的信息；以及
一个或多个物理计算机处理器(20)，其由计算机可读指令配置为：
获得用于检测所述慢波是否存在于所述对象中的准则；
通过基于所述输出信号和所获得的准则检测第一慢波来确定所述对象处在慢波睡眠中；
调节所获得的准则以增强对所述对象中的后续慢波的检测；
基于所述输出信号和经调节的准则来检测第二慢波；并且
控制所述一个或多个感官刺激器以利用与所述第一慢波的检测和所述第二慢波的检测相对应的计时来递送所述感官刺激。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个物理计算机处理器被配置为使得所述第二慢波在所述对象的个体睡眠周期期间紧接地跟随所述第一慢波。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个物理计算机处理器被配置为使得所述第一慢波是第一睡眠周期中的主导慢波并且所述第二慢波是所述对象的第二睡眠周期中的主导慢波。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个物理计算机处理器还被配置为使得所述一个或多个感官刺激器响应于在所述第一慢波的检测和/或所述第二慢波的检测之后流逝的超时时间而递送超时刺激。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个物理计算机处理器还被配置为基于以下中的一项或多项来调节所述准则：针对EEG信号的预定阈值水平、所述对象的睡眠周期、δ活动RMS、或者一个或多个先前检测到的慢波的幅度。
6.一种用于利用调节系统(10)调节用于检测对象(12)中的慢波的准则并且利用与检测到的慢波相对应的计时来递送感官刺激的方法，所述调节系统包括一个或多个感官刺激器(16)、一个或多个传感器(18)以及一个或多个物理计算机处理器(20)，所述方法包括：
利用所述一个或多个传感器生成输出信号，所述输出信号传达与所述对象的大脑活动有关的信息；
利用所述一个或多个物理计算机处理器获得用于检测所述慢波是否存在于所述对象中的准则；
利用所述一个或多个物理计算机处理器通过基于所述输出信号和所获得的准则检测第一慢波来确定所述对象处在慢波睡眠中；
利用所述一个或多个物理计算机处理器调节所获得的准则以增强对所述对象中的后续慢波的检测；
利用所述一个或多个物理计算机处理器基于所述输出信号和经调节的准则来检测第二慢波；并且
利用所述一个或多个物理计算机处理器控制所述一个或多个感官刺激器以利用与所述第一慢波的检测和所述第二慢波的检测相对应的计时来递送所述感官刺激。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二慢波在所述对象的个体睡眠周期期间紧接地跟随所述第一慢波。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一慢波是在第一睡眠周期中的主导慢波并且所述第二慢波是在所述对象的第二睡眠周期中的主导慢波。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括利用所述一个或多个物理计算机处理器使得所述一个或多个感官刺激器响应于在所述第一慢波的检测和/或所述第二慢波的检测之后流逝的超时时间而递送超时刺激。
10.根据权利要求6所述的方法，还包括基于以下中的一项或多项来调节所述准则：针对EEG信号的预定阈值水平、所述对象的睡眠周期、δ活动RMS、或者一个或多个先前检测到的慢波的幅度。
11.一种被配置为调节用于检测对象(12)中的慢波的准则并且利用与检测到的慢波相对应的计时来递送感官刺激的系统(10)，所述系统包括：
用于向睡眠会话期间的所述对象提供感官刺激的单元(16)；
用于生成输出信号的单元(18)，所述输出信号传达与所述对象的大脑活动有关的信息；
用于获得用于检测所述慢波是否存在于所述对象中的准则的单元(20)；
用于通过基于所述输出信号和所获得的准则检测第一慢波来确定所述对象处在慢波睡眠中的单元(20)；
用于调节所获得的准则以增强对所述对象中的后续慢波的检测的单元(20)；
用于基于所述输出信号和经调节的准则来检测第二慢波的单元(20)；以及
用于控制用于提供感官刺激的所述单元以利用与所述第一慢波的检测和所述第二慢波的检测相对应的计时来递送所述感官刺激的单元(20)。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第二慢波在所述对象的个体睡眠周期期间紧接地跟随所述第一慢波。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第一慢波是在第一睡眠周期中的主导慢波并且所述第二慢波是在所述对象的第二睡眠周期中的主导慢波。
14.根据权利要求11所述的系统，还包括用于使得用于提供感官刺激的所述单元响应于在所述第一慢波的检测和/或所述第二慢波的检测之后流逝的超时时间而递送超时刺激的单元(20)。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述准则是基于以下中的一项或多项来调节的：针对EEG信号的预定阈值水平、所述对象的睡眠周期、δ活动RMS、或者一个或多个先前检测到的慢波的幅度。
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