CN108078565A - 一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置 - Google Patents

Abstract

一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，本发明涉及睡眠监测设备技术领域；它包含微动灵敏传感器、脑波传感器、睡眠床垫睡眠枕头、脑波采集模块、控制模块、语言诱导/睡眠音乐模块和经颅微电流刺激治疗模块；所述的微动灵敏传感器设置在睡眠床垫睡眠枕头内，且与控制模块连接，脑波传感器与脑波采集模块连接，脑波采集模块与控制模块连接，控制模块分别连接有语言诱导/睡眠音乐模块和经颅微电流刺激治疗模块。可进行午后小睡的睡眠监测、多次小睡潜伏时间试验，夜间分段睡眠呼吸监测，从而弥补了传统的多导睡眠图须整夜监测的不足，不但能够应用心理学行业应用。

Description

一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置

技术领域

本发明涉及睡眠监测设备技术领域，具体涉及一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置。

背景技术

睡眠是一种重要的生理现象。在我们的一生中，将近三分之一的时间是在睡眠中度过的，正常人的睡眠是与觉醒交替进行的。白天觉醒、夜间睡眠是一般人生活的基本规律，叫做：24小时的睡眠—觉醒周期。

睡眠量不正常以及睡眠中出现异常行为的表现﹐也是睡眠和觉醒正常节律性交替紊乱的表现。可由多种因素引起，常与躯体疾病有关，包括睡眠失调和异态睡眠。睡眠与人的健康息息相关。调查显示，很多人都患有睡眠方面的障碍或者和睡眠相关的疾病，成年人出现睡眠障碍的比例高达30%。专家指出睡眠是维持人体生命的极其重要的生理功能，对人体必不可少。

睡眠是包括人类在内的所有动物生命过程中的一个重要生理现象,睡眠作为生命所必须的过程,是机体复原、整合和巩固记忆的重要环节,是健康不可缺少的组成部分。目前国际上对睡眠的研究主要有以下几个方面睡眠的神经学和内分泌的机制,睡眠综合症,自然或人工的因素及药物对睡眠的影响,清醒-睡眠的正常与异常节律,婴幼儿睡眠与大脑发育的关系,某些导致睡眠紊乱的精神或心理疾病,睡眠时发现的一些疾病如睡眠呼吸暂停综合症,及从物种发展的角度研究睡眠过程等等。而对睡眠进行分期是睡眠状况分析和睡眠质量评价的前提和基本内容。

20世纪后半期,随着科学技术的发展,睡眠研究得到了长足的发展。1953年,被誉为睡眠研究之父的N.Kleitman和他的学生Aserinasky把睡眠划分为非快速眼动相睡眠（NREMS）和快速眼动相睡眠（REMS）两种截然不同的睡眠状态,揭示出了睡眠分期的实质性问题,并使之成为现代睡眠研究史上的里程碑。60年代,美国加州大学脑研究所发布基于5路信号,即两路脑电（EEG）、两路眼动电（EOG）和一路颊肌电（EMG）的睡眠分期标准。该标准将睡眠分为6期,即睡醒（Wake）、非快速眼动期（NREM）和快速眼动期（REM）,其中NREM又可分为浅睡期（包括S1,S2）和深度睡眠（包括S3,S4）。

睡眠脑电研究为睡眠结构研究奠定了基础,但测量和记录脑电在实际使用时颇为繁杂,难以经常使用,因此几十年来人们一直在寻找脑电以外的睡眠分期技术。经研究证明,利用睡眠中心动周期的变异性,就可获得较为准确的基本睡眠分期(Wake-REM-NREM)。而能感受身体各部位微动的分区式测试床垫则是能提供在无任何捆绑物和无任何粘贴电极的前提下获得准确逐拍心动周期的技术途径，形成床垫式睡眠监测技术。但单一睡眠床垫监测技术准确度还需提高，所以结合便携式脑电就是一种比较可取的实用方案；只检测睡眠质量情况，但不能实际改善睡眠质量。所以一种技能检测、监测睡眠情况，又能改善睡眠质量的产品就很有必要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，省去了洗头，涂导电膏等麻烦，只需要一个完整睡眠周期的监测即可得出相应结论，可进行午后小睡的睡眠监测、多次小睡潜伏时间试验，夜间分段睡眠呼吸监测，从而弥补了传统的多导睡眠图须整夜监测的不足，不但能够应用心理学行业应用，也能广泛应用于其它不同行业，具有很大的商业前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含微动灵敏传感器、脑波传感器、睡眠床垫睡眠枕头、脑波采集模块、控制模块、语言诱导/睡眠音乐模块和经颅微电流刺激治疗模块；所述的微动灵敏传感器设置在睡眠床垫睡眠枕头内，且与控制模块连接，脑波传感器与脑波采集模块连接，脑波采集模块与控制模块连接，控制模块分别连接有语言诱导/睡眠音乐模块和经颅微电流刺激治疗模块。

进一步地，所述的脑波传感器的电极采用干式电极。

进一步地，所述的控制模块用于接收睡眠床垫睡眠枕头及脑波采集模块实时监测的生理指标信号，睡眠床垫睡眠枕头采集心搏、呼吸、体动等信号，脑波采集模块采集脑波信号，根据信号计算使用者的睡眠分期状况；根据当前的睡眠分期情况，如果有需要睡眠改善，则有针对性的调用语言诱导/睡眠音乐模块、经颅微电流刺激治疗模块或两者都启动，通过有效的睡眠诱导，刺激帮助使用者入睡，也能根据使用者的睡眠情况实时增强或降低刺激强度。

进一步地，所述的语言诱导/睡眠音乐模块包括了语言诱导和音乐辅助睡眠；当使用者需要进行睡眠改善时，控制模块监测当前的睡眠分期情况，能够实时调节语音诱导改善睡眠的音量。

进一步地，所述的经颅微电流刺激治疗模块107是一种与传统药物治疗、电抽搐治疗完全不同的治疗方法，是通过低强度微量电流刺激大脑，改变患者大脑异常的脑电波，促使大脑分泌一系列与焦虑、抑郁、失眠等疾病存在密切联系的神经递质和激素，以此实现对这些疾病的治疗；当使用需要进行睡眠改善时，控制模块监测当前的睡眠分期情况，能够实时调节语音诱导改善睡眠的音量。

进一步地，所述的脑电波采集模块采用额部头戴式结构，且由前置放大模块、滤波电路、A/D数据采样模块和控制器构成；前置放大模块、滤波电路、A/D数据采样模块和控制器依次连接，且前置放大模块与脑波传感器连接。

进一步地，所述的前置放大模块采用多级放大的形式，其前置放大器必须具备高输入阻抗、高共模抑制比和低噪声的性能，在整个放大回路中一般还需设置一些可调装置，以便在测量时根据需要调整放大器的时间常数、增益等参数。

进一步地，所述的滤波电路为Filter 滤波电路，采用的滤波范围为0.5～60Hz，排除了非此频段信号的干扰影响，更有效的识别有用的脑电波信号。

进一步地，所述的A/D数据采样模块用于将经过适当放大的模拟形式的脑电波信号转换为计算机可以识别和处理的离散数字信号形式，采用12位及以上的采样精度，并在500Hz以上的采样频率下，充分保障了AD采样的实时性与准确性。

进一步地，所述的控制器采用32位高速处理器对脑电波信号进行分析处理，减小并排除眼电、肌电等其它噪声信号对原始脑电波信号的影响，可有效得出脑电波几种基本特征波。

本发明的工作原理：使用者在睡觉时，将脑波传感器利用头带佩戴在额头上，并佩戴上语言诱导/睡眠音乐模块用的硅胶耳塞和耳垂电极，躺在床上，在睡眠床垫睡眠枕头上安装上微动灵敏传感器，在睡觉过程中，通过微动灵敏传感器和脑波传感器实时监测人体睡眠分期情况，通过无线或有线发送生理指标到控制模块，如果有需要睡眠改善，则控制模块会根据情况启动语言诱导/睡眠音乐模块、经颅微电流刺激治疗模块或两者都启动，通过有效的睡眠音乐睡眠诱导和微电流刺激帮助使用者入睡。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，省去了洗头，涂导电膏等麻烦，只需要一个完整睡眠周期（约3-4小时）的监测即可得出相应结论，可进行午后小睡的睡眠监测、多次小睡潜伏时间试验，夜间分段睡眠呼吸监测，从而弥补了传统的多导睡眠图(PSG)须整夜监测的不足，不但能够应用心理学行业应用，也能广泛应用于其它不同行业，具有很大的商业前景，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明中脑电波采集模块的结构框图。

图3是本发明的操作示意图。

图4是本发明工作流程图。

附图标记说明：

微动灵敏传感器101、脑波传感器102、睡眠床垫睡眠枕头103、脑波采集模块104、控制模块105、语言诱导/睡眠音乐模块106、经颅微电流刺激治疗模块107、其他辅助睡眠改善模块108、前置放大模块201、滤波电路202、A/D数据采样模块203、控制器204。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

参看如图1-图4所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含微动灵敏传感器101、脑波传感器102、睡眠床垫睡眠枕头103、脑波采集模块104、控制模块105、语言诱导/睡眠音乐模块106和经颅微电流刺激治疗模块107；所述的微动灵敏传感器101设置在睡眠床垫睡眠枕头103内，且与控制模块105连接，脑波传感器102与脑波采集模块104连接，脑波采集模块104与控制模块105连接，控制模块105分别连接有语言诱导/睡眠音乐模块106、经颅微电流刺激治疗模块107。

进一步地，所述的脑波传感器102的电极采用干式电极。

进一步地，所述的控制模块105用于接收睡眠床垫睡眠枕头103及脑波采集模块104实时监测的生理指标信号，睡眠床垫睡眠枕头103采集心搏、呼吸、体动等信号，脑波采集模块104采集脑波信号，根据信号计算使用者的睡眠分期状况；根据当前的睡眠分期情况，如果有需要睡眠改善，则有针对性的调用语言诱导/睡眠音乐模块106、经颅微电流刺激治疗模块107或两者都启动，通过有效的睡眠诱导，刺激帮助使用者入睡，也能根据使用者的睡眠情况实时增强或降低刺激强度。

进一步地，所述的语言诱导/睡眠音乐模块106包括了语言诱导和音乐辅助睡眠，可以先使用语言诱导，然后再使用音乐，也可以语言诱导音乐作为背景的方式进行睡眠改善：

首先，利用语言诱导，来使使用者达到内心平和，要想拥有安稳的睡眠，必须内心安宁平和（多数失眠者患的是“失眠担心症”，开始时是偶然事件造成的偶然睡不着，后来则是因为担心失眠而导致失眠，越失眠就越担心，越担心就越失眠，形成恶性循环并深陷其中无法自拔），语音诱导就是要消除这种紧张担心的条件反射，首先睡眠环境应该是温馨舒适的，伴随着优美的音乐，专业轻柔的语言，引导使用者进入深度放松状态，一方面引导其体验深度放松的感觉，让使用者在意识清醒状态下真切地触摸到入睡的感觉，并学习掌握跟这种入睡感觉建立连接的方法，使使用者对入睡建立信心，消除对失眠的焦虑，对于担心失眠者的使用者来说，只要消除了紧张担心的感觉和条件反射，内心安宁了，睡眠自然就正常了；

其次，采用特殊定制的语音诱导或睡眠音乐辅助睡眠，当耳朵接收到有规律的音乐节奏传送到脑部，脑的波动频率会随之或与该刺激产生互引作用，采用特殊定制的语音诱导或音乐辅助睡眠，这里所指的音乐不同于一般的音乐欣赏，是以音乐为工具，在特定的环境气氛、乐曲旋律和节奏中，使人心理上产生自我调节作用，达到改善睡眠的目的；

当使用者需要进行睡眠改善时，控制模块105监测当前的睡眠分期情况，能够实时调节语音诱导改善睡眠的音量。

进一步地，所述的睡眠音乐可有效平衡人体脑电波（EEG），给焦虑的患者欣赏安静的音乐，原先占优势的β脑波会向α脑波优势变化，发现聆听平静音乐会使使用者θ波，α波会有所提高，β波的相对功率有所降低，被试更加放松安静。经过长期的音乐睡眠后觉醒期使用者α脑波增加，β脑波下降，α脑波分布正常，电压增高，睡眠期睡眠潜伏期减少，总睡眠时间延长，觉醒时间和次数都减少，睡眠效率提高，动眼睡眠率提高，动眼睡眠时间延长，非快速眼球运动期（NREM）3、4期时间延长，其主要采用了以下两种类型音乐来达到睡眠改善的目的：

1）便是在脑内创造这样的律动，在音乐中巧妙地加入两种音高的介波（双声拍binaural beats），音乐便将此运用其中；

2）创造一个和脑波规律匹配的所需频率，产生中α波（每秒大约8-13次的）和低β波（每秒13-17次），而特定的自然音声也可以创造节奏性的波动。这些音乐与脑部的互相作用会使灵放松平静，准备让愉悦的想法替代紧绷的思绪从而促进睡眠。

进一步地，所述的经颅微电流刺激治疗模块107是一种与传统药物治疗、电抽搐治疗完全不同的治疗方法，是通过低强度微量电流刺激大脑，改变患者大脑异常的脑电波，促使大脑分泌一系列与焦虑、抑郁、失眠等疾病存在密切联系的神经递质和激素，以此实现对这些疾病的治疗，经颅微电流刺激的作用机制是，电流脉冲可以提升神经细胞产生血清素、多巴胺、脱氢表雄酮和内啡肽等神经递质的能力，稳定神经激素系统，电流使大脑中血清素、多巴胺、去甲肾上腺素等含量增高，使皮质醇含量降低。经过经颅微电流刺激疗法治疗后，患者处于“警惕但放松”的状态，表现在脑电图上，α脑电波增加而δ脑电波减少；

电流主要作用于下丘脑，电极置于乳突部位，CES能够帮助使用者：1)促使其分泌释放能够调节个体情绪与认知的各种神经介质；2)影响和改善异常的脑电波，使之从不正常的状态回归到正常的状态；3)迅速降低应激激素的分泌；4)迅速改善生理信号，如心率、血压、肌肉紧张度、皮电、皮温，从而有效的控制紧张焦虑抑郁，调节情绪状态；

当使用需要进行睡眠改善时，控制模块105监测当前的睡眠分期情况，能够实时调节语音诱导改善睡眠的音量。

进一步地，本具体实施方式还包含其他辅助睡眠改善模块108，该其他辅助睡眠改善模块108是生活常用方法，不是本发明专利的强调项，只是增加一些小方法增加改善睡眠质量；有以下方法：

睡前散步：晚饭后睡觉前，适宜到户外进行散步，呼吸新鲜空气，帮助体内消化，减小睡觉后身体器官的负担，通过简单的体力运动给自己一个安静的睡眠；

睡前梳头发：头部有很多的穴位，睡前梳头发主要是为了按摩、刺激头部穴位，疏通头部的血液循环，消除脑疲劳，让大脑快速进入梦乡；

睡前做眼睛保健操：眼睛疲劳会影响入睡速度，减弱睡眠质量，所以睡前做眼部按摩或者眼保健操可以使眼球放松，帮助快速入睡；

睡前热水烫脚：睡觉前用一盆温热的水烫烫脚，可以缓解脚部疲劳，促进脚底血液循环，使人心宁神安的入睡；

平静的心态：睡前不要过于兴奋或者激动，也不要带有情绪，保持心平气和的心态去休息，心态好自然休息的好，心态不好脑子胡思乱想是失眠的原因之一；

合适的睡姿：睡觉时选择一个自己感觉最舒适的睡姿，让全身的肌肉得到放松，让身体彻底得到解放，床铺最好舒适，可以帮助快速入睡；

适宜的睡眠环境：睡觉前要营造一个良好的睡眠环境，首先不开灯睡觉，室内温度控制在15-20度之间，无噪音，睡前室内通风保证一晚的空气质量等等，睡眠坏境是保证睡眠质量的关键因素。

进一步地，所述的脑电波采集模块104采用额部头戴式结构，且由前置放大模块201、滤波电路202、A/D数据采样模块203和控制器204构成；前置放大模块201、滤波电路202、A/D数据采样模块203和控制器204依次连接，且前置放大模块201与脑波传感器102连接。

进一步地，所述的前置放大模块201采用多级放大的形式，其前置放大器必须具备高输入阻抗、高共模抑制比和低噪声的性能，在整个放大回路中一般还需设置一些可调装置，以便在测量时根据需要调整放大器的时间常数、增益等参数。

进一步地，所述的滤波电路202为Filter 滤波电路，采用的滤波范围为0.5～60Hz，排除了非此频段信号的干扰影响，更有效的识别有用的脑电波信号。

进一步地，所述的A/D数据采样模块203用于将经过适当放大的模拟形式的脑电波信号转换为计算机可以识别和处理的离散数字信号形式，采用12位及以上的采样精度，并在500Hz以上足够高的采样频率下，充分保障了AD采样的实时性与准确性。

进一步地，所述的控制器204采用32位高速处理器对脑电波信号进行分析处理，减小并排除眼电、肌电等其它噪声信号对原始脑电波信号的影响，可有效得出脑电波几种基本特征波。

本具体实施方式的工作原理：使用者在睡觉时，将脑波传感器102利用头带佩戴在额头上，并佩戴上语言诱导/睡眠音乐模块106用的硅胶耳塞和耳垂电极，躺在床上，在睡眠床垫睡眠枕头103上安装上微动灵敏传感器101，在睡觉过程中，通过微动灵敏传感器101和脑波传感器102实时监测人体睡眠分期情况，通过无线或有线发送生理指标到控制模块105，如果有需要睡眠改善，则控制模块105会根据情况启动语言诱导/睡眠音乐模块106、经颅微电流刺激治疗模块107或两者都启动，通过有效的睡眠音乐睡眠诱导和微电流刺激（CES）帮助使用者入睡。

采用上述结构后，本具体实施方式有益效果为：本具体实施方式所述的一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，省去了洗头，涂导电膏等麻烦，只需要一个完整睡眠周期（约3-4小时）的监测即可得出相应结论，可进行午后小睡的睡眠监测、多次小睡潜伏时间试验，夜间分段睡眠呼吸监测，从而弥补了传统的多导睡眠图(PSG)须整夜监测的不足，不但能够应用心理学行业应用，也能广泛应用于其它不同行业，具有很大的商业前景，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，其特征在于：它包含微动灵敏传感器、脑波传感器、睡眠床垫睡眠枕头、脑波采集模块、控制模块、语言诱导/睡眠音乐模块和经颅微电流刺激治疗模块；所述的微动灵敏传感器设置在睡眠床垫睡眠枕头内，且与控制模块连接，脑波传感器与脑波采集模块连接，脑波采集模块与控制模块连接，控制模块分别连接有语言诱导/睡眠音乐模块和经颅微电流刺激治疗模块。

2.根据权利要求1所述的一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，其特征在于：所述的脑波传感器的电极采用干式电极。

3.根据权利要求1所述的一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，其特征在于：所述的语言诱导/睡眠音乐模块包括了语言诱导和音乐辅助睡眠。

4.根据权利要求1所述的一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，其特征在于：所述的脑电波采集模块采用额部头戴式结构，且由前置放大模块、滤波电路、A/D数据采样模块和控制器构成；前置放大模块、滤波电路、A/D数据采样模块和控制器依次连接，且前置放大模块与脑波传感器连接。

5.根据权利要求4所述的一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，其特征在于：所述的滤波电路为Filter 滤波电路，采用的滤波范围为0.5～60Hz。

6.根据权利要求4所述的一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，其特征在于：所述的A/D数据采样模块采用12位及以上的采样精度，并在500Hz以上的采样频率。

7.根据权利要求4所述的一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，其特征在于：所述的控制器采用32位高速处理器对脑电波信号进行分析处理。

8.一种睡眠监测反馈及睡眠自动改善装置，其特征在于：它的工作原理：使用者在睡觉时，将脑波传感器利用头带佩戴在额头上，并佩戴上语言诱导/睡眠音乐模块用的硅胶耳塞和耳垂电极，躺在床上，在睡眠床垫睡眠枕头上安装上微动灵敏传感器，在睡觉过程中，通过微动灵敏传感器和脑波传感器实时监测人体睡眠分期情况，通过无线或有线发送生理指标到控制模块，如果有需要睡眠改善，则控制模块会根据情况启动语言诱导/睡眠音乐模块、经颅微电流刺激治疗模块或两者都启动，通过有效的睡眠音乐睡眠诱导和微电流刺激帮助使用者入睡。