一種基于生物反饋的輔助人工睡眠分期的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輔助人工睡眠分期領(lǐng)域，尤其涉及到一種基于生物反饋的輔助人工睡眠分期的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]睡眠是人體進(jìn)行自我修復(fù)和自我恢復(fù)的重要手段，但是如今人們的睡眠障礙問(wèn)題日益突出，睡眠障礙會(huì)對(duì)人的生活質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。睡眠分期是探討睡眠期間生理狀態(tài)變化規(guī)律、進(jìn)行睡眠質(zhì)量評(píng)定的基礎(chǔ)。現(xiàn)有的人工睡眠分期主要方法通常是通過(guò)將睡眠數(shù)據(jù)劃分為等長(zhǎng)度時(shí)期，人工依據(jù)每一期特征參數(shù)進(jìn)行分期。
[0003]目前國(guó)際上通用的睡眠結(jié)構(gòu)分期方法是按照R&K(Rechtschaffen and Kales)準(zhǔn)則進(jìn)行的，主要通過(guò)分析腦電圖(Electroencephalogram, EEG)和輔助功能信號(hào)肌電圖和眼動(dòng)電流圖的時(shí)域和頻域波形特點(diǎn)，將睡眠狀態(tài)分為快速眼動(dòng)睡眠期(Rapid eyemovement, REM)和非快速眼動(dòng)睡眠期(Non-rapid eye movement, NREM)。這二者主要由有無(wú)眼球陣發(fā)性快速運(yùn)動(dòng)及不同的腦電波特征來(lái)區(qū)分，其中NREM睡眠期又可進(jìn)一步分為睡眠S1、S2、S3、S4期。該分期準(zhǔn)則每次對(duì)長(zhǎng)度為20秒或者30秒睡眠EEG數(shù)據(jù)標(biāo)定其分期，并且多以人工判別分析作為主要判據(jù)。
[0004]可視化是指將待分析數(shù)據(jù)的特征轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形或影像等以直觀傳遞抽象信息的方法，利用可視化結(jié)合交互技術(shù)，能使用戶高效快速了解理解大量信息。可視化能夠把測(cè)量獲得的數(shù)值或是計(jì)算中產(chǎn)生的數(shù)字信息變?yōu)橹庇^的、以圖形圖像信息表示的、隨時(shí)間和空間變化的物理現(xiàn)象或物理量呈現(xiàn)在操作者面前。混音技術(shù)能將原始信號(hào)中的特征，如頻率等，將其調(diào)制到音頻波段，并以混合音頻信號(hào)展示出來(lái)。
[0005]神經(jīng)科學(xué)研宄顯示，在大腦接受視聽(tīng)覺(jué)刺激之后，神經(jīng)系統(tǒng)電活動(dòng)會(huì)發(fā)生相應(yīng)應(yīng)激改變。通過(guò)對(duì)腦電應(yīng)激信號(hào)進(jìn)行分類識(shí)別，分辨出引發(fā)腦電變化的刺激類型及人的相應(yīng)反應(yīng)，把人的思維活動(dòng)轉(zhuǎn)變成命令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有肌肉和外圍神經(jīng)直接參與的情況下人腦對(duì)外部設(shè)備的控制，這就是腦機(jī)接口的基本工作原理。
[0006]現(xiàn)有的人工睡眠分期操作一般需操作者目測(cè)分析連續(xù)睡眠數(shù)據(jù)的波形特征，操作者根據(jù)睡眠腦電信號(hào)在不同睡眠時(shí)期的腦電圖特征進(jìn)行手動(dòng)評(píng)估。在處理大量連續(xù)睡眠數(shù)據(jù)時(shí)效率低下，并會(huì)增加人為的誤操作，增加分期錯(cuò)誤率，分期效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種基于生物反饋的輔助人工睡眠分期的裝置，由將待分析睡眠數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化與混音處理的數(shù)據(jù)處理設(shè)備、將處理后信息反饋給操作者的生物反饋設(shè)備、采集與分析操作者腦電信號(hào)的自動(dòng)分期設(shè)備依次連接而成；數(shù)據(jù)處理設(shè)備由待分析數(shù)據(jù)分別與可視化處理模塊、混音處理模塊相連組成；生物反饋設(shè)備由視覺(jué)反饋模塊和聽(tīng)覺(jué)反饋模塊分別與處理模塊的可視化處理模塊和混音處理模塊相連組成；生物反饋設(shè)備提供可視化視覺(jué)信息和混音音頻信息給操作者；自動(dòng)分期設(shè)備與操作者相連；待分析數(shù)據(jù)是人體睡眠時(shí)所采集的睡眠生理信號(hào)。
[0009]所述自動(dòng)分期設(shè)備由腦電采集模塊、控制模塊、腦電分析模塊和報(bào)表模塊組成；控制模塊與報(bào)表模塊和腦電分析模塊相連；所述腦電采集模塊與控制模塊相連。
[0010]可視化處理模塊工作步驟如下:
[0011]步驟一:將睡眠生理信號(hào)經(jīng)小波變換方法分解頻率，到達(dá)可視化處理模塊；
[0012]步驟二:可視化模塊將睡眠生理信號(hào)的不同時(shí)期的特征轉(zhuǎn)換為彩色圖像信息特征，再將彩色圖像信息傳輸?shù)揭曈X(jué)反饋模塊。
[0013]混音處理模塊工作步驟如下:
[0014]步驟一:睡眠生理信號(hào)經(jīng)過(guò)頻率分解，到達(dá)混音處理模塊；
[0015]步驟二:經(jīng)過(guò)混音處理模塊將睡眠生理信號(hào)不同時(shí)期的特征轉(zhuǎn)換為混音音頻信息特征；再將混音音頻信息傳輸?shù)铰?tīng)覺(jué)反饋模塊。
[0016]數(shù)據(jù)處理設(shè)備工作步驟如下:
[0017]步驟一:將待分析睡眠生理數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行特征提??；
[0018]步驟二:將提取的特征值使用不同的彩色圖像信息與音頻信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)，最后將對(duì)應(yīng)的彩色圖像信息傳輸至視覺(jué)反饋模塊提供給操作者同時(shí)將對(duì)應(yīng)的音頻信息組合傳輸至聽(tīng)覺(jué)反饋模塊提供給操作者。
[0019]上述生物反饋設(shè)備將數(shù)據(jù)處理設(shè)備輸出的可視化彩色圖像信息和混音音頻信息通過(guò)視覺(jué)反饋模塊與聽(tīng)覺(jué)反饋模塊提供給操作者，向操作者展現(xiàn)睡眠生理數(shù)據(jù)在不同睡眠時(shí)期的特征的功能。視覺(jué)反饋模塊通過(guò)接收數(shù)據(jù)處理設(shè)備中可視化處理模塊輸出的彩色圖像信號(hào)，為操作者的視覺(jué)展現(xiàn)對(duì)應(yīng)不同睡眠時(shí)期的睡眠生理數(shù)據(jù)特征的視頻信號(hào)。聽(tīng)覺(jué)反饋模塊通過(guò)接收數(shù)據(jù)處理設(shè)備中混音處理模塊輸出的音頻信號(hào)，為操作者的聽(tīng)覺(jué)展現(xiàn)對(duì)應(yīng)不同睡眠時(shí)期的睡眠腦電特征的音頻信號(hào)。
[0020]上述自動(dòng)分期設(shè)備的腦電采集模塊采集操作者獲得生物反饋設(shè)備反饋的可視化色彩信息和混音音頻信息后產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)，得到腦電圖信號(hào)，傳輸入控制模塊。
[0021]上述控制模塊控制腦電采集模塊進(jìn)行應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)的采集，傳輸至腦電分析模塊進(jìn)行分析、分類與識(shí)別，并將腦電分析模塊識(shí)別的睡眠分期結(jié)果傳輸入報(bào)表模塊。
[0022]上述報(bào)表模塊對(duì)接收的睡眠分期結(jié)果按照特定需求進(jìn)行展示與打印。
[0023]本發(fā)明專利利用數(shù)據(jù)處理設(shè)備將睡眠數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為更直觀的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信息，利用生物反饋設(shè)備將上述視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信息提供給操作者，同時(shí)腦電采集模塊采集操作者接收不同睡眠時(shí)期睡眠數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的不同的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信息時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)，自動(dòng)分期設(shè)備對(duì)操作者上述應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分類識(shí)別，分辨操作者的睡眠分期意圖，輸出對(duì)應(yīng)的分期結(jié)果。
[0024]本發(fā)明相較其他方法，通過(guò)分析操作者接收視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信息時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)自動(dòng)得到并記錄睡眠分期結(jié)果，無(wú)需操作者手動(dòng)進(jìn)行睡眠分期結(jié)果記錄，使用方便，有效地提高操作者的工作效率，并減少人為的誤操作。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為一種基于生物反饋的輔助人工睡眠分期的裝置與方法結(jié)構(gòu)框圖。
[0026]圖2為輔助人工睡眠分期的處理模塊軟件流程功能框圖。
[0027]圖3為輔助人工睡眠分期的分期設(shè)備軟件流程功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本專利的目的在于提供一種基于生物反饋原理輔助操作者完成睡眠分期的裝置與方法，采用生物反饋設(shè)備將多導(dǎo)睡眠生理信號(hào)轉(zhuǎn)換為可供操作者直接接收的可視化圖像信息與音頻信息，可讓操作者快速接收不同睡眠時(shí)期的睡眠生理信號(hào)特征，使用自動(dòng)分期設(shè)備分析操作者的應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)獲得睡眠分期結(jié)果并自動(dòng)記錄。上述裝置使用簡(jiǎn)易，無(wú)需手動(dòng)記錄分期結(jié)果，能有效提高操作者的工作效率，大大減少人為誤操作，提高睡眠分期準(zhǔn)確率。
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0030]如圖1所示，本發(fā)明由將待分析睡眠數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化與混音處理的數(shù)據(jù)處理設(shè)備、將處理后信息反饋給操作者的生物反饋設(shè)備、采集與分析操作者腦電信號(hào)的自動(dòng)分期設(shè)備依次連接而成；數(shù)據(jù)處理設(shè)備由待分析數(shù)據(jù)分別與可視化處理模塊、混音處理模塊相連組成；生物反饋設(shè)備由視覺(jué)反饋模塊和聽(tīng)覺(jué)反饋模塊相連組成；自動(dòng)分期設(shè)備由腦電采集模塊、控制模塊、腦電分析模塊和報(bào)表模塊相連組成；生物反饋設(shè)備與數(shù)據(jù)處理設(shè)備相連，自動(dòng)分期設(shè)備與操作者相連；待分析數(shù)據(jù)是人體睡眠時(shí)所采集的睡眠生理信號(hào)。自動(dòng)分期設(shè)備包括但不限于:智能手機(jī)，平板電腦，計(jì)算機(jī)或類似的具有計(jì)算功能的自制設(shè)備以及軟件。
[0031]圖1中的數(shù)據(jù)處理設(shè)備是為了解決待分析的睡眠生理數(shù)據(jù)的特征(例如頻率等)轉(zhuǎn)化問(wèn)題，以便直觀的提供不同睡眠時(shí)期睡眠生理數(shù)據(jù)的特征信息。數(shù)據(jù)處理設(shè)備將基本睡眠分期單位時(shí)間內(nèi)的睡眠生理數(shù)據(jù)的特征轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的可視化彩色圖像信息與音頻信息，傳輸給生物反饋設(shè)備提供給操作者。
[0032]數(shù)據(jù)處理設(shè)備由待分析數(shù)據(jù)分別與可視化處理模塊、混音處理模塊相連組成。其中可視化處理模塊具體工作步驟如下:步驟一，將睡眠生理信號(hào)經(jīng)小波變換方法分解頻率，到達(dá)可視化處理模塊；步驟二，可視化模塊將睡眠生理信號(hào)的不同時(shí)期的特征轉(zhuǎn)換為彩色圖像信息特征，再將彩色圖像信息傳輸?shù)揭曈X(jué)反饋模塊。其中混音處理模塊工作步驟如下:步驟一，睡眠生理信號(hào)經(jīng)過(guò)頻