[发明专利]一种基于生物反馈的辅助人工睡眠分期的装置

说明书

技术领域

本发明涉及辅助人工睡眠分期领域，尤其涉及到一种基于生物反馈的辅助人工睡眠分期的装置。

背景技术

睡眠是人体进行自我修复和自我恢复的重要手段，但是如今人们的睡眠障碍问题日益突出，睡眠障碍会对人的生活质量产生严重的负面影响。睡眠分期是探讨睡眠期间生理状态变化规律、进行睡眠质量评定的基础。现有的人工睡眠分期主要方法通常是通过将睡眠数据划分为等长度时期，人工依据每一期特征参数进行分期。

目前国际上通用的睡眠结构分期方法是按照R&K(Rechtschaffen and Kales)准则进行的，主要通过分析脑电图(Electroencephalogram,EEG)和辅助功能信号肌电图和眼动电流图的时域和频域波形特点，将睡眠状态分为快速眼动睡眠期(Rapid eye movement,REM)和非快速眼动睡眠期(Non-rapid eye movement,NREM)。这二者主要由有无眼球阵发性快速运动及不同的脑电波特征来区分，其中NREM睡眠期又可进一步分为睡眠S1、S2、S3、S4期。该分期准则每次对长度为20秒或者30秒睡眠EEG数据标定其分期，并且多以人工判别分析作为主要判据。

可视化是指将待分析数据的特征转变为图形或影像等以直观传递抽象信息的方法，利用可视化结合交互技术，能使用户高效快速了解理解大量信息。可视化能够把测量获得的数值或是计算中产生的数字信息变为直观的、以图形图像信息表示的、随时间和空间变化的物理现象或物理量呈现在操作者面前。混音技术能将原始信号中的特征，如频率等，将其调制到音频波段，并以混合音频信号展示出来。

神经科学研究显示，在大脑接受视听觉刺激之后，神经系统电活动会发生相应应激改变。通过对脑电应激信号进行分类识别，分辨出引发脑电变化的刺激类型及人的相应反应，把人的思维活动转变成命令信号，实现在没有肌肉和外围神经直接参与的情况下人脑对外部设备的控制，这就是脑机接口的基本工作原理。

现有的人工睡眠分期操作一般需操作者目测分析连续睡眠数据的波形特征，操作者根据睡眠脑电信号在不同睡眠时期的脑电图特征进行手动评估。在处理大量连续睡眠数据时效率低下，并会增加人为的误操作，增加分期错误率,分期效果不佳。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于生物反馈的辅助人工睡眠分期的装置，由将待分析睡眠数据进行可视化与混音处理的数据处理设备、将处理后信息反馈给操作者的生物反馈设备、采集与分析操作者脑电信号的自动分期设备依次连接而成；数据处理设备由待分析数据分别与可视化处理模块、混音处理模块相连组成；生物反馈设备由视觉反馈模块和听觉反馈模块分别与处理模块的可视化处理模块和混音处理模块相连组成；生物反馈设备提供可视化视觉信息和混音音频信息给操作者；自动分期设备与操作者相连；待分析数据是人体睡眠时所采集的睡眠生理信号。

所述自动分期设备由脑电采集模块、控制模块、脑电分析模块和报表模块组成；控制模块与报表模块和脑电分析模块相连；所述脑电采集模块与控制模块相连。

可视化处理模块工作步骤如下：

步骤一：将睡眠生理信号经小波变换方法分解频率，到达可视化处理模块；

步骤二：可视化模块将睡眠生理信号的不同时期的特征转换为彩色图像信息特征，再将彩色图像信息传输到视觉反馈模块。

混音处理模块工作步骤如下：

步骤一：睡眠生理信号经过频率分解，到达混音处理模块；

步骤二：经过混音处理模块将睡眠生理信号不同时期的特征转换为混音音频信息特征；再将混音音频信息传输到听觉反馈模块。

数据处理设备工作步骤如下：

步骤一：将待分析睡眠生理数据记录进行特征提取；

步骤二：将提取的特征值使用不同的彩色图像信息与音频信息进行对应，最后将对应的彩色图像信息传输至视觉反馈模块提供给操作者同时将对应的音频信息组合传输至听觉反馈模块提供给操作者。

上述生物反馈设备将数据处理设备输出的可视化彩色图像信息和混音音频信息通过视觉反馈模块与听觉反馈模块提供给操作者,向操作者展现睡眠生理数据在不同睡眠时期的特征的功能。视觉反馈模块通过接收数据处理设备中可视化处理模块输出的彩色图像信号，为操作者的视觉展现对应不同睡眠时期的睡眠生理数据特征的视频信号。听觉反馈模块通过接收数据处理设备中混音处理模块输出的音频信号，为操作者的听觉展现对应不同睡眠时期的睡眠脑电特征的音频信号。