[发明专利]基于脑电信号的睡眠质量分析装置及方法

说明书

本发明公开了基于脑电信号的睡眠质量分析装置及方法,克服了目前被动的改善用户睡眠质量、且价格昂贵、使用不方便和没能够使用户了解自己的睡眠情况并进行改善的问题，该装置包括脑电信号分析仪与用户手机客户端；脑电信号分析仪包括脑电电极组、脑电信号处理模块、FPGA微控制器、蓝牙模块、头盔与电源模块；脑电电极组安装在头盔上，脑电电极组与脑电信号处理模块电线连接，脑电信号处理模块与FPGA微控制器电线连接，FPGA微控制器与蓝牙模块电线连接，电源模块分别和脑电信号处理模块、FPGA微控制器与蓝牙模块电线连接；脑电信号分析仪与用户手机客户端采用无线通信方式连接。本发明还提供一种基于脑电信号的睡眠质量分析方法。

技术领域

本发明涉及属于认知神经科学和信息技术领域的一种方法，更确切地说，本发明涉及一种基于脑电信号的睡眠质量分析装置及方法。

背景技术

随着社会的不断发展，人们面临着越来越多的压力，人们的精神状态或多或少的受到了影响。睡眠是缓解压力、调节精神的最好方式，而且它对人体机能的修复、促进人脑记忆、降低患病率、增强免疫力等都有着重要作用，因此人们越来越关注自己的睡眠情况和睡眠质量。

脑电信号是由脑神经活动产生并且始终存在于中枢神经系统的自发性电位活动，通过脑机接口技术在大脑皮层采集睡眠脑电信号，可以对睡眠进行研究，为提高人们的睡眠质量提供有效的手段。2007年，美国国家睡眠医学学会制定出新的统一的睡眠分期判读指南，它们分别为清醒期、快速眼动睡眠期REM以及非快速眼动睡眠期NREM，其中非快速眼动睡眠期NREM又分为S1期(入睡期)、S2期(浅睡眠期)、S3期(中度睡眠期)和S4期(深度睡眠期)。正常人睡眠由清醒期首先进入非快速眼动睡眠期NREM，并迅速由S1期依次进入S2期，S3期，S4期并持续下去；在非快速眼动睡眠期NREM持续80-120分钟后出现第一次快速眼动睡眠期REM，持续几分钟后进入下一次非快速眼动睡眠期NREM，形成非快速眼动睡眠期NREM与快速眼动睡眠期REM循环周期，平均每90分钟出现一次快速眼动REM睡眠期，越接近睡眠后期快速眼动睡眠期REM持续时间逐渐延长，每次可持续10-30分钟。正常人在S1、S2期，脑电波的α波逐渐被θ波取代；在快速眼动睡眠期REM时肌肉完全松弛，肌体代谢率上升接近于清醒水平，80％以上的人在快速眼动睡眠期REM时做梦，即快速眼动睡眠期REM与梦密切相关，可见混合频率脑电图、快速眼动、肌张力消失。正常人在S1、S2期和快速眼动睡眠期REM可以感受到不同程度的声音和光的刺激。研究表明，占整个睡眠时间大约55％的S1、S2期对解除疲劳作用甚微，而只有进入深睡期及快速眼动睡眠期REM，才对解除疲劳有较大作用。也就是说，睡眠的好坏取决于神经抑制的深度也就是睡眠的深度。深度睡眠所占整个睡眠时间的比例越大，睡眠质量越好。研究表明，脑电数据对研究睡眠分期起着至关重要的作用。

现有的基于脑电波的睡眠装置产品多是在用户睡眠时期通过播放音乐、发送特定波段信号促进用户睡眠，但这种方法只能被动的改善用户睡眠质量，而且价格昂贵，使用不方便。又或者只是简单的记录用户睡眠情况，没有进行针对性的睡眠情况分析，没有直观的展示给用户，没有达到使用户深入了解自己的睡眠情况并进行改善的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的只能被动的改善用户睡眠质量、而且价格昂贵、使用不方便和没有达到使用户深入了解自己的睡眠情况并进行改善的问题，提供了一种基于脑电信号的睡眠质量分析装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的基于脑电信号的睡眠质量分析装置包括脑电信号分析仪与用户手机客户端；

所述的脑电信号分析仪包括脑电电极组、脑电信号处理模块、FPGA微控制器、蓝牙模块、头盔与电源模块；

所述的脑电电极组安装在头盔上，脑电电极与脑电信号处理模块之间采用电线连接，脑电信号处理模块与FPGA微控制器之间采用电线连接，FPGA微控制器与蓝牙模块之间采用电线连接，电源模块和脑电信号处理模块、FPGA微控制器与蓝牙模块之间采用电线连接；