[发明专利]基于用户睡眠特征模型的智能睡眠耳机及使用方法

说明书

本发明公开了一种基于用户睡眠特征模型的智能睡眠耳机及使用方法，所述耳机包括用于采集用户脑电波数据的脑电波采集模块、用于采集用户皮电数据的皮电采集模块、用于根据控制模块的指令播放音乐的骨传导模块、用于控制模块与智能手机之间的数据传输的蓝牙模块、控制模块、智能手机和耳机本体；控制模块：在训练阶段对采集的数据训练得到用户睡眠状态模型，在使用阶段根据用户睡眠状态模型得到用户实时睡眠状态，并根据用户睡眠状态和智能手机的控制信号向控制模块发出控制指令。本发明同时采集使用者的脑电波数据和皮电数据，利用卷积神经网络建立具有个人睡眠特征的用户睡眠状态模型，实时控制睡眠耳机的音乐播放，达到改善用户睡眠质量的目的。

技术领域

本发明涉及医疗人工智能技术领域，具体地指一种基于用户睡眠特征模型的智能睡眠耳机及使用方法。

背景技术

目前不论是头戴式耳机，入耳式耳机还是蓝牙耳机都没有自动关闭功能，靠的是利用移动设备的音乐播放器来使音乐关闭。如果使用者没有设置时间自动关闭播放器，那么音乐就会一直播放。当使用者进入了睡眠状态时，对音量的辨识度低，但是声音本身的音量依然是默认大小，只是随着睡眠程度的加深，神经系统敏感度降弱，从而会使自己慢慢听不到声音。但声音还是会在潜移默化中对耳朵以及神经系统造生损伤，严重者甚至会导致耳聋。

针对上述问题，市场上出现了利用脑电波技术控制音乐播放的装置，根据采集用户脑电波能量变化信号的强弱控制音乐播放，将人在不同睡眠状态下的脑电波频率特征，与睡眠耳机的功能需求结合，根据睡眠前听音的需求调整睡眠耳机。然而，用户脑电波数据通过电极采集，而通过电极采集的脑电波信号质量较差，存在各种伪迹，包括高频干扰、放大器阻塞、电极移动干扰、出汗性伪迹、眼动伪迹、血管性伪迹等等，这些伪迹给脑电波信号造成大量噪声，影响着脑电波信号的质量，进而干扰音乐播放的控制动作。现有的睡眠耳机仍存在着三个不容忽视的缺陷：

其一是耳机的存在感太强。无论是遮耳式、挂耳式乃至入耳式的耳机，主题都是坚硬的物件，戴在耳朵上对睡眠的姿势会产生强烈的不适感，时间长了也会对耳朵造成伤害引起疼痛感。而若是选择外放，在寝室、公共场所、双人卧室中则会影响到他人。

其二是无法准确判定使用者睡眠状态。当使用者进入了睡眠状态时，对音量的辨识度低，但是声音本身的音量依然是默认大小，只是随着睡眠程度的加深，神经系统敏感度降弱，从而会使自己慢慢听不到声音。受到脑电波信号中噪声的影响，睡眠耳机可能因误判使用者的睡眠状态，播放音乐令使用者大脑重新活动起来反而会更加清醒，同时可能会使意识到自己还未睡着的使用者产生焦虑感。

其三是无法根据个人睡眠特征控制音乐播放。每个人的睡眠具有个性化的特征，仅仅凭借脑电波实时数据不足以准确判断睡眠状态，而误判则可能将已经睡着的使用者吵醒，产生适得其反的效果。

发明内容

针对现有技术中长时间使用耳机对耳朵造成伤害、采集脑电波信号不准确的技术问题，本发明提出了一种基于用户睡眠特征模型的智能睡眠耳机及使用方法，采用了同时采集使用者的脑电波数据和皮电数据，利用卷积神经网络建立具有个人睡眠特征的用户睡眠状态模型，实现了对使用者睡眠特征的提取并实时控制睡眠耳机的音乐播放，达到改善用户睡眠质量的目的。

本发明提出的基于用户睡眠特征模型的智能睡眠耳机，其特殊之处在于，包括脑电波采集模块、皮电采集模块、骨传导模块、蓝牙模块、控制模块、智能手机和耳机本体；

所述脑电波采集模块：用于采集用户脑电波数据；

所述皮电采集模块：用于采集用户皮电数据；

所述骨传导模块：用于根据控制模块的指令播放音乐；

所述蓝牙模块：用于控制模块与智能手机之间的数据传输；