[发明专利]基于额叶脑活动监测传感器的信息增强深度睡眠

说明书

典型地，使用相对于头部远处位置(例如，乳突或耳垂)的电极的额叶电极来实现高NREM阶段N3睡眠检测精度。出于舒适和设计考虑，将有源电极和参考电极紧密放置在所述头部的所述额叶区域更为方便。然而，这种配置会显著衰减所述信号，从而降低睡眠阶段检测(例如，N3)的性能。本公开描述了一种被开发为仅使用额叶电极来检测睡眠的基于深度神经网络(DNN)的解决方案。通过软DNN输出的后处理增强了N3检测。慢波和睡眠微觉醒的检测是使用频域阈值完成的。音量调节使用从额叶信号提取的高频/低频频谱比。

技术领域

本公开涉及一种通过在睡眠期期间向受试者递送感官刺激来增强非快眼动(NREM)睡眠的系统和方法。

背景技术

用于在睡眠期间监测睡眠并且向用户递送感官刺激的系统是已知的。基于脑电图(EEG)传感器的睡眠监测和感官刺激系统是已知的。这些系统通常基于来自位于用户耳朵后面的传感器的信息来控制感官刺激，这可能是不舒服的且/或具有其他缺点。存在对更舒适的并仍然能够监测睡眠并且控制感官刺激以增强用户的睡眠的系统的需求。

发明内容

通过基于来自位于受试者前额上的传感器的信息，利用闭环系统在睡眠期期间自动向受试者递送感官刺激，来增强NREM睡眠将是有利的。

因此，本公开的一个或多个方面涉及一种系统，所述系统被配置为通过在睡眠期期间向受试者递送感官刺激来增强非快眼动(NREM)睡眠。所述系统包括第一传感器和第二传感器、一个或多个感官刺激器、一个或多个硬件处理器和/或其他部件。第一传感器和第二传感器被配置为生成输出信号，所述输出信号传达与受试者在睡眠期期间的大脑活动相关的信息。第一传感器和第二传感器被配置为接合受试者的前额。一个或多个感官刺激器被配置为在睡眠期期间向受试者提供感官刺激。一个或多个硬件处理器被耦连到第一传感器和第二传感器以及一个或多个感官刺激器。一个或多个硬件处理器由机器可读指令配置。所述一个或多个硬件处理器被配置为：基于来自第一传感器和第二传感器的输出信号，在睡眠期期间检测受试者的NREM睡眠，并且控制一个或多个感官刺激器在NREM睡眠期间向受试者提供感官刺激以在睡眠期期间增强受试者的NREM睡眠。

在一些实施例中，第一传感器和第二传感器被配置为以彼此相距小于或等于10厘米的距离接合受试者的前额。在一些实施例中，第一传感器包括中额(FPz)眼电图(EOG)电极，并且第二传感器包括右眼电极(EOGR)或左眼电极(EOGL)。在一些实施例中，第一传感器或第二传感器是参考电极。

在一些实施例中，一个或多个硬件处理器由机器可读指令还被配置为，获取用户群体的历史睡眠深度信息。历史睡眠深度信息与用户群体的大脑活动相关，其指示在用户群体的睡眠期期间随时间的睡眠深度。一个或多个硬件处理器被配置为通过将历史睡眠深度信息作为输入提供给神经网络，使得基于历史睡眠深度信息来训练神经网络。所述一个或多个硬件处理器被配置为基于来自第一传感器和第二传感器的输出信号，使得经训练的神经网络预测受试者将处于深度睡眠阶段的睡眠期期间的未来时间。经训练的神经网络包括输入层、输出层以及输入层和输出层之间的一个或多个中间层。一个或多个硬件处理器被配置为针对未来时间中的每个确定由经训练的神经网络的输出层生成的预测的睡眠阶段，以及由经训练的神经网络的一个或多个中间层生成的睡眠阶段概率值。响应于(1)预测的睡眠阶段是N3，或(2)预测的睡眠阶段是N2，其中N3睡眠的概率与N2睡眠的概率之比至少为0.5，一个或多个硬件处理器被配置为使得一个或多个感官刺激器在未来时间向用户提供感官刺激，并且基于由一个或多个中间层生成的一个或多个概率值来调节睡眠期期间感官刺激的定时和/或强度。

在一些实施例中，一个或多个硬件处理器还被机器可读指令被配置为基于来自第一传感器和第二传感器的输出信号中的信息来检测睡眠微觉醒，并且基于检测到的睡眠微觉醒来控制一个或多个感官刺激器以在N3睡眠期期间向受试者提供感官刺激以在睡眠期期间增强受试者的N3睡眠。检测睡眠微觉醒：响应于对脑电图(EEG)的功率带中的功率的阈值突破，或基于来自经训练的神经网络的另外的输出。