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
【技術領域】
[0001]本發明涉及輔助人工睡眠分期領域，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】
[0002]睡眠是人體進行自我修復和自我恢復的重要手段，但是如今人們的睡眠障礙問題日益突出，睡眠障礙會對人的生活質量產生嚴重的負面影響。睡眠分期是探討睡眠期間生理狀態變化規律、進行睡眠質量評定的基礎。現有的人工睡眠分期主要方法通常是通過將睡眠數據劃分為等長度時期，人工依據每一期特征參數進行分期。
[0003]目前國際上通用的睡眠結構分期方法是按照R&K(Rechtschaffen and Kales)準則進行的，主要通過分析腦電圖(Electroencephalogram, EEG)和輔助功能信號肌電圖和眼動電流圖的時域和頻域波形特點，將睡眠狀態分為快速眼動睡眠期(Rapid eyemovement, REM)和非快速眼動睡眠期(Non-rapid eye movement, NREM)。這二者主要由有無眼球陣發性快速運動及不同的腦電波特征來區分，其中NREM睡眠期又可進一步分為睡眠S1、S2、S3、S4期。該分期準則每次對長度為20秒或者30秒睡眠EEG數據標定其分期，并且多以人工判別分析作為主要判據。
[0004]可視化是指將待分析數據的特征轉變為圖形或影像等以直觀傳遞抽象信息的方法，利用可視化結合交互技術，能使用戶高效快速了解理解大量信息。可視化能夠把測量獲得的數值或是計算中產生的數字信息變為直觀的、以圖形圖像信息表示的、隨時間和空間變化的物理現象或物理量呈現在操作者面前。混音技術能將原始信號中的特征，如頻率等，將其調制到音頻波段，并以混合音頻信號展示出來。
[0005]神經科學研宄顯示，在大腦接受視聽覺刺激之后，神經系統電活動會發生相應應激改變。通過對腦電應激信號進行分類識別，分辨出引發腦電變化的刺激類型及人的相應反應，把人的思維活動轉變成命令信號，實現在沒有肌肉和外圍神經直接參與的情況下人腦對外部設備的控制，這就是腦機接口的基本工作原理。
[0006]現有的人工睡眠分期操作一般需操作者目測分析連續睡眠數據的波形特征，操作者根據睡眠腦電信號在不同睡眠時期的腦電圖特征進行手動評估。在處理大量連續睡眠數據時效率低下，并會增加人為的誤操作，增加分期錯誤率，分期效果不佳。
【發明內容】
[0007]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:
[0008]一種基于生物反饋的輔助人工睡眠分期的裝置，由將待分析睡眠數據進行可視化與混音處理的數據處理設備、將處理后信息反饋給操作者的生物反饋設備、采集與分析操作者腦電信號的自動分期設備依次連接而成；數據處理設備由待分析數據分別與可視化處理模塊、混音處理模塊相連組成；生物反饋設備由視覺反饋模塊和聽覺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；生物反饋設備提供可視化視覺信息和混音音頻信息給操作者；自動分期設備與操作者相連；待分析數據是人體睡眠時所采集的睡眠生理信號。
[0009]所述自動分期設備由腦電采集模塊、控制模塊、腦電分析模塊和報表模塊組成；控制模塊與報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:將睡眠生理信號經小波變換方法分解頻率，到達可視化處理模塊；
[0012]步驟二:可視化模塊將睡眠生理信號的不同時期的特征轉換為彩色圖像信息特征，再將彩色圖像信息傳輸到視覺反饋模塊。
[0013]混音處理模塊工作步驟如下:
[0014]步驟一:睡眠生理信號經過頻率分解，到達混音處理模塊；
[0015]步驟二:經過混音處理模塊將睡眠生理信號不同時期的特征轉換為混音音頻信息特征；再將混音音頻信息傳輸到聽覺反饋模塊。
[0016]數據處理設備工作步驟如下:
[0017]步驟一:將待分析睡眠生理數據記錄進行特征提取；
[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行對應，最后將對應的彩色圖像信息傳輸至視覺反饋模塊提供給操作者同時將對應的音頻信息組合傳輸至聽覺反饋模塊提供給操作者。
[0019]上述生物反饋設備將數據處理設備輸出的可視化彩色圖像信息和混音音頻信息通過視覺反饋模塊與聽覺反饋模塊提供給操作者，向操作者展現睡眠生理數據在不同睡眠時期的特征的功能。視覺反饋模塊通過接收數據處理設備中可視化處理模塊輸出的彩色圖像信號，為操作者的視覺展現對應不同睡眠時期的睡眠生理數據特征的視頻信號。聽覺反饋模塊通過接收數據處理設備中混音處理模塊輸出的音頻信號，為操作者的聽覺展現對應不同睡眠時期的睡眠腦電特征的音頻信號。
[0020]上述自動分期設備的腦電采集模塊采集操作者獲得生物反饋設備反饋的可視化色彩信息和混音音頻信息后產生的應激反應信號，得到腦電圖信號，傳輸入控制模塊。
[0021]上述控制模塊控制腦電采集模塊進行應激反應信號的采集，傳輸至腦電分析模塊進行分析、分類與識別，并將腦電分析模塊識別的睡眠分期結果傳輸入報表模塊。
[0022]上述報表模塊對接收的睡眠分期結果按照特定需求進行展示與打印。
[0023]本發明專利利用數據處理設備將睡眠數據轉換為更直觀的視覺和聽覺信息，利用生物反饋設備將上述視覺和聽覺信息提供給操作者，同時腦電采集模塊采集操作者接收不同睡眠時期睡眠數據對應的不同的視覺和聽覺信息時產生的應激反應信號，自動分期設備對操作者上述應激反應信號進行分類識別，分辨操作者的睡眠分期意圖，輸出對應的分期結果。
[0024]本發明相較其他方法，通過分析操作者接收視覺和聽覺信息時產生的應激反應信號自動得到并記錄睡眠分期結果，無需操作者手動進行睡眠分期結果記錄，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構框圖。
[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備軟件流程功能框圖。
【具體實施方式】
[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，采用生物反饋設備將多導睡眠生理信號轉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期的睡眠生理信號特征，使用自動分期設備分析操作者的應激反應信號獲得睡眠分期結果并自動記錄。上述裝置使用簡易，無需手動記錄分期結果，能有效提高操作者的工作效率，大大減少人為誤操作，提高睡眠分期準確率。
[0029]下面結合附圖對本發明具體實施作進一步說明:
[0030]如圖1所示，本發明由將待分析睡眠數據進行可視化與混音處理的數據處理設備、將處理后信息反饋給操作者的生物反饋設備、采集與分析操作者腦電信號的自動分期設備依次連接而成；數據處理設備由待分析數據分別與可視化處理模塊、混音處理模塊相連組成；生物反饋設備由視覺反饋模塊和聽覺反饋模塊相連組成；自動分期設備由腦電采集模塊、控制模塊、腦電分析模塊和報表模塊相連組成；生物反饋設備與數據處理設備相連，自動分期設備與操作者相連；待分析數據是人體睡眠時所采集的睡眠生理信號。自動分期設備包括但不限于:智能手機，平板電腦，計算機或類似的具有計算功能的自制設備以及軟件。
[0031]圖1中的數據處理設備是為了解決待分析的睡眠生理數據的特征(例如頻率等)轉化問題，以便直觀的提供不同睡眠時期睡眠生理數據的特征信息。數據處理設備將基本睡眠分期單位時間內的睡眠生理數據的特征轉換為對應的可視化彩色圖像信息與音頻信息，傳輸給生物反饋設備提供給操作者。
[0032]數據處理設備由待分析數據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，將睡眠生理信號經小波變換方法分解頻率，到達可視化處理模塊；步驟二，可視化模塊將睡眠生理信號的不同時期的特征轉換為彩色圖像信息特征，再將彩色圖像信息傳輸到視覺反饋模塊。其中混音處理模塊工作步驟如下:步驟一，睡眠生理信號經過頻