專利名稱：一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及睡眠治療領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
自古以來(lái)，人類夢(mèng)寐以求洞察自身機(jī)能，自主調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)部功能。近40年來(lái)，人們一直有研究用儀器檢測(cè)身體自身生理信息，以視、聽(tīng)、觸摸等方式回授給受試對(duì)象，訓(xùn)練人類識(shí)別這類信息，學(xué)習(xí)有意識(shí)控制自身的心理生理活動(dòng)，達(dá)到調(diào)整機(jī)體功能，發(fā)揮人體潛力之目的。這就是生物反饋技術(shù)。睡眠是維持人體生命的極其重要的生理功能，就像水和食物一樣對(duì)人必不可少。 現(xiàn)在社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)激烈，生活節(jié)奏逐步加快，來(lái)自工作、學(xué)習(xí)、生存等方面的壓力影響著各式人群，大多數(shù)人都面臨著睡眠不足甚至失眠的困擾。失眠給人類帶來(lái)的困擾不僅僅是精神上的，還有生理上的各種不良反應(yīng)。比如焦慮、抑郁或恐懼心理而引發(fā)的身體疲憊、困乏，妨礙正常的社會(huì)功能，且持續(xù)時(shí)間久，較容易復(fù)發(fā)。睡眠質(zhì)量不好主要表現(xiàn)為入睡時(shí)間增多，熟睡時(shí)間減少，睡眠效率降低，睡眠潛伏期延長(zhǎng)，覺(jué)醒次數(shù)增加。目前人們解決失眠的困擾通常是通過(guò)體育鍛煉、藥物治療、心理治療、中藥治療、 物理治療、生物反饋等方法。生物反饋療法被認(rèn)為是繼醫(yī)學(xué)傳統(tǒng)治療、藥物和物理治療之外的一種新的治療和預(yù)防疾病的方法，而腦電生物反饋技術(shù)用于臨床相對(duì)較少。腦電睡眠研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物或人處于極低覺(jué)醒水平時(shí)就進(jìn)入睡眠狀態(tài)，當(dāng)人們?cè)谒叩某跗诔霈F(xiàn)θ波時(shí)常伴有困倦感覺(jué)。失眠癥患者在覺(jué)醒狀態(tài)時(shí)其腦電圖可以呈α波慢波化，波幅較低，缺少調(diào)幅現(xiàn)象。初步研究結(jié)果表明，腦電生物反饋可以有效而穩(wěn)定影響腦電的活動(dòng)，最終使患者睡眠功能和社會(huì)功能正?；?。腦電生物反饋是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程，是用電子儀器處理腦電波中的α波譜，使患者感受自身的信息，學(xué)習(xí)有意識(shí)地運(yùn)用心理過(guò)程來(lái)觸發(fā)某種生理機(jī)制，誘導(dǎo)α波成分的序化和θ波的產(chǎn)生，以達(dá)到治療目的。有關(guān)資料顯示， 采用腦電生物反饋治療后患者能明顯增加總睡眠時(shí)間及S3、S4期睡眠，縮短睡眠潛伏期， 睡眠覺(jué)醒次數(shù)減少，睡眠效率提高。提示通過(guò)對(duì)失眠者患者進(jìn)行α波、SMR波和θ波反饋訓(xùn)練可誘導(dǎo)入睡，延長(zhǎng)睡眠時(shí)間，提高睡眠質(zhì)量。生物反饋治療能避免使用鎮(zhèn)靜催眠藥物導(dǎo)致的副作用和成癮傾向，消除患者的心理負(fù)擔(dān)。另外，目前市場(chǎng)上電子睡眠儀有多種類型，但其作用原理較為單一，基本上是以中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)治療失眠癥的《耳針療法》為基礎(chǔ)，存在輸出波形單一、不區(qū)分人體睡眠狀態(tài)而強(qiáng)制刺激的弊端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，依據(jù)生物反饋技術(shù)，提供一種可較好地延長(zhǎng)睡眠時(shí)間，提高睡眠質(zhì)量的基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置控制方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置，又稱“好夢(mèng)發(fā)生器”，其特征在于，包括腦電電極、放大濾波電路、A/D采樣器、測(cè)控系統(tǒng)、分析算法模塊、刺激信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)、 D/A輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路、刺激電極和系統(tǒng)電源；所述腦電電極、放大濾波電路、A/D采樣器、測(cè)控系統(tǒng)、D/A輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路以及刺激電極依次順序連接，所述分析算法模塊、刺激信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)與測(cè)控系統(tǒng)相連接；所述腦電電極提取腦電信號(hào)后，該腦電信號(hào)經(jīng)放大濾波電路無(wú)失真放大并濾除噪聲后，通過(guò)A/D采樣器將該腦電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)測(cè)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和分析算法模塊分析腦電圖信號(hào)特征，判斷受試者所處的睡眠層次；然后，從刺激信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇相應(yīng)刺激信號(hào)數(shù)據(jù)，由D/A輸出電路轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出，并將該信號(hào)反饋給刺激電極。優(yōu)選的，所述電極裝置采用兩路電極進(jìn)行腦電圖信號(hào)提取，提取位置為治療者的前額，分左右排列。治療者的左耳和右耳的耳垂安裝參考電極。優(yōu)選的，所述放大濾波電路裝置包括依次順序連接的將腦電信號(hào)提取并無(wú)失真放大的前級(jí)放大濾波電路、工頻陷波電路和后級(jí)放大濾波電路。優(yōu)選的，所述前級(jí)放大濾波電路包括一級(jí)放大電路和二級(jí)放大電路，一級(jí)放大電路通過(guò)精密儀表放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)，二級(jí)放大電路通過(guò)順序連接的一階低通濾波器和二階低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)放大和濾波功能，其中一階低通濾波器的通帶頻率為0. 5Hz 100Hz，放大增益為10 100倍，二階低通濾波器品質(zhì)因數(shù)為0. 5 10，放大增益為1 10倍。優(yōu)選的，所述前級(jí)放大濾波電路和工頻陷波電路之間有一個(gè)用于消除兩者在連接過(guò)程中電阻匹配問(wèn)題的電壓跟隨電路。優(yōu)選的，所述后級(jí)放大濾波電路包括一階低通濾波電路和二階低通濾波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)放大和濾波功能，一階低通濾波器可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變放大量來(lái)調(diào)節(jié)治療強(qiáng)度和防止波形截頂失真。優(yōu)選的，所述測(cè)控系統(tǒng)選用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，A/D采樣和D/A輸出均采用單片機(jī)自帶的 ADC 禾口 DAC0優(yōu)選的，所述分析算法模塊采用過(guò)零點(diǎn)頻率檢測(cè)快速傅里葉分析或均值檢測(cè)等算法和幅度、斜率、頻率、均值等判據(jù)來(lái)判斷輸入腦電波的類型和特征。優(yōu)選的，所述電極裝置采用兩路刺激輸出電極，刺激位置為治療者的前額，或者雙耳耳垂；左耳和右耳的耳垂選取為參考電極。為系統(tǒng)更簡(jiǎn)化，本裝置中刺激輸出和腦電圖采集可采用同一對(duì)電極，分時(shí)使用。一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置的控制方法，其特征在于，包括下述具體步驟步驟(一)研究睡眠層次及其與腦電波的對(duì)應(yīng)關(guān)系；步驟(二)提取腦電波的各種標(biāo)準(zhǔn)基波作為實(shí)施治療處方的基本元素，研究并設(shè)計(jì)了針對(duì)不同睡眠層次的刺激信號(hào)處方，建立專門的數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟(三)利用腦電電極提取腦電信號(hào)，并且經(jīng)過(guò)濾波放大電路進(jìn)行無(wú)失真放大；步驟(四)將放大信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，利用分析算法進(jìn)行處理分析，得到腦電圖信號(hào)特征；并通過(guò)波形顯示模塊顯示此時(shí)人體所處睡眠狀態(tài)；步驟(五)根據(jù)腦電圖信號(hào)特征分析判斷此時(shí)人體所處的睡眠層次，確定人所處的睡眠節(jié)律，包括δ、θ、α、β四種節(jié)律；單片機(jī)自動(dòng)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，選擇相應(yīng)刺激信號(hào)數(shù)據(jù)，輸出對(duì)應(yīng)于更深睡眠層次的腦電信號(hào)以誘導(dǎo)人體更深入地睡眠。比如，檢測(cè)到人體處于 β節(jié)律，則單片機(jī)輸出比當(dāng)前節(jié)律更低頻率的α節(jié)律的腦電信號(hào)；若檢測(cè)到人體處于δ 節(jié)律，說(shuō)明人體處于睡眠狀態(tài)，則停止波形輸出；步驟(六)將刺激信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路輸出到刺激電極，通過(guò)中斷控制使得單片機(jī)響應(yīng)使用者的某種意外請(qǐng)求，如需要強(qiáng)度調(diào)節(jié)或結(jié)束治療，若使用者操作失誤則返回主菜單重新運(yùn)行；步驟(七)將刺激信號(hào)通過(guò)刺激電極接于人體，誘導(dǎo)治療者入睡。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明以單片機(jī)系統(tǒng)為測(cè)控平臺(tái)，配上前端的腦電信號(hào)放大濾波電路、刺激波信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)和后端的刺激信號(hào)發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路等，可實(shí)現(xiàn)對(duì)腦電信號(hào)的采集、放大、分析處理，并根據(jù)腦電圖特征判斷此時(shí)人體所處的睡眠層次、選擇相應(yīng)的治療模式、刺激波群和刺激強(qiáng)度，最后通過(guò)后級(jí)刺激電路輸出治療配方，實(shí)現(xiàn)生物反饋式睡眠治療。因此，本發(fā)明可實(shí)時(shí)檢測(cè)腦電圖并分析其特征，自動(dòng)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于睡眠層次的刺激信號(hào)，并強(qiáng)度可調(diào)，其特點(diǎn)是既可以根據(jù)人體睡眠狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整刺激處方輸出，又兼具目前產(chǎn)品的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)刺激信號(hào)的強(qiáng)制輸出。這種基于腦電圖生物反饋控制方法的睡眠治療裝置具有獨(dú)特的自適應(yīng)能力，可針對(duì)睡眠層次輸出針對(duì)性的刺激波，包括刺激波群和刺激強(qiáng)度，從而更有效地誘導(dǎo)強(qiáng)化睡眠深度、延長(zhǎng)睡眠時(shí)間、提高睡眠質(zhì)量；在達(dá)到理想的睡眠深度或者足夠長(zhǎng)的睡眠時(shí)間之后， 裝置將自動(dòng)停機(jī)，以避免過(guò)度刺激治療。


圖1是本發(fā)明一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示裝置中腦電信號(hào)提取與刺激位置示意圖；圖3是圖1所示裝置中前級(jí)放大濾波電路中的精密儀表放大電路的原理圖；圖4是圖1所示裝置中的前級(jí)放大濾波電路中的二級(jí)放大電路的原理圖；圖5是圖1所示裝置中的后級(jí)放大濾波電路原理圖；圖6是圖1所示裝置中的軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例如圖1所示，本基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置包括腦電電極、放大濾波電路、A/D采樣器、測(cè)控系統(tǒng)、分析算法模塊、刺激信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)、D/A輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路、刺激電極和系統(tǒng)電源；所述腦電電極、放大濾波電路、A/D采樣器，測(cè)控系統(tǒng)、D/A輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路以及刺激電極依次順序連接，所述分析算法模塊、刺激信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)與測(cè)控系統(tǒng)相連接；所述腦電電極提取腦電信號(hào)后，該腦電信號(hào)經(jīng)放大濾波電路無(wú)失真放大后，通過(guò) A/D采樣器將該腦電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)測(cè)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和分析算法模塊分析腦電圖信號(hào)特征，判斷受試者所處的睡眠層次；然后，從刺激信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇相應(yīng)刺激信號(hào)數(shù)據(jù)， 由D/A輸出電路轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出，并將該信號(hào)反饋給刺激電極。如圖2所示所述腦電電極裝置采用兩路電極進(jìn)行信號(hào)提取，選取A、B兩點(diǎn)(耳垂部位)作為參考電極，腦電信號(hào)提取部位位于前額上Fpl、Fp2兩點(diǎn)。為了系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔，利用時(shí)分復(fù)用原理將Fpl、Fp2兩點(diǎn)作為刺激電極作用位置。所述放大濾波電路裝置包括依次順序連接的將腦電信號(hào)提取并無(wú)失真放大的前級(jí)放大濾波電路、工頻陷波電路和后級(jí)放大濾波電路。所述前級(jí)放大濾波電路包括一級(jí)放大電路和二級(jí)放大電路，如圖3所示，一級(jí)放大電路通過(guò)儀表放大器AD627芯片進(jìn)行無(wú)失真放大，采用差分信號(hào)的輸入方式來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸；二級(jí)放大電路包括一階低通濾波器、二階低通濾波器。如圖4所示，一階低通濾波器由電阻R2、電阻R3、滑動(dòng)變阻器IROl和電容C8、電容C9以及放大器U2A組成了，其通帶頻率為35Hz，放大增益為44倍。隨著信號(hào)頻率的增大，電容C9容抗減小，從而使整體電路的增益減小，所以此放大電路具有低通濾波的功能， 對(duì)頻率高的信號(hào)具有衰減作用；另外在該電路中還采用隔直電容C8，用來(lái)濾除輸入信號(hào)中的直流分量。二階低通濾波器由電容C10、電容C11、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7和放大器U2D組成，其品質(zhì)因素選取為1，放大倍數(shù)為設(shè)置為2. 3倍。在上述前級(jí)放大濾波電路后是工頻陷波電路，其功能是用于抑制市電中50HZ的工頻對(duì)所提取腦電波的干擾，在前級(jí)放大濾波電路和陷波電路之間又有一個(gè)用于消除兩者在連接過(guò)程中電阻匹配問(wèn)題的電壓跟隨電路。如圖5所示，上述后級(jí)放大濾波電路可以通過(guò)順序連接的一階低通濾波器和二階低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)放大和濾波功能，一階低通濾波器包括通過(guò)調(diào)節(jié)放大量來(lái)調(diào)節(jié)治療強(qiáng)度和防止波形截頂失真的滑動(dòng)變阻器。所述測(cè)控系統(tǒng)選用C8051F020單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可采用現(xiàn)有技術(shù)中的C8051F021、 C8051F022、C8051F023等芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，A/D采樣和D/A輸出均采用上述單片機(jī)自帶的ADC和 DAC。所述分析算法模塊采用過(guò)零點(diǎn)頻率檢測(cè)等算法和幅度、斜率、頻率、均值等判據(jù)來(lái)判斷輸入腦電波的類型和特征。零點(diǎn)即為波形的中間取值，對(duì)于八位采樣值，零點(diǎn)就是 0x7F;波形經(jīng)過(guò)零點(diǎn)次數(shù)越多則說(shuō)明頻率越高。一旦確定人所處的睡眠節(jié)律，包括δ、Θ、 α, β四種節(jié)律，單片機(jī)就會(huì)輸出比當(dāng)前節(jié)律更低頻率的腦電信號(hào)以誘導(dǎo)人體睡眠。如檢測(cè)到人體處于β節(jié)律，則單片機(jī)輸出α節(jié)律的腦電信號(hào)；若檢測(cè)到人體處于δ節(jié)律，說(shuō)明人體處于睡眠狀態(tài)，則停止波形輸出。所述電極裝置采用兩路刺激輸出電極，刺激位置為治療者前額上的Fpl、Fp2兩點(diǎn)，或者雙耳耳垂A、B點(diǎn)。為系統(tǒng)更簡(jiǎn)化，本裝置中刺激輸出與腦電圖采集可采用同一對(duì)電極，分時(shí)使用。
7
一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置的控制方法，其特征在于，包括下述具體步驟步驟(一)研究睡眠層次及其與腦電波的對(duì)應(yīng)關(guān)系；步驟(二)提取腦電波的各種標(biāo)準(zhǔn)基波作為實(shí)施治療處方的基本元素，研究并設(shè)計(jì)了針對(duì)不同睡眠層次的刺激處方，建立專門的數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟(三)利用電極提取腦電信號(hào)，并且經(jīng)過(guò)如圖1所示的濾波放大電路進(jìn)行無(wú)失真放大，并消除噪聲干擾；步驟(四)將放大信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，利用分析算法進(jìn)行處理，通過(guò)如圖6所示的波形顯示模塊得到此時(shí)腦電波形特征和人體所處睡眠狀態(tài)，優(yōu)選的，采用LCD12864作為顯示模塊；步驟(五)根據(jù)如圖1所示的分析算法模塊判斷此時(shí)人體所處的睡眠狀態(tài)，包括下述步驟1、其采用如圖6所示的過(guò)零分析系統(tǒng)，零點(diǎn)即為波形的中間取值，對(duì)于八位采樣值，零點(diǎn)就是0x7F ；波形經(jīng)過(guò)零點(diǎn)次數(shù)越多則說(shuō)明頻率越高；2、根據(jù)腦電圖信號(hào)特征分析判斷此時(shí)人體所處的睡眠層次，確定人所處的睡眠節(jié)律，包括δ、θ、α、β四種節(jié)律；單片機(jī)自動(dòng)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，選擇相應(yīng)刺激信號(hào)數(shù)據(jù)，輸出對(duì)應(yīng)于更深睡眠層次的腦電信號(hào)以誘導(dǎo)人體更深入地睡眠。比如，檢測(cè)到人體處于β節(jié)律， 則單片機(jī)輸出比當(dāng)前節(jié)律更低頻率的α節(jié)律的腦電信號(hào)；若檢測(cè)到人體處于δ節(jié)律，說(shuō)明人體處于睡眠狀態(tài)，則停止波形輸出；步驟(六)將刺激信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換，根據(jù)采集到的波形的頻率進(jìn)行選擇性輸出， 通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路輸出到刺激電極，通過(guò)圖6中的中斷操作使得單片機(jī)響應(yīng)使用者的某種意外請(qǐng)求，如需要強(qiáng)度調(diào)節(jié)或結(jié)束治療，若使用者操作失誤則返回正常；軟件強(qiáng)度調(diào)節(jié)能使用按鍵完成，而不需要使用者調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器；步驟(七)將刺激信號(hào)通過(guò)刺激電極接于人體，誘導(dǎo)治療者入睡。上述基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置的控制方法是如圖6所示的反饋治療的步驟；另一控制方法是模式治療，它不需根據(jù)腦電圖特征，比如頻率值，確定輸出的波形時(shí)間及順序，而是根據(jù)年齡段，比如老年人、中年人、青年和少年四種模式所設(shè)定好的輸出時(shí)間及刺激波形的輸出順序而直接輸出，所以執(zhí)行此種模式無(wú)需進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置，又稱“好夢(mèng)發(fā)生器”，其特征在于，包括腦電電極、放大濾波電路、A/D采樣器、測(cè)控系統(tǒng)、分析算法模塊、刺激信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)、D/A輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路、刺激電極和系統(tǒng)電源；其中所述腦電電極、放大濾波電路、A/D采樣器，測(cè)控系統(tǒng)、D/A輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路以及刺激電極依次順序連接，所述分析算法模塊、刺激信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)與測(cè)控系統(tǒng)相連接；所述腦電電極提取腦電信號(hào)后，該腦電信號(hào)經(jīng)放大濾波電路無(wú)失真放大后，通過(guò)A/D 采樣器將該腦電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)測(cè)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和分析算法模塊分析腦電圖信號(hào)特征，判斷受試者所處的睡眠層次；然后，從刺激信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇相應(yīng)刺激信號(hào)數(shù)據(jù)，由D/ A輸出電路轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出，并將該信號(hào)反饋給刺激電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置，其特征在于，所述電極裝置采用以保證腦電信號(hào)提取的可靠性的兩路電極進(jìn)行腦電圖信號(hào)提取，提取位置為治療者的前額。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置，其特征在于，所述放大濾波電路裝置包括依次順序連接的將腦電信號(hào)提取并無(wú)失真放大的前級(jí)放大濾波電路、工頻陷波電路和后級(jí)放大濾波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置，其特征在于，所述前級(jí)放大濾波電路包括一級(jí)放大電路和二級(jí)放大電路，一級(jí)放大電路通過(guò)精密儀表放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)，二級(jí)放大電路包括順序連接的一階低通濾波器和二階低通濾波器，其中一階低通濾波器的通帶頻率為0. 5Hz 100Hz，放大增益為10 100倍，二階低通濾波器品質(zhì)因數(shù)為0. 5 10，放大增益為1 10倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置，其特征在于，所述前級(jí)放大濾波電路和工頻陷波電路之間有一個(gè)用于消除兩者在連接過(guò)程中電阻匹配問(wèn)題的電壓跟隨電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置，其特征在于，后級(jí)放大濾波電路通過(guò)一階低通濾波器和二階低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)放大和濾波功能，一階低通濾波器包括通過(guò)調(diào)節(jié)放大量來(lái)調(diào)節(jié)治療強(qiáng)度和防止波形截頂失真的滑動(dòng)變阻器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置，其特征在于，所述測(cè)控系統(tǒng)選用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，A/D采樣和D/A輸出均采用單片機(jī)自帶的ADC和DAC。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置，其特征在于，所述分析算法模塊采用過(guò)零點(diǎn)頻率檢測(cè)、快速傅里葉分析或均值檢測(cè)算法和幅度、斜率、頻率、均值判據(jù)來(lái)判斷輸入腦電波的類型和特征。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置，其特征在于，電極裝置采用兩路刺激輸出電極，刺激位置為治療者的前額位置，或者左耳和右耳的耳垂位置。為系統(tǒng)更簡(jiǎn)化，刺激輸出與腦電圖采集采用同一對(duì)電極，分時(shí)使用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置的控制方法，其特征在于，包括以下具體步驟(1)睡眠層次及其與腦電波的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(2)提取腦電波的各種標(biāo)準(zhǔn)基波作為實(shí)施治療處方的基本元素，研究并設(shè)計(jì)了針對(duì)不同睡眠層次的刺激處方，建立專門的數(shù)據(jù)庫(kù)；(3)利用電極提取腦電信號(hào)，并且經(jīng)過(guò)濾波放大電路進(jìn)行無(wú)失真放大；(4)將放大信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，利用分析算法進(jìn)行處理分析，得到腦電圖信號(hào)特征；并通過(guò)波形顯示模塊顯示此時(shí)人體所處狀態(tài)；(5)根據(jù)腦電圖信號(hào)特征分析判斷此時(shí)人體所處的睡眠層次，確定人所處的睡眠節(jié)律， 包括δ、θ、α、β四種節(jié)律；單片機(jī)自動(dòng)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，選擇相應(yīng)刺激信號(hào)數(shù)據(jù)，輸出對(duì)應(yīng)于更深睡眠層次的腦電信號(hào)以誘導(dǎo)人體更深入地睡眠。比如，檢測(cè)到人體處于β節(jié)律，則單片機(jī)輸出比當(dāng)前節(jié)律更低頻率的α節(jié)律的腦電信號(hào)；若檢測(cè)到人體處于S節(jié)律，說(shuō)明人體處于睡眠狀態(tài)，則停止波形輸出；(6)將刺激信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路輸出到刺激電極，通過(guò)中斷控制使得單片機(jī)響應(yīng)使用者的某種意外請(qǐng)求，如需要強(qiáng)度調(diào)節(jié)或結(jié)束治療，若使用者操作失誤則返回主菜單重新運(yùn)行；(7)將刺激信號(hào)通過(guò)刺激電極接于人體，誘導(dǎo)治療者入睡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于腦電圖生物反饋的睡眠治療裝置，又稱“好夢(mèng)發(fā)生器”，裝置包括，腦電電極、腦電信號(hào)的放大與濾波電路、A/D采樣器，基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)、D/A輸出電路，刺激信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和系統(tǒng)電源等部分。其中所述腦電信號(hào)、腦電電極、放大濾波電路、A/D采樣器，測(cè)控系統(tǒng)、D/A輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路以及刺激電極依次順序連接，所述分析算法模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)與測(cè)控系統(tǒng)相連接。本發(fā)明以單片機(jī)系統(tǒng)為測(cè)控平臺(tái)，配上前端的腦電信號(hào)放大濾波電路、刺激波信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)和后端的刺激信號(hào)發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)腦電信號(hào)的采集、放大、分析處理，根據(jù)腦電波特征選擇相應(yīng)的治療模式、刺激波群和刺激強(qiáng)度，最后通過(guò)后級(jí)刺激電路輸出治療配方，實(shí)現(xiàn)生物反饋式睡眠治療。
文檔編號(hào)A61N1/36GK102179001SQ201110104108
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者溫國(guó)冠, 陸堯勝, 顧龍 申請(qǐng)人:暨南大學(xué)