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      一種基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置制造方法

      文檔序號(hào):765430閱讀:333來源:國知局
      一種基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置制造方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置,以DSP處理器作為核心,實(shí)現(xiàn)腦波信號(hào)、脈搏、眼動(dòng)和頭動(dòng)等信號(hào)的實(shí)時(shí)分析,通過信號(hào)分析的綜合結(jié)果來界定使用者處于的睡眠狀態(tài),根據(jù)睡眠的程度,選擇音頻存儲(chǔ)器中的不同的音頻,來幫助使用者進(jìn)入睡眠,進(jìn)入睡眠后,設(shè)備進(jìn)入待機(jī)模式,自動(dòng)關(guān)閉音頻。本發(fā)明助眠效果好,對于人體有很好的適應(yīng)性,測量傳感器和電極安裝在頭帶中,貼于使用者的前額,不干擾使用者的睡眠姿勢;系統(tǒng)的操作全自動(dòng),不需要任何外界的調(diào)節(jié)指令;音頻輸出采用貼片式耳麥或骨傳導(dǎo)模塊傳感器,置于頭帶中或枕頭里面,不進(jìn)入耳道,因此不會(huì)產(chǎn)生長期的不舒服感。
      【專利說明】一種基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及助眠裝置,特別是涉及一種基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置。

      【背景技術(shù)】
      [0002]人腦每個(gè)細(xì)胞都包含有一個(gè)巨大的電化復(fù)合體和功能強(qiáng)大的微數(shù)據(jù)處理及傳遞系統(tǒng),大腦工作時(shí),神經(jīng)細(xì)胞中離子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流,大腦150億的神經(jīng)元不斷釋放出微電流。大腦總的電流活動(dòng)情況可以用腦電分析儀測量記錄下來,這種大腦電流活動(dòng)的形態(tài)各不相同,有快有慢,由此產(chǎn)生了各種頻率的腦電波。神經(jīng)科學(xué)界根據(jù)腦波的頻率分成五個(gè)主要類別β腦波、α波、β波、S波和K波,這五種腦波與人體的睡眠時(shí)和覺醒時(shí)緊密聯(lián)系。音頻不是一種單純的消遣,我們也許都有過這樣的體會(huì),在高興時(shí)常會(huì)情不自禁地哼起歌來,而當(dāng)遇到情緒煩躁或者精神苦悶時(shí),聽到旋律優(yōu)美、節(jié)奏平衡的音頻后,會(huì)感到自己舒緩很多。音頻是一類特殊制作的、富含低頻、以正弦波為主的治療性樂曲,對人體不產(chǎn)生任何副作用,用音頻助眠是目前最為科學(xué)的一種方式。
      [0003]現(xiàn)有的一些催眠儀是通過不同催眠音樂組合和變化誘導(dǎo)聽者進(jìn)入睡眠,這些催眠儀的缺點(diǎn)是不能根據(jù)失眠者腦波信號(hào)、眼動(dòng)和頭動(dòng)等信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,隨時(shí)更換或停止音樂播放,助眠效果比較差,有的甚至?xí)蓴_使用者的睡眠。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]為了幫助失眠患者適應(yīng)不同環(huán)境下的睡眠,本發(fā)明提供了一種基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置。
      [0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置,包括主機(jī)、信號(hào)檢測測量系統(tǒng)、MP3播放器與耳機(jī),所述主機(jī)包括DSP處理器、信號(hào)處理模塊、通訊模塊、音頻存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘鬧鐘按鍵模塊、供電模塊,所述信號(hào)檢測測量系統(tǒng)包括導(dǎo)電布前額腦電波測量傳感器、導(dǎo)電布眼動(dòng)信號(hào)測量傳感器、導(dǎo)電布脈搏檢測測量傳感器、動(dòng)作測量傳感器,所述DSP處理器分別連接信號(hào)檢測測量系統(tǒng)、信號(hào)處理模塊、通訊模塊、音頻存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘鬧鐘按鍵模塊、供電模塊、MP3播放器、開關(guān)與音量按鍵,所述音頻存儲(chǔ)器連接MP3播放器,所述MP3播放器連接耳機(jī),所述通訊模塊分別連接藍(lán)牙模塊與USB插口。
      [0006]優(yōu)選的,所述的耳機(jī)采用貼片式耳麥。
      [0007]所述的導(dǎo)電布前額腦電波測量傳感器采用電極。
      [0008]所述的導(dǎo)電布眼動(dòng)信號(hào)測量傳感器采用腦電波測量傳感器。
      [0009]所述的導(dǎo)電布脈搏檢測測量傳感器采用光電傳感器。
      [0010]所述的動(dòng)作測量傳感器采用加速度傳感器。
      [0011]本發(fā)明的有益效果是:助眠效果好,對于人體有很好的適應(yīng)性,測量傳感器和電極安裝在頭帶中,貼于使用者的前額,不干擾使用者的睡眠姿勢;系統(tǒng)的操作全自動(dòng),不需要任何外界的調(diào)節(jié)指令;音頻輸出采用貼片式耳麥,置于頭帶中,不進(jìn)入耳道,因此不會(huì)產(chǎn)生長期佩戴的不舒服感。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0012]圖1為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式結(jié)構(gòu)框圖。
      [0013]圖2為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式控制流程圖。

      【具體實(shí)施方式】
      [0014]參照圖1,一種基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置,包括主機(jī)、信號(hào)檢測測量系統(tǒng)、MP3播放器與耳機(jī),所述主機(jī)包括DSP處理器、信號(hào)處理模塊、通訊模塊、音頻存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘鬧鐘按鍵模塊、供電模塊,所述信號(hào)檢測測量系統(tǒng)包括導(dǎo)電布前額腦電波測量傳感器、導(dǎo)電布眼動(dòng)信號(hào)測量傳感器、導(dǎo)電布脈搏檢測測量傳感器、動(dòng)作測量傳感器,所述DSP處理器分別連接信號(hào)檢測測量系統(tǒng)、信號(hào)處理模塊、通訊模塊、音頻存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘鬧鐘按鍵模塊、供電模塊、MP3播放器、開關(guān)與音量按鍵,所述音頻存儲(chǔ)器連接MP3播放器,所述MP3播放器連接耳機(jī),所述通訊模塊分別連接藍(lán)牙模塊與USB插口。
      [0015]本發(fā)明導(dǎo)電布前額腦電波測量傳感器采用電極,導(dǎo)電布眼動(dòng)信號(hào)測量傳感器采用腦電波測量傳感器,導(dǎo)電布脈搏檢測測量傳感器采用光電傳感器,動(dòng)作測量傳感器采用加速度傳感器,這些傳感器和電極安裝在頭帶中。
      [0016]本發(fā)明采用貼片式耳麥,置于頭帶中,不進(jìn)入耳道,因此不會(huì)產(chǎn)生長期佩戴的不舒服感。
      [0017]本發(fā)明帶有實(shí)時(shí)時(shí)鐘鬧鐘按鍵模塊,可以顯示實(shí)時(shí)時(shí)間年月日和存儲(chǔ)鬧鈴時(shí)間,附帶作為鐘表和鬧鐘的功能,通過按鍵設(shè)定修改時(shí)間。
      [0018]本發(fā)明供電模塊采用3V紐扣電池供電,或者采用3.7V可充電電池供電。紐扣電池或者充電電池經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)電路后,供應(yīng)到各個(gè)芯片環(huán)節(jié)。電源調(diào)節(jié)電路為信號(hào)采集和CPU運(yùn)行提供穩(wěn)定的電壓和電流,保證微弱信號(hào)的順利采集。
      [0019]本發(fā)明的MP3播放器可以播放mp3, wav等格式的音頻,MP3播放的音量可以通過外圍的按鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)。MP3播放器根據(jù)DSP處理器發(fā)來的信號(hào),從音頻存儲(chǔ)器中選擇播放體感音頻,從而使使用者平靜下來,逐漸進(jìn)入睡眠。
      [0020]本發(fā)明還可以通過骨傳導(dǎo)模塊傳感器傳播音頻,將骨傳導(dǎo)模塊傳感器置于枕頭里面,骨傳導(dǎo)模塊連接DSP處理器,由DSP處理器控制骨傳導(dǎo)模塊傳播音頻。
      [0021]本發(fā)明的音頻可以從本公司的網(wǎng)站上下載,根據(jù)不同人群的需要,下載不同的音頻,以適應(yīng)不同人群和環(huán)境的需要,下載的音頻可通過藍(lán)牙或者USB上傳到設(shè)備。通過藍(lán)牙修改程序版本,不同版本可以增加功能或者改變測量方式,或者某個(gè)傳感器的使用方式。使用藍(lán)牙,下載參數(shù)匹配,不同的用戶,可以在智能手機(jī)上存著不同的配置方式,這樣可以根據(jù)個(gè)人在某個(gè)時(shí)間段的需要,修改參數(shù)。使用藍(lán)牙,把用戶睡眠時(shí)間,睡眠質(zhì)量等上傳到手機(jī),手機(jī)就作為設(shè)備的顯示屏幕使用,例如目前使用的那些睡眠監(jiān)測腕帶的功能。采用藍(lán)牙通訊,下載新的播放音樂,改變音樂的播放頻率,播放順序等。配置大腦信號(hào)采集芯片的參數(shù),使用原始神經(jīng)信號(hào)或者提煉出來的神經(jīng)信號(hào)。
      [0022]本發(fā)明腦電波測量的具體技術(shù)方案如下:
      (1)傳感器頭采用導(dǎo)電布作為電極,消除了普通電極的不舒適感;
      (2)采用三電極方式,兩個(gè)電極作為信號(hào)采集電極,第三個(gè)電極作為參考信號(hào); (3)三個(gè)電極都縫紉在頭帶上,既能與皮膚緊密接觸,又不產(chǎn)生不舒服感;
      (4)兩個(gè)采集電極分別位于前額,采集腦電信號(hào),第三個(gè)電極參考電極位于耳垂部;
      (5)腦電波信號(hào)處理電路采用高阻差分輸入,以有效的采集微弱的腦電信號(hào),采集的信號(hào)進(jìn)行共模和差模濾波;
      (6)采用帶寬可調(diào)的低通和帶通濾波器,以便采集不同頻率的腦電信號(hào),優(yōu)化信噪比;
      (7)電路植入50Hz或者60Hz的可選帶阻濾波器,以消除工頻干擾;
      (8)前置放大具有自調(diào)零功能,自動(dòng)消除直流干擾功能;
      (9)前置放大具有自調(diào)增益功能。
      [0023]本發(fā)明脈搏測量的具體技術(shù)方案如下:
      (1)采用了貼于前額的光電傳感器來測量脈搏;
      (2)采用波峰為820-880nm的紅外LED作為光源,采用反射式方式接受經(jīng)過毛細(xì)血管的紅外信號(hào),這些反射回來的紅外信號(hào)攜帶有脈搏信息,采用信號(hào)采集和分析電路,就可以得到脈搏的信息;
      (3 )紅外LED和光電三極管安裝在頭帶中,兩個(gè)芯片的距離大約3mm左右,安裝夾角大約5-10度,以便于獲得最大的反射信號(hào);
      (4)戴上頭帶,使用者應(yīng)該確保兩個(gè)芯片位于某一邊眼眉正中上方大約5mm的位置,該位置是一個(gè)大腦供應(yīng)主血管位置,可以最大程度的獲得脈搏信息;
      (5)測量電路包括前置放大,低通濾波,50/60HZ帶阻濾波,后置放大和脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換;
      (6)轉(zhuǎn)換后的脈沖信號(hào)輸入處理芯片的I/O口或者計(jì)數(shù)器,計(jì)算脈搏。
      [0024]為了能更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,詳細(xì)說明一下腦電波信號(hào)、脈搏信號(hào)與睡眠分期建立的映射關(guān)系,具體過程如下:
      (1)當(dāng)人體在清醒的時(shí)候,腦波的狀態(tài)會(huì)處于高頻率、低波幅的β波,開始進(jìn)入思睡期時(shí),腦波的狀態(tài)會(huì)降到每秒8?12次的α波,這時(shí)候身體會(huì)處于放松狀態(tài),脈搏處于正常;
      (2)到了SI期,腦波的狀態(tài)會(huì)開始下降到每秒4?8次的Θ波,這時(shí)心跳和呼吸都會(huì)逐漸緩和下來,肌肉也會(huì)更放松,脈搏逐漸變慢;
      (3)通常SI狀態(tài)維持10?25分鐘之后,就會(huì)進(jìn)入S2的階段,進(jìn)入S2階段的時(shí)候,腦波會(huì)以Θ為主,但是會(huì)夾雜著K波,這時(shí)候肌肉會(huì)減少活動(dòng),對外界發(fā)生的事幾乎完全無法意識(shí),這個(gè)階段占總睡眠時(shí)間約40?50%,脈搏比正常減少10%以上;
      (4)經(jīng)過S2期之后,接著就是深沉睡眠的S3期,在S3期可以觀察到大腦腦波會(huì)下降到每秒0.5?2次的δ波,在這個(gè)時(shí)期很難被叫醒,就算勉強(qiáng)叫醒,還是會(huì)出現(xiàn)一陣昏沉呆滯,但是此時(shí)全身的肌肉會(huì)完全放松,血壓、脈搏和呼吸也會(huì)降到最低,是睡眠深度最深的階段,特別的是,多數(shù)的夜驚、說夢話、夢游,也都發(fā)生在這個(gè)時(shí)期,這個(gè)階段脈搏處于平穩(wěn),但是比正常情況減少10次以上;
      (5)在S3期結(jié)束后,會(huì)先進(jìn)入S2期,然后再進(jìn)入快速動(dòng)眼期,在快速動(dòng)眼期,腦波會(huì)變得很快速,甚至比清醒時(shí)還要強(qiáng)烈,這時(shí)身體肌肉最放松,甚至幾近癱瘓,心跳、血壓跟呼吸頻率都會(huì)上升,快速動(dòng)眼期也是人最容易做夢的時(shí)候,一般認(rèn)為做夢是大腦重新整理白天資訊,轉(zhuǎn)化成長期記憶,并且增加神經(jīng)連結(jié)來加強(qiáng)學(xué)習(xí)的結(jié)果。
      [0025]如圖2所示,為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式控制流程圖,結(jié)合控制流程圖說明本發(fā)明工作過程,具體如下: (1)使用者戴上本設(shè)備的頭帶或者頭套,打開電源,開始播放第一段催眠的音頻;
      (2)腦電波傳感器和加速度傳感器檢測人體的腦電波信號(hào)和是否有動(dòng)靜信號(hào),如果檢測到人體任然處于清醒狀態(tài),繼續(xù)播放第一段催眠音頻,如果檢測到人體開始安靜下來,播放第二段音頻,該段音頻繼續(xù)給人寬松的氛圍,以利于人體進(jìn)入下一步睡眠;
      (3)腦電波繼續(xù)檢測人體的生物信號(hào),根據(jù)檢測的結(jié)果判斷人體睡眠程度,播放不同段的音頻,直到人體進(jìn)入沉睡,設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉音頻,進(jìn)入待機(jī)模式,當(dāng)設(shè)備檢測到人體腦電波強(qiáng)烈信號(hào)判斷人體處于清醒狀態(tài),設(shè)備再次啟動(dòng)。
      [0026]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式,故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾,均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
      【權(quán)利要求】
      1.一種基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置,其特征在于:包括主機(jī)、信號(hào)檢測測量系統(tǒng)、MP3播放器與耳機(jī),所述主機(jī)包括DSP處理器、信號(hào)處理模塊、通訊模塊、音頻存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘鬧鐘按鍵模塊、供電模塊,所述信號(hào)檢測測量系統(tǒng)包括導(dǎo)電布前額腦電波測量傳感器、導(dǎo)電布眼動(dòng)信號(hào)測量傳感器、導(dǎo)電布脈搏檢測測量傳感器、動(dòng)作測量傳感器,所述DSP處理器分別連接信號(hào)檢測測量系統(tǒng)、信號(hào)處理模塊、通訊模塊、音頻存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘鬧鐘按鍵模塊、供電模塊、MP3播放器、開關(guān)與音量按鍵,所述音頻存儲(chǔ)器連接MP3播放器,所述MP3播放器連接耳機(jī),所述通訊模塊分別連接藍(lán)牙模塊與USB插口。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置,其特征在于:所述的耳機(jī)采用貼片式耳麥。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置,其特征在于:所述的導(dǎo)電布前額腦電波測量傳感器采用電極。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置,其特征在于:所述的導(dǎo)電布眼動(dòng)信號(hào)測量傳感器采用腦電波測量傳感器。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置,其特征在于:所述的導(dǎo)電布脈搏檢測測量傳感器采用光電傳感器。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電波信號(hào)的音頻助眠裝置,其特征在于:所述的動(dòng)作測量傳感器采用加速度傳感器。
      【文檔編號(hào)】A61M21/02GK104257381SQ201410569021
      【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
      【發(fā)明者】李武庚 申請人:太原特瑪茹電子科技有限公司
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