一種新型智能助眠和自然喚醒的方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及助眠和喚醒技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種新型智能助眠和自然喚醒的方法及裝置，具體是一種基于虛擬搖擺節(jié)拍和腦電信號(hào)生物反饋的智能助眠和自然喚醒系統(tǒng)；首先測(cè)出當(dāng)前腦電波的實(shí)際頻率，然后確定與當(dāng)前腦電波頻率接近的搖擺頻率，該搖擺頻率是將兩個(gè)具有頻率差的音頻，分別傳輸?shù)饺梭w的兩只耳朵，經(jīng)聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)綜合后，在大腦中造成單一音頻在兩耳間搖擺的印象，這樣就在大腦中形成了搖擺的音頻，即搖擺頻率，由于該搖擺頻率與腦電波的頻率接近，因此該搖擺頻率夾帶腦電波的頻率幫助當(dāng)前腦電波的頻率逐漸降低或增加，直至腦電波的頻率達(dá)到睡眠或喚醒時(shí)所需的目標(biāo)頻率，最終使睡眠者充分睡眠或者自然喚醒；本發(fā)明主要應(yīng)用在睡眠方面。
【專利說(shuō)明】
一種新型智能助眠和自然喚醒的方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及助眠和喚醒技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種新型智能助眠和自然喚醒的方法及裝置，具體是一種基于虛擬搖擺節(jié)拍和腦電信號(hào)生物反饋的智能助眠和自然喚醒系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]睡眠主要有五個(gè)階段，睡眠I期、2期、3期、4期和快速眼動(dòng)期。這五個(gè)階段周而復(fù)始的循環(huán)，從I期開(kāi)始，然后進(jìn)入快速眼動(dòng)期，再經(jīng)過(guò)2、3、4期，再回到睡眠I期，進(jìn)行下一輪循環(huán)。睡眠I期是入睡期，大腦神經(jīng)Θ波在這個(gè)階段出現(xiàn)，α波減少。人體處于睡眠和欲睡的過(guò)渡期，這個(gè)階段眼球運(yùn)動(dòng)很慢，肌肉松馳下來(lái)，時(shí)而清醒，時(shí)而睡著，這個(gè)時(shí)期很容易完全清醒過(guò)來(lái);在睡眠2期，眼球停止運(yùn)動(dòng)，腦電波頻率降低，這個(gè)時(shí)期腦電波會(huì)出現(xiàn)陣發(fā)性的紡錘梭型波和K復(fù)合波，紡錘梭型波實(shí)際上是α波變異出來(lái)的δ波;在睡眠3期，這個(gè)時(shí)期是中度睡眠期，腦波頻率進(jìn)一步降低，好皮出現(xiàn);在睡眠4期，大腦主要產(chǎn)生δ波，人體進(jìn)入深睡。睡眠的1、
2、3、4期合起來(lái)被稱做慢波睡眠，快速眼動(dòng)期被稱為快波睡眠，在慢波睡眠中，腦電波呈現(xiàn)慢波狀態(tài)，視、嗅、聽(tīng)、觸等感覺(jué)功能減退，肌肉活動(dòng)減弱，呼吸和心跳緩慢。快波睡眠期，心跳和呼吸加快，血壓增高，眼球會(huì)快速運(yùn)動(dòng)，這個(gè)期間人體可能做奇怪的夢(mèng)。睡眠中人大約50 %的時(shí)間是在睡眠2期，20 %時(shí)間在快速眼動(dòng)期，剩下的30 %在其他的三個(gè)時(shí)期。
[0003]睡眠的每一個(gè)階段都與某類大腦活動(dòng)相關(guān)，當(dāng)人腦處于清醒的意識(shí)，精神處于緊張狀態(tài)，這時(shí)呈現(xiàn)的腦電波是β波，腦波在該波段主要頻率范圍在14-30ΗΖ之間，低頻段β波與人體的失眠密切相關(guān)，激發(fā)適度的β波有助于改善情緒、體能和注意力;清醒并且放松的狀態(tài)主要與α波相關(guān)，大約在8ΗΖ-14ΗΖ，在α波為優(yōu)勢(shì)腦波時(shí)，人的意識(shí)清醒，但身體卻是放松的，身心能量耗費(fèi)最少，相對(duì)地腦部所獲得的能量較高，運(yùn)作就會(huì)更加快速、順暢、靈感及直覺(jué)敏銳，腦的活動(dòng)十分活躍，現(xiàn)代科學(xué)積極倡導(dǎo)α波是為人們學(xué)習(xí)與思考的最佳腦波狀態(tài);Θ波的震蕩頻率范圍3ΗΖ-8ΗΖ，腦波處于該頻率時(shí)人的精神處于深度松弛狀態(tài)，注意力高度集中，靈感涌現(xiàn)，創(chuàng)造力空前高漲，對(duì)于觸發(fā)深層記憶、強(qiáng)化長(zhǎng)期記憶等幫助極大，所以，在科學(xué)界稱Θ波為通往記憶與學(xué)習(xí)之門，但是未經(jīng)訓(xùn)練者一旦腦電波降到這么低的頻率，會(huì)很快進(jìn)入睡眠狀態(tài);衫皮在人的睡眠過(guò)程中出現(xiàn)時(shí)頻率一般在1ΗΖ-3ΗΖ之間，在睡眠3期時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)，在睡眠4期成為主要腦波，人只有在睡眠中出現(xiàn)δ腦電波，第二天才能精神飽滿，否貝IJ，即使睡上10個(gè)小時(shí)，在第二天也是精神倦怠。一般定義睡眠3期腦波中δ波出現(xiàn)低于50%，而睡眠4期δ波出現(xiàn)高于50%。
[0004]缺少睡眠或者失眠會(huì)削弱我們的大腦思維活動(dòng)，限制我們的想象力，讓我們的身體得不到休息，總是在疲倦之中。在測(cè)試中，整夜不睡覺(jué)而開(kāi)車所造成的危險(xiǎn)性相當(dāng)于酒后駕車，而且，經(jīng)常缺少睡眠的人群，免疫功能降低，同時(shí)對(duì)胰島素等藥物的藥性敏感性也會(huì)降低，這樣生病時(shí)會(huì)大大削弱藥物的治療作用。與不夠睡眠會(huì)損害人體的健康相反，足夠的睡眠會(huì)更好的促進(jìn)人體的健康。同樣，如果人體從深度睡眠中突然被驚醒，也會(huì)產(chǎn)生疲倦、睡眠不足的感覺(jué)，因此睡熟中的個(gè)體也需要避免突然醒來(lái)，而是自然的從深度睡眠回到淺層睡眠，然后再逐漸醒來(lái)。
[0005]安眠類藥物是最常見(jiàn)的用來(lái)幫助失眠，但是安眠藥物只是在最初的幾個(gè)星期有效，長(zhǎng)期使用，相反會(huì)影響睡眠質(zhì)量，輕度失眠可以良好的睡覺(jué)習(xí)慣來(lái)治療，例如睡覺(jué)前放松自己的心情，洗個(gè)熱水澡，讀一會(huì)兒書等。對(duì)于程度較高的失眠患者，研究人員和科學(xué)家們嘗試采用光和聲音調(diào)制來(lái)改變睡眠習(xí)慣的方法來(lái)改變患者的晝夜生理節(jié)奏，但是其僅僅是把人體帶入睡眠，人體在睡眠時(shí)會(huì)在睡眠1、2、3、4期和快速眼動(dòng)器循環(huán)，大部分時(shí)間并不是處于深睡眠狀態(tài)，休息不好，且容易在睡眠過(guò)程中醒來(lái)?，F(xiàn)有技術(shù)中也沒(méi)有人體喚醒的系統(tǒng)，當(dāng)人體從睡眠醒來(lái)時(shí)并不完全是從第I期睡眠狀態(tài)醒來(lái)，有可能會(huì)從第二或第三期睡眠狀態(tài)直接醒來(lái)，人體就會(huì)覺(jué)得很疲倦，沒(méi)有休息好。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供一種基于虛擬搖擺節(jié)拍和腦電信號(hào)生物反饋的智能助眠和自然喚醒系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用雙耳音頻節(jié)拍，利用腦電波夾帶原理，逐步激發(fā)較低頻率的腦電波用于助眠，反之，則逐步激發(fā)較高頻率的腦電波用于自然喚醒。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]—種新型智能助眠和自然喚醒的方法，首先測(cè)出當(dāng)前腦電波的實(shí)際頻率，然后確定與當(dāng)前腦電波頻率接近的搖擺頻率，該搖擺頻率是將兩個(gè)具有頻率差的音頻，分別傳輸?shù)饺梭w的兩只耳朵，經(jīng)聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)綜合后，在大腦中造成單一音頻在兩耳間搖擺的印象，這樣就在大腦中形成了搖擺的音頻，即搖擺頻率，由于該搖擺頻率與腦電波的頻率接近，因此該搖擺頻率夾帶腦電波的頻率幫助當(dāng)前腦電波的頻率逐漸降低或增加，實(shí)時(shí)測(cè)量腦電波的當(dāng)前實(shí)際頻率，根據(jù)腦電波的當(dāng)前頻率，實(shí)時(shí)調(diào)整兩個(gè)具有頻率差的音頻，直至腦電波的頻率達(dá)到睡眠或喚醒時(shí)所需的目標(biāo)頻率，最終使睡眠者充分睡眠或者自然喚醒。
[0009]當(dāng)測(cè)出當(dāng)前腦電波的實(shí)際頻率已經(jīng)處于睡眠狀態(tài)或清醒狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉音頻，保存數(shù)據(jù)。所述睡眠狀態(tài)是指人體進(jìn)入第三期睡眠狀態(tài)，所述清醒狀態(tài)是指人體進(jìn)入第一期睡眠狀態(tài)。所述第三期睡眠狀態(tài)是指測(cè)量到的當(dāng)前腦神經(jīng)波為衫皮，所述第一期睡眠狀態(tài)是指測(cè)量到的腦神經(jīng)波為α波。
[0010]從當(dāng)前腦電波頻率到最終需要的腦電波頻率之間要經(jīng)過(guò)多級(jí)中間目標(biāo)頻率，多級(jí)中間目標(biāo)頻率通過(guò)多次遞減或遞增最終把腦電波帶到睡眠或者喚醒所需的腦電波頻率;搖擺頻率可根據(jù)腦電波的當(dāng)前頻率，進(jìn)行迭代計(jì)算，從而夾帶腦電波的頻率幫助當(dāng)前腦電波的頻率逐漸降低或增加;具體按照如下方式進(jìn)行:
[0011]a、測(cè)量大腦神經(jīng)狀態(tài)、心率、眼動(dòng)信號(hào)和頭部微動(dòng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；
[0012]b、根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)分析目前睡眠的時(shí)相，得到當(dāng)前腦電波的實(shí)際頻率，比較該實(shí)際頻率和需要達(dá)到睡眠狀態(tài)的目標(biāo)頻率，計(jì)算頻率差；
[0013]C、取當(dāng)前腦波頻率減去上述計(jì)算的十分之一頻率差作為兩個(gè)音頻的頻率差，從而計(jì)算兩個(gè)耳朵各自需要播放的音頻的頻率；
[0014]d、在兩耳分別播放計(jì)算出來(lái)的兩個(gè)音頻，形成音頻差，音頻差與大腦形成頻率夾帶，把腦電波頻率拉低到產(chǎn)生的音頻差的頻率，形成一個(gè)達(dá)到目標(biāo)腦電波頻率的中間頻率；
[0015]e、根據(jù)腦電波頻率被夾帶的當(dāng)下變化，回到步驟a，再次產(chǎn)生更低一點(diǎn)的中間頻率，使腦電波頻率進(jìn)一步被夾帶到較低的頻率；
[0016]f、重復(fù)a到e的步驟，直到腦電波頻率達(dá)到目標(biāo)頻率，也就是睡眠時(shí)呈現(xiàn)出來(lái)的腦電波頻率；
[0017]g、采用a到f的方法，如果逐漸增加中間頻率，則可以達(dá)到把使用者從睡眠中自然喚醒的目的。
[0018]所述最終需要的腦電波頻率可以是達(dá)到睡眠狀態(tài)或者自然喚醒時(shí)需要達(dá)到的腦電波頻率，也可以是根據(jù)使用者自行設(shè)置的時(shí)間所達(dá)到的腦電波頻率。
[0019]所述當(dāng)前腦電波的實(shí)際頻率通過(guò)測(cè)量大腦的腦神經(jīng)狀態(tài)、心率或脈搏、眼動(dòng)信號(hào)和頭部微動(dòng)得到:
[0020]a、大腦的腦神經(jīng)狀態(tài)可以通過(guò)腦電波測(cè)量方法、腦磁測(cè)量方法或者皮質(zhì)信號(hào)測(cè)量方法得到，即采用腦電圖儀、腦磁電儀、或者腦皮質(zhì)電儀技術(shù)設(shè)備；
[0021]b、眼動(dòng)信號(hào)通過(guò)EEG傳感器采集電路和信號(hào)分析來(lái)得到；
[0022]C、心率或者脈搏的測(cè)量通過(guò)傳感器置于前額的動(dòng)脈位置或者眶間動(dòng)脈位置，采用紅外發(fā)射和紅外接收光敏傳感器或采用紅光LED和紅外接收光敏傳感器來(lái)得到；
[0023 ] d、頭部微動(dòng)通過(guò)速度傳感器、加速度傳感器、三維運(yùn)動(dòng)傳感器、三維空間傳感器或攝像照相傳感器測(cè)量頭部的移動(dòng)和方向來(lái)得到。
[0024]所述測(cè)量大腦的腦神經(jīng)狀態(tài)是采集神經(jīng)元中電離子的釋放，所述神經(jīng)元中電離子的釋放是采用腦電儀、腦磁電儀或腦皮質(zhì)電儀來(lái)采集。
[0025]采用導(dǎo)電布作為腦神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)的電極和接地極的方法，所述電極置于頭部的前額上，接地極置于耳垂上。
[0026]所述確定與當(dāng)前腦電波頻率接近的搖擺頻率，該搖擺頻率是在兩耳同時(shí)播放包絡(luò)線為所需要頻率的正弦同頻信號(hào)，但是兩耳播放的音頻信號(hào)的正弦包絡(luò)線的相位不同，這樣會(huì)在中樞神經(jīng)產(chǎn)生正弦波動(dòng)信號(hào)在兩耳間傳播的印象，這個(gè)包絡(luò)線波形傳播的頻率與大腦神經(jīng)活動(dòng)頻率相互作用，形成腦波夾帶。
[0027]所述確定與當(dāng)前腦電波頻率接近的搖擺頻率，該搖擺頻率是在一個(gè)耳機(jī)中播放某個(gè)固定頻率的正弦音頻信號(hào)，在另一個(gè)耳機(jī)中播放與第一個(gè)耳機(jī)同頻率但是相位不同的信號(hào)，同時(shí)調(diào)節(jié)固定正弦頻率和兩耳播放的相位差，形成兩耳間來(lái)回波動(dòng)的印象，形成腦波夾帶。
[0028]所述的音頻是由下述的其中一種方法獲得:I)由系統(tǒng)DSP處理器產(chǎn)生頻率信號(hào)，通過(guò)音頻播放器播放;2)原始音頻信號(hào)保存在音頻存儲(chǔ)器中，通過(guò)音頻處理器在中間控制器的控制下調(diào)用。
[0029]—種新型智能助眠和自然喚醒的裝置，包括助眠設(shè)備和智能手持設(shè)備，所述助眠設(shè)備包括處理器、睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備、人機(jī)交互設(shè)備、電源控制設(shè)備、音頻發(fā)生設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、通訊設(shè)備、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊和鬧鈴，所述睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備包括腦電波傳感器、眼動(dòng)信號(hào)測(cè)量傳感器、心率檢測(cè)傳感器和頭部微動(dòng)傳感器，所述處理器通過(guò)睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備的各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后通過(guò)音頻發(fā)生設(shè)備將節(jié)拍傳入兩耳中對(duì)腦電波頻率進(jìn)行夾帶，并通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，所述助眠設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙、無(wú)線或射頻信號(hào)通訊設(shè)備與智能手持設(shè)備連接。
[0030]所述處理器為微處理器、DSP處理器或計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)為PC或服務(wù)器，該處理器與各傳感器和音頻發(fā)生設(shè)備通過(guò)有線或無(wú)線連接，該處理器根據(jù)各傳感器的信號(hào)判讀人體睡眠狀態(tài)，決定音頻的產(chǎn)生及搖擺頻率，決定助眠系統(tǒng)的休眠與工作狀態(tài)。
[0031]所述人機(jī)交互設(shè)備包括人機(jī)功能按鍵和LED指示燈，所述電源控制設(shè)備包括開(kāi)關(guān)和供電模塊，所述音頻發(fā)生設(shè)備包括音頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、音頻播放器和左右聲道立體聲耳機(jī)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備包括睡眠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所述通訊設(shè)備包括藍(lán)牙和USB。
[0032]所述智能手持設(shè)備包括Android系統(tǒng)和蘋果系統(tǒng)的應(yīng)用APP;所述應(yīng)用APP包括如下功能:
[0033]a、接受睡眠系統(tǒng)上傳的睡眠數(shù)據(jù)和系統(tǒng)設(shè)置數(shù)；
[0034]b、可設(shè)置系統(tǒng)的測(cè)量和分析參數(shù)；
[0035]C、可顯示某段用戶選定時(shí)段的睡眠數(shù)據(jù)和睡眠分析；
[0036]d、顯示睡眠趨勢(shì)；
[0037]e、保存過(guò)去一周、過(guò)去一個(gè)月以及更長(zhǎng)時(shí)間的睡眠數(shù)據(jù)和睡眠分析；
[0038]f、具有進(jìn)一步分析睡眠質(zhì)量的功能，根據(jù)過(guò)去某段時(shí)間的睡眠數(shù)據(jù)，給出用戶睡眠建議；
[0039]g、具備把用戶數(shù)據(jù)保存在手機(jī)本地或者上傳到云端的功能；
[0040]h、可以管理本地或者云端的睡眠數(shù)據(jù)，添加或者刪除睡眠數(shù)據(jù)；
[0041]1、具備用戶交互界面，以便用戶控制睡眠系統(tǒng)或者管理自己的睡眠質(zhì)量數(shù)據(jù)；
[0042]j、具有用戶睡眠質(zhì)量分析算法，用戶可以根據(jù)自己的個(gè)人需要修改睡眠分析參數(shù)；
[0043]k、可以控制睡眠系統(tǒng)的音量，打開(kāi)或者關(guān)閉LED指示燈；
[0044]1、與云服務(wù)器連接，在遠(yuǎn)程保存用戶的歷史數(shù)據(jù)和睡眠分析數(shù)據(jù)；
[0045]m、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作和控制，如音量控制、音量平衡、開(kāi)關(guān)機(jī)、通訊的啟動(dòng)和關(guān)閉、數(shù)據(jù)采集的啟動(dòng)和關(guān)閉、音頻節(jié)拍的啟動(dòng)和關(guān)閉、睡眠追蹤的啟動(dòng)和關(guān)閉。
[0046]所述處理器為DSP處理器，所述睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備的各個(gè)傳感器與DSP處理器形成嵌入式系統(tǒng)，所述DSP處理器通過(guò)Α/D轉(zhuǎn)換器獲得當(dāng)前大腦神經(jīng)狀態(tài)信號(hào)，并分析大腦神經(jīng)的頻譜，根據(jù)頻譜給出大腦的當(dāng)前實(shí)際狀態(tài)。
[0047]所述處理器為計(jì)算機(jī)，所述睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備的各個(gè)傳感器通過(guò)有線或者無(wú)線將采集的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到睡眠時(shí)相，并且產(chǎn)生夾帶音頻節(jié)拍信號(hào)，發(fā)送給音頻發(fā)生設(shè)備。
[0048]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明所具有的有益效果為:
[0049]本發(fā)明測(cè)量腦電波采用了纖維導(dǎo)電布作為電極和接地極，并采用雙耳接地方式來(lái)增加信號(hào)的穩(wěn)定性，并增加人體的舒適度，在通過(guò)測(cè)量腦電波信號(hào)、心率信號(hào)、眼動(dòng)信號(hào)和頭部微動(dòng)信號(hào)的基礎(chǔ)上，全面分析睡眠的時(shí)相，從而計(jì)算出恰當(dāng)頻率的夾帶虛擬搖擺音頻，當(dāng)系統(tǒng)在工作中檢測(cè)到人體的腦電波狀態(tài)進(jìn)入了第一階段的睡眠，系統(tǒng)就開(kāi)始調(diào)節(jié)虛擬搖擺音頻的頻率使之把腦電波夾帶入第二階段睡眠，然后系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測(cè)腦電波，調(diào)節(jié)虛擬搖擺音頻，把睡眠帶入第三階段，再次調(diào)節(jié)虛擬搖擺音頻，直到人體進(jìn)入深度睡眠。此時(shí)停止產(chǎn)生音頻信號(hào)，人體進(jìn)入自然睡眠，當(dāng)未達(dá)到使用者設(shè)置時(shí)間且檢測(cè)到人體處于清醒期或腦電波頻率逼近醒來(lái)閾值時(shí)，再次啟動(dòng)音頻夾帶信號(hào)把人體帶入睡眠。另一方面，逐漸增加夾帶音頻的頻率，與幫助人體睡眠的逐漸降低的夾帶音頻加載順序相反，用逐漸加大的夾帶音頻把腦電波的頻率逐漸增加，從而從睡眠的其他階段慢慢的回到第一階段，達(dá)到自然喚醒的目的。
[0050]本發(fā)明中所述睡眠狀態(tài)是指人體進(jìn)入第三期睡眠狀態(tài)，此時(shí)腦電波呈現(xiàn)為δ波;所述清醒狀態(tài)是指人體進(jìn)入第一期睡眠狀態(tài)，此時(shí)腦電波呈現(xiàn)為α波。
【附圖說(shuō)明】
[0051]下面通過(guò)附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0052]圖1為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖2為本發(fā)明信號(hào)采集和睡眠系統(tǒng)工作原理圖；
[0054]圖3為本發(fā)明腦電波信號(hào)測(cè)量示意圖；
[0055]圖4為本發(fā)明心率信號(hào)測(cè)量示意圖；
[0056]圖5為本發(fā)明多傳感器信息融合示意圖；
[0057]圖6為本發(fā)明睡眠系統(tǒng)總體流程圖；
[0058]圖7為本發(fā)明睡眠測(cè)量和雙耳音頻節(jié)拍助眠軟件流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0060]雙耳音頻節(jié)拍是一個(gè)物理現(xiàn)象，當(dāng)兩個(gè)不同頻率的聲音分別從兩個(gè)耳朵進(jìn)入聽(tīng)覺(jué)中樞，聽(tīng)覺(jué)中樞判斷出兩個(gè)聲音的頻率和相位的不同，例如，當(dāng)100的聲音進(jìn)入左耳，105hz進(jìn)入右耳，聽(tīng)覺(jué)中樞聽(tīng)到兩個(gè)聲音的區(qū)別，大腦就會(huì)感覺(jué)到第三個(gè)頻率(5Hz)的存在，這個(gè)被大腦感覺(jué)到的頻率就是雙耳音頻節(jié)拍。實(shí)際上大腦“聽(tīng)見(jiàn)的”這個(gè)聲音并不存在，因?yàn)椴](méi)有5Hz頻率的聲音信號(hào)進(jìn)入耳朵，而是我們大腦感知到的兩個(gè)音頻信號(hào)的頻率差。當(dāng)大腦感知到這個(gè)低頻信號(hào)，由于腦波夾帶的原理，大腦電波會(huì)開(kāi)始跟蹤追隨這個(gè)頻率，這樣腦波的頻率就會(huì)逐漸與這個(gè)被感知的頻率諧振，從而被帶入到這個(gè)頻率，通過(guò)逐漸的改變兩耳間的音頻的頻率差，大腦電波的頻率就可以被夾帶到較低的頻率范圍，也就是有利于進(jìn)入睡眠的頻率范圍，相反，則帶入腦波頻率到到清醒時(shí)的頻率。
[0061]如圖1所示，本發(fā)明硬件包括DSP處理器、睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備、人機(jī)交互設(shè)備、電源控制設(shè)備、音頻發(fā)生設(shè)備和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊設(shè)備，睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備包括腦電波測(cè)量傳感器、眼動(dòng)信號(hào)測(cè)量傳感器、心率檢測(cè)傳感器和頭部微動(dòng)傳感器，多傳感器融合模塊將腦電波測(cè)量傳感器、眼動(dòng)信號(hào)測(cè)量傳感器、心率檢測(cè)傳感器和頭部微動(dòng)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理和信號(hào)特征提取，通過(guò)模糊數(shù)學(xué)決策傳輸?shù)紻SP處理器中。人機(jī)交互設(shè)備包括人機(jī)按鍵接口和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，電源控制設(shè)備包括開(kāi)關(guān)和供電模塊，音頻發(fā)生設(shè)備包括音頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、音頻播放器和左右聲道立體聲耳機(jī)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊設(shè)備包括睡眠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、USB和藍(lán)牙。
[0062]如圖2所示，睡眠時(shí)相的采集，由于單一傳感器不能可靠準(zhǔn)確的分析出睡眠時(shí)相，本發(fā)明采用多個(gè)傳感器融合的方式。在腦電波信號(hào)不能準(zhǔn)確的采集的情況下(例如翻身時(shí)，脈搏跳動(dòng)頻率偏高時(shí))，通過(guò)采集心率信號(hào)、歷史的腦電波信號(hào)和眼動(dòng)信號(hào)，可以預(yù)測(cè)當(dāng)前的睡眠時(shí)相。心率信號(hào)本身在一定的情況下也可以反應(yīng)睡眠的狀態(tài)。圖中各個(gè)信號(hào)傳感器采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)睡眠時(shí)相分析后，根據(jù)當(dāng)前睡眠時(shí)相，產(chǎn)生音頻節(jié)拍在左右耳間搖擺，搖擺的頻率把腦電波的頻率夾帶到較低的頻率，形成一個(gè)循壞的過(guò)程:測(cè)量-產(chǎn)生節(jié)拍-夾帶腦波-測(cè)量。
[0063]睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備用到的傳感器有:
[0064]1、如圖3所示，腦電波測(cè)量傳感器測(cè)量時(shí)電路由前置測(cè)量電路和初級(jí)儀用放大器、帶通濾波器、陷波濾波器、二次放大電路和Α/D轉(zhuǎn)換器組成。各個(gè)環(huán)節(jié)的電路電子元器件參數(shù)由計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得出。腦電波測(cè)量采用一個(gè)或者多個(gè)電極緊貼頭皮。腦電波信號(hào)由于其微弱性和特殊性，相比于心電和肌電信號(hào)，用普通的測(cè)量?jī)x器是很難檢測(cè)。腦電波信號(hào)的電壓幅值很小，只有5?150μν，絕大部分的腦電信號(hào)幅值都低于50μν，其頻率在0.5-150HZ，極易被外界干擾信號(hào)淹沒(méi)，為了有效的測(cè)量這類信號(hào)，必須采用高放大倍數(shù)、高輸入阻抗的儀用放大器進(jìn)行前級(jí)采集。由于實(shí)際工頻信號(hào)的輻射也會(huì)在很大程度干擾腦電信號(hào)，因此，處理傳統(tǒng)的帶通濾波器外，還要在信號(hào)處理電路中加入陷波濾波器，陷波值為所在區(qū)域的工頻值。整體腦電波測(cè)量電路包含:前置儀用放大器及電路、50Hz陷波器、低通濾波器、高通濾波器、主放大器、Α/D轉(zhuǎn)換器等。兩級(jí)放大器的總放大倍數(shù)大約在20000倍，對(duì)于中國(guó)和歐洲區(qū)，采用50Hz的陷波濾波器，對(duì)于北美區(qū)，采用60Hz的陷波濾波器，前級(jí)帶通濾波器的頻率為
0.5Hz-50Hz。采用14位的Α/D轉(zhuǎn)換器，采樣頻率為500Hz。腦電波的頻譜不是簡(jiǎn)單在同一個(gè)時(shí)間只有一個(gè)頻譜，而是多個(gè)頻率摻雜在一起，需要通過(guò)算法來(lái)分析主頻和輔頻。FFT分析的窗口為512點(diǎn)，移動(dòng)式窗口。
[0065]2、如圖4所示，心率檢測(cè)傳感器測(cè)量時(shí)電路的主要元器件為紅外發(fā)射LED、紅外光敏接收器、放大器、比較器、信號(hào)整形電路和單片機(jī)等組成，采用紅光或者紅外技術(shù)，脈搏的測(cè)量并沒(méi)有采取通過(guò)手指或者從心電測(cè)量中獲得的常規(guī)方法，而是考慮到測(cè)量信號(hào)的同一性，所取得測(cè)量位置為額頭上的眶上動(dòng)脈和額動(dòng)脈，并采用紅外反射式脈搏測(cè)量電路來(lái)分析額動(dòng)脈和眶上動(dòng)脈的血流量。心臟的每一次跳動(dòng)，動(dòng)脈中通過(guò)的血流量會(huì)變化，紅外LED發(fā)射的紅外信號(hào)在經(jīng)過(guò)變化的血流時(shí)，反射到光敏傳感器的光通量會(huì)隨著血流量的變化而變化，變化的幅值和頻率與心率一致，因此檢測(cè)光敏傳感器的光通量變化，就能測(cè)量出心率。
[0066]3、眼動(dòng)信號(hào)測(cè)量傳感器采用腦電波測(cè)量電路的前置電路，公用腦電波信號(hào)采集的電極和公共電極。腦電極采集到的信號(hào)通過(guò)Α/D轉(zhuǎn)換進(jìn)入DSP后，DSP通過(guò)軟件算法把眼動(dòng)信號(hào)和實(shí)際的腦電波信號(hào)分開(kāi)，提取出眼動(dòng)信號(hào)。眼動(dòng)信號(hào)是一個(gè)非周期信號(hào)，相比于腦電波信號(hào)，其表現(xiàn)為巨大的峰值，可以看作為一個(gè)不定時(shí)發(fā)生的腦電波信號(hào)，可以采用模擬量分離原理從原始腦電波信號(hào)中提煉出來(lái)。
[0067]4、頭部微動(dòng)傳感器采用加速度傳感器非接觸測(cè)量人體的輕微動(dòng)作或者翻身，頭動(dòng)等，微動(dòng)傳感器測(cè)量的原理來(lái)自于人體在睡眠過(guò)程中頭部或者身體很少有動(dòng)作，而在清醒的時(shí)候動(dòng)作相對(duì)較多。
[0068]5、如圖5所示，多傳感器融合模塊把上述幾個(gè)傳感器的測(cè)量結(jié)果融合分析出睡眠時(shí)相，是多學(xué)科交叉的新技術(shù)，涉及到信號(hào)處理、概率統(tǒng)計(jì)、信息論、模式識(shí)別、人工智能、模糊數(shù)學(xué)等。本發(fā)明涉及到用各個(gè)傳感器在不同的時(shí)態(tài)或者不同的程度上標(biāo)示了睡眠的狀態(tài)和時(shí)相，但任何一個(gè)傳感器都不能完整的去描述整個(gè)睡眠圖譜，因此本發(fā)明引入了多傳感器信息融合的技術(shù)理論。多傳感器信息融合技術(shù)的項(xiàng)目依賴性很強(qiáng)，沒(méi)有任何一個(gè)算法可以被完整的復(fù)制到另外一個(gè)項(xiàng)目中，每個(gè)項(xiàng)目都依賴于設(shè)計(jì)者根據(jù)傳感器的特征和需要數(shù)據(jù)輸出的要求重新定義信息融合算法。多傳感器融合技術(shù)就像大腦重新綜合數(shù)據(jù)一樣，充分利用多個(gè)傳感器的資源，把對(duì)多個(gè)傳感器觀測(cè)信息加以重新支配和使用，把多個(gè)傳感器在空間和時(shí)間上的冗余或者互補(bǔ)信息依據(jù)某種規(guī)則來(lái)進(jìn)行組合，以獲得對(duì)被測(cè)對(duì)象較完備的一致性解釋或描述。在本項(xiàng)目中，加速度傳感器，腦電波測(cè)量信號(hào)，眼球運(yùn)動(dòng)信號(hào)，脈搏信號(hào)，都在某個(gè)時(shí)段或者某個(gè)程度上描述睡眠的質(zhì)量和時(shí)相，綜合以上傳感器數(shù)據(jù)，能分析得出更準(zhǔn)確的睡眠譜圖。
[0069]人機(jī)交互設(shè)備主要用于系統(tǒng)和用戶之間直接交互作用，用戶通過(guò)人機(jī)按鍵接口設(shè)置系統(tǒng)的測(cè)量參數(shù)和助眠參數(shù)，數(shù)據(jù)保存功能，藍(lán)牙匹配功能等。人機(jī)交互設(shè)備包含系統(tǒng)各種狀態(tài)的LED指示燈，這些指示燈表明系統(tǒng)電池的充電狀態(tài)、藍(lán)牙狀態(tài)、電量狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)和測(cè)量狀態(tài)等。人機(jī)交互設(shè)備還包括一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，可以設(shè)置為鬧鈴。
[0070]電源控制設(shè)備產(chǎn)生丨.08v、1.3V、1.8V、2.5V和3.3V等5種不同的電壓供應(yīng)不同的設(shè)備的要求，由于系統(tǒng)具有測(cè)量、控制、音頻發(fā)生等多種裝置以及核心計(jì)算微處理器，每個(gè)裝置和處理器對(duì)電源有不同的要求，本系統(tǒng)的基本電源為3.7V的可充電鋰電池。
[0071 ]音頻發(fā)生設(shè)備播放的音頻采用WAV、MP3、MP4或者WMV格式。
[0072]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊設(shè)備存取睡眠設(shè)置參數(shù)，腦電波信號(hào)等測(cè)量參數(shù)，用戶基本信息以及每次用戶某個(gè)時(shí)段的睡眠時(shí)相數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以通過(guò)USB或者藍(lán)牙通訊修改、上傳或者下載，用戶通過(guò)手機(jī)等手持設(shè)備中的APP或者個(gè)人電腦中的應(yīng)用程序訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，單個(gè)字符或者批量修改個(gè)人參數(shù)、傳感器測(cè)量參數(shù)、個(gè)人信息設(shè)置參數(shù)和睡眠參數(shù)，睡眠時(shí)相數(shù)據(jù)也可以通過(guò)應(yīng)用上傳到手機(jī)或者計(jì)算機(jī)做時(shí)段睡眠質(zhì)量分析。
[0073]本發(fā)明的程序流程包含兩個(gè)部分:睡眠系統(tǒng)總體流程圖，如圖6所示，睡眠系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行通訊判斷、睡眠時(shí)相測(cè)量程序，并且在助眠需要的情況下，產(chǎn)生雙耳音頻節(jié)拍；睡眠測(cè)量和雙耳音頻節(jié)拍助眠軟件流程圖，如圖7所示，當(dāng)用戶開(kāi)機(jī)，戴上睡眠系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)出上次使用的測(cè)量和助眠參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)延遲一定的時(shí)間，給用戶調(diào)整系統(tǒng)的位置。系統(tǒng)啟動(dòng)各個(gè)傳感器，開(kāi)始睡眠測(cè)量，計(jì)算出用戶的睡眠時(shí)相。系統(tǒng)把當(dāng)前的睡眠時(shí)相保存到本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，以備用戶手機(jī)應(yīng)用或者計(jì)算機(jī)調(diào)用。根據(jù)測(cè)量的睡眠時(shí)相，判斷用戶是否睡著或者在睡眠的哪一個(gè)階段，采用該時(shí)段的腦電波測(cè)量值作為當(dāng)前腦波頻率，計(jì)算出需要的中間腦波頻率，產(chǎn)生出該中間頻率的雙耳節(jié)拍，播放到耳機(jī)。系統(tǒng)連續(xù)測(cè)量用戶的睡眠時(shí)相，產(chǎn)生中間頻率，直到中間頻率到達(dá)睡眠時(shí)腦電波需要呈現(xiàn)的波形的頻率區(qū)，既衫皮形。此時(shí)用戶進(jìn)入中度睡眠狀態(tài)。傳感器繼續(xù)采集睡眠時(shí)相數(shù)據(jù)，音頻發(fā)生設(shè)備停止工作。直到用戶再次醒來(lái)，或者設(shè)備被關(guān)閉，或者測(cè)量傳感器移開(kāi)頭部。
[0074]人體的睡眠模式不是簡(jiǎn)單的進(jìn)入熟睡期就停留在睡眠中，一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)人每晚的睡眠由兩個(gè)或者三個(gè)睡眠周期組成，一般包含兩到三個(gè)深度睡眠，既第三階段和第四階段的睡眠，中間夾雜著幾個(gè)淺層睡眠，既第一階段和第二階段，這樣深度和淺層睡眠互相交替，直到第二天清晨醒來(lái)。
[0075]本發(fā)明在通過(guò)測(cè)量腦電波信號(hào)、心率信號(hào)、眼動(dòng)信號(hào)和頭部微動(dòng)信號(hào)的基礎(chǔ)上，全面的分析睡眠的時(shí)相，可以用來(lái)判斷腦電波頻率的當(dāng)前狀態(tài)，從而計(jì)算出恰當(dāng)頻率的夾帶虛擬搖擺音頻，當(dāng)系統(tǒng)在工作中檢測(cè)到人體的腦電波狀態(tài)進(jìn)入了第一階段的睡眠，系統(tǒng)就開(kāi)始調(diào)節(jié)虛擬搖擺音頻的頻率使之把腦電波夾帶入第二階段睡眠，然后系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測(cè)腦電波，調(diào)節(jié)虛擬搖擺音頻，把睡眠帶入第三階段，再次調(diào)節(jié)虛擬搖擺音頻，直到人體進(jìn)入深度睡眠。此時(shí)停止產(chǎn)生音頻信號(hào)，人體進(jìn)入自然睡眠。這個(gè)周而復(fù)始的調(diào)節(jié)過(guò)程實(shí)際上就是基于不斷的測(cè)量腦電波信號(hào)，根據(jù)腦電波信號(hào)給出夾帶信號(hào)的連續(xù)生物反饋過(guò)程。
[0076]在睡眠中，系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測(cè)腦電波信號(hào)，系統(tǒng)根據(jù)睡眠的需要設(shè)置了一個(gè)腦電波信號(hào)閾值，這個(gè)閾值就是保證人體在睡眠中不會(huì)徹底清醒過(guò)來(lái)的最高腦電波頻率，如果人體在睡眠中被檢測(cè)到腦電頻率開(kāi)始上升，逐漸逼近閾值，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)需要，再次根據(jù)當(dāng)前腦電頻率產(chǎn)生虛擬搖擺夾帶音頻，防止人體清醒過(guò)來(lái)，從而繼續(xù)保持在睡眠之中。
[0077]人體在實(shí)際的睡眠中，達(dá)到兩次深度睡眠后，會(huì)有一個(gè)短暫的清醒期，系統(tǒng)的傳感器此時(shí)會(huì)檢測(cè)到人體的動(dòng)作或者神經(jīng)活動(dòng)，而不是預(yù)期的熟睡。例如，當(dāng)用戶如果把睡眠的期望時(shí)間設(shè)置為9個(gè)小時(shí)，也就是說(shuō)用戶希望睡眠9個(gè)小時(shí)，而實(shí)際系統(tǒng)只檢測(cè)到了 4個(gè)小時(shí)的睡眠時(shí)間，那么在短暫清醒期系統(tǒng)就會(huì)再次啟動(dòng)把人體帶入睡眠。如果系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到了9個(gè)小時(shí)的睡眠，那么系統(tǒng)就會(huì)認(rèn)為人體已經(jīng)得到足夠的睡眠而不會(huì)再次產(chǎn)生音頻夾帶信號(hào)。
[0078]系統(tǒng)根據(jù)具體用戶的睡眠歷史數(shù)據(jù)，找到睡眠中的腦電波的閾值，這樣可以根據(jù)用戶的睡眠模式和周期產(chǎn)生不同的夾帶音頻，幫助用戶保證常規(guī)的睡眠模式，例如一晚上兩到三次深度睡眠，每個(gè)深度睡眠后面是一個(gè)以上的淺層睡眠，確保用戶睡眠的時(shí)相符合實(shí)際情況，符合常規(guī)的人體睡眠和休息習(xí)慣。
[0079]本系統(tǒng)也可以把人體從睡眠中喚醒，一般來(lái)說(shuō)，人體如果從睡眠的第一階段醒來(lái)，人體會(huì)感覺(jué)到休息足夠而精神飽滿，而如果人體在睡眠的第二或者第三階段醒來(lái)，人體會(huì)覺(jué)得很疲倦，感覺(jué)休息不好，而不想起床。因此本發(fā)明在喚醒人體時(shí)，充分考慮到睡眠的階段。最簡(jiǎn)單的方式是在睡眠中不應(yīng)用夾帶音頻，從而人體自然醒來(lái)，但是這種方式很多時(shí)候不適用，因?yàn)槿梭w可能從第二或者第三睡眠階段醒來(lái)。另外一種方式就是加載逐漸增加頻率的夾帶音頻，與幫助人體睡眠的逐漸降低的夾帶音頻的加載的順序相反，用逐漸加大的夾帶音頻把腦電波的頻率逐漸增加，從而從睡眠的其他階段慢慢的回到第一階段，從而達(dá)到自然喚醒的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型智能助眠和自然喚醒的方法，其特征在于:首先測(cè)出當(dāng)前腦電波的實(shí)際頻率，然后確定與當(dāng)前腦電波頻率接近的搖擺頻率，該搖擺頻率是將兩個(gè)具有頻率差的音頻，分別傳輸?shù)饺梭w的兩只耳朵，經(jīng)聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)綜合后，在大腦中造成單一音頻在兩耳間搖擺的印象，這樣就在大腦中形成了搖擺的音頻，即搖擺頻率，由于該搖擺頻率與腦電波的頻率接近，因此該搖擺頻率夾帶腦電波的頻率幫助當(dāng)前腦電波的頻率逐漸降低或增加，實(shí)時(shí)測(cè)量腦電波的當(dāng)前實(shí)際頻率，根據(jù)腦電波的當(dāng)前頻率，實(shí)時(shí)調(diào)整兩個(gè)具有頻率差的音頻，直至腦電波的頻率達(dá)到睡眠或喚醒時(shí)所需的目標(biāo)頻率，最終使睡眠者充分睡眠或者自然喚醒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型智能助眠和自然喚醒的方法，其特征在于:從當(dāng)前腦電波頻率到最終需要的腦電波頻率之間要經(jīng)過(guò)多級(jí)中間目標(biāo)頻率，多級(jí)中間目標(biāo)頻率通過(guò)多次遞減或遞增最終把腦電波帶到睡眠或者喚醒所需的腦電波頻率;搖擺頻率可根據(jù)腦電波的當(dāng)前頻率，進(jìn)行迭代計(jì)算，從而夾帶腦電波的頻率幫助當(dāng)前腦電波的頻率逐漸降低或增加;具體按照如下方式進(jìn)行: a、測(cè)量大腦神經(jīng)狀態(tài)、心率、眼動(dòng)信號(hào)和頭部微動(dòng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)； b、根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)分析目前睡眠的時(shí)相，得到當(dāng)前腦電波的實(shí)際頻率，比較該實(shí)際頻率和需要達(dá)到睡眠狀態(tài)的目標(biāo)頻率，計(jì)算頻率差； C、取當(dāng)前腦波頻率減去上述計(jì)算的十分之一頻率差作為兩個(gè)音頻的頻率差，從而計(jì)算兩個(gè)耳朵各自需要播放的音頻的頻率； d、在兩耳分別播放計(jì)算出來(lái)的兩個(gè)音頻，形成音頻差，音頻差與大腦形成頻率夾帶，把腦電波頻率拉低到產(chǎn)生的音頻差的頻率，形成一個(gè)達(dá)到目標(biāo)腦電波頻率的中間頻率； e、根據(jù)腦電波頻率被夾帶的當(dāng)下變化，回到步驟a，再次產(chǎn)生更低一點(diǎn)的中間頻率，使腦電波頻率進(jìn)一步被夾帶到較低的頻率； f、重復(fù)a到e的步驟，直到腦電波頻率達(dá)到目標(biāo)頻率，也就是睡眠時(shí)呈現(xiàn)出來(lái)的腦電波頻率； g、采用a到f的方法，如果逐漸增加中間頻率，則可以達(dá)到把使用者從睡眠中自然喚醒的目的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型智能助眠和自然喚醒的方法，其特征在于:所述當(dāng)前腦電波的實(shí)際頻率通過(guò)測(cè)量大腦的腦神經(jīng)狀態(tài)、心率或脈搏、眼動(dòng)信號(hào)和頭部微動(dòng)得到: a、大腦的腦神經(jīng)狀態(tài)可以通過(guò)腦電波測(cè)量方法、腦磁測(cè)量方法或者皮質(zhì)信號(hào)測(cè)量方法得到，即采用腦電圖儀、腦磁電儀、或者腦皮質(zhì)電儀技術(shù)設(shè)備； b、眼動(dòng)信號(hào)通過(guò)EEG傳感器采集電路和信號(hào)分析來(lái)得到； C、心率或者脈搏的測(cè)量通過(guò)傳感器置于前額的動(dòng)脈位置或者眶間動(dòng)脈位置，采用紅外發(fā)射和紅外接收光敏傳感器或采用紅光LED和紅外接收光敏傳感器來(lái)得到； d、頭部微動(dòng)通過(guò)速度傳感器、加速度傳感器、三維運(yùn)動(dòng)傳感器、三維空間傳感器或攝像照相傳感器測(cè)量頭部的移動(dòng)和方向來(lái)得到。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種新型智能助眠和自然喚醒的方法，其特征在于:采用導(dǎo)電布作為腦神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)的電極和接地極的方法，所述電極置于頭部的前額上，接地極置于耳垂上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型智能助眠和自然喚醒的方法，其特征在于:所述確定與當(dāng)前腦電波頻率接近的搖擺頻率，該搖擺頻率是在兩耳同時(shí)播放包絡(luò)線為所需要頻率的正弦同頻信號(hào)，但是兩耳播放的音頻信號(hào)的正弦包絡(luò)線的相位不同，這樣會(huì)在中樞神經(jīng)產(chǎn)生正弦波動(dòng)信號(hào)在兩耳間傳播的印象，這個(gè)包絡(luò)線波形傳播的頻率與大腦神經(jīng)活動(dòng)頻率相互作用，形成腦波夾帶。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型智能助眠和自然喚醒的方法，其特征在于:所述確定與當(dāng)前腦電波頻率接近的搖擺頻率，該搖擺頻率是在一個(gè)耳機(jī)中播放某個(gè)固定頻率的正弦音頻信號(hào)，在另一個(gè)耳機(jī)中播放與第一個(gè)耳機(jī)同頻率但是相位不同的信號(hào)，同時(shí)調(diào)節(jié)固定正弦頻率和兩耳播放的相位差，形成兩耳間來(lái)回波動(dòng)的印象，形成腦波夾帶。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型智能助眠和自然喚醒的方法，其特征在于:所述的音頻是由下述的其中一種方法獲得:I)由系統(tǒng)DSP處理器產(chǎn)生頻率信號(hào)，通過(guò)音頻播放器播放;2)原始音頻信號(hào)保存在音頻存儲(chǔ)器中，通過(guò)音頻處理器在中間控制器的控制下調(diào)用。8.—種新型智能助眠和自然喚醒的裝置，其特征在于:包括助眠設(shè)備和智能手持設(shè)備，所述助眠設(shè)備包括處理器、睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備、人機(jī)交互設(shè)備、電源控制設(shè)備、音頻發(fā)生設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、通訊設(shè)備、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊和鬧鈴，所述睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備包括腦電波傳感器、眼動(dòng)信號(hào)測(cè)量傳感器、心率檢測(cè)傳感器和頭部微動(dòng)傳感器，所述處理器通過(guò)睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備的各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后通過(guò)音頻發(fā)生設(shè)備將節(jié)拍傳入兩耳中對(duì)腦電波頻率進(jìn)行夾帶，并通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，所述助眠設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙、無(wú)線或射頻信號(hào)通訊設(shè)備與智能手持設(shè)備連接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型智能助眠和自然喚醒的裝置，其特征在于:所述智能手持設(shè)備包括Android系統(tǒng)和蘋果系統(tǒng)的應(yīng)用APP;所述應(yīng)用APP包括如下功能: a、接受睡眠系統(tǒng)上傳的睡眠數(shù)據(jù)和系統(tǒng)設(shè)置數(shù)； b、可設(shè)置系統(tǒng)的測(cè)量和分析參數(shù)； C、可顯示某段用戶選定時(shí)段的睡眠數(shù)據(jù)和睡眠分析； d、顯示睡眠趨勢(shì)； e、保存過(guò)去一周、過(guò)去一個(gè)月以及更長(zhǎng)時(shí)間的睡眠數(shù)據(jù)和睡眠分析； f、具有進(jìn)一步分析睡眠質(zhì)量的功能，根據(jù)過(guò)去某段時(shí)間的睡眠數(shù)據(jù)，給出用戶睡眠建議； g、具備把用戶數(shù)據(jù)保存在手機(jī)本地或者上傳到云端的功能； h、可以管理本地或者云端的睡眠數(shù)據(jù)，添加或者刪除睡眠數(shù)據(jù)； 1、具備用戶交互界面，以便用戶控制睡眠系統(tǒng)或者管理自己的睡眠質(zhì)量數(shù)據(jù)； j、具有用戶睡眠質(zhì)量分析算法，用戶可以根據(jù)自己的個(gè)人需要修改睡眠分析參數(shù)； k、可以控制睡眠系統(tǒng)的音量，打開(kāi)或者關(guān)閉LED指示燈； 1、與云服務(wù)器連接，在遠(yuǎn)程保存用戶的歷史數(shù)據(jù)和睡眠分析數(shù)據(jù)； m、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作和控制，如音量控制、音量平衡、開(kāi)關(guān)機(jī)、通訊的啟動(dòng)和關(guān)閉、數(shù)據(jù)采集的啟動(dòng)和關(guān)閉、音頻節(jié)拍的啟動(dòng)和關(guān)閉、睡眠追蹤的啟動(dòng)和關(guān)閉。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型智能助眠和自然喚醒的裝置，其特征在于:所述處理器為DSP處理器，所述睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備的各個(gè)傳感器與DSP處理器形成嵌入式系統(tǒng)，所述DSP處理器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器獲得當(dāng)前大腦神經(jīng)狀態(tài)信號(hào)，并分析大腦神經(jīng)的頻譜，根據(jù)頻譜給出大腦的當(dāng)前實(shí)際狀態(tài)。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型智能助眠和自然喚醒的裝置，其特征在于:所述處理器為計(jì)算機(jī)，所述睡眠時(shí)相測(cè)量設(shè)備的各個(gè)傳感器通過(guò)有線或者無(wú)線將采集的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到睡眠時(shí)相，并且產(chǎn)生夾帶音頻節(jié)拍信號(hào)，發(fā)送給音頻發(fā)生設(shè)備。
【文檔編號(hào)】A61M21/00GK105833411SQ201610135572
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月3日
【發(fā)明人】李武庚
【申請(qǐng)人】太原特瑪茹電子科技有限公司