[發明專利]基于腦電alpha波的日常睡眠開始時期檢測方法

在審

• 申請號: 201710372974.6
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN108926349A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 呂寶糧;焦影影
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476;A61B5/00;A61B5/0496;A61B5/11
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于腦電alpha波的睡眠開始時期檢測方法，通過采集頭部區域的腦電信號和眼部周圍的垂直眼電信號，并使用攝像頭同時監控錄制面部信息視頻和腦電眼電信號的顯示圖像，然后根據記錄的腦電眼電信號和錄制的面部信息視頻標記出閉眼區間，再使用時頻分析獲得閉眼區間內的alpha波能量變化曲線，在能量變化曲線有顯著下降趨勢時判定睡眠開始；本發明能夠根據腦電alpha波的衰減到消失模式可以直接判定由于睡眠剝奪所產生的睡眠開始時期，快速準確地檢測到對象是否進入睡眠狀態。

技術領域

本發明涉及的是一種醫學領域的技術，具體是一種根據腦電alpha波衰減到消失模式判定日常工作生活中的睡眠開始時期的方法。

背景技術

當人們在睡眠不足或作息安排紊亂時，都會造成一定程度的睡眠剝奪，在此情況下，極容易導致疲勞困倦甚至進入睡眠狀態。在疲勞駕駛領域，由于司機在駕駛過程中進入睡眠而導致的道路交通事故屢見不鮮。在各種疲勞檢測的方法中，腦電信號被認為是檢測疲勞的“金標準”。以往的文獻中，側重研究各種腦電波頻段(alpha波、theta波、beta波、delta波)的能量在疲勞狀態時是否增加或減少，以此來判斷是否疲勞。其中，腦電alpha波相對于其他腦電波有著明顯的正弦震蕩波形且幅度值較高，而被廣泛研究并被用來作為檢查早期疲勞的指標。其中，腦電alpha波相對于其他腦電波有著明顯的正弦震蕩波形且幅度值較高，而被廣泛研究并被用來作為檢查早期疲勞的指標。然而，以往的疲勞駕駛相關研究中，對于如何利用腦電alpha波的變換來檢測疲勞沒有一致結論。一些研究認為alpha波在疲勞時能量會增加，而另外一些研究則認為在疲勞時alpha波能量會減少。而眾所周知的是，在閉眼清醒狀態下，alpha波會出現，但在睜眼時便消失且被beta波替代出現，這就是典型的alpha波阻斷現象。

發明內容

本發明針對現有技術無法檢測由于極度困倦而導致的短暫閉眼事件的缺陷，提出一種基于腦電alpha波的日常睡眠開始時期檢測方法，能夠根據腦電alpha波的衰減到消失模式可以直接判定由于睡眠剝奪所產生的睡眠開始時期，快速準確地檢測到對象是否進入睡眠狀態。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明通過采集頭部區域的腦電信號和眼部周圍的垂直眼電信號，并使用攝像頭同時監控錄制面部信息視頻和腦電眼電信號的顯示圖像，然后根據記錄的腦電眼電信號和錄制的面部信息視頻標記出閉眼區間，再使用時頻分析獲得閉眼區間內的alpha波能量變化曲線，在alpha波能量變化曲線有顯著下降趨勢時判定睡眠開始。

優選地，本發明的實施基于一定程度的睡眠剝奪條件，即由于睡眠不足或平常的睡眠安排被打亂從而形成一定程度上的睡眠欠缺和剝奪。比如，較長時間的不容許睡覺、在平常該睡眠的時間段內內不容許睡覺或要求完成其他安排的任務、以及通過其他外界干擾來降低正常的睡眠質量和時長。

所述的采集是指：根據國際電極配置法(10-20電極配置法)安放頭皮電極以及兩個參考電極，采用但不限于電極帽或單獨使用盤狀電極。

所述的采集，優選使用腦電采集系統比如ESI NeuroScan采集系統記錄實驗者的頭皮枕部的O2導電極)和前額自定義的Fp2*導電極上的腦電數據，其中Fp2*導電極設置在Fp2電極和右眼連接垂直線上的前額中部位置。同時采集眼電數據，即垂直眼電(VEOG，Vertial Electrooculogram)數據，該垂直眼電由位于兩眼兩側的電極信號相減而得到。

在使用ESI NeuroScan采集系統采集數據之前預先進行帶通濾波，范圍為0-30Hz，以便裸眼能清晰地觀察到alpha波的波形變化。

所述的面部信息視頻的采集方式具體是指：使用攝像頭同時監控和錄制實時顯示的實驗者的面部信息視頻以及呈現在ESI NeuroScan采集系統界面上的腦電眼電波形。