[發明專利]一種基于腦電及眼電的睡眠質量監測儀及其監測方法

在審

• 申請號: 201810827072.1
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109091141A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 張婧文;裴沛東;蔣路茸;徐巧玉
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476;A61B5/0492
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種基于腦電及眼電的睡眠質量監測儀，包括：信號采集模塊、阻抗匹配模塊、前端放大模塊、濾波模塊、數模轉換模塊、處理器、本地存儲模塊、通信模塊、電源模塊和客戶端。本發明還公開了一種監測方法，包括：用采樣電極采集腦電及眼電信號，用右腿驅動電路消除干擾噪聲；腦電及眼電信號依次通過阻抗匹配模塊、前端放大模塊、濾波模塊和數模轉換模塊；處理器用時頻分析方法處理腦電及眼電信號來提取特征信息；客戶端用機器學習的分類器進行睡眠分期，判斷睡眠階段和睡眠質量。本發明提供的睡眠質量監測儀及監測方法能夠在線判斷睡眠時相階段，睡眠質量監測儀比現有睡眠監測儀類產品體積更小、使用更為便捷、佩戴更舒適等優點。

技術領域

本發明涉及可穿戴健康設備領域，特別涉及一種基于腦電及眼電的睡眠質量監測儀及其監測方法。

背景技術

隨著人們生活節奏的加快和工作壓力的加大，睡眠質量較差成為了比較普遍的問題。而腦電及眼電信號可以用來客觀、量化評判斷被試者的睡眠質量，結合心理和藥物手段可以綜合改善人們的睡眠質量。

腦電波是一些自發的有節律的神經電活動，其頻率變動范圍主要在1～30Hz，并可進一步劃分為四個波段，即δ波段(1－3Hz)、θ波段(4－7Hz)、α波段(8－13Hz)、β波段(14－30Hz)。除此之外，在覺醒并專注于某一事時，常可見一種頻率較β波更高的γ波，其頻率為30～80Hz，波幅范圍不定；而在睡眠時還可出現另一些波形較為特殊的正常腦電波，如駝峰波、σ波、λ波、κ-復合波、μ波等。

δ波：頻率為1～3Hz，幅度為20～200μV。當人在嬰兒期或智力發育不成熟、成年人在極度疲勞和昏睡或麻醉狀態下，可在顳葉和頂葉記錄到這種波段。

θ波：頻率為4～7Hz，幅度為5～20μV，在成年人意愿受挫或者抑郁以及精神病患者中這種波極為顯著，但此波為少年(10-17歲)的腦電圖中的主要成分。

α波：頻率為8～13Hz(平均數為10Hz)，幅度為20～100μV，它是正常人腦電波的基本節律，如果沒有外加的刺激，其頻率是相當恒定的，人在清醒、安靜并閉眼時該節律最為明顯，睜開眼睛(受到光刺激)或接受其它刺激時，α波即刻消失。

β波：頻率為14～30Hz，幅度為100～150μV。當精神緊張和情緒激動或亢奮時出現此波，當人從噩夢中驚醒時，原來的慢波節律可立即被該節律所替代。

腦電波或腦電圖是一種比較敏感的客觀指標，不僅可以用于腦科學的基礎理論研究，而且更重要的意義在于它的臨床實踐的應用，與人類的健康息息相關。腦電波仍是目前研究睡眠最客觀的依據，藉由監測睡眠中腦波變化，人們可以區分睡眠中的不同時期。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于腦電及眼電的睡眠質量監測儀，具有通用性和實時性的特點，比現有用于醫療領域的腦電圖儀類產品的體積更小、使用更便捷、佩戴更舒適以及睡眠時相階段判斷更準確。本發明還提供一種基于腦電及眼電的睡眠質量監測方法，可以在線判斷睡眠時相階段。

一種基于腦電及眼電的睡眠質量監測儀，包括：

信號采集模塊，包括用于采集腦電及眼電信號的采樣電極，和用于消除干擾噪聲的右腿驅動電路；

阻抗匹配模塊，連接在信號采集模塊和前端放大模塊之間，用于傳輸過程中，將腦電及眼電信號均傳至信號放大模塊，消除反射回源點的信號；

前端放大模塊，接收信號采集模塊傳輸的腦電及眼電信號并進行放大；

濾波模塊，接收前端放大模塊傳輸的腦電及眼電信號，去除工頻噪聲和肌電干擾；

數模轉換模塊，接收濾波模塊傳輸的腦電及眼電信號，將其模擬信號轉換為數字信號；

處理器，接收數模轉換模塊傳輸的腦電及眼電信號，提取腦電及眼電信號的頻域特征；