[發(fā)明專(zhuān)利]一種可增強(qiáng)睡眠的神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110817466.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113398470A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王林;劉鐵軍;王鈺瀟;李靜;曹文鵬;郜東瑞;秦云;汪曼青;謝佳欣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61N1/36
• 分類(lèi)號(hào): A61N1/36;A61M21/02;A61B5/369;A61B5/00;A61M11/00;G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專(zhuān)利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明公開(kāi)一種可增強(qiáng)睡眠的神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)，應(yīng)用于神經(jīng)信號(hào)處理領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有技術(shù)因體積過(guò)大、成本高等因素不適用于睡眠監(jiān)測(cè)與調(diào)控整體的廣泛需求的問(wèn)題，本發(fā)明的調(diào)控系統(tǒng)，包括：微控制器采集單元、計(jì)算終端、腦電采集單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電刺激單元、以及霧化器單元；微控制器采集單元用于實(shí)時(shí)采集被測(cè)對(duì)象的睡眠腦電信號(hào)，計(jì)算終端根據(jù)實(shí)時(shí)采集的睡眠腦電信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得到被測(cè)對(duì)象的睡眠深度信息；計(jì)算終端根據(jù)被測(cè)對(duì)象的睡眠深度信息控制腦電采集單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電刺激單元、以及霧化器單元的工作狀態(tài)；本發(fā)明的系統(tǒng)能提供便攜、有效的睡眠監(jiān)測(cè)與神經(jīng)調(diào)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于神經(jīng)信號(hào)處理領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)合睡眠腦電信號(hào)處理技術(shù)與多模腦活動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

不斷增加的睡眠臨床數(shù)據(jù)量以及居家監(jiān)測(cè)的需求量增加，研究者通過(guò)從睡眠生理信號(hào)中提取出的相關(guān)特征參數(shù)，并通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)睡眠狀態(tài)分類(lèi)，也即睡眠自動(dòng)分期。當(dāng)前監(jiān)測(cè)手段是多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)儀，作為睡眠障礙診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”，該傳統(tǒng)設(shè)備一直以來(lái)存在舒適性差、費(fèi)用昂貴、操作繁雜、識(shí)別率低等缺點(diǎn)，使用場(chǎng)景并不符合慢性病，需規(guī)范、全面、長(zhǎng)期系統(tǒng)管理的要求。同時(shí)具有高效便攜、操作簡(jiǎn)潔、價(jià)格低廉、舒適度高，且無(wú)需專(zhuān)業(yè)操作和睡眠環(huán)境的監(jiān)測(cè)方案，是醫(yī)生和患者普遍訴求。但是部分商業(yè)設(shè)備中提供的結(jié)果難以達(dá)到臨床的信任，可信度低的弊病造成當(dāng)前睡眠自動(dòng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域混亂。改善睡眠的研究中，針對(duì)睡眠調(diào)節(jié)的非侵入式腦刺激方案越來(lái)越凸顯優(yōu)勢(shì)。使用最廣泛的神經(jīng)刺激技術(shù)是重復(fù)經(jīng)顱磁刺激rTMS，可用于長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)LTP和抑制LTD，增強(qiáng)神經(jīng)可塑性，從而實(shí)現(xiàn)物理刺激調(diào)節(jié)神經(jīng)活動(dòng)，已達(dá)到睡眠改善的目的。但是TMS設(shè)備笨重且昂貴，不能被廣泛使用。因此，針對(duì)當(dāng)前診療設(shè)備的監(jiān)護(hù)環(huán)境要求高、分析技術(shù)要求高、費(fèi)用高、院內(nèi)院外使用的缺點(diǎn)，臨床上已提出一種亟待解決的需求：更加科學(xué)、先進(jìn)的新睡眠監(jiān)測(cè)與調(diào)控整體解決方案以替代原有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種可增強(qiáng)睡眠的神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)，通過(guò)采集人體睡眠腦電，監(jiān)測(cè)睡眠深度，識(shí)別睡眠中腦皮層慢振蕩活動(dòng)，通過(guò)對(duì)慢波睡眠階段進(jìn)行閉環(huán)在線的神經(jīng)調(diào)控，在腦電靶相位上向睡眠中大腦傳遞物理刺激，在低延時(shí)高精準(zhǔn)的前提下基于夾帶效應(yīng)達(dá)到增強(qiáng)睡眠的效果。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種可增強(qiáng)睡眠的神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)，包括：腦電采集單元、計(jì)算終端、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電刺激單元、以及霧化器單元；腦電采集單元用于實(shí)時(shí)采集被測(cè)對(duì)象的睡眠腦電信號(hào)，計(jì)算終端根據(jù)實(shí)時(shí)采集的睡眠腦電信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得到被測(cè)對(duì)象的睡眠深度信息；計(jì)算終端根據(jù)被測(cè)對(duì)象的睡眠深度信息控制腦電采集單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電刺激單元、以及霧化器單元的工作狀態(tài)。

計(jì)算終端基于SVM分類(lèi)器，對(duì)實(shí)時(shí)輸入的被測(cè)對(duì)象的睡眠腦電信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)，若分類(lèi)結(jié)果為淺睡眠，則控制電刺激單元與霧化單元工作，當(dāng)分類(lèi)結(jié)果為深度睡眠時(shí)，則停止電刺激單元與霧化單元的工作。

所述腦電采集單元包括放大電路，在計(jì)算終端的控制下用于將睡眠腦電信號(hào)進(jìn)行放大；所述放大電路的輸出電壓與基準(zhǔn)電壓之間包括積分反饋型高通濾波電路。

所述電刺激單元用于在計(jì)算終端的控制下將電流與睡眠腦電信號(hào)的低頻窄帶信號(hào)同步。

所述電流震蕩形式為正弦函數(shù)波形。

所述霧化器用于在在計(jì)算終端的控制下，釋放與白天記憶內(nèi)容相匹配的氣味。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明系統(tǒng)充分考慮到醫(yī)師和患者的便利性，利用新型經(jīng)顱電刺激技術(shù)作為突破口。尤其是交流電刺激，有望改善睡眠質(zhì)量。這種技術(shù)在頭皮上施加低輕度的交流電tACS，以同步腦網(wǎng)絡(luò)的振蕩，增加腦電低alpha和高theta活動(dòng)等。本發(fā)明的系統(tǒng)包括以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明的腦電采集放大器，技術(shù)指標(biāo)符合JJG 954-2000《數(shù)字腦電圖儀以及腦電地形圖儀》以及JJG 1043-2008《腦電圖機(jī)檢定規(guī)程》的規(guī)定，每個(gè)信號(hào)采集通道的共模抑制比均大于100dB，噪聲峰峰值小于1.2μVpp；