[发明专利]一种睡眠质量改善的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于睡眠监护技术领域，尤其涉及一种睡眠质量改善的系统及方法。

背景技术

睡眠是高等级生物必不可少的复杂生理过程，该过程涉及到从中枢神经到各个身体组织的协调运作，来保证睡眠的正常进行。优质的睡眠是人体在清醒状态下保持充沛的体力和良好的精神的前提条件，而睡眠紊乱则可能导致多种疾病。因此对睡眠质量的客观化评估，对人体健康状态的监测和相关医学研究具有重要意义，并且能够以此为基础制定合理的方案对睡眠质量不佳的患者进行有效的治疗。

研究表明，人类的睡眠过程在由完全清醒进入睡眠阶段后，主要包括两类循环交替进行的过程，分别称其为快速动眼期(REM)与非快速动眼期(NREM)，二者都是构成完整睡眠所必不可少的组成部分。其中，REM期间促进器官活动的交感神经兴奋占优势地位，以快速眼动、肌肉紧张、心率升高和θ波段脑电波出现为主要特征，对应着个体记忆形成的重要阶段；而NREM期间抑制器官活动的副交感神经兴奋占优势地位，以全身放松、呼吸和心率放缓、δ波段脑电波出现为主要特征，对应着个体疲劳恢复和能量储存的重要阶段。目前被公认为临床睡眠检测和分期方法“金标准”的是被称为多导睡眠图(PSG)的一类技术，它需要联合使用多种仪器同时对测试者整晚睡眠中的多路生理信号进行记录，包括有脑电(EEG)、眼动电(EOG)、颌肌电(EMG)、口鼻气流和血氧饱和度等，然后依靠计算机进行自动睡眠分期，再由技术人员依据国际标准进行校正。通常，PSG技术可将睡眠在REM与NREM的基础上，依据各路信号的特点，进一步地将NREM细分为1-4期(S1-S4)，其中S1、S2合称 浅睡期，S3、S4合称深睡期(也称慢波睡眠期，SWS)。然而，采集PSG的信号需要在人体各部位附贴多个电极，造成了极大的不便，也会对睡眠造成干扰从而影响真实的记录结果；另外PSG的测量需要在有专门昂贵设备的地点进行，难以推广至一般家庭医疗监护领域。因此，有必要研究利用其他较为简易和成本低廉的手段对睡眠进行分期的方法。

通过外部无创轻微刺激影响脑电波，从而对睡眠质量进行调控，已经被学术研究证实为行之有效的手段。目前通常用于脑部轻微刺激的较为成熟的方法主要是经颅磁刺激(TMS)，该技术使用磁感应线圈中产生的脉冲磁场透过颅骨影响神经元的突触膜电位，导致感应电流的产生从而改变局部的神经兴奋性来改善睡眠。但其缺点在于需要使用体积庞大的线圈和复杂的激励设备，整体的设备价格也较为昂贵，并不适用于在正常的睡眠过程中使用。此外，在通常的应用场景中，睡眠的监测与刺激仍然是被当作两类独立的设备单独使用，难以形成合力，对睡眠质量不佳的患者起不到最佳的治疗改善效果。

综上所述，如何设计一款结构简单、操作简易且价格低廉的睡眠监护设备，使其同时具备在睡眠条件下针对使用者的睡眠进行分期和刺激的功能，实现针对睡眠质量的一体化评估和刺激改善已成为现有技术中所亟需解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种睡眠质量改善的系统及方法，旨在解决现有的睡眠监护设备结构及操作复杂、成本昂贵，并且无法实现针对睡眠质量的一体化评估和刺激改善的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种睡眠质量改善的系统，包括光电容积脉搏波描记仪、体动记录仪、控制系统主机以及佩戴于用户头部的经颅电刺激仪，所述控制系统主机包括睡眠状态分析模块和经颅刺激控制模块，其中：

所述光电容积脉搏波描记仪，用于采集用户的心率信号，并将所述心率信号发送至所述控制系统主机；

所述体动记录仪，用于采集用户的体动信息，并将所述体动信息发送至所述控制系统主机；

所述睡眠状态分析模块，用于根据所述心率信号和所述体动信息分析得出用户的睡眠状态；

所述经颅刺激控制模块，用于根据所述睡眠状态动态的调整所述经颅电刺激仪的刺激方式和时间，以改善用户的睡眠质量。

在本发明实施例所述的睡眠质量改善的系统中，所述睡眠状态分析模块具体包括：

计算单元，用于根据所述心率信号计算得出所述用户的心率变异性，并通过频域分析获取所述心率变异性中低频分量与高频分量的比值；

第一判断单元，用于根据所述低频分量与高频分量的比值判断用户的睡眠状态为快速动眼期还是为非快速动眼期；

第二判断单元，用于若用户的睡眠状态为非快速动眼期，则根据所述体动信息获取用户的体动幅度和体动频率，并根据所述体动幅度和体动频率判断用户的睡眠状态为浅睡期还是为深睡期。

在本发明实施例所述的睡眠质量改善的系统中，所述第一判断单元具体用于：