[发明专利]用于评估睡眠生理的心脏动力学交叉谱密度

说明书

本发明包括能够同时处理所测量的心脏信号和运动信号的方法和系统，从所述信号中选择用于交叉谱密度计算的最优心脏信号和运动信号组合，此后，根据各个构成频率和由公共潜在生理状态施加在所述频率上的效应来逐条列举共享信息。该信息被传递通过分类器，其中所述信息被用来量化潜在生理状态，潜在生理状态例如但不限于影响睡眠稳定性的睡眠阶段、睡眠质量和/或睡眠紊乱。例如，通过所描述的方法做出的推断可以被采用，以辅助基于家庭的睡眠分析和患有睡眠紊乱的患者的自动筛选。

优先权声明

本申请要求享有于2015年12月29日提交的临时专利申请No.62/272,223的优先权，依赖于所述临时专利申请的公开内容并且所述临时专利申请的公开内容通过引用整体纳入本文。

技术领域

本发明涉及非侵入式数字健康监测、生理信号处理和生物数据计算的领域。特别地，本发明涉及检测、测量和评估与个体的睡眠阶段/清醒阶段相关的生理状态的系统和方法。

背景技术

睡眠是人类自然、周期性反复出现的不动状态，在此期间神经系统基本上不活动、眼睛闭着、姿势肌放松并且意识几乎暂停。然而，大脑仍然活动。相反，清醒被定义为没有睡觉，且由个体的意识、认识和有意活动来证明。虽然知道睡眠的主要功能是恢复，但是睡眠的确切目的是未知的。检查睡眠剥夺的效应的研究已经表明，有效睡眠对身心健康是关键的。此外，推断睡眠在记忆巩固和神经可塑性方面起关键作用。经历令人满意的睡眠质量是必要的，且已经被证明是影响清醒生活的多个方面，其中精神敏锐度、生产力、身体活力和情绪平衡是最重要的。

睡眠紊乱(也称为睡眠障碍)是睡眠模式的医学紊乱，例如但不限于睡眠性癫痫、阻塞性睡眠呼吸暂停、发作性睡眠病、特发性嗜睡症、猝倒症和夜惊。这些紊乱严重影响患者的生活，且可以从像略微体重增加如此良性的状况变化到像免疫反应减弱、抑郁症以及意外死亡如此严重的状况。

当前，仅存在一种用于睡眠评估的黄金标准方法，即，多导睡眠描记图(PSG)。PSG需要记录大脑动态、血液中的含氧量、心率和呼吸率，以及眼球运动和骨骼肌激活。尽管此方法是综合性的，但是它是昂贵且耗时的，因为它需要被监测的个体在睡眠诊所中度过至少一个晚上。此外，对于一些对象，去睡眠诊所进行监测几乎不可能。例如，农村地区很少具有睡眠诊所或在合理距离内具有这样的设施，使农村居民放弃测试或走很远的距离来进行监测。此外，当对象能够到达睡眠诊所进行睡眠研究时，对象被装配有许多表面电极和接线。在这样的情形下，监测设备可能对对象的睡眠造成不适当的影响，这是由于不适和要求对象改变他们习惯的睡姿造成的。

因此，我们认识到现有的用来评估睡眠阶段的机构极其昂贵、耗时，且对对象造成不可避免的不适。因此，迫切需要一种对对象造成最小不适或没有不适，且以便宜且非侵入方式评估睡眠阶段的机构。

发明内容

所要求保护的发明包括同时利用宽范围的心脏信号和运动信号且以非侵入方式来评估对象的睡眠阶段的计算机实施的方法。一方面，所述方法可以从一系列数据获取设备、数据库和基于云的平台或它们的组合来获得这样的心脏信号和运动信号，所述一系列数据获取设备能够检测和测量这些信号，所述基于云的平台存储和组织这样的信息。一方面，用于交叉谱密度计算的最优信号选自该范围的心脏信号和运动信号，且被共享作为根据各个构成频率和由公共潜在状态施加在所述频率上的效应的逐条列举的信息。此后，该逐条列举的信息被传递通过分类器。然后，该分类器可以将该信息分离成状态，以及对这样的睡眠状态做出推断。一方面，所述状态和推断例如但不限于睡眠阶段、睡眠质量、睡眠稳定性和睡眠紊乱。这些推断可以例如被采用，以辅助基于家庭的睡眠分析和对患有睡眠紊乱的患者的自动筛选。此外，通过数据获取设备所采集的数据还可以通过无线连接和通信而被发送到另外的数据获取设备、移动设备和/或基于云的平台并且在它们之间中继。从数据获取设备、移动设备和/或基于云的平台，信息可以与第三方共享，所述第三方例如但不限于医疗护理、保险和健康护理提供者。

通过阅读和理解具体实施方式和附图，可以认识到本发明的这些和其他方面。