[发明专利]一种基于脑电及眼电的睡眠质量监测仪及其监测方法

说明书

本发明公开了一种基于脑电及眼电的睡眠质量监测仪，包括：信号采集模块、阻抗匹配模块、前端放大模块、滤波模块、数模转换模块、处理器、本地存储模块、通信模块、电源模块和客户端。本发明还公开了一种监测方法，包括：用采样电极采集脑电及眼电信号，用右腿驱动电路消除干扰噪声；脑电及眼电信号依次通过阻抗匹配模块、前端放大模块、滤波模块和数模转换模块；处理器用时频分析方法处理脑电及眼电信号来提取特征信息；客户端用机器学习的分类器进行睡眠分期，判断睡眠阶段和睡眠质量。本发明提供的睡眠质量监测仪及监测方法能够在线判断睡眠时相阶段，睡眠质量监测仪比现有睡眠监测仪类产品体积更小、使用更为便捷、佩戴更舒适等优点。

技术领域

本发明涉及可穿戴健康设备领域，特别涉及一种基于脑电及眼电的睡眠质量监测仪及其监测方法。

背景技术

随着人们生活节奏的加快和工作压力的加大，睡眠质量较差成为了比较普遍的问题。而脑电及眼电信号可以用来客观、量化评判断被试者的睡眠质量，结合心理和药物手段可以综合改善人们的睡眠质量。

脑电波是一些自发的有节律的神经电活动，其频率变动范围主要在1～30Hz，并可进一步划分为四个波段，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，在觉醒并专注于某一事时，常可见一种频率较β波更高的γ波，其频率为30～80Hz，波幅范围不定；而在睡眠时还可出现另一些波形较为特殊的正常脑电波，如驼峰波、σ波、λ波、κ-复合波、μ波等。

δ波：频率为1～3Hz，幅度为20～200μV。当人在婴儿期或智力发育不成熟、成年人在极度疲劳和昏睡或麻醉状态下，可在颞叶和顶叶记录到这种波段。

θ波：频率为4～7Hz，幅度为5～20μV，在成年人意愿受挫或者抑郁以及精神病患者中这种波极为显著，但此波为少年(10-17岁)的脑电图中的主要成分。

α波：频率为8～13Hz(平均数为10Hz)，幅度为20～100μV，它是正常人脑电波的基本节律，如果没有外加的刺激，其频率是相当恒定的，人在清醒、安静并闭眼时该节律最为明显，睁开眼睛(受到光刺激)或接受其它刺激时，α波即刻消失。

β波：频率为14～30Hz，幅度为100～150μV。当精神紧张和情绪激动或亢奋时出现此波，当人从噩梦中惊醒时，原来的慢波节律可立即被该节律所替代。

脑电波或脑电图是一种比较敏感的客观指标，不仅可以用于脑科学的基础理论研究，而且更重要的意义在于它的临床实践的应用，与人类的健康息息相关。脑电波仍是目前研究睡眠最客观的依据，藉由监测睡眠中脑波变化，人们可以区分睡眠中的不同时期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于脑电及眼电的睡眠质量监测仪，具有通用性和实时性的特点，比现有用于医疗领域的脑电图仪类产品的体积更小、使用更便捷、佩戴更舒适以及睡眠时相阶段判断更准确。本发明还提供一种基于脑电及眼电的睡眠质量监测方法，可以在线判断睡眠时相阶段。

一种基于脑电及眼电的睡眠质量监测仪，包括：

信号采集模块，包括用于采集脑电及眼电信号的采样电极，和用于消除干扰噪声的右腿驱动电路；

阻抗匹配模块，连接在信号采集模块和前端放大模块之间，用于传输过程中，将脑电及眼电信号均传至信号放大模块，消除反射回源点的信号；

前端放大模块，接收信号采集模块传输的脑电及眼电信号并进行放大；

滤波模块，接收前端放大模块传输的脑电及眼电信号，去除工频噪声和肌电干扰；

数模转换模块，接收滤波模块传输的脑电及眼电信号，将其模拟信号转换为数字信号；

处理器，接收数模转换模块传输的脑电及眼电信号，提取脑电及眼电信号的频域特征；