基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及智能睡眠脑调控领域，为了快速消除睡眠惰性，提供了基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置，包括：脑电采集模块，脑电信号处理模块，数据传输模块及刺激模块。基于脑电调节警觉性的智能光刺激方法，包括：步骤1、采集脑电信号并对其进行预处理；步骤2、根据预处理后的脑电信号计算困倦程度及警觉程度，并根据困倦程度及警觉程度生成控制指令；步骤3、刺激模块根据控制指令对使用者进行相应刺激。采用上述方式可以帮助使用者快速消除睡眠惰性，提高个体的警觉性。高个体的警觉性。高个体的警觉性。

【技术实现步骤摘要】
基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置及方法


[0001]本专利技术涉及智能睡眠脑调控
，具体是一种基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置及方法。

技术介绍

[0002]睡眠惰性是睡眠和觉醒之间复杂过渡的一部分，它指的是醒来后立即出现的一段短暂的警惕性下降、意识混乱、认知和行为表现受损的时期。在这段时间里，大多数人都有昏昏沉沉、醒来不完全的感觉，人们倾向于重新进入睡眠。通常情况下，睡眠惰性可以持续15到30分钟，对于一个睡眠不足的人来说，它可以持续到4个小时。睡眠惰性会影响一个人的警觉性、视觉、沟通、反应时间和决策能力。人在醒来后3分钟内的决策能力只有入睡前最佳决策能力的0.5％左右。如果警觉性和注意力降低，决策能力会下降到50％。醒来后30分钟，决策能力仍可能比最佳表现低20％。决策能力的低下容易造成安全事故，如在交通运输中，从睡眠中醒来后，由于睡眠惰性，空中和道路交通都容易发生事故，因为驾驶涉及到不同的认知、知觉、运动和决策技能。
[0003]光照是重要的授时因子，会影响昼夜节律，并直接影响觉醒、情绪和认知，这些现象被称非成像光学功能。生理对光的反应取决于暴露的光强和持续时间等。通过增加光暴露的强度和时间，可有效缓解睡眠惰性，提高个体的警觉性。

技术实现思路

[0004]为了快速消除睡眠惰性，同时提高个体的警觉性，本专利技术提供了一种基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置及方法。
[0005]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0006]基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置，包括：
[0007]脑电采集模块：用于采集脑电信号；
[0008]脑电信号处理模块：用于根据脑电信号计算困倦程度及警觉程度，并根据困倦程度及警觉程度生成控制指令；
[0009]数据传输模块：用于将脑电信号处理模块生成的控制指令传输至刺激模块；
[0010]刺激模块：用于根据控制指令对使用者进行相应刺激。
[0011]进一步地，所述刺激模块为光照模块、震动模块和/或音乐模块。
[0012]进一步地，当所述刺激模块为光照模块时，通过控制光照强度进行刺激。
[0013]基于脑电调节警觉性的智能光刺激方法，应用于基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置，包括：
[0014]步骤1、采集脑电信号并对其进行预处理；
[0015]步骤2、根据预处理后的脑电信号计算困倦程度及警觉程度，并根据困倦程度及警觉程度生成控制指令；
[0016]步骤3、刺激模块根据控制指令对使用者进行相应刺激。
[0017]进一步地，所述预处理包括去除基线、带通滤波。
[0018]进一步地，所述步骤2计算困倦程度的具体步骤包括：
[0019]步骤211、获取预处理后同一时间不同电极之间所采集的脑电信号的瞬时相位；
[0020]步骤212、分别计算任意两个电极对应的瞬时相位差φ
mn
(t)及锁相值PLV
mn
，，其中，j是虚数单位，N是脑电信号的长度；
[0021]步骤213、计算所有电极对应的总体锁相值PLV，
[0022]进一步地，所述步骤2计算警觉程度的具体步骤包括：
[0023]步骤221、脑电信号做离散傅里叶变换，并计算脑电信号的总能量值E
all
、alpha频段的能量值E
alpha
及gamma频段的能量值E
gamma
；
[0024]步骤222、分别计算alpha频段、gamma频段的能量值与总能量值的比值r
alpha
和r
gamma
；
[0025]步骤223、计算总警觉程度r
alert
，r
alert
＝r
alpha
+r
gamma
。
[0026]进一步地，所述刺激模块为光照模块。
[0027]进一步地，所述步骤2根据困倦程度及警觉程度生成控制指令的具体步骤为：
[0028]比较r
alert
与PLV：
[0029]若PLV>r
alert
，则光照强度lux＝lmax
×
(PLV
‑
r
alert
),lmax表示最大光强；
[0030]若PLV≤r
alert
，则比较r
gamma
与r
alpha
：
[0031]若r
alpha
>r
gamma
，则lux＝lmax
×
r
alert
‑
PLV
×
r
alpha
/r
alert
；
[0032]若r
alpha
≤r
gamma
，则lux＝lmax
×
r
alert
‑
PLV
×
(r
gamma
‑
r
alpha
)/r
alert
；
[0033]若r
alert
>预设值，则停止刺激，所述预设值用于判断睡眠惰性是否被消除。
[0034]进一步地，所述预设值为0.9。
[0035]本专利技术相比于现有技术具有的有益效果是：根据脑电信号实时计算困倦程度及警觉程度，并根据困倦程度及警觉程度生成控制指令对刺激模块的相关参数进行调整，以帮助使用者快速消除睡眠惰性，同时提高个体的警觉性。
附图说明
[0036]图1为基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置的系统结构图；
[0037]图2为基于脑电调节警觉性的智能光刺激方法的流程图；
[0038]图3为光照强度的控制流程图；
[0039]图4为光照模块设置方式示意图。
具体实施方式
[0040]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0041]如图1所示，基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置，包括：
[0042]脑电采集模块：用于采集脑电信号；在本例中，根据10
‑
20国际标准导联系统，采集C4、F4和O2三导脑电信号，脑电监测周期30秒，监测时长上限为40分钟；
[0043]脑电信号处理模块：用于根据脑电信号计算困倦程度及警觉程度，并根据困倦程度及警觉程度生成控制指令；
[0044]数据传输模块：用于将脑电信号处理模块生成的控制指令传输至光照模块；数据传输可以采用有线传输也可采用无线传输；
[0045]刺激模块：用于根据控制指令对使用者进行相应刺激，通过刺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置，其特征在于，包括：脑电采集模块：用于采集脑电信号；脑电信号处理模块：用于根据脑电信号计算困倦程度及警觉程度，并根据困倦程度及警觉程度生成控制指令；数据传输模块：用于将脑电信号处理模块生成的控制指令传输至刺激模块；刺激模块：用于根据控制指令对使用者进行相应刺激。2.根据权利要求1所述的基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置，其特征在于，所述刺激模块为光照模块、震动模块和/或音乐模块。3.根据权利要求2所述的基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置，其特征在于，当所述刺激模块为光照模块时，通过控制光照强度进行刺激。4.基于脑电调节警觉性的智能光刺激方法，应用于权利要求1
‑
3任意一项所述的基于脑电调节警觉性的智能光刺激装置，其特征在于，包括：步骤1、采集脑电信号并对其进行预处理；步骤2、根据预处理后的脑电信号计算困倦程度及警觉程度，并根据困倦程度及警觉程度生成控制指令；步骤3、刺激模块根据控制指令对使用者进行相应刺激。5.根据权利要求4所述的基于脑电调节警觉性的智能光刺激方法，其特征在于，所述预处理包括去除基线、带通滤波。6.根据权利要求4所述的基于脑电调节警觉性的智能光刺激方法，其特征在于，所述步骤2计算困倦程度的具体步骤包括：步骤211、获取预处理后同一时间不同电极之间所采集的脑电信号的瞬时相位；步骤212、分别计算任意两个电极对应的瞬时相位差φ
mn
(t)及锁相值PLV
mn
，，其中，j是虚数单位，N是脑电信号的长度；步骤213、计算所有电极对应的总体锁相值PLV，7.根据权利要求6所述的基于脑电调节警觉性的智能光刺激方法，其特征在于，所述步骤2计算警觉程度的具体步骤包括：步骤221、脑电信号做离散傅里叶变换，并计算脑电信号的总能量值E
all
、alpha频段的能量值E
alpha
及gamma频段的能量值E
gamma
；步骤222、分别计算alpha频段、gamma频段的能量值与总能量值的比值r
alpha<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林，刘铁军，赵亚辉，丁钦，马茂林，任俊如，
申请(专利权)人：四川脑科学与类脑智能研究院，
类型：发明
国别省市：