基于三波段腦電信號(hào)分析的睡眠生物反饋干預(yù)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、失眠癥,又稱入睡和維持睡眠障礙,是目前在地域、年齡上廣泛分布的一種功能性疾病。治療失眠的方法有很多,腦電生物反饋治療技術(shù)于20世紀(jì)60年代應(yīng)用于對(duì)失眠的治療,腦波音樂技術(shù)也在近些年被用于催眠,其中以腦波催眠音樂技術(shù)為主要代表?；谶@兩種技術(shù)本文設(shè)計(jì)出了一種具有生物反饋功能的音樂干預(yù)治療失眠的小型智能化模型,實(shí)現(xiàn)了生物反饋技術(shù)與腦波音樂技術(shù)在治愈失眠領(lǐng)域的結(jié)合。
　　論文首先介紹了睡眠生物反饋干預(yù)系統(tǒng)的原理,并給出整體架構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

2、其工作原理可概括如下:發(fā)送端用濕電極和專用采集芯片實(shí)現(xiàn)人體腦電信號(hào)的采集與處理,并解包出經(jīng)芯片處理后信號(hào)中人腦Alpha、Beta和Theta三個(gè)波段的平均功率值,經(jīng)藍(lán)牙發(fā)送;基于生物反饋技術(shù)的基本理論,嵌入式開發(fā)板接收信號(hào)并進(jìn)行算法分析,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)人腦接近睡眠的程度并控制腦波催眠音樂的音量,完成生物信息的聽覺表達(dá)。整體設(shè)計(jì)最終目的是使人能夠根據(jù)音量變化自主調(diào)節(jié)腦部狀態(tài),快速趨向睡眠,并經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練,逐漸脫離治療系統(tǒng)。
　　隨

3、后,本文對(duì)設(shè)計(jì)方案各部分進(jìn)行了論述。硬件部分主要分為腦電采集模塊和腦電信號(hào)發(fā)送與接收模塊,本文詳細(xì)闡述了兩個(gè)模塊的設(shè)計(jì)過程及關(guān)鍵技術(shù)的解決方案,其中采集模塊去除了腦電信號(hào)的工頻干擾和高頻電磁場(chǎng)干擾,發(fā)送接收模塊實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的藍(lán)牙無線傳輸。在軟件部分,本文介紹了腦電信號(hào)的解包與打包程序設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)信號(hào)可靠傳輸;創(chuàng)建了一種檢測(cè)人腦狀態(tài)基線的預(yù)測(cè)算法,實(shí)現(xiàn)對(duì)人腦能量狀態(tài)的矯正,并為控制算法提供控制基線;然后基于矯正的能量狀態(tài),提出了一個(gè)睡眠程度值

4、的改進(jìn)求解算法,更加準(zhǔn)確的反映腦部接近睡眠的程度;最后介紹了基于睡眠程度值的音頻音量控制算法與音頻混音程序,實(shí)現(xiàn)睡眠信息的聽覺表達(dá)。
　　經(jīng)過作者反復(fù)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試,證實(shí)各個(gè)模塊運(yùn)行良好,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也基本達(dá)到要求,具體表現(xiàn)為:(1)腦電采集模塊能很好的采集到信噪比較高的腦電信號(hào);(2)信號(hào)發(fā)送與接收模塊實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的傳輸;(3)軟件部分預(yù)測(cè)算法能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)估計(jì);(4)睡眠程度值改進(jìn)算法能更好的表征人腦接近睡眠的程度,實(shí)現(xiàn)