[发明专利]一种基于脑电图生物反馈的睡眠治疗装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于脑电图生物反馈的睡眠治疗装置，又称“好梦发生器”，其特征在于，包括：

脑电电极、放大滤波电路、A/D采样器、测控系统、分析算法模块、刺激信号数据库、D/A输出电路、驱动电路、刺激电极和系统电源；

其中所述脑电电极、放大滤波电路、A/D采样器，测控系统、D/A输出电路、驱动电路以及刺激电极依次顺序连接，所述分析算法模块、刺激信号数据库与测控系统相连接；

所述脑电电极提取脑电信号后，该脑电信号经放大滤波电路无失真放大后，通过A/D采样器将该脑电信号转换为数字信号，经测控系统监测和分析算法模块分析脑电图信号特征，判断受试者所处的睡眠层次；然后，从刺激信号数据库中选择相应刺激信号数据，由D/A输出电路转换为模拟信号输出，并将该信号反馈给刺激电极。

2.根据权利要求1所述的一种基于脑电图生物反馈的睡眠治疗装置，其特征在于，所述电极装置采用以保证脑电信号提取的可靠性的两路电极进行脑电图信号提取，提取位置为治疗者的前额。

3.根据权利要求1所述的一种基于脑电图生物反馈的睡眠治疗装置，其特征在于，所述放大滤波电路装置包括依次顺序连接的将脑电信号提取并无失真放大的前级放大滤波电路、工频陷波电路和后级放大滤波电路。

4.根据权利要求3所述的一种基于脑电图生物反馈的睡眠治疗装置，其特征在于，所述前级放大滤波电路包括一级放大电路和二级放大电路，一级放大电路通过精密仪表放大器来实现，二级放大电路包括顺序连接的一阶低通滤波器和二阶低通滤波器，其中一阶低通滤波器的通带频率为0.5Hz～100Hz，放大增益为10～100倍，二阶低通滤波器品质因数为0.5～10，放大增益为1～10倍。

5.根据权利要求3所述的一种基于脑电图生物反馈的睡眠治疗装置，其特征在于，所述前级放大滤波电路和工频陷波电路之间有一个用于消除两者在连接过程中电阻匹配问题的电压跟随电路。

6.根据权利要求3所述的一种基于脑电图生物反馈的睡眠治疗装置，其特征在于，后级放大滤波电路通过一阶低通滤波器和二阶低通滤波器来实现放大和滤波功能，一阶低通滤波器包括通过调节放大量来调节治疗强度和防止波形截顶失真的滑动变阻器。

7.根据权利要求1所述的一种基于脑电图生物反馈的睡眠治疗装置，其特征在于，所述测控系统选用单片机来实现，A/D采样和D/A输出均采用单片机自带的ADC和DAC。

8.根据权利要求1所述的一种基于脑电图生物反馈的睡眠治疗装置，其特征在于，所述分析算法模块采用过零点频率检测、快速傅里叶分析或均值检测算法和幅度、斜率、频率、均值判据来判断输入脑电波的类型和特征。

9.根据权利要求1所述的一种基于脑电图生物反馈的睡眠治疗装置，其特征在于，电极装置采用两路刺激输出电极，刺激位置为治疗者的前额位置，或者左耳和右耳的耳垂位置。为系统更简化，刺激输出与脑电图采集采用同一对电极，分时使用。

10.根据权利要求1-9任一项所述一种基于脑电图生物反馈的睡眠治疗装置的控制方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

(1)睡眠层次及其与脑电波的对应关系；

(2)提取脑电波的各种标准基波作为实施治疗处方的基本元素，研究并设计了针对不同睡眠层次的刺激处方，建立专门的数据库；

(3)利用电极提取脑电信号，并且经过滤波放大电路进行无失真放大；

(4)将放大信号进行A/D转换，利用分析算法进行处理分析，得到脑电图信号特征；并通过波形显示模块显示此时人体所处状态；

(5)根据脑电图信号特征分析判断此时人体所处的睡眠层次，确定人所处的睡眠节律，包括δ、θ、α、β四种节律；单片机自动调用数据库，选择相应刺激信号数据，输出对应于更深睡眠层次的脑电信号以诱导人体更深入地睡眠。比如，检测到人体处于β节律，则单片机输出比当前节律更低频率的α节律的脑电信号；若检测到人体处于δ节律，说明人体处于睡眠状态，则停止波形输出；

(6)将刺激信号通过D/A转换，通过驱动电路输出到刺激电极，通过中断控制使得单片机响应使用者的某种意外请求，如需要强度调节或结束治疗，若使用者操作失误则返回主菜单重新运行；

(7)将刺激信号通过刺激电极接于人体，诱导治疗者入睡。