基于三波段腦電信號分析的睡眠生物反饋干預(yù)系統(tǒng)設(shè)計.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現(xiàn)人體腦電信號的采集與處理,并解包出經(jīng)芯片處理后信號中人腦Alpha、Beta和Theta三個波段的平均功率值,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)板接收信號并進(jìn)行算法分析,實現(xiàn)準(zhǔn)確檢測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)過長時間訓(xùn)練,逐漸脫離治療系統(tǒng)。
　　隨

3、后,本文對設(shè)計方案各部分進(jìn)行了論述。硬件部分主要分為腦電采集模塊和腦電信號發(fā)送與接收模塊,本文詳細(xì)闡述了兩個模塊的設(shè)計過程及關(guān)鍵技術(shù)的解決方案,其中采集模塊去除了腦電信號的工頻干擾和高頻電磁場干擾,發(fā)送接收模塊實現(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的解包與打包程序設(shè)計,實現(xiàn)信號可靠傳輸;創(chuàng)建了一種檢測人腦狀態(tài)基線的預(yù)測算法,實現(xiàn)對人腦能量狀態(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,實現(xiàn)睡眠信息的聽覺表達(dá)。
　　經(jīng)過作者反復(fù)實驗和測試,證實各個模塊運(yùn)行良好,各項技術(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;(2)信號發(fā)送與接收模塊實現(xiàn)了數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的傳輸;(3)軟件部分預(yù)測算法能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)估計;(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,實現(xiàn)