基于三波段腦電信號分析的睡眠生物反饋干預系統(tǒng)設計.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于20世紀60年代應用于對失眠的治療,腦波音樂技術也在近些年被用于催眠,其中以腦波催眠音樂技術為主要代表?；谶@兩種技術本文設計出了一種具有生物反饋功能的音樂干預治療失眠的小型智能化模型,實現(xiàn)了生物反饋技術與腦波音樂技術在治愈失眠領域的結合。
　　論文首先介紹了睡眠生物反饋干預系統(tǒng)的原理,并給出整體架構設計方案。

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,經藍牙發(fā)送;基于生物反饋技術的基本理論,嵌入式開發(fā)板接收信號并進行算法分析,實現(xiàn)準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。整體設計最終目的是使人能夠根據(jù)音量變化自主調節(jié)腦部狀態(tài),快速趨向睡眠,并經過長時間訓練,逐漸脫離治療系統(tǒng)。
　　隨

3、后,本文對設計方案各部分進行了論述。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,本文詳細闡述了兩個模塊的設計過程及關鍵技術的解決方案,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、的改進求解算法,更加準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。
　　經過作者反復實驗和測試,證實各個模塊運行良好,各項技術指標也基本達到要求,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)軟件部分預測算法能夠實現(xiàn)準確的數(shù)據(jù)估計;(4)睡眠程度值改進算法能更好的表征人腦接近睡眠的程度,實現(xiàn)