用于多相睡眠管理的系统、其操作方法、用于睡眠分析的装置、对当前睡眠相进行分类的方法以及所述系统和所述装置在多相睡眠管理中的用途制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是用于多相睡眠管理的系统以及所述系统的操作方法，其特征在于以下事实：所述系统包含多个组件，例如：用于测量生物信号的电极，用于放大所述生物信号的生物放大器，用于控制各个系统组件(例如生物放大器和加速度计)、以及用于与外部装置通信的微控制器，用于收集与使用者移动频率相关之数据的加速度计，外部装置(例如计算机、平板电脑和移动电话)。本发明专利技术还涉及用于睡眠分析的装置、对当前睡眠相进行分类的方法、以及所述系统和所述装置用于多相睡眠管理的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术的目的是用于多相睡眠管理(polyphasic sleep management)的系统、其操作方法、用于睡眠分析的装置、对当前睡眠相进行分类的方法以及所述系统和所述装置在多相睡眠管理中的用途。本专利技术用于提高多相睡眠的效率，以使多相睡眠模式适应于使用者身体的个体特征、建立多相睡眠的时间表、通知使用者即将发生的与多相睡眠有关的活动。本专利技术也可用于避免与从睡眠状态转换到清醒状态相关的不愉快感觉。睡眠是中枢神经系统的功能状态，周期性地发生并经历昼夜节律，在此期间，没有意识(具有清醒梦除外)并且不发生移动。睡眠的特点是在外部因素的影响下减退。单相睡眠(monophasic sleep)是标准睡眠模式。这是最常见的睡眠方法。其涉及通常在夜间的每天一次的连续睡眠(在4小时内或更短)。此类睡眠的推荐持续时间为7-9小时(取决于生物)。多相睡眠是在24小时内重复、间歇进行的睡眠。这个名字并不是指具体的睡眠模式，而是描述了一组不同的睡眠计划，其共同特征是将单相被睡眠划分为彼此隔开的较短的睡眠/小憩阶段。单相睡眠与多相睡眠的不同主要在于周期(频率和长度)，在这期间我们停留在睡眠状态。因此，在这两种不同模式中的睡眠的各个相也由不同内容来表征。根据美国睡眠医学学会(American Academy of Sleep Medicine，AASM)的睡眠分类阶段，单相睡眠分为以下睡眠阶段：1.W相(觉醒)，觉醒相-EOG中眨眼，意识依赖的快速眼动，困倦期间缓慢、飘忽的眼动；EMG中的高电压得分，发生意识依赖的身体动作；睁着眼睛的EEG：低电压混合活动，以β波(＞13Hz)为主导；闭眼的EEG：低电压混合活动，以α波(8-13Hz)为主导，占到超过了50％的评分时间。2.具有慢眼动的睡眠(简写：NREM-非快速眼动)；其他名称，深度睡眠、慢波睡眠。在该相中，Δ波在脑的电活动中出现。基于慢波的比例将其分为2个阶段：·阶段1，其中环境刺激的意识逐渐降低，在EOG中缓慢、飘忽的眼动，EMG为中等电压评分，EEG评分为低电压混合活动，以θ波(4-8Hz)为主导，占到超过50％的评分时间。·阶段2的特点是缺乏对刺激的反应性，EOG中眼动下降并随后消失，EMG中低电压评分，EEG评分为低电压混合活动，以θ波为主导，存在N2阶段特征性的EEG图形元素：睡眠纺锤波(sleep spindle)和K复合物(K complex)。·阶段3-EOG中缺乏眼动，EOG评分含有来自EEG的高电压慢波，EMG中的低电压评分，EEG中的高压慢θ波(0-2Hz)，占到了超过20％的评分时间。3.R相-具有快速眼动(REM-快速眼动)的睡眠；其他名称：浅睡、异相睡眠。在此相，最常发生梦境，还有彻底的肌肉松弛，这就是为什么做梦运动的人不移动。EOG中的快速眼动，EMG中最低幅度的EMG评分，短暂(位相性)肌肉收缩，EEG中低电压混合活动，以θ和β波为主导，存在表征R阶段的EEG图形元素：锯齿波。因此，为了表征结构体系(architecture)，即睡眠的结构，需要过夜分析三个生理学参数：1.生物电脑功能，其用脑电图(EEG)来评价，将电极放置在左和右脑半球上的头部皮肤上，在额部、中央和枕部区域中，2.眼动，其用眼电图(EOG)来分析-电极横向放置并在左眼下方，还横向放置并在右眼上方。3.肌肉张力，其用肌电图(EMG)分析，将电极放置在颏肌肉上方。睡眠始于NREM相，正常的话持续80-100分钟，随后是REM睡眠相，持续约15分钟。在成人中，这种类型的循环重复4-5次。随着睡眠的持续时间：·慢波睡眠最深阶段(具有Δ波的最高活性)的比例降低；·REM阶段的持续时间提高，至夜晚结束通常持续40分钟左右。多相睡眠REM被认为是最有效的睡眠相，其中脑再生最多。人是单相睡眠，周期性的进入和离开REM睡眠，途经NREM睡眠相。睡眠永远不会始于REM相，为了实现它，首先需要通过所有NREM相。多相睡眠的前提是睡眠量的降低，确切地说是以NREM相为代价(以不同的方式，取决于多相睡眠的模式)，使得机体睡眠主要利用REM睡眠并且使得在睡着的那一刻直接进入REM相，省去NREM相。从单相睡眠转换到多相睡眠的有益效果1)节省时间。建议每天(24小时)单相睡眠的持续时间为大约7至9个小时。随着多相睡眠，可以将睡眠时间缩短至每24小时6.5至2小时，从而每天赢得几个小时的活动/清醒。2)根据研究，典型睡眠时间的频繁变化(也就是轮班工作(shift working)过程中发生的情况)不利于健康。由于转换到多相睡眠，即使频繁转变在白天和夜间工作的情况下，也有机会调节睡眠。这对身体来说健康得多。由于从文明、环境变化导致的睡眠问题(必须延长活动时间或适应不断变化的睡眠时间)，在本领域需要转换到多相睡眠的方法及其管理，以能够实施这些方法的系统和装置。因此，在美国的专利公开号US 8398538中，公开了睡眠管理方法和在所述方法中使用的系统和装置，其中对患者的移动、患者附近的照明、温度和声音进行了分析，使用内置到床中或位于患者的床附近的传感器。该系统主要是针对儿童和老年人并且其主要用途是协助儿童的父母/照顾者优化儿童的睡眠行为(儿童拥有与成人完全不同的睡眠行为)。专利申请US 20130002435和WO 2012170586涉及命名为Jawbone Up的装置，其具有佩戴在手腕上的监视白天和晚上的活动的带(band)形式。白天，所述带利用内部定位加速度计监视穿戴者的运动，计算发生的步数、消耗的卡路里的量等。然而在晚上，所述带监测睡眠，使用称为“活动记录检查(actigraphy)”的方法，其假定REM睡眠时身体瘫痪并且身体不动。以这种方式，所述带区分REM睡眠相和NREM，并基于加速度计收集的数据在进入深度睡眠之前在最合适的时刻唤醒使用者。还知道用于监控用户睡眠的智能手机(smartphone)和平板电脑(tablet)应用，例如Sleep Cycle(iOS)或Sleep as Android(Android)。这些应用使用以下监控睡眠：手机/平板电脑中内置的加速度计，或者Jawbone、FitBit腕带之一，使用以上提到的称作“活动记录检查”的现象，即仅使用所研究的人的移动表征睡眠(清醒/睡眠)和睡眠相(REM/NREM)。基于上述研究的这些应用记录睡眠历史并因此在最合适的时刻(进入深度睡眠之前)唤醒。以上所述的方法、系统和装置不利用参数监视，例如EEG(测量脑电波)、EOG(测量眼动)或EMG(测量肌张力)。它们不包括多相睡眠模式(其中所述使用者被逐渐从单相睡眠引导到多相睡眠)，也不基于使用者数据建立适合于使用者之身体的睡眠时间表。本专利技术主要涉及成年人(18至65岁)，并且其主要假设是帮助使用者从单相睡眠转变多相睡眠。根据本专利技术的用于睡眠测量的装置利用放置在使用者前额上的电极。有了这些，从使用者的身体收集脑活动的电信号(EEG-脑电图学研究)、眼动(EOG-眼电图)和肌张力(EMG-肌电图)。在根据本专利技术的装置中还有加速度计，其从头部收集患者移动的数据。除了像世界上第一个装置那样测量睡眠相(觉醒/睡眠和REM/NREM相)以及在最合适的时刻(在进入深度睡眠之前)本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于多相睡眠管理的系统，其特征在于所述系统包含多个组件，例如：‑用于测量生物信号的电极；‑用于放大所述生物信号的生物放大器；‑用于控制各个系统组件例如生物放大器和加速度计、以及用于与外部装置通信的微控制器；‑用于收集与使用者移动频率相关之数据的加速度计；‑外部装置，例如计算机、平板电脑和移动电话。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.27 PL PL4069571.用于多相睡眠管理的系统，其特征在于所述系统包含多个组件，例如：-用于测量生物信号的电极；-用于放大所述生物信号的生物放大器；-用于控制各个系统组件例如生物放大器和加速度计、以及用于与外部装置通信的微控制器；-用于收集与使用者移动频率相关之数据的加速度计；-外部装置，例如计算机、平板电脑和移动电话。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述系统包含至少3个电极：与所述生物放大器的输入端相连接的用于测量生物信号的两个额部电极和与所述放大器的接地端相连接的中心电极。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述系统还包含两个颧部电极和两个颞部电极。4.根据权利要求1或2或3所述的系统，其特征在于，在所述生物放大器中，所述信号最初通过输入跟随器高通滤波并放大；之后用“双T”型有源滤波器对其进行带阻滤波，接着用具有巴特沃思特性的四级滤波器低通滤波，其同时还放大所述信号，以及使用双向开关实现最后的放大阶段。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于所述微控制器基于由模数转换器接收的生物信号以及来自加速度计的数据对当前睡眠相进行分类，并将所得到的结果传送至所述外部装置。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于所述微控制器通过蓝牙低功耗(BLE)接口与所述外部装置通讯。7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于所述加速度计还将所述微控制器从睡眠模式唤醒。8.用于睡眠分析的装置，其特征在于所述装置包含：-面罩，其充当用于安放在使用者头部上的载体组件，-至少一个PCB板(12，-至少三个电极：与生物放大器(11)的输入端相连接的用于测量生物信号的两个额部电极(1)和与所述放大器(11)的接地端相连接的中心电极(2)，以及-电源(9)，例如蓄电池；其中所述PCB板(12)包含多个组件，例如：-用于控制各个系统组件例如生物放大器(11)和加速度计(7)、以及用于与外部装置通信的微控制器(5)；-用于放大所述生物信号的生物放大器(11)；-用于收集与使用者移动频率相关之数据的加速度计(7)。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述装置还包含集成天线(6)。10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于所述装置还包含至少一个光源(8)，例如单色LED、多色RGB LED、灯泡。11.根据权利要求8或9或10所述的装置，其特征在于所述装置还包含振动组件(10)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡米尔·亚当奇克，雅努什·弗拉切克，克日什托夫·霍伊诺夫斯基，
申请(专利权)人：因泰利临床有限责任公司，
类型：发明
国别省市：波兰;PL