【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及醫(yī)療健康信息，特別是基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，失眠和睡眠障礙已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)普遍存在的健康問題。研究表明，睡眠不足或睡眠質(zhì)量低下不僅會(huì)導(dǎo)致注意力不集中、記憶力減退，還可能增加患心血管疾病、抑郁癥和代謝性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這一問題，目前市場(chǎng)上已開發(fā)出多種睡眠輔助技術(shù)和設(shè)備，例如通過聲音、燈光、或藥物干預(yù)的助眠裝置。然而，這些技術(shù)大多僅針對(duì)表層睡眠問題進(jìn)行干預(yù)，忽略了人體內(nèi)分泌和晝夜節(jié)律對(duì)睡眠的深層次影響。例如，褪黑激素作為調(diào)節(jié)睡眠節(jié)律的重要激素，其分泌受到光照和晝夜節(jié)律的顯著影響。因此，單一的物理或化學(xué)手段難以實(shí)現(xiàn)對(duì)睡眠質(zhì)量的全面提升。
2、近年來，隨著生物傳感技術(shù)和人工智能算法的快速發(fā)展，基于生理信號(hào)分析的睡眠輔助設(shè)備開始受到關(guān)注。通過采集用戶的心率、腦電波等生物信號(hào)，這些設(shè)備能夠?qū)λ郀顟B(tài)進(jìn)行較為精準(zhǔn)的評(píng)估。然而，目前的設(shè)備往往缺乏對(duì)皮質(zhì)醇激素等內(nèi)分泌信號(hào)的綜合分析能力。皮質(zhì)醇作為人體晝夜節(jié)律的重要標(biāo)志，其水平波動(dòng)直接影響睡眠質(zhì)量和深度。因此，現(xiàn)有技術(shù)在多模態(tài)數(shù)據(jù)融合和晝夜節(jié)律建模方面仍存在顯著不足，導(dǎo)致其睡眠評(píng)估與干預(yù)能力受到限制。此外，現(xiàn)有的睡眠輔助裝置在引導(dǎo)褪黑激素分泌和優(yōu)化用戶睡眠節(jié)律方面的調(diào)控手段尚不完善，未能充分發(fā)揮內(nèi)分泌信號(hào)在睡眠干預(yù)中的潛力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提出了基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)及方法，以解決
技術(shù)介紹
中提到的問題。
2、本專利
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其包括：
4、采集模塊，用于采集用戶的腦電波信號(hào)和心電圖數(shù)據(jù)，通過佩戴式傳感器獲取皮質(zhì)醇激素水平數(shù)據(jù)；
5、模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述采集模塊采集的所述皮質(zhì)醇激素水平數(shù)據(jù)和所述腦電波信號(hào)建立人體晝夜節(jié)律周期模型；
6、睡眠狀態(tài)評(píng)估模塊，用于將所述人體晝夜節(jié)律周期模型與所述采集模塊采集的心電圖數(shù)據(jù)匹配，得到睡眠狀態(tài)評(píng)估結(jié)果；
7、燈光調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述睡眠狀態(tài)評(píng)估模塊的評(píng)估結(jié)果調(diào)節(jié)室內(nèi)燈光，引導(dǎo)褪黑激素分泌，調(diào)節(jié)用戶的睡眠節(jié)律；
8、所述腦電波信號(hào)通過額部貼附式電極陣列采集；
9、所述心電圖數(shù)據(jù)通過胸部多導(dǎo)聯(lián)心電監(jiān)護(hù)電極采集，所述心電監(jiān)護(hù)電極按照標(biāo)準(zhǔn)十二導(dǎo)聯(lián)方式布置；
10、所述皮質(zhì)醇激素水平數(shù)據(jù)通過可穿戴式生物電化學(xué)傳感貼片獲取，所述傳感貼片通過微針陣列無創(chuàng)采集皮膚間質(zhì)液，并利用電化學(xué)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)皮質(zhì)醇濃度。
11、作為本專利技術(shù)所述基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述人體晝夜節(jié)律周期模型的構(gòu)建包括：
12、對(duì)所述皮質(zhì)醇激素水平數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，并繪制皮質(zhì)醇分泌曲線；
13、對(duì)所述腦電波信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻域分解，計(jì)算不同頻段的腦電能量比值，并建立腦電活動(dòng)圖譜；
14、將所述皮質(zhì)醇分泌曲線與所述腦電活動(dòng)圖譜進(jìn)行時(shí)序?qū)R，得到雙變量時(shí)間序列；
15、根據(jù)所述雙變量時(shí)間序列，建立所述人體晝夜節(jié)律周期模型。
16、作為本專利技術(shù)所述基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述皮質(zhì)醇分泌曲線滿足：
17、；
18、其中，表示基線水平，和為傅里葉系數(shù)，為衰減系數(shù)，為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)，為主周期，=1表示24小時(shí)主周期，=2表示12小時(shí)次周期，=3表示6小時(shí)次周期，=4表示3小時(shí)次周期，為時(shí)間變量，為皮質(zhì)醇分泌曲線；
19、所述腦電能量比值的計(jì)算如下式所示：
20、；
21、其中，為特定頻率和時(shí)間下的腦電能量譜密度，為腦電波頻率變量，為頻段權(quán)重函數(shù)，為時(shí)變調(diào)制函數(shù)，為腦電能量比值。
22、作為本專利技術(shù)所述基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述雙變量時(shí)間序列采用下式表示：
23、；
24、其中，為時(shí)間延遲變量，為在特定頻率和時(shí)間下延遲個(gè)單位后的腦電能量比值，為互相關(guān)系數(shù)；
25、所述人體晝夜節(jié)律周期模型采用下式表示：
26、；
27、其中，為皮質(zhì)醇-腦電互相關(guān)的耦合系數(shù)，反映兩者的相互作用強(qiáng)度，為外部時(shí)因子強(qiáng)度，表示拉普拉斯算子，為皮質(zhì)醇動(dòng)力學(xué)耦合系數(shù)，描述皮質(zhì)醇濃度的空間擴(kuò)散特性，為腦電活動(dòng)耦合系數(shù)，表征腦電特征的時(shí)間演化特性，為腦電能量比值的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，反映腦電活動(dòng)的變化速率。
28、作為本專利技術(shù)所述基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：得到所述睡眠狀態(tài)評(píng)估結(jié)果包括：
29、對(duì)所述心電圖數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到心率變異性指標(biāo)；
30、將所述心率變異性指標(biāo)與所述人體晝夜節(jié)律周期模型進(jìn)行時(shí)序?qū)R，建立指標(biāo)-模型映射關(guān)系；
31、基于所述指標(biāo)-模型映射關(guān)系，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)變相關(guān)系數(shù)；
32、基于所述時(shí)變相關(guān)系數(shù)構(gòu)建最終的睡眠狀態(tài)評(píng)分，并根據(jù)所述睡眠狀態(tài)評(píng)分得到睡眠狀態(tài)評(píng)估結(jié)果。
33、作為本專利技術(shù)所述基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述指標(biāo)-模型映射關(guān)系如下式所示：
34、；
35、其中，為耦合函數(shù)：
36、；
37、其中，為心率變異性特征向量，為積分變量，代表在評(píng)估窗口內(nèi)的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，為人體晝夜節(jié)律周期模型在時(shí)刻的預(yù)測(cè)值，為基線耦合強(qiáng)度，為時(shí)間衰減系數(shù)，為周期調(diào)制幅度。
38、作為本專利技術(shù)所述基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：當(dāng)檢測(cè)到所述睡眠狀態(tài)評(píng)分小于等于第一預(yù)設(shè)值且在清晨時(shí)段，判定加強(qiáng)促進(jìn)清醒；逐步提升藍(lán)光波段的輸出強(qiáng)度，照度從第二預(yù)設(shè)值逐步提升至第一預(yù)設(shè)區(qū)間，持續(xù)時(shí)間15-20分鐘；若所述睡眠狀態(tài)評(píng)分開始回升，則維持該照明參數(shù)；若所述睡眠狀態(tài)評(píng)分繼續(xù)下降，則進(jìn)一步增加藍(lán)光比例；
39、當(dāng)所述睡眠狀態(tài)評(píng)分處于中等水平時(shí)，將色溫調(diào)節(jié)至第二預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)，藍(lán)光能量占比控制在第一預(yù)設(shè)比例，照度維持在第三預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)；同時(shí)，持續(xù)監(jiān)測(cè)所述睡眠狀態(tài)評(píng)分的變化率，若出現(xiàn)下降趨勢(shì)，提升藍(lán)光占比和照度；若保持穩(wěn)定或上升，則維持現(xiàn)有參數(shù)配置；
40、當(dāng)所述睡眠狀態(tài)評(píng)分大于等于第三預(yù)設(shè)值且處于夜間時(shí)段，將色溫降至第四預(yù)設(shè)區(qū)間，藍(lán)光能量占比控制在第二預(yù)設(shè)比例以下，照度降至第四預(yù)設(shè)值以下；若所述睡眠狀態(tài)評(píng)分出現(xiàn)異常升高，說明生理節(jié)律受到干擾，此時(shí)進(jìn)一步降低照度至第三預(yù)設(shè)值以下，并將藍(lán)光完全過濾。
41、第二方面，本專利技術(shù)提供了一種基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助方法，其包括：
42、采集用戶的腦電波信號(hào)和心電圖數(shù)據(jù)，通過佩戴式傳感器獲取皮質(zhì)醇激素水平數(shù)據(jù)；
43、根據(jù)所述皮質(zhì)醇激素水平數(shù)據(jù)和所述腦電波信號(hào)，建立人體晝夜節(jié)律周期模型；
44、將所述人體晝夜節(jié)律周期模型與所述心電圖數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到睡眠狀態(tài)評(píng)估結(jié)果；
45、根據(jù)所述睡眠狀態(tài)評(píng)估模塊的評(píng)估本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：包括：
2.如權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述人體晝夜節(jié)律周期模型的構(gòu)建包括：
3.如權(quán)利要求2所述的基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述皮質(zhì)醇分泌曲線滿足：
4.如權(quán)利要求3所述的基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述雙變量時(shí)間序列采用下式表示：
5.如權(quán)利要求4所述的基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：得到所述睡眠狀態(tài)評(píng)估結(jié)果包括：
6.如權(quán)利要求5所述的基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述指標(biāo)-模型映射關(guān)系如下式所示：
7.如權(quán)利要求6所述的基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述調(diào)節(jié)室內(nèi)燈光包括：
8.一種基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助方法，基于權(quán)利要求1~7任一所述的基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：包括：
2.如權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述人體晝夜節(jié)律周期模型的構(gòu)建包括：
3.如權(quán)利要求2所述的基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述皮質(zhì)醇分泌曲線滿足：
4.如權(quán)利要求3所述的基于內(nèi)分泌偵測(cè)的睡眠輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述雙變量時(shí)間序列采用下式表示：
5.如權(quán)利要求4所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于松妍，李菲，高敏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：吉林大學(xué)第一醫(yī)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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