本發(fā)明屬于電子醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于聲波控制的睡眠改善裝置和方法。

背景技術(shù)：

失眠是一種常見的生理心理疾患，失眠是指無法入睡或無法保持睡眠狀態(tài)，導(dǎo)致睡眠不足,又稱入睡和維持睡眠障礙。各種原因引起入睡困難、睡眠深度或頻度過短、早醒及睡眠時(shí)間不足或質(zhì)量差等。長期失眠會(huì)對正常生活和工作產(chǎn)生明顯影響，甚至引發(fā)嚴(yán)重的意外事故。隨著時(shí)代的發(fā)展，隨著現(xiàn)在人的生活節(jié)奏加快，社會(huì)壓力增大，越來越多的人處于焦慮和擔(dān)憂的狀態(tài)，患失眠的人越來越多，失眠雖然不屬于危重疾病，但妨礙人們正常生活、工作、學(xué)習(xí)和健康。

對于睡眠障礙問題，現(xiàn)在主要有藥物治療、心理治療、物理治療等手段，其中大多數(shù)以幾種方式相結(jié)合治療。藥物治療主要采用安眠藥并輔以心理治療進(jìn)行。理想的安眠藥應(yīng)該具備能讓人快速睡眠，對睡眠結(jié)構(gòu)不造成紊亂，無宿醉作用，不引起人體的耐藥性、依賴性、成癮性、無活性代謝產(chǎn)物及同其他藥物無相互作用等條件。但是，目前市場上還沒有符合上述要求的藥物?，F(xiàn)在一般的安眠藥都是通過抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使人入睡。有的安眠藥在開始服用時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)乏力、精神不振、記憶力衰退、注意力渙散等，長時(shí)間使用會(huì)產(chǎn)生體內(nèi)滯留，或者是由于用量不當(dāng)，都會(huì)造成體內(nèi)藥物的積聚，療效下降，影響睡眠結(jié)構(gòu)。

心理治療包括森田療法、認(rèn)知行為療法、音樂療法、精神分析以及漂浮療法等在內(nèi)的許多心理療法對由緊張、抑郁、興奮、焦慮、恐懼等情緒引起的失眠治療具有不可替代的效果，這些有心理因素引起的失眠必須通過消除心理障礙才能得以根治。在目前的臨床實(shí)際中，由于諸多條件的限制，心理咨詢和心理治療還難以普遍展開。

此外，新興起的非藥物治療失眠的方法還有物理療法，物理療法常采用聲、光、電、磁等手段作用于人體，以穩(wěn)定患者情緒，進(jìn)而誘導(dǎo)睡眠。物理治療雖然見效慢，但是沒有藥物治療對肝腎的損害，也不會(huì)引起宿醉效應(yīng)，因此可以長期使用。比如天津大學(xué)的林冬冬等人所研制的連續(xù)經(jīng)顱刺激系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以產(chǎn)生交變磁場，通過這種交變磁場可以以很小的衰減穿過頭皮，顱骨和腦組織，并在腦內(nèi)產(chǎn)生反向感應(yīng)電流，刺激腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)睡眠控制區(qū)域的神經(jīng)元，引起神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞等電生理和生物化學(xué)變化，從而對大腦的睡眠活動(dòng)區(qū)域加以有效誘導(dǎo)、控制睡眠過程，解決失眠問題。但是，該系統(tǒng)產(chǎn)生的交變磁場的參數(shù)需要由電腦端設(shè)置，并經(jīng)過有線傳輸，功耗高，便攜性差且電腦存在對睡眠不利的電磁輻射。另外，系統(tǒng)通過大線圈產(chǎn)生能覆蓋整個(gè)大腦的磁場，但是并不是大腦的所有部位都適合磁場刺激，因此該方法是有缺陷的。有鑒于此，本發(fā)明提出一種基于聲波控制的睡眠改善裝置和方法，通過聲波通信實(shí)現(xiàn)無線控制，可減少額外的電磁輻射；采用分部式線圈產(chǎn)生誘眠磁場，可以對數(shù)個(gè)控制睡眠的區(qū)域作精準(zhǔn)刺激，同時(shí)具有攜帶方便，功耗低等特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有失眠療法的不足，本發(fā)明提出了一種基于聲波控制的睡眠改善裝置和方法，使用聲波通信方式控制磁場的變化治療失眠。

一種基于聲波控制的睡眠改善裝置，其包括手機(jī)客戶端和誘眠磁場產(chǎn)生端，兩者之間通過無線通信連接；手機(jī)客戶端負(fù)責(zé)發(fā)送指令調(diào)節(jié)磁場的變化模式，變化模式的內(nèi)容包括波形、頻率范圍、幅度和持續(xù)時(shí)間；誘眠磁場產(chǎn)生端負(fù)責(zé)接收指令，并解析相應(yīng)信息，通過分布式線圈產(chǎn)生相應(yīng)變化的磁場，對數(shù)個(gè)控制睡眠的區(qū)域作刺激，以誘導(dǎo)睡眠。

進(jìn)一步地，所述的手機(jī)客戶端包括人機(jī)交互界面、數(shù)據(jù)分析處理單元和音頻硬件單元；其中，人機(jī)交互界面負(fù)責(zé)用戶控制參數(shù)的輸入，并向用戶顯示當(dāng)前裝置的工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)分析處理單元的主要功能是根據(jù)用戶輸入的控制參數(shù)，生成指令代碼，并將代碼按照設(shè)定的方式進(jìn)行編碼和調(diào)試，同時(shí)也對從誘眠磁場產(chǎn)生端接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼；音頻硬件單元為手機(jī)的麥克風(fēng)和喇叭，其中麥克風(fēng)用來接收來自誘眠磁場產(chǎn)生端的反饋音頻信號(hào)，喇叭用來將經(jīng)過編碼，調(diào)制的用戶控制指令以音頻的形式發(fā)送給誘眠磁場產(chǎn)生端。

進(jìn)一步地，所述手機(jī)客戶端是一個(gè)含可實(shí)現(xiàn)聲波通信的app的智能手機(jī)或者其它智能終端,

進(jìn)一步地，所述誘眠磁場產(chǎn)生端包括控制模塊、功率放大器模塊、線圈組模塊和電源模塊；其中，控制模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與手機(jī)客戶端的聲波通信，并且處理接收到的聲波信號(hào)數(shù)據(jù)，在從中解析出指令信息，然后通過喇叭向手機(jī)客戶端發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，同時(shí)根據(jù)指令通過d/a（數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊）轉(zhuǎn)換產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)；功率放大器模塊主要用于放大控制模塊的所述電壓信號(hào)，且放大倍數(shù)受控制模塊控制，并將信號(hào)通過數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)線輸出到線圈組模塊，產(chǎn)生按照控制指令的電流，從而產(chǎn)生按照指令變化的磁場；線圈組模塊負(fù)責(zé)產(chǎn)生變化的磁場，其由兩個(gè)以上的線圈并聯(lián)組成，線圈印刷在用柔性電路板上，線圈組模塊用防水、絕緣的柔性材料封裝，線圈組模塊通過數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)線與功率放大器模塊相連；電源模塊主要負(fù)責(zé)給控制模塊和功率放大器模塊供電，支持外部充電。

上述一種基于聲波控制的睡眠改善裝置的工作方法，其工作步驟具體如下：

步驟1：通過外接電源給裝置的電源模塊充電，讓裝置保持在能持續(xù)工作的狀態(tài)；

步驟2：當(dāng)誘眠磁場產(chǎn)生端的錄音按鈕按下后，控制模塊開始進(jìn)行錄音，然后手機(jī)客戶端發(fā)送指令信號(hào)；

步驟3：經(jīng)過設(shè)定的一段時(shí)間后，控制模塊自動(dòng)關(guān)閉錄音，得到錄音數(shù)據(jù)，然后清空錄音緩存；

步驟4：若控制模塊未能在錄音數(shù)據(jù)中解析出手機(jī)發(fā)出的合理的指令，則通過喇叭向手機(jī)客戶端發(fā)送解析失敗的信息，回到步驟2，若成功解析出合理的指令，則通過喇叭向手機(jī)客戶端發(fā)送解析成功的信息，進(jìn)入步驟5；

步驟5：控制模塊按照指令解析出波形數(shù)據(jù)的相應(yīng)參數(shù)信息，并由d/a產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)，同時(shí)控制功率放大器將該信號(hào)放大到設(shè)定的幅度，然后該信號(hào)輸出到線圈組模塊產(chǎn)生按照指令變化的磁場。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

1.本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)巧妙，通過分布式線圈產(chǎn)生相應(yīng)變化的磁場，可以對數(shù)個(gè)控制睡眠的區(qū)域作精準(zhǔn)刺激，以誘導(dǎo)睡眠；

2.本發(fā)明裝置產(chǎn)生的數(shù)控變化的磁場可使人更容易入眠，睡眠質(zhì)量更好，不容易驚醒，加快疲勞的恢復(fù)。

3.本發(fā)明通過物理的方式，由絕緣的材料隔絕，使用安全，并且本發(fā)明的通信方式采用聲波通信方式，減少額外的電磁輻射，副作用小。

4.本發(fā)明的誘眠磁場產(chǎn)生端的主體由柔性材料構(gòu)成，收納簡單，攜帶方便，同時(shí)手機(jī)客戶端可以是一臺(tái)人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵贰謾C(jī)，通過聲波與誘眠磁場產(chǎn)生端實(shí)現(xiàn)無線通信，結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)。

附圖說明

圖1是實(shí)例中基于聲波控制的睡眠改善裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是實(shí)例中所述誘眠磁場產(chǎn)生端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實(shí)例中基于聲波控制的睡眠改善裝置的工作步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)不限于此。

圖1為基于聲波控制的睡眠改善裝置的結(jié)構(gòu)框圖。其中所述裝置中的手機(jī)客戶端101的主要功能為用戶提供一個(gè)可視化的操作界面，包括人機(jī)交互界面201，數(shù)據(jù)分析處理單元202，音頻硬件單元203三個(gè)部分。其中，人機(jī)交互界面201負(fù)責(zé)用戶控制參數(shù)的輸入，并向用戶顯示當(dāng)前裝置的工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)分析處理單元202的主要功能是根據(jù)用戶輸入的控制參數(shù)，生成指令代碼，并將代碼進(jìn)行編碼和調(diào)試，同時(shí)也對從誘眠磁場產(chǎn)生端102接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，解碼；音頻硬件單元203為手機(jī)的麥克風(fēng)和喇叭，其中麥克風(fēng)用來接收來自誘眠磁場產(chǎn)生端102的反饋音頻信號(hào)，喇叭用來將發(fā)送經(jīng)過編碼，調(diào)制的用戶控制指令以音頻的形式發(fā)送給誘眠磁場產(chǎn)生端102。

所述裝置的誘眠磁場產(chǎn)生端102包括控制模塊301，功率放大器模塊302，線圈組模塊303，電源模塊304。其中，控制模塊301負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與手機(jī)客戶端101的聲波通信，并且處理接收到的聲波信號(hào)數(shù)據(jù)，在從中解析出指令信息，然后通過喇叭向手機(jī)客戶端101發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，同時(shí)根據(jù)指令通過d/a（數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊）轉(zhuǎn)換產(chǎn)生相應(yīng)的電壓小信號(hào)；功率方法器模塊302主要作用為放大控制模塊301的電壓小信號(hào)，且放大倍數(shù)受模塊控制，并將信號(hào)通過數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)線輸出到線圈組模塊303，產(chǎn)生按照控制指令的電流，從而產(chǎn)生按照指令變化的磁場；線圈組模塊303負(fù)責(zé)產(chǎn)生變化的磁場，其由數(shù)個(gè)線圈并聯(lián)組成，線圈印刷在用柔性電路板上，整個(gè)模塊用防水、絕緣的柔性材料封裝，通過數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)線與功率放大器模塊302相連；電源模塊304主要負(fù)責(zé)給控制模塊301和功率放大器302模塊供電，支持外部充電。

圖2為基于聲波控制的睡眠改善裝置的所述誘眠磁場產(chǎn)生端的結(jié)構(gòu)圖，誘眠磁場產(chǎn)生裝置的線圈組模塊由數(shù)個(gè)線圈1并聯(lián)而成，各個(gè)線圈分別印刷在柔性電路板2上，由防水的柔性材料封裝，外部通過信號(hào)線3其他模塊（功率放大器模塊7、電源模塊8、控制模塊9）相連，其他模塊封裝在一個(gè)盒子里，對外界提供用于接收數(shù)據(jù)的麥克風(fēng)4，用于發(fā)送數(shù)據(jù)的喇叭5和錄音按鈕6。為了減少能耗，誘眠磁場產(chǎn)生裝置僅在用戶按下錄音按鈕使才開始啟動(dòng)錄音，并在數(shù)秒后關(guān)閉錄音，再通過控制模塊對錄音過程中接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，如果成功解析到信號(hào)指令，便通過調(diào)整電壓小信號(hào)和功放倍數(shù)的方式間接控制誘眠磁場的狀態(tài)。

結(jié)合圖3，作為一種實(shí)例，對基于聲波控制的睡眠改善裝置的具體工作步驟進(jìn)行描述：

步驟1：通過外接電源給裝置電池充電，讓裝置電池電量保持在能持續(xù)工作的狀態(tài)。

步驟2：當(dāng)誘眠磁場產(chǎn)生端的錄音按鈕按下后，控制模塊開始進(jìn)行錄音，然后手機(jī)客戶端發(fā)送指令信號(hào)。

步驟3：數(shù)秒后，控制模塊自動(dòng)關(guān)閉錄音，得到錄音數(shù)據(jù)，然后清空錄音緩存。

步驟4：若控制模塊未能在錄音數(shù)據(jù)中解析出手機(jī)發(fā)出的合理的指令，則通過喇叭向手機(jī)客戶端發(fā)送解析失敗的信息，回到步驟2，若成功解析出合理的指令，則通過喇叭向手機(jī)客戶端發(fā)送解析成功的信息，進(jìn)入步驟5。

步驟5：控制模塊按照指令解析出波形數(shù)據(jù)的相應(yīng)參數(shù)信息，并由d/a產(chǎn)生相應(yīng)的電壓小信號(hào)，同時(shí)控制功率放大器將該信號(hào)放大到指定的幅度，然后該信號(hào)輸出到線圈組模塊產(chǎn)生按照指令變化的磁場。