睡眠是人最重要的生命活動(dòng)之一,睡眠質(zhì)量的好壞直接影響著個(gè)體的生理、心理健康。隨著現(xiàn)代人生活壓力的增大,睡眠問(wèn)題已經(jīng)逐漸成為困擾人們生活健康的重要問(wèn)題之一。本文通過(guò)一套可穿戴式的睡眠輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì),探索提升人們睡眠質(zhì)量的新方法。具體而言,主要在以下三個(gè)方面進(jìn)行了深入的探索:首先,設(shè)計(jì)并制作出探測(cè)人體脈搏波的采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由光電探測(cè)設(shè)備、嵌入式控制設(shè)備、電腦數(shù)據(jù)收集處理中心組成。然后,通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,得到了基于脈搏波的睡眠分期圖。建立了睡眠評(píng)價(jià)模型,對(duì)睡眠各個(gè)階段進(jìn)行定量的描述。最后,使用以一定頻率閃爍的LED光刺激的方法進(jìn)行睡眠反饋調(diào)節(jié),并通過(guò)之前的睡眠模型進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,得到實(shí)時(shí)的光反饋。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是:LED光刺激產(chǎn)生人體響應(yīng),再由探測(cè)設(shè)備探測(cè)到人體響應(yīng),由評(píng)價(jià)模型對(duì)探測(cè)響應(yīng)作出調(diào)整LED光變化的指令,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)人體睡眠輔助的閉環(huán)控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)出的睡眠輔助設(shè)備對(duì)睡眠障礙人群的睡眠質(zhì)量提升有積極的作用。

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外睡眠研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文的研究思路
2 脈搏波探測(cè)系統(tǒng)
    2.1 脈搏波探測(cè)
        2.1.1 脈搏波信號(hào)介紹
        2.1.2 脈搏波探測(cè)方法分析
    2.2 光電式容積脈搏波探測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)方案
        2.2.1 設(shè)計(jì)思路
        2.2.2 光電傳感器
        2.2.3 電源管理
        2.2.4 信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)
        2.2.5 數(shù)據(jù)采集方案
    2.3 脈搏波信號(hào)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.3.1 原始數(shù)據(jù)成分分析
        2.3.2 濾波方案設(shè)計(jì)
    2.4 本章小結(jié)
3 脈搏波特征信號(hào)提取
    3.1 心率信號(hào)
        3.1.1 心率提取
        3.1.2 脈搏波峰值提取
    3.2 血氧飽和度信號(hào)
        3.2.1 血氧飽和度簡(jiǎn)介
        3.2.2 血氧計(jì)算模型推導(dǎo)
        3.2.3 相對(duì)血氧值R值求解算法
    3.3 均值、方差信息
        3.3.1 統(tǒng)計(jì)量特性介紹
        3.3.2 向量化計(jì)算算法設(shè)計(jì)
    3.4 近似熵信息
        3.4.1 近似熵介紹
        3.4.2 不同間隔時(shí)長(zhǎng)的近似熵比較
    3.5 本章小節(jié)
4 基于脈搏波特征的睡眠分期
    4.1 腦電睡眠分期標(biāo)準(zhǔn)
        4.1.1 腦電信號(hào)簡(jiǎn)介
        4.1.2 腦電睡眠分期標(biāo)準(zhǔn)
    4.2 脈搏波進(jìn)行睡眠分期的可行性分析
        4.2.1 生理學(xué)基礎(chǔ)
        4.2.2 信號(hào)表現(xiàn)分析
    4.3 PCA(Principal Component Analysis)提取數(shù)據(jù)特性
        4.3.1 脈搏波信號(hào)分析方法
        4.3.2 PCA數(shù)據(jù)特性挖掘方案
        4.3.3 PCA數(shù)據(jù)處理結(jié)果分析
    4.4 k-means睡眠分期模型設(shè)計(jì)
        4.4.1 k-means睡眠分期方案
        4.4.2 結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
5 光刺激睡眠反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)
    5.1 光刺激睡眠的心理、生理基礎(chǔ)
        5.1.1 心理基礎(chǔ)
        5.1.2 生理基礎(chǔ)
    5.2 可控助眠燈設(shè)計(jì)
        5.2.1 助眠燈設(shè)計(jì)
        5.2.2 助眠燈調(diào)控方案
    5.3 被試對(duì)光強(qiáng)響應(yīng)度實(shí)驗(yàn)
    5.4 被試對(duì)亮暗間隔比響應(yīng)度實(shí)驗(yàn)
    5.5 基于脈搏波睡眠分期調(diào)節(jié)的光刺激睡眠反饋實(shí)驗(yàn)
        5.5.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        5.5.2 光刺激模式選擇
        5.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及碩士期間主要研究成果



本文編號(hào)：3778080