【摘要】：隨著社會(huì)的快速發(fā)展,人們?cè)诠ぷ骱蜕钪械膲毫υ絹碓酱?導(dǎo)致睡眠障礙現(xiàn)象越來越普遍,從而造成了人的記憶力衰退、機(jī)體免疫力下降、工作無神乏力等,使人身心受到極大的困擾。據(jù)最新醫(yī)學(xué)研究指出,中國每年約有30萬人自殺,這其中89%以上曾有過失眠、焦慮和抑郁癥狀。因此,對(duì)于改善睡眠的研究得到廣泛的重視,雖然市面上已經(jīng)出現(xiàn)睡眠治療儀器,但普遍存在以下不足:(1)缺乏睡眠相關(guān)理論的指導(dǎo);(2)未能對(duì)睡眠者的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);(3)無法形成睡眠控制過程的閉環(huán)反饋。本文在研究深度睡眠的基礎(chǔ)上,提出一種基于反饋控制思想,以腦電信號(hào)(EEG)為反饋量,人體睡眠狀態(tài)為控制對(duì)象,催眠聲音為控制量的睡眠控制系統(tǒng)。首先通過非線性時(shí)-頻分析方法對(duì)睡眠狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)辨識(shí);其次,根據(jù)生物共振原理制定睡眠控制規(guī)則并構(gòu)建睡眠狀態(tài)的聲音誘導(dǎo)庫;最后,在聲音的作用下誘導(dǎo)人體進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)。具體的工作內(nèi)容如下:(1)睡眠狀態(tài)辨識(shí)方法的研究。課題首先分析人的睡眠機(jī)理,根據(jù)睡眠分期及各睡眠時(shí)期生理和腦電信號(hào)中波的成分不同,對(duì)睡眠周期內(nèi)各狀態(tài)EEG信號(hào)主要成分進(jìn)行分析,并對(duì)其進(jìn)行小波閾值去噪和Butterworth濾波器預(yù)處理,最后采用短時(shí)功率譜估計(jì)和WVD兩種時(shí)-頻分析的方法辨識(shí)出睡眠狀態(tài);(2)人體睡眠狀態(tài)聲音誘導(dǎo)法的研究。通過研究催眠原理——生物共振原理,提出利用不同頻段的節(jié)律聲音對(duì)人體睡眠狀態(tài)進(jìn)行誘導(dǎo)改變睡眠狀態(tài)的方法,即根據(jù)不同睡眠狀態(tài)EEG信號(hào)成分的占比不同,分別利用?波、?波、高?波、低?波和粉紅噪聲五種聲音誘導(dǎo)睡眠向深度睡眠狀態(tài)過渡。(3)深度睡眠過程控制機(jī)理的研究。在研究人體睡眠狀態(tài)和睡眠過程的基礎(chǔ)上,建立以當(dāng)前睡眠狀態(tài)為反饋輸入量,?波等五種催眠聲音輸出控制量的睡眠控制規(guī)則。利用該控制規(guī)則,辨識(shí)當(dāng)前睡眠狀態(tài)并根據(jù)睡眠“路徑”的優(yōu)化,播放誘導(dǎo)聲音進(jìn)入深度睡眠,完成對(duì)深度的睡眠過程。(4)睡眠狀態(tài)誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)與效果分析。借助Emotiv EPOC頭盔對(duì)實(shí)驗(yàn)者各睡眠狀態(tài)EEG信號(hào)實(shí)時(shí)采集,利用本文提出的睡眠狀態(tài)辨識(shí)方法對(duì)睡眠狀態(tài)進(jìn)行辨識(shí),將辨識(shí)結(jié)果作為深度睡眠控制系統(tǒng)的反饋量,根據(jù)睡眠控制規(guī)則播放不同的誘導(dǎo)聲音,使實(shí)驗(yàn)者向深度睡眠狀態(tài)遷移。課題對(duì)此進(jìn)行了大量的重復(fù)試驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。通過上述工作,實(shí)現(xiàn)了利用EEG信號(hào)進(jìn)行時(shí)-頻分析的深度睡眠過程控制機(jī)理的研究,大量實(shí)驗(yàn)表明,本文所使用的兩種時(shí)-頻分析方法進(jìn)行睡眠狀態(tài)辨識(shí)的準(zhǔn)確率分別達(dá)到88.89%和91.6%,其穩(wěn)定性和魯棒性得到顯著改善;并且,基于睡眠控制規(guī)則的睡眠控制系統(tǒng)能夠漸進(jìn)式地控制人體進(jìn)入深度睡眠,使睡眠質(zhì)量顯著改善。
【圖文】：

基于 EEG 信號(hào)時(shí)-頻分析的深度睡眠過程控制機(jī)理研究離中線的距離越遠(yuǎn)，中線的位置用標(biāo)志“z”來代表數(shù)字 0，以便與字母 O 做區(qū)別。如圖2-2 所示為 10-20 系統(tǒng)電極放置法在人頭部的分布示意圖。表 2-2 電極 規(guī) 表Table 2-2 Electrode naming rules電極區(qū)域 額極 額 中央 頂 枕 顳英文表示 frontal pole frontal central parietal occipital temporal電極區(qū)域符號(hào) FPF C P O T

圖 2-2 10-20 系統(tǒng)電極放置法分ement method distribution of 10-20 system e大部分研究中常用的方法，，而在更加電極采集點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行增加，這樣，就從而使得此處的電極區(qū)域符號(hào)為前者人體頭部的各個(gè)電極，如圖 2-3 所示、F3、F1、FC5、FC3、FC1），右側(cè)額C5、C3、C1、CP5、CP3、CP1），右頂枕區(qū)（P5、P3、P1、PO5、PO3、
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN911.6;R740

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2648308