一种检测人体不同睡眠阶段的方法及系统与流程

技术特征：

1.一种检测人体不同睡眠阶段的方法，其特征在于，包括以下步骤：参数初始化、采集人体电阻数据、对人体电阻数据进行分析、输出人体不同睡眠阶段及其转换情况；

对人体电阻数据进行分析包括以下步骤：

1)对采集的人体电阻数据进行预处理；对预处理后的人体电阻数据取自然对数，得到电阻的对数值；将时刻j前一窗口W1内所有电阻的对数值取平均值，得到时刻j前一窗口W1内所有电阻的对数平均值MeanSum(j)；求取时刻j的电阻对数值ln(data(j))与其前一窗口W1内的所有电阻的对数平均值MeanSum(j)的差值Diff(j)；窗口W1的大小为WinSize；其中j为当前时刻i的前一窗口W2内各个采样时刻，j＝i-WinLength+1,i-WinLength+2,…,i，WinLength为窗口W2的大小；

2)通过差值Diff(j)分析人体神经系统的活动情况，计算当前人体状态值CurrState(i)；对一段时间内的当前人体状态值CurrState(i)进行处理，获得某个区间T的区间状态值PeriodState(T)；使用区间状态值PeriodState(T)，判断人体所处睡眠阶段及其转换情况。

2.根据权利要求1所述的检测人体不同睡眠阶段的方法，其特征在于，所述通过差值Diff(j)分析人体神经系统的活动情况，计算当前人体状态值CurrState(i)包括以下步骤：

首先，使用差值Diff(j)判断交感神经是否激发，并计算交感神经激发程度值SArouseD(j)；

然后，使用差值Diff(j)判断副交感神经是否激发，并计算副交感激发程度值PSArouseD(j)；

最后，根据交感神经激发程度值SArouseD(j)和副交感神经激发程度值PSArouseD(j)判断当前人体体表神经反应状态，获得当前人体状态值CurrState(i)。

3.根据权利要求2所述的检测人体不同睡眠阶段的方法，其特征在于，通过比较Diff(j)和Sthreshold_n的大小，判断交感神经激发程度值SArouseD(j)，具体公式为：

$SArouseD\left(j\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& ifDiff\left(j\right)\<{\mathrm{Sthreshold}}_1\\ \begin{array}{c}\\ \\ \end{array}& \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ n,& ifDiff\left(j\right)\<{\mathrm{Sthreshold}}_n\\ \begin{array}{c}\\ \\ \end{array}& \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ N,& ifDiff\left(j\right)\<{\mathrm{Sthreshold}}_N\\ 0,& otherwise\end{array}\right.$

其中，Sthreshold_n(n＝1,2,3，…N)为预先设定的交感神经不同激发程度阈值；N取区间[1,20]内的整数；Sthreshold_n取值范围为(-1,0)，同时Sthreshold₁>Sthreshold₂>…>Sthreshold_n>…>Sthreshold_N；

通过比较Diff(j)和PSthreshold_m的大小，判断副交感神经激发程度值PSArouseD(j)；具体公式为：

$PSArouseD\left(j\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& ifDiff\left(j\right)\>{\mathrm{PSthreshold}}_1\\ \begin{array}{c}\\ \\ \end{array}& \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ m,& ifDiff\left(j\right)\>{\mathrm{PSthreshold}}_m\\ \begin{array}{c}\\ \\ \end{array}& \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ M,& ifDiff\left(j\right)\>{\mathrm{PSthreshold}}_M\\ 0,& otherwise\end{array}\right.$

其中，PSthreshold_m(m＝1,2,3，…M)为预先设定的副交感神经不同激发程度阈值；M取区间[1,20]内的整数；PSthreshold_m取值范围为(0,1)，同时PSthreshold₁<PSthreshold₂<…<PSthreshold_m<…<PSthreshold_M。

4.根据权利要求3所述的检测人体不同睡眠阶段的方法，其特征在于，所述当前人体状态值CurrState(i)取当前时刻i前一个窗口W2内的交感神经激发程度值SArouseD(j)的总和和副交感神经激发程度值PSArouseD(j)的总和的差值，其计算公式为：

$CurrState\left(i\right)={\mathrm{\&Sigma;}}_{j=i-WinLength+1}^i\&lsqb;\mathrm{\&alpha;}\&times;SArouseD\left(j\right)-\mathrm{\&beta;}\&times;PSArouseD\left(j\right)\&rsqb;$

其中，α是交感神经激发程度值SArouseD(j)的权值，β是副交感神经激发程度值PSArouseD(j)的权值。

5.根据权利要求4所述的检测人体不同睡眠阶段的方法，其特征在于，通过对人体状态值CurrState(i)取平均的方法，计算区间T的区间状态值PeriodState(T)；具体计算公式为：

$PeriodState\left(T\right)=\frac{\underset{i\&Element;T^{-}}{\mathrm{\&Sigma;}}CurrState\left(i\right)+\underset{i\&Element;T}{\mathrm{\&Sigma;}}CurrState\left(i\right)+\underset{i\&Element;T^{+}}{\mathrm{\&Sigma;}}CurrState\left(i\right)}{T^{-}+T+T^{+}}$

其中，T^-是区间T前的一段时间，T⁺是区间T后的一段时间。

6.根据权利要求5所述的检测人体不同睡眠阶段的方法，其特征在于，当PeriodState(T)小于阈值REM_Th时，判断为快速动眼睡眠阶段；当PeriodState(T)大于阈值REM_Th同时小于阈值DS_Th时，判断为深睡眠阶段；当PeriodState(T)大于阈值DS_Th同时小于阈值LS_Th时，判断为浅睡眠阶段；当PeriodState(T)大于阈值LS_Th时，判断为清醒阶段；

其中，REM_Th为快速动眼睡眠阶段阈值，DS_Th为深睡眠阶段阈值，LS_Th为浅睡眠阶段阈值，其取值在参数初始化中设置。

7.根据权利要求6所述的检测人体不同睡眠阶段的方法，其特征在于，所述参数初始化中，设置窗口W1的大小WinSize为100，电阻采样频率为50Hz；设置变量N为4，Sthreshold₁为-0.0030，Sthreshold₂为-0.0035，Sthreshold₃为-0.0040，Sthreshold₄为-0.0045；设置M为1，PSthreshold₁为0.0045；设置窗口W2的大小WinLength为100；设置α为0.25，β为0.25；设置变量T为1分钟，T^-为7分钟，T⁺为7分钟。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的检测人体不同睡眠阶段的方法，其特征在于，所述采集人体电阻数据是通过采集人体电导数据，再根据电阻与电导的倒数关系来计算电阻值。

9.一种检测人体不同睡眠阶段的系统，其特征在于，包括依次连接的医疗极片、桥式电阻/电导测量电路、放大电路、A/D转换电路、CPU和人机交互界面；

所述桥式电阻/电导测量电路用于采集人体电阻/电导数据，所述CPU采用权利要求1～7中任一项所述的方法检测人体不同睡眠阶段及其转换情况；所述人机交互界面输出人体不同睡眠阶段及其转换情况给用户。

10.根据权利要求9所述的检测人体不同睡眠阶段的系统，其特征在于，所述CPU为单片机、移动通信设备、移动电脑设备或台式电脑设备。