一种基于声波控制的睡眠改善装置和及其工作方法与流程

本发明属于电子医学领域，具体涉及一种基于声波控制的睡眠改善装置和方法。

背景技术：

失眠是一种常见的生理心理疾患，失眠是指无法入睡或无法保持睡眠状态，导致睡眠不足,又称入睡和维持睡眠障碍。各种原因引起入睡困难、睡眠深度或频度过短、早醒及睡眠时间不足或质量差等。长期失眠会对正常生活和工作产生明显影响，甚至引发严重的意外事故。随着时代的发展，随着现在人的生活节奏加快，社会压力增大，越来越多的人处于焦虑和担忧的状态，患失眠的人越来越多，失眠虽然不属于危重疾病，但妨碍人们正常生活、工作、学习和健康。

对于睡眠障碍问题，现在主要有药物治疗、心理治疗、物理治疗等手段，其中大多数以几种方式相结合治疗。药物治疗主要采用安眠药并辅以心理治疗进行。理想的安眠药应该具备能让人快速睡眠，对睡眠结构不造成紊乱，无宿醉作用，不引起人体的耐药性、依赖性、成瘾性、无活性代谢产物及同其他药物无相互作用等条件。但是，目前市场上还没有符合上述要求的药物。现在一般的安眠药都是通过抑制中枢神经系统，使人入睡。有的安眠药在开始服用时常常会出现乏力、精神不振、记忆力衰退、注意力涣散等，长时间使用会产生体内滞留，或者是由于用量不当，都会造成体内药物的积聚，疗效下降，影响睡眠结构。

心理治疗包括森田疗法、认知行为疗法、音乐疗法、精神分析以及漂浮疗法等在内的许多心理疗法对由紧张、抑郁、兴奋、焦虑、恐惧等情绪引起的失眠治疗具有不可替代的效果，这些有心理因素引起的失眠必须通过消除心理障碍才能得以根治。在目前的临床实际中，由于诸多条件的限制，心理咨询和心理治疗还难以普遍展开。

此外，新兴起的非药物治疗失眠的方法还有物理疗法，物理疗法常采用声、光、电、磁等手段作用于人体，以稳定患者情绪，进而诱导睡眠。物理治疗虽然见效慢，但是没有药物治疗对肝肾的损害，也不会引起宿醉效应，因此可以长期使用。比如天津大学的林冬冬等人所研制的连续经颅刺激系统，这个系统可以产生交变磁场，通过这种交变磁场可以以很小的衰减穿过头皮，颅骨和脑组织，并在脑内产生反向感应电流，刺激脑干网状结构系统睡眠控制区域的神经元，引起神经递质的传递等电生理和生物化学变化，从而对大脑的睡眠活动区域加以有效诱导、控制睡眠过程，解决失眠问题。但是，该系统产生的交变磁场的参数需要由电脑端设置，并经过有线传输，功耗高，便携性差且电脑存在对睡眠不利的电磁辐射。另外，系统通过大线圈产生能覆盖整个大脑的磁场，但是并不是大脑的所有部位都适合磁场刺激，因此该方法是有缺陷的。有鉴于此，本发明提出一种基于声波控制的睡眠改善装置和方法，通过声波通信实现无线控制，可减少额外的电磁辐射；采用分部式线圈产生诱眠磁场，可以对数个控制睡眠的区域作精准刺激，同时具有携带方便，功耗低等特点。

技术实现要素：

为克服现有失眠疗法的不足，本发明提出了一种基于声波控制的睡眠改善装置和方法，使用声波通信方式控制磁场的变化治疗失眠。

一种基于声波控制的睡眠改善装置，其包括手机客户端和诱眠磁场产生端，两者之间通过无线通信连接；手机客户端负责发送指令调节磁场的变化模式，变化模式的内容包括波形、频率范围、幅度和持续时间；诱眠磁场产生端负责接收指令，并解析相应信息，通过分布式线圈产生相应变化的磁场，对数个控制睡眠的区域作刺激，以诱导睡眠。

进一步地，所述的手机客户端包括人机交互界面、数据分析处理单元和音频硬件单元；其中，人机交互界面负责用户控制参数的输入，并向用户显示当前装置的工作状态；数据分析处理单元的主要功能是根据用户输入的控制参数，生成指令代码，并将代码按照设定的方式进行编码和调试，同时也对从诱眠磁场产生端接收的信号进行解调、解码；音频硬件单元为手机的麦克风和喇叭，其中麦克风用来接收来自诱眠磁场产生端的反馈音频信号，喇叭用来将经过编码，调制的用户控制指令以音频的形式发送给诱眠磁场产生端。

进一步地，所述手机客户端是一个含可实现声波通信的app的智能手机或者其它智能终端,

进一步地，所述诱眠磁场产生端包括控制模块、功率放大器模块、线圈组模块和电源模块；其中，控制模块负责实现与手机客户端的声波通信，并且处理接收到的声波信号数据，在从中解析出指令信息，然后通过喇叭向手机客户端发送应答信号，同时根据指令通过d/a（数模转换模块）转换产生相应的电压信号；功率放大器模块主要用于放大控制模块的所述电压信号，且放大倍数受控制模块控制，并将信号通过数据接口、数据线输出到线圈组模块，产生按照控制指令的电流，从而产生按照指令变化的磁场；线圈组模块负责产生变化的磁场，其由两个以上的线圈并联组成，线圈印刷在用柔性电路板上，线圈组模块用防水、绝缘的柔性材料封装，线圈组模块通过数据接口、数据线与功率放大器模块相连；电源模块主要负责给控制模块和功率放大器模块供电，支持外部充电。

上述一种基于声波控制的睡眠改善装置的工作方法，其工作步骤具体如下：

步骤1：通过外接电源给装置的电源模块充电，让装置保持在能持续工作的状态；

步骤2：当诱眠磁场产生端的录音按钮按下后，控制模块开始进行录音，然后手机客户端发送指令信号；

步骤3：经过设定的一段时间后，控制模块自动关闭录音，得到录音数据，然后清空录音缓存；

步骤4：若控制模块未能在录音数据中解析出手机发出的合理的指令，则通过喇叭向手机客户端发送解析失败的信息，回到步骤2，若成功解析出合理的指令，则通过喇叭向手机客户端发送解析成功的信息，进入步骤5；

步骤5：控制模块按照指令解析出波形数据的相应参数信息，并由d/a产生相应的电压信号，同时控制功率放大器将该信号放大到设定的幅度，然后该信号输出到线圈组模块产生按照指令变化的磁场。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

1.本发明装置结构简单，设计巧妙，通过分布式线圈产生相应变化的磁场，可以对数个控制睡眠的区域作精准刺激，以诱导睡眠；

2.本发明装置产生的数控变化的磁场可使人更容易入眠，睡眠质量更好，不容易惊醒，加快疲劳的恢复。

3.本发明通过物理的方式，由绝缘的材料隔绝，使用安全，并且本发明的通信方式采用声波通信方式，减少额外的电磁辐射，副作用小。

4.本发明的诱眠磁场产生端的主体由柔性材料构成，收纳简单，携带方便，同时手机客户端可以是一台人们日常生活中的必需品——手机，通过声波与诱眠磁场产生端实现无线通信，结构简单，通用性强。

附图说明

图1是实例中基于声波控制的睡眠改善装置的结构框图；

图2是实例中所述诱眠磁场产生端的结构示意图；

图3是实例中基于声波控制的睡眠改善装置的工作步骤流程图。

具体实施方式

本实施例结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。

图1为基于声波控制的睡眠改善装置的结构框图。其中所述装置中的手机客户端101的主要功能为用户提供一个可视化的操作界面，包括人机交互界面201，数据分析处理单元202，音频硬件单元203三个部分。其中，人机交互界面201负责用户控制参数的输入，并向用户显示当前装置的工作状态；数据分析处理单元202的主要功能是根据用户输入的控制参数，生成指令代码，并将代码进行编码和调试，同时也对从诱眠磁场产生端102接收的信号进行解调，解码；音频硬件单元203为手机的麦克风和喇叭，其中麦克风用来接收来自诱眠磁场产生端102的反馈音频信号，喇叭用来将发送经过编码，调制的用户控制指令以音频的形式发送给诱眠磁场产生端102。

所述装置的诱眠磁场产生端102包括控制模块301，功率放大器模块302，线圈组模块303，电源模块304。其中，控制模块301负责实现与手机客户端101的声波通信，并且处理接收到的声波信号数据，在从中解析出指令信息，然后通过喇叭向手机客户端101发送应答信号，同时根据指令通过d/a（数模转换模块）转换产生相应的电压小信号；功率方法器模块302主要作用为放大控制模块301的电压小信号，且放大倍数受模块控制，并将信号通过数据接口、数据线输出到线圈组模块303，产生按照控制指令的电流，从而产生按照指令变化的磁场；线圈组模块303负责产生变化的磁场，其由数个线圈并联组成，线圈印刷在用柔性电路板上，整个模块用防水、绝缘的柔性材料封装，通过数据接口、数据线与功率放大器模块302相连；电源模块304主要负责给控制模块301和功率放大器302模块供电，支持外部充电。

图2为基于声波控制的睡眠改善装置的所述诱眠磁场产生端的结构图，诱眠磁场产生装置的线圈组模块由数个线圈1并联而成，各个线圈分别印刷在柔性电路板2上，由防水的柔性材料封装，外部通过信号线3其他模块（功率放大器模块7、电源模块8、控制模块9）相连，其他模块封装在一个盒子里，对外界提供用于接收数据的麦克风4，用于发送数据的喇叭5和录音按钮6。为了减少能耗，诱眠磁场产生装置仅在用户按下录音按钮使才开始启动录音，并在数秒后关闭录音，再通过控制模块对录音过程中接收到的数据进行解析，如果成功解析到信号指令，便通过调整电压小信号和功放倍数的方式间接控制诱眠磁场的状态。

结合图3，作为一种实例，对基于声波控制的睡眠改善装置的具体工作步骤进行描述：

步骤1：通过外接电源给装置电池充电，让装置电池电量保持在能持续工作的状态。

步骤2：当诱眠磁场产生端的录音按钮按下后，控制模块开始进行录音，然后手机客户端发送指令信号。

步骤3：数秒后，控制模块自动关闭录音，得到录音数据，然后清空录音缓存。

步骤4：若控制模块未能在录音数据中解析出手机发出的合理的指令，则通过喇叭向手机客户端发送解析失败的信息，回到步骤2，若成功解析出合理的指令，则通过喇叭向手机客户端发送解析成功的信息，进入步骤5。

步骤5：控制模块按照指令解析出波形数据的相应参数信息，并由d/a产生相应的电压小信号，同时控制功率放大器将该信号放大到指定的幅度，然后该信号输出到线圈组模块产生按照指令变化的磁场。