用于基于睡眠纺锤波调节睡眠期间的感觉刺激的强度的系统和方法与流程

本公开涉及一种被配置为基于睡眠期期间对象中的睡眠纺锤波来调节在睡眠期期间递送到对象的感觉刺激的强度的系统。

背景技术：

用于监测睡眠的系统是已知的。睡眠期间的感觉刺激是已知的。睡眠期间的感觉刺激通常被连续地施加，和/或被以不与对象的睡眠模式相对应的间隔和强度来施加。本公开克服现有技术系统中的缺陷。

技术实现要素：

因此，本公开的一个或多个方面涉及一种被配置为调节在睡眠期期间递送到对象的感觉刺激的强度的系统。所述系统包括一个或多个感觉刺激器、一个或多个传感器、一个或多个物理计算机处理器和/或其他部件。所述一个或多个感觉刺激器被配置为将感觉刺激提供到所述对象。所述一个或多个传感器被配置为生成传达与在所述睡眠期期间所述对象中的睡眠纺锤波有关的信息的输出信号。所述一个或多个物理计算机处理器通过计算机可读指令而被配置为：基于所述输出信号来检测所述对象中的所述睡眠纺锤波；基于检测到的睡眠纺锤波来确定所述睡眠期期间针对新近时间段的新近纺锤波密度和/或新近纺锤波频率；基于所述检测到的睡眠纺锤波来确定所述睡眠期期间针对先前时间段的先前纺锤波密度和/或先前纺锤波频率，其中，在所述睡眠期期间所述先前时间段的开始发生在所述新近时间段的开始之前；并且基于所述先前纺锤波密度与所述新近纺锤波密度的比较和/或所述先前纺锤波频率与所述新近纺锤波频率的比较来控制所述一个或多个感觉刺激器以调节被提供到所述对象的感觉刺激的所述强度。

本公开的又一方面涉及一种用于利用调节系统调节在睡眠期期间递送到对象的感觉刺激的强度的方法。所述调节系统包括一个或多个感觉刺激器、一个或多个传感器、一个或多个物理计算机处理器和/或其他部件。所述方法包括：利用所述一个或多个感觉刺激器将感觉刺激提供到所述对象；利用所述一个或多个传感器生成传达与在所述睡眠期期间所述对象中的睡眠纺锤波有关的信息的输出信号；利用所述一个或多个物理计算机处理器，基于所述输出信号检测所述对象中的所述睡眠纺锤波；利用所述一个或多个物理计算机处理器，基于检测到的睡眠纺锤波来确定在所述睡眠期期间针对新近时间段的新近纺锤波密度和/或新近纺锤波频率；利用所述一个或多个物理计算机处理器，基于所述检测到的睡眠纺锤波来确定在所述睡眠期期间针对先前时间段的先前纺锤波密度和/或先前纺锤波频率，其中，在所述睡眠期期间所述先前时间段的开始发生在所述新近时间段的开始之前；并且利用所述一个或多个物理计算机处理器，基于所述先前纺锤波密度与所述新近纺锤波密度的比较和/或所述先前纺锤波频率与所述新近纺锤波频率的比较来控制所述一个或多个感觉刺激器以调节被提供到所述对象的感觉刺激的所述强度。

本公开的又一方面涉及一种被配置为调节在睡眠期期间递送到对象的感觉刺激的强度的系统。所述系统包括：用于将感觉刺激提供到所述对象的模块；用于生成传达与在所述睡眠期期间所述对象中的睡眠纺锤波有关的信息的输出信号的模块；用于基于所述输出信号检测所述对象中的所述睡眠纺锤波的模块；用于基于检测到的睡眠纺锤波来确定在所述睡眠期期间针对新近时间段的新近纺锤波密度和/或新近纺锤波频率的模块；用于基于所述检测到的睡眠纺锤波来确定在所述睡眠期期间针对先前时间段的先前纺锤波密度和/或先前纺锤波频率的模块，其中，在所述睡眠期期间所述先前时间段的开始发生在所述新近时间段的开始之前；以及用于基于所述先前纺锤波密度与所述新近纺锤波密度的比较和/或所述先前纺锤波频率与所述新近纺锤波频率的比较来控制所述用于提供感觉刺激的模块以调节被提供到所述对象的感觉刺激的所述强度的模块。

在参考其全部形成本说明书的一部分的附图考虑以下说明和权利要求书之后，本公开的这些和其他目标、特征和特性以及操作的方法和结构的相关元件的功能和零件的组合和制造的经济性将变得更明显，其中，相同附图标记指代各图中的对应的零件。然而，应明确理解，附图仅出于例示和说明的目的并且不旨在作为对本公开的范围的限定。

附图说明

图1图示了被配置为基于在睡眠期期间对象中的睡眠纺锤波来调节在睡眠期期间递送到对象的感觉刺激的强度的系统。

图2图示了由对象穿戴的头带。

图3图示了睡眠纺锤波检测。

图4图示了在睡眠期期间接收到听觉刺激的给定对象的睡眠图和在睡眠期期间检测到的睡眠纺锤波。

图5图示了响应于检测到可能的唤醒事件而延迟和/或停止感觉刺激。

图6图示了在其中所提供的刺激由于对具有由系统确定为唤醒的高频内容的可能事件的检测而被中断的睡眠期。

图7图示了睡眠期内的四个睡眠周期。

图8图示了用于利用调节系统调节在睡眠期期间递送到对象的感觉刺激的强度的方法。

具体实施方式

如在本文中使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”包括多个引用对象，除非上下文中明确做出其他说明。如在本文中使用的，两个或更多个部分或部件被“耦合”的陈述应该意指该部分直接或间接地(即通过一个或多个中间部分或部件)被结合或一起运行，只要发生链接。如在本文中使用的，“直接耦合”意指两个元件彼此直接接触。如在本文中使用的，“固定耦合”或“固定的”意指两个部件被耦合从而作为一体移动，同时保持相对于彼此的恒定取向。

如在本文中使用的，单词“单式”意指部件被作为单件或单元来创建。亦即，包括分别创建然后耦合到一起作为单元的件的部件不是“单式”部件或主体。如在本文中采用的，两个或更多个部分或部件相互“接合”的陈述应该意指该部分直接或通过一个或多个中间部分或部件互相施力。如在本文中采用的，术语“数量”应该意指一或大于一的整数(即多个)。

本文中使用的方向性短语，例如但不限于顶部、底部、左、右、上、下、前、后及其派生词，涉及在附图中示出的元件的取向，并且不对权利要求书构成限制，除非其中明确记载。

图1是被配置为基于在睡眠期期间对象中的睡眠纺锤波来调节在睡眠期期间递送到对象12的感觉刺激的强度的系统10的示意性图示。可以通过使用深度睡眠期间的感觉(例如听觉)刺激增强睡眠慢波来增加睡眠的恢复值。睡眠慢波与睡眠期期间对象12中的慢波活动(SWA)相关联。SWA与0.5-4.5Hz带中的脑电图(EEG)信号的功率相对应。在一些实施例中，该带被设定为0.5-4Hz。SWA在整个给定的睡眠期的周期性变化上具有典型的行为。SWA在非快速眼动睡眠(NREM)期间增加，在快速眼动(REM)睡眠的开始之前下降，并且在REM期间保持为低。后继的NREM片段中的SWA从一个片段到下一片段逐步地减小。可以根据在给定的睡眠期期间对象12的EEG来估计SWA。

系统10被配置为实时或近实时地调节感觉刺激的强度(例如音量)，以在不引起对象12的唤醒的情况下增强慢波。系统10被配置为基于在睡眠期期间在对象12中检测到的睡眠纺锤波来调节刺激的强度。睡眠纺锤波反映睡眠期间丘脑皮层网络的活动，并且在深度睡眠期间是普遍的。纺锤波可以被表征为具有逐步增加然后逐渐减小的幅度的(例如经由EEG可见的)一组节律性波。睡眠纺锤波可以包括非快速眼动(NREM)睡眠的脑电图(EEG)品质证明(hall-mark)。传统上纺锤波可以被描述为持续大约0.5-2s的盈-亏10-16Hz振荡。纺锤波的幅度取决于EEG记录位点。纺锤波典型地在中心位置(例如EEG位置Cz)更突出。纺锤波密度是睡眠稳定性(例如对睡眠干扰的抵抗力)的好指标。纺锤波的频率随着睡眠加深而减小并且随着睡眠减轻而增加。系统10被配置为基于睡眠纺锤波频率、睡眠纺锤波密度和/或其他信息来调节刺激的强度(例如音量)以在不唤醒对象12的情况下增强SWA。例如，如果纺锤波密度增加，则例如可以增加刺激的音量。如果纺锤波的频率减小，则例如可以增加刺激的音量。

感觉刺激可以包括不同的类型的感觉刺激。不同的类型可以包括气味、声音、视觉刺激(例如在睁开的和/或闭合的眼睛上闪烁的光)、触摸、味道和/或其他类型的感觉刺激。通过非限制性的范例，系统10可以被配置为将声音音调递送到对象12。在一些实施例中，系统10可以包括以下中的一个或多个：感觉刺激器16、传感器18、处理器20、电子存储装置22、用户接口24和/或其他部件。

在图1中，感觉刺激器16、传感器18、处理器20、电子存储装置22和用户接口24被示为分开的实体。这不旨在是限制性的。系统10的部件和/或其他部件中的一些或全部可以被分组到一个或多个单体设备中。

例如，图2图示了由对象202穿戴的头带200。头带200包括感测电极204、参考电极205、与EEG 206相关联的一个或多个设备、无线音频设备208以及一个或多个音频扬声器210。音频扬声器210可以被定位在对象202的耳朵中和/或附近。参考电极205可以被定位在对象202的耳朵后面。在图2所示的范例中，感测电极204可以被配置为生成传达与对象202的额EEG有关的信息、针对对象202的左/右眼信息和/或其他信息的输出信号。输出信号可以被无线地和/或经由接线发送到计算设备(例如床边的膝上型计算机)。声音刺激可以经由无线音频设备208和/或扬声器210而被递送到对象202。可以通过计算设备生成并通过无线音频设备208接收包括与听觉刺激有关的信息的音频信号。例如可以通过图1中的传感器18表示感测电极204、参考电极205和设备206。例如可以通过图1所示的感觉刺激器16表示无线音频设备208和扬声器210。

返回图1，感觉刺激器16被配置为向对象12提供感觉刺激。感觉刺激器16被配置为在睡眠期之前、在睡眠期期间、在睡眠期之后和/或在其他时间处向对象12提供感觉刺激。感觉刺激器16被配置为在睡眠期间在不引起唤醒的情况下向对象12提供感觉刺激。例如，感觉刺激器16可以被配置为在睡眠期中的慢波睡眠期间向对象12提供感觉刺激。感觉刺激器16可以被配置为向对象12提供感觉刺激来诱发和/或调节对象12中的SWA。在一些实施例中，感觉刺激器16可以被配置为使得诱发和/或调节SWA包括诱发、增加和/或增强对象12中的睡眠慢波。

在一些实施例中，感觉刺激器16可以被配置为通过无创大脑刺激和/或其他方法来诱发、增加和/或增强睡眠慢波。感觉刺激器16可以被配置为通过使用感觉刺激的无创大脑刺激来诱发、增加和/或增强睡眠慢波。如上文描述的，感觉刺激可以包括气味、声音、视觉刺激、触摸、味道和/或其他刺激。例如，可以向对象12提供声音音调以诱发、增加和/或增强睡眠慢波。感觉刺激器16的范例可以包括以下中的一个或多个：音乐播放器、音调发生器、对象12的头皮上的电极的集合、递送振动刺激的单元(还被称为躯体感觉刺激)、生成磁场以直接刺激大脑皮层的线圈、光发生器、香味散发器和/或其他设备。

传感器18被配置为生成传达与在睡眠期期间对象12中的睡眠纺锤波、对象12的当前睡眠阶段有关的信息和/或其他信息的输出信号。对象12的当前睡眠阶段可以对应于以下中的一个或多个：非快速眼动(NREM)阶段N1、阶段N2或阶段N3睡眠、快速眼动(REM)睡眠和/或其他睡眠阶段。在一些实施例中，NREM阶段3或阶段2睡眠可以是慢波睡眠。传感器18可以包括直接测量这样的参数的一个或多个传感器。例如，传感器18可以包括电极，所述电极被配置为检测源于对象12的大脑内的电流流动的沿着对象12的头皮的电活动。传感器18可以包括一个或多个传感器，所述传感器间接地生成传达与这样的参数有关的信息的输出信号。例如，一个或多个传感器18可以基于对象12的心率(例如传感器18可以是被定位在对象12的胸部上和/或被配置为对象12的腕上的手镯和/或被定位在对象12的另一肢体上的心率传感器)、对象12的运动(例如传感器18可以包括具有加速度计的对象12的腕和/或踝周围的手镯，使得可以使用腕动计信号分析睡眠)、对象12的呼吸和/或对象12的其他特性来生成输出。虽然传感器18被图示为在对象12附近的单个位置处，但是这不旨在是限制性的。传感器18可以包括被设置在多个位置中的传感器，例如在感觉刺激器16内(或与其通信)、与对象12的衣服(以可移除的方式)耦合、由对象12穿戴(例如头带、腕带等)、在对象12睡眠时被定位到对象12处的点(例如传达与对象12的运动有关的输出信号的相机)和/或在其他位置中。

处理器20被配置为提供系统10中的信息处理能力。由此，处理器20可以包括以下中的一项或多项：数字处理器、模拟处理器、设计为处理信息的数字电路、设计为处理信息的模拟电路、状态机和/或用于电子地处理信息的其他机构。虽然处理器20在图1中被示为单个实体，但是这仅出于图示目的。在一些实施例中，处理器20可以包括多个处理单元。这些处理单元可以被物理地定位在相同设备(例如感觉刺激器16)内，或者处理器20可以表示协调操作的多个设备的处理功能。

如图1所示，处理器20被配置为运行一个或多个计算机程序部件。一个或多个计算机程序部件可以包括以下中的一个或多个：纺锤波检测部件30、参数部件2、控制部件34、睡眠阶段部件36和/或其他部件。处理器20可以被配置为通过软件；硬件；固件；软件、硬件和/或固件的某种组合；和/或用于配置处理器20上的处理能力的其他机构来运行部件30、32、34和/或36。

应当理解，虽然部件30、32、34和36在图1中被图示为被共同定位在单个处理单元内，但是在处理器20包括多个处理单元的实施例中，部件30、32、34和/或36中的一个或多个可以远离其他部件定位。以下描述的对由不同部件30、32、34和/或36所提供的功能性的说明仅出于说明性目的，并且不旨在是限制性的，这是因为部件30、32、34和/或36中的任一个都可以提供比所描述的更多或更少的功能。例如，可以消除部件30、32、34和/或36中的一个或多个，并且可以通过其他部件30、32、34和/或36来提供其功能的一些或全部。作为另一范例，处理器20可以被配置为执行一个或多个额外的部件，其可以执行以下属于部件30、32、34和/或36之一的功能的一些或全部。

纺锤波检测部件30被配置为检测对象12中的睡眠纺锤波。纺锤波检测部件30被配置为基于来自传感器18的输出信号和/或其他信息来检测睡眠纺锤波。图3图示了睡眠纺锤波检测。EEG信号(例如来自传感器18的输出信号)300在纺锤波频带(例如从大约12.5Hz到大约16Hz的范围)中被带通滤波。检测304正和负的峰值，并且确定306峰-峰(peak2peak或P2P)幅度和峰-峰间隔持续时间。在一些实施例中，典型的峰-峰幅度可以是例如大约10至大约30微伏。在一些实施例中，纺锤波事件的持续时间可以是例如大约500至大约2000毫秒。在一些实施例中，例如，如果所确定的幅度大于预设阈值(τ)(例如大约17微伏)，则将先前的正峰值标记为“候选纺锤波”的开始308。后续的峰-峰间隔被存储在缓存器(例如电子存储装置22)中直到峰-峰幅度减小到返回低于阈值τ的水平310。如果候选纺锤波的持续时间落在典型的纺锤波持续时间范围内(例如大约500到大约2000毫秒)，则将候选纺锤波标为“检测到的纺锤波”312。然后，基于平均峰-峰间隔持续时间的倒数来确定314平均纺锤波频率(见以下对参数部件的描述)。

返回图1，参数部件32被配置为确定与对象12中的睡眠纺锤波有关的一个或多个参数、与对象12的当前睡眠阶段有关的一个或多个参数、与被提供到对象12的感觉刺激有关的参数、和/或其他参数。参数部件32被配置为基于来自传感器18的输出信号、由纺锤波检测部件30检测到的纺锤波和/或其他信息来确定参数。参数可以包括纺锤波的数量、纺锤波密度、纺锤波频率、睡眠阶段、感觉刺激强度水平、感觉刺激计时、在新近时间段(例如最后一分钟)期间微唤醒事件(例如，微唤醒是在EEG中发生的具有比较高的幅度(例如大约50-100微伏)的高频事件)的数量和/或其他参数。

参数部件32被配置为基于检测到的睡眠纺锤波和/或其他信息来确定在睡眠期期间针对新近时间段的新近纺锤波密度和/或新近纺锤波频率。例如，参数部件32可以确定针对睡眠期的最近的一分钟的纺锤波密度和/或纺锤波频率。在一些实施例中，新近纺锤波密度和/或频率可以是基于在最近的一分钟期间的多个密度和/或频率确定而确定的平均密度和/或频率。在一些实施例中，新近纺锤波密度和/或频率可以指示纺锤波密度和/或频率从最近的一分钟的开始到最近的一分钟的结束的相对变化。在一些实施例中，新近纺锤波密度和/或频率可以和/或是基于单个密度和/或频率确定。

参数部件32被配置为基于检测到的睡眠纺锤波和/或其他信息来确定在睡眠期期间针对先前时间段的先前纺锤波密度和/或先前纺锤波频率。例如，参数部件32可以确定针对在最近的一分钟之前的睡眠期的五分钟的纺锤波密度和/或纺锤波频率。在一些实施例中，先前纺锤波密度和/或频率可以是基于先前时间段期间的多个密度和/或频率确定而确定的平均密度和/或频率。在一些实施例中，先前纺锤波密度和/或频率可以指示纺锤波密度和/或频率从先前时间段的开始(例如五分钟时段的开始)到先前时间段的结束(例如五分钟时段的结束)的相对变化。在一些实施例中，先前纺锤波密度和/或频率可以和/或是基于单个密度和/或频率确定。

以上描述的针对新近时间段(例如一分钟)和先前时间段(例如五分钟)的空间布置和时间段(持续时间)不旨在是限制性的。新近时间段和/或先前时间段可以具有允许系统10如本文所描述地工作的任何长度。在一些实施例中，在睡眠期期间先前时间段的开始发生在新近时间段的开始之前。在一些实施例中，先前时间段在新近时间段开始之前结束。在一些实施例中，先前时间段基本上在新近时间段开始时结束。在一些实施例中，先前时间段在新近时间段开始之后结束(例如先前时间段和新近时间段重叠)。在一些实施例中，由参数部件32确定的纺锤波密度和/或频率被存储在电子存储装置22中。

控制部件34被配置为基于先前纺锤波密度与新近纺锤波密度的比较和/或先前纺锤波频率与新近纺锤波频率的比较来控制感觉刺激器16以调节提供到对象12的感觉刺激的强度。在一些实施例中，控制部件34被配置为响应于新近纺锤波密度相对于先前纺锤波密度的增加和/或新近纺锤波频率相对于先前纺锤波频率的减小而引起感觉刺激器16增加感觉刺激的强度。例如，控制部件34被配置为响应于新近纺锤波密度相对于先前纺锤波密度的增加和/或新近纺锤波频率相对于先前纺锤波频率的减小而引起感觉刺激器16增加可听音调的音量。在一些实施例中，控制部件34被配置为响应于新近纺锤波密度相对于先前纺锤波密度的减小和/或新近纺锤波频率相对于先前纺锤波频率的增加而引起感觉刺激器16减小感觉刺激的强度。例如，控制部件34被配置为响应于新近纺锤波密度相对于先前纺锤波密度的减小和/或新近纺锤波频率相对于先前纺锤波频率的增加而引起感觉刺激器16减小可听音调的音量。

通过非限制性范例，如果控制部件34检测到新近纺锤波密度相对于先前纺锤波密度(例如被存储在电子存储装置中的针对先前五分钟的密度值的平均)的大约+0.1纺锤波每分钟的变化，则控制部件34可以控制感觉刺激器16使得刺激的音量(例如针对听觉刺激)增加大约6dB。如果检测到大约-0.1纺锤波每分钟的改变，那么刺激的音量可以增加大约6dB。如果相对于先前纺锤波频率在新近纺锤波频率中检测到大约+0.05Hz的变化，那么刺激的音量可以减小大约6dB。如果检测到大约-0.05Hz的变化，那么刺激的音量可以增加大约6dB。这些范例不旨在是限制性的。可以针对单独的用户使用基于来自单独用户的先前睡眠期的信息和/或其他信息来定制纺锤波密度的0.1的变化和/或纺锤波频率的0.05Hz的变化。

图4图示了针对在睡眠期402期间接收听觉刺激420的给定对象的睡眠图400和在睡眠期402期间检测到的睡眠纺锤波404。在图4A中，针对对象的睡眠的代表性夜晚示出检测到的纺锤波404和睡眠图400。水平轴406指示从睡眠期的开始的以分钟计的时间，并且垂直轴408指示以Hz计的检测到的纺锤波的频率。纺锤波410在第一睡眠周期期间发生，纺锤波412在第二睡眠周期期间发生，并且纺锤波414在第三睡眠周期期间发生。睡眠周期对应于通过从轻度睡眠到深度睡眠并且然后再到快速眼动(REM)睡眠的(下文所描述的)连续睡眠阶段的有序前进。基于EEG和/或通过其他方法实时检测睡眠周期。通过从水平轴406上升的垂直线粗略地指示递送到对象的听觉刺激420的计时和强度(较长的线表示较大的音调)。纺锤波的频率在睡眠周期内遵循“U形”趋势。在睡眠周期间观察到朝向减小的纺锤波频率的轻微趋势。在周期内，建立说明纺锤波频率与时间之间的关系的多项式回归是可能的。对于图4A中的具体范例而言，二次多项式提供适当的拟合准确度同时防止过拟合。

在图4B中，相对于在音调的时间处的外推(使用多项式回归)的纺锤波频率432来绘制以分贝(dB)计的音调的音量430的曲线图。线性趋势434指示当刺激的音量较高时，纺锤波频率较低。对于该特定范例，音量(以分贝计)通过回归方程：V≈1595.3–130.7×f而与频率负相关。因此，大约0.05Hz的纺锤波频率的减小例如换算为大约6.5分贝的刺激音量的增加。在图4C中，相对于在音调的时间处的外推(使用二次多项式回归)的纺锤波密度(以纺锤波每分钟计)442来绘制以分贝(dB)计的音调的音量440。线性趋势444指示当刺激的音量较高时，纺锤波密度较高。对于该特定范例，音量(以分贝计)通过回归方程：V≈-372.7+60.3×δ而与纺锤波密度(δ)正相关。因此，大约0.1纺锤波/分钟的纺锤波密度的增加例如换算为大约6分贝的刺激音量的增加。

返回图1，在一些实施例中，控制部件34被配置为使得刺激的强度(例如音量)不总是响应于纺锤波密度和/或纺锤波频率变化而被调节。在一些实施例中(例如在刺激已经在深度睡眠中的预定最大强度处并且纺锤波密度减小的情况下)，系统10可以被配置为使得纺锤波密度的减小不影响刺激的强度。

在一些实施例中，控制部件34被配置为控制感觉刺激器16以在睡眠期期间提供感觉刺激，使得感觉刺激不会意外地唤醒对象12。可以通过控制刺激的计时、频率、强度和/或其他参数来完成控制感觉刺激器16提供感觉刺激而使对象12不会意外地被从睡眠唤醒。例如，控制部件34可以引起感觉刺激器16正好在对象12已经入睡后，而非在对象12进入睡眠的同时将声音刺激递送到对象12以增加睡眠慢波。

在一些实施例中，控制部件34被配置为基于输出信号检测对象12中的可能的唤醒事件。在一些实施例中，控制部件34被配置为基于(下文所描述的)β带中的瞬时EEG功率和/或通过其他方法来检测可能的唤醒事件和/或产生唤醒的可能性。唤醒事件可以包括从睡眠中醒来和/或与对象12的醒来相关联的其他唤醒事件。响应于检测到可能的唤醒事件，控制部件34可以引起感觉刺激器16停止提供感觉刺激并且然后确定所述可能的唤醒事件是否是假唤醒事件。响应于确定所述可能的唤醒事件是假唤醒事件，控制部件34可以引起感觉刺激器16恢复提供具有基于相对于先前纺锤波密度的新近纺锤波密度和/或相对于先前纺锤波频率的新近纺锤波频率而确定的强度的感觉刺激。

例如，图5图示了响应于检测到可能的唤醒事件而延迟和/或停止感觉刺激。控制部件34(图1)被配置为控制感觉刺激器210，使得(例如)听觉刺激的音量首先被以近似等于对象的听阈(例如在醒来的期间经由校准而主观地确定)的水平提供并且然后逐步地被如上文描述地(基于检测到的睡眠纺锤波)调节(例如增加)。(在一些实施例中，还可以在先前校准期间主观地确定感觉刺激的强度(例如音量)的上限)。基于EEG信号502(例如来自传感器18的输出信号)检测可能的唤醒事件500。如果在刺激504期间由系统10检测到可能的唤醒，则控制部件34(图1)控制感觉刺激器210，使得刺激停止506。如果在刺激时段之外检测到唤醒，则延迟508刺激的开始。如果未检测到唤醒，那么系统尝试检测深度睡眠510。如果检测到深度睡眠，则递送512听觉刺激。如上文描述的，响应于确定可能的唤醒事件是假唤醒事件，控制部件34可以引起感觉刺激器210恢复提供具有基于相对于先前纺锤波密度的新近纺锤波密度和/或相对于先前纺锤波频率的新近纺锤波频率而确定的强度的感觉刺激。在这种情况下，系统10并不自动地返回到最低强度水平。

相反，响应于检测到可能的唤醒事件(无论是假的还是真实的)，当重新开始将感觉刺激递送到对象时，现有技术系统自动地返回到其最低的感觉刺激强度水平。例如，图6图示了其中由现有技术系统提供的刺激602由于检测到具有由系统确定为唤醒的高频内容的可能事件604而被中断的睡眠期。即使慢波睡眠继续并且在EEG 606中可见大的慢波，刺激602也仅在已经经过多于1.5分钟608之后恢复。另外，刺激以最低的音量610开始，这构成对刺激的机会的错失。系统10通过恢复提供具有基于相对于先前纺锤波密度的新近纺锤波密度和/或相对于先前纺锤波频率的新近纺锤波频率而确定的强度的感觉刺激来克服该低效率。系统10未自动地返回到最低的强度水平以重新开始感觉刺激。系统10被配置为使得声音刺激的强度根据(例如由检测到的睡眠纺锤波指示的)丘脑皮层极化的水平而被调节，以便避免不期望的唤醒和睡眠破碎。

返回图1，睡眠阶段部件36被配置为在睡眠期期间一次或多次地确定对象12的睡眠阶段。睡眠阶段部件36被配置为基于输出信号、检测到的纺锤波、EEG和/或其他信息来确定睡眠阶段。对象12的睡眠阶段可以包括以下中的一个或多个：NREM阶段N1、阶段N2或阶段N3睡眠、REM睡眠、和/或其他睡眠阶段。在一些实施例中，N1和/或N2对应于轻度睡眠状态并且N3对应于深度睡眠状态。在一些实施例中，NREM阶段N3或阶段N2睡眠可以是慢波(例如深度)睡眠。在一些实施例中，慢波可以不在整个全部N3时段上存在，但例如显著地更可能的是，这样的慢波在N3期间存在。例如，慢波还可以在N2期间存在(尽管程度较小)。在一些实施例中，睡眠阶段部件36基于EEG的一个或多个带(例如β、纺锤波、α、θ、δ)中的功率的量和/或与对象12的大脑活动的其他特性有关的功率的量来确定睡眠阶段。典型的带极限值是大约8-12Hz(α)、大约15-30Hz(β)、大约11-16Hz(Σ/纺锤波)、大约30-60Hz(γ)、大约0.5-4Hz(δ)和/或大约4-8Hz(θ)。在一些实施例中，睡眠阶段部件36基于β与δ功率之间的比例的对数(log(β/δ))来确定深度睡眠。例如，如果该比例小于-3，那么对象12在深度睡眠。

在一些实施例中，控制部件34被配置为基于由睡眠阶段部件36做出的的睡眠阶段确定来控制感觉刺激器16以调节刺激的强度。例如，当log(β/δ)具有随时间减小的趋势时，可以增加听觉刺激的音量。作为对基于纺锤波密度的变化、纺锤波频率的变化和/或其他信息来控制感觉刺激器16的补充或替代，控制部件34可以被配置为基于睡眠阶段确定来控制感觉刺激器16以调节刺激的强度。

例如，图7图示了睡眠期708内的四个睡眠周期700、702、704、706。如上文描述的，睡眠周期对应于通过从轻度睡眠到深度睡眠并且然后再到快速眼动(REM)睡眠的连续睡眠阶段的有序前进。在睡眠图718中图示了通过连续睡眠阶段710(清醒)、712(N1)、714(N2)、716(N3)、717(REM)的有序前进。β与δ功率之间的比例的对数720指示睡眠深度。如果该比例突破-2的阈值，例如，睡眠周期可能开始和/或结束750。例如如果该比例低于-3，那么睡眠在其最深处。在一些实施例中，当log(β/δ)具有减小的趋势时(例如这能够使用30秒长的窗口来估计)，增加刺激的音量。

返回图1，电子存储装置22包括电子地存储信息的电子存储介质。电子存储装置22的电子存储介质可以包括与系统10集成地(即基本不可移除地)提供的系统存储装置和/或经由例如端口(例如USB端口、火线端口等)或驱动器(例如磁盘驱动器等)可移除地可连接到系统10的可移除存储装置之一或全部。电子存储装置22可以包括以下中的一个或多个：光学可读存储介质(例如光盘等)、磁性可读存储介质(例如磁带、磁性硬盘驱动器、软盘驱动器等)、基于电荷的存储介质(例如EEPROM、RAM等)、固态存储介质(例如闪盘驱动器)和/或其他电子可读存储介质。电子存储装置22可以存储软件算法、由处理器20确定的信息、从对象12接收的信息和/或使得系统10能够正确工作的其他信息。电子存储装置22可以(整体或部分地)是系统10内的单独部件，或电子存储装置22可以被(整体或部分地)与系统10的一个或多个其他部件(例如处理器20)集成地提供在一起。

用户接口24被配置为提供系统10与对象12之间和/或其他用户之间的接口，对象12和/或其他用户可以通过所述接口将信息提供到系统10和从系统10接收信息。这使得数据、线索、结果和/或指令和任何其他可通信项目(共同被称为“信息”)能够在用户(例如对象12)与感觉刺激器16、传感器18、处理器20和/或系统10的其他部件中的一个或多个之间通信。例如，可以经由用户接口24将EEG显示给护理者。适于包括在用户接口24中的接口设备的范例包括小键盘、按钮、开关、键盘、旋钮、控制杆、显示屏、触摸屏、扬声器、麦克风、指示器灯、音响警报、打印机、触觉反馈设备和/或其他接口设备。在一些实施例中，用户接口24包括多个单独的接口。在一些实施例中，用户接口24包括至少一个接口，其被与感觉刺激器16和/或系统10的其他部件集成地提供在一起。

应当理解，本公开还预期硬连线或无线的其他通信技术作为用户接口24。例如，本公开预期用户接口24可以与由电子存储装置22所提供的可移除存储接口集成。在该范例中，可以将信息从可移除存储装置(例如智能卡、闪盘驱动器、可移除磁盘等)加载到系统10中，使得(一个或多个)用户能够定制系统10的实现方案。适于与系统10一起使用的作为用户接口24的其他示范性输入设备和技术包括但不限于RS-232端口、RF链路、IR链路、调制解调器(电话、电缆或其他)。简言之，本公开将预期用于与系统10进行信息通信的任何技术作为用户接口24。

图8图示了用于利用调节系统调节在睡眠期期间递送到对象的感觉刺激的强度的方法800。该系统包括一个或多个感觉刺激器、一个或多个传感器、一个或多个处理器和/或其他部件。以下呈现的方法800的操作旨在是说明性的。在一些实施例中，可以利用一个或多个未描述的额外的操作和/或在没有所讨论的操作中的一个或多个的情况下来完成方法800。额外地，图8中图示和以下描述的方法800的操作的顺序不旨在是限制性的。

在一些实施例中，可以在一个或多个处理设备(例如数字处理器、模拟处理器、设计为处理信息的数字电路、设计为处理信息的模拟电路、状态机和/或用于电子地处理信息的其他机构)中实现方法300。一个或多个处理设备可以包括响应于电子地存储在电子存储介质上的指令而运行方法800的操作中的一些或全部的一个或多个设备。一个或多个处理设备可以包括通过特别设计用于运行方法800的操作中的一个或多个的硬件、固件和/或软件而被配置的一个或多个设备。

在操作802中，将感觉刺激提供到对象。在一些实施例中，感觉刺激是和/或包括可听音调。可以在睡眠期之前、在睡眠期期间、在睡眠期之后和/或在其他时间处提供感觉刺激。可以在睡眠期间提供感觉刺激而不引起唤醒。例如，可以在睡眠期中的慢波睡眠期间将感觉刺激提供到对象。在一些实施例中，操作802是通过与(在图1中示出并在本文中描述的)感觉刺激器16相同或类似的一个或多个感觉刺激器来执行的。

在操作804中，生成传达与在睡眠期期间对象中的睡眠纺锤波有关的信息、与对象的新近睡眠阶段有关的信息和/或其他信息的输出信号。在一些实施例中，操作804是通过与(在图1中示出并在本文中描述的)传感器18相同或类似的一个或多个传感器来执行的。

在操作806中，检测对象中的睡眠纺锤波。睡眠纺锤波是基于输出信号而被检测的。在一些实施例中，操作806是通过与(在图1中示出并在本文中描述的)处理器20相同或类似的物理计算机处理器来执行的。

在操作808中，确定新近纺锤波密度和/或纺锤波频率。新近纺锤波密度和/或纺锤波频率是针对在睡眠期期间的新近时间段基于检测到的睡眠纺锤波而确定的。在一些实施例中，操作808是通过与(在图1中示出并在本文中描述的)处理器20相同或类似的物理计算机处理器来执行的。

在操作810中，确定先前纺锤波密度和/或纺锤波频率。先前纺锤波密度和/或纺锤波频率是针对在睡眠期期间的先前时间段基于检测到的睡眠纺锤波而确定的。在睡眠期期间先前时间段的开始发生在新近时间段的开始之前。在一些实施例中，操作810是通过与(在图1中示出并在本文中描述的)处理器20相同或类似的物理计算机处理器来执行的。

在操作812中，调节被提供到对象的感觉刺激的强度。基于先前纺锤波密度与新近纺锤波密度的比较和/或先前纺锤波频率与新近纺锤波频率的比较来控制一个或多个感觉刺激器以调节提供到对象的感觉刺激的强度。在一些实施例中，感觉刺激的强度(例如可听音调的音量)响应于新近纺锤波密度相对于先前纺锤波密度的增加或新近纺锤波频率相对于先前纺锤波频率的减小而增加。在一些实施例中，感觉刺激的强度(例如可听音调的音量)响应于新近纺锤波密度相对于先前纺锤波密度的减小或新近纺锤波频率相对于先前纺锤波频率的增加而减小。在一些实施例中，操作812是通过与(在图1中示出并在本文中描述的)处理器20相同或类似的物理计算机处理器来执行的。

在一些实施例中，操作812包括基于输出信号来确定对象的睡眠阶段，并基于所确定的睡眠阶段来调节感觉刺激的强度。在一些实施例中，操作812包括基于输出信号来检测可能的唤醒事件；响应于检测到可能的唤醒事件而引起一个或多个感觉刺激器停止提供感觉刺激；确定所述可能的唤醒事件是否是假唤醒事件；并且响应于确定所述可能的唤醒事件是假唤醒事件而引起一个或多个感觉刺激器恢复提供感觉刺激，所述感觉刺激具有基于相对于先前纺锤波密度的新近纺锤波密度和/或相对于先前纺锤波频率的新近纺锤波频率而确定的强度。

虽然基于目前认为是最实际并且最优选的实施例出于说明的目的已经详细描述了本发明，但是应当理解这样的细节只是出于该目的，并且本发明不限于公开的实施例，而是相反，本发明旨在覆盖权利要求的精神和范围内的修改和等价布置。例如，应当理解，本发明预期可以将任何实施例的一个或多个特征在可能的范围内与任何其他实施例的一个或多个特征组合。