一种助眠枕头及助眠方法与流程

本发明创造属于助眠保健设备领域，尤其是涉及一种助眠枕头及助眠方法。

背景技术：

人体的睡眠是一种周期性的活动，大脑由清醒到睡眠的过程中，脑电波频率有规律地进行变化。由于现代社会的快速发展，人们的工作、生活节奏紧张且压力较大，导致睡眠时间不足、质量低下，最终导致睡眠紊乱或失眠。在治疗中，一般是采用药物和/或心理咨询的方法。此外还有经颅电刺激和永磁体磁刺激等物理性治疗方式。

近年来出现了一种新型的技术，即经颅磁刺激技术。该技术的工作原理是通过高场强的脉冲电磁场穿透颅骨，作用于较深位置的神经组织引起感应电动势，从而诱发神经细胞的兴奋或抑制。由于不需穿透皮肤安装装置，因此具有无创无痛等优点。此外，该技术是通过通电的线圈产生磁场，因此磁场的频率具有可调性，使用中可以大大增加使用者的舒适感。2014年天津大学的周鹏发明了一种生物自反馈的睡眠监护磁疗仪，但是该发明主要起到监护诱导睡眠的作用，没有诱导使用者醒来的功能，且该专利对诱导睡眠的技术手段没有详解的研究介绍；2016年陈晋莉在论文《1hz重复经颅磁刺激治疗失眠症的临床研究》中利用该技术进行了睡眠治疗的研究；1hz在睡眠周期中是深度睡眠频率，而正常情况下人的睡眠是一个周期性过程，从浅睡眠逐步进入深度睡眠，大脑电波的频率也逐渐降低，直至1hz左右；这种直接使用1hz进行助眠的技术有可能会造成使用者的不适并加剧睡眠障碍。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种助眠枕头及助眠方法。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种助眠枕头，包括枕头基底上方设置的脑电采集装置、以及枕头基底内设置的经颅磁刺激装置，所述枕头基底下方设有用于驱动脑电采集装置和经颅磁刺激装置工作的供电控制装置；所述脑电采集装置包括枕头基底上设置的脑电采集头垫、以及脑电采集头垫上设置的枕套组件，所述脑电采集头垫上设有左侧采集区、中部采集区以及右侧采集区，每一个采集区上均设有若干凸起件，各凸起件上均设有传感器采集机构；所述经颅磁刺激装置包括枕头基底上对应采集区设置的电磁发生机构；所述供电控制装置包括枕头基底上设置的供电控制盒，该供电控制盒内设有用于收集传感器采集机构数据、以及用于控制电磁发生机构工作的控制器，所述供电控制盒内设有为控制器供电的供电电池。

进一步的，所述凸起件排列设置在脑电采集头垫上，所述传感器采集机构包括凸起件顶部设置的脑电采集传感器、以及凸起件四周设置的数个参考电极、以及枕头基底内设置的信号分析器；所述控制器通过信号分析器与脑电采集传感器及参考电极连接。

进一步的，所述参考电极在凸起件上均匀设置四个，各所述参考电极相互并联设置，每一个采集区内的脑电采集传感器相互并联设置。

进一步的，所述枕套组件包括枕头基底上设置的卫生隔垫，该卫生隔垫上对应脑电采集头垫的位置设有若干与凸台部配合的突出部，卫生隔垫的两侧通过魔术贴安装在枕头基底上；所述突出部上对应设有与脑电采集传感器配合的第一开孔、以及与参考电极配合的第二开孔。

进一步的，所述电磁发生机构包括枕头基底上设置的数个电磁线圈，所述控制器通过枕头基底内设置的脉冲磁场发生器与电磁线圈连接，每一个采集区内的电磁线圈至少对应设置一个脉冲磁场发生器。

进一步的，所述枕头基底设有用于安装脑电采集头垫的装配槽、以及用于容纳电磁线圈的凹槽；所述凹槽呈阵列状设置在枕头基底上，枕头基底上对应凹槽的位置设有用于支撑电磁线圈的支撑组件。

进一步的，所述支撑组件包括与凹槽配合的底座、以及底座上设置的弹性元件、以及弹性元件上设置的底托，所述底托上设有用于容纳电磁线圈的圆锥形限位槽，所述电磁线圈为与限位槽配合的圆锥形；所述脑电采集头垫上对应底托的位置设有与限位槽配合的圆锥形凸台部。

进一步的，所述枕头基底上设有用于安装供电控制盒的卡槽，枕头基底上对应卡槽的位置设有用于固定供电控制盒卡扣件；所述供电控制盒上设有与供电电池电气连接的充电接口、以及与控制器连接的第一数据传输接头，所述枕头基底上设有为传感器采集机构和电磁发生机构输送数据的第二数据接头，所述第二数据接头对应第一数据接头设置。

进一步的，所述左侧采集区和右侧采集区对称设置，二者的面积均为整个脑电采集头垫面积的四分之一；所述中部采集区设置在脑电采集头垫中部，中部采集区分布面积为整个脑电采集头垫面积的二分之一。

一种应用所述助眠枕头的助眠方法，包括：

s1、控制器接收左侧、中部、右侧采集区内脑电采集传感器采集的脑电信号数据，控制器根据采集到的脑电信号数据的来源位置，判断人脑所在位置；

s2、控制器根据人脑所在位置，控制左侧、中部、右侧采集区内的脉冲磁场发生器工作。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本发明创造所述的一种助眠枕头，通过无穿戴式采集脑电的方式，给使用者更加舒适自然的感受，消除了睡眠中佩戴异物的不适感，更加提高了睡眠质量；同时本发明创造依据人体大脑在不同状态的脑电波频率，应用经颅磁刺激的方式进行睡眠调节，以提升使用者的舒适度，纠正其紊乱的睡眠模式并直至使其恢复正常。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的助眠枕头的爆炸示意图；

图2为图1中a处的局部放大图；

图3为图1中b处的局部放大图；

图4为本发明创造实施例中支撑组件的结构示意图；

图5为本发明创造实施例中凸台部处的结构示意图；

图6为本发明创造实施例中电磁线圈工作的原理图。

附图标记说明：

1-脑电采集头垫；2-电磁线圈；3-枕头基底；4-供电控制盒；5-凹槽；6-卡槽；7-凸起件；8-凸台部；9-参考电极；10-脑电采集传感器；11-卫生隔垫；12-魔术贴；13-底座；14-装配槽；15-弹性元件；16-底托；17-突出部；18-第二开孔；19-第一开孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种助眠枕头，如图1至图6所示，包括枕头基底3上方设置的脑电采集装置、以及枕头基底3内设置的经颅磁刺激装置，所述枕头基底3下方设有用于驱动脑电采集装置和经颅磁刺激装置工作的供电控制装置；所述脑电采集装置包括枕头基底3上设置的脑电采集头垫1、以及脑电采集头垫1上设置的枕套组件，所述脑电采集头垫1上设有左侧采集区、中部采集区以及右侧采集区，每一个采集区上均设有若干凸起件7，各凸起件7上均设有传感器采集机构；所述经颅磁刺激装置包括枕头基底3上对应采集区设置的电磁发生机构；所述供电控制装置包括枕头基底3上设置的供电控制盒4，该供电控制盒4内设有用于收集传感器采集机构数据、以及用于控制电磁发生机构工作的控制器，所述供电控制盒内设有为控制器供电的供电电池；

所述凸起件7排列设置在脑电采集头垫1上，所述传感器采集机构包括凸起件7顶部设置的脑电采集传感器10、以及凸起件7四周设置的数个参考电极9、以及枕头基底3内设置的信号分析器；所述控制器通过枕头基底3内设置的信号分析器与脑电采集传感器10及参考电极9连接；具体的，所述脑电采集传感器10可以设置一个，也可以设置多个；

所述参考电极9在凸起件7上均匀设置四个，各所述参考电极9相互并联设置，每一个采集区内的脑电采集传感器10相互并联设置；凸起件7上的脑电采集传感器10与四个参考电极9形成一个采集单元，脑电采集头垫1上的所有参考电极可以相互并联设置，左侧、中部、右侧采集区内的脑电采集传感器10分别进行并联设置，这样有利于控制器对脑电采集头垫的区域进行区分，方便控制器判断脑电采集传感器10的信号来源位置；

具体的，所有采集单元分布在整个脑电采集头垫1的三个采集区中，其中左侧采集区和右侧采集区对称设置，二者的面积均为整个脑电采集头垫1面积的四分之一；中部采集区设置在脑电采集头垫1中部，其分布面积为整个脑电采集头垫1面积的二分之一；所述位于左侧、中部、右侧采集区的脑电采集传感器10经信号分析器连接控制器，实现了对左侧、中部、右侧采集区脉冲磁场发生器的控制，进而控制左侧、中部、右侧采集区的电磁线圈2磁场状态，从而基于不同位置上的脑电采集传感器10采集到的脑电信号的来源位置差异，这种助眠枕头可根据脑电信号的来源位置不同，实现对相应位置脉冲磁场发生器的控制，从而大大提高了这种助眠枕头的刺激助眠效果。

经颅磁刺激为现有成熟技术，本发明创造可以采用现有成熟元件，只要可以实现经颅磁刺激，达到助眠效果即可，其中，信号分析器可以设置多个，每个信号分析器可以连接一个过多个脑电采集传感器，只要可以实现信号的采集即可；信号分析器采用但不限于现有的neuroskybci或openbci，例如openbciv3开源arduinoeeg脑电模块-8/16通道，只要可以实现信号的分析传输即可，在这里不在赘述。

所述电磁发生机构包括枕头基底3上设置的数个电磁线圈2，电磁线圈2至少设置三个，每一个采集区至少设置一个电磁线圈2，每一个采集区的电磁线圈2可以与脉冲磁场发生器一一对应设置，也可以多个电磁线圈2对应一个脉冲磁场发生器设置，只要可以实现驱动电磁线圈2工作即可；

所述控制器通过枕头基底3内设置的脉冲磁场发生器与电磁线圈2连接，每一个采集区内的电磁线圈2至少对应设置一个脉冲磁场发生器；通过每一个采集区分别设置电磁线圈2和脉冲磁场发生器，使每个区域内的电磁线圈2都能独立的进行工作或停止工作，大大提高了这种助眠枕头的运行可靠性和刺激的准确性；脉冲磁场发生器可以采用现有经颅磁刺激装置使用的磁场发生器，只要可以驱动电磁线圈2工作产生磁场即可。

所述枕套组件包括枕头基底3上设置的卫生隔垫11，该卫生隔垫11上对应脑电采集头垫1的位置设有若干与凸台部8配合的突出部17，卫生隔垫11的两侧通过魔术贴12安装在枕头基底3上；所述突出部17上对应设有与脑电采集传感器10配合的第一开孔19、以及与参考电极9配合的第二开孔18；

具体的，卫生隔垫11上对应位置与脑电采集头垫1形状相契合，脑电采集传感器10与参考电极9位置对应处，卫生隔垫11设有相应大小第一开孔19和第二开孔18，用于保证脑电采集传感器10和参考电极9稳定工作；通过在卫生隔垫11上下两侧弧形位置设置魔术贴12，便于固定与拆卸清洗，为了提高舒适度，卫生隔垫11可采用棉质等柔软材料；通过设置方便拆卸的卫生隔垫11，用户可以很方便的拆下清洗，不用更换脑电采集头垫1，使用起来更加方便，降低了脑电采集头垫1更换时发生故障的概率，大大提高了这种助眠枕头使用的便捷性、可靠性以及卫生性。

所述枕头基底3设有用于安装脑电采集头垫1的装配槽14、以及用于容纳电磁线圈2的凹槽5；所述凹槽5呈阵列状设置在枕头基底3上，枕头基底3上对应凹槽5的位置设有用于支撑电磁线圈2的支撑组件；所述支撑组件包括与凹槽5配合的底座13、以及底座13上设置的弹性元件15、以及弹性元件15上设置的底托16，所述底托16上设有用于容纳电磁线圈2的圆锥形限位槽，所述电磁线圈2为与限位槽配合的圆锥形，限位槽可以很好的限制住电磁线圈2，避免电磁线圈发生移动或松散；所述脑电采集头垫1上对应底托16的位置设有与限位槽配合的圆锥形凸台部8；

具体的，底托16可以采用圆锥形结构件，弹性元件15可以采用弹簧，电磁线圈2通过底托16固定连接弹簧，再固定到圆形底座13，从而使圆锥形底托16与脑电采集头垫1底部的凸台部8能一上一下将电磁线圈2夹紧固定，确保电磁线圈2不会脱离原有位置，同时圆锥形底托16底部的弹簧会给电磁线圈2一定的弹性支撑力，使电磁线圈2更加向顶部的脑电采集头垫1贴近，距离头部的位置尽可能缩短，减少电磁波的损耗；用户在更换脑电采集头垫1时，只需正常对正下压脑电采集头垫1，即可实现对电磁线圈2的夹紧固定，安装更换起来十分方便，大大降低了这种助眠枕头的维护难度；

底座13可以设置成与凹槽5配合的形状，为便于安装，凹槽5和底座13均可以设置为原型，底座13可以为abs等绝缘材质，底座13还可以用于固定脉冲磁场发生器的pcb板，pcb板可以固定在底座13底部，底座13可以对pcb板起到一定的固定支撑作用，abs材质的底座13也能起到很好的绝缘作用，提高了这种助眠枕头的安全性；当底座13设置在凹槽5内时，底座13可以与枕头基底3一起夹紧固定脉冲磁场发生器的pcb板，有利于提高脉冲磁场发生器pcb板的稳定性，进而提高了脉冲磁场发生器和电磁线圈2在工作过程中的稳定性和可靠性，有利于进一步提高这种助眠枕头的助眠效果。

所述枕头基底3上设有用于安装供电控制盒4的卡槽6，枕头基底3上对应卡槽6的位置设有用于固定供电控制盒4卡扣件，具体的，卡扣件可以采用现有卡扣，供电控制盒4上设有与卡扣件配合的卡槽6，只要可以实现对供电控制盒4的卡接固定即可，通过卡接固定供电控制盒4，供电控制盒4拆解起来更加方便，方便操作人员取下进行充电或检修，使用起来更加方便。

所述供电控制盒4上设有与供电电池电气连接的充电接口、以及与控制器连接的第一数据传输接头，所述枕头基底3上设有为传感器采集机构和电磁发生机构输送数据的第二数据接头，所述第二数据接头对应第一数据接头设置；

具体的，充电接口可以采用现有的充电接口，只要可以实现对供电电池的充电即可，供电电池可以通过控制器控制，实现对脉冲磁场发生器、电磁线圈2、脑电采集传感器10、信号分析器等元件的供电；第一数据接头和第二数据接头可以采用现有相互匹配的数据接头，例如usb、i/o串口等数据传输接口，脉冲磁场发生器、脑电采集传感器10、信号分析器等元件可以通过数据传输接头实现与控制器的连接，只要可以实现数据传输、以及控制器控制元件工作即可，具体的，接头连接方式可以采用现有接头与电气元件的连接方式，实际上就是使用数据传输接头代替导线实现数据传输，本领域技术人员可以根据需要，选择不同型号的数据传输接头，在这里不再赘述；

供电电池可以采用锂电池，利用锂电池对控制器等元件进行供电为现有技术，在这里不再赘述，只要可以实现对控制器的正常供电即可；控制器采用但不限于现有的stm32f103zet6小系统板，只要可以实现对脉冲磁场发生器及其他元件的控制即可，在这里不再赘述，本发明创造主要在于枕头的结构创新，有利于提高这种枕头的舒适度、助眠效果、以及使用的便捷性，经颅磁刺激装置内的各种元件均可以采用现有成熟技术及元件，在这里不在赘述。

所述左侧采集区和右侧采集区对称设置，二者的面积均为整个脑电采集头垫1面积的四分之一；所述中部采集区设置在脑电采集头垫1中部，中部采集区分布面积为整个脑电采集头垫1面积的二分之一；

具体的，脑电采集区划分为左、中、右三个区域，其中左、右区域各占四分之一，中间区域占二分之一；中间区域为睡眠主要占位区域，采集面积相对两侧要更大为了能更加稳定的采集脑电信号，同时该区域对应的电磁线圈2数量较两侧更多，如此能够使发射出的电磁波更加有效地作用在脑部睡眠区域；左右两侧的区域设置为辅助功能区域，则是更加全方面的考虑睡眠过程中脱离中间区域或部分处于中间区域，左右两侧辅助增加电磁波，从而保证助眠的效果，而不去限制使用者的行为，这样的方式更加自然，人性化。

一种应用所述助眠枕头的助眠方法，包括：

s1、控制器接收左侧、中部、右侧采集区内脑电采集传感器10采集的脑电信号数据，控制器根据采集到的脑电信号数据的来源位置，判断人脑所在位置；

s2、控制器根据人脑所在位置，控制左侧、中部、右侧采集区内的脉冲磁场发生器工作。

具体的，通过控制器对比脑电信号数据的来源位置，可以判断出人脑所在位置，进而控制人脑所在位置的脉冲磁场发生器进行工作，同时降低其他区域脉冲磁场发生器的功率，在达到精准的经颅磁刺激的同时，也有利于降低这种助眠枕头的能耗，提高了这种助眠枕头的使用时长；通过进行不同采集区的精准刺激，也达到提高了这种助眠枕头的助眠效果；本发明实现了在不限制用户脑部活动的情况下，枕头各处的助眠效果能够适应用户的头部移动，达到了助眠效果的最优化，大大提高了这种助眠枕头的舒适度和适用性。

本发明创造所述的一种助眠枕头，通过无穿戴式采集脑电的方式，给使用者更加舒适自然的感受，消除了睡眠中佩戴异物的不适感，更加提高了睡眠质量；同时本发明创造可以依据人体大脑在不同状态的脑电波频率，应用经颅磁刺激的方式进行睡眠调节，以提升使用者的舒适度，纠正其紊乱的睡眠模式并直至使其恢复正常。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。