基于脉搏波睡眠分期与可调LED光刺激的睡眠辅助系统设计

发布时间：2023-04-01 23:34

　　睡眠是人最重要的生命活动之一,睡眠质量的好坏直接影响着个体的生理、心理健康。随着现代人生活压力的增大,睡眠问题已经逐渐成为困扰人们生活健康的重要问题之一。本文通过一套可穿戴式的睡眠辅助系统设计,探索提升人们睡眠质量的新方法。具体而言,主要在以下三个方面进行了深入的探索:首先,设计并制作出探测人体脉搏波的采集系统。该系统主要由光电探测设备、嵌入式控制设备、电脑数据收集处理中心组成。然后,通过对数据进行分析处理,得到了基于脉搏波的睡眠分期图。建立了睡眠评价模型,对睡眠各个阶段进行定量的描述。最后,使用以一定频率闪烁的LED光刺激的方法进行睡眠反馈调节,并通过之前的睡眠模型进行评价分析,得到实时的光反馈。本系统的设计思路是:LED光刺激产生人体响应,再由探测设备探测到人体响应,由评价模型对探测响应作出调整LED光变化的指令,最终实现对人体睡眠辅助的闭环控制系统。实验结果表明,本文设计出的睡眠辅助设备对睡眠障碍人群的睡眠质量提升有积极的作用。

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外睡眠研究现状
    1.3 本论文的研究思路
2 脉搏波探测系统
    2.1 脉搏波探测
        2.1.1 脉搏波信号介绍
        2.1.2 脉搏波探测方法分析
    2.2 光电式容积脉搏波探测设备设计方案
        2.2.1 设计思路
        2.2.2 光电传感器
        2.2.3 电源管理
        2.2.4 信号采集电路设计
        2.2.5 数据采集方案
    2.3 脉搏波信号分析系统设计
        2.3.1 原始数据成分分析
        2.3.2 滤波方案设计
    2.4 本章小结
3 脉搏波特征信号提取
    3.1 心率信号
        3.1.1 心率提取
        3.1.2 脉搏波峰值提取
    3.2 血氧饱和度信号
        3.2.1 血氧饱和度简介
        3.2.2 血氧计算模型推导
        3.2.3 相对血氧值R值求解算法
    3.3 均值、方差信息
        3.3.1 统计量特性介绍
        3.3.2 向量化计算算法设计
    3.4 近似熵信息
        3.4.1 近似熵介绍
        3.4.2 不同间隔时长的近似熵比较
    3.5 本章小节
4 基于脉搏波特征的睡眠分期
    4.1 脑电睡眠分期标准
        4.1.1 脑电信号简介
        4.1.2 脑电睡眠分期标准
    4.2 脉搏波进行睡眠分期的可行性分析
        4.2.1 生理学基础
        4.2.2 信号表现分析
    4.3 PCA(Principal Component Analysis)提取数据特性
        4.3.1 脉搏波信号分析方法
        4.3.2 PCA数据特性挖掘方案
        4.3.3 PCA数据处理结果分析
    4.4 k-means睡眠分期模型设计
        4.4.1 k-means睡眠分期方案
        4.4.2 结果分析
    4.5 本章小结
5 光刺激睡眠反馈调节系统
    5.1 光刺激睡眠的心理、生理基础
        5.1.1 心理基础
        5.1.2 生理基础
    5.2 可控助眠灯设计
        5.2.1 助眠灯设计
        5.2.2 助眠灯调控方案
    5.3 被试对光强响应度实验
    5.4 被试对亮暗间隔比响应度实验
    5.5 基于脉搏波睡眠分期调节的光刺激睡眠反馈实验
        5.5.1 实验方案设计
        5.5.2 光刺激模式选择
        5.5.3 实验结果
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简介及硕士期间主要研究成果



本文编号：3778080