專利名稱：睡眠學習機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種結合腦電波和快速眼動信號判斷人的不同睡眠狀態和骨傳導揚聲器的睡眠學習的裝置，能有效的達到睡眠學習的目的。
背景技術：
現代科學研究發現，人的睡眠有兩種狀態，即正相睡眠與異相睡眠，睡眠過程是由這兩種性質不同的狀態交替出現而組成。
1939年，美國芝加哥大學生理教研室古萊托曼教授對人在睡眠時眼球活動進行實驗研究，其結果表明，在異相睡眠中人的眼球會激烈活動(約每秒一次)，這種活動每夜出現4～6次，平均每次持續約20分鐘左右，持續時間越到后來越長。從眼震顫圖和腦電圖上可以看出雙眼球有每分鐘50～60次的快速擺動，腦電波由慢波轉為快波，類似于正相睡眠的第1階段，即低幅快波。
在美國、日本等國家經研究證明在睡眠的快速眼動過程中，人類可以接受外界的信息，因此可以利用這段時間幫助人們記憶需要學習的內容。以此原理為基礎，制作出了幫助人們進行睡眠學習的睡眠學習機。
現有的睡眠學習機存在以下不足，采用計時或脈搏等生物信號判斷人的睡眠狀態，不能精確界定睡眠狀態，有可能影響使用者的睡眠；而采用普通揚聲器播放的學習內容，則由于大多數人在睡眠過程中對外界的聲音都無明顯的反應，所以揚聲器在音量小的情況下，使用者根本聽不到，而音量大又會影響周圍其它人的休息。
發明內容
本實用新型目的是提供一種能避免上述缺陷，并且方便于人們的日常使用，且能有效的幫助使用者在睡眠狀態中進行睡眠學習的一種睡眠學習機。
本實用新型所采用的技術方案是一種睡眠學習機，包括有電源，固定基座，其特征在于，還包括有控制器，連接在控制器上的控制按鍵、通訊接口、解碼器、存儲器、眼動檢測單元和腦電檢測單元，在解碼器上串聯有D/A數模轉換器和安裝在固定基座上的骨傳導揚聲器。
本實用新型的附加技術特征在控制器上還連接有用于顯示當前的工作狀態的狀態顯示器，在D/A數模轉換器與骨傳導揚聲器之間串聯有音量調節電路，且音量調節電路的控制端連接在控制器上。
眼動檢測單元中采用的微振動傳感器為電感式、電容式或壓電晶體模式中的一種。眼動檢測單元還可以采用眼電檢測的模式構成。
在所述裝置中，腦電檢測單元包括腦電波探測電極和放大電路，眼動檢測單元包括微振動傳感器和放大電路，固定基座為眼罩形狀，包括罩體和連接在罩體兩側的彈性連接帶，測量眼動信號的微振動傳感器安裝在罩體內。
骨傳導揚聲器安裝在罩體上部，其振動面的外表面固定有金屬片，并與腦電檢測單元的金屬接地參考電極構成一體化結構，其余兩個腦電波檢測電極安裝在罩體兩側或彈性連接帶上。
在上述裝置中，在控制器上還連接有脈搏檢測單元，脈搏檢測單元包括振動傳感器和放大電路，其振動傳感器振動面的外表面為金屬片，且與腦電檢測單元的金屬檢測電極構成一體化結構。
本實用新型的有益效果是，采用腦電信號和眼動信號相結合的判斷方式，能準確地判斷人的睡眠狀態，并以此為依據，控制骨傳導揚聲器播放音頻訊號，在不干擾他人睡眠休息的前提下達到了睡眠學習的目的；并且由于采用一體化的結構設計方案，無附加的連接線讓使用者佩戴舒適，從而不影響使用者的睡眠習慣，更便于用戶的攜帶和使用。
圖1是圖所示實施例的控制框圖。
圖2是圖1所示裝置的結構圖。
圖3是本實用新型另一具體實施例的控制框圖。
圖4是本實用新型一種工作方式的流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
本實用新型優選的具體實施例一，一種睡眠學習機，其結構如圖2所示，本實施例采用一種眼罩式結構，包括罩體1和連接在罩體兩側的彈性連接帶3，在罩體1的上部與額頭對應的部位布置一個骨傳導揚聲器4，在骨傳導揚聲器的振動面，即與額頭部位相接觸的一面裝有一個參考電極401(金屬片)，在罩體1兩側的連接帶3上，裝有二個腦電檢測電極2(金屬片)，用以檢測腦電波的信號。在罩體1的內部，其上部與眼窩對應位置分別裝有數個振動檢測單元5(微振動傳感器)，用以檢測兩個眼球的快速動作信號(快動眼信號)。上述的檢測信號分別送往各自的信號放大單元進行放大，然后送往控制器中進行鑒別，用以判斷使用者目前的睡眠狀態。安裝有控制器和其他電路的線路板7安裝在罩體1的外側，在控制器上還連接有USB通訊接口、解碼器、存儲器、狀態顯示器和控制按鍵，在解碼器上串聯有D/A數模轉換器和骨傳導揚聲器，控制器用于實現對整體流程的控制，罩體1的外側還安裝有鋰電池6作為本裝置的電源。
在所述的眼動檢測單元中，所述的微振動傳感器5可采用電感式、電容式或壓電晶體等模式構成，還可以采用眼電檢測的模式構成。
該實施例的眼罩結構為一整體結構，使用者戴在的頭上即可使用，不影響使用者的睡眠方式和睡眠習慣。其中，骨傳導揚聲器是一種通過頭骨介質傳導聲音的音響技術，其特點是這種傳播方式不通過耳膜，而是以振動的形式直接刺激耳蝸，從而讓使用者可以聽到聲音，且對周圍的其它人不產生任何的干擾。同時由于采用鋰電池供電，使安全性和可靠性得以提高。
本實施例的電路結構框圖，如附圖1所示，包括有USB輸入接口用于與計算機進行數據通信，控制按鍵用于控制睡眠學習器啟/停等、狀態顯示器用于顯示當前的工作狀態、存儲器用于存儲預置的學習內容以及相關的控制信息、解碼器和與其相連接的D/A數模轉換器以及自動音量控制器和骨傳導揚聲器用于完成預置學習內容的播放，眼動檢測單元、腦電檢測單元分別用于檢測使用者的相關生理信息的狀態。上述部件均與控制器相連接，并由控制器協調控制進行工作，然后通過骨傳導揚聲器播放音頻學習內容信號，實現睡眠學習。
在本實施例中，控制器根據需要還可增加控制功能，例如，使其可以根據使用者預設的播放控制信息進行變速播放處理或者音量調節控制，而后再由骨傳導揚聲器輸出至使用者的頭部；進行變速播放，速度的變化以倍速方式進行，且速度不大于4倍；使用者在睡前需要預設是否在每個快動眼睡眠期內進行播放或只在某個特定的快動眼睡眠期內進行播放，相應的控制器在執行步驟26的時候將增加檢查是否符合預定的播放設置，如果是，通過骨傳導揚聲器播放音頻信號，并同時監測持續眼動信號，如果否，則不播放，并等待快動眼信號停止后執行步驟22，該功能可以滿足使用者在指定的睡眠期間進行播放的要求。
在本實施例中，還可以增設脈搏檢測單元，用于檢測人的脈搏信號，通過測得脈搏跳動的頻率，輔助判斷人的睡眠狀態。脈搏檢測單元連接至控制器，其中，脈搏檢測單元包括振動傳感器和放大電路，振動傳感器的外表面為金屬，與腦電檢測單元的金屬檢測電極2構成一體化結構，安裝在罩體1兩側或彈性連接帶3上，該結構可以簡化部件，節約裝置的空間。
在本實施例中，可以在骨傳導揚聲器4振動面的外表面固定有金屬片401，該金屬片401與腦電檢測單元的金屬接地參考電極2構成一體化結構。該結構的骨傳導揚聲器振動面采用金屬，還可以起到屏蔽揚聲器內部電磁波的作用，以消除對人體的電磁輻射。
本實用新型的具體實施例二，是實施例一的一種簡化方式，一種睡眠學習機，其電路連接結構如附圖3所示，包括有紅外通訊口用于與計算機進行數據通信，控制按鍵用于控制睡眠學習器啟/停等、存儲器用于存儲預置的學習內容以及相關的控制信息、解碼器和與其相連接的D/A數模轉換器以及自動音量控制器和骨傳導揚聲器用于完成預置學習內容的播放，眼動檢測單元、腦電檢測單元分別用于檢測使用者的相關生理信息的狀態。上述部件均與控制器相連接，并由控制器協調控制進行工作，然后通過骨傳導揚聲器播放音頻信號，本實施例可采用計算機進行實時控制，相對于實施例一結構較為簡單，但也可以實現睡眠學習的目的。實施例二的控制流程和具體機械結構與實施例一相同。
本實用新型采用的工作原理是使用各期睡眠狀態中所特有的腦電波形和眼動信號作為睡眠狀態分期轉換的判斷依據，如正相睡眠中所特有的紡錘波、異相睡眠中所特有的快速眼動信號以及腦電波由慢波信號轉為快波信號和在二個不同的睡眠狀態中脈搏的快慢變化等特定的波形。在開機初始階段(第一個正相睡眠周期內)，設置了催眠曲的播放，可幫助使用者盡快的進入正常的睡眠狀態。鑒于每個異相睡眠過程大約在20分鐘左右，為促進學習的記憶效果，設定所播放的學習內容至少應能重復一遍，以期加深使用者的記憶，由此，要求對預存儲的學習內容應最優控制在10分鐘之內，以便能夠進行重復播放。由于我們從異相睡眠中覺醒時，對夢境會有清晰的記憶，即可以對夢境進行描述，而從正相睡眠中覺醒時，則對夢境不會有任何的記憶。本實用新型采用了異相睡眠喚醒方式，即在每個異相睡眠結束使對使用者的允許喚醒時間進行鑒別，當剩余時間大于使用者的允許喚醒時間時，則停止播放轉入正相睡眠狀態，而剩余時間已小于使用者的允許喚醒時間時，則啟動喚醒程序(播放由使用者預置的喚醒內容)，隨后執行關機任務。
附圖4是本實用新型睡眠學習機的控制器的一種工作流程控制框圖。本睡眠學習器在使用前應預先設置起床時間和允許喚醒時間、學習內容(長度以3-20分鐘為宜)等基本信息。步驟20，開機，啟動記時器開始記時；步驟21，播放使用者所選擇的催眠曲，當延時大于10分鐘后音量開始逐步降低，且啟動腦電波檢測電路開始工作，將腦電信號予以保存；步驟22，開始檢測腦電波是否有紡錘波(中度睡眠特有的波形)出現，當沒出現紡錘波時則執行步驟23，當出現紡錘波后，轉入執行步驟24；步驟23，計時是否大于使用者的慢波睡眠時間，是，執行步驟24，否，返回執行步驟22；步驟24，停止播放催眠曲；步驟25，檢測是否有持續快動眼信號出現(可通過檢測一特定的時間段內的快動眼信號予以確認，比如在一分鐘時間內連續出現即可予以確認)，若未出現返回執行步驟25，若已檢測到該信號出現則轉入執行步驟26；步驟26，將音量還原為初始值，播放學習內容；步驟27，檢測持續性的快動眼信號是否停止，若未停止繼續執行步驟26，若檢測到該信號已消失則轉入執行步驟28；步驟28，停止播放學習內容；步驟29，對剩余時間進行判斷，當剩余時間大于使用者的允許喚醒時間，則停止播放轉入執行步驟22，而剩余時間已小于使用者的允許喚醒時間時，轉入執行步驟30；步驟30，啟動喚醒程序(播放由使用者預置的喚醒內容)，隨后執行關機任務。
權利要求1.一種睡眠學習機，包括有電源(6)，固定基座，其特征在于還包括有控制器，連接在控制器上的控制按鍵、通訊接口、解碼器、存儲器、眼動檢測單元和腦電檢測單元，在解碼器上串聯有D/A數模轉換器和安裝在固定基座上的骨傳導揚聲器(4)。
2.根據權利要求1所述的睡眠學習機，其特征在于，在控制器上還連接有用于顯示當前的工作狀態的狀態顯示器。
3.根據權利要求1所述的睡眠學習機，其特征在于，眼動檢測單元中采用的微振動傳感器為電感式、電容式或壓電晶體模式中的一種。
4.根據權利要求1或3所述的睡眠學習機，其特征在于，眼動檢測單元采用眼電檢測的模式構成。
5.根據權利要求1或2所述的睡眠學習機，其特征在于，在D/A數模轉換器與骨傳導揚聲器之間串聯有音量調節電路，且音量調節電路的控制端連接在控制器上。
6.根據權利要求1或2所述的睡眠學習機，其特征在于，腦電檢測單元包括腦電波探測電極(2)和放大電路，眼動檢測單元包括微振動傳感器(5)和放大電路，固定基座為眼罩形狀，包括罩體(1)和連接在罩體兩側的彈性連接帶(3)，測量眼動信號的微振動傳感器(5)安裝在罩體(1)內。
7.根據權利要求6所述的睡眠學習機，其特征在于，骨傳導揚聲器(4)安裝在罩體(1)上部，其振動面外表面為金屬片(401)并與腦電檢測單元的金屬接地參考電極構成一體化結構，其余兩個腦電波檢測電極(2)安裝在罩體(1)兩側或彈性連接帶(3)上。
8.根據權利要求1或2所述的睡眠學習機，其特征在于，在控制器上還連接有脈搏檢測單元，脈搏檢測單元包括振動傳感器和放大電路，振動傳感器的外表面為金屬，且與腦電檢測單元的金屬檢測電極(2)構成一體化結構。
專利摘要本實用新型公開了一種睡眠學習機，包括有電源，固定基座，其特征在于，還包括有控制器，連接在控制器上的控制按鍵、通訊接口、解碼器、存儲器、眼動檢測單元和腦電檢測單元，在解碼器上串聯有D/A數模轉換器和安裝在固定基座上的骨傳導揚聲器；本實用新型的有益效果是，采用腦電信號和眼動信號相結合的判斷方式，能準確地判斷人的睡眠狀態，并以此為依據，控制骨傳導揚聲器播放音頻訊號，在不干擾他人睡眠休息的前提下達到了睡眠學習的目的；并且由于采用一體化的結構設計方案，無附加的連接線讓使用者佩戴舒適，從而不影響使用者的睡眠習慣，更便于用戶的攜帶和使用。
文檔編號A61B5/00GK2852291SQ20052003636
公開日2006年12月27日 申請日期2005年12月2日 優先權日2005年12月2日
發明者陳奚平 申請人:陳奚平