专利名称：一种基于粉红噪声的深度睡眠仪及催眠方法
技术领域：
本发明涉及一种能够促进催眠，改善睡眠质量的智能设备，特别是一种基于粉红噪声的深度睡眠仪及催眠方法。
背景技术：
在当今社会，生活节奏逐渐加快，竞争日趋激烈，生存压力不断增大。使得社会中不同层次、群体和年龄的人群不同程度地存在睡眠质量的问题。当前国内外治疗睡眠的方法很多，主要分为药物治疗、心理治疗、物理治疗、食物治疗等几大类方法。经过大量的临床实验和研究对比发现药物治疗将会对神经系统造成不良反应， 造成精神运动损害，认知力、记忆力和注意力下降，长期使用安眠类药物可形成依赖，甚至成瘾。由于中老年人肝肾功能正在随着年龄的增加而减退，随便吃安眠药可造成肝肾功能衰竭，产生耐药性，引起精神障碍，还会诱发高血压、冠心病、中风、糖尿病等疾病。尽管中药的毒副作用比较小，但是见效比较慢，需要长期服用，对于胃肠消化功能不好的人，也不是一种有效的办法。心理治疗对心理医生和医院的条件要求比较高，并且失眠症的治疗是一个长期的过程，需要投入大量的时间和治疗费用，根据国内目前的现状，心理治疗由于种种条件限制，很难为大多数人接受。物理疗法是国内外比较流行的一种趋势，从国内外已研制出的和正在研制的睡眠仪来看，都是建立在各种物理疗法的理论基础上的。本专利研究的粉红噪声方法属于物理疗法中的音乐疗法。它通过合理运用人体共振学原理，来对人类失眠状态进行引导性恢复，并且激活大脑对睡眠障碍的自愈能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于粉红噪声的深度睡眠仪及催眠方法， 从而对睡眠者进行催眠使其迅速进入深睡状态。为实现上述目的，本发明还提供了一种基于粉红噪声的深度睡眠仪，包括数字信号处理器DSP、与数字信号处理器DSP相连的复杂可编程逻辑器件CPLD，所述数字信号处理器DSP的输出端依次连接有音频解码芯片以及放大电路；所述数字信号处理器DSP包括依次连接的白噪声生成单元、对白噪声进行过滤并生成粉红噪声的滑动平均模型，以及声音输出单元。作为本发明的优选实施例，所述深度睡眠仪进一步包括有润色模型，连接在滑动平均模型与声音输出单元之间；作为本发明的优选实施例，所述滑动平均模型为7阶滑动平均模型，其表达式为X (n) = 0. 5χ (η_1) +0. 12χ (η_2) +0. 06χ (η_3) +0. 38χ (η_4) +0. 127χ (η_5)+0. 02χ(η-6)+0· 017x(n-7)+u(n)+0. 5u(n-l)+0. 12u(n_2)，+0. 06u (n-3) +0. 38u(n_4)+0. 127u(n_5)+0. 02u (n-6) +0. 017u(n_7)
其中，x(n)是当前时刻的粉红噪声信号；x(n-l)、x(n-2)......x(n-7)是前一时
刻和以前不同时刻的粉红噪声信号；u(n)、U(n-l)........u(n-7)是当前和以前不同时刻
白噪声信号。一种基于粉红噪声的深度睡眠仪的催眠方法，首先由白噪声生成单元生成白噪声，接着，通过滑动平均模型对该白噪声进行过滤并生成粉红噪声，该粉红噪声的分布规律与人在深度睡眠下的脑电波波形图一致，从而引起共振，最终调动身体机能，调节神经系统状态，引导睡眠者迅速进入睡眠状态，并迅速进入深睡状态。本发明基于粉红噪声的深度睡眠仪至少具有以下优点粉红噪声的分布规律与人在深睡状态下脑电图的波形一致，因此，由粉红噪声所产生的声音，在经过音色的润色后， 不仅具有一般悦耳声音的功效，更重要的是根据人体共振学原理能够最大限度地调动身体机能，调节神经系统状态，引导睡眠者迅速进入睡眠状态，并迅速进入深睡状态。
图1是粉红噪声生成过程的框图；图2是粉红噪声深度睡眠仪结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明深度睡眠仪及催眠方法进行详细说明1)睡眠仪工作原理人类的大脑组织经过各种不同音调声波的刺激后，可以有效增加大脑细胞与周边神经细胞的血液循环，并且音波的刺激也可以促进身体的自我调节。用于生成声音的粉红噪声信号，具有频率覆盖范围广、在等比例带宽内能量相等等性质，“粉红”是对噪声频率而言的，表示噪声中的低频成分多，是一种具有连续谱的非平稳随机信号。粉红噪声最主要的特点是噪声的功率谱密度与频率成反比，其能量从低频向高频不断衰减。而一个人在深睡状态下，脑电图的波形正好和粉红噪声的分布规律相一致， 因此，由粉红噪声所产生的声音，在经过音色的润色后，不仅具有一般悦耳声音的功效，更重要的是根据人体共振学原理能够最大限度地调动身体机能，调节神经系统状态，引导睡眠者迅速进入睡眠状态，并迅速进入深睡状态。2)粉红噪声声音产生过程粉红噪声声音的生成过程见图1，计算机产生白噪声，使用的粉红噪声模型是申请人经过计算获得的一个7阶滑动平均(ARMA)模型(该模型的目的是什么？)，即通过粉红噪声模型内的滤波器对计算机产生的白噪声进行过滤，得到粉红噪声，其中，ARMA模型的表达式如下χ (n) = 0. 5χ (η_1) +0. 12χ (η_2) +0. 06χ (η_3) +0. 38χ (η_4) +0. 127χ (η_5)+0. 02χ (η-6) +0. 017χ (η_7) +u (η) +0. 5u (η_1) +0. 12u (η_2)(1)+0. 06u (η-3) +0. 38u (η_4) +0. 127u (η_5) +0. 02u (η-6) +0. 017u (η_7)其中，χ (η)是当前时刻的粉红噪声信号；x(n-l),x(n-2)........x(n-7)是前一时刻和以前不同时刻的粉红噪声信号；u(n),u(n-l)........u(n-7)是当前和以前不同时刻白噪声信号；
使用音色模型对前述生成的粉红噪声“润色”，使得它动听，并根据不同人的喜好产生不同的声音信号，由喇叭发出有催眠作用的声音。3)硬件电路本发明深度睡眠仪的结构见图2。以DSP (包含RAM和Flash)为核心，用于生成有色噪声声音信号。CPLD用于管理液晶和按键。音频解码芯片和放大电路用于将具有催眠作用的“粉红噪声”声音播出。本发明的催眠方法为首先由白噪声生成单元生成白噪声，接着，通过滑动平均模型对该白噪声进行过滤并生成粉红噪声，该粉红噪声的分布规律与人在深度睡眠下的脑电波波形图一致，从而引起共振，最终调动身体机能，调节神经系统状态，引导睡眠者迅速进入睡眠状态，并迅速进入深睡状态。以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种基于粉红噪声的深度睡眠仪，其特征在于包括数字信号处理器DSP、与数字信号处理器DSP相连的复杂可编程逻辑器件CPLD，所述数字信号处理器DSP的输出端依次连接有音频解码芯片以及放大电路；所述数字信号处理器DSP包括依次连接的白噪声生成单元、对白噪声进行过滤并生成粉红噪声的滑动平均模型，以及声音输出单元。
2.如权利要求1所述的基于粉红噪声的深度睡眠仪，其特征在于所述深度睡眠仪进一步包括有润色模型，连接在滑动平均模型与声音输出单元之间。
3.如权利要求1所述的基于粉红噪声的深度睡眠仪，其特征在于所述滑动平均模型为7阶滑动平均模型，其表达式为χ (n) = 0. 5χ (η-1) +0. 12χ (η_2) +0. 06χ (η_3) +0. 38χ (η_4) +0. 127χ (η_5) +0. 02χ (η-6) +0. 017χ (η_7) +u (η) +0. 5u (η-1) +0. 12u (η_2) +0. 06u (η-3) +0. 38u (η_4) +0. 127u (η_5) +0. 02u (η-6) +0. 017u (η_7)其中，χ (η)是当前时刻的粉红噪声信号；Χ(η-1)、Χ(η-2)......χ(η-7)是前一时刻和以前不同时刻的粉红噪声信号；u(n)、U(n-l)........u(n-7)是当前和以前不同时刻白噪声信号。
4.如权利要求1所述的基于粉红噪声的深度睡眠仪，其特征在于所述生成的粉红噪声的分布规律与人深度睡眠下的脑电波波形图一致。
5.一种如权利要求1所述的基于粉红噪声的深度睡眠仪的催眠方法，其特征在于首先由白噪声生成单元生成白噪声，接着，通过滑动平均模型对该白噪声进行过滤并生成粉红噪声，该粉红噪声的分布规律与人在深度睡眠下的脑电波波形图一致，从而引起共振，最终调动身体机能，调节神经系统状态，引导睡眠者迅速进入睡眠状态，并迅速进入深睡状态。
全文摘要
本发明提供了一种基于粉红噪声的深度睡眠仪及催眠方法，包括数字信号处理器DSP、与数字信号处理器DSP相连的复杂可编程逻辑器件CPLD，所述数字信号处理器DSP的输出端依次连接有音频解码芯片以及放大电路；所述数字信号处理器DSP包括依次连接的白噪声生成单元、对白噪声进行过滤并生成粉红噪声的滑动平均模型、对粉红噪声进行润色的音色模型，以及声音输出单元。在本发明中，产生的粉红噪声的分布规律与人在深度睡眠下的脑电波波形图一致，从而引起共振，最终调动身体机能，调节神经系统状态，引导睡眠者迅速进入睡眠状态，并迅速进入深睡状态。
文档编号A61M21/02GK102526858SQ20111045640
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者吕鹏, 周强, 王莹 申请人:陕西科技大学