本公開涉及一種用于增加小睡的恢復性值的系統和方法。

背景技術：

用于監(jiān)測睡眠的系統是已知的。在睡眠期間的感官刺激是已知的。常常連續(xù)地和/或以不影響對象的睡眠模式的間隔來施加在睡眠期間的感官刺激。在小睡期間通常不遞送感官刺激。

技術實現要素：

因此，本公開的一個或多個方面涉及一種被配置為管理對象的睡眠會話(session)的系統。所述系統包括一個或多個感官刺激器、一個或多個傳感器、一個或多個物理計算機處理器、和/或其他部件。所述一個或多個感官刺激器被配置為向睡眠會話期間的所述對象提供感官刺激。所述一個或多個傳感器被配置為生成傳達與所述對象的大腦活動有關的信息的輸出信號。所述一個或多個物理計算機處理器由計算機可讀指令配置為：基于所述輸出信號來確定所述對象的大腦活動參數，所述大腦活動參數指示所述對象的睡眠階段；基于所述大腦活動參數來確定所述對象的所述睡眠階段，所述睡眠階段包括第一睡眠階段、比所述第一睡眠階段更深的第二睡眠階段、以及比所述第一睡眠階段和所述第二睡眠階段更深的第三睡眠階段；基于所述大腦活動參數來預測從所述第二睡眠階段到所述第三睡眠階段的過渡；并且控制所述一個或多個感官刺激器，以：響應于所述對象從所述第一睡眠階段進入所述第二睡眠階段，而向所述對象提供感官刺激；并且響應于從所述第二睡眠階段到所述第三睡眠階段的過渡的預測指示所述對象將要進入所述第三睡眠階段，而停止向所述對象提供感官刺激。

本公開的另一方面涉及一種用于利用管理系統來管理對象的睡眠會話的方法。所述系統包括一個或多個感官刺激器、一個或多個傳感器、一個或多個物理計算機處理器、和/或其他部件。所述方法包括：利用所述一個或多個傳感器來生成傳達與所述對象的大腦活動有關的信息的輸出信號；利用所述一個或多個物理計算機處理器基于所述輸出信號來確定所述對象的大腦活動參數，所述大腦活動參數指示所述對象的睡眠階段；利用所述一個或多個物理計算機處理器基于所述大腦活動參數來確定所述對象的所述睡眠階段，所述睡眠階段包括第一睡眠階段、比所述第一睡眠階段更深的第二睡眠階段、以及比所述第一睡眠階段和所述第二睡眠階段更深的第三睡眠階段；利用所述一個或多個物理計算機處理器基于所述大腦活動參數來預測從所述第二睡眠階段到所述第三睡眠階段的過渡；并且利用所述一個或多個物理計算機處理器來控制所述一個或多個感官刺激器，以：響應于所述對象從所述第一睡眠階段進入所述第二睡眠階段，而向所述對象提供感官刺激；并且響應于從所述第二睡眠階段到所述第三睡眠階段的過渡的預測指示所述對象將要進入所述第三睡眠階段，而停止向所述對象提供感官刺激。

本公開的又一方面涉及一種被配置為管理對象的睡眠會話的系統。所述系統包括：用于向睡眠會話期間的所述對象提供感官刺激的單元(means)；用于生成傳達與所述對象的大腦活動有關的信息的輸出信號的單元；用于基于所述輸出信號來確定所述對象的大腦活動參數的單元，所述大腦活動參數指示所述對象的睡眠階段；用于基于所述大腦活動參數來確定所述對象的所述睡眠階段的單元，所述睡眠階段包括第一睡眠階段、比所述第一睡眠階段更深的第二睡眠階段、以及比所述第一睡眠階段和所述第二睡眠階段更深的第三睡眠階段；用于基于所述大腦活動來預測從所述第二睡眠階段到所述第三睡眠階段的過渡的單元；以及用于控制用于提供感官刺激的所述單元以進行以下操作的單元：響應于所述對象從所述第一睡眠階段進入所述第二睡眠階段，而向所述對象提供感官刺激；并且響應于從所述第二睡眠階段到所述第三睡眠階段的過渡的預測指示所述對象將要進入所述第三睡眠階段，而停止向所述對象提供感官刺激。

在參考其全部形成本說明書的一部分的附圖考慮以下說明和權利要求書之后，本公開的這些和其他目標、特征和特性以及操作的方法和結構的相關元件的功能和零件的組合和制造的經濟性將變得更明顯，其中，相同附圖標記指代各圖中的對應的零件。然而，應明確理解，附圖僅出于例示和說明的目的并且并不旨在作為對本公開的范圍的限定。

附圖說明

圖1是被配置為管理對象的睡眠會話的系統的示意性圖示。

圖2圖示了當一系列聲音音調被提供到深度睡眠期間的對象時發(fā)生的睡眠慢波的增強。

圖3將慢波活動、示出rem睡眠時段和慢波睡眠時段的睡眠圖以及睡眠壓力圖示為睡眠會話期間的時間的函數。

圖4圖示了針對對象的35分鐘小睡的信息。

圖5圖示了操作中的系統的范例。

圖6a圖示了通過小睡期間的對象中的睡眠階段的進展。

圖6b圖示了logβ/δ比如何非常緊密地跟隨針對小睡的隨時間的睡眠圖。

圖6c示出了針對logβ/δ比的睡眠階段n1、n2和n3的箱形圖。

圖7圖示了用于管理對象的睡眠會話的方法。

具體實施方式

如在本文中所使用的，除非上下文另外清楚地指明，否則“一”、“一個”和“該”的單數形式包括復數引用。如在本文中所使用的，“耦合”兩個或更多個零件或部件的陳述應當意指零件要么直接地、要么間接地(即通過一個或多個中間零件或部件)被接合在一起或一起操作，只要鏈接發(fā)生。如在本文中所使用的，“直接耦合”意指兩個元件直接彼此接觸。如在本文中所使用的，“固定地耦合”或“固定”意指將兩個部件被耦合，以便作為一體移動，同時維持相對于彼此的恒定取向。

如在本文中所使用的，詞語“單一”意指部件被創(chuàng)建為單個件或單元。亦即，包括分立地創(chuàng)建并且然后耦合在一起作為單元的件的部件不是“單一”部件或主體。如在本文中所采用的，兩個或更多個零件或部件互相“接合”的陳述應當意指零件要么直接地、要么通過一個或多個中間零件或部件互相施加力。如在本文中所采用的，術語“數量”應當意指一或大于一的整數(即，多個)。

在本文中所使用的方向性短語諸如例如是，但不限于：頂部、底部、左、右、上、下、前、后、以及其衍生詞涉及在附圖中所示的元件的取向，并且除非其中明確記載，否則并不是對權利要求的限制。

圖1是被配置為管理對象12的睡眠會話的系統10的示意性圖示。在一些實施例中，系統10包括以下中的一項或多項：感官刺激器16、傳感器18、物理計算機處理器20、電子存儲設備22、用戶接口24、和/或其他部件。在一些實施例中，睡眠會話是小睡并且系統10被配置為通過利用感官刺激增強和/或維持小睡期間的對象12中的睡眠慢波來增加小睡的恢復性值。

圖2圖示了當一系列聲音音調202和/或其他感官刺激被提供至深度睡眠(例如，下文所描述的階段n3)期間的對象12(圖1)時發(fā)生的睡眠慢波204的增強200。圖2圖示了隨時間208的腦電圖(eeg)信號206。響應于音調202的提供(例如，在該范例中，個體音調在長度方面為大約50毫秒并且具有大約1秒的基本上恒定音調間間隔)而發(fā)生的慢波活動(swa)曲線(下文所描述的0.5hz至4hz中的即時eeg功率)中的增加210圖示了慢波增強效應。在swa方面評估刺激202的有效性，因為swa與睡眠的恢復性值有關。

睡眠需求(或睡眠壓力)通過睡眠消散。睡眠需求消散發(fā)生的方式與swa的時間動態(tài)相鏈接。swa貫穿睡眠會話的周期變化具有典型的行為。swa在非快速眼動(nrem)睡眠期間建立，在快速眼動(rem)睡眠的開始之前下降，并且在rem睡眠期間保持低。swa在連續(xù)nrem周期上的水平漸進地變得更低。這被圖示在圖3中。

圖3將swa300、示出rem睡眠時段304和慢波睡眠時段306的睡眠圖302以及睡眠壓力圖示為睡眠會話期間的時間308的函數。作為時間308的函數的睡眠壓力從初始睡眠壓力310減小到睡眠會話期間的最終睡眠壓力312。圖3圖示了作為時間308的函數的睡眠壓力在swa300和/或慢波睡眠306的時段期間更快地減小320。睡眠需求消散的速度與對象12中的swa成正比。在下面所示的等式(1)和(2)中描述了該關系。

s(t)是睡眠需求，swa(t)是在時間t處的慢波活動，并且γ是比例常數。取從睡眠起始“t＝0”到任意時間t的等式(1)中的兩側的積分得到等式(2)。s0是在睡眠會話的開始處的睡眠需求。從睡眠起始到時間t的swa的和被稱為累積swa或cumswa(t)。在“t”單位時間的睡眠持續(xù)時間之后的睡眠需求(s0-s(t))的減小與cumswa(t)成正比。因此，cumswa(t)提供睡眠的恢復性值的指示。

通常，感官刺激在深度睡眠(例如，階段n3睡眠)期間被遞送，以增強恢復性睡眠并且避免對象12的覺醒。系統10被配置為，通過將感官刺激遞送給較輕的nrem睡眠階段期間(例如，在下面所描述的階段n2的部分期間)的對象12同時仍然避免覺醒，來增強小睡期間的恢復性睡眠。在一些實施例中，系統10被配置為通過以這樣的方式將感官刺激遞送到對象12以便防止過渡到深度睡眠(例如，階段n3睡眠)中來促進“小憩”。

返回圖1，感官刺激器16被配置為向對象12提供感官刺激。感官刺激器16被配置為在睡眠會話之前、在睡眠會話期間、和/或在其他時間處向對象12提供感官刺激。例如，感官刺激器16可以被配置為向對象12提供感官刺激以引起對象12中的更深的睡眠，維持睡眠會話期間、睡眠會話中的深度(例如，慢波睡眠)睡眠期間的特定睡眠階段(例如，nrem階段n2睡眠，如下文所描述的)中的睡眠，促進到睡眠的較輕階段的過渡，和/或出于其他原因和/或在其他時間處。在一些實施例中，感官刺激器16可以被配置為引起、增加、增強、維持、和/或減小對象12中的睡眠慢波。

感官刺激器16被配置為促進無創(chuàng)大腦刺激和/或其他刺激。感官刺激器16可以被配置為使用感官刺激促進無創(chuàng)大腦刺激。感官刺激包括氣味、聲音、視覺刺激、觸摸、味覺、軀體感官刺激、觸覺、和/或其他刺激。例如，感官刺激器16可以被配置為向對象12提供聽覺音調。感官刺激器16的范例可以包括以下中的一項或多項：音樂播放器、音調發(fā)生器、對象12的頭皮上的電極的集合、遞送振動刺激的單元、生成磁場以直接刺激大腦皮層的線圈、光生成器、香味拋放器、和/或其他設備。在一些實施例中，感官刺激器16被配置為調節(jié)被提供給對象12的刺激的強度。

傳感器18被配置為生成傳達與對象12的大腦活動有關的信息的輸出信號。對象12的大腦活動可以對應于對象12的當前睡眠階段。對象12的當前睡眠階段可以與快速眼動(rem)睡眠、非快速眼動(nrem)睡眠、和/或其他睡眠相關聯。對象12的當前睡眠階段可以是以下中的一項或多項：nrem階段n1、階段n2、或階段n3睡眠、rem睡眠、和/或其他睡眠階段。傳感器18可以包括直接測量這樣的參數的一個或多個傳感器。例如，傳感器18可以包括腦電圖(eeg)電極，其被配置為檢測起因于對象12的大腦內的電流的沿著對象12的頭皮的電活動。傳感器18可以包括這樣的一個或多個傳感器，其間接地生成傳達與對象12的大腦活動有關的信息的輸出信號。例如，一個或多個傳感器18可以基于對象12的心率(例如，傳感器18可以是定位在對象12的胸部上的心率傳感器，和/或被配置為對象12的腕上的手鏈，和/或被定位在對象12的另一肢體上)、對象12的運動(例如，傳感器18可以包括具有加速度計的對象12的腕和/或踝周圍的手鏈，使得可以使用腕動計信號來分析睡眠)、對象12的呼吸、和/或對象12的其他特性來生成輸出。盡管在對象12附近的單個位置處圖示了傳感器18，但是這并不旨在是限制性的。傳感器18可以包括被設置在多個位置中的傳感器，諸如例如在感官刺激器16內(或者與其通信)、與對象12的衣物耦合(以可移除的方式)、由對象12穿戴(例如，如頭帶、腕帶等)、被定位到對象12睡眠時對象12所處的點(例如，傳達與對象12的運動有關的輸出信號的相機)、和/或在其他位置中。

處理器20被配置為提供系統10中的信息處理能力。這樣，處理器20可以包括以下中的一項或多項：數字處理器、模擬處理器、被設計為處理信息的數字電路、被設計為處理信息的模擬電路、狀態(tài)機、和/或用于電子地處理信息的其他機構。盡管處理器20在圖1中被示為單個實體，這僅僅是出于說明性目的。在一些實施例中，處理器20可以包括多個處理單元。可以將這些處理單元物理地定位在相同的設備(例如，感官刺激器16)內，或者處理器20可以表示協調操作的多個設備的處理功能。

如在圖1中所示的，處理器20被配置為運行一個或多個計算機程序部件。所述一個或多個計算機程序部件可以包括以下中的一項或多項：大腦活動部件30、睡眠階段部件32、控制部件34、和/或其他部件。處理器20可以被配置為通過以下項來運行部件30、32、和/或34：軟件；硬件；固件；軟件、硬件和/或固件的某種組合；和/或用于配置處理器20上的處理能力的其他機構。

應當理解，盡管部件30、32、34在圖1中被圖示為被共同定位在單個處理單元內，但是在其中處理器20包括多個處理單元的實施例中，部件30、32和/或34中的一個或多個可以遠離其他部件被定位。對由以下所描述的不同部件30、32和/或34所提供的功能性的描述僅僅是出于說明性目的，而并非旨在是限制性的，因為部件30、32和/或34中的任一個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和/或34中的一個或多個，并且可以由其他部件30、32和/或34提供其功能中的一些功能或全部功能。作為另一范例，處理器20可以被配置為運行一個或多個額外部件，所述一個或多個額外部件可以執(zhí)行以下歸屬于部件30、32和/或34之一的功能的一些功能或全部功能。

大腦活動部件30被配置為確定對象12的一個或多個大腦活動參數。大腦活動部件30被配置為基于來自傳感器18的輸出信號和/或其他信息來確定一個或多個大腦活動參數。在一些實施例中，確定一個或多個大腦活動參數可以包括生成和/或監(jiān)測針對對象12的睡眠會話的腦電圖(eeg)和/或眼電圖(eog)。eeg和/或eog例如可以由用戶接口24來顯示。在一些實施例中，對大腦活動部件30進行配置，使得所述一個或多個大腦活動參數與特定睡眠模式(諸如紡錘波、k復合波、睡眠慢波、α波)的頻率、幅度、相位、存在和/或eeg和/或eog信號的其他特性有關。在一些實施例中，所述一個或多個大腦活動參數是基于eeg和/或eog信號的頻率、幅度、和/或其他特性來確定的。在一些實施例中，eeg和/或eog的所確定的大腦活動參數和/或特性可以是和/或指示對應于在本文中所描述的rem和/或nrem睡眠階段的睡眠狀態(tài)。

例如，nrem睡眠期間的典型eeg特性包括針對睡眠階段n1的從α波(例如，大約8-12hz)到θ波(例如，大約4-7hz)的過渡；針對睡眠階段n2的睡眠紡錘波(例如，大約11到16hz)和/或k復合波(例如，類似于睡眠慢波)的存在；δ波(例如，大約0.5到2hz)的存在(還被稱為睡眠慢波)，以及大于針對睡眠階段n3的大約75uv的峰峰幅度；和/或其他特性。

在一些實施例中，大腦活動部件30被配置為使得確定所述大腦活動參數包括確定一個或多個宏參數。所述一個或多個宏參數包括以下中的一項或多項：eeg信號中的β帶(大約15-30hz)中的功率與eeg信號的δ帶(大約0.5-4hz)中的功率之間的比率、eeg信號的α帶(大約8-12hz)中的功率與eeg信號的θ帶(大約4-7hz)中的功率之間的比率、eeg信號中的ε帶(大約11-15hz)中的功率與eeg信號的δ帶(大約0.5-4hz)中的功率之間的比率、和/或其他宏參數。一般而言，所述一個或多個宏參數可以包括eeg信號的“快速”(例如，大約10-50hz)頻帶(例如，β、ε、α、γ)(和/或其中一個或兩個限制在10至50hz間隔(諸如高α10-12hz、β15-30hz、ε11-16hz、γ30-50hz)中的子帶)中的功率與能夠表征nrem睡眠期間的睡眠深度的eeg信號的“緩慢”頻帶(例如，δ、θ)中的功率之間的任何比率。

在一些實施例中，大腦活動部件30被配置為使得確定所述大腦活動參數包括確定一個或多個微事件。所述一個或多個微事件包括以下中的一項或多項：眨眼、緩慢眼運動、紡錘波、慢波、和/或其他微事件。眨眼的存在指示對象12中的覺醒(例如，在眼睛睜開的情況下)。緩慢的眼運動是對象12中的喚醒到睡眠過渡的特性。紡錘波通常是階段n2睡眠的特性。慢波通常存在于階段n3睡眠中。在形狀方面類似的k復合波通常存在于n2中。

睡眠階段部件32被配置為確定對象12中的睡眠階段。所述睡眠階段是基于所述輸出信號、所述大腦活動參數、和/或其他信息來確定的。在一些實施例中，所述睡眠階段是基于所述一個或多個宏參數和所述一個或多個微事件來確定的。在一些實施例中，確定所述睡眠階段是和/或包括基于所述輸出信號、所述大腦活動參數、所述宏參數、所述微事件、和/或其他信息來檢測睡眠階段。如上文所描述的，對象12的睡眠階段可以包括和/或對應于以下中的一項或多項：覺醒、rem睡眠、階段n1、階段n2、和/或階段n3睡眠。在一些實施例中，慢波睡眠和/或慢波活動可以對應于階段n3睡眠。在一些實施例中，階段n2和/或階段n3睡眠可以是慢波睡眠和/或對應于慢波活動。在一些實施例中，睡眠階段部件32可以基于對由傳感器18的輸出信號所傳達的信息、由大腦活動部件30所確定的參數、和/或其他信息的分析來確定對象12的睡眠階段。所述分析可以包括監(jiān)測針對對象12的睡眠會話的eeg和/或eog。

在一些實施例中，所述分析可以包括基于慢波睡眠比率來確定睡眠階段。在一些實施例中，所述比率可以是：

其中，(如上文所描述的)β和δ分別表示eeg的β帶(例如，通常被定義為頻率范圍15-30hz中的功率，但是范圍的限制內的變化是非常常見的)和eeg的δ帶(通常被定義為頻率范圍0.5-4.5hz中的功率，但是僅如在β帶的情況下，不存在對頻率限制的標準定義)。在一些實施例中，睡眠階段部件32被配置為響應于基于瞬時功率β(t)和δ(t)所估計的瞬時慢波睡眠比率ρ(t)來確定對象12中的睡眠階段，在比給定時間段更長的時間上保持低于閾值比率(例如，階段n2的第一閾值/時間以及階段n3的第二閾值/時間)。檢測階段n2睡眠在系統10中是重要的，因為檢測n2睡眠指示睡眠已經被發(fā)起(n1睡眠是過渡狀態(tài))并且刺激在n2睡眠(下文所描述的)期間被遞送。在一些實施例中，閾值比率和/或給定時間段可以基于對象12的先前睡眠會話和/或其他信息來確定。在一些實施例中，可以在制造時對閾值比和/或給定時間段進行編程。(下面進一步描述了閾值)。

一般而言，所確定的睡眠階段可以是和/或包括至少三個睡眠階段，其包括第一睡眠階段、比第一睡眠階段更深的第二睡眠階段、以及比第一睡眠階段和第二睡眠階段更深的第三睡眠階段。在一些實施例中，第一、第二和第三睡眠階段可以包括和/或對應于上文所描述的睡眠階段中的一個或多個(例如，喚醒、rem、nrem階段n1、nrem階段n2、nrem階段n3)。例如，在一些實施例中，所述第一睡眠階段包括以下中的一項或多項：rem睡眠、nrem階段n1睡眠、或者nrem階段n2睡眠的較輕部分。所述第二睡眠階段包括nrem階段n2睡眠的較深部分。所述第三睡眠階段包括nrem階段n3睡眠。在該范例中，階段n2睡眠被劃分為nrem階段n2睡眠(被包括在第一睡眠階段中)的較輕部分和nrem階段n2睡眠的較深部分。在一些實施例中，所確定的睡眠階段可以是和/或包括超過三個睡眠階段。例如，第一睡眠階段可以包括n1和/或其他較輕(例如，rem)睡眠階段，第二睡眠階段可以包括nrem階段n2睡眠的較輕部分，第三睡眠階段可以包括nrem階段n2睡眠的較深部分，并且第四睡眠階段可以包括nrem階段n3深度。(這被圖示在下文進一步所描述的圖4中)。

在一些實施例中，睡眠階段部件32被配置為預測對象12中的睡眠階段過渡。在一些實施例中，預測睡眠階段過渡是和/或包括確定過渡將要發(fā)生的可能性。在一些實施例中，預測從第二睡眠階段(例如，nrem階段2的較深部分)到第三睡眠階段(例如，n3)的過渡。在一些實施例中，所述預測基于大腦活動參數和/或其他信息。在一些實施例中，所述睡眠階段過渡是基于一個或多個宏參數和一個或多個微事件和/或其他參數來預測的。例如，睡眠階段部件32可以被配置為預測對象12將要進入階段3睡眠，因為log(β/δ)比率(例如，宏參數)正接近和/或已經突破指示到階段3的過渡的針對log(β/δ)的閾值水平。在一些實施例中，指示到階段3的過渡的針對log(β/δ)的閾值水平可以比log(β/δ)上的實際n3過渡檢測更低。對過渡的預測可以響應于log(β/δ)突破指示閾值大約30秒(例如，典型的睡眠時期的持續(xù)時間)或更多(在不突破實際過渡檢測閾值的情況下)而發(fā)生。在一些實施例中，睡眠階段部件32在睡眠會話期間的規(guī)則時間間隔處、在制造時編程的間隔處、和/或在其他時間處以針對睡眠會話的正在進行的方式做出這樣的預測。在一些實施例中，可以使用來自對象12的先前睡眠會話的信息、與對象12相似的對象的群體的人口統計學信息、校準睡眠會話、和/或其他信息來確定檢測n1到n2、n2到n3、和/或其他睡眠階段過渡所使用的logβ/δ比率的閾值。

在一些實施例中，睡眠階段部件32被配置為確定針對睡眠會話的對象12的一個或多個覺醒水平。所述一個或多個覺醒水平可以指示對象12中的覺醒狀態(tài)的水平。所述一個或多個覺醒水平可以是基于以下項來確定的：傳感器18的輸出信號、由大腦活動部件30所確定的參數、被存儲在電子存儲設備22中的信息、在睡眠會話之前執(zhí)行的測試、經由用戶接口24所接收和/或選擇的信息、和/或其他信息。在一些實施例中，所述一個或多個覺醒水平可以是基于對與eeg和/或eog有關的信息的分析來確定的。例如，可以根據短瞬時窗口(例如，通常大約1.5秒長)中的β帶中的eeg功率來量化覺醒的可能性。響應于β帶中的功率超過預定義閾值，系統10可以判定覺醒存在。在一些實施例中，基于對象12的先前的睡眠會話、基于與在人口統計學上與對象12相似的對象的群體有關的信息和/或基于其他信息，可以確定覺醒的β帶功率閾值。例如，基于在其期間對象12的eeg被測量的睡眠的校準夜晚以及貫穿睡眠會話被分析以設定閾值的β功率的統計結果，可以確定β帶功率閾值。作為另一范例，β帶功率閾值可以是經由包含針對對象的群體的β閾值的數據庫來確定的?；趯ο?2與存在于數據庫中的對象進行人口統計學地匹配，可以確定針對對象12的β帶功率閾值。

控制部件34被配置為控制感官刺激16以向對象12提供感官刺激。在一些實施例中，感官刺激器16被控制為，響應于所述對象從第一睡眠階段(例如，階段n1和/或nrem階段2的較輕部分)進入第二睡眠階段(例如，nrem階段2的較深部分)，向對象12提供感官刺激。控制部件34被配置為使得控制感官刺激器16包括確定被提供給對象12的刺激的定時、頻率、強度、和/或其他參數。提供到對象12的刺激的定時、頻率、強度、和/或其他參數可以被控制為維持、增加、和/或減小例如在睡眠會話期間的對象12中的睡眠慢波。在一些實施例中，控制部件34控制感官刺激16以將感官刺激遞送到對象12來維持在睡眠會話期間的對象12中的階段n2睡眠，和/或促進睡眠狀態(tài)和/或階段之間的過渡(例如，當對象12將入睡時和/或當是時候喚醒對象12時)。定時、頻率、強度、和/或其他參數的確定是基于對象12的先前的睡眠會話來確定的，與對象12有關的代表性組的對象的睡眠會話可以在制造時確定和/或由其他方法來確定。在一些實施例中，控制部件34被配置為控制感官刺激器16，使得感官刺激(例如，聽覺音調)的定時包括被遞送至對象12的個體刺激之間的時間的規(guī)則的重復間隔和/或可以具有不規(guī)則的間隔。通過非限制性范例的方式，音調持續(xù)時間可以在從大約50毫秒到大約200毫秒的間隔內。音調之間的音調間間隔可以是可變的。例如，典型的平均音調間間隔是大約5秒。給定這樣的相對長的平均音調間間隔，與通常被應用在n3睡眠中的內容相比較，音調的強度可以是更高的(例如，>50db)。

在一些實施例中，控制部件34控制感官刺激器16以加速通過睡眠階段向階段n3睡眠的過渡。在這樣的實施例中，例如，控制部件34可以控制感官刺激器16以遞送連續(xù)的聽覺刺激。這可以優(yōu)化小憩的持續(xù)時間。

在一些實施例中，控制部件34控制感官刺激16以在睡眠會話期間提供感官刺激，使得感官刺激不無意地喚醒對象12和/或使得對象過渡到深度(階段n3)睡眠中。控制感官刺激器16以提供感官刺激，因此可以通過控制刺激的定時、頻率、強度、和/或其他參數來完成不使對象12無意地從睡眠喚醒和/或允許過渡到深度睡眠。例如，控制部件34可以控制感官刺激器16以在對象12保持睡眠時的低強度水平并且如果對象12將要從深度睡眠覺醒的高強度水平來提供感官刺激。作為另一范例，僅在對象12已經入睡之后(例如，加速過渡到階段n2睡眠)而非在對象12將入睡時，控制部件34可以使得感官刺激器16將聽覺刺激遞送到對象12以增加睡眠慢波。在一些實施例中，感官刺激器16被控制為，響應于從第二睡眠階段到第三睡眠階段的過渡的預測指示對象12將要進入第三睡眠階段，來向對象12提供感官刺激。在一些實施例中，感官刺激器16被控制為，響應于大腦活動參數和/或其他信息指示對象12已經進入第三睡眠階段，遞送感官刺激以喚醒對象12。在一些實施例中，如果可能的覺醒在刺激期間和/或在刺激開始之前由系統10檢測，則控制部件34(圖1)控制感官刺激器16，使得任何正在進行的刺激停止和/或刺激的起始被延遲。

圖4圖示了對象12(圖1)的35分鐘小睡400的信息。圖4圖示了小睡的睡眠圖475、eeg信號480、感官刺激對累積swa(cumswa)485的影響、和/或eegβ功率/δ功率比率的對數曲線490(例如，由圖1中所示的大腦活動部件30所確定的參數)。在小睡期間，感官刺激在睡眠階段n2404的較深部分403期間被遞送402(例如，經由由在圖1中所示的控制部件34所控制的感官刺激器16)以增強swa并且因此增加406cumswa，其增強睡眠需求消散(如在上文等式2中所示的)。當刺激被施加時，cumswa更迅速地增加。如果swa增加使得到n3中的過渡是預測的/可能的(例如，如由在圖1中所示的睡眠階段部件32所確定的)，則停止408刺激。

如在圖4中所示的，系統10(圖1)可以被配置為使得各睡眠階段之間的過渡是基于eegβ功率/δ功率比率430的對數來確定的。在一些實施例中，睡眠階段可以是基于logβ/δ閾值440、442和444的突破(由在圖1中所示的睡眠階段部件32)來確定的。在圖4中，例如，響應于閾值440的突破來檢測從睡眠階段n1到睡眠階段n2(例如，睡眠階段n2的較輕部分)的過渡。響應于閾值442的突破來檢測對階段n2的較深部分的過渡(例如，從階段n2的較輕部分)。對睡眠階段n3的過渡將是響應于閾值444的突破來檢測的。在圖4中，一旦到睡眠階段n2的較深部分的過渡被檢測到(例如，響應于突破閾值442)，則遞送感官刺激402，并且由于預測到n3中的過渡，則停止408。

在一些實施例中，所述閾值可以對應于睡眠階段(喚醒、rem、n1、n2和n3)之間的常規(guī)過渡。在一些實施例中，(例如，如在圖4中所示的)，一個或多個閾值可以對應于個體睡眠階段的各部分之間的過渡(例如，n2的較輕部分與n2的較深部分之間的過渡)。在一些實施例中，所述閾值可以在制造時被編程、經由用戶接口24由用戶設定(例如，并且由在圖1中所示的睡眠階段部件32接收)、基于對象12的先前睡眠確定(例如，由睡眠階段部件32)、和/或由其他方法來確定。本公開預期所述閾值可以是對象獨立的(例如，基于先前地所測試的對象的群體在制造時被編程的)和/或可以是對象特異性的(例如，基于對象12的先前的睡眠會話針對對象12所確定的)。在一些實施例中，睡眠階段部件32可以被配置為基于對象12的睡眠會話來隨時間學習和/或調節(jié)閾值。

對logβ/δ以及在其上的閾值的描述并非旨在是限制性的。系統10可以被配置為基于允許系統10(圖1)如在本文中所描述的工作的任何參數的閾值和/或任何其他區(qū)別特征來確定睡眠階段。

圖5圖示了操作中的系統10的范例。圖5圖示了遞送感官刺激550以在不使得對象12進入階段n3睡眠560的情況下增加累積swa(cumswa)。圖5圖示了由對象12穿戴并且包括感測電極504、生物信號放大器506和無線音頻設備508的頭帶500。感測電極504和生物信號放大器506例如可以由圖1中的傳感器18表示。可以例如通過圖1中所示的感官刺激器16來表示無線音頻設備508?；趀eg信號522(例如，來自傳感器18的輸出信號)來檢測可能的喚醒事件520。如果可能的覺醒在刺激524期間由系統10檢測，則控制部件34(圖1)控制感官刺激器16，使得任何正在進行的刺激停止526和/或刺激的起始被延遲528。如果沒有覺醒被檢測到，則宏參數530、微事件532(由圖1中所示的大腦活動部件30所確定的)和/或其他參數被用于確定540對象12的睡眠階段(例如，rem、nrem階段n1、n2的較輕部分、n2的較深部分、n3)。如果檢測到深度睡眠(n3)，則聽覺刺激被遞送542以喚醒對象12。如果未檢測544到階段n3或n2(例如，階段n2的較深部分)，則沒有感官刺激被遞送并且eeg信號522繼續(xù)被監(jiān)測。響應于階段n2和/或例如上文所描述的階段n2的較深部分的檢測548，感官刺激550被遞送到對象12以在不使得對象12進入階段n3睡眠560的情況下增加累積swa(cumswa)。

圖6a圖示了通過在小睡(睡眠會話)期間的對象(例如，圖1中所示的對象12)中的睡眠階段602、604、606、608、610的進展。在小睡期間，系統10(圖1)利用高特異性(例如，>0.8)和合理的靈敏度(例如，>0.7)來檢測睡眠階段n2。在圖6a中圖示了檢測階段n2睡眠的狀態(tài)機方法600。在該模型中的初始狀態(tài)602是“睜眼喚醒”。只要檢測到眨眼，則系統10繼續(xù)確定對象12處在該初始狀態(tài)中。當不再檢測到眨眼并且α帶中的功率增加(α波存在于eeg中)時，系統10確定對象12已經過渡到第二狀態(tài)604“閉眼喚醒”中。如果α帶中的功率減小并且θ帶中的功率增加，則系統10確定對象12已經過渡到n1睡眠606中。為了檢測n2608和n3610，使用功率比率β/δ的對數。圖6b圖示了logβ/δ620比率如何非常緊密地跟隨針對小睡626的隨時間624的睡眠圖622。圖6c示出了針對logβ/δ比率的睡眠階段n1、n2和n3的箱形圖650、652、654。所述箱形圖圖示了針對nrem睡眠階段n1、n2和n3的logβ/δ比率的分布以及l(fā)ogβ/δ上的閾值可以如何被用于確定對象12中的睡眠階段。在一些實施例中，檢測n1到n2過渡的閾值被設定到大約-1.75，并且檢測n2到n3過渡的閾值被設定到大約-2.5。

圖7圖示了用于利用管理系統來管理對象的睡眠會話的方法的方法700。所述系統包括一個或多個感官刺激器、一個或多個傳感器、一個或多個物理計算機處理器、和/或其他部件。所述一個或多個物理計算機處理器被配置為運行計算機程序部件。所述計算機程序部件包括大腦活動部件、睡眠階段部件、控制部件、和/或其他部件。以下呈現的方法700的操作旨在是例示性的。在一些實施例中，利用未描述的一個或多個的額外的操作和/或在沒有所討論的操作中的一個或多個的情況下可以完成方法700。另外，在圖7中所圖示并且下文所描述的方法700的操作的順序并非旨在是限制性的。

在一些實施例中，可以在一個或多個處理設備(例如，數字處理器、模擬處理器、被設計為處理信息的數字電路、被設計為處理信息的模擬電路、狀態(tài)機、和/或用于電子地處理信息的其他機構)中實現方法700。所述一個或多個處理設備可以包括響應于電子地存儲在電子存儲介質上的指令而運行方法700的操作中的一些操作或全部操作的一個或多個設備。所述一個或多個處理設備可以包括通過硬件、固件、和/或軟件被配置為特別地用于方法700的操作中的一個或多個操作的運行的一個或多個設備。

在操作702處，生成傳達與大腦活動有關的信息的輸出信號。在一些實施例中，在對象的小睡期間生成所述輸出信號。在一些實施例中，系統10可以被配置為基于所述輸出信號來生成eeg。在一些實施例中，通過與(圖1中所示的并且在本文中所描述的)傳感器18相同或相似的一個或多個傳感器來執(zhí)行操作702。

在操作704處，確定一個或多個大腦活動參數。在一些實施例中，大腦活動參數可以是基于eeg、輸出信號、和/或其他信息來確定的。在一些實施例中，大腦活動參數指示對象的睡眠階段。在一些實施例中，確定所述大腦活動參數包括確定一個或多個宏參數。所述一個或多個宏參數包括以下中的一項或多項：eeg信號的β帶中的功率與eeg信號的δ帶中的功率之間的比率、eeg信號的α帶中的功率與eeg信號的θ帶中的功率之間的比率、eeg信號的ε帶中的功率與eeg信號的δ帶中的功率之間的比率、eeg信號的快速頻帶中的功率與eeg信號的緩慢頻帶中的功率之間的比率、和/或其他參數。在一些實施例中，確定所述大腦活動參數包括確定一個或多個微事件。所述一個或多個微事件包括以下中的一項或多項：眨眼、緩慢眼運動、紡錘波、慢波、和/或其他微事件。在一些實施例中，通過與大腦活動部件30(在圖1中所示的并且在本文中所描述的)相同或相似的處理器部件來執(zhí)行操作704。

在操作706處，確定對象的睡眠階段。所述睡眠階段是基于大腦活動參數來確定的。所述睡眠階段包括第一睡眠階段、比第一睡眠階段更深的第二睡眠階段、以及比第一睡眠階段和第二睡眠階段更深的第三睡眠階段。在一些實施例中，所述第一睡眠階段包括以下中的一項或多項：rem睡眠、nrem階段n1睡眠、或者nrem階段n2睡眠的較輕部分。所述第二睡眠階段包括nrem階段n2睡眠的較深部分。所述第三睡眠階段包括nrem階段n3睡眠。在一些實施例中，所述睡眠階段是基于所述一個或多個宏參數和所述一個或多個微事件來確定的。在一些實施例中，通過與睡眠階段部件32(在圖1中所示的并且在本文中所描述的)相同或相似的處理器部件來執(zhí)行操作706。

在操作708處，預測對象中的睡眠階段過渡。在一些實施例中，預測從第二睡眠階段到第三睡眠階段的過渡。在一些實施例中，所述預測基于大腦活動參數和/或其他信息。在一些實施例中，所述睡眠階段過渡是基于所述一個或多個宏參數和所述一個或多個微事件來預測的。在一些實施例中，通過與睡眠階段部件32(在圖1中所示的并且在本文中所描述的)相同或相似的處理器部件來執(zhí)行操作708。

在操作710處，所述感官刺激器被控制為向對象提供感官刺激。在一些實施例中，所述感官刺激器被控制為，響應于所述對象從第一睡眠階段進入第二睡眠階段，而向所述對象提供感官刺激。在一些實施例中，所述感官刺激器被控制為，響應于從第二睡眠階段到第三睡眠階段的過渡的預測指示對象將要進入第三睡眠階段，而停止向所述對象提供感官刺激。在一些實施例中，所述一個或多個感官刺激器被控制為，響應于所述大腦活動參數指示所述對象已經進入所述第三睡眠階段，遞送感官刺激以喚醒對象。在一些實施例中，通過與控制部件34(在圖1中所示的并且在本文中所描述的)相同或相似的處理器部件來執(zhí)行操作710。

返回圖1，電子存儲設備22包括電子地存儲信息的電子存儲介質。電子存儲設備22的電子存儲媒介可以包括系統存儲設備和/或可移除存儲設備中的一個或兩者，所述系統存儲設備與系統10一體地(即，基本上不可移除的)提供，所述可移除存儲設備經由例如端口(例如，usb端口、火線端口等)或驅動器(例如，磁盤驅動器等)能移動地連接到系統10。電子存儲設備22可以包括以下中的一個或多個：光學可讀存儲媒介(例如，光盤等)、磁性可讀存儲媒介(例如，磁帶、磁性硬盤驅動器、軟盤驅動器等)、基于電荷的存儲媒介(例如，eprom、ram等)、固態(tài)存儲媒介(閃盤驅動器)、和/或其他電子可讀存儲媒介。電子存儲設備22可以存儲軟件算法、由處理器20所確定的信息、經由用戶接口24和/或外部計算系統所接收的信息、和/或使得系統10能夠適當運行的其他信息。電子存儲設備22可以(全部或部分)是系統10內的分立的部件，或者電子存儲設備22可以(全部或部分)與系統10(例如，處理器20)的一個或多個其他部件一體地提供。

用戶接口24被配置為提供系統10與對象12之間的接口，和/或對象12和/或其他用戶可以通過其將信息提供到系統10并且從系統10接收信息(例如，目標睡眠階段)的其他用戶接口。這使得數據、線索、結果、和/或指令以及任何其他可傳送的項(共同被稱為“信息”)能夠在用戶(例如，對象12)與感官刺激器16、傳感器18、處理器20、和/或系統10的其他部件中的一個或多個之間進行傳送。例如，可以經由用戶接口24將eeg顯示給護理提供者。

適于包括在用戶接口24中的接口設備的范例包括：小鍵盤、按鈕、開關、鍵盤、旋鈕、控制桿、顯示屏、觸摸屏、揚聲器、麥克風、指示器燈、音響警報、打印機、觸覺反饋設備、和/或其他接口設備。在一些實施例中，用戶接口24包括多個分立的接口。在一些實施例中，用戶接口24包括至少一個接口，所述至少一個接口與感官刺激器16和/或系統10的其他部件一體地提供。

應當理解，本公開還預期要么硬連線要么無線的其他通信技術作為用戶接口24。例如，本公開預期用戶接口24可以與由電子存儲設備22所提供的可移除存儲接口集成。在該范例中，可以從使(一個或多個)用戶能夠定制系統10的實施方案的可移除存儲設備(例如，智能卡、閃盤驅動器、可一尺磁盤等)將信息加載到系統10中。適于供系統10用作用戶接口24的其他示范性輸入設備和技術包括，但不限于：rs-232端口、rf鏈路、ir鏈路、調制解調器(電話、電纜或其他)。簡言之，本公開預期將用于與系統10傳送信息的任何技術作為用戶接口24。

在權利要求中，放置在圓括號之間的任何附圖標記不應當被解釋為對權利要求的限制。詞語“包括”或“包含”不排除權利要求中列出的那些之外的元件或步驟的存在。在枚舉若干單元的設備權利要求中，可以通過硬件的同一個項目實現這些單元中的若干單元。這元件前面的詞語“一”或“一個”不排除多個這樣的元件的存在。在枚舉若干單元的任何設備權利要求中，可以通過硬件的同一個項目實現這些單元中的若干單元。事實上，在互不相同的從屬權利要求中所記載的特定元件并不指示不能有利地組合這些元件。

盡管上文所提供的說明基于什么當前被認為是最實際并且優(yōu)選的實施例出于說明的目的而提供了細節(jié)，但是應當理解，這樣的細節(jié)僅僅是出于該目的，并且本公開不限于明確公開的實施例，而是，相反，旨在涵蓋在權利要求書的精神和范圍內的修改和等價方案。例如，應當理解，本公開最大可能地預期能夠將任何實施例的一個或多個特征與任何其他實施例的一個或多個特征組合。