一种穿戴式经颅电刺激助眠眼罩

1.本实用新型属于便携式医疗器械技术领域，涉及一种穿戴式经颅电刺激助眠眼罩。


背景技术：

2.研究显示，有43％的中国人存在睡眠障碍，而对于大学生来说，超过半数表示睡眠状况。有18.89％的大学生睡眠时长为4-6小时，有4.44％的大学生睡眠时长小于4小时。在睡眠状况方面，有66.67％的大学生在睡眠中易被惊醒，其中有9.44％的大学生在惊醒后很难再入睡；有56.11％的大学生偶尔出现失眠，4.44％的大学生经常会失眠，2.22％的大学生存在连续失眠或睡眠障碍；在出现失眠或睡眠质量不佳后第二天有65％的大学生会出现心情不佳，精神恍惚的现象。种种数据表明，当代大学生普遍存在睡眠时间过短、睡眠状况欠佳的问题，而睡眠质量与大学生的学习、生活密切相关，具体来讲，大学生睡眠不足会导致陈述性和程序性学习能力的下降，以及神经认知功能的普遍下降。导致大学生睡眠不足的原因有很多，其中学习任务重，社交压力大已成为大学生难以入眠的主要原因。
3.为了实现对睡眠问题的改善，国内外都有经颅交流电刺激设备的研究。经颅交流电刺激(tacs)是一种利用低强度交流电调节大脑皮层神经元活动的非侵入性技术。通过合理选择刺激部位和参数，tacs可以在无创条件下诱导慢波振荡近而调控慢波睡眠，改善睡眠结构和质量。在智能化脚步加快的今天，如何利用智能手机app给人的生活带来便利也成为十分重要的话题。目前市面上已有的电刺激助眠仪种类繁多，但现有电刺激助眠装置没有添加光学或其他方式的睡眠辅助，同时也没有可以通过智能终端来控制助眠眼罩电刺激的配套软件，且多数产品体积大，操作复杂，不利于携带。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种具备经颅电刺激治疗功能的助眠眼罩，并提供智能终端进行远程控制。
5.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种穿戴式经颅电刺激助眠眼罩，包括眼罩本体，以及设置在所述眼罩本体上的电源管理模块、信号刺激模块、单片机模块、贴片电极以及电源；所述信号刺激模块、单片机模块以及电源均与电源管理模块连接；所述单片机模块中包括微处理器和无线传输模块，所述微处理器输出特定频率的方波信号，所述微处理器通过无线传输模块与智能终端无线连接，交互数据；所述信号刺激模块与贴片电极连接。
7.进一步，所述电源管理模块包括稳压器和升压器，所述稳压器和升压器均连接至电源，所述稳压器与微处理器连接，所述升压器与信号刺激模块连接。
8.进一步，所述信号刺激模块为恒流源电路，包括一个低输入偏置电流、宽带宽的jfet运算放大器，根据微处理器命令向贴片电极输出0.75hz、0.5hz、1.2hz或5hz的电流。
9.进一步，所述无线传输模块为蓝牙模块，其无线工作频段为2.4ghz ism，调制方式
是gfsk，其最大发射功率为4dbm，接收灵敏度-93dbm。
10.进一步，所述稳压器在输入3.7v电压时输出3.3v稳定电压；所述升压器在输入0-3.7v电压时输出
±
8v电压。
11.进一步，所述电源为锂电池，所述锂电池的工作电流为3.7伏，所述锂电池的容量为1000mah。
12.进一步，所述稳压器为sgm2019-3.3稳压芯片，所述升压器为dm12芯片，所述微处理器为msp430f5529单片机芯片，所述恒流源电路使用的运算放大器为ad8620ar，所述蓝牙模块的芯片为cc2540f256芯片。
13.本实用新型的有益效果在于：本方案的微处理器为一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器，内置多种时钟，可通过智能终端远程控制，使眼罩进入低功耗模式或刺激模式，能够改善长时间连接蓝牙功耗过大的情况，节省资源，且更加安全快捷。本方案通过电刺激能够有效诱导慢波振荡近而调控慢波睡眠，改善睡眠结构和质量，增加患者困意，从而改善患者睡眠问题。
14.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
15.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
16.图1为本实用新型所述助眠眼罩结构框图；
17.图2为本实用新型所述助眠眼罩具体模块示意图；
18.图3为本实用新型所述助眠眼罩的结构示意图；
19.图4为本实用新型所述微处理器的电路原理图；
20.图5为本实用新型的电源管理模块中的稳压器电路原理图；
21.图6为本实用新型的信号刺激模块中的恒流源电路原理图；
22.图7为本实用新型的蓝牙模块中的主要芯片电路原理图。
23.附图标记：眼罩本体001、电源管理模块002、信号刺激模块003、单片机模块004、锂电池005、稳压器006、升压器007、恒流源电路008、微处理器009、蓝牙模块010、眼罩外壳011、贴片电极012、智能终端013。
具体实施方式
24.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
26.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
27.marshall等研究表明，在非快速眼动睡眠的早期给予受试者0.75hz的经颅电刺激(双阳极在额外侧,双阴极在乳突)可以增加受试者的慢波睡眠时长；kirov等的研究则表明，睡前给予0.75hz的刺激(双阳极置于头顶两侧,双阴极置于双侧乳突)可以提升大脑θ频段(4～7hz，是困意的标志)的活动。saebipour等的研究把慢波刺激应用于长期失眠患者身上，结果表明，0.75hz(0～260μa)慢震荡模式的颅电刺激作用于n2期(阳极在脑顶两侧,阴极在双侧乳突)可以通过共振作用增加睡眠期间的慢波活动,达到稳固睡眠的效果,改善失眠者的睡眠状况。因此，在适当的时机、适当的位点给予适当频率的刺激尤其重要。就目前的研究结果来看，睡前给予5hz的刺激利于促进睡意，非快速眼动睡眠期给予0.75hz的刺激则有利于增加慢波，稳固睡眠。
28.请参阅图1～图7，一种穿戴式经颅电刺激助眠眼罩，包括眼罩本体001、电源管理模块002、信号刺激模块003、单片机模块004及锂电池005。电源管理模块002内集成了稳压器006的芯片、升压器007的芯片，信号刺激模块003内集成了恒流源电路008的芯片，单片机模块004内集成了微处理器009的芯片和蓝牙模块010。锂电池005用于为电源管理模块002供电，电源管理模块002用于实现对信号刺激模块003和单片机模块004的电源管理，单片机模块004将智能终端传输的蓝牙信号转化为控制信号，信号刺激模块003将最终接收控制信号并完成对应参数的信号电刺激功能。
29.本实施例中，锂电池005和信号刺激模块003均与电源管理模块002电连接，电源管理模块002、信号刺激模块003、单片机模块004及锂电池005均设置在眼罩本体001上；电源管理模块002包括稳压器006、升压器007；稳压器006、升压器007和蓝牙模块010均与微处理器009电连接；信号刺激模块包括恒流源电路008；升压器007和恒流源电路008电连接；单片机模块004包括微处理器009和蓝牙模块010；恒流源电路008和蓝牙模块010均与微处理器009电连接。当蓝牙模块010接收到智能终端013传输的命令后，通过微处理器009转换成控制信号并传输给升压器007和恒流源电路008。眼罩本体001包括眼罩外壳011和设置在其上的贴片电极012；电源管理模块002、信号刺激模块003、单片机模块004和锂电池005位于眼罩外壳的内部，眼罩外壳的侧部设有贴片电极012。
30.本实施例中，锂电池005的工作电流为3.7v，锂电池005的容量为1000毫安，锂电池005的厚度、宽度和长度分别为5毫米、34毫米和51毫米。
31.优选地，稳压器006的芯片为sgm2019-3.3，升压器007的芯片为dm12，单片机107的芯片为msp430f5529。
32.优选地，恒流源电路008采用一种精密、低输入偏置电流、宽带宽jfet运算放大器，其芯片为ad8620ar，蓝牙模块010的芯片为cc2540f256芯片。
33.本技术中，电源管理模块002同时连接锂电池104、单片机模块004及信号刺激模块103，为各模块提供稳定的工作电压。
34.本技术中，信号模块003用于输出恒定电流的直流电刺激或交流电刺激。
35.本技术中，单片机模块004用于接收智能终端的命令并控制电源管理模块002和信号刺激模块003.
36.本技术中，锂电池005用于为电源管理模块002提供稳定的3.7v工作电压。
37.本技术的一种穿戴式经颅电刺激助眠眼罩，当穿戴后，电源管理模块002为单片机模块004提供电压使其正常工作；单片机模块004中的微处理器009处于低功耗模式并等待智能终端的控制命令；当智能终端发送控制命令后，单片机模块接收其命令并转化为控制信号传送给电源管理模块002和信号刺激模块003；信号刺激模块003接收到控制信号后为信号刺激模块003的恒流源电路008提供正负8v的工作电压；信号刺激模块003接收到控制信号后实现恒定电流的直流电刺激或交流电刺激。
38.电源管理模块002中的稳压器006选用sgm2019-3.3稳压芯片，具有转换和稳定电压的功能。来自锂电池005的电压，经过稳压器006转换和稳压后给微处理器009提供电压。升压器106选用dm12芯片，来自锂电池005的电压，经过升压器007转换和升压后给信号刺激模块003的恒流源电路008提供电压。恒流源电路008使用的运算放大器为ad8620ar，是一种精密、低输入偏置电流、宽带宽jfet运算放大器。该模块可保证流过6kω以内负载的电流恒定在0.70ma。微处理器009选用msp430f5529单片机芯片，该芯片是一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器，内置多种时钟，可以满足本产品功能需求。微处理器009接收并处理来自智能终端发射的控制命令后，输出控制信号给电源管理模块002和信号刺激模块004，信号刺激模块004接收到控制信号后实现恒定电流的直流电刺激或交流电刺激。
39.蓝牙模块010全称hc-08蓝牙串口通信模块是新一代的基于bluetooth specification v4.0ble蓝牙协议的数传模块。无线工作频段为2.4ghz ism，调制方式是gfsk。模块最大发射功率为4dbm，接收灵敏度-93dbm，空旷环境下和智能终端可以实现80米超远距离通信。模块大小26.9mm
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13mmx2.2mm，集成了邮票封装孔和排针焊接孔，既可以贴片封装，也又可以焊接排针，很方便嵌入应用系统之内。自带led状态指示灯，可直观判断蓝牙的连接状态。模块采用ti的cc2540f256芯片，可根据需要更改角色以及串口波特率等参数。蓝牙模块实现智能终端与微处理器009的数据传输。
40.电源管理模块002、信号刺激模块003、单片机模块004和锂电池005全部置于眼罩本体001的眼罩外壳011内，眼罩外壳011的侧面设有贴片电极012。眼罩本体001的眼罩外壳011采用透气的纤维布材质，具有弹性和收缩性，佩戴后非常舒适，遮光度高。
41.本技术记载的一种可通过安卓app蓝牙控制的穿戴式电刺激助眠眼罩，用于对睡眠困难患者同时提供光学和电刺激两种助眠方式，同时基于android studio开发了配套控制的安卓app，解决了用户无法通过智能终端控制穿戴式电刺激助眠眼罩的问题。
42.本实用新型通过设置电源管理模块002和单片机模块004，可以实现在通过智能终端控制信号刺激模块003的开启和关闭，同时具备长时间工作信号刺激模块003的自动关闭功能，能够改善长时间恒流源电路008工作功耗过大的情况，也提高了安全性。
43.本实用新型可以为睡眠困难患者同时提供光学和电刺激两种助眠方式，不但在一定程度上缓解患者睡眠困难的症状，而且减轻了病人和家属因多次就诊造成的负担。
44.本助眠眼罩的使用步骤如下：
45.第一步，佩戴眼罩。首先将穿戴式电刺激助眠眼罩正面朝下水平放在桌子上，使用蘸有医用酒精的医用棉签清洗耳朵两侧的乳突，待医用酒精挥发后将眼罩两侧的电极片贴到耳朵两侧的乳突上，然后小心佩戴好眼罩，打开眼罩上的开关。
46.第二步，连接蓝牙。打开软件，询问开启手机蓝牙，点击首页“搜索”按键，检测目标蓝牙设备hc-08；检测到目标设备并点击进行连接，连接成功手机该页面弹出“连接成功”。
47.第三步，开启刺激模式。点击首页“开始刺激”按钮，向助眠眼罩装置发送指令，打开刺激模式，并在该页面弹出“开始刺激发送成功”。
48.第四步，刺激参数选择。点击首页“直流”，交流“0.75hz”、“0.5hz”、“1.2hz”、“5hz”分别向助眠眼罩装置发送不同的指令，输出相应的频率刺激，同时在该页面弹出“刺激发送成功”字样，并且在记录页面生成一条使用记录。
49.第五步，结束刺激。点击首页“结束刺激”按钮，使助眠眼罩装置结束相应刺激进入休眠状态，同时生成结束刺激的记录，以便观察患者使用情况。
50.第六步，关闭装置。在首页页面点击“关闭蓝牙”可以关掉本机蓝牙，同时关闭装置开关以关闭整个装置。
51.装置在使用过程中会自动完成数据记录(包括使用时间，刺激参数，蓝牙异常连接)。
52.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。