PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ KÍCH THÍCH THÍNH GIÁC ĐỂ TĂNG CƯỜNG SÓNG DELTA CHO GIẤC NGỦ SÂU ỨNG DỤNG EEG

Abstract

Bài báo này trình bày việc thiết kế, triển khai và xác thực một hệ thống đeo mới lạ để tăng cường giấc ngủ sâu thông qua kích thích thính giác vòng kín, khóa pha. Hệ thống liên tục thu nhận tín hiệu điện não đồ (EEG) đơn kênh từ vỏ não trước trán, thực hiện phân tích giai đoạn ngủ trong thời gian thực, và cung cấp các kích thích thính giác khóa pha để tăng cường hoạt động sóng chậm (SWA). Cốt lõi của hệ thống là một Mạng Nơ-ron Tích chập 1D (1D-CNN) nhúng, gọn nhẹ, để xác định giấc ngủ NREM Giai đoạn 3 (N3), theo sau là một thuật toán khóa pha thời gian thực kích hoạt các xung nhiễu hồng 50 ms được đồng bộ hóa với pha đi lên của sóng delta (0.5–4 Hz). Phần cứng bao gồm một Khối Xử lý Tín hiệu Tương tự (AFE) công suất thấp được thiết kế riêng và một vi điều khiển hỗ trợ Bluetooth Năng lượng thấp (BLE). Một ứng dụng di động đi kèm cung cấp chức năng điều khiển cho người dùng, trực quan hóa dữ liệu và nhật ký giấc ngủ. Một thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên, có đối chứng giả (sham), và thiết kế chéo đã được tiến hành để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Kết quả cho thấy sự gia tăng có ý nghĩa thống kê về công suất SWA và thời gian của giấc ngủ N3 trong các đêm có kích thích so với các đêm đối chứng giả, chứng tỏ tính khả thi của công nghệ đeo này trong việc tăng cường giấc ngủ sâu một cách không xâm lấn.