专利名称：睡眠学习机的制作方法现代科学研究发现，人的睡眠有两种状态，即正相睡眠与异相睡眠，睡眠过程是由这两种性质不同的状态交替出现而组成。1939年，美国芝加哥大学生理教研室古莱托曼教授对人在睡眠时眼球活动进行实验研究，其结果表明，在异相睡眠中人的眼球会激烈活动(约每秒一次)，这种活动每夜出现4～6次，平均每次持续约20分钟左右，持续时间越到后来越长。从眼震颤图和脑电图上可以看出双眼球有每分钟50～60次的快速摆动，脑电波由慢波转为快波，类似于正相睡眠的第1阶段，即低幅快波。在美国、日本等国家经研究证明在睡眠的快速眼动过程中，人类可以接受外界的信息，因此可以利用这段时间帮助人们记忆需要学习的内容。以此原理为基础，制作出了帮助人们进行睡眠学习的睡眠学习机。现有的睡眠学习机存在以下不足，采用计时或脉搏等生物信号判断人的睡眠状态，不能精确界定睡眠状态，有可能影响使用者的睡眠；而采用普通扬声器播放的学习内容，则由于大多数人在睡眠过程中对外界的声音都无明显的反应，所以扬声器在音量小的情况下，使用者根本听不到，而音量大又会影响周围其它人的休息。
本实用新型目的是提供一种能避免上述缺陷，并且方便于人们的日常使用，且能有效的帮助使用者在睡眠状态中进行睡眠学习的一种睡眠学习机。本实用新型所采用的技术方案是一种睡眠学习机，包括有电源，固定基座，其特征在于，还包括有控制器，连接在控制器上的控制按键、通讯接口、解码器、存储器、眼动检测单元和脑电检测单元，在解码器上串联有D/A数模转换器和安装在固定基座上的骨传导扬声器。本实用新型的附加技术特征在控制器上还连接有用于显示当前的工作状态的状态显示器，在D/A数模转换器与骨传导扬声器之间串联有音量调节电路，且音量调节电路的控制端连接在控制器上。
眼动检测单元中采用的微振动传感器为电感式、电容式或压电晶体模式中的一种。眼动检测单元还可以采用眼电检测的模式构成。
在所述装置中，脑电检测单元包括脑电波探测电极和放大电路，眼动检测单元包括微振动传感器和放大电路，固定基座为眼罩形状，包括罩体和连接在罩体两侧的弹性连接带，测量眼动信号的微振动传感器安装在罩体内。
骨传导扬声器安装在罩体上部，其振动面的外表面固定有金属片，并与脑电检测单元的金属接地参考电极构成一体化结构，其余两个脑电波检测电极安装在罩体两侧或弹性连接带上。
在上述装置中，在控制器上还连接有脉搏检测单元，脉搏检测单元包括振动传感器和放大电路，其振动传感器振动面的外表面为金属片，且与脑电检测单元的金属检测电极构成一体化结构。
本实用新型的有益效果是，采用脑电信号和眼动信号相结合的判断方式，能准确地判断人的睡眠状态，并以此为依据，控制骨传导扬声器播放音频讯号，在不干扰他人睡眠休息的前提下达到了睡眠学习的目的；并且由于采用一体化的结构设计方案，无附加的连接线让使用者佩戴舒适，从而不影响使用者的睡眠习惯，更便于用户的携带和使用。


图1是图所示实施例的控制框图。
图2是图1所示装置的结构图。
图3是本实用新型另一具体实施例的控制框图。
图4是本实用新型一种工作方式的流程图。

以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
本实用新型优选的具体实施例一，一种睡眠学习机，其结构如图2所示，本实施例采用一种眼罩式结构，包括罩体1和连接在罩体两侧的弹性连接带3，在罩体1的上部与额头对应的部位布置一个骨传导扬声器4，在骨传导扬声器的振动面，即与额头部位相接触的一面装有一个参考电极401(金属片)，在罩体1两侧的连接带3上，装有二个脑电检测电极2(金属片)，用以检测脑电波的信号。在罩体1的内部，其上部与眼窝对应位置分别装有数个振动检测单元5(微振动传感器)，用以检测两个眼球的快速动作信号(快动眼信号)。上述的检测信号分别送往各自的信号放大单元进行放大，然后送往控制器中进行鉴别，用以判断使用者目前的睡眠状态。安装有控制器和其他电路的线路板7安装在罩体1的外侧，在控制器上还连接有USB通讯接口、解码器、存储器、状态显示器和控制按键，在解码器上串联有D/A数模转换器和骨传导扬声器，控制器用于实现对整体流程的控制，罩体1的外侧还安装有锂电池6作为本装置的电源。
在所述的眼动检测单元中，所述的微振动传感器5可采用电感式、电容式或压电晶体等模式构成，还可以采用眼电检测的模式构成。
该实施例的眼罩结构为一整体结构，使用者戴在的头上即可使用，不影响使用者的睡眠方式和睡眠习惯。其中，骨传导扬声器是一种通过头骨介质传导声音的音响技术，其特点是这种传播方式不通过耳膜，而是以振动的形式直接刺激耳蜗，从而让使用者可以听到声音，且对周围的其它人不产生任何的干扰。同时由于采用锂电池供电，使安全性和可靠性得以提高。
本实施例的电路结构框图，如附图1所示，包括有USB输入接口用于与计算机进行数据通信，控制按键用于控制睡眠学习器启/停等、状态显示器用于显示当前的工作状态、存储器用于存储预置的学习内容以及相关的控制信息、解码器和与其相连接的D/A数模转换器以及自动音量控制器和骨传导扬声器用于完成预置学习内容的播放，眼动检测单元、脑电检测单元分别用于检测使用者的相关生理信息的状态。上述部件均与控制器相连接，并由控制器协调控制进行工作，然后通过骨传导扬声器播放音频学习内容信号，实现睡眠学习。
在本实施例中，控制器根据需要还可增加控制功能，例如，使其可以根据使用者预设的播放控制信息进行变速播放处理或者音量调节控制，而后再由骨传导扬声器输出至使用者的头部；进行变速播放，速度的变化以倍速方式进行，且速度不大于4倍；使用者在睡前需要预设是否在每个快动眼睡眠期内进行播放或只在某个特定的快动眼睡眠期内进行播放，相应的控制器在执行步骤26的时候将增加检查是否符合预定的播放设置，如果是，通过骨传导扬声器播放音频信号，并同时监测持续眼动信号，如果否，则不播放，并等待快动眼信号停止后执行步骤22，该功能可以满足使用者在指定的睡眠期间进行播放的要求。
在本实施例中，还可以增设脉搏检测单元，用于检测人的脉搏信号，通过测得脉搏跳动的频率，辅助判断人的睡眠状态。脉搏检测单元连接至控制器，其中，脉搏检测单元包括振动传感器和放大电路，振动传感器的外表面为金属，与脑电检测单元的金属检测电极2构成一体化结构，安装在罩体1两侧或弹性连接带3上，该结构可以简化部件，节约装置的空间。
在本实施例中，可以在骨传导扬声器4振动面的外表面固定有金属片401，该金属片401与脑电检测单元的金属接地参考电极2构成一体化结构。该结构的骨传导扬声器振动面采用金属，还可以起到屏蔽扬声器内部电磁波的作用，以消除对人体的电磁辐射。
本实用新型的具体实施例二，是实施例一的一种简化方式，一种睡眠学习机，其电路连接结构如附图3所示，包括有红外通讯口用于与计算机进行数据通信，控制按键用于控制睡眠学习器启/停等、存储器用于存储预置的学习内容以及相关的控制信息、解码器和与其相连接的D/A数模转换器以及自动音量控制器和骨传导扬声器用于完成预置学习内容的播放，眼动检测单元、脑电检测单元分别用于检测使用者的相关生理信息的状态。上述部件均与控制器相连接，并由控制器协调控制进行工作，然后通过骨传导扬声器播放音频信号，本实施例可采用计算机进行实时控制，相对于实施例一结构较为简单，但也可以实现睡眠学习的目的。实施例二的控制流程和具体机械结构与实施例一相同。
本实用新型采用的工作原理是使用各期睡眠状态中所特有的脑电波形和眼动信号作为睡眠状态分期转换的判断依据，如正相睡眠中所特有的纺锤波、异相睡眠中所特有的快速眼动信号以及脑电波由慢波信号转为快波信号和在二个不同的睡眠状态中脉搏的快慢变化等特定的波形。在开机初始阶段(第一个正相睡眠周期内)，设置了催眠曲的播放，可帮助使用者尽快的进入正常的睡眠状态。鉴于每个异相睡眠过程大约在20分钟左右，为促进学习的记忆效果，设定所播放的学习内容至少应能重复一遍，以期加深使用者的记忆，由此，要求对预存储的学习内容应最优控制在10分钟之内，以便能够进行重复播放。由于我们从异相睡眠中觉醒时，对梦境会有清晰的记忆，即可以对梦境进行描述，而从正相睡眠中觉醒时，则对梦境不会有任何的记忆。本实用新型采用了异相睡眠唤醒方式，即在每个异相睡眠结束使对使用者的允许唤醒时间进行鉴别，当剩余时间大于使用者的允许唤醒时间时，则停止播放转入正相睡眠状态，而剩余时间已小于使用者的允许唤醒时间时，则启动唤醒程序(播放由使用者预置的唤醒内容)，随后执行关机任务。
附图4是本实用新型睡眠学习机的控制器的一种工作流程控制框图。本睡眠学习器在使用前应预先设置起床时间和允许唤醒时间、学习内容(长度以3-20分钟为宜)等基本信息。步骤20，开机，启动记时器开始记时；步骤21，播放使用者所选择的催眠曲，当延时大于10分钟后音量开始逐步降低，且启动脑电波检测电路开始工作，将脑电信号予以保存；步骤22，开始检测脑电波是否有纺锤波(中度睡眠特有的波形)出现，当没出现纺锤波时则执行步骤23，当出现纺锤波后，转入执行步骤24；步骤23，计时是否大于使用者的慢波睡眠时间，是，执行步骤24，否，返回执行步骤22；步骤24，停止播放催眠曲；步骤25，检测是否有持续快动眼信号出现(可通过检测一特定的时间段内的快动眼信号予以确认，比如在一分钟时间内连续出现即可予以确认)，若未出现返回执行步骤25，若已检测到该信号出现则转入执行步骤26；步骤26，将音量还原为初始值，播放学习内容；步骤27，检测持续性的快动眼信号是否停止，若未停止继续执行步骤26，若检测到该信号已消失则转入执行步骤28；步骤28，停止播放学习内容；步骤29，对剩余时间进行判断，当剩余时间大于使用者的允许唤醒时间，则停止播放转入执行步骤22，而剩余时间已小于使用者的允许唤醒时间时，转入执行步骤30；步骤30，启动唤醒程序(播放由使用者预置的唤醒内容)，随后执行关机任务。