Система и способ определения для определения стадии сна субъекта

Группа изобретений относится к медицине, а именно к определению стадии сна субъекта. Предложена система, содержащая машиночитаемый носитель, для реализации способа определения стадии сна субъекта, причем система содержит блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала для обеспечения сердечно-дыхательного сигнала субъекта, блок обеспечения данных актиграфии для обеспечения данных актиграфии субъекта, первый блок определения стадии сна для определения стадии сна субъекта на основе сердечно-дыхательного сигнала субъекта, второй блок определения стадии сна для определения стадии сна субъекта на основе данных актиграфии субъекта и блок управления определением для определения одного из первого блока определения стадии сна и второго блока определения стадии сна для определения стадии сна субъекта, причем первый блок определения стадии сна выполнен с возможностью определения латентности наступления сна субъекта, а блок управления определением выполнен с возможностью определения стадии сна субъекта с использованием первого блока определения стадии сна субъекта до латентности наступления сна и определения стадии сна субъекта с использованием второго блока определения стадии сна после периода латентности наступления сна. Группа изобретений обеспечивает надежное определение стадии сна субъекта. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к системе определения для определения стадии сна субъекта. В частности, оно относится к системе определения, способу определения и компьютерной программе для определения стадии сна субъекта. Оно находит применение в определении периодов сна и бодрствования и латентности наступления сна на основе движений тела и сердечно-дыхательной деятельности субъекта. Однако следует понимать, что настоящее изобретение применимо и в других областях и необязательно ограничено вышеупомянутым применением.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Автоматическая классификация стадии сна позволяет в режиме реального времени определять стадии сна и осуществлять дистанционный контроль пациентов. Одним из представляющих интерес параметров, получаемых из стадий сна, является так называемая латентность наступления сна (ЛНС), которая служит индикатором в оценке проблем со сном, а также в оценке нарушений сна, таких как бессонница и нарушения суточного ритма. ЛНС по существу измеряет количество времени, прошедшего с момента, когда у субъекта появляется желание заснуть, до момента, когда субъект окончательно засыпает.

[0003] Известно, что ЛНС определяют путем классификации периодов бодрствования и сна с последующим определением, например, ЛНС как количества времени до удовлетворения некоторого критерия, например, до первого появления трех последовательных эпох, классифицированных как сон.

[0004] Для обнаружения периодов бодрствования и сна на основе движений тела субъекта используют актиграфические устройства. Хотя эти движения тела показательны для кратких периодов пробуждения во время сна, поскольку они происходят вместе с движениями тела, это не всегда справедливо в начале ночи, в частности для определения ЛНС. Поскольку субъекты, особенно субъекты, страдающие от длительной ЛНС, стараются лежать неподвижно, насколько это возможно, оценки ЛНС на основе актиграфии не позволяют достаточно ценить ЛНС.

[0005] В WO 2010/140117 А1 раскрыт способ автоматической оценки наличия/тяжести проблемы со сном и ее точного характера. Оценка основана на количественной информации о режимах сна, связанных с бессонницей факторах и последствиях в дневное время, а также на количественной информации о режимах сна, измеряемых датчиком. Множество датчиков обеспечивают выдачу сигнала сенсорной системы, содержащего данные активности во время сна, причем в данные активности во время сна включены по меньшей мере данные о частоте сердечных сокращений, данные о частоте дыхания и данные о движении тела пациента.

[0006] В статье «Sleep Assessment using a Passive Ballistocardiography-Based System: Preliminary Validation» by D. Mack et al., IEEE, стр. 4319-4322 (2009) описана система для неинвазивного анализа физиологических сигналов, в которой с помощью упругих прокладок, помещенных на кровать, регистрируют минутные движения, связанные с сердечными и дыхательными функциями, т.е. баллистокардиографию, которую сравнивают с актиграфией для установления различия между периодами сна и бодрствования.

[0007] В статье «Comparison of actigraphy immobility rules with polysomnographic sleep onset latency in children and adolescents» by L. Meltzer et al., Sleep Breath, стр. 1415-1423 (2015)) оценивают различные критерии неподвижности как меры латентности наступления сна у детей и подростков для определения достоверности актиграфии в качестве оценки режимов сна-бодрствования.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Задачей настоящего изобретения является создание системы определения и способа определения, которые позволяют более надежно определять стадию сна субъекта, в частности, которые улучшают определение ЛНС субъекта.

[0009] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена система определения для определения стадии сна субъекта. Система определения включает в себя: блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала для обеспечения сердечно-дыхательного сигнала субъекта; блок обеспечения данных актиграфии для обеспечения данных актиграфии субъекта; первый блок определения стадии сна для определения стадии сна субъекта на основе сердечно-дыхательного сигнала субъекта; второй блок определения стадии сна для определения стадии сна субъекта на основе данных актиграфии субъекта; и блок управления определением для определения одного из первого блока определения стадии сна и второго блока определения стадии сна для определения стадии сна субъекта. Первый блок определения стадии сна выполнен с возможностью определения ЛНС субъекта. Блок управления определением выполнен с возможностью определения стадии сна субъекта с использованием первого блока определения стадии сна до ЛНС и определения стадии сна субъекта с использованием второго блока определения стадии сна после периода ЛНС.

[0010] Так как первый блок определения стадии сна выполнен с возможностью определения ЛНС субъекта, причем первый блок определения стадии сна выполнен с возможностью определения стадии сна на основе сердечно-дыхательного сигнала, заниженная оценка ЛНС, имеющая место в случае оценок ЛНС на основе актиграфии, может быть улучшена. Кроме того, поскольку система определения благодаря блоку управления определением выполнена с возможностью определения стадии сна субъекта с использованием второго блока определения стадии сна после ЛНС, можно использовать преимущества второго блока определения стадии сна субъекта, выполненного с возможностью определения стадии сна субъекта на основе данных актиграфии. Соответственно, система определения в соответствии с настоящим изобретением улучшает определение ЛНС при сохранении точности определения стадии сна субъекта, например, в течение всей ночи.

[0011] Преимущественно стадия сна субъекта может представлять собой установление различия между состоянием сна и бодрствования субъекта. Другим преимуществом является то, что состояние сна субъекта может быть дополнительно дифференцировано на множество стадий сна, таких как стадии с 1 по 4 и БС (быстрый сон), как известно в данной области техники. Однако предполагаются и другие классификации стадии сна.

[0012] Блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала может быть блоком хранения, в котором уже хранится сердечно-дыхательный сигнал, при этом блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала может быть выполнен с возможностью предоставления сохраненного сердечно-дыхательного сигнала. Однако блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала может быть также приемным блоком для приема сердечно-дыхательного сигнала из блока измерения сердечно-дыхательного сигнала, такого как сердечно-дыхательный датчик, и для предоставления принимаемого сердечно-дыхательного сигнала. Кроме того, блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала сам может быть блоком измерения сердечно-дыхательного сигнала, при этом блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала предоставляет измеряемый сердечно-дыхательный сигнал.

[0013] Аналогичным образом блок обеспечения данных актиграфии может быть блоком хранения, в котором уже хранятся данные актиграфии, при этом блок обеспечения данных актиграфии может быть выполнен с возможностью предоставления хранящихся данных актиграфии. Однако блок обеспечения данных актиграфии может быть также приемным блоком для приема данных актиграфии из блока измерения данных актиграфии и для предоставления принимаемых данных актиграфии. Кроме того, блок обеспечения данных актиграфии сам может быть блоком измерения данных актиграфии, при этом блок обеспечения сигнала данных актиграфии предоставляет измеряемые данные актиграфии.

[0014] Предпочтительно сердечно-дыхательный сигнал и данные актиграфии являются синхронными сигналами и соответствуют одним и тем же периодам времени. Также предпочтительно сердечно-дыхательный сигнал и данные актиграфии соответствуют по меньшей мере части фазы, во время которой субъект намерен спать, более предпочтительно всей ночи, в течение которой субъект намерен спать. Сердечно-дыхательный сигнал и сигнал актиграфии предпочтительно содержат указатель времени, причем на основе этого указателя времени из сердечно-дыхательного сигнала и сигнала актиграфии могут быть определены период времени или эпоха сигнала, например, без ограничений, продолжительностью от нескольких секунд до минут.

[0015] Предпочтительно первый блок определения стадии сна и/или второй блок определения стадии сна выполнены с возможностью определения стадии сна для определенной эпохи сердечно-дыхательного сигнала и/или сигнала актиграфии. Также предпочтительно первый блок определения стадии сна и/или второй блок определения стадии сна выполнены с возможностью деления сердечно-дыхательного сигнала и/или данных актиграфии на несколько эпох и определения стадии сна субъекта для соответствующей эпохи.

[0016] Эпоха предпочтительно имеет длительность от 1 секунды до 5 минут, более предпочтительно от 10 секунд до 1 минуты и наиболее предпочтительно примерно или точно 30 секунд. Однако в других вариантах реализации предполагаются также другие длительности эпох.

[0017] Предпочтительно ЛНС определяют с помощью первого блока определения стадии сна как количество времени до удовлетворения определенного критерия, например, до первого появления заданного количества последовательных эпох, классифицированных как сон первым блоком определения стадии сна. Предпочтительно заданное количество последовательных эпох, классифицированных как сон, устанавливают равным 3, причем преимуществом является то, что в других вариантах реализации возможны большие или меньшие количества.

[0018] Первый блок определения стадии сна, второй блок определения стадии сна и блок управления определением в одном варианте реализации могут быть выполнены в виде одного или более процессоров, которые размещены в одном и том же или в разных физических устройствах. Точнее говоря, первый блок определения стадии сна, второй блок определения стадии сна и блок управления определением в одном варианте реализации могут быть выполнены вместе с блоком обеспечения сердечно-дыхательного сигнала и блоком обеспечения сигнала актиграфии в виде системы определения в одном устройстве, или в другом варианте реализации могут быть распределены по нескольким устройствам.

[0019] В одном варианте реализации первый блок определения стадии сна и второй блок определения стадии сна выполнены с возможностью связи с блоком обеспечения сердечно-дыхательного сигнала и/или блоком обеспечения сигнала актиграфии проводным или беспроводным способом, который хорошо известен в данной области техники. В одном варианте реализации один, несколько или все блоки из первого блока определения стадии сна, второго блока определения стадии сна и блока управления определением реализованы на сервере, который выполнен с возможностью связи с остальной частью системы определения с помощью подходящих средств связи, например через Интернет.

[0020] В варианте реализации системы определения первый блок определения стадии сна выполнен как независимый отданных актиграфии.

[0021] Так как первый блок определения стадии сна выполнен как независимый от данных актиграфии, и так как первый блок определения стадии сна выполнен с возможностью определения ЛНС субъекта, движения тела, которые лежат в основе данных актиграфии, явным образом исключены из определения ЛНС. Соответственно, точность определения ЛНС может быть улучшена даже в случае субъектов, которые демонстрируют высокую ЛНС и пытаются лежать неподвижно, насколько это возможно, при попытке заснуть. Другими словами, в данном варианте реализации определение первым блоком определения стадии сна не опирается на данные актиграфии.

[0022] В варианте реализации системы определения второй блок определения стадии сна выполнен с возможностью определения стадии сна субъекта на основе данных актиграфии субъекта и на основе сердечно-дыхательного сигнала субъекта.

[0023] Второй блок определения стадии сна может определять стадию сна субъекта на основе данных актиграфии и на основе сердечно-дыхательного сигнала, как в данном варианте реализации, или даже на основе данных актиграфии, сердечно-дыхательного сигнала и дополнительных данных в другом варианте реализации. Так как стадию сна субъекта определяют с использованием второго блока определения стадии сна после ЛНС, т.е. когда субъект уже заснул, сочетание сердечно-дыхательного сигнала и данных актиграфии может обеспечивать определение стадии сна с высокой точностью.

[0024] В варианте реализации системы определения блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала выполнен с возможностью обеспечения сердечного сигнала и/или дыхательного сигнала.

[0025] Таким образом, блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала может предоставлять только сердечный сигнал, только дыхательный сигнал или оба сигнала, сердечный и дыхательный. Сердечный сигнал представляет собой сигнал, в котором могут быть определены сердечные признаки субъекта, такие как сердцебиения и т.д. Дыхательный сигнал представляет собой сигнал, в котором могут быть определены признаки дыхательной системы, такие как частота и амплитуда дыхания. Известно, что один сигнал может содержать как сердечные признаки, так и дыхательные признаки, так что один сигнал может быть и сердечным сигналом, и дыхательным сигналом. Однако в других вариантах реализации блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала выполнен с возможностью предоставления отдельного сердечного сигнала и отдельного дыхательного сигнала, которые указывают на сердечные признаки или дыхательные признаки, соответственно.

[0026] В варианте реализации системы определения блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала включает в себя блок измерения сердечно-дыхательного сигнала, содержащий по меньшей мере один объект из электрокардиографических (ЭКГ) датчиков, фотоплетизмографических (ФПГ) датчиков, баллистокардиографических (БКГ) датчиков, датчиков респираторной индуктивной плетизмографии (РИПГ), термисторных канюльных датчиков и доплеровских радарных датчиков.

[0027] Так как в данном варианте реализации блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала включает в себя блок сердечно-дыхательного измерения, блок обеспечения сердечно-дыхательного сигнала может измерять и напрямую предоставлять сердечно-дыхательный сигнал субъекта.

[0028] Датчики ЭКГ известны и их обычно устанавливают на грудной клетке субъекта. Датчики ЭКГ содержат электроды, которые выполнены с возможностью обнаружения на коже субъекта электрических изменений, вызванных электрической активностью сердца. Датчики ФПГ, как известно, содержат один или более источников света для освещения части тела субъекта и один или несколько детекторов для обнаружения света от тела субъекта, причем блок сердечно-дыхательного измерения предпочтительно выполнен с возможностью определения сердечно-дыхательного сигнала на основе ФПГ, исходя из обнаруживаемого света. В предпочтительном варианте реализации датчики ФПГ выполнены с возможностью установки на запястье или на кончике пальца субъекта. Датчики БКГ не соприкасаются с субъектом, но, например, содержат датчики нагрузки или давления, установленные сверху или снизу матраса, на котором лежит субъект во время сна.

[0029] Предпочтительно сердечно-дыхательный сигнал, измеряемый с использованием датчиков ФПГ и/или датчиков БКГ, обеспечивает как сердечные признаки, так и дыхательные признаки.

[0030] Доплеровские радарные датчики могут быть расположены на удалении от субъекта, например, смонтированы на потолке или расположены на тумбочке возле постели, и выполнены с возможностью получения скоростей движений субъекта из изменений частот радарных волн, излучаемых из датчиков и отражаемых обратно на датчики от субъекта.

[0031] Датчики РИПГ предпочтительно содержать изолированные проволочные спирали, такие как проволочные спирали синусоидальной формы, которые помещают на грудь субъекта, причем информация о дыхании выводится из изменения собственной индукции спиралей и частоты их колебания во время дыхания.

[0032] В качестве альтернативы или дополнительно сердечно-дыхательный сигнал может быть также измерен посредством дыхательного потока с использованием термисторных канюльных датчиков. Предпочтительно канюльные датчики помещают на нос и/или рот субъекта.

[0033] В варианте реализации блок измерения сердечно-дыхательного сигнала выполнен с возможностью обеспечения сердечно-дыхательного сигнала и данных актиграфии. В этом варианте реализации блок измерения сигнала предпочтительно включает в себя датчики БКГ или доплеровские радарные датчики. Предпочтительно, так как сердечно-дыхательный сигнал, предоставляемый блоком измерения сердечно-дыхательного сигнала, может дополнительно содержать признаки, указывающие на движение тела субъекта, т.е. данные актиграфии, блок обеспечения данных актиграфии может быть предпочтительно выполнен с возможностью предоставления данных актиграфии на основе сердечно-дыхательного сигнала.

[0034] Хотя в качестве предпочтительных примеров датчиков, включенных в блок измерения сердечно-дыхательного сигнала, приведены датчики ЭКГ, датчики ФПГ, датчики БКГ, датчики РИПГ, термисторные канюльные датчики и доплеровские радарные датчики, преимуществом является то, что в других примерах в блок измерения сердечно-дыхательного сигнал могут быть также включены другие формы датчиков.

[0035] В варианте реализации системы определения блок обеспечения данных актиграфии включает в себя блок измерения актиграфии, содержащий акселерометры, выполненные с возможность прикрепления к телу субъекта.

[0036] Акселерометры, выполненные с возможностью прикрепления к телу, непосредственно измеряют ускорения и, следовательно, движение тела, соответственно, частей тела субъекта, к которым прикреплены акселерометры, и предоставляют измеренный сигнал данных актиграфии.

[0037] Дополнительно или в качестве альтернативы блок измерения актиграфии может также содержать датчики БКГ, доплеровские радарные датчики или датчики ФПГ, которые выполнены с возможностью определения ускорений и/или движения по меньшей мере частей тела субъекта. Предпочтительно блок измерения актиграфии и блок измерения сердечно-дыхательного сигнала могут опираться на одни и те же датчики. Однако в других вариантах реализации для блока измерения актиграфии и блока измерения сердечно-дыхательного сигнала могут быть также предусмотрены отдельные датчики.

[0038] В варианте реализации системы определения блок измерения актиграфии является устройством, носимым на запястье.

[0039] Субъект обычно используют носимые на запястье устройства, а носимые на запястье устройства создают мало неудобств субъекту. Это особенно эффективно, так как создающие неудобства измерительные блоки могут препятствовать сну субъекта, однако это противоречит теме, представляющей интерес.

[0040] В варианте реализации система определения дополнительно включает в себя блок выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала для выделения из сердечно-дыхательного сигнала по меньшей мере одного из следующего: i) одного или более сердечных признаков, ii) одного или более дыхательной признаков и iii) одного или более признаков связи работы сердца с дыхательной системой. По меньшей мере один объект из первого блока определения стадии сна и второго блока определения стадии сна выполнен с возможностью определения стадии сна на основе одного или более из следующих выделенных признаков: i) одного или более сердечных признаков, ii) одного или более дыхательных признаков и iii) одного или более признаков связи работы сердца с дыхательной системой.

[0041] Поскольку предпочтительно признаки, выделенные блоком выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала, позволяют различать сон и бодрствование или, в более общем смысле, стадию сна субъекта, определение стадии сна с использованием первого блока определения стадии сна и/или второго блока определения стадии сна может быть улучшено.

[0042] В варианте реализации системы определения блок выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала выполнен с возможностью выделения по меньшей мере одного из следующего: сердечных признаков на основе сердцебиения, таких как интервалы R-R на основе электрокардиографического сигнала или сердцебиения, обнаруживаемые из сигнала ФПГ, дыхательных признаков на основе частоты дыхания или амплитуды дыхания, и признаков связи работы сердца с дыхательной системой на основе связи между сердечной и дыхательной системами, таких как, в том числе, синхронизация фаз сердцебиения с фазами дыхания.

[0043] В этом варианте реализации блок выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала предпочтительно выделяет конкретные сердечные признаки, дыхательные признаки и/или признаки связи работы сердца с дыхательной системой, которые позволяют различать различные стадии сна субъекта. Хотя в качестве примеров сердечных признаков, дыхательных признаков и признаков связи работы сердца с дыхательной системой указаны сердечные признаки на основе сердцебиения, дыхательные признаки на основе частоты дыхания и амплитуды дыхания и признаки связи работы сердца с дыхательной системой, специалист может предположить другие отличающие признаки.

[0044] В варианте реализации системы определения первый блок определения стадии сна содержит первый подблок классификации стадии сна. Первый подблок классификации стадии сна выполнен с возможностью классификации стадии сна субъекта на основе выделенных блоком выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала по меньшей мере одного из следующего: i) одного или более сердечных признаков, ii) одного или более дыхательных признаков и iii) одного или более признаков связи работы сердца с дыхательной системой. Второй блок определения стадии сна содержит второй подблок классификации стадии сна. Второй подблок классификации стадии сна выполнен с возможностью классификации стадии сна субъекта на основе данных актиграфии и, при необходимости, на основе выделенных блоком выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала по меньшей мере одного из следующего: i) одного или более сердечных признаков, ii) одного или более дыхательных признаков и iii) одного или более признаков связи работы сердца с дыхательной системой.

[0045] Так как первый блок определения стадии сна содержит первый подблок классификации стадии сна, стадия сна субъекта может быть классифицирована на основе одного или более выделенных признаков. Один или более из выделенных признаков могут, например, быть определены в ходе фазы тренировки для первого подблока классификации стадии сна и второго подблока классификации стадии сна. В других вариантах реализации один или более из выделенных признаков могут быть также предварительно определены и/или предоставлены субъектом. Набор признаков, используемых для первого подблока классификации стадии сна, предпочтительно отличается от набора признаков, используемых для второго подблока классификации стадии сна.

[0046] В варианте реализации набор признаков, используемых для первого подблока классификации стадии сна и/или второго подблока классификации стадии сна, определяют с использованием одно из алгоритмов выбора признака, известных из литературы, например, с помощью корреляционного выбора признака, указанного в работе Hall, Mark А. 1999. «Correlation-Based Feature Selection for Machine Learning», The University of Waikato. Однако в других вариантах реализации набор признаков может быть также определен с помощью различных алгоритмов или вручную.

[0047] Предпочтительно первый подблок классификации стадии сна и/или второй подблок классификации стадии сна представляют собой классификатор, описанный в литературе, такой как байесовский линейный дискриминантный классификатор для каждого из эпох или периодов времени. Этот классификатор, например, обсуждается в Devot, S., R. Dratwa, and Е. Naujokat. «Sleep/wake detection based on cardiorespiratory signals and actigraphy». In: Proc. 2010 Annu. Int. Conf. IEEE Eng. Med. Biol. Soc, 2010). Однако специалист может предположить также другие классификаторы, известные в данной области техники.

[0048] В варианте реализации система определения дополнительно содержит блок тренировки для тренировки первого подблока классификации сна и второго подблока классификации стадии сна. Блок тренировки содержит подблок обеспечения тренировочного сердечно-дыхательного сигнала для предоставления по меньшей мере одного сердечного тренировочного сигнала и дыхательного тренировочного сигнала в качестве сердечно-дыхательного тренировочного сигнала, подблок обеспечения тренировочных данных актиграфии для предоставления тренировочных данных актиграфии, подблок обеспечения контрольных аннотаций для предоставления стадии сна, соответствующей сердечно-дыхательном тренировочному сигнала и тренировочным данным актиграфии в качестве контрольных данных. Блок выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала выполнен с возможностью выделения по меньшей мере одного признака из одного или более сердечных признаков и одного или более дыхательных признаков из сердечного-дыхательного тренировочного сигнала. Блок тренировки выполнен с возможностью тренировки первого подблока классификации стадии сна на основе выделенных сердечных признаков и дыхательных признаков и контрольных данных, и при этом блок тренировки выполнен с возможностью тренировки второго подблока классификации стадии сна на основе тренировочных данных актиграфии и контрольных данных.

[0049] Предпочтительно контрольные данные содержат истинную стадию сна субъекта в течение периода, к которому относятся сердечный тренировочный сигнал, дыхательный тренировочный сигнала и/или тренировочные данные актиграфии. Например, контрольные данные содержат аннотации на основе реальных ситуаций, такие как эпохи сна и бодрствования и ЛНС, предоставленные специалистом.

[0050] Преимуществом является то, что в результате применения блока тренировки первый подблок классификации стадии сна и второй подблок классификации стадии сна обучаются обеспечению оптимизированной модели для различных классификаторов. Другими словами, поскольку классификатор, реализованный в первом подблоке классификации стадий сна, содержит список сердечных и/или дыхательных признаков, этот классификатор оптимизируется блоком тренировки для определения ЛНС. Кроме того, поскольку классификатор, реализованный во втором подблоке классификации стадии сна, содержит данные актиграфии и натренирован на тренировочных данных актиграфии, этот классификатор оптимизируется блоком тренировки для определения стадии сна после ЛНС.

[0051] В варианте реализации системы определения блок тренировки выполнен с возможностью тренировки второго подблока классификации стадии сна на основе выделенных сердечных признаков и дыхательных признаков, тренировочных данных актиграфии и контрольных данных.

[0052] Так как в этом варианте реализации второй подблок классификации стадии сна реализует модель классификатора, включающего в себя выделенные сердечные признаки и дыхательные признаки наряду с тренировочными данными актиграфии, определение этапа сна субъекта может быть улучшено для периода, последующего за ЛНС.

[0053] В варианте реализации системы определения блок тренировки выполнен с возможностью тренировки первого подблока классификации стадий сна на подмножестве данных, соответствующих только первому периоду времени.

[0054] Преимущественно подмножество данных, соответствующих первому периоду времени, относится к первым минутам после того, как у субъекта появляется намерение заснуть. Предпочтительно первый период времени имеет длительность, которая превышает ЛНС для большинства субъектов. В одном случае первый период времени длится около 90 минут. Преимуществом является то, что в других вариантах реализации в качестве первого периода времени возможны также другие, т.е. более длинные или более короткие, периоды времени.

[0055] Поскольку первый подблок классификации стадии сна тренируют с использованием подмножества данных, содержащих ЛНС, первый подблок классификации стадии сна дополнительно оптимизируют для определения ЛНС, так как количество тренировочных данных, не содержащих ЛНС, сокращается. Таким образом, тренировка с использованием меньшего количества подходящих периодов времени, т.е. периодов, не содержащих ЛНС, сокращается.

[0056] В другом варианте реализации блок тренировки выполнен с возможностью тренировки второго подблока классификации стадий сна на подмножестве данных, соответствующих только второму периоду времени. Предпочтительно второй период времени соответствует остальному периоду времени, который остается по прошествии первого периода времени. Поэтому второй подблок классификации периода сна оптимизируют для периода времени, в течение которого субъект спит.Однако в других вариантах реализации первый и второй периоды времени могут также перекрываться в некоторой степени, причем предпочтительно только первый период времени включает в себя время, соответствующее ЛНС.

[0057] В варианте реализации системы определения система определения выполнена с возможностью определения стадии сна субъекта с использованием первого блока определения стадии сна после определения того, что стадией сна субъекта в течение периода времени после ЛНС является пробуждение. В этом варианте реализации, когда система определения определяет, что субъект просыпается после того, как он спал в течение определенного периода времени, т.е. после ЛНС, для определения стадии сна субъекта опять выбирают первый блок определения стадии сна. Также предпочтительно система определения может быть выполнена с возможностью дополнительного определения стадии сна субъекта с использованием второго блока определения стадии сна после того, как определена новая латентность наступления сна, т.е. повторное засыпание субъекта. Также предпочтительно этот процесс может быть повторен столько раз, сколько раз будет определен как переход стадии сна субъекта от бодрствования ко сну и наоборот.

[0058] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ определения для определения стадии сна субъекта. Способ определения включает: обеспечение сердечно-дыхательного сигнала субъекта; обеспечение данных актиграфии субъекта; определение стадии сна субъекта на основе сердечно-дыхательного сигнала субъекта с использованием первого блока определения стадии сна; и определении стадии сна субъекта на основе по меньшей мере данных актиграфии субъекта с использованием второго блока определения сна субъекта. Первый блок определения стадии сна субъекта выполнен с возможностью определения ЛНС субъекта. Стадию сна субъекта определяют с использованием первого блока определения стадии сна до ЛНС и определяют с использованием второго блока определения стадии сна после ЛНС.

[0059] Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложена компьютерная программа для определения стадии сна субъекта. Компьютерная программа представляет собой средства программного кода для вызова выполнения системой определения по п. 1 способа определения по п. 14 при выполнении компьютерной программы в системе определения.

[0060] Следует понимать, что система определения для определения стадии сна субъекта по п. 1, способ определения для определения стадии сна субъекта по п. 14 и компьютерная программа для определения стадии сна субъекта по п. 15 имеют аналогичные и/или идентичные предпочтительные варианты реализации, в частности, как описано в зависимых пунктах формулы изобретения.

[0061] Следует понимать, что предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения может быть также любой комбинацией зависимых пунктов формулы изобретения или вышеуказанных вариантов реализации с помощью соответствующего независимого пункта формулы изобретения.

[0062] Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидны из вариантов реализации, описанных в дальнейшем в этом документе, и будут пояснены со ссылкой на данные варианты реализации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0063] На следующих чертежах:

[0064] на ФИГ. 1 схематически и в качестве примера показан вариант реализации системы определения для определения стадии сна субъекта,

[0065] на ФИГ. 2 схематически и в качестве примера показан вариант реализации способа определения для определения стадии сна субъекта,

[0066] на ФИГ. 3 показана блок-схема, схематически и в качестве примера иллюстрирующая способ тренировки для тренировки системы определения,

[0067] на ФИГ. 4 показана блок-схема, схематически и в качестве примера иллюстрирующая процесс классификации,

[0068] на ФИГ. 5 схематически и в качестве примера показан результат определения для определения ЛНС с помощью системы определения в соответствии с известным уровнем техники, и

[0069] на ФИГ. 6 схематически и в качестве примера показаны результаты определения для определения ЛНС с помощью системы определения в соответствии с настоящим изобретением.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0070] На ФИГ. 1 схематически и в качестве примера показан вариант реализации системы 1 определения для определения стадии сна субъекта. Система 1 определения включает в себя блок 10 обеспечения сердечно-дыхательного сигнала, блок 20 обеспечения данных актиграфии, первый блок 30 определения стадии сна, второй блок 40 определения стадии сна, блок 50 выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала, блок 60 тренировки и блок 70 управления определением.

[0071] Блок 10 обеспечения сердечно-дыхательного сигнала выполнен с возможностью предоставления сердечно-дыхательного сигнала субъекта в первый блок 30 определения стадии сна и, в данном примере, также в блок 50 выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала и второй блок 40 определения стадии сна. Сердечно-дыхательный сигнал указывает на сердечную активность и/или дыхательную активность субъекта.

[0072] В данном примере блок 10 обеспечения сердечно-дыхательного сигнала содержит датчики для измерения сердечной активности и дыхательной активности. Например, сердечная активность может быть измерена с помощью датчиков ЭКГ, обычно устанавливаемых на грудной клетке субъекта, с помощью датчиков ФПГ, устанавливаемых, например, на запястье или кончике пальца субъекта, или с помощью датчиков БКГ, например, с помощью датчиков нагрузки или датчиков давления, установленных сверху или снизу матраса. Кроме того, в данном примере дыхательную активность измеряют с помощью датчиков РИПГ, обычно устанавливаемых на ремнях, носимых вокруг туловища или живота, или с помощью датчиков БКГ, которые также указывают на сердечную активность. Еще одним примером являются доплеровские радарные датчики, которые устанавливают, например, на тумбочке. В другом примере, в котором измерение дыхательной активности не опирается на измерение дыхательного движения, указывающего на дыхательное усилие, блок 10 обеспечения сердечно-дыхательного сигнала содержит датчики для измерения дыхательного потока, такие как, например, термисторные канюльные датчики, которые выполнены с возможностью установки на носу и/или на рот субъекта.

[0073] Блок 20 обеспечения данных актиграфии предоставляет данные актиграфии субъекта во второй блок 40 определения стадии сна. Блок 20 обеспечения данных актиграфии не предоставляет данные актиграфии в первый блок 30 определения стадии сна, так как первый блок 30 определения стадии сна не зависит от данных актиграфии, т.е. не опирается на данные актиграфии. Актиграфия, как правило, измеряет общие движения тела и обычно определяется с помощью акселерометров, установленных на тело, например, с помощью носимых на запястье устройств или с помощью датчиков на постели, где лежит субъект, например, датчиков давления, доплеровских радарных датчиков, которые также обеспечивают сигнал, указывающий на дыхательную активность и т.п.

[0074] Первый блок 30 определения стадии сна выполнен с возможностью определения стадии сна субъекта на основе только сердечно-дыхательного сигнала субъекта. Второй блок 40 определения стадии сна выполнен с возможностью определения стадии сна субъекта на основе данных актиграфии субъекта и, в данном примере, также на основе сердечно-дыхательного сигнала. Использование сердечно-дыхательной информации улучшает точность оценки сна/бодрствования, но, тем не менее, поскольку классификаторы сна/бодрствования, применяемые для определения сна/бодрствования, все же используют движения тела, т.е. актиграфию, пусть и вместе с сердечно-дыхательной активностью, ЛНС все равно занижается. По этой причине первый блок 30 определения стадии сна, который не опирается на данные актиграфии, т.е. движения тела субъекта, выполнен с возможностью определения ЛНС субъекта. Блок 70 управления определением выполнен с возможностью определения одного из первого блока 30 определения стадии сна и второго блока 40 определения стадии сна для определения стадии сна субъекта, точнее говоря, для определения стадии сна субъекта с использованием первого блока 10 определения стадии сна до ЛНС и определения стадии сна субъекта с использованием второго блока 40 определения стадии сна субъекта после ЛНС.

[0075] Блок 50 выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала выполнен с возможностью выделения по меньшей мере одного признака из одного или более сердечных признаков и одного или более дыхательных признаков из сердечного-дыхательного сигнала. Как показано, например, в публикации Fonseca, Pedro, Xi Long, Mustafa Radha, Reinder Haakma, Ronald M Aarts, and Jerome Rolink. 2015, «Sleep Stage Classification with ECG and Respiratory Effort», IOP Physiological Measurement 36: 2027-40, некоторые сердечные признаки позволяют различать сон и бодрствование или, вообще говоря, различные стадии сна. Некоторые сердечные признаки основаны на статистике, рассчитываемой по интервалам R-R, вычисляемым из ЭКГ, или по сердцебиениям, обнаруживаемым в сигнале ФПГ. Можно вычислить признаки, такие как количество интервалов на эпоху, т.е. период времени, и выразить среднюю частоту сердечных сокращений в этой эпохе. В число других признаков входят, например, n-й процентиль, стандартное отклонение и диапазон длин интервалов. Другие признаки могут описывать характеристики, вытекающие из анализа спектральной плотности мощности (СПМ), которые вычисляют по нескольким полосам частот. В одном примере анализ СПМ выполняют в трех различных полосах частот: очень низкая частота (ОНЧ) 0,005-0,04 Гц, низкая частота (НЧ) 0,04-0,15 Гц и высокая частота (ВЧ) 0,15-0,45 Гц, и на основе модуля и фазы полюса в полосе высоких частот. Однако в других примерах также возможны другие полосы частот и/или математические методы. Другие меры фиксируют регулярность сигнала в различных временных шкалах, например, можно использовать детрендный анализ флуктуаций (ДАФ) для выявления долговременных корреляций в сигнале и энтропию выборки для количественной оценки самоподобия сигнала в течение данного периода времени. Некоторые признаки могут быть, в частности, уместны для обнаружения стадии сна, тогда как другие могут, в частности, использоваться для обнаружения пробуждения.

[0076] Кроме того, некоторые дыхательные признаки могут быть отличительными для сна и бодрствования или, вообще говоря, для различных стадий сна. Частота дыхания и амплитуда дыхания связаны с различными стадиями сна. В частности, изменение частоты дыхания в течение нескольких эпох может помогать различать бодрствование, медленный сон (МС) и быстрый сон (БС). Различные свойства амплитуды дыхательного усилия могут быть более регулярными во время глубокого сна, чем на остальных стадиях, и могут также помогать различать МС и БС. Кроме того, измерения самоподобия с использованием динамической трансформации могут быть полезны для обнаружения состояний бодрствования.

[0077] Помимо сердечной и дыхательной активностей, анализируемых по отдельности, признаки связи работы сердца с дыхательной системой описывают прочность связи между сердечной и дыхательной анатомическими системами, и сила этой связи зависит от стадии сна. В число признаков, описывающих сердечно-дыхательное сопряжение, входят синхронизация фазы между интервалами RR из ЭКГ или сердцебиений из ФПГ и дыхательной фазой из РИПГ или ФПГ во время ряда циклов дыхания.

[0078] Два набора признаков, предоставляемых блоком 50 выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала и, в случае второго блока 40 определения стадии сна, также блоком 20 обеспечения данных актиграфии, будут использованы для классификации стадии сна в отдельные периоды сигналов, такие как различные периоды ночи. Точнее говоря, первый набор будет использован до ЛНС, а второй набор будет использован после ЛНС.

[0079] В связи с этим первый блок 30 определения стадии сна содержит первый подблок 42 классификации стадии сна, а второй блок 40 определения стадии сна содержит второй подблок 42 классификации стадии сна. Первый и второй подблоки 32, 42 классификации стадии сна выполнены с возможность классификации стадии сна субъекта на основе соответствующего набора признаков, которые могут быть определены вручную или, вообще говоря, определены с помощью алгоритма выбора признака, такого как корреляционный выбор признака, описанный в работе Hall, Mark А. 1999, «Correlation-Based Feature Selection for Machine Learning», The University of Waikato.

[0080] При обеспечении соответствующим набором признаков первый и второй подблоки 32, 42 классификации стадии сна могут быть натренированы с помощью примеров данных различных периодов сердечно-дыхательного сигнала и данных актиграфии, соответственно. Например, для каждого из этих периодов может быть использован байесовский линейный дискриминантный классификатор, причем в других примерах могут быть использованы другие классификаторы.

[0081] Для тренировки первого и второго подблоков 32, 42 классификации стадии сна блок 60 тренировки содержит подблок 62 обеспечения сердечно-дыхательного тренировочного сигнала, который предоставляет по меньшей мере один из сердечного тренировочного сигнала и дыхательного тренировочного сигнала, подблок 64 обеспечения тренировочных данных актиграфии, который предоставляет тренировочные данные актиграфии, и подблок 66 обеспечения контрольных аннотаций, который предоставляет стадию сна, соответствующую дыхательному тренировочному сигналу и тренировочным данным актиграфии в качестве контрольных данных. Контрольные данные обеспечивают правильную классификацию стадии сна для определенной эпохи, которая аннотирована, например, специалистом. Пример процесса тренировки будет описан со ссылкой на ФИГ. 3 ниже. Последующие пример процесса тренировки будет в качестве примере описан со ссылкой на ФИГ. 4 ниже.

[0082] На ФИГ. 2 схематически и в качестве примера показан вариант реализации способа 100 определения для определения стадии сна субъекта. Способ 100 определения включает этап обеспечения 110 сердечно-дыхательного сигнала субъекта, этап обеспечения 120 данных актиграфии субъекта, этап определения 130 стадии сна субъекта на основе сердечно-дыхательного сигнала субъекта с использованием первого блока 30 определения стадии сна субъекта, как показано на ФИГ. 1. Наконец, способ 100 определения включает этап определения 140 стадии сна субъекта на основе по меньшей мере данных актиграфии субъекта с помощь второго блока 40 определения стадии сна. Способ 100 определения может быть реализован в системе 1 определения, как в качестве примера показано на ФИГ. 1. В способе 100 определения первый блок 30 определения стадии сна выполнен с возможностью определения ЛНС субъекта, причем способ 100 определения определяет 130 стадию сна субъекта с использованием первого блока 30 определения стадии сна субъекта до ЛНС и определяет 140 стадию сна субъекта с использованием второго блока 50 определения стадии сна после ЛНС.

[0083] На ФИГ. 3 показана блок-схема, схематически и в качестве примера иллюстрирующая способ тренировки для тренировки системы 1 определения. Способ 300 тренировки включает подпроцесс 310 тренировки, в результате которого получают первый классификатор 320 и второй классификатор 330. Первый классификатор 320 может быть реализован, например, в первом подблоке 32 классификации стадии сна, а второй классификатор 330 может быть реализован, например, во втором подблоке 42 классификации стадии сна. Модель для первого классификатора 320 включает в себя список сердечных и/или дыхательных признаков, которые используют во время тренировки (см. ниже), модель для второго классификатора 330 включает в себя данные актиграфии и/или, при необходимости, использованные сердечные и/или дыхательные признаки.

[0084] На первом этапе 312 подпроцесса 310 тренировки обеспечивают наборы тренировочных данных с записями сна, включающими в себя сердечные сигналы и/или дыхательные сигналы, наряду с данными актиграфии и контрольными аннотациями на основе реальных ситуаций. Контрольные аннотации на основе реальных ситуаций представляют собой, например, правильные определения этапов сна, аннотированные, например, специалистом, и содержат стадии сна и бодрствования для каждой эпохи и ЛНС. Сердечные сигналы представляют собой, например, сигналы ЭКГ, сигналы ФПГ и т.п.В число дыхательных сигналов входят дыхательное усилие, дыхательный поток и т.п.Эти данные предоставляются, например, подблоками 62 сердечно-дыхательного тренировочного сигнала, подблоками 64 обеспечения тренировочных данных актиграфии и подблоком 66 обеспечения контрольных аннотаций.

[0085] Далее, на этапе 340 выделяют сердечные и/или дыхательные признаки, например, посредством блока 50 выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала.

[0086] Поток способа делится на два маршрута, причем на левом маршруте на этапе 315 записи обрезают по первому часу и 30 минутам. Другой маршрут, на этапе 317, охватывает записи полностью. Левый маршрут указывает тренировку для первого блока 20 определения стадии сна, а правый маршрут определяет способ тренировки для второго блока 40 определения стадии сна. В данном примере на этапе 315 обрезают первые час и 30 минут, причем в других примерах могут быть обрезаны также другие периоды времени, например, более длинные или более короткие периоды.

[0087] После обрезания на этапе 315 на этапе 316 тренируют первый классификатор с помощью сердечных и/или дыхательных признаков. Эта тренировка не включает в себя данные или признаки актиграфии. Тем самым уменьшают систематическую ошибку и занижение ЛНС.

[0088] На этапе 318 на основе полных записей, полученных на этапе 317, тренируют второй классификатор с включением данных актиграфии. При необходимости тренировка на этом этапе включает в себя также сердечные и/или дыхательные признаки.

[0089] Как указывалось выше, в результате тренировки на этапе 316 получают первую модель для первого подблока 32 классификации этапа сна на этапе 320, а в результате тренировки на этапе 318 получают вторую модель для второго подблока 42 классификации стадии сна на этапе 313.

[0090] Наборы признаков в первом классификаторе 320 и втором классификаторы 330 разные. Исключение использования данных актиграфии в первом классификаторе 320 для распознавания периодов до ЛНС повышает точность, особенно для субъекта с длительной ЛНС. Поскольку происходящие во время сна после наступления сна движения, например, которые могут быть выявлены в данных актиграфии, являются непроизвольными, актиграфия полезна в период после наступления сна для обнаружения пробуждений, и поэтому она включена во второй классификатор 330. Первый классификатор 320 может быть также применен к периодам длительного бодрствования в течение ночи, которые аналогичны периодам до ЛНС, и с которыми можно справиться за счет повышенной точности без включения данных актиграфии.

[0091] На ФИГ. 4 схематически и в качестве примера показана блок-схема, иллюстрирующая процесс 400 классификации, который включает в себя основной подпроцесс 410 классификации и принимает первый классификатор 320 и второй классификатор 330, полученные в результате процесса 300 тренировки, изображенного на ФИГ. 3, и новые записи 406, включая сердечные сигналы и/или дыхательные сигналы вместе в данными актиграфии. Новые записи 406 предоставляются, например, блоком 10 обеспечения сердечно-дыхательного сигнала и блоком 20 обеспечения данных актиграфии системы 1 определения. Входные данные затем обрабатывают на этапе 412, где выделяют сердечные и/или дыхательные признаки для первого классификатора 320. Параллельно этому на этапе 414 выделяют данные актиграфии и, при необходимости, сердечные и/или дыхательные признаки для второго классификатора 330.

[0092] После выделения на этапе 412 на этапе 416 обнаруживают ЛНС с помощью первого классификатора 320.

[0093] Далее, на основе ЛНС, обнаруженной на этапе 416, и признаков, выделенных на этапе 414, на этапе 418 с помощью второго классификатора 330 классифицируют сон/бодрствование и, при необходимости, этапы сна после того, как обнаружена ЛНС. В одном примере процесс 400 классификации выполняют посредством системы 1 определения.

[0094] На ФИГ. 5 и 6 схематически и в качестве примера показаны графики 200 определения ЛНС с использованием системы определения в соответствии с известным уровнем техники (ФИГ. 5) и системы 1 определения в соответствии с настоящим изобретением (ФИГ. 6). В данном примере графики 200, изображенные на ФИГ. 5 и 6, являются так называемыми графиками Блэнда-Альтмана.

[0095] На обоих графиках 200 среднее между оценочной ЛНС и контрольной ЛНС на основе реальных ситуаций показано на горизонтальной оси 202, например в минутах в качестве единицы измерения. На вертикальной оси 204 указана разность между оценочной ЛНС и контрольной, т.е. правильной, ЛНС, например тоже в минутах в качестве единиц измерения. Каждый кружок на графике представляет оценку ЛНС. Линия 206 указывает линию разности 0, т.е. оценки ЛНС на этой линии не имеют ошибки, и оценочная ЛНС соответствует контрольной ЛНС. Линия 208 указывает среднюю разность всех оценочных ЛНС, а линия 210 указывает двойное стандартное отклонение относительно среднего значения, представленного линией 208. Две линии 210 также называют 95%-ми пределами согласия, так как 95% точек находятся между этими двумя линиями 210. Можно увидеть, что ЛНС, как правило, занижена, так как в обоих примерах, изображенных на ФИГ. 5 и 6, среднее значение 208 находится ниже линии 206 значения 0 по причинам, изложенным выше.

[0096] На ФИГ. 5 показаны очень высокие ошибки, в частности, для больших ЛНС, которые соответствуют области возле стрелки, указанной ссылочной позицией 220.

[0097] Сравнивая ФИГ. 5 и ФИГ. 6, можно увидеть значительные улучшения при использовании системы 1 определения в соответствии с настоящим изобретением, которая не опирается на данные актиграфии для первого периода для определения ЛНС. Во-первых, среднее значение 208 приближается к линии 206 нулевой ошибки. Это означает, что система 1 определения в соответствии с настоящим изобретением значительно сокращает занижение ЛНС. Кроме того, линии 210 ближе к среднему значению 208, что по существу означает уменьшение стандартного отклонения. В частности, можно увидеть, что для субъектов с большой ЛНС, такой как ЛНС в области, указанной стрелкой 230, разность между оценочной ЛНС и контрольной ЛНС может быть значительно сокращена. Соответственно, система 1 определения в соответствии с настоящим изобретением дает общее улучшение по сравнению с известными системами определения, использующими данные актиграфии для определения ЛНС, причем улучшения, в частности, наиболее заметны в области больших ЛНС, например больше 20 минут.

[0098] Хотя изобретение проиллюстрировано и описано в подробностях на чертежах и в вышеизложенном описании, такие иллюстрация и описание нужно считать приведенными в качестве иллюстрации или примера, но не ограничивающими; настоящее изобретение не ограничено описанными вариантами реализации. При использовании на практике данного заявленного изобретения, изучении чертежей, описания и приложенной формулы изобретения специалистами в данной области могут быть придуманы и осуществлены другие изменения к описанным вариантам реализации Например, хотя были описаны первый блок определения стадии сна и второй блок определения стадии сна, также можно использовать более двух блоков определения стадии сна, причем блок управления определением делает выбор среди более чем двух блоков определения стадии сна в соответствии с критериями, которые могут быть определены.

[0099] В формуле изобретения слово «содержащий/включающий в себя» не исключает другие элементы или этапы, а грамматические средства выражения единственного числа не исключают множественного числа.

[0100] Единственный блок или устройство может выполнять функции нескольких пунктов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт того, что определенные меры изложены во взаимно отличающихся различных пунктах формулы, не означает того, комбинация этих мер не может быть использована эффективно.

[0101] Процедуры вроде определения стадии сна субъекта на основе сердечно-дыхательного сигнала с использованием первого блока определения стадии сна и определения стадии сна на основе по меньшей мере данных актиграфии субъекта с использованием второго блока определения стадии сна и т.д., выполняемые одним или несколькими блоками или устройствами, могут быть выполнены любым другим количеством блоков или устройств. Эти процедуры и/или управление системой определения для определения стадии сна субъекта в соответствии со способом определения стадии сна субъекта могут быть реализованы в виде средств программного кода компьютерной программы и/или в виде специализированного оборудования.

[0102] Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель или твердотельный носитель, поставляемый вместе с другим оборудованием или как его часть, но может также распространяться в других видах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные системы дальней связи.

[0103] Никакие ссылочные позиции в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения.

[0104] Таким образом, настоящее изобретение относится к системе определения, соответствующему способу определения и компьютерной программе для определения стадии сна субъекта. Система определения включает в себя блок 10 обеспечения сердечно-дыхательного сигнала, блок 20 обеспечения данных актиграфии, первый блок 30 определения стадии сна для определения стадии сна на основе сердечно-дыхательного сигнала и второй блок 40 определения стадии сна для определения стадии сна на основе данных актиграфии. Первый блок 30 определения стадии сна определяет ЛНС субъекта. Стадию сна субъекта определяют с использованием первого блока 30 определения стадии сна до ЛНС и второго блока 40 определения стадии сна после ЛНС. Система определения и соответствующий способ позволяют более надежно определять стадию сна субъекта, в частности, улучшают определение ЛНС субъекта.

1. Система определения для определения стадии сна субъекта, содержащая:

- блок (10) обеспечения сердечно-дыхательного сигнала для обеспечения сердечно-дыхательного сигнала субъекта,

- блок (20) обеспечения данных актиграфии для обеспечения данных актиграфии субъекта,

- первый блок (30) определения стадии сна для определения стадии сна субъекта на основе сердечно-дыхательного сигнала субъекта,

- второй блок (40) определения стадии сна для определения стадии сна субъекта на основе данных актиграфии субъекта и

- блок (70) управления определением для определения одного из первого блока (30) определения стадии сна и второго блока (40) определения стадии сна для определения стадии сна субъекта,

причем первый блок (30) определения стадии сна выполнен с возможностью определения латентности наступления сна субъекта, а

блок (70) управления определением выполнен с возможностью определения стадии сна субъекта с использованием первого блока (30) определения стадии сна субъекта до латентности наступления сна и определения стадии сна субъекта с использованием второго блока (40) определения стадии сна после периода латентности наступления сна.

2. Система определения по п. 1, в которой первый блок (30) определения стадии сна выполнен как независимый от данных актиграфии.

3. Система определения по п. 1 или 2, в которой второй блок (40) определения стадии сна выполнен с возможностью определения стадии сна субъекта на основе данных актиграфии субъекта и на основе сердечно-дыхательного сигнала субъекта.

4. Система определения по любому из предшествующих пунктов, в которой блок (10) обеспечения сердечно-дыхательного сигнала выполнен с возможностью обеспечения сердечного сигнала и/или дыхательного сигнала.

5. Система определения по любому из предшествующих пунктов, в которой блок (10) обеспечения сердечно-дыхательного сигнала включает в себя блок измерения сердечно-дыхательного сигнала, содержащий по меньшей мере одно из электрокардиографических датчиков, фотоплетизмографических датчиков, баллистокардиографических датчиков и доплеровских радарных датчиков.

6. Система определения по любому из предшествующих пунктов, в которой блок (20) обеспечения данных актиграфии содержит блок измерения актиграфии, содержащий акселерометры, выполненные с возможностью прикрепления к телу субъекта.

7. Система определения по п. 6, в которой блок измерения актиграфии представляет собой носимое на запястье устройство.

8. Система определения по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая блок (50) выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала для выделения из сердечно-дыхательного сигнала по меньшей одного из следующего:

i) одного или более сердечных признаков,

ii) одного или более дыхательных признаков и

iii) одного или более признаков связи работы сердца с дыхательной системой,

причем по меньшей мере один из первого блока (30) определения стадии сна и второго блока (40) определения стадии сна выполнен с возможностью определения стадии сна субъекта на основе одного или более из следующих выделенных признаков:

i) одного или более сердечных признаков,

ii) одного или более дыхательных признаков и

iii) одного или более признаков связи работы сердца с дыхательной системой.

9. Система определения по п. 8, в которой блок (50) выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала выполнен с возможностью выделения по меньшей мере одного из следующего:

- сердечных признаков на основе сердцебиения, таких как интервалы R-R на основе электрокардиографического сигнала, или сердцебиения, обнаруживаемых из фотоплетизмографического сигнала,

- дыхательных признаков на основе частоты дыхания или амплитуды дыхания и

- признаков связи работы сердца с дыхательной системой на основе связи между сердечной и дыхательной системой, таких как, в том числе, синхронизация фаз сердцебиения с фазами дыхания.

10. Система определения по любому из пп. 8 или 9, в которой первый блок (30) определения стадии сна содержит первый подблок (32) классификации стадии сна,

причем первый подблок (32) классификации стадии сна выполнен с возможностью классификации стадии сна субъекта на основе выделенных блоком выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала по меньшей мере одного из следующего:

i) одного или более сердечных признаков,

ii) одного или более дыхательных признаков и

iii) одного или более признаков связи работы сердца с дыхательной системой, а

второй блок (40) определения стадии сна содержит второй подблок (42) классификации стадии сна,

причем второй подблок (42) классификации стадии сна выполнен с возможностью классификации стадии сна субъекта на основе данных актиграфии и, при необходимости, на основе выделенных блоком выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала по меньшей мере одного из следующего:

i) одного или более сердечных признаков,

ii) одного или более дыхательных признаков и

iii) одного или более признаков связи работы сердца с дыхательной системой.

11. Система определения по п. 10, дополнительно содержащая блок (60) тренировки для тренировки первого подблока (32) классификации стадии сна и второго подблока (42) классификации стадии сна, причем блок (60) тренировки содержит:

- подблок (62) обеспечения сердечно-дыхательного тренировочного сигнала для обеспечения по меньшей мере одного из сердечного тренировочного сигнала и дыхательного тренировочного сигнала в качестве сердечно-дыхательного тренировочного сигнала,

- подблок (64) обеспечения тренировочных данных актиграфии для обеспечения тренировочных данных актиграфии,

- подблок (66) обеспечения контрольных аннотаций для обеспечения стадии сна, соответствующей сердечно-дыхательному тренировочному сигналу и тренировочным данным актиграфии в качестве контрольных данных,

- причем блок (50) выделения признаков сердечно-дыхательного сигнала выполнен с возможностью выделения из сердечно-дыхательного тренировочного сигнала по меньшей мере одного из следующего:

i) одного или более сердечных признаков и

ii) одного или более дыхательных признаков,

при этом блок (60) тренировки выполнен с возможностью тренировки первого подблока (32) классификации стадии сна на основе выделенных сердечных признаков и дыхательных признаков и контрольных данных, и с возможностью тренировки второго подблока (42) классификации стадии сна на основе тренировочных данных актиграфии и контрольных данных.

12. Система определения по п. 11, в которой блок (60) тренировки выполнен с возможностью тренировки второго подблока (42) классификации стадии сна на основе выделенных сердечных признаков и дыхательных признаков, тренировочных данных актиграфии и контрольных данных.

13. Система определения по п. 11 или 12, в которой блок (60) тренировки выполнен с возможностью тренировки первого подблока (32) классификации стадий сна на основе подмножества данных, соответствующих только первому периоду времени.

14. Способ (100) определения для определения стадии сна субъекта, включающий:

- обеспечение (110) сердечно-дыхательного сигнала субъекта,

- обеспечение (120) данных актиграфии субъекта,

- определение (130) стадии сна субъекта на основе сердечно-дыхательного сигнала субъекта с использованием первого блока (30) определения стадии сна, и

- определение (140) стадии сна субъекта на основе по меньшей мере данных актиграфии субъекта с использованием второго блока (40) определения стадии сна, причем первый блок (30) определения стадии сна определяет латентность наступления сна субъекта, а

стадию сна субъекта определяют с использованием первого блока (30) определения стадии сна до латентности наступления сна и с использованием второго блока (40) определения стадии сна после периода латентности наступления сна.

15. Машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу для определения стадии сна субъекта, содержащую средства программного кода для вызова выполнения системой (1) по п. 1 способа (100) по п. 14 при выполнении компьютерной программы в системе (1).