TWI806295B

TWI806295B - 改善失眠訓練設備

Info

Publication number: TWI806295B
Application number: TW110147505A
Authority: TW
Inventors: 李信達; 鄧玉貴; 許承兆
Original assignee: 財團法人亞洲大學
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-06-21
Also published as: TW202327375A

Abstract

一種改善失眠訓練設備，包含一虛擬實境單元及一控制單元，該虛擬實境單元包括二耳機，及一連接於該等耳機並用以顯示一虛擬影像的眼罩，該控制單元於執行該日間輔助程序時，控制使該等耳機播放一日間差頻音訊，該日間差頻音訊具有一第一主載頻音，及一與該第一主載頻音相差一第一差頻頻率的第一加載頻音，該控制單元於執行該夜間輔助程序時，控制使該等耳機播放該夜間差頻音訊，該夜間差頻音訊具有一第二主載頻音，及一與該第二主載頻音相差一第二差頻頻率的第二加載頻音，讓使用者能達到改善失眠的效果。

Description

改善失眠訓練設備

本發明是有關於一種訓練設備，特別是指一種改善失眠訓練設備。

失眠是現今很常見的一種疾病，目前已知褪黑激素分泌不足會造成失眠，交感神經太興奮會造成失眠，而睡眠不足會對人體的健康造成危害，目前已知補充人工合成褪黑激素有副作用且效果不佳，因此要如何誘發松果體自體分泌褪黑激素是解決失眠的重要關鍵點，目前誘發松果體自體分泌褪黑激素的研究仍在持續進行中。

因此，本發明的目的，即在提供一種克服先前技術所述問題的改善失眠訓練設備。

於是，本發明改善失眠訓練設備，包含一虛擬實境單元，及一控制單元。

該虛擬實境單元用於供一使用者的頭部穿戴，該虛擬實境單元包括二耳機，及一連接於該等耳機前側並用以顯示一虛擬影像的眼罩，該控制單元電連接該虛擬實境單元，且內建一可指示一目前時間的電子鐘，並預先儲存一日間差頻音訊及一夜間差頻音訊的數位資訊，當該目前時間處於上午八點至下午五點時，該控制單元可用於執行一日間輔助程序，而當該目前時間處於晚上七點至晚上十二點時，該控制單元可用於執行一夜間輔助程序，該控制單元於執行該日間輔助程序時，該控制單元控制使該等耳機播放該日間差頻音訊，並於持續一第一預定時間後停止播放，該日間差頻音訊具有一第一主載頻音，及一與該第一主載頻音相差一第一差頻頻率的第一加載頻音，該第一主載頻音與該第一加載頻音同時地分別透過該等耳機播放，於該第一預定時間範圍內，該第一差頻頻率由一第一高頻逐漸下降至一第一低頻，該控制單元於執行該夜間輔助程序時，該控制單元控制使該等耳機播放該夜間差頻音訊，並於持續一第二預定時間後停止播放，該夜間差頻音訊具有一第二主載頻音，及一與該第二主載頻音相差一第二差頻頻率的第二加載頻音，該第二主載頻音與該第二加載頻音同時地分別透過該等耳機播放，於該第二預定時間範圍內，該第二差頻頻率由一不高於該第一低頻的第二高頻逐漸下降至一第二低頻。

本發明的功效在於：藉由設置該虛擬實境單元及該控制單元，使該控制單元於執行該日間輔助程序及該夜間輔助程序時，分別控制使該等耳機播放該日間差頻音訊及該夜間差頻音訊，讓使用者能達到改善失眠的效果。

2:虛擬實境單元

21:耳機

22:眼罩

23:操作按鈕

24:頂側架

241:頂區

242:側區

243:連接區

244:前延伸區

245:後延伸區

3:電子刺激單元

31:電刺激媒介

4:穴位刺激單元

41:穴位媒介

5:振動床

6:控制單元

71:失眠與睡眠品質自評題目

711:自評選項

91:紅色活化區域

A1~A2:穴位媒介的編號

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明改善失眠訓練設備的一實施例的一系統方塊圖；圖2是該實施例的一虛擬實境單元、一電子刺激單元及一穴位刺激單元的一立體圖；圖3是該實施例的該虛擬實境單元、該電子刺激單元及該穴位刺激單元的一側視圖；圖4是該實施例的該虛擬實境單元、該電子刺激單元及該穴位刺激單元的一後視圖；圖5是該實施例的該虛擬實境單元、該電子刺激單元及該穴位刺激單元的一俯視圖；圖6是該實施例的一側視圖；圖7是該實施例執行一評量程序時所顯示的畫面示意圖；圖8是一現有的睡眠品質量表；圖9是一受試者於收聽一夜間差頻音訊後的三維磁共振成像影像；圖10是八位受試者於收聽該夜間差頻音訊前、後的褪黑激素變化量趨勢圖；圖11是八位受試者於收聽普通音樂前、後的褪黑激素變化量趨勢圖；及圖12是十位受試者於進行振動床振動前、後的統計圖。

參閱圖1、2、3，本發明改善失眠訓練設備的一實施例，包含一虛擬實境單元2、一電子刺激單元3、一穴位刺激單元4、一振動床5，及一控制單元6。

該虛擬實境單元2用於供一使用者的頭部穿戴，該虛擬實境單元2包括二耳機21、一連接於該等耳機21前側並用以顯示一虛擬影像的眼罩22、一操作按鈕23，及一連接於該等耳機21之間且朝上跨過該使用者的頭頂的頂側架24。

參閱圖2、4、5，該頂側架24具有一位於該等耳機21間的中心處的頂區241、二分別連接於該等耳機21及該頂區241間的側區242、二分別自該等側區242朝前延伸的連接區243、一自該頂區241朝前延伸的前延伸區244，及一自該頂區241朝後延伸的後延伸區245。

該電子刺激單元3包括複數設置於該等連接區243的電刺激媒介31，該等電刺激媒介31用於對該使用者的頭部輸出電流以進行經顱電刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)及輸出電磁脈衝以進行經顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)的其中一者的物理刺激，該等電刺激媒介31分別對應於國際10-20制腦波電極位置中的F3位置及F4位置。

於本實施例中，該等電刺激媒介31用於進行經顱直流電刺激的直流電，電流大小介於0.5mA~2mA，電流密度介於0.03mA/cm²~0.09mA/cm²，而當該等電刺激媒介31用於進行進行經顱磁刺激以輸出電磁脈衝的型式時，電磁頻率介於1-20Hz。

該穴位刺激單元4包括複數穴位媒介41，該等穴位媒介用於對該使用者輸出雷射光的物理刺激，該等穴位媒介41的其中一者可調整位置地設置於該頂區241的中心以對應該使用者的百會穴(國際穴位代碼GV20)，圖式中以編號A1表示，該等穴位媒介41的其中四者可調整位置地分別設置於該等側區242、該前延伸區244及該後延伸區245且間隔該頂區241的中心一指寸距離處以分別對應該使用者的四個四神聰穴(國際穴位代碼EX-HN1)，圖式中以編號A2表示，該指寸距離實質上為二點三公分。

參閱圖1、6，該振動床5可受控制而產生振動，該振動床 5的可調振動頻率介於6-53Hz之間。

該控制單元6電連接該虛擬實境單元2的該等耳機21、該眼罩22及該操作按鈕23，該控制單元6並電連接該等電刺激媒介31、該等穴位媒介41及該振動床5，且內建一可指示一目前時間的電子鐘(圖未示)，並預先儲存一日間差頻音訊及一夜間差頻音訊的數位資訊，當該目前時間處於上午八點至下午五點時，該控制單元6可受控制而用於執行一日間輔助程序，而當該目前時間處於晚上七點至晚上十二點時，該控制單元6可受控制而用於執行一夜間輔助程序。於本實施例中，該控制單元6為一種微處理器。

該控制單元6還可用於執行一教學程序，及一評量程序。

該控制單元6於執行該日間輔助程序時，該控制單元6控制使該等耳機21播放該日間差頻音訊，並於持續一第一預定時間後停止播放，該日間差頻音訊具有一第一主載頻音，及一與該第一主載頻音相差一第一差頻頻率的第一加載頻音，該第一主載頻音與該第一加載頻音同時地分別透過該等耳機21播放，於該第一預定時間範圍內，該第一差頻頻率由一第一高頻逐漸下降至一第一低頻。於本實施例中，該第一高頻為20Hz，該第一低頻為10Hz，該第一預定時間為30分鐘，進而能使該使用者於日間使用時，能藉此提升該使用者的副交感神經活動，降低交感神經活動，增加自覺放鬆，進而改善該使用者的失眠症狀。

該控制單元6於執行該日間輔助程序時，該控制單元6並控制使該眼罩22透過該虛擬影像而對外投射出波長介於465-495nm及照度介於2500-3000lux的光照。於本實施例中，光照的波長及照度是由該虛擬實境單元2的硬體配合該虛擬影像的呈現而產生。

該目前時間處於上午八點至下午五點之外的時間時，該控制單元6若被要求執行該日間輔助程序時，該控制單元6不執行該日間輔助程序，並於該虛擬影像顯示一不准使用的警告訊息，以避免該使用者產生誤操作。

該控制單元6於執行該夜間輔助程序時，該控制單元6控制使該等耳機21播放該夜間差頻音訊，並於持續一第二預定時間後停止播放，該夜間差頻音訊具有一第二主載頻音，及一與該第二主載頻音相差一第二差頻頻率的第二加載頻音，該第二主載頻音與該第二加載頻音同時地分別透過該等耳機21播放，於該第二預定時間範圍內，該第二差頻頻率由一不高於該第一低頻的第二高頻逐漸下降至一第二低頻。於本實施例中，該第二高頻為10Hz，該第二低頻為2Hz，該第二預定時間為30分鐘，進而能使該使用者於夜間使用時，藉由該夜間差頻音訊刺激腦部進而活化松果體以產生褪黑激素(melatonin)，進而改善該使用者的失眠症狀。

該控制單元6於執行該夜間輔助程序時，該控制單元6並控制使該眼罩22透過該虛擬影像而對外投射出波長介於630-670nm及照度小於30lux的光照。

而當目前時間處於晚上七點至晚上十二點時之外的時間時，該控制單元6若被要求執行該夜間輔助程序時，該控制單元6不執行該夜間輔助程序，並於該虛擬影像顯示不准使用的該警告訊息，以避免該使用者產生誤操作。

該控制單元6於執行該教學程序時，該控制單元6控制使該虛擬影像顯示教學課程，並配合該等耳機21共同產生用以教導改善失眠的教學影音。

該教學影音的內容例如為以下內容：

一、養成良好的睡眠習慣可減少失眠的機會。

A 不過分擔心失眠問題：大多數人平時或多或少都有失眠的經驗，只要放鬆心情，不要過分憂慮，我們的身體自然會調節適應。越擔心失眠的人，失眠的狀況往往就會越嚴重。

B 維持規律的生理時鐘：養成定時就寢與起床的習慣，建立自己的生理時鐘。

C 睡前放鬆心情：睡前半小時，避免從事勞心或勞力的工作，試著放空，想些正面的事情，或是聽聽輕柔的音樂，保持心情穩定。如果因為擔心某些事情、心神不寧，不妨把它寫在紙上，告訴自己：第二天再想吧！當頭腦清楚時，也更容易處理問題。睡前半小時應該關掉電腦等3C產品，避免螢幕光線直射眼睛進而抑制褪黑激素，影響睡眠。

D 睡前洗個溫水澡：睡前一小時沖個溫水澡有助於肌肉放送，提高身體核心溫度，當我們離開浴室時，體溫會逐漸下降，因而感到疲倦，更容易入睡。

E 保持適度運動：白天應維持半小時至一小時的運動，唯睡眠前一小時應盡量避免劇烈運動，以免身體過於亢奮而失眠。

F 非睡眠時間不要待在床上或臥室。想睡的時候才上床。若躺床20分鐘還不能入睡，起床從事溫和的事情後再回去躺床，如此重複數次，直到入睡。

二、營造良好的睡眠環境以利入眠。

A 不要在床上做睡眠以外的事情：把握「上床就是睡覺」的原則，不要在床上看書、打電話、看電視，否則交感神經容易遭受干擾，無法放鬆。

B 營造安穩舒適的臥房：睡眠環境太吵、臥室的隔音太差，都會干擾睡眠，建議臥房內的窗簾、床單、枕頭罩等布置品盡量使用藍色系，這樣能使心情放鬆。

C 床和枕頭一定要舒服：床墊太軟或太硬都會導致睡姿不良、肌肉僵硬或背部痠痛的問題，通常一個舒適的床墊或枕頭，就可以大大的改善地改善睡眠品質。要注意的是，每一個人對舒適的床和枕頭的定義皆不相同，最昂貴的寢具不一定是最好、最適合自己的，所以購買之前一定要到現場親身感受床的硬度、高度選擇柔軟度最舒服的枕頭。此外，床墊一定要透氣，因為通常人體溫度必須維持於三十七度左右，如果體溫過高，就需要散熱，但不透氣的床墊無法幫助身體散熱，反而會影響睡眠。

D 注意睡眠環境的溫度：當臥室溫度維持在24~25度，被窩裡為27~30度睡眠品質最好。

E 睡眠環境的燈光宜柔和：燈光具有調節生理時鐘的作用，太亮的話會導致大腦中的褪黑激素分泌減少、難以入眠，所以入睡之前，最好選擇較暗的柔和燈光，並且在入睡之際關閉所有光源。

三、吃出良好的睡眠品質。

A 減少攝取含咖啡因的飲料：咖啡因在體內的作用可維持八小時以上，如果有入睡困難問題，大約下午兩點之後，最好不要再攝取含咖啡因的食物或飲料。五十歲後由於新陳代謝變慢，咖啡因在體內滯留時間甚至可以達到十小時，因此對咖啡因較敏感者，午餐後最好不要再碰含咖啡因的食物或飲料。

B 晚餐不宜吃過飽：晚餐是距離睡前最近的一餐，不能吃得過飽，否則容易導致胃酸逆流，影響到睡眠品質。晚餐也不宜吃過於刺激性的食物，例如咖哩、泰式酸辣料理、油炸物或燒烤物，以免刺激神經興奮。

C 睡前吃對食物，有助好眠：牛奶裡面含有色胺酸，它會使大腦裡產生五羥色胺，具有幫助睡眠的作用。睡前喝100~200毫升的牛奶可助眠，但喝多了，消化吸收的時間就會較長，反而影響睡眠。

參閱圖1、7、8，該控制單元6於執行該評量程序時，該控制單元6控制使該虛擬影像依序顯示複數用於評估失眠狀況的失眠與睡眠品質自評題目71，每一失眠與睡眠品質自評題目71具有複數自評選項711，並可透過改變該眼罩22的方向後改變所選擇的自評選項711，並於透過該操作按鈕23的確認後產生對應所選擇的該自評選項711的一失眠與睡眠品質自評分數進行儲存，並於全部的失眠與睡眠品質自評題目71皆作答完畢後加總所有的失眠與睡眠品質自評分數後產生一失眠與睡眠品質結果分數進行儲存。於本實施例中，該眼罩22是一次顯示一組失眠與睡眠品質自評題目71，並於對應的自評選項711選擇完畢後，再進行下一組失眠與睡眠品質自評題目71，但並不以此為限，在其他的實施態樣中，也可以同時顯示多組失眠與睡眠品質自評題目71，而該等失眠與睡眠自評題目71的來源，可以是來自如圖8的現有的睡眠品質量表，但並不以此為限。

該控制單元6於該目前時間處於上午八點至下午五點執行該日間輔助程序時，該控制單元6控制使該虛擬影像顯示包括日間的山、海或湖泊等自然場景，並以該等耳機21播放音效讓該使用者沉浸在自然場景的體驗中，例如，當使用者選擇海灘時，該虛擬影像顯示大海和海浪，音效則播送海浪聲，並可隨該虛擬實境單元2改變方向而產生對應變化。

該控制單元6於該目前時間處於晚上七點至晚上十二點執行該夜間輔助程序時，該控制單元6控制使該虛擬影像顯示夜間的星空等睡前放鬆的場景，並以該等耳機21播放音效讓該使用者沉浸在自然夜間場景的體驗中，並以該等耳機21播放低音量的音效，進而讓該使用者體驗虛擬的大自然夜晚。

該使用者可於使用前先執行該評量程序以獲得操作前的失眠與睡眠品質結果分數，再於經過睡眠的下一次操作再進行一次評量程序以獲得新的失眠與睡眠品質結果分數，藉由兩次的失眠與睡眠品質結果分數可以看出失眠的改善程度，而可作為紀錄以及作為驅使該使用者進一步使用的動力。

參閱圖9，申請人以該改善失眠訓練設備進行實驗，以八位受試者進行該夜間輔助程序，其中該第一預定時間為30分鐘，該第二主載頻音的頻率為300Hz，該第二高頻為10Hz，該第二低頻為2Hz，以每間隔1~2分鐘後將該第一差頻頻率下降1Hz的程序依序將該第二差頻頻率由10Hz逐漸下降至2Hz，結束後對其中一受試者拍攝磁共振成像(MRI)影像，可以看出MRI腦部的松果體處(即圖9中藍色箭頭所指的紅色活化區域91)產生活化，因此足以證明進行該夜間輔助程序後，該夜間差頻音訊能夠活化人體腦部松果體，而松果體為人體分泌褪黑激素的主要器官，而自體分泌的褪黑激素能改善失眠症狀。

參閱圖10、11，申請人進一步量測該等受試者在進行該夜間輔助程序後以及收聽普通音樂後的褪黑激素的變化，根據圖10所示，可知多數的受試者在接受該夜間差頻音訊後的褪黑激素有升高的趨勢，而根據圖11所示，沒有接受該夜間差頻音訊只收聽普通音樂後的受試者的褪黑激素有微下降的趨勢，顯示收聽該差頻音訊能有效的提升褪黑激素，進而改善失眠狀況。

參閱圖1、6、12，該使用者還能進一步躺臥於該振動床5上，透過該振動床5對該使用者施加介於6-53Hz之間的振動頻率，能改善失眠。

申請人以十位受試者進行實驗，經睡眠多項生理監測(Polysomnography,PSG)檢查，藉由標準腦波判讀後，得出如圖12的實驗結果，可以得知所有受試者的躺床入睡時間都得以縮短，以最右方的受試者為例，在振動床振動前需要113分鐘(見橫軸)後才能入睡，而在振動床振動後則僅需要35分鐘(見縱軸)後就能入睡，經過配對t檢定後，於統計學上的p值為0.000122，顯示其統計值有意義，即代表經過振動床振動後，能夠有效改善失眠狀況。

另外，對六位失眠患者以該等電刺激媒介31進行物理刺激後，深層睡眠期N3平均多了十分鐘，有顯著改善睡眠品質。而在對六位失眠患者以該等穴位媒介41進行物理刺激後，經該評量程序所獲得的失眠與睡眠品質結果分數來看，有顯著改善睡眠品質、入睡時間及睡眠效率。

綜上所述，藉由設置該虛擬實境單元2及該控制單元6，使該控制單元6於執行該日間輔助程序及該夜間輔助程序時，分別控制使該等耳機21播放該日間差頻音訊及該夜間差頻音訊，並配合該等電刺激媒介31、該等穴位媒介41及該振動床5，讓使用者能達到改善失眠的效果，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。