一種基于環境監測的睡眠分析方法及設備的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于環境監測的睡眠分析方法及設備，所述的睡眠分析方法采用一個移動可穿戴睡眠分析設備進行基于環境監測的睡眠分析，所述的移動可穿戴睡眠分析設備包括核心處理器、三軸重力加速度傳感器、環境監測模塊、顯示模塊以及基于體溫和心率的睡眠監測模塊。核心處理器根據睡眠監測模塊發送的體溫及心率信息監測人體所處的睡眠階段，判斷人體的睡眠質量，并根據環境監測模塊發送的環境參數信息分析環境參數的變化對睡眠質量的影響，找出最適合使用者睡眠的環境條件，從而改善使用者睡眠質量。解決現有的睡眠監測設備無法根據環境參數的變化分析睡眠質量以及提供影響睡眠質量的最優環境參數的問題。
【專利說明】一種基于環境監測的睡眠分析方法及設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及睡眠監測設備，具體是一種基于環境監測的睡眠分析方法及設備。
【背景技術】
[0002]目前市場上已有的睡眠監測設備側重于監測使用者睡眠質量，通常包括睡眠的總時長和用戶處于不同睡眠階段的時間，包括在淺睡，深睡，和快速眼動睡眠階段的時間。現有的睡眠監測設備存在以下問題:
[0003]第一，無法獲取環境參數及其變化過程。眾所周知，在睡眠環境中，噪聲、光、溫濕度和空氣質量都會對睡眠質量產生影響。
[0004]第二，無法分析由于環境參數變化所引起的睡眠質量變化。比如在不同溫濕度的環境中睡眠質量的變化，噪聲和環境光對睡眠的影響。
[0005]第三，無法分析提取提高睡眠質量的最優環境條件。用戶的睡眠質量每晚都會產生變化，很多情況下是因為環境參數發生了變化。如果綜合分析在用戶優質睡眠情況下的環境參數，我們就可以找到提高使用者睡眠質量的最優環境條件。
[0006]除了以上所提的問題，環境參數需要一個長期的、貼身的監測。雖然用戶可以通過一些氣象預報來獲得環境信息，但如果不是貼身監測，無法起到有效的分析結果。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種基于環境監測的睡眠分析方法及設備，本發明能夠分析環境參數的變化對睡眠質量的影響，提取提高睡眠質量的方案，用以解決現有的睡眠監測設備無法根據環境參數的變化分析睡眠質量以及提供影響睡眠質量的最優環境參數的問題。
[0008]為實現上述目的，本發明的方案是:一種基于環境監測的睡眠分析方法，所述的睡眠分析方法采用一個移動可穿戴睡眠分析設備進行基于環境監測的睡眠分析，所述的移動可穿戴睡眠分析設備包括核心處理器、三軸重力加速度傳感器、環境監測模塊、顯示模塊以及基于體溫和心率的睡眠監測模塊；
[0009]所述的睡眠分析方法包括如下步驟:
[0010](I)將移動可穿戴睡眠分析設備穿戴在用戶身上，三軸重力加速度傳感器實時監測人體的重力加速度信號，睡眠監測模塊實時監測的人體體溫及心率信息，環境監測模塊實時監測周圍環境參數，所述的環境參數包括溫度、濕度、光線強度、噪聲強度和二氧化碳濃度；
[0011](2)核心處理器根據三軸重力加速度傳感器反饋的重力加速度信號，判斷用戶是否進入睡眠狀態，如果確認用戶進入睡眠狀態，核心處理器發送睡眠監測指令給睡眠監測模塊；
[0012](3)睡眠監測模塊將監測的人體體溫及心率信息發送給核心處理器，核心處理器根據人體體溫及心率信息實時分析用戶所處的睡眠階段，所述的睡眠階段包括淺睡，深睡，及快速眼動睡眠階段；
[0013](4)在每個睡眠階段，核心處理器每一分鐘記下一次監測到的環境參數，并計算每個睡眠階段的平均環境溫度，平均環境濕度，平均光線強度、平均噪聲強度和平均二氧化碳濃度，同時記錄每一個睡眠階段所用的時間；
[0014](5)當核心處理器判斷用戶退出睡眠狀態時，核心處理器根據不同睡眠階段所占的時間比例，分析用戶的睡眠質量，并將睡眠質量監測結果發送到顯示模塊，用戶根據顯示模塊顯示的睡眠質量分析結果，調整周圍環境參數，以提高睡眠質量。
[0015]所述的步驟(2)中，核心處理器根據重力加速度信號判斷人體是否進入睡眠狀態的方法為:
[0016](I)核心處理器設定人體重力加速度沒有變化的時間閾值以及人體重力加速度變化的幅度閾值；
[0017](2)三軸重力加速度傳感器檢測人體的重力加速度信號，并發送給核心處理器；
[0018](3)當核心處理器檢測到人體重力加速度沒有變化，且沒有變化的時間大于設定的時間閾值或者變化幅度低于設定的幅度閥值，則核心處理器判定人體進入睡眠狀態，否貝U，未進入睡眠狀態。
[0019]所述的步驟(3)中，所述的核心處理器分析人體睡眠階段的方法為:
[0020](I)核心處理器設定人體淺睡的時間閾值，設定人體深睡的時間閾值，設定人體深睡時的心率下降閾值和體溫下降閾值；
[0021](2)如果核心處理器分析人體心率和體溫處于平穩狀態，且人體心率相對于人體處于蘇醒狀態時下降5到10跳每分鐘，則核心處理器判斷人體處于淺睡階段；
[0022](3)如果人體處于淺睡的時間達到設定的淺睡時間閾值，心率平穩，且人體心率和體溫相對于人體處于蘇醒狀態時均下降，下降的值高于設定的心率下降閾值和體溫下降閾值，則核心處理器判斷人體進入深睡階段；
[0023](4)如果人體處于深睡的時間達到設定的深睡時間閾值，人體心率處于隨機變化狀態，人體體溫維持平穩，則核心處理器判斷人體處于快速眼動睡眠階段。
[0024]所述的步驟(5)中，核心處理器記錄用戶當天睡眠總時間，當天淺睡總時間，當天深睡總時間，通過淺睡時間和深睡時間的比例，分析睡眠質量，深睡所占比例越高，睡眠質量越好，相反如果淺睡所占比例越高，睡眠質量越差。
[0025]所述的移動可穿戴睡眠分析設備通過一個無線傳輸模塊將監測到的睡眠信息以及環境參數發送給智能移動設備，所述智能移動設備對用戶每天的睡眠質量和睡眠時間變化做分析，當用戶睡眠質量提高時，綜合分析環境參數的變化，并找出哪種環境參數對睡眠質量提高有顯著幫助，當睡眠質量下降時，綜合分析哪種環境參數對睡眠質量下降有影響，經過對環境參數和睡眠質量的長期分析，將分析結果反饋給用戶，提取對該用戶睡眠影響最大的環境參數，從而給該用戶提供提高睡眠質量的最佳建議方案，幫助用戶改善睡眠質量。
[0026]所述提高睡眠質量的建議方案包括:最佳的環境溫度，最佳的環境濕度，最佳的夜間環境光強度，最佳的噪聲強度，以及根據二氧化碳的濃度，判斷是否應該保持空氣流通。
[0027]本發明還提供一種采用上述睡眠分析方法的睡眠分析設備，所述的睡眠分析設備為一個移動可穿戴睡眠分析設備，所述的睡眠分析設備包括核心處理器、三軸重力加速度傳感器、環境監測模塊、顯示模塊以及基于體溫和心率的睡眠監測模塊，所述三軸重力加速度傳感器、環境監測模塊和睡眠監測模塊的信號輸出端均連接核心處理器的輸入端口，用于將檢測的人體重力加速度信號、周圍環境參數以及人體體溫及心率信息發送給核心處理器，所述核心處理器的輸出端口連接顯示模塊，用于將睡眠質量分析結果發送給顯示模塊。
[0028]所述的環境監測模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、光強度傳感器和噪聲傳感器。
[0029]所述的睡眠監測模塊包括用于實時采集人體心率的反射型光電式脈搏傳感器和用于實時采集人體體溫信息的體溫傳感器。
[0030]所述的睡眠分析設備包括無線傳輸模塊，所述的核心處理器通過無線傳輸模塊連接用戶的智能移動設備。
[0031]本發明達到的有益效果:1)本發明能夠全自動提取用戶在睡眠過程中環境參數的變化，包括溫濕度、光強度、噪聲強度及二氧化碳濃度，根據環境參數變化情況，分析人體的睡眠質量，方便用戶調整環境參數，提高睡眠質量。
[0032]2)通過無線傳輸模塊，所有環境和睡眠信息可傳輸至移動智能終端來存儲，并綜合分析環境參數對睡眠質量的影響，為用戶提供較佳的睡眠方案。
[0033]3)本發明通過分析并提取適合用戶最佳的睡眠效果的環境參數，來達到幫助用戶提高睡眠質量的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1是本發明的移動可穿戴睡眠分析設備的結構示意圖；
[0035]圖2是本發明的睡眠分析流程圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
[0037]如圖1所示，本發明的睡眠分析設備是一種可穿戴睡眠分析設備，包括一個固定框架，固定框架兩側均固定連接長度可調的帶狀結構，所述的帶狀結構用于將可穿戴運動分析設備穿戴在人體上，本發明將運動分析設備穿戴在人體的手腕或手臂上，所述的框型支架中嵌裝有環境監測模塊、三軸重力加速度傳感器、基于體溫和心率的睡眠監測模塊、核心處理器和顯示模塊。
[0038]三軸重力加速度傳感器用于檢測人體重力加速度，由核心處理器根據人體重力加速度信號判斷用戶是否進入睡眠狀態，并在確認進入睡眠狀態后，發送睡眠監測指令給睡眠監測模塊。
[0039]睡眠監測模塊包括人體體溫傳感器和反射型光電式脈搏傳感器，所述的體溫傳感器用于檢測人體體溫，所述反射型光電式脈搏傳感器用于檢測人體的心率，并將檢測到的信息發送給核心處理器，核心處理器根據人體的體溫及心率信息判斷人體所處的睡眠階段，所述的睡眠階段包括淺睡，深睡，及快速眼動睡眠階段。核心處理器通過對人體各睡眠階段所用時長的監測分析，判斷人體的睡眠質量，并發送給顯示模塊。
[0040]所述的環境監測模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、光強度傳感器和噪聲傳感器，用于實時監測人體睡眠時所處環境的環境溫度、濕度、二氧化碳濃度、光強度以及噪聲強度，并將監測到的環境參數發送給核心處理器。核心處理器根據接收到的環境參數信息，分析環境參數對人體睡眠質量的影響，并將分析結果發送給顯示模塊進行顯示。
[0041]所述的可穿戴睡眠分析設備還包括一個無線傳輸模塊，核心處理器通過無線傳輸模塊與用戶的智能移動設備進行連接，將監測到的睡眠信息和環境信息發送給智能移動設備，在智能移動終端設備上進行環境和睡眠的長期分析，并反饋給用戶分析結果，提取對該用戶睡眠影響最大的環境參數，并提供提高睡眠質量的建議方案，該智能移動設備可以為智能手機或者ipad。
[0042]如圖2所示，采用本發明的睡眠分析設備進行睡眠分析的具體過程如下:
[0043](I)將移動可穿戴睡眠分析設備穿戴在用戶身上，三軸重力加速度傳感器實時監測人體的重力加速度信號，睡眠監測模塊實時監測的人體體溫及心率信息，環境監測模塊實時監測周圍環境參數，所述的環境參數包括溫度、濕度、光線強度、噪聲強度和二氧化碳濃度。
[0044](2)當核心處理器檢測到人體重力加速度沒有變化，且沒有變化的時間大于設定的時間閾值或者變化幅度低于設定的幅度閥值，則核心處理器判定人體進入睡眠狀態，便發送睡眠監測指令給睡眠監測模塊。否則，核心處理器判定人體未進入睡眠狀態，繼續對重力加速度信號進行監測。
[0045](3)睡眠監測模塊將監測的人體體溫及心率信息發送給核心處理器，核心處理器根據人體體溫及心率信息實時分析用戶所處的睡眠階段，所述的睡眠階段包括淺睡，深睡，及快速眼動睡眠階段。
[0046]如果核心處理器分析人體心率和體溫處于平穩狀態，且人體心率相對于人體處于蘇醒狀態時下降5到10跳每分鐘，則核心處理器判斷人體處于淺睡階段；如果人體處于淺睡的時間達到設定的淺睡時間閾值，心率平穩，且人體心率和體溫相對于人體處于蘇醒狀態時均下降，下降的值高于設定的心率下降閾值和體溫下降閾值，則核心處理器判斷人體進入深睡階段；如果人體處于深睡的時間達到設定的深睡時間閾值，人體心率處于隨機變化狀態，人體體溫維持平穩，則核心處理器判斷人體處于快速眼動睡眠階段。
[0047](4)在每個睡眠階段，核心處理器每一分鐘記下一次監測到的環境參數，并計算每個睡眠階段的平均環境溫度，平均環境濕度，平均光線強度、平均噪聲強度和平均二氧化碳濃度，同時記錄每一個睡眠階段所用的時間。
[0048](5)核心處理器通過淺睡時間和深睡時間的比例，分析睡眠質量，深睡所占比例越高，睡眠質量越好，相反如果淺睡所占比例越高，睡眠質量越差。并將睡眠質量監測結果發送到顯示模塊，用戶根據顯示模塊顯示的睡眠質量分析結果，調整周圍環境參數，以提高睡眠質量。
[0049](6)核心處理器通過一個無線傳輸模塊將監測到的睡眠信息以及環境參數發送給智能移動設備，所述智能移動設備對用戶每天的睡眠質量和睡眠時間變化做分析，當睡眠質量提高時，綜合分析環境參數的變化，并找出哪種環境參數對睡眠質量提高有顯著幫助，當睡眠質量下降時，綜合分析哪種環境參數對睡眠質量下降有影響，經過環境和睡眠的長期分析，將分析結果反饋給用戶，提取對該用戶睡眠影響最大的環境參數，提供提高睡眠質量的建議方案。
[0050]用戶的睡眠質量每晚都會產生變化，很多情況下，睡眠質量的好壞直接受到環境參數變化的影響，要分析環境參數對用戶睡眠質量的影響，必須對環境參數進行一個長期的、貼身的監測。目前，一些睡眠監測設備只能監測到用戶睡眠質量的好壞，但無法根據環境參數改善用戶的睡眠質量，對于環境信息的獲取，用戶也只是通過氣象預報來獲得，但是用戶的睡眠環境和外界的環境還是有差別的，而且睡眠過程中，環境參數可能會發生變化，另外，不同的用戶受環境參數變化的影響也是不同的，如果不是貼身監測，無法起到有效的分析結果。
[0051]本發明集成了環境溫度傳感器和環境濕度傳感器，通過長期的貼身監測，用戶可以了解環境溫濕度如何對睡眠質量產生影響，從而通過調整環境溫濕度，取得更高的睡眠質量。
[0052]本發明還集成了環境光強度傳感器，通過長期的貼身監測，用戶可以了解睡眠環境的光強度如何對睡眠質量產生影響，然后找到最適合睡眠的光強度，從而通過調整光強度，提高睡眠質量。
[0053]本發明還集成了環境噪聲傳感器，用戶通過長期穿戴本發明的睡眠分析設備，通過綜合分析，可以了解環境噪聲如何對睡眠質量產生影響，從而通過調整環境噪聲，提高睡眠質量。
[0054]本發明集成了二氧化碳濃度傳感器，用戶通過長期穿戴本發明的睡眠分析設備，可以了解在睡眠過程中二氧化碳濃度的變化情況，從而用來解決調整空氣質量來幫助睡眠質量的問題。
[0055]綜合來講，本發明通過長期地對用戶每天的睡眠質量和睡眠時間變化進行監測，并將監測到的睡眠信息和環境信息發送給智能移動設備，在智能移動終端設備上進行該用戶環境和睡眠質量的長期分析，找到該用戶最佳睡眠質量時的最優環境參數。當用戶睡眠質量提高時，綜合分析環境參數的變化，并找出哪種環境參數對睡眠質量提高有顯著幫助，當睡眠質量下降時，綜合分析哪種環境參數對睡眠質量下降有影響，經過對環境參數和睡眠質量的長期分析，將分析結果反饋給用戶，提取對該用戶睡眠影響最大的環境參數，從而給用戶提供提高睡眠質量的最佳建議方案，幫助用戶改善睡眠質量。
【權利要求】
1.一種基于環境監測的睡眠分析方法，其特征在于:所述的睡眠分析方法采用一個移動可穿戴睡眠分析設備進行基于環境監測的睡眠分析，所述的移動可穿戴睡眠分析設備包括核心處理器、三軸重力加速度傳感器、環境監測模塊、顯示模塊以及基于體溫和心率的睡眠監測模塊； 所述的睡眠分析方法包括如下步驟: (1)將移動可穿戴睡眠分析設備穿戴在用戶身上，三軸重力加速度傳感器實時監測人體的重力加速度信號，睡眠監測模塊實時監測的人體體溫及心率信息，環境監測模塊實時監測周圍環境參數，所述的環境參數包括溫度、濕度、光線強度、噪聲強度和二氧化碳濃度； (2)核心處理器根據三軸重力加速度傳感器反饋的重力加速度信號，判斷用戶是否進入睡眠狀態，如果確認用戶進入睡眠狀態，核心處理器發送睡眠監測指令給睡眠監測模塊； (3)睡眠監測模塊將監測的人體體溫及心率信息發送給核心處理器，核心處理器根據人體體溫及心率信息實時分析用戶所處的睡眠階段，所述的睡眠階段包括淺睡，深睡，及快速眼動睡眠階段； (4)在每個睡眠階段，核心處理器每一分鐘記下一次監測到的環境參數，并計算每個睡眠階段的平均環境溫度，平均環境濕度，平均光線強度、平均噪聲強度和平均二氧化碳濃度，同時記錄每一個睡眠階段所用的時間； (5)當核心處理器判斷用戶退出睡眠狀態時，核心處理器根據不同睡眠階段所占的時間比例，分析用戶的睡眠質量，并將睡眠質量監測結果發送到顯示模塊，用戶根據顯示模塊顯示的睡眠質量分析結果，調整周圍環境參數，以提高睡眠質量。
2.根據權利要求1所述的睡眠分析方法，其特征在于，所述的步驟(2)中，核心處理器根據重力加速度信號判斷人體是否進入睡眠狀態的方法為: (1)核心處理器設定人體重力加速度沒有變化的時間閾值以及人體重力加速度變化的幅度閾值； (2)三軸重力加速度傳感器檢測人體的重力加速度信號，并發送給核心處理器； (3)當核心處理器檢測到人體重力加速度沒有變化，且沒有變化的時間大于設定的時間閾值或者變化幅度低于設定的幅度閥值，則核心處理器判定人體進入睡眠狀態，否則，未進入睡眠狀態。
3.根據權利要求1所述的睡眠分析方法，其特征在于，所述的步驟(3)中，所述的核心處理器分析人體睡眠階段的方法為: (1)核心處理器設定人體淺睡的時間閾值，設定人體深睡的時間閾值，設定人體深睡時的心率下降閾值和體溫下降閾值； (2)如果核心處理器分析人體心率和體溫處于平穩狀態，且人體心率相對于人體處于蘇醒狀態時下降5到10跳每分鐘，則核心處理器判斷人體處于淺睡階段； (3)如果人體處于淺睡的時間達到設定的淺睡時間閾值，心率平穩，且人體心率和體溫相對于人體處于蘇醒狀態時均下降，下降的值高于設定的心率下降閾值和體溫下降閾值，則核心處理器判斷人體進入深睡階段； (4)如果人體處于深睡的時間達到設定的深睡時間閾值，人體心率處于隨機變化狀態，人體體溫維持平穩，則核心處理器判斷人體處于快速眼動睡眠階段。
4.根據權利要求3所述的睡眠分析方法，其特征在于，所述的步驟(5)中，核心處理器記錄用戶當天睡眠總時間，當天淺睡總時間，當天深睡總時間，通過淺睡時間和深睡時間的比例，分析睡眠質量，深睡所占比例越高，睡眠質量越好，相反如果淺睡所占比例越高，睡眠質量越差。
5.根據權利要求1所述的睡眠分析方法，其特征在于，所述的移動可穿戴睡眠分析設備通過一個無線傳輸模塊將監測到的睡眠信息以及環境參數發送給智能移動設備，所述智能移動設備對用戶每天的睡眠質量和睡眠時間變化做分析，當用戶睡眠質量提高時，綜合分析環境參數的變化，并找出哪種環境參數對睡眠質量提高有顯著幫助，當睡眠質量下降時，綜合分析哪種環境參數對睡眠質量下降有影響，經過對環境參數和睡眠質量的長期分析，將分析結果反饋給用戶，提取對該用戶睡眠影響最大的環境參數，從而給該用戶提供提高睡眠質量的最佳建議方案，幫助用戶改善睡眠質量。
6.根據權利要求5所述的睡眠分析方法，其特征在于，所述提高睡眠質量的建議方案包括:最佳的環境溫度，最佳的環境濕度，最佳的夜間環境光強度，最佳的噪聲強度，以及根據二氧化碳的濃度，判斷是否應該保持空氣流通。
7.一種采用如權利要求1所述睡眠分析方法的睡眠分析設備，其特征在于:所述的睡眠分析設備為一個移動可穿戴睡眠分析設備，所述的睡眠分析設備包括核心處理器、三軸重力加速度傳感器、環境監測模塊、顯示模塊以及基于體溫和心率的睡眠監測模塊，所述三軸重力加速度傳感器、環境監測模塊和睡眠監測模塊的信號輸出端均連接核心處理器的輸入端口，用于將檢測的人體重力加速度信號、周圍環境參數以及人體體溫及心率信息發送給核心處理器，所述核心處理器的輸出端口連接顯示模塊，用于將睡眠質量分析結果發送給顯示模塊。
8.根據權利要求7所述的睡眠分析設備，其特征在于，所述的環境監測模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、光強度傳感器和噪聲傳感器。
9.根據權利要求7所述的睡眠分析設備，其特征在于，所述的睡眠監測模塊包括用于實時采集人體心率的反射型光電式脈搏傳感器和用于實時采集人體體溫信息的體溫傳感器。
10.根據權利要求7所述的睡眠分析設備，其特征在于，所述的睡眠分析設備包括無線傳輸模塊，所述的核心處理器通過無線傳輸模塊連接用戶的智能移動設備。
【文檔編號】A61B5/00GK104434068SQ201410851702
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月26日 優先權日:2014年12月26日
【發明者】陳越猛 申請人:上海翰臨電子科技有限公司