CN102553054A - 呼吸睡眠辅助装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种呼吸睡眠辅助装置及其方法。本发明的装置包括灯具，所述的灯具内设有检测单元、控制单元以及声光信息反馈单元，所述的检测单元包括检测器以及信号调整电路；本发明的方法通过检测使用者的呼吸频率，并根据该呼吸频率调用声光控制模块以控制灯光信号按使用者的呼吸频率有节奏的亮灭，并播放相应周期的声音片段；其中，通过确定声光的衰减时间，使声光的周期变长、强度减弱，最终关闭。本发明的装置及方法确保了睡眠辅助与用户呼吸频率的契合，实现了个性化的睡眠辅助，并通过逐渐降低的声光强度与频率自然引导使用者入睡，具有效果强、副作用小、应用范围广泛的优点。

Description

呼吸睡眠辅助装置及其方法

技术领域

本发明涉及家居领域，特别涉及一种呼吸睡眠辅助装置及其使用该装置的呼吸睡眠辅助方法。

背景技术

失眠人群通常会选用睡眠辅助产品来保障自己快速入睡以获得良好的睡眠质量。现有技术的睡眠辅助装置包括如下两种：

公开号为CN101940812A的专利申请记载了一种含带适合人体结构的眼罩、封闭式耳机、MP3播放器的音乐睡眠仪。通过眼罩隔离光线刺激，利用特制的封闭式大耳机，罩住耳朵，减少外部声音的刺激，高品质音乐播放器播放轻柔的音乐，引导人放松；

公开号为101939045A的专利申请记载了一种睡眠引导系统及相关方法，其提出了一种睡眠辅助装置，其提供一种不论睡觉前的自主神经的状况如何，都能够适当地辅助睡眠的睡眠辅助装置。具备配设在人体周围的多个电极、对电极的至少一个施加电压而在人体的周围形成电场的电压产生部和对电压产生部进行控制以使得在上床期中形成交流电场、然后依次形成规定的电场的控制部。通过在上床期中在人体的周围形成交流电场，不论睡觉前的自主神经的状况如何，都将自主神经的生物体协调功能导引到中性，能够通过之后的规定的电场适当地辅助睡眠。

但上述的两种睡眠辅助装置均不能具备个性化调整，即不能配合每个人不同的需要，产生不同的睡眠引导效果，因此适用性不广，用户感觉不佳；不仅如此，上述的两种睡眠辅助装置均需在人体上附加装置或采用电磁刺激等方式，不够自然健康。

发明内容

本发明提供了一种配合人体呼吸节律、能够根据人体的不同需求进行睡眠引导的互动式睡眠辅助装置及其方法。

一种呼吸睡眠辅助装置，包括灯具，所述的灯具内设有检测单元、控制单元以及声光信息反馈单元，所述的检测单元包括检测器以及信号调整电路；所述的控制单元分别与信号调整电路和声光信息反馈单元相连。

所述的声光信息反馈单元包括声音模块以及灯光模块。

进一步地，

所述的检测器包括用于检测使用者的呼吸温度的第一检测探头和用于检测环境温度的第二检测探头，所述的检测器将二者检测到的呼吸温度与环境温度的差值信号发送至信号调整电路；

所述的信号调整电路对该差值信号进行滤波放大，并输入至控制单元；

所述的控制单元内设声光控制模块；控制单元接收并记录滤波放大后的差值信号，通过比对相邻两次差值信号的接收时间得到使用者的呼吸频率；通过所述的声光控制模块输出控声信号以及控光信号；

所述的声音模块接收所述的控声信号，并根据接收的控声信号从预先储存声音信息中选择与使用者呼吸周期适配的声音片段进行播放；

所述的灯光模块接收所述的控光信号，并根据接收的控光信号产生模仿使用者呼吸周期的灯光信号。

更进一步地，

所述的声音模块包括声效处理器和声效发生器：

所述的声效处理器储存声音信息；所述的声效发生器接收所述的控声信号，并根据接收的控声信号从声效处理器储存的声音信息中选择适配的声音片段进行播放。

更进一步地，

所述的灯光模块包括光效发生器与光效处理器：

所述的光效处理器用于接收所述的控光信号，并根据该控光信号，使所述的光效发生器产生模仿使用者呼吸周期的灯光信号。

更进一步地，

所述的声光控制模块根据设定的衰减时间，改变控制单元输出的控声信号以及控光信号；该控声信号使得所述的声音模块逐渐调用声音更低、周期更长的声音片段进行播放，该控光模块使得所述的灯光模块产生强度更低、周期更长的灯光信号，播放的声音片段以及产生的灯光信号，经设定的衰减时间后最终停止。

作为优选，本发明的装置还包括与控制单元相连的时控单元；所述的时控单元由使用者预先设置装置的使用时间，即所述的衰减时间，并将该衰减时间写入声光控制模块。

一种呼吸睡眠辅助方法，使用上述装置完成，包括步骤：

(1)检测使用者的呼吸频率，并采用控制单元加以记录；

(2)根据控制单元记录的呼吸频率，调用声光控制模块以控制灯光信号按使用者的呼吸频率有节奏的亮灭，并播放相应周期的声音片段；

(3)确定灯光信号和声音片段的衰减时间，调用声光控制模块使得灯光与声音的周期变长、强度减弱，最终关闭，引导用户进入睡眠。

进一步地，

步骤(1)中，检测使用者的呼吸频率，基于如下方法：根据使用者呼吸引起的与环境相异的温度变化，检测每两次使用者呼出间隔时间，从而得到使用者的呼吸频率。

进一步地，

步骤(3)中：

灯光信号和声音片段的衰减时间为一预设或者由外部输入的时间值；

使得灯光与声音的周期变长、强度减弱，最终关闭是指：控制灯光变亮变暗一次的时间逐渐变长，亮度变暗；逐渐调用更长时间，更低分贝的声音片段，在衰减时间过后，灯光熄灭，声音关闭，营造自然的变化效果。

本发明的互动式睡眠辅助装置及其方法具有如下优点：

一、基于对使用者呼吸频率的检测，通过不接触方式对用户呼吸频率的检测，确保了睡眠辅助与用户呼吸频率的契合，从而实现了个性化的睡眠辅助。

二、能够通过声光两种方式精确模拟用户的呼吸周期，通过柔和的灯光与自然的声音让用户放松平静。

三、通过对用户入睡环境的影响非接触的辅助用户睡眠，并通过逐渐降低的声光强度与频率自然引导其入睡，因此可以广泛用于神经衰弱，睡眠焦虑患者的入睡辅助，此外还可以用于照明与卧室气氛装饰等，具有互动新颖、个性辅助、效果强、副作用小、应用范围广泛的优点。

附图说明

图1为本发明装置的框架结构示意图；

图2为本发明装置灯具的结构示意图；

图3为本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细介绍本发明的具体实施方式。

如图1所示的一种互动式睡眠辅助装置，包括：

灯具1以及设于灯具1上的检测单元2、控制单元3、声光信息反馈单元4以及时控单元5；

灯具1包括灯具本体101，灯具本体101包括可分离的上下两部分，二者通过螺钉固定；下部的灯具本体101内设有灯座102，上部的灯具本体101内设有位于灯座上方的中央灯罩103。

检测单元2包括第一检测探头21、第二检测探头22以及信号调整电路23，声光信息反馈单元4包括声音模块41以及灯光模块42，其中，声音模块41包括声效处理器411和声效发生器412，灯光模块42包括光效发生器421与光效处理器422；

控制单元3分别与信号调整电路23、声光信息反馈单元4以及时控单元5相连。

结合图2，第一检测探头21位于灯具本体101的上端部，第二检测探头22、信号调整电路23、控制单元3、声音模块41中声效处理器411以及灯光模块42中的光效处理器422位于灯座102的内部；声效发生器412位于灯座102的后部，光效发生器421位于灯座102上方中央灯罩103内部；时控单元5可设于位于灯座102表面，并包括显示器。

中央灯罩103的底部有一贯穿灯座102内部的小孔104，光效发生器421、光效处理器422、第一检测探头21以及信号调整电路23的引线均通过小孔104并相连接。

在本实施例中，光效发生器421采用小灯珠，第一检测探头21与第二检测探头22均采用温敏电阻作为检测探头；声效处理器411采用ISD系列声音芯片存储声音信息，控制单元3采用单片机作为整体控制模块。

在检测单元2中：

第一检测探头21用于检测使用者的呼吸温度，得到呼吸温度电信号；

第二检测探头22用于检测环境温度，得到环境温度电信号；

信号调整电路23中包含若干个滤波放大电路；

信号调整电路23对第一检测探头21检测得到的呼吸温度电信号与第二检测探头22检测得到的环境温度电信号之间的差值信号进行滤波放大，并将该滤波放大后的差值信号输入至控制单元3；

控制单元3内设声光控制模块301且预置频率判断程序，控制单元3接收并记录滤波放大后的差值信号；其中，频率判断程序实现：通过比对相邻两次差值信号的接收时间得到使用者的呼吸频率；声光控制模块301输出控声信号以及控光信号，具体为：声光控制模块301根据设定的衰减时间，改变控制单元3输出的控声信号以及控光信号；该控声信号使得声音模块41的声效发生器412逐渐从声效处理器411中调用声音更低、周期更长的声音片段进行播放，该控光信号使得灯光模块的光效发生器产生强度更低、周期更长的灯光信号，播放的声音片段以及产生的灯光信号，经过设定的衰减时间后最终停止。

声光信息反馈单元4中：

声音模块41的声效处理器411为ISD系列声音芯片，用于储存本实例中所需的声音信息；声效发生器412接收控声信号，并根据接收的控声信号从声效处理器411的声音信息中选择与使用者呼吸周期适配的声音片段进行播放；

灯光模块42的光效处理器422在本实施例中为三极管放大电路，用于接收控制单元3发送的控光信号，并根据该控光信号，使光效发生器421产生模仿使用者呼吸周期的灯光信号。

时控单元5供使用者预先设置装置的使用时间，即所述的衰减时间，并将该衰减时间写入声光控制模块301；衰减时间的设置情况可通过时控单元5的显示器显示，方便操作。

在上述电路结构中，控制单元3与信号调整电路23，声效处理器411，光效处理器422连接，置于灯座102中；第一检测探头21与第二检测探头22置于信号调整电路23中，声效发生器412与声效处理器411连接，光效发生器421与光效处理器422连接。

本实施例装置的工作过程如下：

使用者在睡眠前在时控单元5中设置装置的使用时间，即在声光控制模块301中输入衰减时间；

使用者对着第一检测探头21呼吸，第一检测探头21与第二检测探头22之间产生电压差值。信号调整电路23对该电压差值进行滤波放大，并将滤波放大后的信号差值传输到控制单元3，由控制单元3判断使用者的呼吸频率；

控制单元3从声效处理器411已储存的声音片段中调用与该呼吸频率适配的声音片段，该声音片段由声效发生器412进行播放；通过光效处理器422传递电平信号，由光效发生器421产生呼吸般的光效效果；

随着使用者睡眠时间的延长，控制单元3中的声光控制模块301通过改变传输信号(即包括控声信号以及控光信号)，逐渐调用声音更低、周期更长的声音片段，并产生强度更低、周期更长的灯光效果；声音片段以及灯光效果经过预设的衰减期间，最终停止，由此引导使用者进入睡眠。

如图3所示的一种使用上述装置的互动式睡眠辅助方法，包括如下步骤：

S1检测使用者的呼吸频率，并采用控制单元加以记录；

检测使用者的呼吸频率，基于如下方法：根据使用者呼吸引起的与环境相异的温度变化，检测每两次使用者呼出间隔时间，从而得到使用者的呼吸频率；

更具体地，检测使用者的呼吸频率，可采用如下方法：根据使用者呼吸引起的与环境相异的温度变化，将该变化转换为电平信号的变化，从而得到每两次使用者呼出间隔时间；检测使用者的呼吸温度以及使用者所处的环境温度可以选用检测探头，检测探头由温敏电阻构成，当用户每对准检测探头单元呼出一次，温敏电阻便会发生变化，检测探头所在的电路便会产生一个电平差，即差值信号；一般可选用单片机对该差值信号进行记录；通过比对两次差值信号产生的时间，得到用户的呼吸频率。

S2根据控制单元记录的呼吸频率，调用声光控制模块以控制灯光信号按使用者的呼吸频率有节奏的亮灭，并播放相应周期的声音片段。

步骤S2可以在单片机完成，预先在单片机内设置声光控制模块；声光控制模块产生控光信号以及控声信号，并通过输出该控制信号(即控光信号以及控声信号)调用不同的声音片段和产生不同的灯管信号，组成对应的声光播放流程，其中，向使用者输出的声音片段可以为自然中的潮汐与水声。

S3确定灯光信号和声音片段的衰减时间，调用声光控制模块使得灯光与声音的周期变长、强度减弱，最终关闭，引导用户进入睡眠；

灯光信号和声音片段的衰减时间为一预设或者由外部输入的时间值；

使得灯光与声音的周期变长、强度减弱，最终关闭是指：控制灯光变亮变暗一次的时间逐渐变长，亮度变暗；逐渐调用更长时间，更低分贝的声音片段，在衰减时间过后，灯光熄灭，声音关闭，营造自然的变化效果。

声光控制模块的初始衰减时间是一定的，可根据需要预先设置，在本实施例可优选设为15min，但由于初始的个人呼吸频率不一样，声光控制模块控制播放的声音片段与产生的灯光效果，初始周期有区别，因此，每个初始个人呼吸频率对应的函数播放次数不一，对于初始个人呼吸频率高的，播放次数会多一些，对于初始个人呼吸频率低的，播放或产生的次数会相应减少，但最终都在15min后停止播放；呼吸频率的最终衰减可设为最初频率的75％，在播放或产生的过程中，每个过渡频率使得播放或产生的总时间相同，但在该时间内次数不同。

本方法基于的原理如下：

通过检测使用者呼吸气流的温度以及环境温度，识别使用者的呼吸所产生的呼吸频率数据；声光控制模块获取衰减时间并根据使用者的呼吸频率控制产生对应的声光播放流程，该声光播放流程向使用者输出声光反馈信息；声光反馈信息包括从精确模仿用户呼吸的声光周期到声光周期变长，强度减弱的一系列过程，从而引导用户睡眠。

本实例中产生对应的声光播放流程具体是指：根据使用者的呼吸频率，确定声光开始播放时的周期长度，模仿使用者最开始时的呼吸过程；声光周期逐渐变长的方式，引导用户逐渐平静，以及确定声光从开始播放到结束播放所用时间。

Claims (10)

1.一种呼吸睡眠辅助装置，包括灯具，其特征在于，所述的灯具内设有检测单元、控制单元以及声光信息反馈单元，所述的检测单元包括检测器以及信号调整电路；所述的控制单元分别与信号调整电路和声光信息反馈单元相连。

2.如权利要求1所述的呼吸睡眠辅助装置，其特征在于，所述的声光信息反馈单元包括声音模块以及灯光模块。

3.如权利要求2所述的呼吸睡眠辅助装置，其特征在于，

所述的检测器包括用于检测使用者的呼吸温度的第一检测探头和用于检测环境温度的第二检测探头，所述的检测器将二者检测到的呼吸温度与环境温度的差值信号发送至信号调整电路；

所述的信号调整电路对该差值信号进行滤波放大，并输入至控制单元；

所述的控制单元内设声光控制模块；控制单元接收并记录滤波放大后的差值信号，通过比对相邻两次差值信号的接收时间得到使用者的呼吸频率；通过所述的声光控制模块输出控声信号以及控光信号；

所述的声音模块接收所述的控声信号，并根据接收的控声信号从预先储存声音信息中选择与使用者呼吸周期适配的声音片段进行播放；

所述的灯光模块接收所述的控光信号，并根据接收的控光信号产生模仿使用者呼吸周期的灯光信号。

4.如权利要求3所述的呼吸睡眠辅助装置，其特征在于，

所述的声音模块包括声效处理器和声效发生器：

所述的声效处理器储存声音信息；所述的声效发生器接收所述的控声信号，并根据接收的控声信号从声效处理器储存的声音信息中选择适配的声音片段进行播放。

5.如权利要求3所述的呼吸睡眠辅助装置，其特征在于，

所述的灯光模块包括光效发生器与光效处理器：

所述的光效处理器用于接收所述的控光信号，并根据该控光信号，使所述的光效发生器产生模仿使用者呼吸周期的灯光信号。

6.如权利要求3所述的呼吸睡眠辅助装置，其特征在于，

所述的声光控制模块根据设定的衰减时间，改变控制单元输出的控声信号以及控光信号；该控声信号使得所述的声音模块逐渐调用声音更低、周期更长的声音片段进行播放，该控光模块使得所述的灯光模块产生强度更低、周期更长的灯光信号，播放的声音片段以及产生的灯光信号，经设定的衰减时间后最终停止。

7.如权利要求6所述的呼吸睡眠辅助装置，其特征在于，还包括与控制单元相连的时控单元；

所述的时控单元由使用者预先设置装置的使用时间，即所述的衰减时间，并将该衰减时间写入声光控制模块。

8.一种使用如权利要求1所述装置的呼吸睡眠辅助方法，包括步骤：

(1)检测使用者的呼吸频率，并采用控制单元加以记录；

(2)根据控制单元记录的呼吸频率，调用声光控制模块以控制灯光信号按使用者的呼吸频率有节奏的亮灭，并播放相应周期的声音片段；

(3)确定灯光信号和声音片段的衰减时间，调用声光控制模块使得灯光与声音的周期变长、强度减弱，最终关闭，引导用户进入睡眠。

9.如权利要求8所述的呼吸睡眠辅助方法，其特征在于，步骤(1)中，检测使用者的呼吸频率，基于如下方法：根据使用者呼吸引起的与环境相异的温度变化，检测每两次使用者呼出间隔时间，从而得到使用者的呼吸频率。

10.如权利要求8所述的呼吸睡眠辅助方法，其特征在于，步骤(3)中：

灯光信号和声音片段的衰减时间为一预设或者由外部输入的时间值；

使得灯光与声音的周期变长、强度减弱，最终关闭是指：控制灯光变亮变暗一次的时间逐渐变长，亮度变暗；逐渐调用更长时间，更低分贝的声音片段，在衰减时间过后，灯光熄灭，声音关闭，营造自然的变化效果。

Images