CN104970779A - 睡眠检测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种睡眠检测系统。此睡眠检测系统包括：一感测器，用以测量一使用者的一心跳值；一测量装置，用以接收上述心跳值，并测量上述使用者的一活动量，以及根据上述心跳值、上述活动量以及上述使用者的一个人参数，计算一能量代谢值；以及一接收装置，用以由上述测量装置接收上述能量代谢值，并根据上述能量代谢值，产生上述使用者的一睡眠分析结果，并显示上述睡眠分析结果。
Description
技术领域
本发明主要是关于睡眠检测的技术，特别是有关于通过分析使用者的能量代谢变化的睡眠检测技术。
背景技术
人类的睡眠根据人类在睡眠过程中脑波图(EEG)、肌电图(EMG)和眼动电图(EOG)等变化特征，可将睡眠过程划分为两个大的时期：也就是慢波睡眠(Slow Wave Sleep；SWS)和快波睡眠(Fast Wave Sleep；FWS)，其中，慢波睡眠又称浅睡睡眠(Light Sleep)、非快速动眼期(Non-rapid-eye-movement，NREM)，而快波睡眠亦称深睡睡眠(Deep Sleep)、快速动眼期(Rapid-eye-movement，REM)。
快速动眼期又可划分为1～4阶段(Stage1～Stage4)，并且有深浅之分，由浅入深可分为：第一阶段：打盹浅睡，对外界的刺激仍有反应，有不少像是躯体麻木、颤动、沉浮等等奇怪的感觉，此时脑中有片段的清醒后仍可回忆的思维活动，其脑波图的表现为α波降低和呈现若干θ波(此阶段通常不会出现纺锤波或K-复合体波，即使有的话，出现频率每分钟亦不会超过一次)。在第二阶段：对外界刺激已无反应，也没有可回忆的精神活动，脑电图的表现为在θ波活动下出现纺锤波和"K-复合体波"，这部分也可出现δ波，但δ波所占比例在20％以下。在第三阶段则是中至深度的睡眠，脑电图上呈现高幅(至少75μv以上)的δ波，δ波占20％～50％，期间偶有纺锤波会出现；最后，在第四阶段则为深度睡眠，脑电图呈现大量的δ波，约占了50％以上。
在传统上，使用者通常都会去医院采用所谓的多重睡眠电图(polysomnography，PSG)检测，以检测使用者睡眠时的状况。一般，在PSG检测包括许多监测项目，例如：脑波图(Electroencephalography,EEG)、眼动图(Electrooculogram,EOG)、肌电图(Electromyography,EMG)、体位感测(bodyposition)、以及心电图(Electrocardiograph,ECG)等。在接收PSG测试时，病患必须于医院接受整晚多重睡眠生理记录，同步记录病人的心跳、血氧饱和度、呼吸、脑波及血压等状态。通常，如睡眠呼吸、睡眠质量不良、睡眠姿势不良等情况都可以通过此种方式而有所了解。然而，对于在医院的实验室中进行睡眠检测，受测者必须于实验室中过夜，这对于平时若已不容易入睡或浅眠的受测者而言，无疑会造成更大的影响，因而影响到检测的结果。
因此，如何提出一种更便利的方式来检测使用者的睡眠状况，使得使用者不需要特别跑去医院，通过繁复的仪器来进行使用者的睡眠检测，使用者在家中即可通过一简易的方式来直接分析其睡眠状态，将是个值得研究的课题。
发明内容
有鉴于上述先前技术的问题，本发明提供了一种睡眠检测的技术，其是一种可通过分析使用者的能量代谢变化的睡眠检测技术。
根据本发明的一实施例提供了一种睡眠检测系统。此睡眠检测系统包括：一感测器，用以测量一使用者的一心跳值；一测量装置，用以接收上述心跳值，并测量上述使用者的一活动量，以及根据上述心跳值、上述活动量以及上述使用者的一个人参数，计算一能量代谢值；以及一接收装置，用以由上述测量装置接收上述能量代谢值，并根据上述能量代谢值，产生上述使用者的一睡眠分析结果，并显示上述睡眠分析结果。
根据本发明的一实施例提供了一种睡眠检测方法。此方法适用于一睡眠检测系统，且其步骤包括：测量一使用者的一心跳值；测量上述使用者的一活动量；根据上述心跳值、上述活动量以及上述使用者的一个人参数，计算一能量代谢值；根据上述能量代谢值，产生上述使用者的一睡眠分析结果；以及显示上述睡眠分析结果。
关于本发明其它附加的特征与优点，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可根据本发明实施方法中所揭露的执行联系程序的使用者装置、系统、以及方法，做些许的更动与润饰而得到。
附图说明
图1是显示根据本发明一实施例所述的睡眠检测系统100的架构图。
图2是显示根据本发明一实施例所述的测量装置120的架构图。
图3是显示根据本发明一实施例所述的接收装置130的架构图。
图4是显示根据本发明一实施例所述的睡眠检测方法的流程图400。
图5是显示根据本发明另一实施例所述的睡眠检测方法的流程图500。
图6是显示根据本发明另一实施例所述的睡眠检测方法的流程图600。
[标号说明]
100睡眠检测系统 110感测器
120测量装置 121心跳计算模块
122活动量计算模块 123储存模块
124能量代谢计算模块 125传输模块
130接收装置 131接收模块
132分析模块 133显示模块
400、500、600流程图
具体实施方式
本章节所叙述的是实施本发明的最佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视所附的申请专利范围所界定者为准。
图1是显示根据本发明一实施例所述的睡眠检测系统100的架构图。如图1所示，根据本发明一实施例，睡眠检测系统100，包括，一感测器110、一测量装置120，以及一接收装置130。注意地是，睡眠检测系统100所示的方块图仅是用以方便说明本发明的实施例，但并非用以限制本发明，睡眠检测系统100中亦可包含其它模块或元件。根据本发明一实施例，感测器110和测量装置120是配置于使用者的身上，接收装置130则是用以接收测量装置120所发出的信息，并显示该信息，其中测量装置120是置于使用者的胸部中心位置。根据本发明一实施例，感测器110整合于测量装置120中。
根据本发明一实施例，感测器110具有一或多个测量电极，例如：心电(ECG)测量电极，且和测量装置120相连接。通过测量电极，感测器110可用以测量使用者在睡眠时的心跳值，并根据测量到的心跳值，传送一信号给测量装置120。测量装置120接收到此信号后，就可得知使用者在睡眠时的心跳值。根据本发明一实施例，感测器110亦可是指一具有心电测量电极的衣服。
图2是显示根据本发明一实施例所述的测量装置120的架构图。测量装置120包括一心跳计算模块121、活动量计算模块122、储存模块123、能量代谢计算模块124以及传输模块125。当感测器110将测量到的心跳值传送给测量装置120后，心跳计算模块121会接收所测量的使用者睡眠时的心跳值，并计算使用者睡眠时的心跳值和一睡眠心跳预设值的一差值。根据本发明一实施例，睡眠心跳预设值可是指使用者在一般正常静止或休息时的平均心跳值减掉10。
根据本发明一实施例，活动量计算模块122则用以通过多个感应器，例如：重力感应器(g-sensor)，感测使用者在睡眠时所产生的活动结果，并根据感应器所感测到使用者的活动结果，通过一活动量算法，计算使用者睡眠时的活动量。根据本发明一实施例，使用者的活动结果包括使用者在睡眠时的翻身次数、身体移动次数，以及胸部震动次数等，活动量计算模块122在取得这些活动结果后，就可根据这些活动结果来计算出使用者的活动量。
当心跳计算模块121计算完使用者睡眠时的心跳值和睡眠心跳预设值的差值，且活动量计算模块122计算出使用者的活动量后，能量代谢计算模块124会根据心跳计算模块121和活动量计算模块122的计算结果，以及使用者的个人参数来计算出一能量代谢值。根据本发明一实施例，个人参数可包括使用者的体重、身高和性别等参数，这些参数可预先输入到测量装置120中。根据本发明一实施例，这些参数在输入到测量装置120后会储存到储存模块123中。
根据本发明一实施例，能量代谢计算模块124根据一能量代谢算法来计算能量代谢值。根据能量代谢算法，能量代谢计算模块124会先判断活动量是否超过一第一临界值，以及心跳值和睡眠心跳预设值的差值是否超过一第二临界值，根据不同的判断结果，例如：活动量超过/未超过第一临界值且心跳值且睡眠心跳预设值的差值超过/未超过第二临界值，能量代谢计算模块124会采用不同的方程式系数来计算能量代谢强度。根据本发明一实施例，在此所述的方程式可系指(A*活动量的热量系数+B*超出基础代谢能量系数)，其中A和B系可调整的系数，能量代谢计算模块124会根据不同判断结果来调整系数A和系数B的数值。根据本发明一实施例，第二临界值可包括多个判断级距，也就是说，心跳值和睡眠心跳预设值的差值在和第二临界值相比时，若差值大于第一数值时，能量代谢计算模块124就会执行一方程式，但若差值小于第一数值时，能量代谢计算模块124就会再判断差值是否大于第一第二数值，再根据判断的结果采用不同方程式的系数。在此是以两个级距做说明但并非用以限制本发明，在本发明的实施例中亦可根据实际状况，采用更多的级距来做判断(例如：第三数值、第四数值等)。
再计算完能量代谢强度后，能量代谢计算模块124会接着再将能量代谢强度和使用者的体重相乘以产生能量代谢值，通过此能量代谢值就可得知使用者在睡眠时身体能量代谢的变化，例如：消耗了多少热量(卡)。
当能量代谢计算模块124计算出能量代谢值后，传输模块125就会通过一无线通讯传输方式，将能量代谢值传送给接收装置130。根据本发明一实施例，无线通讯传输方式可是指一红外线、蓝牙(Bluetooth)、802.11(Wi-Fi)、ZigBee、超宽带(Ultra WideBand)、近距离无线通讯(Near Field Communication,NFC)等无线传输技术。
图3是显示根据本发明一实施例所述的接收装置130的架构图。接收装置130，包括一接收模块131、一分析模块132、以及一显示模块133。接收模块131会从测量装置120的传输模块125接收能量代谢值，并将能量代谢值传送给分析模块132。分析模块132就会根据能量代谢值，来分析使用者的睡眠情况以产生一睡眠分析结果。根据能量代谢值所得知使用者在睡眠时身体能量代谢的变化，分析模块132就可区分使用者不同的睡眠阶段，例如：清醒期(Wake)、睡眠快速动眼期(REM)、非快速动眼期(NREM)等。此外，经由分析模块132分析能量代谢值后，分析模块132就可判断是否有发生呼吸事件，例如：当能量代谢值发生剧烈变化时，分析模块132就会判断使用者发生了呼吸事件，并记录发生呼吸事件的次数和频率。
分析模块132在分析完毕后，就会将此睡眠分析结果传送给显示模块133。显示模块133在收到此睡眠分析结果后，就会显示使用者的睡眠分析结果，例如：显示一睡眠状态结构图，或显示不同睡眠分析结果项目的显示界面等，让使用者可通过此睡眠分析结果来评估其睡眠的状态。通过所显示的睡眠分析结果可实时得知使用者目前睡眠的状态，亦可在使用者醒来后，得知使用者在整个睡眠过程中的状态。
根据本发明一实施例，睡眠分析结果包括使用者的一睡眠周期、一呼吸事件和一睡眠状态。由睡眠周期可得知使用者睡眠的结构，也就是可得知在每一周期睡眠快速动眼期(REM)、非快速动眼期(NREM)所占用的时间，以及在非快速动眼期(NREM)的每一阶段所占用的时间。由呼吸事件可得知使用者在睡眠时所发生呼吸急促，或呼吸停止的状况的次数和频率。通过睡眠周期和呼吸事件的结果就可评估使用者的一睡眠状态，通过睡眠状态可评估使用者在一睡眠周期快速动眼期(REM)、非快速动眼期(NREM)所占的比率，或是深层睡眠(deep sleep)时间和浅层睡眠(light sleep)时间所占的比例，以及可评估使用者是否发生睡眠障碍或是睡眠异常的症状，例如：呼吸中止症。
图4是显示根据本发明一实施例所述的睡眠检测方法的流程图400，且此方法适用于睡眠检测系统100。在步骤S410，通过感测器110测量一使用者的一心跳值。在步骤S420，通过测量装置120测量使用者的一活动量。在步骤S430，通过测量装置120根据心跳值、活动量以及使用者的一个人参数，计算一能量代谢值。在步骤S440，通过接收装置130根据能量代谢值，产生使用者的一睡眠分析结果。在步骤S450，显示睡眠分析结果。
图5是显示根据本发明另一实施例所述的睡眠检测方法的流程图500，且此方法适用于测量装置120。在步骤S510，通过测量装置120计算心跳值和一睡眠心跳预设值的一差值。在步骤S520，通过测量装置120感测使用者的多个活动结果，并根据多个活动结果通过一第一算法计算使用者的活动量。在步骤S530，通过一第二算法计算能量代谢值。在步骤S540，将能量代谢值传送给一接收装置。根据本发明一实施例，第一算法是指一活动量算法，且第二算法是指一能量代谢算法。根据本发明一实施例，此方法所述的活动结果可是表示使用者睡眠时的一翻身次数、一身体移动次数和一胸部震动次数。根据本发明一实施例，此方法所述的个人参数可包括使用者的体重、身高和性别。
根据本发明一实施例，步骤S530的步骤还包括，先判断使用者睡眠时的活动量是否超过一第一临界值，以及心跳值和一睡眠心跳预设值的一差值是否超过一第二临界值，以计算一能量代谢强度。接着，再将能量代谢强度和使用者的体重相乘以产生一能量代谢值。
图6是显示根据本发明另一实施例所述的睡眠检测方法的流程图600，且此方法适用于接收装置130。在步骤610，从一测量装置取得一能量代谢值。在步骤S620，根据能量代谢值，分析上述使用者的一睡眠分析结果。在步骤S630，显示上述睡眠分析结果。根据本发明一实施例，睡眠分析结果包括使用者的一睡眠周期、一呼吸事件和一睡眠状态。
根据本发明所提出的睡眠检测系统和方法，可通过测量使用者的能量代谢变化来检测使用者的用者的睡眠状态。因此，使用者不需要特别跑去医院进行多重睡眠电图(PSG)检测，就可直接在家即可通过本发明所提出的睡眠检测系统和方法，检测其睡眠的状态。
本发明的说明书所揭露的方法和算法的步骤，可直接通过执行一处理器直接应用在硬件以及软件模块或两者的结合上。一软件模块(包括执行指令和相关数据)和其它数据可储存在数据存储器中，像是随机存取存储器(RAM)、闪存(flash memory)、只读存储器(ROM)、可抹除可编程只读存储器(EPROM)、电子可抹除可编程只读存储器(EEPROM)、暂存器、硬盘、可携式应用盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、DVD或在本领域已知的技术中任何其它计算机可读取的储存媒体格式。一储存媒体可耦接至一机器装置，举例来说，像是计算机/处理器(为了说明的方便，在本说明书以处理器来表示)，上述处理器可通过来读取信息(像是程序码)，以及写入信息至储存媒体。一储存媒体可整合一处理器。一专用集成电路(ASIC)包括处理器和储存媒体。一用户设备则包括一专用集成电路。换句话说，处理器和储存媒体以不直接连接用户设备的方式，包含于用户设备中。此外，在一些实施例中，任何适合计算机程序的产品包括可读取的储存媒体，其中可读取的储存媒体包括和一或多个所揭露实施例相关的程序码。在一些实施例中，计算机程序的产品可包括封装材料。
本说明书中所提到的「一实施例」或「实施例」，表示与实施例有关的所述特定的特征、结构、或特性是包含根据本发明的至少一实施例中，但并不表示它们存在于每一个实施例中。因此，在本说明书中不同地方出现的「在一实施例中」或「在实施例中」词组并不必然表示本发明的相同实施例。
以上段落使用多种层面描述。显然地，本文的教示可以多种方式实现，而在范例中揭露的任何特定架构或功能仅为一代表性的状况。根据本文的教示，任何本领域技术人员应理解在本文揭露的各层面可独立实作或两种以上的层面可以合并实作。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
Claims (19)
1.一种睡眠检测系统，包括：
一感测器，用以测量一使用者的一心跳值；
一测量装置，用以接收上述心跳值，并测量上述使用者的一活动量，以及根据上述心跳值、上述活动量以及上述使用者的一个人参数，计算一能量代谢值；以及
一接收装置，用以由上述测量装置接收上述能量代谢值，并根据上述能量代谢值，产生上述使用者的一睡眠分析结果，并显示上述睡眠分析结果。
2.根据权利要求1所述的睡眠检测系统，上述感测器具有一或多个测量电极，用以测量上述心跳值。
3.根据权利要求1所述的睡眠检测系统，其中上述测量装置包括：
一心跳计算模块，用以计算上述心跳值和一睡眠心跳预设值的一差值；
一活动量计算模块，用以感测上述使用者的多个活动结果，并根据上述多个活动结果通过一第一算法计算上述活动量；
一储存模块，用以储存上述个人参数；
一能量代谢计算模块，用以根据上述差值、上述活动量以及上述个人参数，通过一第二算法计算上述能量代谢值；以及
一传输模块，用以通过一无线传输传送上述能量代谢值至上述接收装置。
4.根据权利要求3所述的睡眠检测系统，其中上述活动结果可为上述使用者的一翻身次数、一身体移动次数和一胸部震动次数。
5.根据权利要求3所述的睡眠检测系统，其中上述个人参数可为上述使用者的体重、身高和性别。
6.根据权利要求3所述的睡眠检测系统，其中上述第二算法是通过判断上述活动量是否超过一第一临界值，以及上述差值是否超过一第二临界值，计算一能量代谢强度，再将上述能量代谢强度和上述使用者的体重相乘以产生上述能量代谢值。
7.根据权利要求6所述的睡眠检测系统，其中上述第二临界值包括多个级距。
8.根据权利要求3所述的睡眠检测系统，其中上述接收装置包括：
一接收模块，用以通过上述无线传输接收上述能量代谢值；
一分析模块，分析上述能量代谢值，并产生上述睡眠分析结果；以及
一显示模块，用以显示上述睡眠分析结果。
9.根据权利要求8所述的睡眠检测系统，其中分析模块可根据上述能量代谢值，区分上述使用者的不同的睡眠阶段。
10.根据权利要求8所述的睡眠检测系统，其中上述睡眠分析结果包括一睡眠周期、一呼吸事件和一睡眠状态。
11.根据权利要求1所述的睡眠检测系统，其中上述测量装置是置于上述使用者的胸部中心位置。
12.一种睡眠检测方法，用于一睡眠检测系统，该睡眠检测方法包括：
测量一使用者的一心跳值；
测量上述使用者的一活动量；
根据上述心跳值、上述活动量以及上述使用者的一个人参数，计算一能量代谢值；
根据上述能量代谢值，产生上述使用者的一睡眠分析结果；以及
显示上述睡眠分析结果。
13.根据权利要求12所述的睡眠检测方法，还包括：
计算上述心跳值和一睡眠心跳预设值的一差值；
用以感测上述使用者的多个活动结果，并根据上述多个活动结果通过一第一算法计算上述活动量；以及
通过一第二算法计算上述能量代谢值。
14.根据权利要求13所述的睡眠检测方法，其中上述活动结果可为上述使用者的一翻身次数、一身体移动次数和一胸部震动次数。
15.根据权利要求13所述的睡眠检测方法，其中上述个人参数可为上述使用者的体重、身高和性别。
16.根据权利要求13所述的睡眠检测方法，还包括：
判断上述活动量是否超过一第一临界值，以及上述差值是否超过一第二临界值，以计算一能量代谢强度；以及
将上述能量代谢强度和上述使用者的体重相乘以产生上述能量代谢值。
17.根据权利要求16所述的睡眠检测方法，其中上述第二临界值包括多个级距。
18.根据权利要求12所述的睡眠检测方法，还包括：
根据上述能量代谢值，区分上述使用者的不同的睡眠阶段。
19.根据权利要求12所述的睡眠检测方法，其中上述睡眠分析结果包括一睡眠周期、一呼吸事件和一睡眠状态。
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