发明内容
本发明的主要目的为提供一种可以有效对人体睡眠状态进行干预的枕头和睡眠干预方法。
为了实现上述发明目的,本发明首先提出一种枕头,包括本体,以及设置在所述本体内的生理信号传感器、控制器和干预装置;
所述生理信号传感器采集人体的生理信号发送给所述控制器,控制器根据所述生理信号判断人体的睡眠状态,并根据所述睡眠状态生成对应的控制命令控制所述干预装置输出干预信号。
进一步地,所述枕头还包括计时装置,所述计时装置设置于所述本体内,并发送时间信号给所述控制器。
进一步地,所述枕头还包括蓝光发射器,所述蓝光发射器设置于所述本体的外侧侧边;
所述控制器接收计时装置发送给的时间信号为蓝光发射时间时,控制所述蓝光发射器发射蓝光促进人体夜晚时分泌褪黑素。
进一步地,所述枕头还包括无线发射/接收装置,所述无线发射/接收装置与所述控制器连接。
本发明还提供一种睡眠干预方法,包括:
控制器通过生理信号传感器获取人体的生理信号,并判断人体是否压迫于所述枕头的本体上;
若是,则根据所述生理信号判断人体的睡眠状态;
根据所述睡眠状态调用预设的干预策略,控制所述干预装置输出干预信号调节人体的睡眠状态。
进一步地,所述根据所述睡眠状态调用预设的干预策略,控制所述干预装置输出干预信号调节人体的睡眠状态的步骤,包括:
当所述人体的睡眠状态为打鼾状态时,检测人体的打鼾强度;
根据所述打鼾强度生成对应的控制命令控制所述干预装置输出干预信号的强度。
进一步地,所述根据所述打鼾强度生成对应的控制命令控制所述干预装置输出干预信号的强度的步骤,包括:
控制所述干预装置输出的干预信号强度逐级变大,同时检测人体的打鼾状态;
当打鼾状态消除时,停止所述干预装置输出干预信号。
进一步地,所述控制所述干预装置输出的干预信号强度逐级变大,同时检测人体的打鼾状态的步骤之后,包括:
当打鼾状态消除时,记录所述干预装置输出的干预信号强度为第一干预信号强度;
当再次检测到人体处于打鼾状态时,控制所述干预装置以所述第一干预信号强度输出,或者,以小于所述第一干预信号强度指定级数的输出强度输出。
进一步地,所述根据所述睡眠状态调用预设的干预策略,控制所述干预装置输出干预信号调节人体的睡眠状态的步骤,包括:
在进入预设的闹钟时间段内时,若人体处于浅度睡眠状态,则控制干预装置启动;若人体处于深度睡眠,则在所述闹铃时间段的末尾时控制所述干预装置启动。
进一步地,所述根据所述睡眠状态调用预设的干预策略,控制所述干预装置输出干预信号调节人体的睡眠状态的步骤,包括:
在指定的时间段控制蓝光发射器发射蓝光促进人体夜晚时分泌褪黑素。
进一步地,所述根据所述睡眠状态调用预设的干预策略,控制所述干预装置输出干预信号调节人体的睡眠状态的步骤,包括:
当所述人体的睡眠状态为等待睡眠状态时,控制所述干预装置输出指定节律的震动信号和/或音乐的助眠干预信号。
本发明提供的枕头和睡眠干预方法,通过在枕头的本体内设置生理信号传感器,然后通过采集的人体生理信号判断人体是否处于睡眠姿态(头部压迫于枕头的本体上),只有人体处于睡眠姿态才会判断人体的睡眠状态,检测到的人体睡眠状态更加准确,然后再根据睡眠状态调用预设的干预策略干预人体的睡眠状态,干预效果更佳。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参照图1,本发明实施例提供一种枕头,包括本体10,以及设置在所述本体10内的生理信号传感器20、控制器30和干预装置40;上述生理信号传感器20采集人体的生理信号发送给所述控制器30,控制器30根据所述生理信号判断人体的睡眠状态,并根据所述睡眠状态生成对应的控制命令控制所述干预装置40输出干预信号。
本实施例中,上述本体10是指用于承载人体头部的主体,一般由海绵等柔性物体组成,然后在外面包裹有柔性布料等制成的枕套等。上述生理信号传感器20是指可以采集人体震动信号的传感器,其一般包括布设在本体10上的压电薄膜、处理电路和微处理器等,压电薄膜采集人体头部产生的震动信号并将其转换成电信号,然后由处理电路进行放大、模数转换等处理,转发给上述微处理器进行分析处理等,可以将上述震动信号解析为反应人体生理的信号,如人体呼吸信号、心率信号、辗转信号等。上述压电薄膜包括多个,按照预设形状布设在所述本体10外表面或贯穿设置在本体10的内部,或者成网状的包裹在本体10外侧等。上述控制器30一般包括存储器和处理器,存储器用于存储处理器需要执行的程序,以及存储生理信号传感器20采集的人体生理信号等,处理器可以根据人体的生理信号判断人体的睡眠状态,其中睡眠状态一般包括打鼾状态、浅度睡眠状态、深度睡眠状态、快速眼动睡眠状态、等待睡眠状态等,还可以控制上述干预装置40输出干预信号。本实施例中,上述处理器和微处理器可以是同一个处理器,也可以为不同的两个处理器。上述干预装置40可以包括震动器和/或音频播放器等,比如由柔性物体包裹的偏心电机、线性马达、电磁震动、音圈等产生机械震动的震动器,或者蜂鸣器、音乐播放器等音频播放器等。当使用震动器时,既可以产生良好的触觉体验,又能产生足够的震动感知,而且不会干扰到他人。
本实施例中,上述干预装置40可以包括多个震动器,分别设置在本体10的不同位置,以便于更好的将干预信号传递给用户。比如,将枕头本体10延长度方向分成三等分,在两个分割线的位置分别设置有震动装置,以保证将震动信号传递给用户。在一具体实施例中,还可以根据上述生理信号传感器20的压电薄膜等判断用户头部的具体位置,从而根据头部位置控制对应的震动器启动。
参照图2,本实施例中,上述枕头还包括计时装置50,所述计时装置50设置于所述本体10内,并发送时间信号给所述控制器30。上述计时装置50一般由精密时钟晶振等组成,获取准确的时间信息,其一般设置在枕头本体10的内部。如智能手表、闹钟等一样,当到达设定的闹铃时间后,会发送一个电信号给控制器30,控制器30则根据闹钟信号控制上述干预装置40发出干预信号叫醒睡在上述枕头上的用户。
参照图2,本实施例中,上述枕头还包括蓝光发射器,所述蓝光发射器设置于所述本体10的外侧侧边;控制器30接收计时装置50发送给的时间信号为蓝光发射时间时,控制所述蓝光发射器发射蓝光促进人体夜晚时分泌褪黑素。上述蓝光发射器可以发射蓝光,早上的蓝光刺激可以促进人体夜晚时分泌褪黑素,从而调节人体十几个小时后的下一次夜间睡眠。上述蓝光发射时间一般为清晨,其可以通过用户进行设定,比如,设置成每天太阳跃出地平线的时间,或固定在每天清晨6点钟的时间等。蓝光的照射时间长度同样可以根据使用要求进行设定。
本实施例中,上述枕头还包括无线发射/接收装置,所述无线发射/接收装置与所述控制器30连接。无线发射/接收装置主要用于无线输出数据使用,比如,将生理信号传感器20采集的人体生理信号发送给上位机等,上位机可以为电脑、手机等智能电子设备。本实施例中,上位机可以对接收到的数据进行分析,然后将根据分析结果生成对应的控制命令发送给控制器30,然后由控制器30控制干预装置40进行工作,即数据处理的过程由手机等上位机进行,降低控制器30的配置要求。
参照图3,在一实施例中,本发明还利用上述实施例的枕头实现一种睡眠干预方法,包括步骤:
S1、控制器30通过生理信号传感器20获取人体的生理信号,并判断人体是否压迫于所述枕头的本体10上;
S2、若是,则根据所述生理信号判断人体的睡眠状态;
S3、根据所述睡眠状态调用预设的干预策略,控制所述干预装置40输出干预信号调节人体的睡眠状态。
如上述步骤S1至S3所述,在对用户的睡眠进行干预之前,首先判断人体是否压迫在枕头的本体10上,只有确定人体压迫在枕头上,才会进行相应的睡眠干预。判断人体是否压迫在枕头的本体10上的方法一般为,判断生理信号传感器20采集的数据是否符合人体的生理信号,比如,枕头本体10上压迫一本书,虽然会产生压迫信号,但是不会产生类似人体的生理信号,所以通过生理信号传感器20采集的数据可以准确地判断人体是否压迫在枕头的本体10上。上述睡眠状态一般包括打鼾状态、浅度睡眠状态、深度睡眠状态、快速眼动睡眠状态、等待睡眠状态等,上述干预策略即为预设在控制器30中的处理程序,被触发哪一种干预策略,则控制干预装置40发出对应的干预信号,比如,判断人体处于打鼾状态时,则发出对应止鼾策略的干预信号。本实施例中,判断人体睡眠状态,可以根据采集到的生理信号中的呼吸信号、心率信号等进行推定。
本实施例中,上述根据所述睡眠状态调用预设的干预策略,控制所述干预装置40输出干预信号调节人体的睡眠状态的步骤S3,包括:
S31、当所述人体的睡眠状态为打鼾状态时,检测人体的打鼾强度;
S32、根据所述打鼾强度生成对应的控制命令控制所述干预装置40输出干预信号的强度。
如上述步骤S31和S32所述,即为一种干预策略,当判断出人体的睡眠状态为打鼾状态,则检测人体的打鼾强度。本实施例中,检测人体是否打鼾的方法一般为通过生理信号传感器20获取人体睡眠时的生理信号,并判断出人体生理信号中的呼吸信号,其中,呼吸信号包括吸气时产生的吸气信号,以及呼气时产生的呼气信号;获取吸气信号上叠加的指定范围频率的第一震动信号的强度,以及与吸气信号相邻的呼气信号上叠加的指定范围频率的第二震动信号的强度;按照预设的方法比较第一震动信号的强度和第二震动信号的强度,根据比较结果判断人体是否为打鼾状态等。通过上述方法可以准确的判断出人体是否打鼾,有效降低外部的影响。而检测人体的打鼾强度的方法,则可以根据呼吸信号的强度进行判断,一般呼吸信号的强度越大,打鼾强度也越大。在其它实施例中,也可以通过拾音传感器采集人体发出的声音信号,判断用户是否处于打鼾状态,声音信号的强度越大,则说明用户的打鼾强度越强。本实施例中,根据人体的打鼾强度输出对应的干预信号的强度,可以更有效地进行止鼾,打鼾强度越强,输出的干预信号的强度也可以适当调强。
本实施例中,上述根据所述打鼾强度生成对应的控制命令控制所述干预装置40输出干预信号的强度的步骤S32,包括:
S321、控制所述干预装置40输出的干预信号强度逐级变大,同时检测人体的打鼾状态;
S322、当打鼾状态消除时,停止所述干预装置40输出干预信号。
如上述步骤S321和S322所述,即为控制干预信号的输出强度从小向大的逐步变强,在变强的过程中实时监测人体的打鼾状态,当人体停止打鼾后,停止干预装置40输出干预信号。由于不同的人的睡眠时被唤醒的条件不同,比如,人们常说的,“睡眠轻(觉轻)”的人容易被唤醒,而“睡眠死(觉重)”的人不易被唤醒,所以如果遇到“睡眠轻(觉轻)”的人,输出强度较大的干预信号可能会直接将用户唤醒影响用户的睡眠,而干预信号逐级变强,不但可以有效地止鼾,还可以有效第地防止将睡眠的人唤醒。
本实施例中,上述控制所述干预装置40输出的干预信号强度逐级变大,同时检测人体的打鼾状态的步骤S321之后,包括:
S323、当打鼾状态消除时,记录所述干预装置40输出的干预信号强度为第一干预信号强度;
S324、当再次检测到人体处于打鼾状态时,控制所述干预装置40以所述第一干预信号强度输出,或者,以小于所述第一干预信号强度指定级数的输出强度输出。
如上述步骤S323和S324所述,当人体的打鼾状态被制止后,过一段时间还可能再次进入打鼾状态,所以将上一次的第一干预信号强度记录下来,作为下一次制止打鼾的起始干预信号强度,可以快速地完成止鼾。在另一实施例中,还可以以小于所述第一干预信号强度指定级数的输出强度输出,防止干预信号强度过强而直接唤醒用户。
本实施例中,上述控制所述干预装置40输出的干预信号强度逐级变大,同时检测人体的打鼾状态的步骤S321之后包括:
S3211,当干预信号未能有效止鼾时,发送相应的信号至指定的上位机,使用户通过上位机了解干预情况,以进行相应的设置,以便于下一次有效地进行止鼾。
本实施例中,上述当再次检测到人体处于打鼾状态时,控制所述干预装置40以所述第一干预信号强度输出,或者,以小于所述第一干预信号强度指定级数的输出强度输出的步骤S324之前,一般还包括:
S325,检测本体10上的人体与前一进入打鼾状态的人体是否未同一人,若是,则进行上述步骤S324的步骤,若否,则进行上述步骤S321和S322的步骤。
如上述步骤S325所述,即上述枕头可以识别使用者,其方法一般通过分析采集到的人体生理信号,比如,将采集到的生理信号中的心率信号和呼吸率信号等与已记录的心率信号和呼吸率信号等进行匹配,从而判断使用上述枕头的用户的身份,调用与之对应的干预信号输出强度,干预效果更佳,在干预人体睡眠状态时,降低直接将人体唤醒的情况发生。
本实施例中,上述根据所述睡眠状态调用预设的干预策略,控制所述干预装置40输出干预信号调节人体的睡眠状态的步骤S3,包括:
S33、在进入预设的闹钟时间段内时,若人体处于浅度睡眠状态,则控制干预装置40启动;若人体处于深度睡眠,则在所述闹铃时间段的末尾时控制所述干预装置40启动。
如上述步骤S33所述,上述枕头具有闹钟功能,但是闹钟的时间为一个时间段,比如设定闹钟的时间为六点钟,那么闹钟时间段可以加上前后预设的时间长度,如在六点的前后各加10分钟,即闹钟时间段为五点五十至六点十分。设置闹钟时间段的作用是可以提高人体被叫醒的体验,在进入闹钟时间段内,启动干预装置40进行叫醒用户之前,首先判断人体的睡眠状态,主要判断人体处于浅度睡眠状态还是深度睡眠状态,如果处于浅度睡眠状态,则立即启动干预装置40输出干预信号唤醒用户,如果处于深度睡眠状态,则继续监测人体的睡眠状态,如果在闹钟时间段内监测到人体由深度睡眠状态转换到浅度睡眠状态,则立即启动干预装置40输出干预信号唤醒用户,如果在闹钟时间段内监测到人体始终深度睡眠状态,则在闹钟时间段结束时,启动干预装置40输出干预信号唤醒用户。即当进入预设的闹钟时间段内时,优先在人体处于浅度睡眠时输出干预信号唤醒用户,如果在闹钟时间段内用户一直处于深度睡眠状态,在最后才会输出干预信号唤醒用户,以提高用户被唤醒时的状态更佳。本实施例中,干预输出信号也会由弱向强逐级递增,而且会根据人体所处的睡眠状态,适当选用干预信号输出的起始强度,一般用户处于深度睡眠状态时的干预信号输出的起始强度高于用户处于浅度睡眠状态时的干预信号输出的起始强度。在其它实施例中,在进入预设的闹钟时间段内时,若人体处于快速眼动睡眠状态,则在所述闹铃时间段的末尾时控制所述干预装置40启动,或者,当人体结束快速眼动睡眠状态时控制所述干预装置40启动。
本实施例中,上述根据所述睡眠状态调用预设的干预策略,控制所述干预装置40输出干预信号调节人体的睡眠状态的步骤S3,包括:
S34、在指定的时间段控制蓝光发射器发射蓝光促进人体夜晚时分泌褪黑素。
如上述步骤S34所述,上述蓝光发射器可以发射蓝光,早上的蓝光刺激可以促进人体夜晚时分泌褪黑素,从而调节人体十几个小时后的下一次夜间睡眠。上述蓝光发射时间一般为清晨,其可以通过用户进行设定,比如,设置成每天太阳跃出地平线的时间,或固定在每天清晨6点钟的时间等。蓝光的照射时间长度同样可以根据使用要求进行设定。
本实施例中,上述根据所述睡眠状态调用预设的干预策略,控制所述干预装置40输出干预信号调节人体的睡眠状态的步骤S3,包括:
S35、当所述人体的睡眠状态为等待睡眠状态时,控制所述干预装置40输出指定节律的震动信号和/或音乐的助眠干预信号。
如上述步骤S35所述,可以通过生理信号传感器20采集到人体在枕头上的人体呼吸信号、心率信号、辗转信号等生理信号,可以根据这些信号判断人体是否处于等待睡眠状态,比如,用户刚将头枕到枕头上时,辗转信号会相对较多,当辗转信号减少到指定阈值后,可以判定人体处于等待睡眠状态,然后通过干预装置40输出指定频率的震动信号,以及有效促进人体进入睡眠的轻音乐等,以帮助用户快速进入睡眠,当检测到人体进入睡眠,则逐渐降低干预信号输出的强度,直到停止。
在一具体实施例中,设置于上述本体10中的各元器件等进行碎片化布置,以提高用户在使用上述枕头时的舒适度。本体10中的生理信号传感器20采集到突然的信号数据变化时,开始检测本体10上是否有人躺卧,如果有,则开始时刻分析采集到的人体生理信号,以确定人体的睡眠状态,当检测到人体处于等待睡眠状态时,通过干预装置40输出指定频率的震动信号和/或轻音乐促进人体快速进入睡眠;当检测到人体处于打鼾状态,则判断人体的身份,如果该身份有记录,则调用与其对应的干预策略进行止鼾,如调用该身份上一次止鼾时干预信号的输出强度输出干预信号,干预信号强度逐级变大,同时检测人体的打鼾状态,当打鼾状态消除时,停止所述干预装置40输出干预信号等;如果上述身份未确定,则直接使用一个较低的干预信号输出强度进行干预,并逐级增强干预信号的输出强度等。如果止鼾失败,则发送相应的报警信息给上位机,以便于用户在睡醒后对干预装置40进行设置等。当进入闹钟时间段后,如果人体处于浅度睡眠状态,则立刻启动干预装置40唤醒用户,如果在闹钟时间段内人体始终处于深度睡眠状态,则在闹钟时间段结束时启动干预装置40唤醒用户,唤醒人体的标识是人体离开枕头本体10。当进入蓝光照射的时间时,如在清晨太阳升起的时候发射控制蓝光发射器进行发射蓝光,促进人体夜晚时的褪黑素分泌,以调整调节人体在十几个小时后的下一次夜间睡眠。
本发明提供的枕头和睡眠干预方法,通过在枕头的本体10内设置生理信号传感器20,然后通过采集的人体生理信号判断人体是否处于睡眠姿态(头部压迫于枕头的本体10上),只有人体处于睡眠姿态才会判断人体的睡眠状态,检测到的人体睡眠状态更加准确,然后再根据睡眠状态调用预设的干预策略干预人体的睡眠状态,干预效果更佳。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。