CN106730238A - 一种环境自适应的智能辅助睡眠装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环境自适应的智能辅助睡眠装置及方法，包括设置在床上的智能头枕系统和智能床垫系统，其分别与中央控制系统相连接，智能头枕系统和智能床垫系统分别接收中央控制系统的指令辅助用户调整或改变睡眠姿势；床边还设置有虚拟现实影像系统和送风系统。本发明通过虚拟现实技术模拟真实的环境，以3D影像、立体声、自然风、真实气味、温度控制等丰富的暗示手段带给用户更好的睡眠体验；还能够全程保障用户处于最佳睡眠姿势，有效解决了睡眠中经常出现的压迫内脏、压迫四肢、呼吸不畅、打鼾等不利状态。

Description

一种环境自适应的智能辅助睡眠装置及方法
技术领域
本发明属于辅助睡眠技术领域，涉及一种环境自适应的智能辅助睡眠装置及方法。
背景技术
睡眠质量无疑是衡量身心健康的重要指标，睡眠不好不仅加重身体疲劳，更会造成心理压力，久而久之产生严重的连锁反应。而良好的睡眠质量可以帮助人们快速恢复身体，并获得更加深刻的幸福感。
研究显示，睡眠环境中的光强，噪声大小，噪声类型，温度，湿度，气味等因素都会影响到睡眠周期中深度睡眠期和快速眼动睡眠期(REM)的持续时间，而深度睡眠期和快速眼动睡眠期被科学界普遍认识为是人通过睡眠恢复体力和脑力的重要手段，是睡眠5个周期中最重要的两个。
因为睡眠环境对睡眠质量具有明显的影响，而睡眠质量决定着人们的身心健康，可见睡眠环境对生活的产生着十分重要的影响。在当今这个生活节奏较快的社会，若通过科技手段营造优越的睡眠环境以加强人民的睡眠质量，将积极的提升全民身心健康。
现有的睡眠辅助装置已能够通过对投影、声音、风、温湿度等参数的调解给予用户一个较好的睡眠环境，例如中国专利申请号为201510556062.5的“睡眠仓及其环境控制方法和系统”。但是存在以下不足：
1)影像系统为二维的平面投影，作为环境模拟手段，缺乏身临其境的真实感；2、影像系统为固定位置平面投影，无法根据用户在睡眠中随机出现的平躺、侧卧等姿态调整图像位置，智能化不足；3)、采用传统卧具，不能根据用户的睡眠姿势调整卧具的形态，无法做到全方位契合用户的身体。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种环境自适应的智能辅助睡眠装置及方法，通过虚拟现实技术模拟真实的环境，提高睡眠质量。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种环境自适应的智能辅助睡眠装置，包括设置在床上的智能头枕系统和智能床垫系统，其分别与中央控制系统相连接，智能头枕系统和智能床垫系统分别接收中央控制系统的指令辅助用户调整或改变睡眠姿势；床边还设置有虚拟现实影像系统和送风系统，其分别与中央控制系统相连接，虚拟现实影像系统接收中央控制系统的指令播放自然环境的虚拟现实视频，送风系统接收中央控制系统的指令改变送风量，模拟自然风的吹拂。
所述的智能头枕系统包括底部设有电子升降装置的枕体，枕体内设有电子控制导轨，设置在枕体表面的移动式枕托与电子控制导轨滑动连接，移动式枕托接收中央控制系统的指令在电子控制导轨上左右滑动；电子升降装置根据中央控制系统的指令升降枕体，辅助用户改变睡眠姿势。
所述的电子控制导轨为中间低两端高的弧形导轨，移动式枕托随用户侧头时被动左右滑动；所述的移动式枕托设有脑电波采集装置和枕托位置及受压检测装置，枕托位置及受压检测装置检测用户侧头的动作数据并传给中央控制系统，并接收中央控制系统的指令辅助用户改变睡眠姿势；脑电波采集装置采集用户的脑电信息，作为判定用户情绪状况的条件，为催眠暗示工作提供针对用户的情绪参数。
所述的枕体内还设有心电呼吸波采集装置、鼾声采集装置、立体声播放装置和气味发生装置；
心电呼吸波采集装置采集用户的心电信息，作为判定用户情绪状况的条件，为催眠暗示工作提供针对用户的情绪参数；
所述的立体声播放装置根据接收中央控制系统的指令，播放模拟自然环境的声音；
所述的气味发生装置内设有多种气味包，根据中央控制系统的指令，气味包散发模拟自然环境中的气味。
所述的智能床垫系统包括设有温度控制装置的柔性床体，柔性床体底部设有电子升降器阵列，电子升降器顶端设有床体受压传感器。
所述的柔性床体根据中央控制系统的指令将床表面温度保持在20～45℃之间的设定温度；电子升降器阵列根据中央控制系统的指令调整床体表面的弧度和高度，调整用户的睡眠姿势或辅助其翻身；床体受压传感器检测床体表面各点上受到压力的数据，并传送给中央控制系统，由中央控制系统判断用户的睡眠姿势，依据是否有局部压力过大的情况判断是否存在四肢或内脏受挤压的现象出现。
所述的虚拟现实影像系统采用虚拟现实设备，包括虚拟现实眼罩、CRT终端液晶光闸眼镜或虚拟现实头盔，根据中央控制系统的指令，播放真实自然环境的虚拟现实视频。
所述的中央控制系统还与互联网相连接，记录获取的全部参数，并以大数据手段对用户的各项睡眠指标及健康状况进行评定，根据评定结果给予用户健康指导意见，并针对用户情绪状况进行反馈式催眠暗示。
一种所述环境自适应的智能辅助睡眠装置的反馈式睡眠姿势调节方法，包括以下操作：
1)通过智能头枕系统内设置的枕托位置及受压检测装置、脑电波采集装置、心电呼吸波采集装置和鼾声采集装置，以及智能床垫系统的床体受压传感器实时检测用户姿势及生理参数；
2)各检测部件将采集的信息传送至中央控制系统，中央控制系统根据接收的信息判定用户的睡眠姿势是平躺还是侧躺，四肢内脏受挤压情况，是否有翻身趋势；
3)中央控制系统根据判定信息及接收的用户情绪状况、呼吸心电状况及鼾声大小信息，通过智能头枕系统的电子升降系统、智能床垫系统的电子升降器阵列来改变枕头高度和床体曲面形状，以契合用户姿势，保护骨骼及脏器；
4)中央控制系统通过智能头枕系统的电子控制导轨控制移动式枕托水平滑动，并通过步骤3)中的方式使床体局部倾斜，促使用户翻身，或在检测到用户有翻身趋势时辅助其翻身；
5)中央控制系统实时跟踪用户的鼾声大小，若超过设定阈值，则通过步骤3)、4)的方式调整睡眠姿势直到发现使用户鼾声最小的个性化健康睡眠姿势，保持呼吸通畅，防止打鼾；
6)若中央控制系统监测到呼吸心电及脑电出现明显特征波形，则通过步骤3)、4)的方式主动改变用户睡眠姿势，保障用户的睡眠健康与安全。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种环境自适应的智能辅助睡眠系统和方法，通过虚拟现实技术模拟真实的环境，以3D影像、立体声、自然风、真实气味、温度控制等丰富的暗示手段带给用户更好的睡眠体验；模拟真实世界，通过覆盖视觉、听觉、嗅觉、触觉、温度感觉等全部感受器官，使用户感受到更加栩栩如生的模拟世界，进一步增加用户睡眠的舒适感受；
本发明通过智能头枕系统和智能床垫系统，实时检测用户睡眠姿势及心脑电呼吸波形鼾声大小等信息，并通过移动枕托，改变枕头高度，改变床体曲面结构的方式主动调整用户姿势；通过智能头枕系统和智能床垫系统实时监控用户睡眠中的身体姿势及心脑电、呼吸波形、鼾声等信息，根据上述实时信息，以实时反馈的方式为用户转动枕托，调整枕头高度、改变床体曲面形状来主动改变用户睡眠姿势、帮助用户翻身，全程保障用户处于最佳睡眠姿势，有效解决了睡眠中经常出现的压迫内脏、压迫四肢、呼吸不畅、打鼾等不利状态，并有效的缓解了用户在佩戴体积较大的虚拟现实装备时可能产生的头部不适，翻身困难等问题。
本发明提供的一种环境自适应的智能辅助睡眠系统和方法，能够使用户在佩戴体积较大重量较大的虚拟现实装备睡眠的情况下，能够无阻力轻松的侧头翻身；进一步通过大数据手段对用户的各项睡眠指标及健康状况进行评定，推送最合适的健康资讯；还通过心脑电分析用户情绪情况，并通过虚拟现实手段进行针对性催眠暗示，效果由于传统催眠。
附图说明
图1是本发明所述的睡眠辅助虚拟现实系统结构框图；
图2是本发明所述的智能头枕系统内部结构图；
图3是本发明所述的智能头枕系统的移动式枕托左右移动时的侧面结构图；
图4是本发明所述的智能头枕系统结构框图；
图5是本发明所述的智能床垫系统内部结构图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1～图5，一种环境自适应的智能辅助睡眠装置，包括设置在床上的智能头枕系统2和智能床垫系统3，其分别与中央控制系统1相连接，智能头枕系统2和智能床垫系统3分别接收中央控制系统1的指令辅助用户调整或改变睡眠姿势；床边还设置有虚拟现实影像系统4和送风系统5，其分别与中央控制系统1相连接，虚拟现实影像系统4接收中央控制系统1的指令播放自然环境的虚拟现实视频，送风系统5接收中央控制系统1的指令改变送风量，模拟自然风的吹拂。
进一步的，所述的智能头枕系统2包括底部设有电子升降装置8的枕体，枕体内设有电子控制导轨7，设置在枕体表面的移动式枕托6与电子控制导轨7滑动连接，移动式枕托6接收中央控制系统1的指令在电子控制导轨7上左右滑动；电子升降装置8根据中央控制系统1的指令升降枕体，辅助用户改变睡眠姿势。
所述的电子控制导轨7为中间低两端高的弧形导轨，移动式枕托6随用户侧头时被动左右滑动；所述的移动式枕托6设有脑电波采集装置9和枕托位置及受压检测装置14，枕托位置及受压检测装置14检测用户侧头的动作数据并传给中央控制系统1，并接收中央控制系统1的指令辅助用户改变睡眠姿势；脑电波采集装置9采集用户的脑电信息，作为判定用户情绪状况的条件，为催眠暗示工作提供针对用户的情绪参数。
所述的枕体内还设有心电呼吸波采集装置10、鼾声采集装置11、立体声播放装置12和气味发生装置13；
心电呼吸波采集装置10采集用户的心电信息，作为判定用户情绪状况的条件，为催眠暗示工作提供针对用户的情绪参数；
所述的立体声播放装置12根据接收中央控制系统1的指令，播放模拟自然环境的声音；
所述的气味发生装置13内设有多种气味包，根据中央控制系统1的指令，气味包散发模拟自然环境中的气味。
进一步的，所述的智能床垫系统3包括设有温度控制装置的柔性床体15，柔性床体15底部设有电子升降器阵列16，电子升降器顶端设有床体受压传感器17。
所述的柔性床体15根据中央控制系统1的指令将床表面温度保持在20～45℃之间的设定温度；电子升降器阵列16根据中央控制系统1的指令调整床体表面的弧度和高度，调整用户的睡眠姿势或辅助其翻身；床体受压传感器17检测床体表面各点上受到压力的数据，并传送给中央控制系统1，由中央控制系统1判断用户的睡眠姿势，依据是否有局部压力过大的情况判断是否存在四肢或内脏受挤压的现象出现。
进一步的，所述的虚拟现实影像系统4采用虚拟现实设备，包括虚拟现实眼罩、CRT终端液晶光闸眼镜或虚拟现实头盔，根据中央控制系统1的指令，播放真实自然环境的虚拟现实视频。
所述的中央控制系统1还与互联网相连接，记录获取的全部参数，并以大数据手段对用户的各项睡眠指标及健康状况进行评定，根据评定结果给予用户健康指导意见，并针对用户情绪状况进行反馈式催眠暗示。
下面给出具体的实施例
参见图1，中央控制系统1与智能头枕系统2，智能床垫系统3，虚拟现实影像系统4，送风系统5通过有线通信连接。
智能头枕系统2枕体表面装有移动式枕托6，移动式枕托内具有脑电波采集装置9和枕托位置及受压检测装置14，用户睡眠时枕在该枕托上，移动式枕托6与枕体内部的电子控制导轨7硬性连接，可在电子控制导轨7上按照中央控制系统1的指令主动左右滑动(如图3所示)，也可以按照枕在该枕托上的用户侧头时产生的摩擦力被动左右滑动，然后通过枕托位置及受压检测装置14检测用户侧头的动作数据并传给中央控制系统1，根据中央控制系统的指令辅助用户侧头转身；脑电波采集装置9采集用户的脑电信息，该信息连同心电波信息共同作为判定用户情绪状况的条件，为催眠暗示工作提供针对用户的情绪参数。
智能头枕系统2的枕体底部装有电子升降系统8，电子升降系统8根据中央控制系统的指令使该枕头升降，帮助用户改变睡眠姿势。
智能头枕系统2枕体内部具有心电呼吸波采集装置10，鼾声采集装置11，立体声播放装置12，气味发生装置13。所述的立体声播放装置12，按中央控制系统1的命令，为用户播放真实的自然环境声音。气味发生装置13装有10种以上环境的气味包，按中央控制系统1的命令，为用户散发真实自然环境中的气味。
智能床垫系统3采用具有温度控制功能的柔性床体结构15，可将床表面温度保持在20℃～45℃中的任意温度；整个床体装有密集的电子升降器阵列16，可根据中央控制系统1的指令将床体表面调整成不同的弧度，不同的高度，以调整用户的睡眠姿势或辅助其翻身；电子升降器阵列16中任一电子升降器顶端装有床体受压传感器17，检测床体表面各点上受到压力的数据，传送给中央控制系统1，由中央控制系统1判断用户的睡眠姿势，通过是否有局部压力过大的情况判断是否存在四肢或内脏受挤压的现象出现。
中央控制系统1，储存有10种以上不同现实环境的视频、声音、气味、风速、温度信息，按用户选择将环境信息发送至虚拟现实影像系统4，送风系统5，立体声播放装置12，气味发生装置13和具有温度控制功能的柔性床体15中。通过进行虚拟现实视频播放，声音播放，气味产生，自然风吹送，温度调控等手段，模拟出用户喜爱的睡眠真实环境，如：星空下的草原，微风中的森林，开满油菜花的田野等，具有强烈的身临其境感。
如图1所示，虚拟现实影像系统4采用虚拟现实眼罩、CRT终端液晶光闸眼镜、虚拟现实头盔等虚拟现实设备，按中央控制系统1的指令，为用户播放真实自然环境的虚拟现实视频，如：星空，草原，森林等。
立体声播放装置12，按中央控制系统1的指令，为用户播放真实的自然环境声音，如：风声，鸟叫，水流，雨点，树叶响动等。
气味发生装置13装有10种以上环境的气味包，按中央控制系统1的指令，为用户散发真实自然环境中的气味，如：花香的味道，树叶清香的味道，海风吹拂的气味，雨后土壤的味道等。
送风系统5按中央控制系统1的指令不断改变送风量，模拟自然风不断变化的吹拂效果，如：春风拂面，秋风送爽等。
中央控制系统1与互联网连接，记录获取的全部参数，并以大数据手段对用户的心肺健康程度，睡眠周期，鼾声大小，情绪状况等健康状况指标进行评定，根据评定结果给予用户健康指导意见，并通过图像、声音、气味等方式针对用户情绪状况进行反馈式催眠暗示，给予用户心灵关怀。
所述环境自适应的智能辅助睡眠装置的反馈式睡眠姿势调节方法，包括以下操作：
A、通过智能头枕系统2和智能床垫系统3的枕托位置及受压检测装置14，床体受压传感器17，脑电波采集装置9，心电呼吸波采集装置10，鼾声采集装置11实时检测用户姿势及生理参数；
B、将全部信息传送至中央控制系统1，判定用户的睡眠姿势(平躺、侧躺)，四肢内脏受挤压情况，是否有翻身趋势，情绪状况、呼吸心电状况、鼾声大小等信息；
C、根据所获信息，通过智能头系统2和智能床垫系统3的电子升降系统8，电子升降器阵列16来不断改变枕头高度和床体曲面形状，完美契合用户姿势，保护骨骼及脏器；
D、根据所获信息，通过智能头枕系统2的电子控制导轨7控制移动式枕托6水平滑动，并通过步骤C中的方式使床体局部倾斜，促使用户翻身，或在检测到用户有翻身趋势时辅助其翻身，尤其在用户佩戴体积较大的虚拟现实装备时；
E、时刻跟踪用户的鼾声大小，若超过设定阈值，则不断通过步骤C、D中方式调整睡眠姿势直到发现使用户鼾声最小的个性化健康睡眠姿势，保持呼吸通畅，以防止打鼾；
F、若呼吸心电及脑电出现明显特征波形，判断用户的生理状况，识别其是否处于呼吸不畅，心脏受压，心脏病发作，情绪极度恐惧等等不良状态中，若出现上述不良状态，通过步骤C、D中方式主动改变用户睡眠姿势，并检测不良状态是否得到缓解，若未得到缓解，则可以随时通过智能床垫系统的电子升降器阵列16快速上下移动来唤醒用户，充分保障用户的睡眠健康与安全。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种环境自适应的智能辅助睡眠装置，其特征在于，包括设置在床上的智能头枕系统(2)和智能床垫系统(3)，其分别与中央控制系统(1)相连接，智能头枕系统(2)和智能床垫系统(3)分别接收中央控制系统(1)的指令辅助用户调整或改变睡眠姿势；床边还设置有虚拟现实影像系统(4)和送风系统(5)，其分别与中央控制系统(1)相连接，虚拟现实影像系统(4)接收中央控制系统(1)的指令播放自然环境的虚拟现实视频，送风系统(5)接收中央控制系统(1)的指令改变送风量，模拟自然风的吹拂。
2.如权利要求1所述的环境自适应的智能辅助睡眠装置，其特征在于，所述的智能头枕系统(2)包括底部设有电子升降装置(8)的枕体，枕体内设有电子控制导轨(7)，设置在枕体表面的移动式枕托(6)与电子控制导轨(7)滑动连接，移动式枕托(6)接收中央控制系统(1)的指令在电子控制导轨(7)上左右滑动；电子升降装置(8)根据中央控制系统(1)的指令升降枕体，辅助用户改变睡眠姿势。
3.如权利要求2所述的环境自适应的智能辅助睡眠装置，其特征在于，所述的电子控制导轨(7)为中间低两端高的弧形导轨，移动式枕托(6)随用户侧头时被动左右滑动；所述的移动式枕托(6)设有脑电波采集装置(9)和枕托位置及受压检测装置(14)，枕托位置及受压检测装置(14)检测用户侧头的动作数据并传给中央控制系统(1)，并接收中央控制系统(1)的指令辅助用户改变睡眠姿势；脑电波采集装置(9)采集用户的脑电信息，作为判定用户情绪状况的条件，为催眠暗示工作提供针对用户的情绪参数。
4.如权利要求2或3所述的环境自适应的智能辅助睡眠装置，其特征在于，所述的枕体内还设有心电呼吸波采集装置(10)、鼾声采集装置(11)、立体声播放装置(12)和气味发生装置(13)；
心电呼吸波采集装置(10)采集用户的心电信息，作为判定用户情绪状况的条件，为催眠暗示工作提供针对用户的情绪参数；
所述的立体声播放装置(12)根据接收中央控制系统(1)的指令，播放模拟自然环境的声音；
所述的气味发生装置(13)内设有多种气味包，根据中央控制系统(1)的指令，气味包散发模拟自然环境中的气味。
5.如权利要求1所述的环境自适应的智能辅助睡眠装置，其特征在于，所述的智能床垫系统(3)包括设有温度控制装置的柔性床体(15)，柔性床体(15)底部设有电子升降器阵列(16)，电子升降器顶端设有床体受压传感器(17)。
6.如权利要求5所述的环境自适应的智能辅助睡眠装置，其特征在于，所述的柔性床体(15)根据中央控制系统(1)的指令将床表面温度保持在20～45℃之间的设定温度；电子升降器阵列(16)根据中央控制系统(1)的指令调整床体表面的弧度和高度，调整用户的睡眠姿势或辅助其翻身；床体受压传感器(17)检测床体表面各点上受到压力的数据，并传送给中央控制系统(1)，由中央控制系统(1)判断用户的睡眠姿势，依据是否有局部压力过大的情况判断是否存在四肢或内脏受挤压的现象出现。
7.如权利要求1所述的环境自适应的智能辅助睡眠装置，其特征在于，所述的虚拟现实影像系统(4)采用虚拟现实设备，包括虚拟现实眼罩、CRT终端液晶光闸眼镜或虚拟现实头盔，根据中央控制系统(1)的指令，播放真实自然环境的虚拟现实视频。
8.如权利要求1所述的环境自适应的智能辅助睡眠装置，其特征在于，所述的中央控制系统(1)还与互联网相连接，记录获取的全部参数，并以大数据手段对用户的各项睡眠指标及健康状况进行评定，根据评定结果给予用户健康指导意见，并针对用户情绪状况进行反馈式催眠暗示。
9.一种权利要求1所述环境自适应的智能辅助睡眠装置的反馈式睡眠姿势调节方法，其特征在于，包括以下操作：
1)通过智能头枕系统(2)内设置的枕托位置及受压检测装置(14)、脑电波采集装置(9)、心电呼吸波采集装置(10)和鼾声采集装置(11)，以及智能床垫系统(3)的床体受压传感器(17)实时检测用户姿势及生理参数；
2)各检测部件将采集的信息传送至中央控制系统(1)，中央控制系统(1)根据接收的信息判定用户的睡眠姿势是平躺还是侧躺，四肢内脏受挤压情况，是否有翻身趋势；
3)中央控制系统(1)根据判定信息及接收的用户情绪状况、呼吸心电状况及鼾声大小信息，通过智能头枕系统(2)的电子升降系统(8)、智能床垫系统(3)的电子升降器阵列(16)来改变枕头高度和床体曲面形状，以契合用户姿势，保护骨骼及脏器；
4)中央控制系统(1)通过智能头枕系统(2)的电子控制导轨(7)控制移动式枕托(6)水平滑动，并通过步骤3)中的方式使床体局部倾斜，促使用户翻身，或在检测到用户有翻身趋势时辅助其翻身；
5)中央控制系统(1)实时跟踪用户的鼾声大小，若超过设定阈值，则通过步骤3)、4)的方式调整睡眠姿势直到发现使用户鼾声最小的个性化健康睡眠姿势，保持呼吸通畅，防止打鼾；
6)若中央控制系统(1)监测到呼吸心电及脑电出现明显特征波形，则通过步骤3)、4)的方式主动改变用户睡眠姿势，保障用户的睡眠健康与安全。
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