CN107920753B

CN107920753B - 睡眠监控

Info

Publication number: CN107920753B
Application number: CN201780002948.2A
Authority: CN
Inventors: 苏婧; R·希尔比希; 石军; 魏慧斌
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2021-08-27
Anticipated expiration: 2037-05-08
Also published as: RU2679867C1; EP3316765B1; US10420501B2; US20190059807A1; WO2017194450A1; EP3316765A1; JP6553824B2; CN107920753A; JP2019519277A

Abstract

公开了用于监控对象睡眠的睡眠监控系统(10)。系统包括CO₂传感器(21)和通信地耦合到CO₂传感器的处理器(31)，其中处理器适于根据由CO₂传感器产生的传感器数据监控CO₂浓度；以及从被监控的CO₂浓度得出睡眠模式信息，其中睡眠模式信息至少包括对对象清醒的指示和对对象入睡的指示。还公开了睡眠监控方法和计算机程序产品。

Description

睡眠监控

技术领域

本发明涉及用于监控对象睡眠的睡眠监控系统。

本发明还涉及监控对象睡眠的方法。

本发明还涉及有助于对象睡眠的监控的计算机程序产品。

背景技术

睡眠是我们生活的重要部分。它确保我们的身体休息以及可以修复，从而是长期健康的关键。因此，人们(即对象)适当地睡眠是重要的。没有适当的睡眠，慢性健康问题可能出现。出于这个原因，很多解决方案已经被提出来帮助对象对睡眠的监控，例如诊断睡眠障碍或者通过在对象睡眠的有限空间中创建环境来改善睡眠过程以提高对象的睡眠质量。

例如，CN203101953A公开了一种设备，该设备包括用于检测对象脑电波的脑电波检测装置、以及被布置成分析这些脑电波以检测各个睡眠阶段的控制器，该设备被布置为控制空调、加湿器和/或照明控制器以响应于检测到的睡眠阶段来改善对象的睡眠。

US2016/015315A1公开了一种睡眠辅助系统以监控和辅助用户的睡眠。当系统被患有疾病的人、老人和/或孕妇使用并且出现意外情况时，系统向第三人提供警报。感测单元、床边设备和移动终端监控睡眠周期和/或改善用户的睡眠。系统为用户提供对个体睡眠模式的更好的了解以及关于环境影响睡眠质量的信息。

US2011/190594A1公开了一种用于监控患者睡眠活动的装置。由于通信设备使得医疗专业人员能够远程通讯和评估患者，该装置提供了更准确的诊断和更有效的治疗，同时减少了每位患者用于治疗所需的临床医师的时间。由于显示和处理单元跟踪患者的环境状况或状况的改变发生的时间点，允许状况改变的持续时间和频率两者都被测量。

这种设备的缺点是它们需要与试图睡眠的对象身体接触。类似的解决方案，例如压力传感器等被安装到对象试图睡眠的床垫上的解决方案，在一定程度上面临同样的问题或可能面临精度问题。这种身体接触可能会感觉不舒服，并由此导致被监控对象的睡眠中断。因此，需要睡眠监控系统能够以更不受察觉的方式监控睡眠。

发明内容

本发明设法提供睡眠监控系统，该睡眠监控系统不需要与睡眠对象身体接触而能获取准确的睡眠信息。

本发明进一步设法提供监控对象睡眠的方法，该方法不需要与睡眠对象身体接触而能获取准确的睡眠信息。

本发明还进一步设法提供计算机程序产品，该计算机程序产品有助于在计算设备上实施这种方法。

根据一个方面，提供了用于监控对象睡眠的睡眠监控系统，该睡眠监控系统包括CO₂传感器和通信地耦合到CO₂传感器的处理器，其中处理器适于根据由CO₂传感器产生的传感器数据监控CO₂浓度；并且从被监控的CO₂浓度导出睡眠模式信息，其中睡眠模式信息至少包括对对象清醒的指示和对对象入睡的指示。

本发明基于这样的认识：对象(即人)排出的CO₂的量，随着该对象活动状态而变化，可以被用于准确地确定对象是清醒的还是入睡了。因此，通过利用传感器监控CO₂水平并且利用处理器处理被监控的CO₂水平，睡眠模式信息可以被导出，而不需要接触正在被监控的对象。

在实施例中，处理器适于在被监控的CO₂浓度的增加速率大于第一阈值时提供对对象清醒的指示；以及在被监控的CO₂浓度的增加速率低于第一阈值时提供对对象入睡的指示。例如，处理器可以适于通过睡眠监控系统的现场校准来确定第一阈值。

睡眠监控系统可以进一步包括用于产生对对象试图睡眠的指示的另一传感器，其中处理器适于从由CO₂传感器和另一传感器产生的传感器数据导出睡眠模式信息。这例如有益于睡眠监控系统被配置成确定对象的睡眠效率度量的情况，其中由另一传感器提供的传感器数据可以被用于确定对象开始试图入睡的时间点或确定对象清醒的时间点。例如，另一传感器可以是光传感器、声音传感器或用户接口传感器。

在实施例中，睡眠模式信息进一步包括对睡眠效率的指示。这种指示可以被用于确定对象睡眠的效率或质量，其例如可有利于确定对象的某些生理症状(诸如慢性疲劳)是否可以通过中断的睡眠模式而被解释。

处理器可以适于从第一时间段和第二时间段中计算对睡眠效率的指示，该第一时间段以对对象试图睡眠的指示起始并且以对对象起床的指示终止，第二时间段以对对象入睡的指示起始并且以对对象清醒的指示终止，对对象清醒的指示跟随对对象入睡的指示。

在实施例中，处理器进一步适于从针对对象的根据被监控的CO₂浓度的所述传感器数据中识别睡眠阶段。通过确定特定的睡眠阶段，例如浅睡眠或深睡眠，有助于睡眠监控系统优化对象的睡眠状况。

为此，处理器可以适于在被监控的CO₂浓度的增加速率大于第一阈值时识别对象清醒；当被监控的CO₂浓度的增加速率在第一阈值与第二阈值之间时识别浅睡眠阶段；以及当被监控的CO₂浓度的增加速率低于第二阈值时识别深睡眠阶段。

睡眠监控系统可以适于响应于特定睡眠阶段的确定而创建特定的睡眠环境，以便于优化对象的睡眠状况。例如，睡眠监控系统可以进一步包括用于为所述对象创建感觉刺激的输出设备，其中处理器进一步适于响应于被识别的睡眠阶段而生成用于输出设备的控制信号。例如，输出设备可以包括气味释放设备、声音输出设备和光输出设备中的至少一者。

睡眠监控设备的处理器可以进一步适于在对象的唤醒时间之前的限定时间量期间生成用于输出设备的控制信号。以这种方式，愉悦的环境可以被创造用于对象醒来，这可以在开始新的一天时改善对象的健康。

睡眠监控系统可以包括用于创建相应的感觉刺激的多个不同的输出设备，其中处理器进一步适于根据被识别的睡眠阶段生成用于一个或多个选定的输出设备的控制信号。以这种方式，动态睡眠环境可以被创建，在该动态睡眠环境中，根据被识别的睡眠阶段产生了相应的感觉刺激，以便针对该特定睡眠阶段创建最佳的睡眠条件。

例如，睡眠监控系统可以进一步包括风扇，其中处理器进一步适于响应于被识别的睡眠阶段而生成针对所述风扇的另一控制信号。

在至少一些实施例中，睡眠监控系统至少部分地包含在空气净化装置、呼吸器装置或加湿装置中。这具有的优点是提供了双重目的的装置，通过将睡眠监控系统的至少一部分包含在上述装置中，这些装置可以在对象睡眠的有限空间中生成适合于对象的特定睡眠阶段的环境。

在实施例中，睡眠监控系统包括具有CO₂传感器的第一设备和具有处理器的第二设备，第一设备和第二设备各自包括用于在第一设备和第二设备之间建立无线通信链路的无线通信模块，其中第二设备是可穿戴设备或移动通信设备。这种模块化系统是特别灵活的，并且例如考虑到睡眠监控数据被收集在与传感器分离的位置中，使得紧凑的传感器可以被提供，其可以紧邻待监控对象而被放置以便改善睡眠监控的准确性。

根据另一方面，提供了监控对象睡眠的方法，方法包括接收被测量出的CO₂浓度；以及从被测量出的CO₂浓度导出睡眠模式信息，其中睡眠模式信息包括至少提供对对象清醒的指示和对对象入睡的指示。利用该方法，能够在不接触对象的情形下获取关于对象是否入睡的有价值的信息，这降低了对象被睡眠监控方法打扰的风险。

导出睡眠模式信息可以包括在被监控的CO₂浓度的增加速率大于第一阈值时提供对对象清醒的指示；以及在被监控的CO₂浓度的增加速率低于第一阈值时提供对对象入睡的指示。这是确定对象是入睡还是清醒的直接方式，第一阈值可以以直接的方式例如通过校准被限定。

导出睡眠模式信息可以包括确定睡眠效率或确定所述对象的睡眠阶段。例如，确定睡眠效率可以包括：从第一时间段和第二时间段中计算对睡眠效率的指示，第一时间段以对对象试图睡眠的指示起始并且以对对象起床的指示终止，第二时间段以对对象入睡的指示起始并且以跟随对对象入睡的指示的、对对象清醒的指示终止。这种睡眠效率的指示可以提供关于对象睡眠质量的有价值的信息，该信息例如可以被用于找出诸如慢性疲劳的某些生理症状的原因和/或改善对象的睡眠状况以便于提高睡眠效率。

为了创建特定地适当睡眠条件，方法可以进一步包括响应于所述对象的被确定的睡眠阶段而触发用于所述对象的预定的感觉刺激的产生。这种预定的感觉刺激可以是出厂设置，或者备选地，方法可以包括从用户接收感觉刺激程序；以及根据被接收的感觉刺激程序生成预定的感觉刺激，使得方法可以产生被特定用户感觉特定地愉快的睡眠环境。

根据又一方面，提供了包括计算机可读存储介质的计算机程序产品，该计算机可读存储介质具有包含在其上的计算机可读程序指令，当在根据本发明实施例的睡眠监控系统的处理器上执行时，计算机可读程序指令使得处理器实施根据本发明实施例的方法。这种计算机程序产品有助于现存的计算设备作为根据本发明的实施例的睡眠监控系统的一部分的配置。

附图说明

参照附图，通过非限制性示例更详细地描述本发明的实施例，其中：

图1示意性地描绘根据实施例的睡眠监控系统；

图2是描绘与不同的意识状态相关联的通常的人体换气量的曲线图；

图3是描绘针对人在其中活动的房间的被测量的室内CO₂水平的曲线图；

图4是描绘针对人在其中清醒但在休息的房间的被测量的室内CO₂水平的曲线图；

图5是描绘针对人在其中入睡的房间的被测量的室内CO₂水平的曲线图；

图6是示意性地描绘人的通常睡眠周期期间的各个睡眠阶段的框图；

图7示意性地描绘根据另一实施例的睡眠监控系统；

图8示意性地描绘根据又一实施例的睡眠监控系统；

图9是根据实施例的睡眠监控方法的流程图；以及

图10是根据实施例的睡眠监控方法的流程图。

具体实施方式

应该理解，附图仅仅是示意性的，并且不是按比例绘制的。还应该理解的是，所有附图中使用相同的附图标记指示相同或相似的部分。

图1示意性地描绘根据实施例的睡眠监控系统10。睡眠监控系统10适合于监控有限空间(诸如卧室)中的对象的睡眠，睡眠监控系统10的传感器设备20被定位在该有限空间中。传感器设备20至少包括CO₂传感器21，以及可以包括一个或多个另外的传感器23——可以包括光传感器、声音传感器(例如麦克风)、用户输入传感器(例如用户接口)等等。

传感器设备20可以是独立的设备，例如传感器盒等，其可以被定位成紧邻被监控的对象。例如，传感器设备20的尺寸可以使得它能够被夹在或以其它方式被固定到床上(例如对象睡眠的床的床头板上)，使得在由对象呼出的CO₂扩散到有限空间(例如对象睡眠的卧室)内的空气的总体积中之前、能够利用传感器设备20精确地监控由对象呼出的CO₂引起的CO₂浓度的变化，传感器设备20被定位在所述有限空间内。在备选的实施例中，传感器设备20可以形成适于改变有限空间内的环境条件的装置的一部分，如下文将更详细解释的。例如，这种装置可以适用于调节有限空间中的环境(空气)中的纯度、湿度、温度和气味水平中的至少一者。这种功能例如可以被包括在空气净化装置、空气调节装置、空气加湿装置、气味释放装置、或包括一个或多个上述功能的任何装置中。

睡眠监控系统10通常包括包含处理器31的计算设备30。如图1所示，计算设备30可以是独立于传感器设备20的设备。例如，计算设备30可以是任何合适的计算设备，诸如个人电脑(例如台式电脑或笔记本电脑)、平板电脑、个人数码助理、诸如智能手机的移动通信设备、诸如智能手表的可穿戴智能设备等等。计算设备30可以与传感器设备20形成组件。在这种组件中，计算设备30可以是独立的实体，或者可以形成适于改变有限空间内的环境条件的装置的一部分，即，这种装置可以包括处理器31。处理器31可以是任何合适的处理器，例如通用处理器或专用处理器。计算设备30还可以包括通信地耦合到处理器31的数据存储设备33。

计算设备30被配置为与传感器设备20通信，以获取对象位于其中的有限空间中的由CO₂传感器21确定的CO₂水平。CO₂传感器21和另外的(多个)传感器23(如果存在)通过通信链路25而通信地耦合至计算设备30，使得处理器31能够接收来自这类传感器的传感器读数。这样的通信链路例如在传感器21、23集成至计算设备30的情形中可以是有线通信链路，或者例如在传感器21、23相对计算设备30而被定位于不同的设备中(例如被定位在单独的传感器设备20中)的情形下可以是无线通信链路。为此，通过这种无线通信链路而通信地耦合的各个设备可以包括无线收发器(未示出)。所述设备可以使用任何适当的无线通信协议，例如蓝牙、Wi-Fi、诸如2G、3G、4G或5G的移动通信协议、适当的近场通信(NFC)协议或专有协议，通过它们各自的无线收发器彼此通信。在这种无线通信的情况下，各个设备可以彼此直接通信，或者可以通过诸如无线网桥、路由器、集线器等媒介彼此通信。在这样的各个设备之间的有线的或无线的通信的任何适当的实施例都可以被预期。

处理器31还可以通信地耦合至数据存储设备33，这里示出形成为计算设备30的一部分。这种数据存储设备可以是用于存储数字数据的任何适当的设备，例如随机存取存储器、高速缓存存储器、闪速存储器、固态存储设备、诸如硬盘的磁存储设备、光存储设备等等。备选地，数据存储设备33可以与计算设备30分离，例如，处理器31能够通过诸如LAN或因特网的网络读取网络存储设备或云存储设备。处理器31可以将从连接的传感器21、23接收的传感器数据存储在数据存储设备中，以便收集和存储针对有限空间中的对象获取的历史睡眠信息，例如用于分析该对象的睡眠效率，如下文将更详细解释的。

在图1中，计算设备30还包括受控于处理器31的感觉输出设备35。这种感觉输出设备可以是能够产生能被人类感官之一检测到的输出的任何设备。例如，感觉输出设备35可以适合于产生可见或可听的输出。处理器31可以适于生成指示利用处理器31确定的对象的睡眠效率的控制信号，该控制信号触发感觉输出设备35以产生指示确定的睡眠效率的感觉输出。例如，感觉输出设备35可以包括适于显示对象的确定的睡眠效率(或睡眠效率历史)的显示器。

图2提供了检测不同意识状态的能力的概念验证，即对象清醒与对象睡着之间的区别。图2描绘了识别三个睡眠阶段的曲线图。阶段I是清醒的，阶段II是向睡眠状态的过渡，阶段III是睡眠状态，其中X轴线显示时间(以分钟为单位)，而Y轴线显示对象的换气(以l/min为单位)。因此，该曲线图清楚地描绘了对象从清醒状态进入睡眠状态时换气(呼吸)体积的明显减少。因此，从清醒状态到睡眠状态的CO₂排出量也因而减少了。在单位时间段内由被监控对象排出的CO₂的监控量能够被用作对对象是清醒还是睡着的指征。例如，如果在这样的单位时间段内的CO₂排出量超出限定阈值，这可以被认为是对对象清醒的指示，反之如果在这样的单位时间段内的CO₂排出量低于这个限定阈值，这可以被认为是对对象睡着的指示。

使用对CO₂水平的监控来监控对象的睡眠的可行性由图3至图5进一步证明，其中，在相同的有限空间(即具有29.25立方米恒定容积的空间)内，利用CO₂传感器在一段时间内监控对象在运动(图3)、休息(图4)和睡眠(图5)期间的CO₂排出水平，通过不透气地密封的门窗使有限空间内的CO₂损失最小化。在运动期间，被监控的CO₂水平转换为16.5ppm/min的CO₂增加速率。在休息状态中(即对象清醒但在休息中)，被监控的CO₂水平转换为3.0ppm/min的CO₂增加速率，而在对象的睡眠状态中，被监控的CO₂水平转换为1.6ppm/min的CO₂增加速率。

如将立刻理解的，这些CO₂增加速率的绝对值依赖于多个因素，诸如有限空间的容积、被监控对象的体重和/或肺容量、有限空间中CO₂的损失速率等等。然而，图3至图5中的数据清楚地证明了，对于特定的对象，有限空间中CO₂水平上升的速率在被监控对象的各种生理状态之间存在明显差异。因此，清楚地证明了，通过确定CO₂水平的增加速率并且将该速率与限定阈值进行比较，能够确定被监控对象的生理状态，例如对象是清醒的或者是睡着的。

此外，众所周知的，与深睡眠状态中的人相比，浅睡眠状态中的人每单位时间产生更大的换气(呼吸)体积，使得被监控对象的浅睡眠与深睡眠之间的区分也可以通过监控有限空间中CO₂水平的增加速率、并且将有限空间中的确定的CO₂水平增加速率与另一限定阈值进行比较来实现，当有限空间中的被确定的CO₂水平增加速率高于所述另一限定阈值时，浅睡眠被检测到；当有限空间中的被确定的CO₂水平增加速率低于所述另一限定阈值时，深睡眠被检测到。

在实施例中，睡眠监控系统10可以被配置成根据表1(阈值1大于阈值2)确定被监控对象的特定生理状态：

表1

如前所述，阈值1和阈值2的绝对值将取决于多个因素，诸如有限空间的容积、被监控对象的体重和/或肺容量、有限空间的CO₂损失速率等等。在实施例中，将由睡眠监控系统10应用的各个阈值可以通过系统的校准被获取。这可以以任何适当的方式来实现。例如，至少睡眠监控系统10的传感器设备20可以被放置在有限空间内，并且被用于在一段时间内(例如夜晚期间)监控对象，在这一段时间中对象在有限空间内睡眠。利用传感器设备20收集的数据可以被评估，以识别有限空间内CO₂水平的增加速率的典型变化，该典型变化将指示对象生理状态的改变，例如从清醒状态到浅睡眠状态的转变、或从浅睡眠状态到深睡眠状态的转变。因此，各种生理状态可以在收集的数据中被容易地识别，使得能够从收集的数据中容易地得出与这些各种生理状态(之间的转变)相关联的阈值1和阈值2的可适用值。为了提高如此提取的阈值的准确性，校准期间的数据收集可以被重复多次，例如经过多个夜晚。睡眠监控系统10可以具有能够由用户激活的校准模式。例如，睡眠监控系统10可以诸如在传感器设备20或计算设备30上包括用户接口，该用户接口允许用户例如在传感器设备20被安装在待监控对象想要睡觉的位置的附近之后激活校准模式。

在实施例中，睡眠监控系统20适于确定被监控对象的睡眠效率。睡眠效率SE可以定义如下：

ΔT_total是对象试图睡眠的总时间，而ΔT_sleep是对象实际睡眠的总时间。ΔT_total可以被定义为第一时间段，该第一时间段以对对象试图睡眠的指示起始、并且以对对象起床的指示终止。对对象起床的指示通常跟随对对象已经入睡的指示，尽管这不是严格必需的；例如在对象根本没有设法睡觉的情况下，这种对对象入睡的指示将不会被获取。

总时间ΔT_total可以多种方式确定。例如，这个时间段的起始点可以通过利用另一传感器23收集对对象试图睡眠的指示而被确定。另一传感器例如可以是用于检测对象上床的压力传感器，该压力传感器例如可以被附接至枕头或床垫等。然而，如果对象在试图睡眠之前先进行放松活动，例如阅读或看电视，则这种指示可能不那么准确。备选地，另一传感器23可以是检测有限空间中的光线水平的变化的光传感器。以这种方式，如果对象切断了有限空间内的光线(诸如床头灯或电视机)，则这可以被解释为对对象试图入睡的指示，并且这种指示可以是精确的指示，时间段ΔT_total的确定可以从这种精确的指示起始。类似地，诸如麦克风的声音传感器可以被用于这个目的，因为用户关闭电视或停止阅读可以通过在有限空间内噪音水平的降低而被检测出来。在另一实施例中，对象可以在传感器设备20的用户输入传感器23上(例如在用户接口上)提供用户输入，用以提供对对象开始试图入睡的特别精确的指示。时间段ΔT_total的终点可以类似的方式——例如通过检测警报响起、通过对象开灯、通过利用CO₂传感器21确定对象排出的CO₂的速率的增加等等——被确定。

ΔT_sleep可以被定义为第二时间段，该第二时间段以对对象入睡的指示起始、并且以对对象清醒的指示终止，对对象清醒的指示跟随对对象入睡的指示。在中断睡眠模式的情形中，对象可能经历多个时间段，对象在这多个时间段中入睡。在这种情形下，对象入睡的总时间ΔT_sleep可以通过将被确定为对象在其间入睡的所有时间段相加而被获取。

根据前述内容将理解，总时间ΔT_sleep可以使用利用传感器设备20收集的CO₂传感器数据而被确定。例如，传感器设备20可以对对象试图在其中睡眠的有限空间中的CO₂水平进行周期性采样，周期性的数据可以被用来确定总时间ΔT_sleep。例如，总时间ΔT_sleep可以通过计数周期性数据中的数据点的数目而被确定，对于所述周期性数据中的数据点，CO₂水平的增加速率相对以前捕获的数据点低于阈值1。从收集的传感器数据中确定ΔT_sleep的其它适当方式对于本领域技术人员而言将是直接显而易见的。睡眠监控系统10可以针对例如被监控的对象暂时离开床铺以诸如上厕所等的情形中的因素被进一步改进。为此，睡眠监控系统10例如可以被配置成，如果确定对象在限定的时间段内返回床铺，则继续确定时间段ΔT_total。这可以任何适当的方式被确定，例如如先前所解释地使用由CO₂传感器21和/或一个或多个另外的传感器23提供的传感器数据。其它的改进方法对于本领域技术人员而言是显而易见的。

在实施例中，睡眠监控系统10还适于针对被监控对象计算睡眠潜伏期(SOL)。睡眠潜伏期可以被定义为介于对象试图入睡的时间点与对象实际入睡的时间点之间的时间段。对象试图入睡的时间点和对象实际入睡的时间点可以如先前所解释地被确定。

在实施例中，睡眠监控系统10可以适于在感觉输出设备35上提供对计算出的睡眠效率SE的指示，可选地包括对睡眠潜伏期SOL的指示，使得被监控对象可以获知他或她的睡眠效率。为此，感觉输出设备35可以被包括在便携式的计算设备30、例如平板设备中，或被包括在诸如智能手机的移动通信设备中，或被包括在可以由被监控对象在睡眠期间佩戴的可穿戴设备、例如智能手表等中。这具有进一步的优点，即，如果传感器设备20与计算设备30分开，则可以在传感器设备20与计算设备30之间配置短程无线通信，例如NFC或蓝牙，这在能量效率方面会是有益的。

睡眠监控系统10可以适于建立睡眠效率的历史，以允许评估待监控对象的睡眠历史。例如，处理器31可以适于将睡眠监控数据和/或从睡眠监控数据中计算出的睡眠效率存储在数据存储设备33中。睡眠监控系统10可以包括显示器作为感觉输出设备35，数据存储设备33中存储的睡眠历史可以被显示在感觉输出设备35上。以这种方式，被监控对象的睡眠效率的历史可以被显示和评估，这可以提供对被监控对象的通常睡眠行为的有价值的了解。这种了解例如可以被用于确定被监控对象的某些生理症状是否可以由被监控对象在一段时间内的睡眠效率来解释。

在另一实施例中，睡眠监控系统10适于创建优化的睡眠氛围，在该优化的睡眠氛围中，取决于被监视对象的生理状态——例如对象是清醒的、在浅睡眠状态中或在深睡眠状态中，睡眠监控系统10适于生成感觉刺激以支持被监控对象的睡眠过程。这在图6中被示意性地示出，在图6中，清醒状态被标记为A，浅睡眠状态被标记为B，深睡眠状态被标记为C。图6中各个柱状条的高度对应于针对在对应状态中的对象的CO₂增加的相对速率，而每个柱状条的宽度是对那个特定状态的持续时间的指示。

图7示意性地描绘了睡眠监控系统10的实施例，在该实施例中睡眠监控系统10还包括至少一个感觉输出设备40，该至少一个感觉输出设备40适于响应于由计算设备30(例如由处理器31)提供的控制信号来生成感觉刺激41。处理器31可以适于响应于被识别的生理状态(例如被识别的睡眠阶段)来生成这个控制信号。在这种情况下，应该理解的是，清醒状态被视为特定睡眠阶段，即非睡眠阶段。响应于由传感器设备20提供的传感器数据——例如指示被监控对象进入特定睡眠阶段的CO₂水平，处理器31可以生成控制信号以借助感觉输出设备40触发感官刺激41的释放，从而增强或改善被监控对象的该特定睡眠阶段。

感觉输出设备40可以适于生成不同类型的感觉刺激，或者备选地睡眠监控系统10可以包括多个感觉输出设备40，每个感觉输出设备40都能响应于由计算设备30生成的控制信号，以使得针对不同的睡眠阶段处理器31可以触发不同类型的感觉刺激的生成。

可以增强或改善特定睡眠模式的感觉刺激的示例是可听的刺激，诸如风、波浪、风铃的声音、或被监控对象认为是令人平静的任何其它类型的声音。在实施例中，感觉输出设备40可以包括这类声音的库，此种情形下睡眠监控系统10还包括便于用户从这种库中选择特定声音的用户接口。

可以增强或改善特定睡眠模式的感觉刺激的另一示例是嗅觉刺激，诸如令被监控对象感知愉悦和/或平静的特定气味或香味，例如包括薰衣草或松树调的香水香味、可以在唤醒被监控对象的过程中生成的早餐气味等等。适于提供这种嗅觉刺激的感觉输出设备40、即气味释放设备可以适于周期性地散发出嗅觉刺激，以便在有限空间中保持嗅觉刺激的目标水平。适于提供这种嗅觉刺激的感觉输出设备40还可以适于以用户指定的速率发出嗅觉刺激。

为此，睡眠监控系统10可以包括用户接口，该用户接口便于用户指定将由感觉输出设备40释放的嗅觉刺激的释放速率。在实施例中，适于提供这种嗅觉刺激的感觉输出设备40可以包括嗅觉刺激库，即含有用于生成这种嗅觉刺激的化合物的若干容器，其中睡眠监控系统10包括用户接口，该用户接口便于被监控对象选择将在该对象的特定睡眠阶段期间生成的特定嗅觉刺激。任何适当的气味释放设备均可以被配置为感觉输出设备40。例如，气味释放设备可以包括装载有特定气味的一个或多个盒，所述一个或多个盒可以是能更换的。气味释放设备可以包括喷雾器等以从气味释放设备中释放出气味。其它众所周知的气味释放机制能够被等同地适用。

可以增强或改善特定睡眠模式的感觉刺激的又一示例是光学刺激，例如光线。例如，感觉输出设备40可以是在计算设备30的控制下的光输出设备。

能够增强或改善特定睡眠模式的感觉刺激的又一示例是空气调节。这种空气调节可以由空气调节装置生成，该空气调节装置可以调整被监控对象在其中睡眠的有限空间内的环境的温度和湿度中的至少一者。在实施例中，一经被监控对象已经睡着，则计算设备30可以适于调整这种装置中的风扇例如用于降低风扇速度，因为减少的呼气体积意味着在这个阶段在有限空间内对空气调节的需求可以被削弱，或者因为在睡眠期间需要降低噪音水平以减少被监控对象被风扇噪音唤醒的风险。

以这种方式，可以创建有助于被监控对象的健康睡眠模式的睡眠环境。例如，在对象睡眠的初始阶段、诸如在对象正尝试入睡的时间段期间，使用特定的气味和/或一种或多种令人平静的声音可以创建令人平静的环境，这可以持续进行，直到如先前所解释地从由CO₂传感器20提供的测量结果中确定被监控对象已经进入浅睡眠或深睡眠状态的时刻。在这个时刻，可以通过终止特定气味和/或一种或多种令人平静的声音的生成、以及通过调节(例如减少)利用睡眠监控系统10的空气调节单元产生的空气流来修改睡眠环境。这种睡眠环境可以在睡眠监控系统10内被预先确定。

睡眠监控系统10可以包括这类睡眠环境的库以及允许用户从该库中选择特定睡眠环境的用户接口。在这种实施例中，处理器31通常适于根据用户选择的睡眠环境和由传感器设备20提供的传感器信号——即如上文更详细解释的对对象试图入睡并且进入特定睡眠阶段的指示来生成用于一个或多个感觉输出设备40的控制信号。

备选地，睡眠监控系统10可以是可编程的，以允许用户将个性化的睡眠环境编程到睡眠监控系统10中，在这种情况下，处理器31通常适于根据指定的个性化睡眠环境和由传感器设备20提供的传感器信号——即如上文更详细解释的对对象试图入睡并且进入特定睡眠阶段的指示——来生成用于一个或多个感觉输出设备40的控制信号。

在实施例中，睡眠监控系统10可以进一步适于在被监控对象的唤醒时间之前创建特定环境，以确保被监控对象被愉悦地唤醒。例如，被监控对象通过在睡眠监控系统10的用户接口上指定唤醒时间，在这个唤醒时间之前的预定时间量，利用处理器31生成用于一个或多个感觉输出设备40的另一控制信号，以在有限空间中创建这种特定环境。这种特定环境例如可以包括用睡眠监控系统10的空气调节单元产生的空气流的逐渐增加、有限空间内的温度变化、与唤醒相关的新鲜咖啡香气或另外的令人愉快的香气的生成等等。这种感觉刺激的任何组合可以被预期。特定环境的产生可以被用来代替可听见的警报(例如由闹钟等产生的警报)，或者可以被用来与可听见的警报结合。

在实施例中，睡眠监控系统10可以包括智能软件，该智能软件评估由处理器31收集的历史睡眠数据以得出针对被监控对象的通常唤醒模式，例如，工作日期间的特定唤醒时间和周末期间的特定唤醒时间。在该实施例中，一经睡眠监控系统10已经学习了被监控对象的通常唤醒行为，被监控对象就不再需要指定特定的唤醒时间，因为睡眠监控系统10能够自主地确定合适的时间点，在该合适的时间点可以产生愉悦的唤醒环境。

在图7中，一个或多个感觉输出设备40是与计算设备30和/或传感器设备20分离的独立设备。在该实施例中，一个或多个感觉输出设备40可以以任何适当的方式、例如如上文针对通信信道25所解释的通过无线或有线通信而被通信地耦合到计算设备30。然而，同样可行的是，一个或多个感觉输出设备40中的至少一些形成进一步包括计算设备30和/或传感器设备20的装置的一部分。例如，这种装置可以是空气调节装置、空气净化装置、呼吸器装置或加湿装置。

图8示意性地描绘了由空气净化装置体现的睡眠监控系统10的示例性实施例，该空气净化装置具有空气入口53、空气出口55、和在空气入口53与空气出口55之间延伸的空气净化路径51(例如流体导管)。风扇50可以被定为在空气净化路径51中用以控制通过空气净化路径51的空气的流速。风扇50可以由集成到空气净化装置的处理器31来控制。如先前所解释的，处理器31可以适于响应于待监控对象的特定睡眠阶段的检测来控制风扇50的速度。在该实施例中，传感器设备20也集成到空气净化装置，以及除了先前描述的CO₂传感器21和一个或多个另外的传感器23之外，传感器设备20还可以包括一个或多个附加的传感器25用以监控通过空气入口53进入空气净化装置的空气的污染水平。处理器31可以进一步适于响应于由一个或多个附加的传感器25提供的传感器数据来调节风扇50的风扇速度，以确保其中放置空气净化装置的有限空间中的空气质量被适当地调节。由于这种基于传感器的风扇速度调节本身是众所周知的，仅为了简洁起见而不再进一步解释。

空气净化装置进一步包括一个或多个污染物去除结构110，例如众所周知的过滤器等。因而仅为了简洁起见，这将不会被进一步解释。空气净化装置进一步包括一个或多个感觉输出设备40，用于继如先前所解释地通过处理器31从由传感器设备20提供的传感器数据检测特定睡眠阶段之后、响应于由处理器31提供的控制信号产生感觉输出41。本领域技术人员将立即理解，尽管针对空气净化装置更详细地解释了这种集成的睡眠监控系统10，但是同样可行的是在类似的空气处理装置(诸如空调、空气加湿器、呼吸器设备等等)中实施这种集成的睡眠监控系统10。

此处应注意的是，睡眠监控系统10的实施例也可以被用在多个对象在其中睡眠的有限空间中。例如，在这种情形中，具有(CO₂)感测能力和局部针对特定对象的感觉刺激生成的多个睡眠监控系统可以被配备用以创建适合该特定对象的局部睡眠环境。备选地，可以设想到单个睡眠监控系统10包括可以针对待监控的特定对象局部配备的多个传感器、以及包括用于特定感觉刺激的多个出口。例如，睡眠监控系统10可以被配置成朝向特定对象(即被监控对象)定向释放感觉刺激，使得在多个对象位于同一有限空间中的情况下，仅被监控对象被作为感觉刺激的主要目标，从而(在很大程度上)减少其它对象经受感觉刺激的风险。

尽管在CO₂监控的背景下描述了本发明的实施例，但是应该理解这样的备选实施例，即其中被换气(呼吸)影响的另一气体、例如O₂可以被监控，例如以支持或替换CO₂监控数据。

图9是本发明的睡眠监控方法100的示例性实施例的流程图。睡眠监控方法100例如通过接通或以其它方式启用睡眠监控系统10而在101开始，在此之后，方法进行到103，在103中确定被监控对象是否试图睡眠。对被监控对象试图睡眠的这种指示可以通过如先前所解释的被监控对象关闭灯、关闭电视或收音机、收起书、提供指示被监控对象尝试入睡的用户输入而被获取。方法100停留在103直到获得了这种指示，在此之后，方法100进行到105，在105中在被监控对象在其中试图睡眠的有限空间中收集CO₂传感器数据，优选地使用紧邻被监控对象的CO₂传感器以提高CO₂传感器数据的准确性。

方法100在107中在一段时间内保持收集被接收的CO₂传感器数据，直到对被监控对象的睡眠已经结束(即该对象起床)的指示在109中被接收到。这种指示可以例如通过警报响起、灯被打开、有限空间中的CO₂水平的增加速率的突然增大、被监控对象在睡眠监控系统10的用户接口上提供对象已经醒来的指示等等而被获取。方法100随后进行到111，在111中如上文更详细解释的，被监控对象的睡眠效率从所收集的指示和所收集的CO₂传感器数据中得出。具体而言，上文所述的睡眠效率SE可以根据先前所述的ΔT_total和ΔT_sleep而被确定，以及睡眠潜伏期SOL可以如上文更详细描述的那样被确定。在方法100在113中终止之前，方法100可以例如如上文详细描述地通过在睡眠监控系统10的实施例的显示设备上生成可视消息而进一步生成指示睡眠效率和/或睡眠潜伏期的感觉输出。

图10是本发明的睡眠监控方法100的另一示例性实施例的流程图。在图10中，步骤101、103、105和107与图9的相应步骤相同，因此为了简洁起见不再重复描述。在本实施例中，在107中收集的CO₂传感器数据在115中被用以确定被监控对象的特定睡眠阶段，例如被监控对象是清醒的、或是在浅睡眠状态中、或是在深睡眠状态中，这可以通过将有限空间中的CO₂水平的增加速率与限定阈值(例如阈值1和阈值2)进行比较而得出，如上文更详细解释的。

被监控对象的被识别出的睡眠阶段可以在117中被用来触发对于被识别的睡眠阶段特定的、针对被监控对象的感觉刺激的生成，以便例如如上文更详细地解释地通过生成令人平静的声音或令人愉悦的气味，通过创建、调暗或禁用光效，通过改变被监控对象在其中睡眠的有限空间中的空气的空气调节等等，来增强或改善该睡眠阶段的效率。随后在119中检查所述方法是否可以例如因为被监控对象正在醒来而被终止。如果不是这种情况，则方法100可以返回到107。否则，方法可以在113中终止。

在实施例中，可以提供诸如应用程序的计算机程序产品，其可以被安装在计算设备上，诸如移动电话、平板设备、可穿戴智能设备(如智能手表)、个人电脑、笔记本电脑等等，所述计算机程序产品允许用户对睡眠监控系统10的实施例进行编程。例如，这种应用程序可以便于用户指定在该用户的睡眠期间将被生成的特定(个性化)睡眠环境，该个性化睡眠环境可以通过应用程序被传达至睡眠监控系统10，使得睡眠监控系统10能够在合适的时间点、即在应用程序指定的该用户的各个睡眠阶段期间生成指定的感觉刺激。

本发明的各方面可以体现为用于监控对象的睡眠的睡眠监控系统10和方法100。本发明的各方面可以采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品被体现在一个或多个计算机可读介质中，该一个或多个计算机可读介质具有包含在其上的计算机可读程序代码。代码通常体现为计算机可读程序指令，当在这种睡眠监控系统10的处理器31上执行时，所述计算机可读程序指令用于实施睡眠监控方法100。

一个或多个计算机可读介质的任何组合可以被使用。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是但不限于例如电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体的系统、装置或设备，或前述的任何适当的组合。这种系统、装置或设备可以通过任何适当的网络连接来访问；例如，系统、装置或设备可以通过网络来访问用于通过网络检索计算机可读程序代码。这种网络可以例如是互联网、移动通信网络等。计算机可读存储介质的更具体的示例(非穷举列表)可以包括以下：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或任何前述的适当组合。在本申请的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，该任何有形介质可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的程序。计算机可读信号介质可以包括其中包含有计算机可读程序代码的传播数据信号，例如在基带中或作为载波的一部分。这种传播信号可以采取多种形式中的任何形式，包括但不限于电磁、光学或其任何适当的组合。计算机可读信号介质可以不是计算机可读存储介质并且可以传送、传播或传输供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的程序的任何计算机可读介质。

包含在计算机可读介质上的程序代码可以使用任何合适的介质而被传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等，或前述的任何适当的组合。

用于通过在处理器31上执行来实施本发明的方法的计算机程序代码可以以一种或多种程序设计语言的任何组合而被编写，所述程序设计语言包括诸如Java、Smalltalk、C++等的面向对象的程序设计语言和传统的程序编程语言，诸如“C”编程语言或类似的编程语言。程序代码可以作为独立的软件包(例如应用程序)而完全在处理器31上执行，或者可以部分地在处理器31上被执行以及部分地在远程服务器上被执行。在后一情形中，远程服务器可以通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任何类型的网络而被连接到睡眠监控系统10，或者可以连接到外部计算机，例如通过互联网使用互联网服务提供商。

上文参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各方面。将会理解的是，流程图和/或框图中的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以通过计算机程序指令来实现，以全部或部分地在睡眠监控系统10的处理器31上被执行，使得指令创建用于实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的方法。这些计算机程序指令也可以被存储在能够引导睡眠监控系统10以特定方式运行的计算机可读介质中。

计算机程序指令可以被加载到处理器31上以使得在处理器31上一系列操作步骤被执行以产生计算机实施的过程，使得在处理器31上执行的指令提供用于实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的过程。计算机程序产品可以形成睡眠监控系统10的一部分，例如，可以被安装在睡眠监控系统10上。

应该注意的是，上述实施例举例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计出许多备选实施例。在权利要求中，放置在括号之间的任何附图符号不应被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除权利要求中列出的元件或步骤以外的元件或步骤的存在。元件之前的词语“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在。本发明可以借助于包括几个不同元件的硬件而被实施。在列举几种装置的设备权利要求中，这些装置中的几个可以由一个且相同的硬件项目而被体现。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的这一事实并不表示这些措施的组合不能有利地被使用。

Claims

1.一种用于监控对象睡眠的睡眠监控系统(10)，包括CO₂传感器(21)和通信地耦合到所述CO₂传感器的处理器(31)，其中所述处理器适于：

从所述CO₂传感器产生的传感器数据中监控CO₂浓度；

从被监控的CO₂浓度得出睡眠模式信息，其中所述睡眠模式信息至少包括对所述对象清醒的指示和对所述对象入睡的指示；

其特征在于：

所述处理器进一步适于：

当所述被监控的CO₂浓度的增加速率大于第一阈值时，提供对所述对象清醒的指示；以及

当所述被监控的CO₂浓度的增加速率低于所述第一阈值时，提供对所述对象入睡的指示，可选地，其中所述处理器适于通过所述睡眠监控系统的现场校准来确定所述第一阈值。

2.根据权利要求1所述的睡眠监控系统(10)，进一步包括用于产生对所述对象试图睡眠的指示的另一传感器(23)，其中所述处理器(31)适于从由所述CO₂传感器和所述另一传感器产生的传感器数据中得出睡眠模式信息，可选地，其中所述另一传感器是光传感器、声音传感器或用户接口传感器。

3.根据权利要求2所述的睡眠监控系统(10)，其中所述睡眠模式信息进一步包括对睡眠效率的指示，其中所述处理器适于根据以下时间段计算对所述睡眠效率的所述指示：

第一时间段，以对所述对象试图睡眠的指示起始、并且以对所述对象起床的指示终止；以及

第二时间段，以对所述对象入睡的指示起始、并且以对所述对象清醒的指示终止，对所述对象清醒的指示跟随对所述对象入睡的指示。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的睡眠监控系统(10)，其中所述处理器(31)进一步适于从针对所述对象的、根据所述被监控的CO₂浓度的所述传感器数据中识别睡眠阶段，其中所述处理器适于：

当所述被监控的CO₂浓度的增加速率大于所述第一阈值时，识别所述对象是清醒的；

当所述被监控的CO₂浓度的增加速率在所述第一阈值与第二阈值之间时，识别浅睡眠阶段；以及

当所述被监控的CO₂浓度的增加速率低于所述第二阈值时，识别深睡眠阶段。

5.根据权利要求4所述的睡眠监控系统(10)，进一步包括用于为所述对象创建感觉刺激(41)的输出设备(40)，其中所述处理器(31)进一步适于响应于被识别的睡眠阶段生成用于所述输出设备的控制信号，其中所述输出设备(40)包括气味释放设备、音频输出设备和光输出设备中的至少一者。

6.根据权利要求5所述的睡眠监控系统(10)，其中所述处理器(31)进一步适于在所述对象的唤醒时间之前的限定时间量期间生成用于所述输出设备的控制信号。

7.根据权利要求6所述的睡眠监控系统，包括以下中的至少一者：

多个不同的输出设备，用于创建相应的感觉刺激，其中处理器(31)进一步适于根据被识别的睡眠阶段生成用于一个或多个选定的输出设备的控制信号；以及

风扇(50)，其中所述处理器(31)进一步适于响应于被识别的睡眠阶段生成用于所述风扇的另一控制信号。

8.根据权利要求7所述的睡眠监控系统(10)，其中所述睡眠监控系统至少部分地被空气调节装置、空气净化装置、呼吸器装置或加湿装置包含。

9.根据权利要求1-3和5-8中任一项所述的睡眠监控系统(10)，包括具有所述CO₂传感器(21)的第一设备(20)、和具有所述处理器(31)的第二设备(30)，所述第一设备和所述第二设备各自包括用于在所述第一设备和所述第二设备之间建立无线通信链路的无线通信模块，其中所述第二设备是可穿戴设备或移动通信设备。

10.一种监控对象睡眠的方法(100)，所述方法包括：

接收(105)被测量出的CO₂浓度；

从所述被测量出的CO₂浓度中得出(109、115)睡眠模式信息，其中所述睡眠模式信息包括至少提供对所述对象清醒的指示和对所述对象入睡的指示；

其特征在于：

得出所述睡眠模式信息包括：

当被监控的CO₂浓度的增加速率大于第一阈值时，提供对所述对象清醒的指示；以及

当所述被监控的CO2浓度的增加速率低于所述第一阈值时，提供对所述对象入睡的指示。

11.根据权利要求10所述的方法(100)，其中得出睡眠模式信息包括确定(109)睡眠效率或确定(115)所述对象的睡眠阶段，可选地，其中确定睡眠效率包括：

根据以下时间段计算对所述睡眠效率的指示：

12.一种包括计算机可读存储介质的计算机程序产品，所述计算机可读存储介质具有包含在其中的计算机可读程序指令，当在根据权利要求1-9中任一项所述的睡眠监控系统(10)的处理器(31)上执行时，所述计算机可读程序指令使得所述处理器实施根据权利要求10-11中任一项所述的方法(200)。