CN110687835A - 睡眠质量改善方法与枕具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改善异常睡眠呼吸形态、增进睡眠质量的方法与相对应装置；利用枕具上所装置的柔性压力分布感测装置，测定睡眠者躺卧的头部与颈部压力分布，用以推断睡卧可能姿势，同时进行睡眠者于睡眠期间的呼吸音频信号的检测与分析，用以推断睡眠者是否有阻塞型呼吸异常的相关生理现象，例如严重打鼾或呼吸中止症状。综合以上的可能睡姿与呼吸异常现象，通过一可自动调整外型的枕具，调整睡眠者头颈部的姿势，用以使睡眠者的姿势改变而达到使其肌肉放松与呼吸道畅通，以达良好的睡眠质量的目的。

Description

睡眠质量改善方法与枕具

技术领域

本发明涉及一种利用枕具设计与作动方式改善睡眠质量的方法与枕具，尤其涉及一种用来调整使用者的睡眠姿势以提升睡眠质量的改善方法与枕具。

背景技术

人类一生中有三分的一的时间在睡眠中度过，不良的睡眠质量对人类的生理与心理均有重大影响。许多人具有睡眠上的困扰；即使可以顺利入睡，但因睡眠时部分生理反应的障碍亦会严重影响生理与心理状况，甚至损害到性命。以打鼾为例，有些会打鼾的人还伴随有呼吸中止(Sleep Apnea)的症状，而导致窒息。已有报导指出严重者可能会因为长期累积缺氧所造成的伤害而影响脑部与心脏的健康。此外，不良的头颈部睡姿也会造成颈部肌肉痉挛与拉伤(俗称落枕)而影响整个睡眠质量。

目前市面上，止鼾舒眠的装置相当多，例如通鼻止鼾器、止鼾牙套、或是止鼾下巴托带，都是以物理矫正的方式，强制地让使用者的呼吸道通畅，由于这些止鼾装置都需要用户事先配戴，而且配戴方式也让使用者无法具有舒适感。

因此，若可以改变使用者睡姿来恢复呼吸道畅通以达到减少影响睡眠质量的来源的效果，将可以让使用者得到良好的睡眠，同时让大脑、身体器官与肌肉均得到充分休息。

发明内容

发明所欲解决的问题：

本发明提供一种改善异常睡眠呼吸形态、增进睡眠质量的方法与相对应装置；利用枕具上所装置的柔性压力分布感测装置，测定睡眠者躺卧的头部与颈部压力分布，用以推断睡卧可能姿势，同时进行睡眠者于睡眠期间的呼吸音频信号的检测与分析，用以推断睡眠者是否有阻塞型呼吸异常的相关生理现象，例如严重打鼾或呼吸中止症状。综合以上的可能睡姿与呼吸异常现象，通过一可自动调整外型的枕具，调整睡眠者头颈部的姿势，用以使睡眠者的姿势改变而达到使其肌肉放松与呼吸道畅通，维护良好的睡眠质量的目的。

解决问题的技术手段：

本发明提供了一种睡眠质量改善方法，适用于一枕具，用以调整一使用者的一睡眠姿势，其特征在于，所述睡眠质量的改善方法包括：A.检测一睡眠呼吸声音的一强度波形与一音频；B.判读所述睡眠呼吸声音且分离过滤一背景噪声，以获得所述用户的一呼吸声音频信号；C.利用至少一数学分析方法进行所述呼吸声音频信号的信号分析；D.判断所述使用者在呼吸时的声音变化在强度波形和频率分布上的特征，并与一声音与呼吸生理模式判读数据库的阻塞型异常呼吸类型进行比对，以得到一比对结果，以判断所述使用者是否发生阻塞型异常呼吸现象；E.根据所述比对结果，判断是否达到一严重异常警示标准；F.检测所述使用者的头部、颈部、以及肩背部各自的一压力分布状态以及多个重心位置坐标；G.根据所述使用者的一睡眠姿势判断是否发生阻塞型呼吸异常现象；H.决定一解决睡眠呼吸异常的一睡姿改变策略，其中，所述睡姿改变策略是根据一睡眠呼吸异常的睡姿改变策略数据库中的多个睡姿改变策略而决定；以及I.修正所述枕具的形状，以改变所述使用者的头部、颈部、以及肩背部的睡眠姿态。

优选的，步骤C中，所述至少一数学分析方法包括一傅里叶分析或一快速傅里叶变换，所述呼吸声音频信号的信号分析至少包括一时域变化分析以及一频域变化分析。

优选的，所述严重异常警示是根据一医学的诊断经验或所述使用者的一个人的健康历程信息而决定。

优选的，所述枕具包括一压力分布感测模块，包括多个压力传感器，所述等传感器以数组式方式进行排列，所述压力分布感测模块是贴覆地设置在所述枕具上，所述使用者在正面躺卧时，所述使用者的头部以及肩背部是在所述压力传感器模块的范围，以检测躺卧时的压力分布状况；其中，所述使用者的头部、颈部、以及肩背部三区的重心坐标根据下列公式进行计算：

其中，每一分区的受力重心坐标为

与

每一分区的受力平均值，每一分区内又包括有i行与j列个压力传感器数量；

其中、x_i，j表在坐标上第i行与第j列的X轴坐标值，y_i，j表在坐标上第i行与第j列的Y轴坐标值，P_i，j表在坐标上第i行与第j列的受压力大小值；其中，受力平均值

根据下列公式进行计算：

其中，P_i，j表在坐标上第i行与第j列的压力值，而m则表示为区域内受压力为零或小于一定值而不予计入的传感器数量。

优选的，在步骤G中，还包括，计算所述使用者的头颈部位的一平均压力比，所述平均压力比是根据下列公式进行计算，

其中，

与分别表示所述使用者的头部与颈部的平均压力值。

优选的，步骤G中还计算一所述使用者的头部重心坐标与颈部重心坐标的联机与所述使用者的一肩背部垂直线所形成的一夹角，所述夹角是所述使用者的一头部重心偏位角。

优选的，在步骤G中，根据所述阻塞型呼吸异常现象、所述使用者的头、颈、肩背的一压力分布状态以及所述等重心位置坐标，决定所述睡姿改变策略。

优选的，所述枕具的一作动模块包括多个作动单元，在步骤H中，根据所述睡姿改变策略改变所述多个作动单元，以改变所述枕具的外型。

优选的，执行完步骤I后，则重新执行步骤A至步骤G，确认所述使用者是否发生所述至少一阻塞型呼吸异常现象，直至所述至少一阻塞型呼吸异常现象消除为止。

优选的，在步骤E中，若是所述比对结果达到所述严重异常警示标准时，设定一异常旗标为1，恢复正常时设定一异常旗标为0，当此旗标状态此旗标设定值由1变0或由0变1，代表以改变所述枕具的形状进而改变所述使用者的头、颈、肩背部姿势的结果是否能成功而消除阻塞型呼吸异常现象，并进一步更新所述睡眠呼吸异常的睡姿改变策略数据库的对应策略的使用权重。

本发明公开了一种用于改善睡眠质量的枕具，其特征在于，所述枕具包括：一枕体，用于支撑所述使用者的一头部与一颈部；一微处理模块；一作动模块，电性连接所述微处理模块，所述作动模块包括多个作动单元，分别分布设置在所述枕体对应所述一使用者的头部以及肩背部；一音频检测与解析模块，电性连接所述微处理模块，所述音频检测与解析模块检测所述用户的一声音频信号并滤除包含非所述使用者的呼吸音频范围的背景噪声，以产生一呼吸声音频信号，所述呼吸声音频信号被传送至所述微处理模块；一压力分布感测模块，包括多个传感器，所述压力分布感测模块，电性连接所述微处理模块，用于检测所述使用者的头部、颈部、以及肩背部各自的一压力分布状态以及多个重心位置坐标；一存储模块，电性连接所述微处理模块，包括一声音与呼吸生理模式判读数据库；其中，所述微处理模块利用至少一数学分析方法进行所述呼吸声音频信号的信号分析，判断所述使用者在呼吸时的声音变化在强度波形和频率分布上的特征，并与所述声音与呼吸生理模式判读数据库的各阻塞型异常呼吸类型进行比对，以得到一比对结果，以判断所述使用者是否发生阻塞型异常呼吸的现象；其中，所述微处理模块根据所述比对结果，判断是否达到一严重异常警示标准；其中，所述微处理模块根据所述用户的一睡眠姿势判断是否发生阻塞型呼吸异常现象；其中，所述微处理模块根据所述阻塞型呼吸异常现象、所述使用者的头部、颈部、肩背部的所述压力分布状态以及所述多个重心位置坐标，决定一睡姿改变策略，所述微处理模块根据所述睡姿改变策略改变枕具中的所述多个作动单元，以改变所述枕具的外型，进而改变所述使用者的头部、颈部、以及肩背部的睡眠姿态，以消除所述阻塞型呼吸异常现象。

本发明的装置包含一多个构件所整合的“枕具”，用以检测异常睡眠呼吸的声音信号与判读用户睡眠的头、颈、肩背位置与姿势，用以制定出消除异常睡眠呼吸的姿势调整策略，并反馈调整枕具外型以改变一使用者的一睡眠姿势。此“枕具”包括一“音频检测与解析模块”、一“压力分布感测模块”、一“存储模块”、一“微处理模块”、一“枕体”与一“作动模块”。

“音频检测与解析模块”检测用户的一声音频信号，且进行声音频信号的时域与频域的色散频谱信息处理以产生一声音频谱。于声音频谱中滤除非使用者的呼吸音频范围的背景噪声，谨获取用户的一呼吸频谱，并将此频谱的分布模式、强度与频带宽与正常呼吸模式进行比对是否有阻塞型异常呼吸的生理现象发生，并归纳可能的原因与类别。

“压力分布感测模块”分布设置于枕体与用户躺卧接口之间，检测用户的头、颈与肩背部在枕具上的一压力分布，并分析压力的几何分布形态以产生用户的各种可能的躺卧状态。

“存储模块”用以存储”呼吸音频与生理关联性”的标准比对数据、”压力几何分布形态与躺卧姿态关联性”的标准比对数据、各项运算的经验参数数据、”消除呼吸的异常生理现象的枕体作动模式”的标准对策数据、使用预测与结果加权数据与几率对照与用户各项历程记录数据等。

“微处理模块”耦接作动模块、音频检测与解析模块、压力分布感测模块与存储模块，且用以进行数据数据的分析、运算比对、存取数据控制与作动控制。

“枕体”用于支撑使用者的一头部与一颈部。作动组件分布设置于枕体内，且具有多个枕体形状调整机构。这些枕体形状调整机构可以为一气囊数组、一连杆机构或一凸轮组其中的一或其组合。微处理器在运算后，选择适当的作动模式用以驱动枕体的形状调整机构，改变其几何形状撑托并改变头部与颈部的位置形态，借此改变睡眠姿势，缓解或消除阻塞型呼吸异常。

对照现有技术的技术效果：

综合以上所述，本发明提供一种睡眠质量的改善方法与相关联的枕具，此枕具系统可检测呼吸异常后，依据头颈部位置姿势持续进行”检测-判读-姿势调整”的动作循环，用以缓解或消除阻塞型呼吸异常，直到使用者于睡眠期间达到最佳的头颈姿势与适当的呼吸状态。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是这些说明与说明书附图仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求作任何的限制。

附图说明

图1是本发明实施例的睡眠质量改善方法的流程图。

图2A是使用者利用本发明实施例的枕具进行正面躺卧的各重心示意图。

图2B是使用者利用本发明实施例的枕具进行侧面躺卧的各重心示意图。

图2C是使用者利用本发明实施例的枕具进行俯卧的各重心示意图。

图3是本发明实施例的枕具的示意图。

图4是本发明实施例的枕具的功能方框示意图。

图5是本发明实施例的枕具的另一示意图。

具体实施方式

请参照图1、图2A至图2C，图1是本发明实施例的睡眠质量改善方法的流程图。图2A是使用者利用本发明实施例的枕具进行正面躺卧的各重心示意图。图2B是使用者利用本发明实施例的枕具进行侧面躺卧的各重心示意图。图2C是使用者利用本发明实施例的枕具进行俯卧的各重心示意图。

本专利方法的实施程序与方式如图1所公开，睡眠状态感应与异常睡眠改善由程序“呼吸声音强度波形与音频检测”进行睡眠呼吸是否异常的检测与判读，再结合于枕具上的程序“头颈压力分布检测”，进行头、颈、肩背位置与姿势的判断，并通过上述信息进行枕形的调整而达到消除阻塞型睡眠呼吸异常的目的。程序步骤如图1的流程所示，说明如下：

步骤S101：启动睡眠检测程序。

步骤S102：睡眠呼吸声音强度波形与音频检测。

步骤S103：由音源判读首先须分离过滤背景的其他噪声而获得用户的呼吸声音频信号。

步骤S104：通过数学分析方法(例如傅里叶分析、快速傅里叶变换)进行此时变声音频信号的以下特征：

(1)时域变化分析(Time-variant Analysis in Time Domain)

(2)频域变化分析(Time-variant Analysis in Frequency Domain)

步骤S105：找出使用者呼吸时的声音变化在强度波形和频率分布上的特征，与存储阻塞型呼吸异常现象的“步骤S106声音与呼吸生理模式判读数据库”进行链接比对，用以判断使用者是否发生阻塞型异常呼吸的现象，亦即是否有严重打鼾或是呼吸中止症状等异常现象发生？如果发生，将依据音频与音强变化的分析比对结果，归纳其为那些可能发生堵塞异常的部位与呼吸形式。此处、所指出的“步骤S106声音与呼吸生理模式判读数据库”乃基于临床实验的上呼吸道结构异常进行分类声纹数据收集所建构而成，基本上其原因概略为a.鼻部空间狭窄：鼻中隔弯曲或下鼻甲肥厚。b.咽喉空间狭窄：软颚肥厚、悬雍垂过长、扁桃腺过大或舌根过于肥厚。c.颚颜面结构：下颚后缩或过小、舌骨过低等。d.肥胖：造成整体呼吸道狭窄等数种情况造成。依据文献，睡眠期间阻塞型异常呼吸现象中，异常呼吸鼾声频率与所对应生理异常部位可归纳为下表1：

表1

步骤S107：通过上项步骤S106所阐释的比对结果，分析是否达到严重异常警示标准？此标准可通过医学的诊断经验或用户个人的健康历程信息而决定，以作为异常呼吸声音强度的警报值，并与先前所述的比对结果进行比对，以判断是否达到发生呼吸异常的标准。

步骤S108：由步骤S107，若是达到严重异常警示标准时，设定异常旗标(AbnormalFlag)为1，开始启动后续的头、颈、肩背部睡姿检测与枕型调整程序，期使通过改变头、颈、肩背部姿势而消除阻塞型呼吸异常现象。

步骤S109：头、颈、肩背压力分布检测与重心位置坐标与平均受力分析：在枕具内部崁入一组压力分布感测数组，此感测数组应为涵盖枕体与肩背部，如图2所示，用以检测躺卧时的压力分布状况，并将此压力分布以头、颈、肩背等三区分别计算其受力重心坐标与

也就是头部压力区重心

head、颈部压力区重心neck以及分区受力平均值

每一分区内又规划有i行与j列个压力感测数目。各分区内的重心坐标

与

计算如下：

其中、x_i，j表在坐标上第i行与第j列的X轴坐标值，y_i，j表在坐标上第i行与第j列的Y轴坐标值，P_i，j表在坐标上第i行与第j列的受压力大小值。而受力平均值

则计算如下：

P_i，j表在坐标上第i行与第j列的受压力大小值，而m则表示为区域内受压力为零或小于一定值不予计入的数目；

步骤S110：睡眠姿势比对判断：请一并参照图2A至图2C，接下来计算头颈部位的平均压力比R_avp。

此处、

与

分别表示头部与颈部的平均压力值。

再来由头部重心坐标与颈部重心坐标的联机L_hn与肩背部垂直线H所形成的夹角Ф做为头部重心偏位角。最后由头颈部位的平均压力比R_avp与头部重心偏位角Ф两个参数作为睡眠头部姿势的基本判读参数，可如下表2的约略定性描述：

睡姿基本判断	R<sub>avp</sub>	Ф
			仰躺	小	小
侧躺	中	中、大
			趴睡	大	小

表2

更进一步修正则须与人因工学实验所建构的“步骤S118躺卧的头、肩背、颈姿势的比对数据库”的睡姿压力分布图像特征进行比对后，选取其最大可能发生的姿势进行睡姿的细节修正描述。

步骤S110：比对找出解决睡眠呼吸异常的睡姿改变策略并排序出最佳方案：由步骤S106所得的“阻塞型呼吸异常形态”与步骤109所得到的”头、肩背、颈部的睡眠姿势”等两个重要结论因子，输入至由临床研究所建构的“步骤S117消除睡眠呼吸异常的睡姿改变策略数据库”进行归纳比对而得到最佳睡眠姿势改变策略，用以判断要采取何种睡眠姿势的调整来改变呼吸道上的器官或组织的几何位置，使得呼吸道重新畅通、有效缓解或消除呼吸阻塞。

步骤S112：驱动枕体形状，改变头、颈、肩背睡眠姿态：枕体内置入作动机构用来改变枕具的外形，用以改变头、颈、肩背部位的睡眠姿势，此睡眠姿势的改变乃基于步骤110所取得的最佳睡眠姿势改变策略，利用微处理器进行位置、目标枕形与施力大小的计算，驱动电气回路系统与作动机械机构，改变枕体至由步骤S111所需要的理想目标形状，本步骤完成后，重新回到步骤S102进行比对呼吸异常现象是否被成功消除，若”否”则继续执行本解决呼吸异常的步骤S105到步骤S112循环，直到呼吸异常解决；

步骤S113：由步骤S107若是未达到严重异常警示标准时，设定异常旗标为0；

步骤S114：完成步骤113后、异常旗标若是由“1”转“0”或由“1”转“1”：若“1”转“0”显然步骤S105到步骤S112所产生的解决阻塞型呼吸异常成功、此时进行数据库权值加减；

步骤S115：完成步骤S108完成后，异常旗标若“1”转“1”显然步骤S105到步骤S112所产生的解决阻塞型呼吸异常失败、此时进行数据库权值加减；

步骤S116：解决对策的几率加权：评估步骤115所产生的对应策略方法是否成功解呼吸异常，由步骤S114与步骤S115的结果进行所述策略方法在“步骤S117消除睡眠呼吸异常的睡姿改变策略数据库”的权值加减，对应策略方法成功解决增加权值，对应策略方法失败则降低所述策略方法的权值，用以强化判断成功几率与增进数据库演算效率。

接下来请参照图3、图4以及图5，图3是本发明实施例的枕具的示意图。图4是本发明实施例的枕具的功能方框示意图。图5是本发明实施例的枕具的另一示意图。

枕具100是用来调整使用者在睡眠期间的一睡眠姿势，以借此提升用户的睡眠质量。举例来说，使用者的睡眠姿势为正躺、趴睡、右侧躺或左侧躺其中的一。若使用者于睡眠期间发生睡眠状态异常现象(如打鼾、呼吸中止或不良的睡眠姿势)时，枕具100将会改变使用者目前的睡眠姿势，以排除上述影响睡眠质量的事件。以下将分别说明枕具100如何避免使用者于睡眠期间有打鼾、呼吸中止或不良的状况发生。

枕具100包括一枕体110、一音频检测与解析模块120、一压力分布感测模块130、一作动模块140、一微处理模块150与一存储模块160。

在本实施例中，压力分布感测模块130包括一布质平面1301以及多个压力传感器1302。其中，多个压力传感器1302矩阵式地设置在布质平面1301上，用于检测使用者在不同睡眠姿势下，使用者的头部、颈部、以及肩部的压力值分布。

作动模块140包括多个作动单元141、142、143、144、145、146与147，所述多个作动单元141、142、143、144、145、146则是设置在枕体110之中，作动单元147则是设置在布质平面。在本实施例中，压力分布感测模块130是设置在枕体110的上表面。也就是，压力分布感测模块130是贴覆在枕体110的上表面。

在本实施例中，音频检测与解析模块120、微处理模块150与存储模块160设置在枕体110的一侧，在其他实施例中，音频检测与解析模块120、微处理模块150与存储模块160可以设置在枕体内。上述枕具100的内部组件亦可依照用户的实际需求作配置，本发明对此不作限制。

作动单元141-146分布设置在枕体110下方，作动单元147则设置在枕体110的一侧，且这些作动单元141-147根据所选择的一可能作动模式(于之后的说明书中描述)调整枕体110的几何形状，以改变使用者的睡眠姿势。此外，作动单元141-147可以是包括一气囊数组、一连杆机构与一凸轮组其中的一或其组合。

在本实施例中，作动单元141-147是由多个气囊组成，这些气囊分布设置于枕体110下方以及一侧。而微处理模块150将根据所选择的可能作动模式对这些气囊进行充气与放气，以调整枕体110的几何形状并改变使用者的睡眠姿势。举例来说，当作动单元141充气且作动单元142泄气时，用户的头部就会改变位置。

再举例来说，作动单元147设置在作动单元141-145的下侧，且用来调整使用者的肩部状况。当作动单元147充气时，使用者的颈部升高；而当作动单元147泄气时，使用者的颈部降低。作动单元的数量与摆放位置亦可依照实际状况作调整，本发明对此不作限制。

音频检测与解析模块120检测用户的一声音频信号Ss，且进行此声音频信号Ss的时域与频域的色散频谱(dispersion spectrum)信息处理以产生一声音频谱。而音频检测与解析模块120将进一步在声音频谱中滤除包含非使用者的呼吸音频范围的背景噪声，并且获取用户的一呼吸频谱，依据使用者的呼吸频谱分析使用者的一呼吸生理状态St1，并传送呼吸生理状态St1至微处理模块150，以供微处理模块150进行后续处理。

在本实施例中，音频检测与解析模块120连续获取声音频信号Ss以产生一数据信号(未绘于附图中)传送至微处理模块150。

微处理模块150将数据信号经由数字模拟转换、数字信号处理与相关频谱运算分析后，找出数据信号在时域与频域下关联于呼吸生理的一声音特征，并根据此声音特征判断用户的呼吸生理状态。而在其他实施例中，音频检测与解析模块120亦可在取得使用者的呼吸频谱后，运算出呼吸频谱的多个频谱特征并通过存储组件160中的一比对音频数据库(未绘于附图中)来决定使用者的呼吸生理状态St1。也就是，微处理模块150用于检测使用者的睡眠呼吸声音强度波形与音频。微处理模块150进一步地还可以将声音频信号Ss(音源信号)进行判读，首先须分离过滤背景的其他噪声而获得用户的呼吸声音频信号。

微处理模块150还可以通过数学分析方法(例如傅里叶分析)进行此时变声音频信号的(1)时域变化分析；以及(2)频域变化分析，找出使用者呼吸时的声音变化在强度波形和频率分布上的特征，与存储阻塞型异常呼吸的声音与呼吸生理模式判读数据库(设置在存储模块160中)进行连结比对，用以判断使用者是否发生阻塞型异常呼吸的现象，亦即是否有严重打鼾或是呼吸中止症状等异常现象发生？如果发生，将依据音频与音强变化的分析比对结果，归纳其为那些可能发生堵塞异常的部位与呼吸形式。此处、所指出的“步骤S106声音与呼吸生理模式判读数据库”乃基于临床实验的上呼吸道结构异常进行分类声纹数据收集所建构而成，基本上其原因概略为a.鼻部空间狭窄：鼻中隔弯曲或下鼻甲肥厚。b.咽喉空间狭窄：软颚肥厚、悬雍垂过长、扁桃腺过大或舌根过于肥厚。c.颚颜面结构：下颚后缩或过小、舌骨过低等。d.肥胖：造成整体呼吸道狭窄等数种情况所造成。

微处理模块150通过先前所述的比对结果，分析是否达到是否达严重异常警示标准？此标准可通过医学的诊断经验或用户个人的健康历程信息而输入关于异常呼吸声音强度的警报值做为比对是否达到发生呼吸异常的标准。若是达到严重异常警示标准时，则设定异常旗标为1，开始启动作动模块140进行枕具100的形状调整。

微处理模块150还可以进一步计算头、颈、肩背压力分布检测与重心位置坐标与平均受力分析。在枕具100内部崁入一组压力分布感测数组，此感测数组应为涵盖枕体110与肩背部，如图2所示，用以检测躺卧时的压力分布状况，并将此压力分布以头、颈、肩背等三区分别计算其受力重心坐标

与以及分区受力平均值

每一分区内又规划有i行与j列个压力感测数目。各分区内的重心坐标

与

计算如先前所述公式1以及公式2所示。而受力平均值

则计算如先前所述公式3所述。

微处理模块150还可以进行睡眠姿势的比对判断。接下来计算头颈部位的平均压力比Ravp如先前所述公式4所示。再来由头部重心坐标与颈部重心坐标的联机Lhn与肩背部垂直线H所形成的夹角Ф做为头部重心偏位角。最后由头颈部位的平均压力比Ravp与头部重心偏位角Ф两个参数作为睡眠头部姿势的基本判读参数。

微处理模块150还可以比对找出解决睡眠呼吸异常的睡姿改变策略并排序出最佳方案：由先前所述的“阻塞型呼吸异常形态”与“头、肩背、颈部的睡眠姿势”等两个重要结论因子，输入至由临床研究所建构的“消除睡眠呼吸异常的睡姿改变策略数据库”进行归纳比对而得到最佳睡眠姿势改变策略，用以判断要采取何种睡眠姿势的调整来改变呼吸道上的器官或组织的几何位置，使得呼吸道重新畅通、有效缓解或消除呼吸阻塞。

在本实施例中，作动模块140驱动枕体110的形状改变，改变头、颈、肩背睡眠姿态：枕体110内置入作动单元141-146用来改变枕具100的外形，用以改变头、颈、肩背部位的睡眠姿势，此睡眠姿势的改变乃基于先前所取得的最佳睡眠姿势改变策略，利用微处理模块150进行位置、目标枕形与施力大小的计算，驱动电气回路系统与作动机械机构，改变枕体110至所需要的理想目标形状，再由微处理模块150进行比对呼吸异常现象是否被成功消除，若“否”则继续区动作动模块140，直到呼吸异常解决，若是未达到严重异常警示标准时，则设定异常旗标为0。完成先前步骤后、异常旗标若是由“1”转“0”或由“1”转“1”：若“1”转“0”显然阻塞型呼吸异常情况已经成功移除、此时进行数据库权值加减。异常旗标若“1”转“1”，则是表示解决阻塞型呼吸的异常情况是失败，此时进行数据库权值加减。

微处理模块150还可以进行解决对策的几率加权，评估先前所述的对应策略方法是否成功解决呼吸异常的情况，以进行所述策略方法在“消除睡眠呼吸异常的睡姿改变策略数据库”的权值加减，对应策略方法成功解决增加权值，对应策略方法失败则降低所述策略方法的权值，用以强化判断成功几率与增进数据库演算效率。

在本实施例中，存储模块160存储有先前所述的消除睡眠呼吸异常的睡姿改变策略数据库以及躺卧的头、肩、颈姿势的比对数据库。

综上所述，本发明实施例提供一种睡眠质量的改善方法，其用来调整使用者于睡眠期间的睡眠姿势(如调整使用者的头颈部姿势)，让使用者可以达到生理学上的肌肉放松与呼吸顺畅的目的。更进一步来说，本发明的枕具根据睡眠质量的改善方法驱动作动组件来改变睡眠姿势，并持续进行检测-判读-姿势调整的动作循环，直到使用者于睡眠期间达到最佳的头颈姿势与适当的呼吸状态。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的权利要求。

Claims (11)

1.一种睡眠质量改善方法，适用于一枕具，用以调整一使用者的一睡眠姿势，其特征在于，所述睡眠质量的改善方法包括：

A.检测一睡眠呼吸声音的一强度波形与一音频；

B.判读所述睡眠呼吸声音且分离过滤一背景噪声，以获得所述用户的一呼吸声音频信号；

C.利用至少一数学分析方法进行所述呼吸声音频信号的信号分析；

D.判断所述使用者在呼吸时的声音变化在强度波形和频率分布上的特征，并与一声音与呼吸生理模式判读数据库的阻塞型异常呼吸类型进行比对，以得到一比对结果，以判断所述使用者是否发生阻塞型异常呼吸现象；

E.根据所述比对结果，判断是否达到一严重异常警示标准；

F.检测所述使用者的头部、颈部、以及肩背部各自的一压力分布状态以及多个重心位置坐标；

G.根据所述使用者的一睡眠姿势判断是否发生阻塞型呼吸异常现象；

H.决定一解决睡眠呼吸异常的一睡姿改变策略，其中，所述睡姿改变策略是根据一睡眠呼吸异常的睡姿改变策略数据库中的多个睡姿改变策略而决定；以及

I.修正所述枕具的形状，以改变所述使用者的头部、颈部、以及肩背部的睡眠姿态。

2.如权利要求1所述的睡眠质量改善方法，其特征在于，步骤C中，所述至少一数学分析方法包括一傅里叶分析或一快速傅里叶变换，所述呼吸声音频信号的信号分析至少包括一时域变化分析以及一频域变化分析。

3.如权利要求1所述的睡眠质量改善方法，其特征在于，所述严重异常警示是根据一医学的诊断经验或所述使用者的一个人的健康历程信息而决定。

4.如权利要求1所述的睡眠质量改善方法，其特征在于，所述枕具包括一压力分布感测模块，包括多个压力传感器，所述等传感器以数组式方式进行排列，所述压力分布感测模块是贴覆地设置在所述枕具上，所述使用者在正面躺卧时，所述使用者的头部以及肩背部是在所述压力传感器模块的范围，以检测躺卧时的压力分布状况；

其中，所述使用者的头部、颈部、以及肩背部三区的重心坐标根据下列公式进行计算：

其中，每一分区的受力重心坐标为

与每一分区的受力平均值，每一分区内又包括有i行与j列个压力传感器数量；

其中、x_i，j表在坐标上第i行与第j列的X轴坐标值，y_i，j表在坐标上第i行与第j列的Y轴坐标值，P_i，j表在坐标上第i行与第j列的受压力大小值；

其中，受力平均值

根据下列公式进行计算：

其中，P_i，j表在坐标上第i行与第j列的压力值，而m则表示为区域内受压力为零或小于一定值而不予计入的传感器数量。

5.如权利要求1所述的睡眠质量改善方法，其特征在于，在步骤G中，还包括，计算所述使用者的头颈部位的一平均压力比，所述平均压力比是根据下列公式进行计算，

其中，

与

分别表示所述使用者的头部与颈部的平均压力值。

6.如权利要求5所述的睡眠质量改善方法，其特征在于，步骤G中还计算一所述使用者的头部重心坐标与颈部重心坐标的联机与所述使用者的一肩背部垂直线所形成的一夹角，所述夹角是所述使用者的一头部重心偏位角。

7.如权利要求6所述的睡眠质量改善方法，其特征在于，在步骤G中，根据所述阻塞型呼吸异常现象、所述使用者的头、颈、肩背的一压力分布状态以及所述等重心位置坐标，决定所述睡姿改变策略。

8.如权利要求6所述的睡眠质量改善方法，其特征在于，所述枕具的一作动模块包括多个作动单元，在步骤H中，根据所述睡姿改变策略改变所述多个作动单元，以改变所述枕具的外型。

9.如权利要求6所述的睡眠质量改善方法，其特征在于，执行完步骤I后，则重新执行步骤A至步骤G，确认所述使用者是否发生所述至少一阻塞型呼吸异常现象，直至所述至少一阻塞型呼吸异常现象消除为止。

10.如权利要求1所述的睡眠质量改善方法，其特征在于，在步骤E中，若是所述比对结果达到所述严重异常警示标准时，设定一异常旗标为1，恢复正常时设定一异常旗标为0，当此旗标状态此旗标设定值由1变0或由0变1，代表以改变所述枕具的形状进而改变所述使用者的头、颈、肩背部姿势的结果是否能成功而消除阻塞型呼吸异常现象，并进一步更新所述睡眠呼吸异常的睡姿改变策略数据库的对应策略的使用权重。

11.一种用于改善睡眠质量的枕具，其特征在于，所述枕具包括：

一枕体，用于支撑所述使用者的一头部与一颈部；

一微处理模块；

一作动模块，电性连接所述微处理模块，所述作动模块包括多个作动单元，分别分布设置在所述枕体对应所述一使用者的头部以及肩背部；

一音频检测与解析模块，电性连接所述微处理模块，所述音频检测与解析模块检测所述用户的一声音频信号并滤除包含非所述使用者的呼吸音频范围的背景噪声，以产生一呼吸声音频信号，所述呼吸声音频信号被传送至所述微处理模块；

一压力分布感测模块，包括多个传感器，所述压力分布感测模块，电性连接所述微处理模块，用于检测所述使用者的头部、颈部、以及肩背部各自的一压力分布状态以及多个重心位置坐标；

一存储模块，电性连接所述微处理模块，包括一声音与呼吸生理模式判读数据库；

其中，所述微处理模块利用至少一数学分析方法进行所述呼吸声音频信号的信号分析，判断所述使用者在呼吸时的声音变化在强度波形和频率分布上的特征，并与所述声音与呼吸生理模式判读数据库的各阻塞型异常呼吸类型进行比对，以得到一比对结果，以判断所述使用者是否发生阻塞型异常呼吸的现象；

其中，所述微处理模块根据所述比对结果，判断是否达到一严重异常警示标准；

其中，所述微处理模块根据所述用户的一睡眠姿势判断是否发生阻塞型呼吸异常现象；

其中，所述微处理模块根据所述阻塞型呼吸异常现象、所述使用者的头部、颈部、肩背部的所述压力分布状态以及所述多个重心位置坐标，决定一睡姿改变策略，所述微处理模块根据所述睡姿改变策略改变枕具中的所述多个作动单元，以改变所述枕具的外型，进而改变所述使用者的头部、颈部、以及肩背部的睡眠姿态，以消除所述阻塞型呼吸异常现象。

Images