CN112107771A - 一种基于光电检测的助眠控制方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光电检测的助眠控制方法、系统及装置。所述方法包括：获取用户的光电容积脉搏波信号；光电容积脉搏波信号是设置在睡眠枕上的光电传感器通过与用户的脖颈接触测量得到的；由光电容积脉搏波信号计算用户的心率；依据用户的身高和体重，确定心率的所属设定心率范围；根据所属心率设定范围调用对应类型音乐库中的音乐并播放；一个所属心率设定范围对应一个类型的音乐库；由心率确定用户所处的睡眠状态；睡眠状态包括觉醒、浅睡和深睡；由睡眠状态控制音乐的播放和停止。本发明能实现对助眠音乐的自动、精准选择以及实现音乐播放的自动停止。

Description

一种基于光电检测的助眠控制方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及助眠控制技术领域，特别是涉及一种基于光电检测的助眠控制方法、系统及装置。

背景技术

高质量的睡眠是人体健康的重要组成部分。随着社会节奏加快，各年龄层人群睡眠质量不高、睡眠时间较短的问题已经成为现代人的常态。但长期睡眠不足容易引起血氧饱和度低、内分泌紊乱等问题，进而增加高血压、冠心病、脑卒中等多种疾病的风险。

通过音乐的方式助眠已经逐步形成一定的认知，也有了一定的市场。但在“听什么”和“怎么听”的问题上因人而异，导致现有其他系统预设的音乐模式带来的助眠效果存在较大个体差异。目前的助眠音乐大部分都是选择频率较低、节奏舒缓的音乐或者使用白噪声，在助眠方面有了一定的效果。

现有的音乐助眠控制，大多为用户选择自己喜欢的歌曲或白噪音的方式，直接控制播放录制好的音乐文件，这样会存在由于音乐选择的不准确，导致无法助眠的问题，并且，每个人的入睡时间不一致，入睡阶段不同，用户自己选择音乐的关停或通过时间的设定停止音乐播放，同样也会导致无法助眠。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于光电检测的助眠控制方法、系统及装置，以实现对助眠音乐的自动、精准选择以及实现音乐播放的自动停止。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于光电检测的助眠控制方法，包括：

获取用户的光电容积脉搏波信号；所述光电容积脉搏波信号是设置在睡眠枕上的光电传感器通过与所述用户的脖颈接触测量得到的；

由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率；

依据所述用户的身高和体重，确定所述心率的所属设定心率范围；

根据所述所属心率设定范围调用对应类型音乐库中的音乐并播放；一个所属心率设定范围对应一个类型的音乐库；

由所述心率确定所述用户所处的睡眠状态；所述睡眠状态包括觉醒、浅睡和深睡；

由所述睡眠状态控制音乐的播放和停止。

可选的，所述由所述心率确定所述用户所处的睡眠状态，具体包括：

由所述心率计算心率变异性；

根据所述心率变异性确定所述用户所处的睡眠状态。

可选的，所述由所述睡眠状态控制音乐的播放和停止，具体包括：

当所述睡眠状态为觉醒或浅睡时，控制音乐继续播放；当所述睡眠状态为深睡时，控制音乐停止播放。

可选的，所述由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率，具体包括：

判断所述光电容积脉搏波信号是否处于心跳信号设定范围内；

若是，则由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率；

若否，则返回所述获取用户的光电容积脉搏波信号。

本发明还提供了一种基于光电检测的助眠控制系统，包括：

信号获取模块，用于获取用户的光电容积脉搏波信号；所述光电容积脉搏波信号是设置在睡眠枕上的光电传感器通过与所述用户的脖颈接触测量得到的；

心率计算模块，用于由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率；

心率范围确定模块，用于依据所述用户的身高和体重，确定所述心率的所属设定心率范围；

第一音乐控制模块，用于根据所述所属心率设定范围调用对应类型音乐库中的音乐并播放；一个所属心率设定范围对应一个类型的音乐库；

睡眠状态确定模块，用于由所述心率确定所述用户所处的睡眠状态；所述睡眠状态包括觉醒、浅睡和深睡；

第二音乐控制模块，用于由所述睡眠状态控制音乐的播放和停止。

可选的，所述睡眠状态确定模块，具体包括：

心率变异性计算单元，用于由所述心率计算心率变异性；

睡眠状态确定单元，用于根据所述心率变异性确定所述用户所处的睡眠状态。

可选的，所述第二音乐控制模块，具体包括：

第二音乐控制单元，用于当所述睡眠状态为觉醒或浅睡时，控制音乐继续播放；当所述睡眠状态为深睡时，控制音乐停止播放。

可选的，所述心率计算模块，具体包括：

脉搏波信号判断单元，用于判断所述光电容积脉搏波信号是否处于心跳信号设定范围内；

心率计算单元，用于若所述光电容积脉搏波信号处于心跳信号设定范围内，则由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率；若所述光电容积脉搏波信号不处于心跳信号设定范围内，则返回所述信号获取模块。

本发明还提供了一种基于光电检测的助眠控制装置，所述装置包括：睡眠枕、光电传感器、控制器、控制手柄和发音器；

所述光电传感器、所述控制器和所述发音器均设置在所述睡眠枕上；所述光电传感器、所述控制手柄和所述发音器均与所述控制器连接；所述光电传感器与用户的脖颈接触，所述光电传感器用于测量所述用户的光电容积脉搏波信号；所述控制器用于根据接收到的所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率，并根据所述心率调用对应类型的音乐库，控制所述发音器播放音乐；所述控制器还用于根据所述心率确定所述用户所处的睡眠状态，并由所述睡眠状态控制音乐的播放和停止；所述控制手柄用于显示所述心率。

可选的，所述装置还包括：滤波电路和升压电路；

所述滤波电路的输入端与所述光电传感器的输出端连接，所述滤波电路的输出端与所述升压电路的输入端连接；所述升压电路的输出端与所述控制器连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种基于光电检测的助眠控制方法、系统及装置。所述方法包括：获取用户的光电容积脉搏波信号；光电容积脉搏波信号是设置在睡眠枕上的光电传感器通过与用户的脖颈接触测量得到的；由光电容积脉搏波信号计算用户的心率；依据用户的身高和体重，确定心率的所属设定心率范围；根据所属心率设定范围调用对应类型音乐库中的音乐并播放；一个所属心率设定范围对应一个类型的音乐库；由心率确定用户所处的睡眠状态；睡眠状态包括觉醒、浅睡和深睡；由睡眠状态控制音乐的播放和停止。本发明通过设置在睡眠枕上的光电传感器来采集用户的心率信号，根据心率信号选择助眠音乐的类型，以及控制音乐的停止，实现了对助眠音乐的自动、精准选择以及音乐播放的自动停止，缩小了助眠效果在不同个体上的差异，助眠效果更好，适用范围也更广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1一种基于光电检测的助眠控制方法的流程图；

图2为本发明实施例2一种基于光电检测的助眠控制系统的结构示意图；

图3为本发明实施例3一种基于光电检测的助眠控制装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

图1为本发明实施例1一种基于光电检测的助眠控制方法的流程图。参见图1，实施例的基于光电检测的助眠控制方法，包括：

步骤S1：获取用户的光电容积脉搏波信号；所述光电容积脉搏波信号是设置在睡眠枕上的光电传感器通过与所述用户的脖颈接触测量得到的。

该步骤中，光电传感器具体设置在睡眠枕靠近脖颈中心处。

步骤S2：由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率。

所述步骤S2，具体包括：

判断所述光电容积脉搏波信号是否处于心跳信号设定范围内(真实的心率信号)。若是，则由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率。若否，则返回上述步骤S1。本实施例中，光电容积脉搏波信号计算用户的心率属于现有技术，即可以通过对脉搏波信号波形的分析，查找峰值点位置，计算获得心率信息。

步骤S3：依据所述用户的身高和体重，确定所述心率的所属设定心率范围。

本实施例中，成年人心率的所属设定心率范围是80-120BPM。若大于此范围，显示心率为高；若小于此范围，显示心率为低；在此范围中，显示心率为中。通过控制手柄的不同位置的指示灯可以显示心率的高、中、低的不同程度信息。

步骤S4：根据所述所属心率设定范围调用对应类型音乐库中的音乐并播放；一个所属心率设定范围对应一个类型的音乐库。

步骤S5：由所述心率确定所述用户所处的睡眠状态；所述睡眠状态包括觉醒、浅睡和深睡。

所述步骤S5，具体包括：

由所述心率计算心率变异性。

根据所述心率变异性确定所述用户所处的睡眠状态。

步骤S6：由所述睡眠状态控制音乐的播放和停止。

所述步骤S6，具体包括：

当所述睡眠状态为觉醒或浅睡时，控制音乐继续播放；当所述睡眠状态为深睡时，控制音乐停止播放。

本实施例通过安放在用户颈椎下的光电传感器采集人体脉搏波形，从而获取心率信号，实现了对睡眠状态下的心率数据采集、分析和计算，该方法具有以下优点：

1)利用光电传感器对睡眠状态下心率信号采集的非佩戴测量，实现了无感心率检测。

2)实现了用户对自己心率的实时监控。

3)通过对心率的分段，实现对音乐类型的不同选择，使得助眠音乐的选择更加精准，助眠效果更好。

4)在不同的睡眠阶段，实现对音乐的播放自动控制。

5)与现有的直接播放录制好的音乐文件，然后通过用户选择自己喜欢的歌曲或白噪音的方式相比，本方案，通过对心率的检测，得到心率的范围程度(高、中、低三个程度)，再从三个不同类型的音乐库中，选择预存音乐进行播放，实现了更小范围的针对使用者的音乐选择，缩小了助眠效果在不同个体上的差异，助眠效果更好，适用范围也更广泛。

实施例2

本实施例提供了一种基于光电检测的助眠控制系统，图2为本发明实施例2一种基于光电检测的助眠控制系统的结构示意图。

参见图2，实施例的基于光电检测的助眠控制系统包括：

信号获取模块201，用于获取用户的光电容积脉搏波信号；所述光电容积脉搏波信号是设置在睡眠枕上的光电传感器通过与所述用户的脖颈接触测量得到的。

心率计算模块202，用于由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率。

心率范围确定模块203，用于依据所述用户的身高和体重，确定所述心率的所属设定心率范围。

第一音乐控制模块204，用于根据所述所属心率设定范围调用对应类型音乐库中的音乐并播放；一个所属心率设定范围对应一个类型的音乐库。

睡眠状态确定模块205，用于由所述心率确定所述用户所处的睡眠状态；所述睡眠状态包括觉醒、浅睡和深睡。

第二音乐控制模块206，用于由所述睡眠状态控制音乐的播放和停止。

作为一种可选的实施方式，所述睡眠状态确定模块205，具体包括：

心率变异性计算单元，用于由所述心率计算心率变异性。

睡眠状态确定单元，用于根据所述心率变异性确定所述用户所处的睡眠状态。

作为一种可选的实施方式，所述第二音乐控制模块206，具体包括：

第二音乐控制单元，用于当所述睡眠状态为觉醒或浅睡时，控制音乐继续播放；当所述睡眠状态为深睡时，控制音乐停止播放。

作为一种可选的实施方式，所述心率计算模块202，具体包括：

脉搏波信号判断单元，用于判断所述光电容积脉搏波信号是否处于心跳信号设定范围内。

心率计算单元，用于若所述光电容积脉搏波信号处于心跳信号设定范围内，则由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率；若所述光电容积脉搏波信号不处于心跳信号设定范围内，则返回所述信号获取模块。

本实施例的基于光电检测的助眠控制系统，通过设置在睡眠枕上的光电传感器来采集用户的心率信号，根据心率信号选择助眠音乐的类型，以及控制音乐的停止，实现了对助眠音乐的自动、精准选择以及音乐播放的自动停止，缩小了助眠效果在不同个体上的差异，助眠效果更好，适用范围也更广泛。

实施例3

本实施例提供了一种基于光电检测的助眠控制装置，图3为本发明实施例3一种基于光电检测的助眠控制装置的结构图。

参见图3，实施例的基于光电检测的助眠控制装置包括：睡眠枕1、光电传感器2、控制器3、控制手柄4和发音器。

所述光电传感器、所述控制器3和所述发音器均设置在所述睡眠枕1上；所述光电传感器2、所述控制手柄4和所述发音器均与所述控制器3连接；所述光电传感器2与用户的脖颈接触，所述光电传感器2用于测量所述用户的光电容积脉搏波信号；所述控制器3用于根据接收到的所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率，并根据所述心率调用对应类型的音乐库，控制所述发音器播放音乐；所述控制器3还用于根据所述心率确定所述用户所处的睡眠状态，并由所述睡眠状态控制音乐的播放和停止；所述控制手柄4用于显示所述心率。

作为一种可选的实施方式，所述基于光电检测的助眠控制装置还包括：滤波电路和升压电路；所述滤波电路的输入端与所述光电传感器2的输出端连接，所述滤波电路的输出端与所述升压电路的输入端连接；所述升压电路的输出端与所述控制器3连接。滤波电路和升压电路使得光电传感器2测得的信号，在进入控制器3之前，对获得的心率信号进行滤波和升压。

作为一种可选的实施方式，所述控制装置3包括主控芯片、SD卡和音频放大器；所述主控芯片分别与所述控制手柄4、所述SD卡和所述音频放大器连接；所述音频放大器与所述发音器连接；当所述主控芯片接收到光电容积脉搏波信号后，计算所述用户的心率，并根据所述心率读取所述SD卡中内置的对应类型的音乐库，并将音乐库中的音频数据发送至音频放大器；所述音频放大器用于将所述音频数据放大，并将放大后的音频数据发送至所述发音器播放；所述控制器3还用于根据所述心率确定所述用户所处的睡眠状态，并由所述睡眠状态发出控制信号，控制所述发音器关闭音乐。

作为一种可选的实施方式，所述发音器为两个，分别为第一发音器5和第二发音器6；所述第一发音器5和第二发音器6均与所述控制装置3连接。

作为一种可选的实施方式，所述心率检测装置还包括电源模块，所述电源模块用于为所述光电传感器2、所述控制装置3、所述控制手柄4和所述发音器供电。

作为一种可选的实施方式，所述光电传感器2的型号为MAX30100。所述主控芯片为stm32F系列单片机。所述音频放大器的型号为PAM8403。所述发音器为喇叭。该实施方式下的心率检测装置，采用stm32F系列单片机为主控芯片，通过SPT总线方式读取SD卡中内置的音频数据，获得将播放声音的数字化音频数据，数字音频数据由主控芯片的数模转换口输出，进入PAM8403芯片放大并输出，最终由喇叭进行声音播放。

本实施例的基于光电检测的助眠控制装置，通过设置在睡眠枕上的光电传感器来采集用户的心率信号，根据心率信号选择助眠音乐的类型，以及控制音乐的停止，实现了对助眠音乐的自动、精准选择以及音乐播放的自动停止，缩小了助眠效果在不同个体上的差异，助眠效果更好，适用范围也更广泛。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于光电检测的助眠控制方法，其特征在于，包括：

获取用户的光电容积脉搏波信号；所述光电容积脉搏波信号是设置在睡眠枕上的光电传感器通过与所述用户的脖颈接触测量得到的；

由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率；

依据所述用户的身高和体重，确定所述心率的所属设定心率范围；

根据所述所属心率设定范围调用对应类型音乐库中的音乐并播放；一个所属心率设定范围对应一个类型的音乐库；

由所述心率确定所述用户所处的睡眠状态；所述睡眠状态包括觉醒、浅睡和深睡；

由所述睡眠状态控制音乐的播放和停止。

2.根据权利要求1所述的一种基于光电检测的助眠控制方法，其特征在于，所述由所述心率确定所述用户所处的睡眠状态，具体包括：

由所述心率计算心率变异性；

根据所述心率变异性确定所述用户所处的睡眠状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于光电检测的助眠控制方法，其特征在于，所述由所述睡眠状态控制音乐的播放和停止，具体包括：

当所述睡眠状态为觉醒或浅睡时，控制音乐继续播放；当所述睡眠状态为深睡时，控制音乐停止播放。

4.根据权利要求1所述的一种基于光电检测的助眠控制方法，其特征在于，所述由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率，具体包括：

判断所述光电容积脉搏波信号是否处于心跳信号设定范围内；

若是，则由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率；

若否，则返回所述获取用户的光电容积脉搏波信号。

5.一种基于光电检测的助眠控制系统，其特征在于，包括：

信号获取模块，用于获取用户的光电容积脉搏波信号；所述光电容积脉搏波信号是设置在睡眠枕上的光电传感器通过与所述用户的脖颈接触测量得到的；

心率计算模块，用于由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率；

心率范围确定模块，用于依据所述用户的身高和体重，确定所述心率的所属设定心率范围；

第一音乐控制模块，用于根据所述所属心率设定范围调用对应类型音乐库中的音乐并播放；一个所属心率设定范围对应一个类型的音乐库；

睡眠状态确定模块，用于由所述心率确定所述用户所处的睡眠状态；所述睡眠状态包括觉醒、浅睡和深睡；

第二音乐控制模块，用于由所述睡眠状态控制音乐的播放和停止。

6.根据权利要求5所述的一种基于光电检测的助眠控制系统，其特征在于，所述睡眠状态确定模块，具体包括：

心率变异性计算单元，用于由所述心率计算心率变异性；

睡眠状态确定单元，用于根据所述心率变异性确定所述用户所处的睡眠状态。

7.根据权利要求5所述的一种基于光电检测的助眠控制系统，其特征在于，所述第二音乐控制模块，具体包括：

第二音乐控制单元，用于当所述睡眠状态为觉醒或浅睡时，控制音乐继续播放；当所述睡眠状态为深睡时，控制音乐停止播放。

8.根据权利要求5所述的一种基于光电检测的助眠控制系统，其特征在于，所述心率计算模块，具体包括：

脉搏波信号判断单元，用于判断所述光电容积脉搏波信号是否处于心跳信号设定范围内；

心率计算单元，用于若所述光电容积脉搏波信号处于心跳信号设定范围内，则由所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率；若所述光电容积脉搏波信号不处于心跳信号设定范围内，则返回所述信号获取模块。

9.一种基于光电检测的助眠控制装置，其特征在于，所述装置包括：睡眠枕、光电传感器、控制器、控制手柄和发音器；

所述光电传感器、所述控制器和所述发音器均设置在所述睡眠枕上；所述光电传感器、所述控制手柄和所述发音器均与所述控制器连接；所述光电传感器与用户的脖颈接触，所述光电传感器用于测量所述用户的光电容积脉搏波信号；所述控制器用于根据接收到的所述光电容积脉搏波信号计算所述用户的心率，并根据所述心率调用对应类型的音乐库，控制所述发音器播放音乐；所述控制器还用于根据所述心率确定所述用户所处的睡眠状态，并由所述睡眠状态控制音乐的播放和停止；所述控制手柄用于显示所述心率。

10.根据权利要求9所述的一种基于光电检测的助眠控制装置，其特征在于，还包括：滤波电路和升压电路；

所述滤波电路的输入端与所述光电传感器的输出端连接，所述滤波电路的输出端与所述升压电路的输入端连接；所述升压电路的输出端与所述控制器连接。

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