CN113679340B - 睡眠监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明包含一种睡眠监测装置，包含：移动感测电路、储存电路及处理电路。移动感测电路感测人体移动产生感测讯号。处理电路自储存电路撷取并执行电脑可执行指令，以执行睡眠监测方法，睡眠监测方法包含：自移动感测电路接收感测讯号；累计基本单位时间中，感测讯号的活动强度大于预设值的时间总长做为活动量；对复数个不同的时间范围内，所有基本单位时间的活动量进行统计产生活动量总和；分别判断活动量总和是否超过复数个活动临界值其中之一以产生活动等级判断结果；以及根据活动等级判断结果判断睡眠状态。

Description

睡眠监测装置及方法
技术领域
本发明是关于睡眠监测技术，尤其是关于一种睡眠监测装置及方法。
背景技术
在可配戴的电子装置上，除了基本的通讯与查询时间外，也附加愈来 愈多的功能。其中，与健康监测相关的功能中，最常见的是用以感测睡眠 状态的睡眠监测功能。
睡眠监测功能往往仰赖感测器长时间感测使用者的活动量来进行睡眠 监测。然而，常见的睡眠监测技术常需要累积大量的活动量资料，间接使 得电子装置对于储存与运算这些资料的储存量与运算量有着庞大的需求。 进一步地，目前的睡眠监测技术中往往完全仰赖活动量来判断睡眠的状态， 而无法进一步分辨睡眠与例如静坐阅读的微小移动量。
发明内容
鉴于先前技术的问题，本发明的一目的在于提供一种睡眠监测装置及 方法，以改善先前技术。
本发明包含一种睡眠监测装置，其一实施例包含：移动感测电路、储 存电路以及处理电路。移动感测电路配置以感测人体移动，以根据人体移 动产生感测讯号。处理电路电性耦接于移动感测电路以及储存电路，并配 置以自储存电路撷取并执行电脑可执行指令，以执行睡眠监测方法，睡眠 监测方法包含：自移动感测电路接收感测讯号；累计每一复数个基本单位 时间中，感测讯号的活动强度大于预设值的时间总长做为活动量；对每一基本单位时间前后的复数个不同的时间范围内，所有基本单位时间的活动 量进行统计产生对应于时间范围的复数个活动量总和；对每一基本单位时 间，分别判断活动量总和是否超过复数个活动临界值其中之一以产生活动 等级判断结果，其中活动临界值各对应于时间范围其中之一；以及根据活 动等级判断结果判断睡眠状态。
本发明另包含一种睡眠监测方法，应用于睡眠监测装置中，其一实施 例包含下列步骤：使移动感测电路感测人体移动，以根据人体移动产生感 测讯号；使处理电路自移动感测电路接收感测讯号；使处理电路累计每一 复数个基本单位时间中，感测讯号的活动强度大于预设值的时间总长做为 活动量；使处理电路对每一基本单位时间前后的复数个不同的时间范围内， 所有基本单位时间的活动量进行统计产生对应于时间范围的复数个活动量 总和；使处理电路对每一基本单位时间，分别判断活动量总和是否超过复 数个活动临界值其中之一以产生活动等级判断结果，其中活动临界值各对 应于时间范围其中之一；以及使处理电路根据活动等级判断结果判断睡眠 状态。
有关本案的特征、实作与功效，兹配合图式作较佳实施例详细说明如 下。
附图说明
图1显示本发明的一实施例中，一种睡眠监测装置的方块图；
图2显示本发明的一实施例中，感测讯号在一个基本单位时间的示意 图；以及
图3显示本发明的一实施例中，一种睡眠监测方法的流程图。
符号说明
100:睡眠监测装置
110:移动感测电路
120:储存电路
125:电脑可执行指令
130:处理电路
300:睡眠监测方法
S310-S350:步骤
SS:感测讯号
TL:基本单位时间
T1-T10:子单位时间
VP:预设值
具体实施方式
本发明的一目的在于提供一种睡眠监测装置及睡眠监测方法，以有效 降低睡眠监测运算所需的储存量以及运算量，并提升睡眠监测的精确度。
请参照图1。图1为本发明的一实施例中，一种睡眠监测装置100的 方块图。睡眠监测装置100包含：移动感测电路110、储存电路120以及 处理电路130。
移动感测电路110可由例如，但不限于加速度感测器(加速计)、角 速度感测器(陀螺仪)、磁感应感测器(磁力计)或其组合实现。配置以 感测人体移动，以根据人体移动产生感测讯号SS。举例而言，移动感测电 路110可设置于可携式电子装置如智慧型手机、智慧手表中，以配戴在使 用者身上，在使用者走路时根据重力或磁力进行多个轴向的感测，并产生 感测讯号SS。
储存电路120可为任何配置以储存资料的储存装置，例如，但不限于 随机存取记忆体(random access memory；RAM)、唯读记忆体(read only memory；ROM)或硬碟。需注意的是，储存电路120在不同实施例中，可 仅包含单一个上述的储存装置，或是包含多个上述的储存装置，以储存不 同类型的资料。于一实施例中，储存电路120配置以储存电脑可执行指令 125。
处理电路130电性耦接于移动感测电路110以及储存电路120，并配 置以自储存电路120撷取并执行电脑可执行指令125。其中，电脑可执行 指令125包含例如，但不限于移动感测电路110以及储存电路120等硬件 模组的韧体/驱动程式(firmware/driver)与相关指令，以存取移动感测电路 110以及储存电路120的讯号或资料进行运算，执行睡眠监测装置100的 功能，达到对使用者的走路进行睡眠监测的目的。
以下将针对睡眠监测装置100的运作进行更详细的说明。
首先，处理电路130自移动感测电路110接收感测讯号SS。于一实施 例中，处理电路130在接收到感测讯号SS后，将对感测讯号SS进行平滑 (smoothing)、根据感测电路110的轴向进行坐标转换或其组合的资料处 理。
进一步地，处理电路130累计每一复数个基本单位时间中，感测讯号 的活动强度大于预设值的时间总长做为活动量。
请参照图2。图2为本发明一实施例中，感测讯号SS在一个基本单位 时间TL的示意图。
于一实施例中，处理电路130将每一基本单位时间TL区分为复数个子 单位时间T1-T10，以判断感测讯号SS在各子单位时间T1-T10的活动强度 是否大于预设值VP。处理电路130将活动强度大于预设值VP的子单位时 间T1-T10累计以产生时间总长。
举例而言，基本单位时间TL的长度可为1分钟，而基本单位时间TL 可区分为10个各为6秒的子单位时间T1-T10。当感测讯号SS在其中5个 子单位时间(例如子单位时间T2-T4以及子单位时间T6-T7)的活动强度 均大于预设值VP时，处理电路130将设置此基本单位时间TL的活动量为 例如，但不限于6×5＝30。处理电路130将借由上述的方式，在每一基本单位时间TL持续对于感测讯号SS判断对应的活动量。
接着，处理电路130对每一基本单位时间前后的复数个不同的时间范 围内，所有基本单位时间的活动量进行统计产生对应于时间范围的复数个 活动量总和。
举例而言，当基本单位时间的长度为1分钟时，处理电路130可对一 个目标的基本单位时间前后1分钟(共3个基本单位时间)、前后3分钟 (共7个基本单位时间)、前后5分钟(共11个基本单位时间)以及前后 7分钟(共15个基本单位时间)的活动量进行统计，来产生不同时间范围 内的活动量总和。
处理电路130可对不同时间范围设定不同的活动临界值，以分别判断 不同时间范围内的活动量总和是否超过对应的活动临界值，以产生活动等 级判断结果。
于一实施例中，当基本单位时间在愈短的时间范围内的活动量总和超 过对应的活动临界值时，所对应的活动等级判断结果对应于愈高的活动等 级，而当基本单位时间仅在愈长的时间范围内的活动量总和超过对应的活 动临界值时，所对应的活动等级判断结果对应于愈低的活动等级。
举例而言，当处理电路130判断一个目标的基本单位时间前后1分钟 (共3分钟)的活动量总和超过其对应的活动临界值时，将对应此目标的 基本单位时间产生第4等级(level 4)的活动等级判断结果。当目标的基本 单位时间前后3分钟(共7分钟)的活动量总和超过其对应的活动临界值 时，将对应此目标的基本单位时间产生第3等级(level 3)的活动等级判断 结果。
而当目标的基本单位时间前后5分钟(共11分钟)的活动量总和超过 其对应的活动临界值时，将对应此目标的基本单位时间产生第2等级(level 2)的活动等级判断结果。当目标的基本单位时间前后7分钟(共15分钟) 的活动量总和超过其对应的活动临界值时，将对应此目标的基本单位时间 产生第1等级(level 1)的活动等级判断结果。而当目标的基本单位时间前 后7分钟(共15分钟)的活动量总和并未超过其对应的活动临界值时，将对应此目标的基本单位时间产生第0等级(level 0)的活动等级判断结果。
处理电路130将根据活动等级判断结果判断使用者的睡眠状态。
于一实施例中，处理电路130可先经由使用者真实的睡眠状况进行训 练，以得到在各种不同活动等级的组合下对应的睡眠状态，例如，但不限 于“清醒”、“浅睡”、“深睡”，并将相关的资料储存于储存电路120 中。在睡眠监测装置100实际运作时，处理电路130将依据得到的活动等 级判断结果，以例如但不限于查表的方式判断使用者的睡眠状态。
举例而言，当活动等级判断结果显示为第4等级、第3等级以及时间 长度大于一预设时间长度的第2等级时，处理电路130将判断睡眠状态为 “清醒”。当活动等级判断结果显示为具有较长时间的第1等级或是较长 时间的第1等级中具有较短间隔的第2等级时，处理电路130将判断睡眠 状态为“浅睡”。而当活动等级判断结果显示为具有较长时间的第0等级 时，处理电路130将判断睡眠状态为“深睡”。
需注意的是，上述处理电路130根据各种活动等级与时间长度判断睡 眠状态的方式仅为一范例。于其他实施例中，处理电路130亦可依据其他 的组合来判断睡眠状态。
于一实施例中，真正的短时间睡眠与较为安静的清醒状态如静坐阅读 之间并不容易仅依照活动量进行区分。因此在活动等级判断结果外，处理 电路130亦可依据例如，但不限于状态发生时段、状态发生时长、邻近状 态发生间隔时长或其组合来判断睡眠状态。
举例而言，因此，处理电路130可判断现在的状态的发生时段是否为 中午或半夜、发生时长是否超过2小时、与邻近实际发生的睡眠状态之间 的发生间隔时长是否超过3小时等，来进一步区分真正的睡眠与较为安静 的清醒状态，以在上述情形的判断结果其中之一或是其中多个为真时，确 认是真正的睡眠状态。
因此，本发明的睡眠监测装置可对感测讯号中活动强度大于预设值的 时间总长设定为活动量，而不需累计所有的活动量来进行睡眠状态的判断， 节省睡眠监测运算所需的储存量以及运算量。并且，借由与周边活动量的 统计，将提升睡眠状态的判断的精确度。
请参照图3。图3为本发明一实施例中，一种睡眠监测方法300的流 程图。
除前述装置外，本发明另揭露一种睡眠监测方法300，应用于例如， 但不限于图1的睡眠监测装置100中。睡眠监测方法300的一实施例如图 3所示，包含下列步骤：
于步骤S310：使处理电路130自移动感测电路110接收感测讯号SS。
于步骤S320：使处理电路130累计每一复数个基本单位时间(例如图 2中的基本单位时间TL)中，感测讯号SS的活动强度大于预设值的时间 总长做为活动量。
于步骤S330：使处理电路130对每一基本单位时间前后的复数个不同 的时间范围内，所有基本单位时间的活动量进行统计产生对应于时间范围 的复数个活动量总和。
于步骤S340：使处理电路130对每一基本单位时间，分别判断活动量 总和是否超过复数个活动临界值其中之一以产生活动等级判断结果，其中 活动临界值各对应于时间范围其中之一。
于步骤S350：使处理电路130根据活动等级判断结果判断睡眠状态。
需注意的是，上述的实施方式仅为一范例。于其他实施例中，本领域 的通常知识者当可在不违背本发明的精神下进行更动。
综合上述，本发明中的睡眠监测装置以及睡眠监测方法可借由判断感 测讯号中活动强度大于预设值的时间总长决定活动量，大幅降低睡眠监测 运算所需的储存量以及运算量，并透过周边活动量的统计，提升睡眠监测 的精确度。
虽然本案的实施例如上所述，然而该些实施例并非用来限定本案，本 技术领域具有通常知识者可依据本案的明示或隐含的内容对本案的技术特 征施以变化，凡此种种变化均可能属于本案所寻求的专利保护范畴，换言 之，本案的专利保护范围须视本说明书的申请专利范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种睡眠监测装置，包含：
一移动感测电路，配置以感测一人体移动，以根据该人体移动产生一感测讯号；
一储存电路；以及
一处理电路，电性耦接于该移动感测电路以及该储存电路，并配置以自该储存电路撷取并执行一电脑可执行指令，以执行一睡眠监测方法，该睡眠监测方法包含：
自该移动感测电路接收该感测讯号；
累计每一复数个基本单位时间中，该感测讯号的一活动强度大于一预设值的一时间总长做为一活动量；
将每一该基本单位时间区分为复数个子单位时间，以判断该感测讯号在各该子单位时间的该活动强度是否大于该预设值；以及
将该活动强度大于该预设值的该子单位时间累计以产生该时间总长；
对每一该基本单位时间前后的复数个不同的时间范围内，所有该基本单位时间的该活动量进行统计产生对应于该时间范围的复数个活动量总和；
对每一该基本单位时间，分别判断该活动量总和是否超过复数个活动临界值其中之一以产生一活动等级判断结果，其中该活动临界值各对应于该时间范围其中之一；以及
根据该活动等级判断结果判断一睡眠状态。
2.根据权利要求1所述的睡眠监测装置，其中该睡眠监测方法更包含：
依据该活动等级判断结果，以及一状态发生时段、一状态发生时长、一邻近状态发生间隔时长或其组合判断该睡眠状态。
3.根据权利要求1所述的睡眠监测装置，其中当该基本单位时间在愈短的该时间范围内的该活动量总和超过该活动临界值时，所对应的该活动等级判断结果对应于愈高的一活动等级，当该基本单位时间仅在愈长的该时间范围内的该活动量总和超过该活动临界值时，所对应的该活动等级判断结果对应于愈低的该活动等级。
4.根据权利要求1所述的睡眠监测装置，其中该睡眠监测方法更包含：
对该感测讯号进行包含平滑、坐标转换或其组合的资料处理。
5.一种睡眠监测方法，应用于一睡眠监测装置中，包含：
使一移动感测电路感测一人体移动，以根据该人体移动产生一感测讯号；
使该处理电路自该移动感测电路接收该感测讯号；
使该处理电路累计每一复数个基本单位时间中，该感测讯号的一活动强度大于一预设值的一时间总长做为一活动量；
使该处理电路将每一该基本单位时间区分为复数个子单位时间，以判断该感测讯号在各该子单位时间的该活动强度是否大于该预设值；以及
使该处理电路将该活动强度大于该预设值的该子单位时间累计以产生该时间总长；
使该处理电路对每一该基本单位时间前后的复数个不同的时间范围内，所有该基本单位时间的该活动量进行统计产生对应于该时间范围的复数个活动量总和；
使该处理电路对每一该基本单位时间，分别判断该活动量总和是否超过复数个活动临界值其中之一以产生一活动等级判断结果，其中该活动临界值各对应于该时间范围其中之一；以及
使该处理电路根据该活动等级判断结果判断一睡眠状态。
6.根据权利要求5所述的睡眠监测方法，更包含：
使该处理电路依据该活动等级判断结果，以及一状态发生时段、一状态发生时长、一邻近状态发生间隔时长或其组合判断该睡眠状态。
7.根据权利要求5所述的睡眠监测方法，其中当该基本单位时间在愈短的该时间范围内的该活动量总和超过该活动临界值时，所对应的该活动等级判断结果对应于愈高的一活动等级，当该基本单位时间仅在愈长的该时间范围内的该活动量总和超过该活动临界值时，所对应的该活动等级判断结果对应于愈低的该活动等级。
8.根据权利要求5所述的睡眠监测方法，更包含：
使该处理电路对该感测讯号进行包含平滑、坐标转换或其组合的资料处理。
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