TW201328665A - 整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統及其方法 - Google Patents

Abstract

一種整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統及其方法，其透過由所測得之受測生理資料的個別特徵計算整合生理資料，並依據整合生理資料的整體特徵判斷各睡眠階段之起始時間的技術手段，可以較準確的判斷睡眠階段，並達成判斷特定時間之睡眠階段的技術功效。

Description

整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統及其方法

一種睡眠階段判斷系統及其方法，特別係指一種整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統及其方法。

睡眠和飲食一樣都是基本生理需求，每個人都需要睡眠。研究顯示，正常的成年人一天所需的睡眠時間為八小時。但是，在這繁忙的社會環境中，睡眠時間往往被迫大量地縮減。因此，如何在有限的睡眠時間中獲得最好的睡眠品質便成為重要的議題。

提高睡眠品質的常見方式例如在適合的時間把人叫醒，或是增加熟睡的時間等，這些提高睡眠品質的方式中，都是基於在特定的睡眠階段做適合的事情，例如，最適合叫醒人的時間是人在快速動眼期或淺睡期(第一期與第二期)的睡眠階段，而增加熟睡的時間便是增加人在熟睡期(第三期與第四期)之睡眠階段的時間。所以，判斷人在睡眠時之特定時間點的睡眠階段是提高睡眠品質的重要手段。

目前判斷睡眠狀態的方式大多是以腦電圖、心電圖、心跳、血壓、體溫、呼吸、移動等生理資料進行判斷，市面上常見之具有判斷睡眠階段之功能的設備，大多因為使用兩種以上之生理資料不易進行整合判斷，故通常僅使用其中一種生理資料判斷睡眠階段，因此，判斷的準確性不足，但若要精確判斷人在睡眠時之特定時間點的睡眠階段，則往往需要使用昂貴且操作複雜的大型設備來偵測其他更精細的生理資料。

綜上所述，可知先前技術中長期以來一直存在非大型設備有其軟硬體的限制，不易整合大量的生理資料，因而無法準確判斷睡眠階段的問題，因此有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

有鑒於先前技術存在非大型設備不易將生理資料整合而無法準確判斷睡眠階段的問題，本發明遂揭露一種整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統及其方法，其中：

本發明所揭露之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統，至少包含：資料讀取模組，用以讀取受測者於睡眠中所測得之多個受測生理資料；資料整合模組，用以依據各受測生理資料之個別特徵計算整合生理資料；整體特徵計算模組，用以計算整合生理資料之整體特徵；時間判斷模組，用以依據各整體特徵判斷睡眠中進入各睡眠階段之起始時間。

本發明所揭露之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之方法，其步驟至少包括：提供受測者於睡眠中所測得之多個受測生理資料；讀取受測生理資料；依據各受測生理資料之個別特徵計算整合生理資料；計算整合生理資料之整體特徵；依據各整體特徵判斷睡眠中進入各睡眠階段之起始時間。

本發明所揭露之系統與方法如上，與先前技術之間的差異在於本發明透過由所測得之受測生理資料的個別特徵計算整合生理資料，並依據整合生理資料的整體特徵判斷各睡眠階段之起始時間，藉以解決先前技術所存在的問題，並可以達成判斷特定時間之睡眠階段的技術功效。無法準確判斷睡眠階段

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之特徵與實施方式，內容足以使任何熟習相關技藝者能夠輕易地充分理解本發明解決技術問題所應用的技術手段並據以實施，藉此實現本發明可達成的功效。

本發明可以根據受測者在睡眠的過程中所測量之多種生理資料判斷受測者在睡眠時之各個睡眠階段的起始時間，進而判斷受測者在睡眠時之特定時間點的睡眠階段。

本發明所提之生理資料為對個體進行特定測量後所得到的資料，例如，心跳數、呼吸數、體溫、血壓、肢體動作等，也可以如腦波圖、心電圖、聲音反射訊號、光反射訊號、血氧濃度、二氧化碳濃度、皮膚傳導性、眼球活動狀況、眼瞼活動狀況、身體末梢血管之體積/容積等，甚至可以是由上述各資料任意組成之集合，但並不以此為限。

以下先以「第1A圖」本發明所提之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統架構圖來說明本發明的系統運作。如「第1A圖」所示，本發明之系統含有感測器110、資料讀取模組130、資料整合模組160、整體特徵計算模組170、時間判斷模組180。

感測器110負責在受測者進行睡眠過程中測量受測者的生理資料。感測器110可以為侵入式或非侵入式的裝置，當感測器110為侵入式時，感測器110將全部或部分埋入受測者的體內；而當感測器110為非侵入式時，感測器110可能與受測者接觸，例如血壓計、溫度計、腦波測量裝置、心電圖測量裝置等裝置都可能與受測者接觸，感測器110也可能不需與受測者接觸，例如動作感測裝置、震動感測器等不需要與受測者接觸的裝置。

資料讀取模組130負責以有線或無線之方式與感測器110連接，藉以讀取感測器110所測量到之生理資料。在本發明中，資料讀取模組130所讀取之生理資料被稱為「受測生理資料」。

事實上，感測器110並不是本發明的必要元件，如「第1B圖」所示，感測器110以及儲存媒體120為本發明外部的元件，此時，感測器110在受測者睡眠過程中測量到受測者的生理資料後，感測器110會將測量到的生理資料儲存至儲存媒體120中。因此，在如「第1B圖」所示之系統架構下，資料讀取模組130會以有線或無線之方式至儲存媒體120中讀取感測器110所測量到之受測生理資料，而不會直接取得感測器110所測量到的受測生理資料。

資料整合模組160負責使用一個或多個個別特徵，對資料讀取模組130所讀取到之各個受測生理資料進行計算，藉以產生整合生理資料。

資料整合模組160用來計算整合生理資料的個別特徵為受測生理資料之振幅210、週期220/頻率、波形230等資料，如「第2圖」所示，但本發明並不以此為限。

一般而言，資料整合模組160可以依據各個受測生理資料中相對應的同步變化將各個受測生理資料整合為整合生理資料。

整體特徵計算模組170負責計算資料整合模組160所計算出之整合生理資料的整體特徵。在部分的實施例中，整體特徵為依據整合生理資料之波形與時間軸所圍起之區域面積240(如「第2圖」所示)所產生的相關資料，例如，整體特徵計算模組170可以計算由某個區域面積開始之數個相鄰區域面積的各種平均數、中位數，甚至是頻散值等，但本發明所提之整體特徵並不以上述為限。

時間判斷模組180負責依據整體特徵計算模組170所計算出之整體特徵判斷受測者於該次睡眠中進入各個睡眠階段的起始時間。例如，時間判斷模組180可以根據整體特徵計算模組170所計算出之區域面積的平均數以及頻散值的變化判斷出各個睡眠階段的起始時間，但本發明並不以此為限。

值得一提的是，時間判斷模組180除了判斷各個睡眠階段的起始時間之外，由於受測者在睡眠中可能受到打擾而清醒，因此，睡眠階段的改變並不一定會如預期的順序，故時間判斷模組180在判斷各個睡眠階段的起始時間時，還可以一併依據整體特徵計算模組170所計算出之區域面積的平均數以及頻散值的變化判斷受測者所進入的睡眠階段。

此外，本發明更可以包含相位調整模組150，相位調整模組150負責依據資料讀取模組130所讀取之各個受測生理資料中相對應的同步變化，選擇性的調整各個受測生理資料的相位，使得資料整合模組160所計算出之整合生理資料更為精確，如此，時間判斷模組180所判斷出之各個睡眠階段的起始時間也會更為精準。

本發明也可以附加階段判斷模組190，階段判斷模組190負責依據各個睡眠階段的起始時間判斷受測者於該次睡眠中之任意時間點的睡眠階段。由於各個睡眠階段是連續的，因此，在部分的實施例中，階段判斷模組190可以依序比對欲判斷之時間點與各個睡眠階段的起始時間，當欲判斷之時間點小於某個睡眠階段的起始時間時，欲判斷之時間點的睡眠階段即為該睡眠階段的前一個睡眠階段。

接著以一個實施例來解說本發明的運作系統與方法，並請參照「第3圖」本發明所提之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之方法流程圖。

在本實施例中，感測器110可以包含在本發明之系統中，如「第1A圖」所示，如此，若受測者使用本發明進行睡眠階段的分析，則受測者需要進行睡眠，感測器110可以在受測者睡眠的過程中測量受測生理資料，藉以提供給後續使用(步驟301)。在本實施例中，假設感測器110是測量受測者在睡眠中的腦波，如此，資料讀取模組130可以直接讀取感測器110所測量到之受測者的腦波訊號(步驟310)。

另外，感測器110也可以不包含在本發明之系統中，如「第1B圖」所示，如此，受測者可以在進行睡眠階段的分析前，先由感測器110測量受測者在睡眠中的腦波，並將所測得之受測者在睡眠中的受測生理資料(也就是腦波訊號)儲存到儲存媒體120中，如此，在受測者欲使用本發明進行睡眠階段的分析時，資料讀取模組130可以至本發明之系統外部的儲存媒體120中讀取受測者在睡眠過程中被測量出的腦波訊號(步驟310)。

不論感測器110是否包含在本發明之系統中，在資料讀取模組130讀取受測者在睡眠過程中所測得的受測生理資料(步驟310)後，資料整合模組160可以依據資料讀取模組130所讀出之各受測生理資料的個別特徵計算整合生理資料(步驟360)。其中，資料整合模組160可以依據各個受測生理資料中對應之同步變化將各個受測生理資料整合為整合生理資料。在本實施例中，假設個別特徵為受測生理資料的振幅以及週期。

若本實施例之系統中，還包含相位調整模組150，則在資料整合模組160依據各受測生理資料的個別特徵計算整合生理資料(步驟360)前，相位調整模組150可以依據各個受測生理資料中對應的同步變化調整各個受測生理資料的相位，藉以減低資料整合模組160所計算出之整合生理資料與實際狀況的誤差。

在資料整合模組160依據各受測生理資料的個別特徵計算整合生理資料(步驟360)後，特徵計算模組170可以計算資料整合模組160所計算出之整合生理資料的整體特徵(步驟370)。在本實施例中，假設特徵計算模組170逐一計算整合生理資料與時間軸所圍起之區域面積以及與該區域面積相鄰之區域面積的平均數以及頻散值，被特徵計算模組170計算出之平均數以及頻散值即為本發明之整體特徵。

在特徵計算模組170計算出整合生理資料的整體特徵(步驟370)後，時間判斷模組180可以依據特徵計算模組170所計算出之整體特徵，判斷在受測者的睡眠中，各睡眠階段之起始時間(步驟380)。在本實施例中，時間判斷模組180會根據整體特徵計算模組170所計算出之區域面積的平均數以及頻散值等一系列之整體特徵的數值變化判斷各個睡眠階段的起始時間，當相鄰區域面積之平均數以及頻散值的數值發生明顯改變時，表示睡眠階段發生變化。

在上述實施例中，若還包含階段判斷模組190，則在時間判斷模組180依據特徵計算模組170所計算出之整體特徵，判斷在受測者的睡眠中進入各睡眠階段的起始時間(步驟380)後，階段判斷模組190可以依據時間判斷模組180所判斷出之各睡眠階段的起始時間，判斷睡眠中任意時間點之睡眠階段(步驟390)。在本實施例中，假設階段判斷模組190會比較欲查詢睡眠階段的時間與各睡眠階段的起始時間，藉以判斷被查詢之時間的睡眠階段。

綜上所述，可知本發明與先前技術之間的差異在於具有由所測得之受測生理資料的個別特徵計算整合生理資料，並依據整合生理資料的整體特徵判斷各睡眠階段之起始時間的技術手段，藉由此一技術手段可以解決先前技術所存在非大型設備不易將生理資料整合而無法準確判斷睡眠階段的問題，進而達成判斷特定時間之睡眠階段的技術功效。

再者，本發明之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之方法，可實現於硬體、軟體或硬體與軟體之組合中，亦可在電腦系統中以集中方式實現或以不同元件散佈於若干互連之電腦系統的分散方式實現。

雖然本發明所揭露之實施方式如上，惟所述之內容並非用以直接限定本發明之專利保護範圍。任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明所揭露之精神和範圍的前提下，對本發明之實施的形式上及細節上作些許之更動潤飾，均屬於本發明之專利保護範圍。本發明之專利保護範圍，仍須以所附之申請專利範圍所界定者為準。

110．．．感測器

120．．．儲存媒體

130．．．資料讀取模組

150．．．相位調整模組

160．．．資料整合模組

170．．．整體特徵計算模組

180．．．時間判斷模組

190．．．階段判斷模組

210．．．振幅

220．．．週期

230．．．波形

240．．．區域面積

步驟310　提供受測者於一次睡眠中所測得之多個受測生理資料

步驟330　讀取受測生理資料

步驟350　依據各受測生理資料中對應之同步變化調整各受測生理資料之相位

步驟360　依據各受測生理資料之個別特徵計算整合生理資料

步驟370　計算整合生理資料之整體特徵

步驟380　依據整體特徵判斷睡眠中進入各睡眠階段之起始時間

步驟390　依據各睡眠階段之起始時間判斷睡眠中任意時間點之睡眠階段

第1A圖為本發明所提之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統架構圖。

第1B圖為本發明所提之另一種整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統架構圖。

第2圖為本發明實施例所提之波形示意圖。

第3圖為本發明所提之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之方法流程圖。

步驟310　提供受測者於一次睡眠中所測得之多個受測生理資料

步驟330　讀取受測生理資料

步驟350　依據各受測生理資料中對應之同步變化調整各受測生理資料之相位

步驟360　依據各受測生理資料之個別特徵計算整合生理資料

步驟370　計算整合生理資料之整體特徵

步驟380　依據整體特徵判斷睡眠中進入各睡眠階段之起始時間

步驟390　依據各睡眠階段之起始時間判斷睡眠中任意時間點之睡眠階段

Claims (10)

1. 一種整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之方法，該方法至少包含下列步驟：提供一受測者於一次睡眠中所測得之多個受測生理資料；讀取該些受測生理資料；依據各該受測生理資料之至少一個別特徵計算一整合生理資料；計算該整合生理資料之至少一整體特徵；及依據各該整體特徵判斷該次睡眠中進入各睡眠階段之起始時間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之方法，其中該方法於該依據各該受測生理資料之各該個別特徵計算該整合生理資料之步驟前，更包含依據各該受測生理資料中對應之同步變化，調整各該受測生理資料之相位之步驟。
3. 如申請專利範圍第1項所述之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之方法，其中該依據各該受測生理資料之各該個別特徵計算該整合生理資料之步驟為依據各該受測生理資料中對應之同步變化整合各該受測生理資料為該整合生理資料。
4. 如申請專利範圍第1項所述之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之方法，其中該方法於依據各該整體特徵判斷該次睡眠中進入各該睡眠階段之起始時間之步驟後，更包含依據各該睡眠階段之起始時間判斷該次睡眠中任意時間點之睡眠階段之步驟。
5. 一種整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統，該系統至少包含：一資料讀取模組，用以讀取一受測者於一次睡眠中所測得之多個受測生理資料；一資料整合模組，用以依據各該受測生理資料之至少一個別特徵計算一整合生理資料；一整體特徵計算模組，用以計算該整合生理資料之至少一整體特徵；及一時間判斷模組，用以依據各該整體特徵判斷該次睡眠中進入各睡眠階段之起始時間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統，其中該系統更包含一感測器，用以測量該受測生理資料。
7. 如申請專利範圍第5所述之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統，其中該個別特徵為各該受測生理資料之振幅、週期/頻率，該整體特徵為依據該整合生理資料與時間軸所圍起之區域面積所產生之相關資料。
8. 如申請專利範圍第5所述之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統，其中該系統更包含一相位調整模組，用以依據各該受測生理資料中對應之同步變化，調整各該受測生理資料之相位。
9. 如申請專利範圍第5所述之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統，其中該資料整合模組是依據各該受測生理資料中對應之同步變化整合各該受測生理資料為該整合生理資料。
10. 如申請專利範圍第5所述之整合生理週期以判斷睡眠階段進入時間之系統，其中該系統更包含一階段判斷模組，用以依據各該睡眠階段之起始時間判斷該次睡眠中任意時間點之睡眠階段。