TW201538127A - 睡眠檢測系統和方法 - Google Patents
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Abstract
一種睡眠檢測系統。此睡眠檢測系統包括：一感測器，用以量測一使用者之一心跳值；一量測裝置，用以接收上述心跳值，並測量上述使用者之一活動量，以及根據上述心跳值、上述活動量以及上述使用者之一個人參數，計算一能量代謝值；以及一接收裝置，用以由上述量測裝置接收上述能量代謝值，並根據上述能量代謝值，產生上述使用者之一睡眠分析結果，並顯示上述睡眠分析結果。
Description
本發明主要係關於睡眠檢測之技術，特別係有關於藉由分析使用者之能量代謝變化之睡眠檢測技術。
人類的睡眠根據人類在睡眠過程中腦波圖(EEG)、肌電圖(EMG)和眼動電圖(EOG)等變化特徵，可將睡眠過程劃分為兩個大的時期：也就是慢波睡眠(Slow Wave Sleep；SWS)和快波睡眠(Fast Wave Sleep；FWS)，其中，慢波睡眠又稱淺睡睡眠(Light Sleep)、非快速動眼期(Non-rapid-eye-movement，NREM)，而快波睡眠亦稱深睡睡眠(Deep Sleep)、快速動眼期(Rapid-eye-movement，REM)。
快速動眼期又可劃分為1~4階段(Stage 1~Stage 4)，並且有深淺之分，由淺入深可分為：第一階段：打盹淺睡，對外界的刺激仍有反應，有不少像是軀體麻木、顫動、沉浮等等奇怪的感覺，此時腦中有片段的清醒後仍可回憶的思維活動，其腦波圖的表現為α波降低和呈現若干θ波(此階段通常不會出現紡錘波或K-複合體波，即使有的話，出現頻率每分鐘亦不會超過一次)。在第二階段：對外界刺激已無反應，也沒有可回憶的精神活動，腦電圖的表現為在θ波活動下出現紡錘波
和"K-複合體波"，這部分也可出現δ波，但δ波所占比例在20%以下。在第三階段則是中至深度的睡眠，腦電圖上呈現高幅(至少75μv以上)的δ波，δ波占20%~50%，期間偶有紡錘波會出現；最後，在第四階段則為深度睡眠，腦電圖呈現大量的δ波，約占了50%以上。
在傳統上，使用者通常都會去醫院採用所謂的多重睡眠電圖(polysomnography，PSG)檢測，以檢測使用者睡眠時的狀況。一般，在PSG檢測包括許多監測項目，例如：腦波圖(Electroencephalography,EEG)、眼動圖(Electrooculogram,EOG)、肌電圖(Electromyography,EMG)、體位感測(body position)、以及心電圖(Electrocardiograph,ECG)等。在接收PSG測試時，病患必須於醫院接受整晚多重睡眠生理記錄，同步記錄病人的心跳、血氧飽和度、呼吸、腦波及血壓等狀態。通常，如睡眠呼吸、睡眠品質不良、睡眠姿勢不良等情況都可以透過此種方式而有所瞭解。然而，對於在醫院之實驗室中進行睡眠檢測，受測者必須於實驗室中過夜，這對於平時若已不容易入睡或淺眠的受測者而言，無疑會造成更大的影響，因而影響到檢測之結果。
因此，如何提出一種更便利的方式來檢測使用者之睡眠狀況，使得使用者不需要特別跑去醫院，透過繁複的儀器來進行使用者之睡眠檢測，使用者在家中即可透過一簡易的方式來直接分析其睡眠狀態，將是個值得研究的課題。
有鑑於上述先前技術之問題，本發明提供了一種睡眠檢測之技術，其係一種可藉由分析使用者之能量代謝變化之睡眠檢測技術。
根據本發明之一實施例提供了一種睡眠檢測系統。此睡眠檢測系統包括：一感測器，用以量測一使用者之一心跳值；一量測裝置，用以接收上述心跳值，並測量上述使用者之一活動量，以及根據上述心跳值、上述活動量以及上述使用者之一個人參數，計算一能量代謝值；以及一接收裝置，用以由上述量測裝置接收上述能量代謝值，並根據上述能量代謝值，產生上述使用者之一睡眠分析結果，並顯示上述睡眠分析結果。
根據本發明之一實施例提供了一種睡眠檢測方法。此方法適用於一睡眠檢測系統，且其步驟包括：量測一使用者之一心跳值；測量上述使用者之一活動量；根據上述心跳值、上述活動量以及上述使用者之一個人參數，計算一能量代謝值；根據上述能量代謝值，產生上述使用者之一睡眠分析結果；以及顯示上述睡眠分析結果。
關於本發明其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所揭露之執行聯繫程序之使用者裝置、系統、以及方法，做些許的更動與潤飾而得到。
100‧‧‧睡眠檢測系統
110‧‧‧感測器
120‧‧‧量測裝置
121‧‧‧心跳計算模組
122‧‧‧活動量計算模組
123‧‧‧儲存模組
124‧‧‧能量代謝計算模組
125‧‧‧傳輸模組
130‧‧‧接收裝置
131‧‧‧接收模組
132‧‧‧分析模組
133‧‧‧顯示模組
400、500、600‧‧‧流程圖
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之睡眠檢測系統100之架構圖。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之量測裝置120之架構圖。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之接收裝置130之架構圖。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之睡眠檢測方法之流程圖400。
第5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之睡眠檢測方法之流程圖500。
第6圖係顯示根據本發明另一實施例所述之睡眠檢測方法之流程圖600。
本章節所敘述的是實施本發明之最佳方式，目的在於說明本發明之精神而非用以限定本發明之保護範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之睡眠檢測系統100之架構圖。如第1圖所示，根據本發明一實施例，睡眠檢測系統100，包括，一感測器110、一量測裝置120，以及一接收裝置130。注意地是，睡眠檢測系統100所示之方塊圖僅係用以方便說明本發明之實施例，但並非用以限制本發明，睡眠檢測系統100中亦可包含其它模塊或元件。根據本發明一實施例，感測器110和量測裝置120係配置於使用者之身上，接收
裝置130則係用以接收量測裝置120所發出之資訊，並顯示該資訊，其中量測裝置120係置於使用者之胸部中心位置。根據本發明一實施例，感測器110整合於量測裝置120中。
根據本發明一實施例，感測器110具有一或複數量測電極，例如：心電(ECG)量測電極，且和量測裝置120相連接。透過量測電極，感測器110可用以量測使用者在睡眠時之心跳值，並根據量測到之心跳值，傳送一信號給量測裝置120。量測裝置120接收到此信號後，就可得知使用者在睡眠時之心跳值。根據本發明一實施例，感測器110亦可係指一具有心電量測電極之衣服。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之量測裝置120之架構圖。量測裝置120包括一心跳計算模組121、活動量計算模組122、儲存模組123、能量代謝計算模組124以及傳輸模組125。當感測器110將量測到之心跳值傳送給量測裝置120後，心跳計算模組121會接收所量測之使用者睡眠時之心跳值，並計算使用者睡眠時之心跳值和一睡眠心跳預設值之一差值。根據本發明一實施例，睡眠心跳預設值可係指使用者在一般正常靜止或休息時的平均心跳值減掉10。
根據本發明一實施例，活動量計算模組122則用以透過複數感應器，例如：重力感應器(g-sensor)，感測使用者在睡眠時所產生之活動結果，並根據感應器所感測到使用者之活動結果，藉由一活動量演算法，計算使用者睡眠時之活動量。根據本發明一實施例，使用者之活動結果包括使用者在睡眠時之翻身次數、身體移動次數，以及胸部震動次數等，活動量計
算模組122在取得這些活動結果後，就可根據這些活動結果來計算出使用者之活動量。
當心跳計算模組121計算完使用者睡眠時之心跳值和睡眠心跳預設值之差值，且活動量計算模組122計算出使用者之活動量後，能量代謝計算模組124會根據心跳計算模組121和活動量計算模組122之計算結果，以及使用者之個人參數來計算出一能量代謝值。根據本發明一實施例，個人參數可包括使用者之體重、身高和性別等參數，這些參數可預先輸入到量測裝置120中。根據本發明一實施例，這些參數在輸入到量測裝置120後會儲存到儲存模組123中。
根據本發明一實施例，能量代謝計算模組124係根據一能量代謝演算法來計算能量代謝值。根據能量代謝演算法，能量代謝計算模組124會先判斷活動量是否超過一第一臨界值，以及心跳值和睡眠心跳預設值之差值是否超過一第二臨界值，根據不同的判斷結果，例如：活動量超過/未超過第一臨界值且心跳值且睡眠心跳預設值之差值超過/未超過第二臨界值，能量代謝計算模組124會採用不同的方程式係數來計算能量代謝強度。根據本發明一實施例，在此所述之方程式可係指(A*活動量之熱量係數+B*超出基礎代謝能量係數)，其中A和B係可調整之係數，能量代謝計算模組124會根據不同判斷結果來調整係數A和係數B之數值。根據本發明一實施例，第二臨界值可包括複數個判斷級距，也就是說，心跳值和睡眠心跳預設值之差值在和第二臨界值相比時，若差值大於第一數值時，能量代謝計算模組124就會執行一方程式，但若差值小於
第一數值時，能量代謝計算模組124就會再判斷差值是否大於第一第二數值，再根據判斷之結果採用不同方程式之係數。在此係以兩個級距做說明但並非用以限制本發明，在本發明之實施例中亦可根據實際狀況，採用更多的級距來做判斷(例如：第三數值、第四數值等)。
再計算完能量代謝強度後，能量代謝計算模組124會接著再將能量代謝強度和使用者之體重相乘以產生能量代謝值，透過此能量代謝值就可得知使用者在睡眠時身體能量代謝的變化，例如：消耗了多少熱量(卡)。
當能量代謝計算模組124計算出能量代謝值後，傳輸模組125就會藉由一無線通訊傳輸方式，將能量代謝值傳送給接收裝置130。根據本發明一實施例，無線通訊傳輸方式可係指一紅外線、藍芽(Bluetooth)、802.11(Wi-Fi)、ZigBee、超寬頻(Ultra WideBand)、近距離無線通訊(Near Field Communication,NFC)等無線傳輸技術。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之接收裝置130之架構圖。接收裝置130，包括一接收模組131、一分析模組132、以及一顯示模組133。接收模組131會從量測裝置120之傳輸模組125接收能量代謝值，並將能量代謝值傳送給分析模組132。分析模組132就會根據能量代謝值，來分析使用者之睡眠情況以產生一睡眠分析結果。根據能量代謝值所得知使用者在睡眠時身體能量代謝的變化，分析模組132就可區分使用者不同的睡眠階段，例如：清醒期(Wake)、睡眠快速動眼期(REM)、非快速動眼期(NREM)等。此外，經由分析模組132分
析能量代謝值後，分析模組132就可判斷是否有發生呼吸事件，例如：當能量代謝值發生劇烈變化時，分析模組132就會判斷使用者發生了呼吸事件，並記錄發生呼吸事件之次數和頻率。
分析模組132在分析完畢後，就會將此睡眠分析結果傳送給顯示模組133。顯示模組133在收到此睡眠分析結果後，就會顯示使用者之睡眠分析結果，例如：顯示一睡眠狀態結構圖，或顯示不同睡眠分析結果項目之顯示介面等，讓使用者可藉由此睡眠分析結果來評估其睡眠的狀態。透過所顯示之睡眠分析結果可即時得知使用者目前睡眠之狀態，亦可在使用者醒來後，得知使用者在整個睡眠過程中之狀態。
根據本發明一實施例，睡眠分析結果包括使用者之一睡眠周期、一呼吸事件和一睡眠狀態。由睡眠周期可得知使用者睡眠之結構，也就是可得知在每一周期睡眠快速動眼期(REM)、非快速動眼期(NREM)所占用之時間，以及在非快速動眼期(NREM)之每一階段所占用之時間。由呼吸事件可得知使用者在睡眠時所發生呼吸急促，或呼吸停止之狀況之次數和頻率。藉由睡眠周期和呼吸事件之結果就可評估使用者之一睡眠狀態，透過睡眠狀態可評估使用者在一睡眠周期快速動眼期(REM)、非快速動眼期(NREM)所占的比率，或是深層睡眠(deep sleep)時間和淺層睡眠(light sleep)時間所佔的比例，以及可評估使用者是否發生睡眠障礙或是睡眠異常之症狀，例如：呼吸中止症。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之睡眠檢
測方法之流程圖400，且此方法適用於睡眠檢測系統100。在步驟S410，藉由感測器110量測一使用者之一心跳值。在步驟S420，藉由量測裝置120測量使用者之一活動量。在步驟S430，藉由量測裝置120根據心跳值、活動量以及使用者之一個人參數，計算一能量代謝值。在步驟S440，藉由接收裝置130根據能量代謝值，產生使用者之一睡眠分析結果。在步驟S450，顯示睡眠分析結果。
第5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之睡眠檢測方法之流程圖500，且此方法適用於量測裝置120。在步驟S510，藉由量測裝置120計算心跳值和一睡眠心跳預設值之一差值。在步驟S520，藉由量測裝置120感測使用者之複數活動結果，並根據複數活動結果藉由一第一演算法計算使用者之活動量。在步驟S530，藉由一第二演算法計算能量代謝值。在步驟S540，將能量代謝值傳送給一接收裝置。根據本發明一實施例，第一演算法係指一活動量演算法，且第二演算法係指一能量代謝演算法。根據本發明一實施例，此方法所述之活動結果可係表示使用者睡眠時之一翻身次數、一身體移動次數和一胸部震動次數。根據本發明一實施例，此方法所述之個人參數可包括使用者之體重、身高和性別。
根據本發明一實施例，步驟S530之步驟更包括，先判斷使用者睡眠時之活動量是否超過一第一臨界值，以及心跳值和一睡眠心跳預設值之一差值是否超過一第二臨界值，以計算一能量代謝強度。接著，再將能量代謝強度和使用者之體重相乘以產生一能量代謝值。
第6圖係顯示根據本發明另一實施例所述之睡眠檢測方法之流程圖600，且此方法適用於接收裝置130。在步驟610，從一量測裝置取得一能量代謝值。在步驟S620，根據能量代謝值，分析上述使用者之一睡眠分析結果。在步驟S630，顯示上述睡眠分析結果。根據本發明一實施例，睡眠分析結果包括使用者之一睡眠周期、一呼吸事件和一睡眠狀態。
根據本發明所提出之睡眠檢測系統和方法，可藉由測量使用者之能量代謝變化來偵測使用者之用者之睡眠狀態。因此，使用者不需要特別跑去醫院進行多重睡眠電圖(PSG)檢測，就可直接在家即可透過本發明所提出之睡眠檢測系統和方法，檢測其睡眠之狀態。
本發明之說明書所揭露之方法和演算法之步驟，可直接透過執行一處理器直接應用在硬體以及軟體模組或兩者之結合上。一軟體模組(包括執行指令和相關數據)和其它數據可儲存在數據記憶體中，像是隨機存取記憶體(RAM)、快閃記憶體(flash memory)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可規化唯讀記憶體(EPROM)、電子可抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)、暫存器、硬碟、可攜式應碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、DVD或在此領域習之技術中任何其它電腦可讀取之儲存媒體格式。一儲存媒體可耦接至一機器裝置，舉例來說，像是電腦/處理器(為了說明之方便，在本說明書以處理器來表示)，上述處理器可透過來讀取資訊(像是程式碼)，以及寫入資訊至儲存媒體。一儲存媒體可整合一處理器。一特殊應用積體電路(ASIC)包括處理器和儲存媒體。一用戶設備則包括一特殊應用積體電
路。換句話說，處理器和儲存媒體以不直接連接用戶設備的方式，包含於用戶設備中。此外，在一些實施例中，任何適合電腦程序之產品包括可讀取之儲存媒體，其中可讀取之儲存媒體包括和一或多個所揭露實施例相關之程式碼。在一些實施例中，電腦程序之產品可包括封裝材料。
本說明書中所提到的「一實施例」或「實施例」，表示與實施例有關之所述特定的特徵、結構、或特性是包含根據本發明的至少一實施例中，但並不表示它們存在於每一個實施例中。因此，在本說明書中不同地方出現的「在一實施例中」或「在實施例中」詞組並不必然表示本發明的相同實施例。
以上段落使用多種層面描述。顯然的，本文的教示可以多種方式實現，而在範例中揭露之任何特定架構或功能僅為一代表性之狀況。根據本文之教示，任何熟知此技藝之人士應理解在本文揭露之各層面可獨立實作或兩種以上之層面可以合併實作。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧睡眠檢測系統
110‧‧‧感測器
120‧‧‧量測裝置
130‧‧‧接收裝置
Claims (19)
- 一種睡眠檢測系統，包括：一感測器，用以量測一使用者之一心跳值；一量測裝置，用以接收上述心跳值，並測量上述使用者之一活動量，以及根據上述心跳值、上述活動量以及上述使用者之一個人參數，計算一能量代謝值；以及一接收裝置，用以由上述量測裝置接收上述能量代謝值，並根據上述能量代謝值，產生上述使用者之一睡眠分析結果，並顯示上述睡眠分析結果。
- 如申請專利範圍第1項所述之睡眠檢測系統，上述感測器具有一或複數量測電極，用以量測上述心跳值。
- 如申請專利範圍第1項所述之睡眠檢測系統，其中上述量測裝置包括：一心跳計算模組，用以計算上述心跳值和一睡眠心跳預設值之一差值；一活動量計算模組，用以感測上述使用者之複數活動結果，並根據上述複數活動結果藉由一第一演算法計算上述活動量；一儲存模組，用以儲存上述個人參數；一能量代謝計算模組，用以根據上述差值、上述活動量以及上述個人參數，藉由一第二演算法計算上述能量代謝值；以及一傳輸模組，用以藉由一無線傳輸傳送上述能量代謝值至上述接收裝置。
- 如申請專利範圍第3項所述之睡眠檢測系統，其中上述活動結果可係上述使用者之一翻身次數、一身體移動次數和一胸部震動次數。
- 如申請專利範圍第3項所述之睡眠檢測系統，其中上述個人參數可係上述使用者之體重、身高和性別。
- 如申請專利範圍第3項所述之睡眠檢測系統，其中上述第二演算法係藉由判斷上述活動量是否超過一第一臨界值，以及上述差值是否超過一第二臨界值，計算一能量代謝強度，再將上述能量代謝強度和上述使用者之體重相乘以產生上述能量代謝值。
- 如申請專利範圍第6項所述之睡眠檢測系統，其中上述第二臨界值包括複數級距。
- 如申請專利範圍第3項所述之睡眠檢測系統，其中上述接收裝置包括：一接收模組，用以藉由上述無線傳輸接收上述能量代謝值；一分析模組，分析上述能量代謝值，並產生上述睡眠分析結果；以及一顯示模組，用以顯示上述睡眠分析結果。
- 如申請專利範圍第8項所述之睡眠檢測系統，其中分析模組可根據上述能量代謝值，區分上述使用者之不同的睡眠階段。
- 如申請專利範圍第8項所述之睡眠檢測系統，其中上述睡眠分析結果包括一睡眠周期、一呼吸事件和一睡眠狀 態。
- 如申請專利範圍第1項所述之睡眠檢測系統，其中上述量測裝置係置於上述使用者之胸部中心位置。
- 一種睡眠檢測方法，適用於一睡眠檢測系統包括：量測一使用者之一心跳值；測量上述使用者之一活動量；根據上述心跳值、上述活動量以及上述使用者之一個人參數，計算一能量代謝值；根據上述能量代謝值，產生上述使用者之一睡眠分析結果；以及顯示上述睡眠分析結果。
- 如申請專利範圍第12項所述之睡眠檢測方法，更包括：計算上述心跳值和一睡眠心跳預設值之一差值；用以感測上述使用者之複數活動結果，並根據上述複數活動結果藉由一第一演算法計算上述活動量；以及藉由一第二演算法計算上述能量代謝值。
- 如申請專利範圍第13項所述之睡眠檢測方法，其中上述活動結果可係上述使用者之一翻身次數、一身體移動次數和一胸部震動次數。
- 如申請專利範圍第13項所述之睡眠檢測方法，其中上述個人參數可係上述使用者之體重、身高和性別。
- 如申請專利範圍第13項所述之睡眠檢測方法，更包括：判斷上述活動量是否超過一第一臨界值，以及上述差值是否超過一第二臨界值，以計算一能量代謝強度； 以及將上述能量代謝強度和上述使用者之體重相乘以產生上述能量代謝值。
- 如申請專利範圍第16項所述之睡眠檢測方法，其中上述第二臨界值包括複數級距。
- 如申請專利範圍第12項所述之睡眠檢測方法，更包括：根據上述能量代謝值，區分上述使用者之不同的睡眠階段。
- 如申請專利範圍第12項所述之睡眠檢測方法，其中上述睡眠分析結果包括一睡眠周期、一呼吸事件和一睡眠狀態。
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