TWI687201B - 回饋式睡眠喚醒系統及其方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係揭露一種回饋式睡眠喚醒系統及其方法。回饋式睡眠喚醒系統包含穿戴裝置、智慧型行動通訊裝置及床頭照明裝置。穿戴裝置具有腕動計及心率監視單元且產生腕動訊號及心率訊號。智慧型行動通訊裝置對應非快速動眼期、快速動眼期、覺醒狀態及心率狀況產生複數個控制訊號，智慧型行動通訊裝置依據各控制訊號調整響鈴之音量。床頭照明裝置依據各控制訊號調整照明之亮度。
Description
本發明是有關於一種喚醒系統及其方法，特別是有關於一種依據睡眠周期及生理狀態調整喚醒方式之回饋式睡眠喚醒系統及其方法。
一般來說，人們怕上學、上班遲到，或是怕錯過其他重要事情，故在睡覺前會先設定鬧鐘；而，以晚上睡覺為例，現代人中有絕大部分的人習慣晚睡，其原因可能是生活習慣或是工作忙碌，惟常常會發生明明前一晚有設定鬧種，卻在隔天被無意識地按掉導致睡過頭，為避免此情況，又可能增加鬧鐘數量或音量，卻導致干擾到他人睡眠。
此外，人的睡眠具有睡眠週期，每晚均會經過複數次的深層睡眠與淺層睡眠的替換；因此，當喚醒動作執行於人體深層睡眠時，若強行把使用者拉回清醒狀態，這時人體恐怕無法立即轉換成清醒狀態，進而導致起床後，生理及心理方面將十分疲憊。反之，若喚醒動作執行於使用者淺眠時，相較於深層睡眠時喚醒，則人體可更處於較佳的生理及心理狀態。
承上述，如何在適當的時機提供適當地喚醒方式，將是相關領域及產業亟須探討及解決的一大課題。
有鑑於上述習知之問題，本發明的目的在於提供一種回饋式睡眠喚醒系統及其方法，用以解決習知技術中所面臨之問題。
基於上述目的，本發明係提供一種回饋式睡眠喚醒系統，係包含穿戴裝置、智慧型行動通訊裝置及床頭照明裝置。穿戴裝置具有腕動計及心率監視單元，腕動計感測穿戴者之腕動狀態產生腕動訊號，心率監視單元感測穿戴者之心率產生心率訊號。智慧型行動通訊裝置連結穿戴裝置且接收腕動訊號及心率訊號，智慧型行動通訊裝置依據腕動訊號判斷穿戴者是否處於覺醒狀態，且依據心率訊號計算產生平均心率及心率變異率。床頭照明裝置連結智慧型行動通訊裝置且接收第一控制訊號、第二控制訊號、第三控制訊號及第四控制訊號。其中，智慧型行動通訊裝置於預設喚醒時間前之預設時間判斷穿戴者之睡眠週期，且對應非快速動眼期之睡眠週期產生第一控制訊號，床頭照明裝置依據第一控制訊號提供第一初始亮度照明，且於預設時間內逐漸調整照明亮度至第一預設亮度，且智慧型行動通訊裝置依據第一控制訊號於預設喚醒時間以第一預設音量響鈴。其中，智慧型行動通訊裝置對應快速動眼期之睡眠週期產生第二控制訊號，床頭照明裝置依據第二控制訊號提供第二初始亮度照明，且於預設時間內逐漸調整照明亮度至第二預設亮度，且智慧型行動通訊裝置依據第二控制訊號於預設喚醒時間以第二預設音量響鈴。其中，於智慧型行動通訊裝置判斷穿戴者處於覺醒狀態前，若心率變異率上升至平均心率預設百分比時，產生第三控制訊號，床頭照明裝置之照明依據第三控制訊號降低預設亮度百分比，智慧型行動通訊裝置之響鈴依據第三控制訊號降低預設音量百分比，於智慧型行動通訊裝置判斷穿戴者處於覺醒狀態後，停止響鈴並產生第四控制訊號，床頭照明裝置依據第四控制訊號關閉照明。
較佳地，預設時間可為30分鐘。
較佳地，第一初始亮度可為30%亮度，第一預設亮度可為90%亮度，第一預設音量可為90%音量。
較佳地，第二初始亮度可為20%亮度，第二預設亮度可為60%亮度，第二預設音量可為60%音量。
較佳地，預設百分比可為10%，預設亮度百分比可為20%，預設音量百分比可為20%。
基於上述目的，本發明再提供一種回饋式睡眠喚醒方法，係包含下列步驟：感測腕動狀態以產生腕動訊號，且據以判斷是否處於覺醒狀態。感測心率產生心率訊號，且據以計算產生平均心率及心率變異率。於預設喚醒時間前之預設時間判斷穿戴者之睡眠週期。對應非快速動眼期之睡眠週期產生第一控制訊號，且依據第一控制訊號提供第一初始亮度照明，且於預設時間內逐漸調整照明亮度至第一預設亮度，且於預設喚醒時間以第一預設音量響鈴。對應快速動眼期之睡眠週期產生第二控制訊號，且依據第二控制訊號提供第二初始亮度照明，且於預設時間內逐漸調整照明亮度至第二預設亮度，且於預設喚醒時間以第二預設音量響鈴。於覺醒狀態前，若心率變異率上升至平均心率預設百分比時，產生第三控制訊號，且依據第三控制訊號降低照明預設亮度百分比及降低響鈴預設音量百分比。於覺醒狀態，停止響鈴並產生第四控制訊號，且依據第四控制訊號關閉照明。
較佳地，預設時間可為30分鐘。
較佳地，第一初始亮度可為30%亮度，第一預設亮度可為90%亮度，第一預設音量可為90%音量。
較佳地，第二初始亮度可為20%亮度，第二預設亮度可為60%亮度，第二預設音量可為60%音量。
較佳地，預設百分比可為10%，預設亮度百分比可為20%，預設音量百分比可為20%。
承上所述，本發明之回饋式睡眠喚醒系統及其方法藉由智慧型行動通訊裝置判斷穿戴者之睡眠週期，以及藉由穿戴裝置之腕動計及心率監視單元監控穿戴者之生理狀態，進而對應產生控制訊號，以控制喚醒之響鈴之音量及照明之亮度，藉以達到以適當方式進行喚醒動作之功效。
為利瞭解本發明之特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合圖式，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍。
請參閱第1圖，其係為本發明之回饋式睡眠喚醒系統之第一方塊圖。如圖所示，本發明之回饋式睡眠喚醒系統100包含了穿戴裝置110、智慧型行動通訊裝置120及床頭照明裝置130。其中，智慧型行動通訊裝置120與穿戴裝置110及床頭照明裝置130之間係以無線通訊方式連結，並通過無線網路傳輸訊號。
續言之，穿戴裝置110具有腕動計111及心率監視單元120，腕動計111用以感測取得穿戴者之腕動狀態並據以產生腕動訊號，而心率監視單元112用以感測取得穿戴者之心率並據以產生心率訊號。其中，穿戴裝置110可為手錶、手環等穿戴裝置，惟在此並不予以限定。
而，智慧型行動通訊裝置120連結穿戴裝置110且接收腕動訊號及心率訊號，智慧型行動通訊裝置120將依據腕動訊號判斷穿戴者是否處於覺醒狀態，並依據心率訊號計算產生平均心率及心率變異率，此外，智慧型行動通訊裝置120具有鬧鐘程式而可於設定時間響鈴。其中，智慧型行動通訊裝置120較佳可為智慧型手機或平板電腦，但並不以此為限。
而，床頭照明裝置130連結智慧型行動通訊裝置120且接收第一控制訊號、第二控制訊號、第三控制訊號及第四控制訊號。各該控制訊號及其對應之系統作動如下詳述：
於實際應用本發明之回饋式睡眠喚醒系統100時，智慧型行動通訊裝置120於預設喚醒時間前之預設時間會判斷穿戴者之睡眠週期，且對應非快速動眼期(non-rapid-eye-movement, NREM)之睡眠週期產生第一控制訊號，床頭照明裝置130便依據第一控制訊號提供第一初始亮度照明，且於預設時間內逐漸調整照明亮度至第一預設亮度，且智慧型行動通訊裝置120依據第一控制訊號於預設喚醒時間以第一預設音量響鈴。
另一方面，智慧型行動通訊裝置120將對應快速動眼期(Rapid Eye Movement, REM)之睡眠週期產生第二控制訊號，床頭照明裝置130便依據第二控制訊號提供第二初始亮度照明，且於預設時間內逐漸調整照明亮度至第二預設亮度，且智慧型行動通訊裝置120依據第二控制訊號於預設喚醒時間以第二預設音量響鈴。
此外，於智慧型行動通訊裝置120判斷穿戴者處於覺醒狀態前，若智慧型行動通訊裝置120判斷心率變異率上升至平均心率預設百分比時，便會對應產生第三控制訊號，而床頭照明裝置130之照明將依據第三控制訊號降低預設亮度百分比，智慧型行動通訊裝置120之響鈴也會依據第三控制訊號降低預設音量百分比。
最後，於智慧型行動通訊裝置120判斷穿戴者處於覺醒狀態後，將對應停止響鈴並產生第四控制訊號，床頭照明裝置130則依據第四控制訊號關閉照明。
進一步地，智慧型行動通訊裝置120可依據腕動狀態及心率判斷睡眠週期，或是穿戴裝置具有其他感測單元用以感測穿戴者之生理狀態以供智慧型行動通訊裝置120判斷穿戴者之睡眠週期；亦或是，如第2圖所示，智慧型行動通訊裝置120無線連接一睡眠週期監控模組140(如可監測穿戴者腦波、眼動波、肌肉波或其組合之模組)，其用以監控穿戴者之睡眠週期，而智慧型行動通訊裝置120經由該睡眠週期監控模組140所取得之睡眠週期監控資訊判斷穿戴者之睡眠週期是處於快速動眼期或是非快速動眼期。
補充一提的是，上述所提之預設時間可為30分鐘。
而，在產生第一控制訊號後，其所對應之第一初始亮度較佳可為30%亮度，第一預設亮度較佳可為90%亮度，第一預設音量較佳可為90%音量。惟，其可視需求及情況進行調整。
在產生第二控制訊號後，第二初始亮度較佳可為20%亮度，第二預設亮度較佳可為60%亮度，第二預設音量較佳可為60%音量。然，其可視需求及情況進行調整。
在產生第三控制訊號後，預設百分比較佳可為10%，預設亮度百分比較佳可為20%，預設音量百分比較佳可為20%。然，其為示例，可予以調整，並不以此為限。
儘管前述在說明本發明之回饋式睡眠喚醒系統的過程中，亦已同時說明本發明之回饋式睡眠喚醒方法的概念，但為求清楚起見，以下另繪示流程圖詳細說明。
請參閱第3圖，其係為本發明之回饋式睡眠喚醒方法之流程圖。如圖所示，本發明之回饋式睡眠喚醒方法，適用於上述之回饋式睡眠喚醒系統，回饋式睡眠喚醒方法包含下列步驟：
在步驟S31中：感測腕動狀態以產生腕動訊號，且據以判斷是否處於覺醒狀態。
在步驟S32中：感測心率產生心率訊號，且據以計算產生平均心率及心率變異率。
在步驟S33中：於預設喚醒時間前之預設時間判斷穿戴者之睡眠週期。
在步驟S34中：對應非快速動眼期之睡眠週期產生第一控制訊號，且依據第一控制訊號提供第一初始亮度照明，且於預設時間內逐漸調整照明亮度至第一預設亮度，且於預設喚醒時間以第一預設音量響鈴。
在步驟S35中：對應快速動眼期之睡眠週期產生第二控制訊號，且依據第二控制訊號提供第二初始亮度照明，且於預設時間內逐漸調整照明亮度至第二預設亮度，且於預設喚醒時間以第二預設音量響鈴。
在步驟S36中：於覺醒狀態前，若心率變異率上升至平均心率預設百分比時，產生第三控制訊號，且依據第三控制訊號降低照明預設亮度百分比及降低響鈴預設音量百分比。
在步驟S37中：於覺醒狀態，停止響鈴並產生第四控制訊號，且依據第四控制訊號關閉照明。
進一步地，上述之預設時間可為30分鐘。
而，對應非快速動眼期，第一初始亮度較佳可為30%亮度，第一預設亮度較佳可為90%亮度，第一預設音量較佳可為90%音量。
對應快速動眼期，第二初始亮度較佳可為20%亮度，第二預設亮度可為60%亮度，第二預設音量可為60%音量。
對應心率變異率上升時，預設百分比較佳可為10%，預設亮度百分比較佳可為20%，預設音量百分比較佳可為20%。
承上所述，本發明之回饋式睡眠喚醒系統及其方法藉由智慧型行動通訊裝置判斷穿戴者之睡眠週期，以及藉由穿戴裝置之腕動計及心率監視單元監控穿戴者之生理狀態，進而對應產生控制訊號，以控制喚醒之響鈴之音量及照明之亮度，藉以達到以適當方式進行喚醒動作之功效。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
100:回饋式睡眠喚醒系統
110:穿戴裝置
111:腕動計
112:心率監視單元
120:智慧型行動通訊裝置
130:床頭照明裝置
140:睡眠週期監控模組
S31至S37:步驟
第1圖係為本發明之回饋式睡眠喚醒系統之第一方塊圖。
第2圖係為本發明之回饋式睡眠喚醒系統之第二方塊圖。
第3圖係為本發明之回饋式睡眠喚醒方法之流程圖。
100:回饋式睡眠喚醒系統
110:穿戴裝置
111:腕動計
112:心率監視單元
120:智慧型行動通訊裝置
130:床頭照明裝置
Claims (10)
- 一種回饋式睡眠喚醒系統，係包含： 一穿戴裝置，係具有一腕動計及一心率監視單元，該腕動計感測穿戴者之腕動狀態產生一腕動訊號，該心率監視單元感測穿戴者之心率產生一心率訊號； 一智慧型行動通訊裝置，係連結該穿戴裝置且接收該腕動訊號及該心率訊號，該智慧型行動通訊裝置係依據該腕動訊號判斷穿戴者是否處於一覺醒狀態，且依據該心率訊號計算產生一平均心率及一心率變異率； 一床頭照明裝置，係連結該智慧型行動通訊裝置且接收一第一控制訊號、一第二控制訊號、一第三控制訊號及一第四控制訊號； 其中，該智慧型行動通訊裝置於一預設喚醒時間前之一預設時間判斷穿戴者之一睡眠週期，且對應一非快速動眼期之該睡眠週期產生該第一控制訊號，該床頭照明裝置係依據該第一控制訊號提供一第一初始亮度照明，且於該預設時間內逐漸調整照明亮度至一第一預設亮度，且該智慧型行動通訊裝置依據該第一控制訊號於該預設喚醒時間以一第一預設音量響鈴； 其中，該智慧型行動通訊裝置對應一快速動眼期之該睡眠週期產生該第二控制訊號，該床頭照明裝置係依據該第二控制訊號提供一第二初始亮度照明，且於該預設時間內逐漸調整照明亮度至一第二預設亮度，且該智慧型行動通訊裝置依據該第二控制訊號於該預設喚醒時間以一第二預設音量響鈴； 其中，於該智慧型行動通訊裝置判斷穿戴者處於該覺醒狀態前，若該心率變異率上升至該平均心率一預設百分比時，產生該第三控制訊號，該床頭照明裝置之照明依據該第三控制訊號降低一預設亮度百分比，該智慧型行動通訊裝置之響鈴依據該第三控制訊號降低一預設音量百分比，於該智慧型行動通訊裝置判斷穿戴者處於該覺醒狀態後，停止響鈴並產生該第四控制訊號，該床頭照明裝置係依據該第四控制訊號關閉照明。
- 如申請專利範圍第1項所述之回饋式睡眠喚醒系統，其中該預設時間係為30分鐘。
- 如申請專利範圍第1項所述之回饋式睡眠喚醒系統，其中該第一初始亮度係為30%亮度，該第一預設亮度係為90%亮度，該第一預設音量係為90%音量。
- 如申請專利範圍第1項所述之回饋式睡眠喚醒系統，其中該第二初始亮度係為20%亮度，該第二預設亮度係為60%亮度，該第二預設音量係為60%音量。
- 如申請專利範圍第1項所述之回饋式睡眠喚醒系統，其中該預設百分比係為10%，該預設亮度百分比係為20%，該預設音量百分比係為20%。
- 一種回饋式睡眠喚醒方法，係包含下列步驟： 感測一腕動狀態以產生一腕動訊號，且據以判斷是否處於一覺醒狀態； 感測心率產生一心率訊號，且據以計算產生一平均心率及一心率變異率； 於一預設喚醒時間前之一預設時間判斷穿戴者之一睡眠週期； 對應一非快速動眼期之該睡眠週期產生一第一控制訊號，且依據該第一控制訊號提供一第一初始亮度照明，且於該預設時間內逐漸調整照明亮度至一第一預設亮度，且於該預設喚醒時間以一第一預設音量響鈴； 對應一快速動眼期之該睡眠週期產生一第二控制訊號，且依據該第二控制訊號提供一第二初始亮度照明，且於該預設時間內逐漸調整照明亮度至一第二預設亮度，且於該預設喚醒時間以一第二預設音量響鈴； 於該覺醒狀態前，若該心率變異率上升至該平均心率一預設百分比時，產生一第三控制訊號，且依據該第三控制訊號降低照明一預設亮度百分比及降低響鈴一預設音量百分比；以及 於該覺醒狀態，停止響鈴並產生一第四控制訊號，且依據該第四控制訊號關閉照明。
- 如申請專利範圍第6項所述之回饋式睡眠喚醒方法，其中該預設時間係為30分鐘。
- 如申請專利範圍第6項所述之回饋式睡眠喚醒方法，其中該第一初始亮度係為30%亮度，該第一預設亮度係為90%亮度，該第一預設音量係為90%音量。
- 如申請專利範圍第6項所述之回饋式睡眠喚醒方法，其中該第二初始亮度係為20%亮度，該第二預設亮度係為60%亮度，該第二預設音量係為60%音量。
- 如申請專利範圍第6項所述之回饋式睡眠喚醒方法，其中該預設百分比係為10%，該預設亮度百分比係為20%，該預設音量百分比係為20%。
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