TWM570119U - Sleep quality monitoring and operation analysis system - Google Patents

Abstract

本創作係關於一種睡眠品質監測與運算分析系統，該系統透過設於舒眠裝置之複數動態感測器來感測使用者於睡眠狀態的頭部動態，且所監測之數值經由運算單元進行體動次數、睡眠效率、睡眠飽和度、晚睡程度、入睡程度以及熟睡程度之運算分析，以獲致一睡眠品質評分，藉此，提供使用者簡單易理解之分析結果，並協助使用者進一步提升自身之睡眠品質。

Description

睡眠品質監測與運算分析系統

本創作係關於一種系統，尤指能監測睡眠狀態與睡眠周期並經運算分析後，提供使用者一睡眠品質評分之系統者。

按，充足睡眠、均衡飲食及適當運動為國際社會公認的三項健康標準，然而，現代人經常為了工作或娛樂而犧牲睡眠時間，此外，忙碌生活所累積之精神壓力造成現代人普遍具有睡眠不足、睡眠品質不佳及睡眠障礙的問題。且根據研究顯示，人類於睡眠狀態時，大腦會分泌多種神經傳導物質，而神經傳導物質與記憶力的影響具有正向關係，因此，熬夜或睡眠不足不僅會破壞學習能力，更會造成記憶力下降、注意力不集中，甚至影響工作效率。

典型的睡眠行為請參閱第1圖所示，由第1圖可知人於睡眠狀態時，大腦具有周期性的階段循環，而完整睡眠周期係由入睡階段進入淺睡階段、中度睡眠階段、深度睡眠階段後，進入快速眼動階段(Rapid Eye Movement, REM)。於正常狀態下，完整的睡眠周期約需90~110分鐘，且一個晚上約有4~6次的周期循環，當睡眠階段進入快速眼動階段時，人體會開始出現翻身頭部動態或因夢境刺激而清醒，倘若並非於快速眼動階段清醒，則必需重新進入淺睡階段、中度睡眠階段、深度睡眠階段後才能再進入快速眼動階段，因此，於淺睡階段、中度睡眠階段或深度睡眠階段清醒乃為影響睡眠品質及造成多數人失眠的主因。根據哈佛大學醫學院所提出之健康睡眠標準需符合30分鐘以內入睡、中度及深度睡眠（即熟睡）比例高於41.1%、淺睡比例低於36.4%、夢/醒比例低於21.6%。而如何了解自身睡眠狀態是否具有正常的循環周期，則能透過醫療院所或睡眠中心所提供之睡眠檢測項目來進行檢測。

目前常規的睡眠檢測之方式大部分係透過檢測腦波來監測睡眠中腦波的變化，並能結合眼動、肌電、心電、鼻及口腔的呼吸氣流、胸腹部呼吸肌肉的活動、血中氧氣飽合濃度之監測及聲音與影像來完整記錄受測者的睡眠狀態。然而，此種檢測方式需於受測者身上黏貼多條檢測線來監測一整晚的睡眠狀態，因此，受測者需前往睡眠中心進行檢測，故具有等待安排檢測時間長及所費不貲等…缺點。

為改善上述缺失，故中華民國公告第M521450號專利，係揭露一種「睡眠檢測系統」，其係於感測墊內設光纖感應裝置，使受測者躺臥於感測墊上時，能依據受測者活動狀態藉感測散射光線之光衰值來產生生理資訊，並利用無線收發器將生理資訊傳送予伺服器，以分析受測者之睡眠資訊，且能達成居家檢測之功效。

另，中華民國公告第I355260號專利，係揭露一種「遠端睡眠品質偵測系統及其方法」，其係透過可攜式偵測裝置使受測人員能於居家偵測睡眠時的生理活動並產生活動訊號，使訊號處理模組接收活動訊號後藉分析模組及運算模組進行分析與運算，並供醫療系統作為進一步評估之依據。

然而，上述習知系統雖能於居家環境達成睡眠品質監測之功效，但其分析結果主要係為提供照護者或醫療院所參考，因此，複雜且難懂，無法直接提供使用者簡單易理解之分析結果。

有鑑於目前可於居家環境達成睡眠品質監測之系統仍具有檢測結果複雜、難懂…等缺失。

是以，本創作之目的係透過結合於舒眠裝置之動態感測器供使用者檢測自身睡眠狀態，並進行數值分析後直接提供使用者一睡眠品質評分，藉以達成讓使用者快速了解自身睡眠品質之功效。

為達前揭目的，本創作提供一種睡眠品質監測與運算分析系統，該系統包含︰一舒眠裝置，供使用者頭部躺臥；複數動態感測器，結合於該舒眠裝置，且該動態感測器用以感測使用者睡眠時頭部擺動、身體翻身及下床之頭部動態；一記憶單元，用以記錄動態感測器所感測之數值；一閘道器，用以傳輸動態感測器所感測之數值；一伺服器，該伺服器包含一運算單元，並於接收閘道器所傳送之數值後，藉運算單元進行體動次數、睡眠效率、睡眠飽和度、晚睡程度、入睡程度以及熟睡程度運算分析，以獲致一睡眠品質評分；一無線傳輸模組，用以傳送運算單元之運算分析結果；以及一資料庫，用以接收並儲存運算分析結果，以供後續分析及規劃運用。

基於上述，讓使用者能於熟悉的居家環境內，透過結合於舒眠裝置之動態感測器來感測使用者於睡眠狀態之頭部動態，且所監測之數值經由運算單元進行運算分析後，以獲致一睡眠品質評分，藉此，提供使用者簡單易理解之分析結果，並協助使用者進一步提升自身之睡眠品質。

為使 貴審查委員瞭解本創作欲達成目的所運用之技術、手段及功效，餘下，茲列舉一較佳實施例並配合圖式，詳細說明如后︰

首先，請參閱第2圖並配合第3圖所示，該睡眠品質監測與運算分析系統１包含一舒眠裝置２、複數動態感測器３、一記憶單元４、一閘道器５、一伺服器６、一無線傳輸模組７、一資料庫８以及行動裝置９。該舒眠裝置２供使用者Ａ頭部臥躺；該動態感測器３結合於舒眠裝置２，且動態感測器３用以感測使用者Ａ睡眠時頭部擺動、身體翻身及下床之頭部動態；該記憶單元４用記錄動態感測器３所感測之壓力數值３１；該閘道器５用以傳輸動態感測器３所感測之壓力數值３１；該伺服器６包含一運算單元６１，且能接收閘道器５所傳送之數值後，依睡眠時間階段（請回顧第1圖）儲存統計，其中，第一階段(S1)包含入睡階段及快速眼動階段、第二階段(S2)包含淺睡階段、第三階段(S3)包含中度睡眠階段、第四階段(S4)包含深度睡眠階段。接著，藉運算單元６１進行體動次數、睡眠效率、睡眠飽和度、晚睡程度、入睡程度以及熟睡程度之運算分析，且依據美國哈佛大學醫學院所提出之健康睡眠標準（即30分鐘以內入睡、中度及深度睡眠（即熟睡）比例高於41.1%、淺睡比例低於36.4%、夢/醒比例低於21.6%）運算出一睡眠品質評分。該無線傳輸模組７用以傳送運算分析結果，於本創作之一實施例中，無線傳輸模組７為藍芽或Wi-Fi。該資料庫８用以接收並儲存伺服器６之運算分析結果，以供後續分析及規劃運用。該行動裝置９安裝有應用程式軟體９１，且能藉應用程式軟體９１連結至資料庫８以獲得運算分析結果資料。

其次，請仍然參閱第1~3圖所示，感測時，係讓使用者Ａ躺臥於具有複數動態感測器３之舒眠裝置２上，當動態感測器３感測到使用者Ａ的頭部動態時，能依所感測到的壓力分佈變化訊號的壓力數值３１來獲知使用者Ａ肌肉的放鬆程度以及身體軀幹的平衡狀態，以偵測使用者Ａ睡眠周期。待使用者Ａ進入睡眠狀態後，動態感測器３能持續感測使用者Ａ的頭部動態，以偵測使用者Ａ熟睡程度，同時透過閘道器５將所感測的數據傳輸至伺服器６來進行體動次數、睡眠效率、睡眠飽和度、晚睡程度、入睡程度之運算分析；於本創作之一實施例中，運算單元６１以體動次數10%、睡眠效率15%、睡眠飽和度30%、晚睡程度10%、入睡程度10%以及熟睡程度25%為運算比例進行分析。其運算之較佳演算公式如下︰ •體動次數10% 以25次為門檻，體動次數愈多得分愈低，超過25次得分為0。 公式︰(25 - 體動次數) / 25 * 100 * 0.1 [四捨五入至整數] •睡眠效率15% 總睡眠時間 = S2淺睡階段 + S3中度睡眠階段 + S4深度睡眠階段 整體臥床時間 = 監測期間臥床時間總和 公式︰[總睡眠時間(分鐘) / 整體臥床時間(分鐘)] * 100 * 0.15 [四捨五入至整數] 睡眠效率愈高代表睡眠時間愈多，睡眠效率85%以上表示睡眠情況良好。 •睡眠飽和度30% 總睡眠時間 = S2淺睡階段 + S3中度睡眠階段 + S4深度睡眠階段 以理想睡眠8小時(480分鐘)為基準 公式︰總睡眠時間(分鐘) / 480 * 100 * 0.3 [四捨五入至整數] 飽和度愈高代表睡眠愈充足。 •晚睡程度評分10% 00:00 ~ 04:00 為人體組織修復期，以最晚入睡時間為23:00往後推算4小時（即修復期）為基準(240分鐘)，於23:00前入睡其晚睡程度為240，愈晚入睡分數愈低，超過23:00後4小時代表得分為0。 晚睡程度 = 240 – 23:00後之入睡時間(分鐘) 公式︰晚睡程度 / 240 * 100 * 0.1 [四捨五入至整數] •入睡程度評分10% 以人體入睡標準15分鐘為基準，入睡時間愈長得分愈低，超過15分鐘代表得分為0。 公式︰[16 - 入睡時長(分鐘)] / 15 * 100 * 0.1 [四捨五入至整數] •熟睡程度評分25% 熟睡程度 = (S3中度睡眠階段 + S4深度睡眠階段) / 整體臥床時間(分鐘) * 100 以人體熟睡(S3中度睡眠階段 + S4深度睡眠階段)占整體睡眠時間25%為基準，分數愈高代表熟睡程度愈好。 公式︰熟睡程度 / 25 * 100 * 0.25 [四捨五入至整數] •睡眠分數 = 體動次數 + 睡眠效率 + 睡眠飽和度 + 晚睡程度 + 入睡程度+ 熟睡程度 例如︰使用者Ａ之睡眠報告顯示︰ 上床時間︰04:46:47 入睡時間︰05:03:50 起床時間︰10:44:35 翻身次數︰22 入睡時長︰17分鐘 S1入睡階段及快速眼動階段︰26分鐘 S2淺睡階段︰176分鐘 S3中度睡眠階段︰84分鐘 S4深度睡眠階段︰71分鐘 則運算結果為︰ •體動次數︰(25 - 22) / 25 * 100 * 0.1=1 •睡眠效率︰(331 / 357) * 100 * 0.15=14 •睡眠飽和度︰331 / 480 * 100 * 0.3=21 •晚睡程度︰0 / 240 * 100 * 0.1=0 •入睡程度︰0 / 15 * 100 * 0.1=0 •熟睡程度︰43 / 25 * 100 * 0.25=43 •睡眠分數︰1+14+21+0+0+43=79

經由記錄與分析運算使用者Ａ之睡眠數據後，能直接獲得一睡眠品質評分及分析圖表（如第4圖所示），且統計分析後之資料則能利用無線傳輸模組７傳送至資料庫８及行動裝置９，以依據使用者Ａ之睡眠狀態提供適當之睡眠建議規劃，或藉行動裝置９顯示結果及上傳分享以供醫療機構參考。

是以，使用本創作之睡眠品質監測與運算分析系統顯然能達成如下之功效︰ 1. 本創作之系統透過動態感測器讓使用者能於熟悉的居家環境監測睡眠狀態數值，並藉由連結雲端伺服器來進行睡眠數據的演算分析，以依據運算結果直接提供使用者簡單易理解之睡眠品質評分，且能進一步利用持續儲存於資料庫內之資料逐步形成供使用者參考之睡眠建議規劃，提升個人睡眠建議規劃之準確性。 2. 本創作之系統能連結行動裝置並構成雲端健康平台，以透過雲端服務傳送分析資料予醫療機構參考，且能用以驗證中、西醫或其它療法對於失眠治療之有效性，並輔助分析檢討及調整對策，讓醫療專業人員依據分析資料協助進行睡眠品質分析，進而提供使用者健康諮詢。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例，並非用以限定本創作之實施範圍，凡未脫離本創作技術精神所為之變化與修飾，皆為本創作專利範圍所涵蓋。

綜上所述，本創作確實已突破傳統並具有改良及創新之創作內容且能具體實施，理應符合新型專利之法定要件，爰依法提出專利申請，懇請　鈞局審查委員授予合法專利權，以勵創作，至感德便。

本創作

１‧‧‧系統

２‧‧‧舒眠裝置

３‧‧‧動態感測器

３１‧‧‧壓力數值

４‧‧‧記憶單元

５‧‧‧閘道器

６‧‧‧伺服器

６１‧‧‧運算單元

７‧‧‧無線傳輸模組

８‧‧‧資料庫

９‧‧‧行動裝置

９１‧‧‧應用程式軟體

Ａ‧‧‧使用者

第1圖係習知睡眠行為之示意圖。 第2圖係本創作系統之架構圖。 第3圖係本創作系統結合舒眠裝置之示意圖。 第4圖係本創作系統運算結果之示意圖。

Claims (7)

1. 一種睡眠品質監測與運算分析系統，該系統包含︰一舒眠裝置，供使用者頭部躺臥；複數動態感測器，結合於該舒眠裝置，且該動態感測器用以感測該使用者睡眠時頭部擺動、身體翻身及下床之頭部動態；一記憶單元，用以記錄該動態感測器所感測之數值；一閘道器，用以傳輸該動態感測器所感測之數值；一伺服器，該伺服器包含一運算單元，並於接收該閘道器所傳送之數值後，藉該運算單元進行體動次數、睡眠效率、睡眠飽和度、晚睡程度、入睡程度以及熟睡程度運算分析，以獲致一睡眠品質評分；一無線傳輸模組，用以傳送該運算單元之運算分析結果；以及一資料庫，用以接收並儲存該運算分析結果，以供後續分析及規劃運用。
2. 如請求項1所述之睡眠品質監測與運算分析系統，其中，該動態感測器為軟性壓力感測器。
3. 如請求項1所述之睡眠品質監測與運算分析系統，其中，該運算單元以體動次數10%、睡眠效率15%、睡眠飽和度30%、晚睡程度10%、入睡程度10%以及熟睡程度25%為運算比例。
4. 如請求項1所述之睡眠品質監測與運算分析系統，其中，該運算單元以美國哈佛大學醫學院所提出之健康睡眠標準為依據進行運算分析，並產生睡眠周期及熟睡程度特徵指標。
5. 如請求項1所述之睡眠品質監測與運算分析系統，其中，該運算單元依睡眠時間之入睡階段及快速眼動階段、淺睡階段、中度睡眠階段以及深度睡眠階段儲存統計。
6. 如請求項1所述之睡眠品質監測與運算分析系統，其中，該無線傳輸模組為藍牙或Wi-Fi。
7. 如請求項1所述之睡眠品質監測與運算分析系統，其中，該系統更包含一安裝有應用程式軟體之行動裝置，且該行動裝置能透過該應用程式軟體連結至該資料庫以獲得該運算分析結果，並顯示詳細數據資料及追蹤曲線圖。