TWM596631U

TWM596631U - 高效能睡眠優化輔助系統

Info

Publication number: TWM596631U
Application number: TW109201140U
Authority: TW
Inventors: 徐文雄
Original assignee: 徐文雄
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2020-06-11

Abstract

本新型公開了一種組高效能睡眠優化輔助系統。該系統包含：一睡眠載具、一睡眠光源模組、一睡眠音源模組、一睡眠生理數據偵測模組、一精油發散模組、一氧氣加添設備、一自動控制模組及一電力供應模組。本新型可利用自動控制模組控制各模組運作及定時喚醒使用者，提供使用者優良的短暫睡眠品質。睡眠光源模組、睡眠音源模組、睡眠生理數據偵測模組、精油發散模組與氧氣加添設備有助於使用者快速入眠。最重要的，睡眠生理數據偵測模組可在設定睡眠艙的運作時間上，提供偵測到的睡眠生理數據來動態調整，滿足使用者在睡眠週期的各個階段的需求。

Description

高效能睡眠優化輔助系統

本新型關於一種睡眠輔助系統，特別是一種可控制睡眠因子，讓使用者能有效睡眠以獲取身心放鬆休息的高效能睡眠優化輔助系統。

睡眠是生物用來恢復精力、排除大腦代謝物及作出合適休息的生理活動。一般人除了會在家中睡足了一天所需的時間，為了長時間的工作或求學，也會選擇在中午時午休數十分鐘。請參閱圖1，短暫的睡眠讓人有效恢復精力的原因在於身理上完成了一次淺眠週期，由覺醒進入了睡眠一期(由醒著慢慢進入快要睡著的狀態，在這階段人們對於外界的刺激會漸漸失去知覺；如果環境中有聲響，大部分人能被吵醒，然後做出反應)或睡眠二期(介於淺眠到深度睡眠之間，在經歷過這階段一陣子後，人們才會覺得自己已經睡著了)並恢復清醒。如果睡眠時間再長一點，人們就能進入睡眠三期慢波睡眠(Slow-Wave Sleep，SWS)，腦部仍然是持續活動著，但各區的活動會較為同步化，所以腦波看起來就會比較緩慢且大。此階段的睡眠是深度的睡眠，人們的感官對外界的刺激是最少的知覺，並進入快速動眼期(Rapid Eye Movement，REM)後完成一次完整的睡眠週期，時間上大約要90分鐘。當然，後者讓人們恢復精神的效果遠超前者。

學術方面，賓夕法尼亞大學醫學院教授大衛丁格斯(David F.Dinges)領導的一項NASA研究發現，小睡可以改善某些記憶功能(Mollicone,Daniel J.；Van Dongen,Hans P.A.；Dinges,David F.(2007)."Optimizing sleep/wake schedules in space：Sleep during chronic nocturnal sleep restriction with and without diurnal naps".Acta Astronautica.60(4-7)：354.doi：10.1016/j.actaastro.2006.09.022.)。小睡也可以逆轉一夜不眠的荷爾蒙影響或逆轉睡眠剝奪的危害。尤其是當睡眠者積累了睡眠不足時。建議使用各種時間進行小睡(power nap)，小睡與常規睡眠相比非常短。短時間的小睡目的在防止小睡者進入SWS。SWS中的喚醒會導致睡眠慣性，這會造成比小睡前更加嗜睡的結果。由於睡眠是從疲勞中恢復的最有效，最有益的方法，因此專家建議考慮小睡的持續時間，避免進入SWS(McEvoy,RD；Lack,LL(2006)."Medical staff working the night shift：Can naps help？".The Medical Journal of Australia.185(7)：349-50.PMID 17014398.)。

另一方面，由於現代人工作壓力增大，睡眠品質不佳，因此坊間興起了「睡眠艙」的風潮。一般來說，睡眠艙是設立在工商繁忙的區域中，供精神較差或需要睡眠的人們，一個安靜獨立的睡眠空間的設備。不同於一般旅館的休息環境，睡眠艙提供臨時性的睡眠環境外，也考量經濟成本：佔用空間不大。但是在這有限的空間中，對現代工作壓力大的人們來說是一種福音，需求量也在穩定攀升。然而，現有的睡眠艙存在以下的問題。第一，短暫睡眠是有時效的。如圖1所顯示的睡眠週期，一般人的完整睡眠(夜間)會包含4到6個，但是對於需要短暫睡眠休息的人來說，基本上一個90分鐘的深度睡眠週期就可以了，甚至是20分鐘的小睡。然而，多數睡眠艙沒有考慮到睡眠週期的理論，且在營運考量下，希望客戶睡得越久越好，反倒無法有效提供客戶優良的短暫睡眠品質。如果僅是讓客戶設定鬧鐘來進行睡眠時間管控，那麼客戶可能會在一個睡眠週期間被打斷，休息的品質大打折扣。第二，一般人從匆忙的日程工作中要快速入眠，不是非常容易；為了讓身體感官放鬆而進入睡眠，需要一些輔助服務，比如音樂、光線控制、香氛發散等，然而這些輔助服務並不見於現有的睡眠艙中。第三、每個人的睡眠週期時間不見得一樣，在設定睡眠艙的運作時間上，最好能夠依照一些偵測到的睡眠生理數據來動態調整(腦波頻率、呼吸氣流量、脈膊頻率、心率、血氧量、體動率、鼾聲分貝、睡姿等都可以用來判斷一個人的睡眠效率，以及目前處於睡眠週期的哪一個階段)。關於這一點，目前的睡眠艙都沒有提供相關設備。

為了解決前述當下睡眠艙存在的問題，從而有本新型的濫觴。

本段文字提取和編譯本新型的某些特點。其它特點將被揭露於後續段落中。其目的在涵蓋附加的申請專利範圍之精神和範圍中，各式的修改和類似的排列與組合。

為了解決前述問題，本新型提出一種高效能睡眠優化輔助系統。該系統包含：睡眠優化輔助系統，包含：一睡眠載具，承載使用者以供其睡眠，可在平行於使用者頭腳連線方向進行週期性擺動；一睡眠光源模組，在使用者進入睡眠前及睡眠中提供助眠或是不影響生理時鐘的紅色或黃色背景光，且於喚醒使用者時提供綠色、藍色或全光譜背景光；一睡眠音源模組，提供使用者睡眠時不同階段的背景音樂，並運用雙耳拍頻(Binaural Beats)技術；一睡眠生理數據偵測模組，可連接至使用者身體特定部位以偵測使用者睡眠時的睡眠生理數據，藉以判斷使用者處於睡眠週期的何階段；一自動控制模組，電訊號連接至該睡眠載具、該睡眠光源模組、該睡眠音源模組及該睡眠生理數據偵測模組，以預設及控制該睡眠載具與該些模組的運作；及一電力供應模組，與該睡眠載具、該睡眠光源模組、該睡眠音源模組、該睡眠生理數據偵測模組、及該自動控制模組電連接，以提供工作電力。

最好，該睡眠載具為電動搖擺床或可調整背部角度的電動搖擺椅。

依照本新型，該自動控制模組控制該睡眠載具在使用者進入睡眠前，以4-5公分的振幅及30-40次/秒的週期進行前後搖擺；在喚醒使用者時，以2-3公分的振幅及130-140次/秒的週期進行前後搖擺。

最好，喚醒使用者時所提供綠色、藍色或全光譜背景光之照度可為3000Lux以上。

最好，該自動控制模組控制該睡眠音源模組在使用者進入睡眠前提供的音樂之音量為30分貝以下；在喚醒使用者時的音樂之音量為60-70分貝。

最好，該睡眠生理數據偵測模組包含腦波偵測器以偵測腦波頻率、呼吸氣流偵測器以偵測呼吸氣流量、脈搏偵測器以偵測脈膊頻率、心率偵測器以偵測心率、血氧偵測器以偵測血氧量、體動偵測器以偵測體動率、噪音分貝檢測儀以偵測鼾聲分貝或動作監測儀以監測睡姿。

所述的高效能睡眠優化輔助系統可進一步包含一氧氣加添設備，與該自動控制模組電訊號連接及與該電力供應模組電連接，受該自動控制模組控制以提供使用者氧氣。

所述的高效能睡眠優化輔助系統可進一步包含一減噪艙體，包容該睡眠載具、該睡眠光源模組、該睡眠音源模組、該睡眠生理數據偵測模組、該精油發散模組、該自動控制模組及該電力供應模組，讓使用者於其中進行睡眠，並減少外部噪音傳入。

所述的高效能睡眠優化輔助系統可進一步包含一設備消毒殺菌模組，與該自動控制模組電訊號連接及與該電力供應模組電連接，受該自動控制模組操控以於該高效能睡眠優化輔助系統無使用者使用時，對該減噪艙體內部發散消毒殺菌物質或殺菌紫外光。

最好，該消毒殺菌物質為臭氧或次氯酸水噴霧。

最好，該減噪艙體可進一步包含一入艙門，當該入艙門打開時，使用者可坐或躺於該睡眠載具上，該睡眠載具藉由一對滑軌以進入該減噪艙體中，關上該入艙門而進行該自動控制模組的運作；當使用者睡醒時，該入艙門再度打開，該睡眠載具滑出該減噪艙體，以讓使用者離開該睡眠載具。

所述的高效能睡眠優化輔助系統可進一步包含一空調模組，與該自動控制模組電訊號連接及與該電力供應模組電連接，受該自動控制模組操控以調整該減噪艙體內部溫度與濕度。

最好，該自動控制模組預設一喚醒時間，當該喚醒時間到時，該自動控制模組通知該睡眠載具與該些電訊號連接的模組，變換運作模式以喚醒使用者。

最好，當該自動控制模組在該睡眠生理數據偵測模組偵測到使用者進入小睡(power nap)階段或完成一個以上的睡眠週期時，經由設定而通知該睡眠載具與該些電訊號連接的模組，變換運作模式以喚醒使用者。

所述的高效能睡眠優化輔助系統可進一步包含一精油發散模組，與該自動控制模組電訊號連接及與該電力供應模組電連接，受該自動控制模組操控以向使用者發散精油。

所述的高效能睡眠優化輔助系統可進一步包含一智能生物能波發射模組，與該自動控制模組電訊號連接及與該電力供應模組電連接，若該睡眠生理數據偵測模組偵測使用者進入特定睡眠週期階段的時間低於標準值時，發射一生物能波以促進使用者睡眠。

最好，該生物能波為舒曼波。

最好，該睡眠音源模組運用雙耳拍頻(Binaural Beats)技術，以提高使用者的入眠效果。

本新型可利用自動控制模組控制各模組運作及定時喚醒使用者，提供使用者優良的短暫睡眠品質。睡眠光源模組、睡眠音源模組、睡眠生理數據偵測模組與精油發散模組有助於使用者快速入眠。最重要的，睡眠生理數據偵測模組可在設定睡眠艙的運作時間上，提供偵測到的睡眠生理數據來動態調整，滿足使用者在睡眠週期的各個階段的需求。

10:使用者

20:支撐架

100:睡眠載具

101:墊枕組

102:毯子

103:腿板

200:睡眠光源模組

300:睡眠音源模組

400:睡眠生理數據偵測模組

500:精油發散模組

600:氧氣加添設備

700:自動控制模組

800:電力供應模組

850:智能生物能波發射模組

900:減噪艙體

901:入艙門

910:設備消毒殺菌模組

920:空調模組

A:艙內位置

B:艙外位置

θ:角度

圖1繪示人體在睡覺時的各個睡眠週期，圖2為依照本新型實施例的一種高效能睡眠優化輔助系統的示意圖，圖3為一種可調整背部角度的電動搖擺椅的示意圖，圖4為依照本新型實施例的另一種高效能睡眠優化輔助系統的示意圖，圖5繪示減噪艙體與入艙門的設計。

下面將結合本新型實施例中的附圖，對本新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本新型中的實施例，本領域所屬技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本新型保護的範圍。

依照本新型，該高效能睡眠優化輔助系統可以單獨應用於居家、工作環境或是公共區域，提供非商業使用；也可以配合安裝減噪艙體，拘限本身的體積，成為可以規格化銷售並應用於商業服務的設備，以下分別以數個實施例來做說明。

請見圖2，該圖為依照本新型實施例的一種高效能睡眠優化輔助系統的示意圖。該高效能睡眠優化輔助系統包含了一睡眠載具100、一睡眠光源模組200、一睡眠音源模組300、一睡眠生理數據偵測模組400、一精油發散模組500、一氧氣加添設備600、一自動控制模組700、一電力供應模組800及一智能生物能波發射模組850。以下分別介紹說明該些技術元件的功能及其互動運作。

睡眠載具100與自動控制模組700電訊號連接，並與電力供應模組800電連接，以分別接受自動控制模組700的自動化控制操作及電力供應模組800的工作電力供應。在本實施例中，為了表示元件間的「電訊號連接」或「電連接」關係，分別以點虛線表示「電訊號連接」，虛線表示「電連接」。連接線路的走線方式也只是釋例之用。實際上，各種訊號線與電線的埋設、配置方式，可以依照實際需求而設計，並未為本新型所限制。睡眠載具100是承載使用者10以供其睡眠的工具，可在平行於使用者頭腳連線方向進行週期性擺動(如圖1的雙箭號箭頭所示方向)。由於睡眠載具100的目的是要讓使用者10能安心快速入眠以及能夠有效被喚醒，實作上，睡眠載具100可以是一個電動搖擺床，讓使用者10能以臥姿直接躺上；或是個可調整背部角度的電動搖擺椅(如圖3所示)，其具有可調整與水平方向間角度θ的椅背。θ可藉於0度到90度，讓使用者10選擇習慣的睡姿進行睡眠(可以是坐姿或臥姿)。選擇睡姿進行睡眠時，電動搖擺椅的腿板103也會同步抬起，讓使用者10的腿部與上半身處於同一個平面。要注意的是，睡眠載具100在使用者10進入睡眠前及被喚醒時，有不一樣的運作態樣。依照本新型，自動控制模組700控制睡眠載具100在使用者10進入睡眠前，以4-5公分的振幅及30-40次/秒的週期進行前後搖擺；在喚醒使用者10時，以2-3公分的振幅及130-140次/秒的週期進行前後搖擺。在入睡前以較大振福及較小頻率對使用者10進行搖晃，其目的是在模擬人們在嬰孩時期睡於大人臂膀搖晃中或是搖籃中的情況，可使使用者10身體上與心理上放鬆警覺性，加速入眠。另一方面，以較小振福及較大頻率對使用者10進行搖晃，可以輔助喚醒使用者10卻不會造成心理負擔。至於在睡眠週期中的使用者10，可以依照他的需求，設定睡眠載具100是否進行反覆搖晃。為了能夠睡得舒服，睡眠載具100可配合安裝一個墊枕組101讓使用者10躺於其上，也可讓使用者10披上一個毯子102，以維持睡眠時的體溫。

睡眠光源模組200是調整使用環境的背景光源的工具。由於人體皮膚及眼睛在睡覺時對背景光源光線的種類及強度會有反應，因此，調整一個最適合睡眠的背景光對於有效睡眠是很重要的。睡眠光源模組200可以是個全光譜的LED燈組，其設定運作方式為：在使用者10進入睡眠前及睡眠中提供助眠或是不影響生理時鐘的紅色或黃色背景光，且於喚醒使用者10時提供綠色、藍色或全光譜背景光。進入睡眠前及睡眠中的背景光可以不用太強，低於3勒克司(Lux)是不錯的選擇，可以讓使用者10透過自動控制模組700來設定。但是對於喚醒使用者10時所提供綠色、藍色或全光譜背景光，其照度最好為3000Lux以上。使用高照度的目的在於以較強光線刺激使用者10的血清素分泌，由熟睡中清醒，提高活動力。此外，在本實施例中使用一支撐架20來架設睡眠光源模組200，其目的在於提供部分模組相對使用者10位置的便利設置，以及方便的線路佈設(比如連接到電力供應模組800的部分電力線設於支撐架20中，連接到自動控制模組700的部分訊號線沿支撐架20表面佈設)。但是在其它實施例中可以不用支撐架20，而是依附現有環境，比如牆壁、櫥櫃等來架設相關模組及線路。要強調的是，安裝高效能睡眠優化輔助系統的空間要相對隔離及可控光線，最好是在沒有安裝窗戶的獨立小隔間中，或是有裝設遮光窗簾的房間以免睡眠光源模組200的功能打折扣。

睡眠音源模組300與自動控制模組700電訊號連接，並與電力供應模組800電連接，架設於支撐架20上，其作用是提供使用者10睡眠時不同階段的背景音樂。實作上，睡眠音源模組300可以是一組擴音喇叭或是耳機。背景音樂可以是，但不限於古典音樂、流行音樂、宗教詩歌、佛經等，甚至是沒有主題的音頻組合，可以助人入眠，並可運用雙耳拍頻(Binaural Bats)技術，以提高使用者10的入眠效果。要注意的是，自動控制模組700控制睡眠音源模組300在使用者10進入睡眠前提供的音樂之音量為30分貝以下，在喚醒使用者10時的音樂之音量為60-70分貝。前者的目的是盡量以微小的樂音來助眠，後者的目的在以較大的聲量來喚醒使用者10。至於在睡眠中，無論處於哪一個階段，睡眠音源模組300可受自動控制模組700先前的設定來切換音樂種類或切斷音樂。

睡眠生理數據偵測模組400與自動控制模組700電訊號連接，並與電力供應模組800電連接，可連接至使用者10身體特定部位以偵測使用者10睡眠時的睡眠生理數據(比如腦波頻率、呼吸氣流量、脈膊頻率、心率、血氧量、體動率、鼾聲分貝或睡姿)，藉以判斷使用者處於睡眠週期的何階段(如睡眠一期、睡眠二期、睡眠三期或快速眼動期)。睡眠生理數據偵測模組400是決定使用者10是否入睡，從而讓自動控制模組700切換其它模組的運作模式。在本實施例中，睡眠生理數據偵測模組400是一個體動偵測器，安裝在使用者10腕部以偵測體動率，屬於一種穿戴式偵測裝置。在其它實施例中，睡眠生理數據偵測模組400可包含腦波偵測器以偵測腦波頻率、呼吸氣流偵測器以偵測呼吸氣流量、脈搏偵測器以偵測脈膊頻率、心率偵測器以偵測心率、血氧偵測器以偵測血氧量、噪音分貝檢測儀以偵測鼾聲分貝、動作監測儀以監測睡姿，或以上所述二種以上設備的組合。前述設備用來偵測睡眠生理數據並決定使用者處於睡眠週期何階段的技術目前已揭露於許多醫療學術期刊中，不為本新型的技術特徵。

精油發散模組500與自動控制模組700電訊號連接，與電力供應模組800電連接，並架設於支撐架20上。其作用是受自動控制模組700操控，以向使用者10發散精油，促進入眠。實作上，精油發散模組500可以是一台精油霧化器，向空中(使用者10面部方向)發散精油。精油的種類很多，可以使用有助睡眠的類別，比如薰衣草精油、桉樹精油、洋甘菊精油或檀香精油。

氧氣加添設備600，與自動控制模組700電訊號連接及與電力供應模組800電連接，受自動控制模組700控制以提供使用者10氧氣。加氧氣的目的是提高睡眠環境的氧氣含量，以便讓細胞修復效果更佳，清醒後精神更好。

自動控制模組700電訊號連接至睡眠載具100、睡眠光源模組200、睡眠音源模組300、睡眠生理數據偵測模組400、精油發散模組500、氧氣加添設備600及智能生物能波發射模組850，以預設及控制睡眠載具100與該些模組的運作。實作上，自動控制模組700可以是一台電腦，以不同連接端子連接前述的睡眠載具100與模組，並藉由適當的操作軟體來進行預設參數及預設或及時控制。自動控制模組700可預設一喚醒時間，比如20分鐘、90分鐘、4個小時等。當該喚醒時間到時，自動控制模組700通知睡眠載具100與該些電訊號連接的模組，變換運作模式以喚醒使用者10。這是一種定時喚醒機制，類似鬧鐘的作用，以睡眠時間來控制使用者使用本系統。另一方面，自動控制模組700也可在當睡眠生理數據偵測模組400偵測到使用者10進入小睡(power nap)階段或完成一個以上的睡眠週期時，經由設定而通知睡眠載具100與該些電訊號連接的模組，變換運作模式以喚醒使用者。這是睡眠狀態決定喚醒的機制，因為不限於時間，所以可以確保使用者10睡飽睡好。

電力供應模組800，與睡眠載具100、睡眠光源模組200、睡眠音源模組300、睡眠生理數據偵測模組400、精油發散模組500、氧氣加添設備600、自動控制模組700及智能生物能波發射模組850電連接，以提供工作電力。電力供應模組800獨立的直流電源，比如一個鉛酸電池或二次電池組。電力供應模組800也可以是一個變壓器，將電網的交流電轉換成適當的直流電以提供給與其電連接的裝備。

智能生物能波發射模組850與自動控制模組700電訊號連接及與電力供應模組800電連接。若睡眠生理數據偵測模組400偵測使用者10進入特定睡眠週期階段的時間低於標準值時，發射一生物能波以促進使用者10睡眠。比如，在正常情況下，使用者進入睡眠一期的時間是5分鐘，但睡眠生理數據偵測模組400偵測到某一使用者在入睡後5分鐘還未進入睡眠一期，此時智能生物能波發射模組850便會發射生物能波，幫助使用者10加速入眠。可幫助人們加速入眠的生物能波有很多種，本實施例中使用舒曼波。

請見圖4，該圖為依照本新型實施例的另一種高效能睡眠優化輔助系統的示意圖。為了減少說明內容的重複，圖4中使用圖2中部分的元件符號，相同的元件符號代表相同的元件及具有相同的功能。圖4中的高效能睡眠優化輔助系統是一個具體化睡眠艙，可進行商業化的用途。因此，相較於上一個實施例，本實施例多了一減噪艙體900、設備消毒殺菌模組910及一空調模組920。

減噪艙體900包容睡眠載具100、睡眠光源模組200、睡眠音源模組300、睡眠生理數據偵測模組400、精油發散模組500、氧氣加添設備600、自動控制模組700、電力供應模組800、設備消毒殺菌模組910及空調模組920，讓使用者10於其中進行睡眠，並減少外部噪音傳入。實作上，減噪艙體900包含了複數的隔音層(未繪示)，可採用現在市場上的隔音材料來構築。減噪艙體900包含了一入艙門901。請見圖5，當入艙門901打開時，使用者可坐或躺於睡眠載具100上，該睡眠載具藉由一對滑軌902以進入減噪艙體900(由艙外位置B進入艙內位置A)中，關上入艙門901而進行自動控制模組700的運作。當使用者睡醒時，入艙門901再度打開，睡眠載具100滑出減噪艙體900(由艙內位置A回到艙外位置B)，以讓使用者10離開睡眠載具。讓使用者10不必費心深入減噪艙體900後自行安裝睡眠生理數據偵測模組400及操作自動控制模組700，而是讓使用者10在減噪艙體900外設定好一切裝置，甚至是聽過解說員的解說後再進入減噪艙體900中，可以減少使用者10的心理負擔，是一種貼心的設計。

設備消毒殺菌模組910與自動控制模組700電訊號連接及與電力供應模組800電連接，受自動控制模組700操控以於該高效能睡眠優化輔助系統無使用者使用時，對減噪艙體900內部發散消毒殺菌物質或殺菌紫外光。前述的消毒殺菌物質可以是臭氧或次氯酸水噴霧。

空調模組920與自動控制模組700電訊號連接及與電力供應模組800電連接，受自動控制模組700操控以調整減噪艙體900內部溫度與濕度，其目的在於維持睡眠時的最佳溫度與濕度。當然，減噪艙體900內部的溫度與濕度也可以因人而異，甚至是隨著睡眠週期的階段而調整。

儘管以上已經示出和描述了本新型的實施例，對於本領域所屬技術人員而言，可以理解在不脫離本新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本新型的範圍由所附申請專利範圍及其均等物限定。