CN114839890A - 一种睡眠环境控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种睡眠环境控制系统，通过分析模块判断当前时间是否在设定睡眠时间段内以及根据生理数据判断用户状态；如果当前时间在设定睡眠时间段内，则输出助眠控制指令；如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态，则输出舒适唤醒控制指令；执行模块在接收到助眠控制指令时，产生设定的助眠声音、助眠光线、助眠气味、助眠温度、助眠湿度、助眠氧气浓度中的一种或多种；执行模块在接收到舒适唤醒控制指令时，产生设定的唤醒声音、唤醒光线、唤醒气味、唤醒温度、唤醒湿度、唤醒氧气浓度、唤醒风速中的一种或多种；提高用户睡眠质量和唤醒后的舒适感，解决了目前睡眠质量差、唤醒后舒适感差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及睡眠环境控制技术领域，尤其涉及一种睡眠环境控制系统。
背景技术
睡眠作为人们生活中的必需品，与人类的健康有着密切的联系。良好的睡眠能够帮助人们在夜间恢复体力、消除大脑与身体疲劳、提高免疫力、记忆力等，对促进身体健康起到积极作用。
但随着现代科技的进步，人们处于一个节奏飞快、压力大、生活紧张的大环境中，大多数人群患有睡眠障碍，主要表现为入睡困难、睡眠维持困难、易半夜醒来等，昼夜节律紊乱也是睡眠障碍的一种表现，过晚入睡和过早醒来导致入睡时间不足和睡眠质量不高。不愿在适当的时间放下手机准备入睡，早上不能够自然苏醒，导致起床后非睡眠状态转化缓慢，起床情绪差；睡眠节律性差，休息日与工作日作息混乱，导致无法建立健康生活节律，长期零散的昼夜节律没有及时纠正，最终发展成睡眠障碍，神经衰弱，影响人体健康。
现有睡眠中唤醒方式，基本都是依靠闹钟的听刺激将人从睡眠中叫醒，导致人们醒来后具有负面的情绪心理，睡眠质量差，起床后的工作效率差，甚至会增加患严重疾病的风险。
现有助眠唤醒设备，无法根据用户所处的状态进行精细化的实时调控，无法全方位统一多感官协调助眠及舒适唤醒，硬性唤醒导致处于深度睡眠周期用户被强制打断，影响睡眠效果质量，导致唤醒后舒适感差和醒后效率难于提高。
发明内容
本发明提出了一种睡眠环境控制系统，提高了用户睡眠质量和唤醒后的舒适感，解决了目前睡眠质量差、唤醒后舒适感差的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种睡眠环境控制系统，包括：
检测模块，其用于检测用户的生理数据；
分析模块，其用于判断当前时间是否在设定睡眠时间段内以及根据用户的生理数据判断用户状态；
如果当前时间在设定睡眠时间段内，则输出助眠控制指令；
如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态，则输出舒适唤醒控制指令；
执行模块，其用于
在接收到助眠控制指令时，产生设定的助眠声音、助眠光线、助眠气味、助眠温度、助眠湿度、助眠氧气浓度中的一种或多种；
在接收到舒适唤醒控制指令时，产生设定的唤醒声音、唤醒光线、唤醒气味、唤醒温度、唤醒湿度、唤醒氧气浓度、唤醒风速中的一种或多种。
本申请一些实施例中，所述分析模块，还用于：如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于非睡眠状态，则输出舒适生活控制指令；
所述执行模块，还用于：在接收到舒适生活控制指令时，产生设定的舒适声音、舒适光线、舒适气味、舒适温度、舒适湿度、舒适氧气浓度中的一种或多种。
本申请一些实施例中，所述分析模块，还用于：如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于非睡眠状态，则输出第一助眠控制指令；
所述执行模块，还用于：在接收到第一助眠控制指令时，产生第一设定频率的助眠声音、第一设定频率闪烁的助眠光线、第一设定浓度的助眠气味、第一设定助眠温度、第一设定助眠湿度、第一设定助眠氧气浓度中的一种或多种；
所述第一设定频率为用户处于睡眠状态的清醒期时的脑电波频率。
本申请一些实施例中，所述分析模块，还用于：
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的清醒期，则输出第二助眠控制指令；
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的快速眼动睡眠期，则输出第三助眠控制指令；
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期，则输出第四助眠控制指令；
所述执行模块，还用于：
在接收到第二助眠控制指令时，产生第二设定频率的助眠声音、第二设定频率闪烁的助眠光线、第二设定浓度的助眠气味、第二设定助眠温度、第二设定助眠湿度、第二设定助眠氧气浓度中的一种或多种；所述第二设定频率为用户处于睡眠状态的快速眼动睡眠期时的脑电波频率；
在接收到第三助眠控制指令时，产生第三设定频率的助眠声音、第三设定频率闪烁的助眠光线、第三设定浓度的助眠气味、第三设定助眠温度、第三设定助眠湿度、第三设定助眠氧气浓度中的一种或多种；所述第三设定频率为用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期时的脑电波频率；
在接收到第四助眠控制指令时，产生第三设定频率的助眠声音、第三设定频率闪烁的助眠光线、第四设定浓度的助眠气味、第四设定助眠温度、第四设定助眠湿度、第四设定助眠氧气浓度中的一种或多种。
本申请一些实施例中，所述分析模块，还用于：
如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的清醒期或快速眼动睡眠期时，则输出舒适唤醒控制指令；
如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期时，则输出第二助眠控制指令；
所述执行模块，还用于：
在接收到第二助眠控制指令时，产生第二设定频率的助眠声音、第二设定频率闪烁的助眠光线、第二设定浓度的助眠气味、第二设定助眠温度、第二设定助眠湿度、第二设定助眠氧气浓度中的一种或多种；所述第二设定频率为用户处于睡眠状态的快速眼动睡眠期时的脑电波频率。
本申请一些实施例中，设定的唤醒声音为音量逐渐升高的音乐；
设定的唤醒光线为色温和亮度逐渐增强的光线；
设定的唤醒气味为浓度逐渐增强的唤醒气味；
设定的唤醒风速为吹向用户的设定风速。
本申请一些实施例中，所述检测模块，包括：
环境数据检测设备，其用于检测室内环境数据，所述室内环境数据包括温度、湿度、声音、光线的色温、亮度和闪烁频率、气味类型和浓度、氧气浓度；
室内人员状态检测设备，其包括毫米雷达波检测设备、红外传感器、图像传感器中的任一种，用于检测室内是否有人；
睡眠状态检测设备，其用于检测用户的生理数据，所述生理数据包括体动数据、心率数据、呼吸数据。
本申请一些实施例中，所述室内人员状态检测设备为毫米雷达波检测设备，所述睡眠状态检测设备为毫米雷达波检测设备。
本申请一些实施例中，所述分析模块还用于访问云端大数据服务器，获取与用户年龄、性别匹配的睡眠节律，将所述睡眠节律中的睡眠时间段作为所述设定睡眠时间段。
本申请一些实施例中，所述睡眠环境控制系统还包括：
移动终端，其用于接收并显示所述分析模块记录的每个用户状态的持续时间、生理数据、室内环境数据，以及助眠控制指令、舒适唤醒控制指令、舒适生活控制指令；
还用于采集用户的反馈信息，并发送给分析模块。
本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本发明的睡眠环境控制系统，通过分析模块判断当前时间是否在设定睡眠时间段内以及根据生理数据判断用户状态；如果当前时间在设定睡眠时间段内，则输出助眠控制指令；如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态，则输出舒适唤醒控制指令；执行模块在接收到助眠控制指令时，产生设定的助眠声音、助眠光线、助眠气味、助眠温度、助眠湿度、助眠氧气浓度中的一种或多种，可以从听觉、视觉、嗅觉等方面促进用户睡眠，提高用户睡眠质量；执行模块在接收到舒适唤醒控制指令时，产生设定的唤醒声音、唤醒光线、唤醒气味、唤醒温度、唤醒湿度、唤醒氧气浓度、唤醒风速中的一种或多种，从听觉、视觉、嗅觉等方面舒适唤醒用户，提高用户睡眠质量。因此，本发明的睡眠环境控制系统，根据用户当前状态进行助眠或舒适唤醒，提高用户睡眠质量和唤醒后的舒适感，解决了目前睡眠质量差、唤醒后舒适感差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明睡眠环境控制系统的一种实施例的结构示意图；
图2为睡眠周期示意图；
图3为本发明睡眠环境控制系统执行步骤的又一种实施例的流程图；
图4为本发明睡眠环境控制系统执行步骤的又一种实施例的流程图；
图5为本发明睡眠环境控制系统执行步骤的又一种实施例的流程图；
图6为睡眠周期转化示意图；
图7为本发明睡眠环境控制系统执行步骤的又一种实施例的流程图。
图8为舒适唤醒的流程图；
图9为节律控制的流程图；
图10为本发明睡眠环境控制系统执行步骤的又一种实施例的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本实施例的睡眠环境控制系统，主要包括检测模块、分析模块、执行模块，参见图1所示。检测模块将检测到的数据发送至分析模块，分析模块输出控制指令至执行模块，执行模块根据接收到的指令执行相应操作。检测模块、分析模块、执行模块形成闭环控制。
检测模块，其用于检测用户的生理数据、室内环境数据等。
分析模块，其用于判断当前时间是否在设定睡眠时间段内以及根据用户的生理数据判断用户状态。
如果当前时间在设定睡眠时间段内，则分析模块输出助眠控制指令至执行模块，以提高用户睡眠质量；
如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态，则分析模块输出舒适唤醒控制指令至执行模块，以舒适唤醒用户。
执行模块，用于在接收到助眠控制指令时，产生设定的助眠声音、助眠光线、助眠气味、助眠温度、助眠湿度、助眠氧气浓度中的一种或多种，以提高用户睡眠质量。
执行模块，还用于在接收到舒适唤醒控制指令时，产生设定的唤醒声音、唤醒光线、唤醒气味、唤醒温度、唤醒湿度、唤醒氧气浓度、唤醒风速中的一种或多种，以舒适唤醒用户。
根据用户的生理数据，可以判定出用户的当前状态。用户状态包括非睡眠状态和睡眠状态，一个完整的睡眠状态包括多个睡眠周期，每个睡眠周期又包括清醒期(wake，W)、快速眼动睡眠期(rapid eye movement，REM)、非快速眼动睡眠期(non-rapid eyemovement，NREM)。其中非快速眼动睡眠期又可根据睡眠的深浅程度的脑电波特点细分为NREM1期、NREM2期、NREM3期。
参见图2所示，正常人整晚睡眠中一般有4-6个睡眠周期，每个睡眠周期又可以细分为不同的睡眠分期(WAKE、REM、NREM)，周围环境因素的变化，如温度、光线、声音、气味、以及湿度、寝具等方面的刺激，都会影响到人们的睡眠结构，从而影响人的睡眠质量。
温度、湿度、声音、光线、气味等对入睡、睡眠周期变化、唤醒的影响原理：
温度：温度影响人的身体感觉和核心体温，而核心体温的变化能够影响人的睡眠，一般人体理想的睡眠温度为18.3℃-22.2℃，利于人体的放松，此温度区间内的低温段促进入睡，高温段利于人体觉醒。
湿度：湿度可影响人的入睡情绪感觉，适宜湿度为50％RH-60％RH，高湿度憋闷，湿度过低鼻粘膜湿度，不利于睡眠维持。
声音：声音可以分散注意力，缓解紧张情绪，降低心率，帮助快速入睡，特殊频率的有色噪声掩蔽周围噪声，促使睡眠各个周期的脑电、神经元信号与声音频率产生同步效应，促进睡眠周期转化，维持睡眠周期稳定持续。
光线：可以通过控制光照强度、色温来影响睡眠，还可以通过一定的光线闪烁频率，刺激引起人体脑电节律同步化效应，影响睡眠结构。脑电节律同步化效应是指当以某一特定频率的光刺激作用于大脑时，脑电波频率将会从原有频率范围向刺激频率范围变化。当人在受到特定外部诱发刺激时，脑电信号会出现与外部刺激频率保持一致“节律同步”的现象。
气味：不同的气体分子通过皮肤和呼吸系统进入人体内循环，直接影响人体相关激素的分泌，通过人体激素和神经元的作用影响睡眠各个周期和人的情绪。
O2/CO2浓度：为保持血氧浓度稳定，环境中氧气浓度影响人呼吸频次和心率，从而影响人的睡眠；医学表明，二氧化碳是一种兴奋呼吸中枢的化学因子，环境中二氧化碳浓度增加，则呼吸兴奋，加速呼吸频率，从而影响人的睡眠。
本实施例的睡眠环境控制系统，通过分析模块判断当前时间是否在设定睡眠时间段内以及根据生理数据判断用户状态；如果当前时间在设定睡眠时间段内，则输出助眠控制指令；如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态，则输出舒适唤醒控制指令；执行模块在接收到助眠控制指令时，产生设定的助眠声音、助眠光线、助眠气味、助眠温度、助眠湿度、助眠氧气浓度中的一种或多种，可以从听觉、视觉、嗅觉等方面促进用户睡眠，提高用户睡眠质量；执行模块在接收到舒适唤醒控制指令时，产生设定的唤醒声音、唤醒光线、唤醒气味、唤醒温度、唤醒湿度、唤醒氧气浓度、唤醒风速中的一种或多种，从听觉、视觉、嗅觉等方面舒适唤醒用户，提高用户睡眠质量。因此，本实施例的睡眠环境控制系统，根据用户当前状态进行助眠或舒适唤醒，提高用户睡眠质量和唤醒后的舒适感，解决了目前睡眠质量差、唤醒后舒适感差的问题。
本申请一些实施例中，睡眠环境控制系统执行下述步骤，参见图3所示。
步骤S11：分析模块判断当前时间是否在设定睡眠时间段内。
如果当前时间在设定睡眠时间段内，则执行步骤S12：分析模块输出助眠控制指令。然后进入步骤S14。
如果当前时间段不在设定睡眠时间段内，则执行步骤S13：分析模块根据用户生理数据判断用户状态，当判定出用户处于睡眠状态时，分析模块输出舒适唤醒控制指令。然后进入步骤S14。
步骤S14：执行模块在接收到助眠控制指令时，产生设定的助眠声音、助眠光线、助眠气味、助眠温度、助眠湿度、助眠氧气浓度中的一种或多种，以提高用户睡眠质量；
在接收到舒适唤醒控制指令时，产生设定的唤醒声音、唤醒光线、唤醒气味、唤醒温度、唤醒湿度、唤醒氧气浓度、唤醒风速中的一种或多种，以舒适唤醒用户。
本申请一些实施例中，分析模块还用于：如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于非睡眠状态，则输出舒适生活控制指令；
执行模块还用于：在接收到舒适生活控制指令时，产生设定的舒适声音、舒适光线、舒适气味、舒适温度、舒适湿度、舒适氧气浓度中的一种或多种。
因此，如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户也没有处于睡眠状态，则从听觉、视觉、嗅觉等方面为用户提供舒适的室内环境，提高用户的舒适性。
本申请一些实施例中，睡眠环境控制系统执行下述步骤，参见图4所示。
步骤S21：分析模块判断当前时间是否在设定睡眠时间段内。
如果当前时间在设定睡眠时间段内，则执行步骤S22：分析模块输出助眠控制指令。然后进入步骤S24。
如果当前时间段不在设定睡眠时间段内，则执行步骤S23：分析模块根据生理数据判断用户状态，当判定出用户处于睡眠状态时，分析模块输出舒适唤醒控制指令；当判定出用户处于非睡眠状态，则输出舒适生活控制指令。然后进入步骤S24。
步骤S24：执行模块在接收到助眠控制指令时，产生设定的助眠声音、助眠光线、助眠气味、助眠温度、助眠湿度、助眠氧气浓度中的一种或多种；
在接收到舒适唤醒控制指令时，产生设定的唤醒声音、唤醒光线、唤醒气味、唤醒温度、唤醒湿度、唤醒氧气浓度、唤醒风速中的一种或多种；
在接收到舒适生活控制指令时，产生设定的舒适声音、舒适光线、舒适气味、舒适温度、舒适湿度、舒适氧气浓度中的一种或多种。
本申请一些实施例中，分析模块还用于：如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于非睡眠状态，则输出第一助眠控制指令；
执行模块还用于：在接收到第一助眠控制指令时，产生第一设定频率的助眠声音、第一设定频率闪烁的助眠光线、第一设定浓度的助眠气味、第一设定助眠温度、第一设定助眠湿度、第一设定助眠氧气浓度中的一种或多种；第一设定频率为用户处于睡眠状态的清醒期时的脑电波频率。
因此，如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户还没有入睡，则需要促使用户进入睡眠状态，则输出第一助眠控制指令，控制执行模块执行相应操作，促使用户的状态由非睡眠状态转向睡眠状态的清醒期。
本申请一些实施例中，睡眠环境控制系统执行下述步骤，参见图5所示。
步骤S31：分析模块判断当前时间是否在设定睡眠时间段内。
如果当前时间在设定睡眠时间段内，则执行步骤S32：判断用户是否处于非睡眠状态。
如果用户处于非睡眠状态，则执行步骤S33：分析模块输出第一助眠控制指令。
步骤S34：执行模块在接收到第一助眠控制指令时，产生第一设定频率的助眠声音、第一设定频率闪烁的助眠光线、第一设定浓度的助眠气味、第一设定助眠温度、第一设定助眠湿度、第一设定助眠氧气浓度中的一种或多种；第一设定频率为用户处于睡眠状态的清醒期时的脑电波频率。
第一设定频率的助眠声音、第一设定频率闪烁的助眠光线、第一设定浓度的助眠气味、第一设定助眠温度、第一设定助眠湿度、第一设定助眠氧气浓度，可以从听觉、视觉、嗅觉等方面促使用户进入睡眠状态，调整用户作息。
参见图6所示，为了提高睡眠质量，当用户处于睡眠状态时，睡眠环境控制系统会促使用户由WAKE期进入REM期，由REM期进入NREM期。
本申请一些实施例中，分析模块，还用于：
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的清醒期(WAKE期)，则输出第二助眠控制指令；以促使用户进入快速眼动睡眠期(REM期)；
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的快速眼动睡眠期(REM期)，则输出第三助眠控制指令；以促使用户进入非快速眼动睡眠期(NREM期)；
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期(NREM期)，则输出第四助眠控制指令；以促使用户保持非快速眼动睡眠期(NREM期)；
执行模块，还用于：
在接收到第二助眠控制指令时，产生第二设定频率的助眠声音、第二设定频率闪烁的助眠光线、第二设定浓度的助眠气味、第二设定助眠温度、第二设定助眠湿度、第二设定助眠氧气浓度中的一种或多种；第二设定频率为用户处于睡眠状态的快速眼动睡眠期REM时的脑电波频率；从听觉、视觉、嗅觉等方面促使用户进入快速眼动睡眠期REM；
在接收到第三助眠控制指令时，产生第三设定频率的助眠声音、第三设定频率闪烁的助眠光线、第三设定浓度的助眠气味、第三设定助眠温度、第三设定助眠湿度、第三设定助眠氧气浓度中的一种或多种；第三设定频率为用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期时的脑电波频率；从听觉、视觉、嗅觉等方面促使用户进入非快速眼动睡眠期NREM；
在接收到第四助眠控制指令时，产生第三设定频率的助眠声音、第三设定频率闪烁的助眠光线、第四设定浓度的助眠气味、第四设定助眠温度、第四设定助眠湿度、第四设定助眠氧气浓度中的一种或多种；从听觉、视觉、嗅觉等方面促使用户保持非快速眼动睡眠期NREM。
因此，助眠控制指令包括第一助眠控制指令、第二助眠控制指令、第三助眠控制指令、第四助眠控制指令。
第一设定频率＜第二设定频率＜第三设定频率；
第一设定浓度＝第二设定浓度＝第三设定浓度＞第四设定浓度；例如，第一设定频率、第二设定浓度、第三设定浓度为中高浓度，第四设定浓度为低中浓度。
第一设定助眠温度＞第二设定助眠温度＞第三设定助眠温度＞第四设定助眠温度；
第一设定助眠湿度＝第二设定助眠湿度＝第三设定助眠湿度＝第四设定助眠湿度。例如，助眠湿度均为50％RH～60％RH的任一值。或者，助眠湿度按照历史数据进行选择。
第一设定助眠氧气浓度＜第二设定助眠氧气浓度＜第三设定助眠氧气浓度＜第四设定助眠氧气浓度。
湿度、氧气浓度也可以按照历史数据进行调节。
本申请一些实施例中，睡眠环境控制系统执行下述步骤，参见图7所示。
步骤S40：分析模块判断当前时间是否在设定睡眠时间段内。
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于非睡眠状态时，则执行步骤S41：分析模块输出第一助眠控制指令。
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的清醒期时，则执行步骤S42：分析模块输出第二助眠控制指令。
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的快速眼动睡眠期，则执行步骤S43：分析模块输出第三助眠控制指令。
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期，则执行步骤S44：分析模块输出第四助眠控制指令。
步骤S45：执行模块在接收到第一助眠控制指令时，产生第一设定频率的助眠声音、第一设定频率闪烁的助眠光线、第一设定浓度的助眠气味、第一设定助眠温度、第一设定助眠湿度、第一设定助眠氧气浓度中的一种或多种；第一设定频率为用户处于睡眠状态的清醒期时的脑电波频率；
在接收到第二助眠控制指令时，产生第二设定频率的助眠声音、第二设定频率闪烁的助眠光线、第二设定浓度的助眠气味、第二设定助眠温度、第二设定助眠湿度、第二设定助眠氧气浓度中的一种或多种；第二设定频率为用户处于睡眠状态的快速眼动睡眠期时的脑电波频率；
在接收到第三助眠控制指令时，产生第三设定频率的助眠声音、第三设定频率闪烁的助眠光线、第三设定浓度的助眠气味、第三设定助眠温度、第三设定助眠湿度、第三设定助眠氧气浓度中的一种或多种；第三设定频率为用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期时的脑电波频率；
在接收到第四助眠控制指令时，产生第三设定频率的助眠声音、第三设定频率闪烁的助眠光线、第四设定浓度的助眠气味、第四设定助眠温度、第四设定助眠湿度、第四设定助眠氧气浓度中的一种或多种。
为了对不同睡眠周期的环境因素进行控制，执行模块的各个执行步骤参见表1所示。
表1
本申请一些实施例中，分析模块，还用于：
如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的清醒期或快速眼动睡眠期时，则输出舒适唤醒控制指令；以舒适唤醒用户；
如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期时，则输出第二助眠控制指令；促使用户进入快速眼动睡眠期。
执行模块，还用于：
在接收到第二助眠控制指令时，产生第二设定频率的助眠声音、第二设定频率闪烁的助眠光线、第二设定浓度的助眠气味、第二设定助眠温度、第二设定助眠湿度、第二设定助眠氧气浓度中的一种或多种；第二设定频率为用户处于睡眠状态的快速眼动睡眠期时的脑电波频率。
因此，如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的清醒期或快速眼动睡眠期时，则舒适唤醒用户；
如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期时，则先促使用户进入快速眼动睡眠期，然后再舒适唤醒用户，提高用户的唤醒体验。
本申请一些实施例中，为了提高用户的唤醒体验，设定的唤醒声音为音量逐渐升高的音乐；设定的唤醒光线为色温和亮度逐渐增强的光线；设定的唤醒气味为浓度逐渐增强的唤醒气味；设定的唤醒风速为吹向用户的设定风速。
一、本申请一些实施例中，为了方便检测用户的生理数据和室内环境数据，检测模块包括环境数据检测设备、室内人员状态检测设备、睡眠状态检测设备。
(1)环境数据检测设备，其用于检测室内环境数据，室内环境数据包括温度、湿度、声音、光线的色温、亮度和闪烁频率、气味类型和浓度、氧气浓度、气体成分(氧气、二氧化碳、臭氧等)、污染物(PM2.5、微生物)等。可以使用具有光线、声音检测功能的空气盒子，空气盒子可以放置在床头，更精准反馈用户的近体环境数据。
环境数据检测设备还可以包括甲醛、VOCs、冷媒、打鼾噪声传感器等。
环境数据检测设备的互联和互通可以采用集成于空调系统，也可以是各种生态的IoT系统联动，环境数据检测设备可与云端大数据服务器进行通信，进行数据的上传下载，通过地区、气候、职业等数据特征进行调整，再根据用户的年龄、性别、历史周期进行匹配，结合用户的个性化需求调整控制程序，形成个性化定制化的健康节律调整计划。
(2)室内人员状态检测设备，其用于检测室内或床上是否有人，即检测用户是否在室内或床上。室内人员状态检测设备包括毫米雷达波检测设备、红外传感器、图像传感器中的任一种。室内人员状态检测设备可以设置在床垫、枕头或床品上。
(3)睡眠状态检测设备，其用于检测用户的生理数据；生理数据包括体动数据、心率数据、呼吸数据。通过体动数据(包括翻身次数、翻身幅度等)、心率数据、呼吸数据可以判断用户的状态。
生理数据还包括EEG信号、血氧含量、褪黑素浓度、皮质醇浓度等。
当室内人员状态检测设备检测到室内有人时，睡眠状态检测设备开始检测用户的生理数据。
睡眠状态检测设备可以设置在床垫、床单、压敏检测带、手环、枕头、床单纽扣上。
雷达波、压敏床垫可以精确检测用户的心率、体动、呼吸等信息，通过分析模块对信息中的频率变化、幅度变化推导用户所处睡眠周期。
本申请一些实施例中，室内人员状态检测设备为毫米雷达波检测设备，睡眠状态检测设备也为毫米雷达波检测设备。毫米波雷达可检测用户的心率、体动、呼吸数据，且不受被褥衣服干扰，保证检测数据的可靠性，进而提高对用户睡眠状态的判断准确性。
本实施例中，可以使用一台毫米雷达波检测设备，既检测室内或床上是否有人，又检测床上人员的生理数据，成本低，便于实现。
睡眠状态检测设备还可以根据脑电图(electroencephalogram，EEG)、眼动图(electro-oculogram，EOG)，还有某些骨骼肌，如下颌肌的肌电图(electromyogram，EMG)来检测生理数据。脑电信号能够反映大脑的状态，根据脑电信号来判断睡眠分期，主要是基于脑电信号的频域及非线性分析等方面，将脑电波分为δ波(1～4Hz)、θ波(4～8Hz)、α波(8～13Hz)、β波(14～30Hz)、γ波30～60Hz)。
二、分析模块根据检测模块的检测数据进行如下计算：(1)用户是否上床、是否有睡眠意愿或趋势的判断；(2)所处睡眠周期的判断；(3)入睡时间与节律改善计划是否相符的判断；(4)环境数据与预设环境数据是否相符的判断；(5)用户月、周、日的睡眠、唤醒、节律与大数据标准计划相符度的判断。
通过以上5种判断的组合，分析部分具备如下三种控制功能方法：
①睡眠周期的转化功能的控制方法；
②舒适唤醒功能的控制方法；
③健康节律培养功能的控制方法。
三、执行模块进行精准控制，包括(1)室内温度、湿度、风感、新风的控制等；(2)室内灯光的波长、色温、亮度、光谱频闪、光谱能量等；(3)声音播放的内容和音色、音调、音量等；(4)香薰香氛模块释放的气味类型和气味浓度等；(5)空气净化器净化效率和杀菌效率等；(6)增氧制氧设备改善氧气浓度。
检测模块和执行模块可采用通讯协议与分析模块进行数据实时数据交换。
检测模块实时提供检测数据，将用户生理数据、环境数据反馈给分析模块，分析模块根据用户的状态计算推导出最有利于用户健康和舒适的环境控制策略，执行模块接收到环境控制策略，对相关联设备进行调整控制，形成闭环循环。
本申请一些实施例中，执行模块包括：空调器、室内灯、声音播放器、香薰香氛模块、空气净化器、增氧制氧设备等。
空调器，其用于调节室内温度、室内湿度，以及实现新风功能。或者，使用独立的空气加湿机调节室内湿度，使用独立的新风机实现新风功能。
室内灯，其产生相应色温、亮度和闪烁频率的光线。
声音播放器，其产生相应频率、音量的声音。
香薰香氛模块，其产生相应类型和浓度的气味。
空气净化器，其用于净化空气。
增氧制氧设备，其产生氧气，调节室内氧气浓度。
本申请一些实施例中，为了获得比较合理、准确的睡眠时间段，分析模块还用于访问云端大数据服务器，获取与用户年龄、性别匹配的睡眠节律，睡眠节律中包括睡眠时间段和非睡眠时间段，将睡眠节律中的睡眠时间段作为设定睡眠时间段。
分析模块记录的每个用户状态的持续时间、生理数据、室内环境数据，以及助眠控制指令、舒适唤醒控制指令、舒适生活控制指令等，形成历史数据，以便于以后查询参考。
本申请一些实施例中，为了方便用户获知自己的睡眠状态，睡眠环境控制系统还包括移动终端。
移动终端，用于接收并显示分析模块记录的每个用户状态的持续时间、生理数据、室内环境数据，以及助眠控制指令、舒适唤醒控制指令、舒适生活控制指令等，以方便用户查看。
移动终端，还用于采集用户的反馈信息，并发送给分析模块。
移动终端，还用于修正助眠控制指令、舒适唤醒控制指令、舒适生活控制指令，以及修改更新设定睡眠时间段。
用户可以在移动终端(如手机)查看每一阶段的数据信息、相符程度和加权匹配分数，让用户可以方便了解自己选定推荐的计划和睡眠情况，更加数字化的记录和评价自己的节律状况。
本发明的睡眠环境控制系统，从嗅觉、听觉、视觉等方面对睡眠的近体环境进行控制。还可以通过添加智能床垫以增加触觉信息，调整睡眠角度等信息，以进行更为广泛的调节。
本发明的睡眠环境控制系统，通过对睡眠环境因素的智能控制，影响人入睡时间、睡眠结构从而影响睡眠质量，通过入睡和唤醒的周期性引导调控影响人体节律，最终引导用户养成健康的节律习惯。
本发明的睡眠环境控制系统，具有提高睡眠质量的功能：通过检测模块检测的用户生理数据，分析模块推导出用户当前的所处的睡眠周期，根据该周期停留时长和用户历史数据及反馈，输出策略；如WAKE期需施加促进向REM转化的策略，如调低舒适温度区间、播放与REM期脑波/神经元频率相仿的音乐，单色温光线与REM周期脑波神经元频率同频闪动，释放交感神经舒适的气味降低心率等，同步调节其他环境因素同步控制。执行模块执行完控制策略后，检测模块检测睡眠环境变化对人体睡眠周期的影响，与历史调节数据和用户评价进行对比，优化固定用户该季节、该时段、该周期顺序的调节策略，进行程序优化及学习。如REM期施加策略为向NREM深度睡眠周期转化，播放NREM同频率音乐，产生NREM同频灯光，相应气味浓度。如处于NREM阶段，为保证此阶段延长，相应环境策略均为缓慢微调，增加此阶段时间。
同样的睡眠时间，深度睡眠时间占比多时，睡眠质量高，睡眠恢复效果好；浅度睡眠占比多时，人容易半夜醒来，且睡眠质量差，对身体恢复效果差。在睡眠中人体的感觉依然有效，人体会感受到环境因素变化，影响睡眠周期，提高睡眠质量。
本发明的睡眠环境控制系统，具有舒适唤醒功能：参见图8所示，根据检测模块获取的用户已上床并开始进入睡眠时间开始，结合该用户以往睡眠周期时长、循环次数和历史评价制定唤醒周期计划和各睡眠循环周期时间，在用户无预先特殊要求唤醒时间的情况下，开始监控此计划执行相符度，如睡眠周期出现不相符情况则调整唤醒计划，但依然确保唤醒计划时间处于健康节律要求起床时间内。计划的唤醒时间点为用户浅睡眠周期(非快速眼动睡眠期)或邻近WAKE周期，唤醒时间到后输出唤醒策略环境要素控制方案，如表2所示，逐步提高光线、气味、温度、湿度、声音的引导，还可加入风感的吹拂抚摸感受，促使用户的舒适唤醒。
表2舒适唤醒的环境因素
本发明的睡眠环境控制系统，具有健康节律培养功能：生物的节律具有“内源自主性”，这是生物适应地球环境、并在长期生命进化过程中形成的特征，生物节律同时也接收外界环境刺激信号，被影响和重置，与环境同步化。而这个具有牵引和重置作用且可以使节律与环境同步化的环境信号被称为授时因子，光照是生物钟同步化过程中最强有力的授时因子。生物钟调控着睡眠-觉醒周期，也影响着包括学习、新陈代谢等在内的诸多行为和生理过程，人体的核心体温、激素分泌、血压、心率、运动能力都呈现节律化震荡。
健康节律可以调节人体生理“保持准时”，即在适当的时间分泌恰当激素保持人体相应的状态，而睡眠和唤醒就是一天健康节律的最直接的校准。本实施例的睡眠环境控制系统，不仅可以促进每日入睡和觉醒的规律，利用环境改变可以对抗偶尔因特殊情绪、特殊原因导致的入睡推迟、起床推迟等现象，而且根据用户所处年龄、性别和周、月睡眠质量、周期的历史数据，根据云端的大数据对比为用户做出睡眠节律，即入睡和唤醒的改进计划，并依照改进计划通过睡眠环境的调节促进用户的执行，参见图9所示。
当检测模块检测到用户进入卧室或者上床，根据改善计划对应时间采取助眠环境策略或者舒适生活策略，如表3所示，促进用户入睡时间依照改善计划执行。但当用户特殊设置情况可以根据用户特殊设置进行调整。
表3助眠环境/舒适生活的环境因素控制
本申请一些实施例中，睡眠环境控制系统的工作过程，参见图10所示，检测模块监测用户状态，进行趋势识别。如果识别出用户无睡眠意愿或趋势，则根据睡眠节律判断采用助眠策略还是舒适生活策略。如果识别出用户入睡，则根据睡眠节律判断采用助眠策略还是舒适唤醒策略。
本实施例的睡眠环境控制系统，通过对人体睡眠周期和睡眠环境的检测，结合个人历史习惯的数据，结合不同睡眠周期的不同特点，采取视觉、听觉、嗅觉等立体有方向和针对性的调整睡眠环境，对任一感官环境改变刺激的敏感程度因人而异，多感官立体叠加弥补这种差异增强促进效果，有效提高睡眠质量和睡眠效率；根据用户特殊叫醒设定或历史健康节律苏醒时间，调整浅睡周期和清醒周期时间，在适当周期引入唤醒环境策略，从而达到自然唤醒的感受，使人醒来后心情愉悦；根据用户历史睡眠情况，结合地区、年龄、性别、职业等大数据信息为用户制定健康节律改善计划，在用户认可后，通过环境控制督促用户执行并打分评价，辅助用户养成良好健康节律。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种睡眠环境控制系统，其特征在于，包括：
检测模块，其用于检测用户的生理数据；
分析模块，其用于判断当前时间是否在设定睡眠时间段内以及根据用户的生理数据判断用户状态；
如果当前时间在设定睡眠时间段内，则输出助眠控制指令；
如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态，则输出舒适唤醒控制指令；
执行模块，其用于
在接收到助眠控制指令时，产生设定的助眠声音、助眠光线、助眠气味、助眠温度、助眠湿度、助眠氧气浓度中的一种或多种；
在接收到舒适唤醒控制指令时，产生设定的唤醒声音、唤醒光线、唤醒气味、唤醒温度、唤醒湿度、唤醒氧气浓度、唤醒风速中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的睡眠环境控制系统，其特征在于：
所述分析模块，还用于：如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于非睡眠状态，则输出舒适生活控制指令；
所述执行模块，还用于：在接收到舒适生活控制指令时，产生设定的舒适声音、舒适光线、舒适气味、舒适温度、舒适湿度、舒适氧气浓度中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的睡眠环境控制系统，其特征在于：
所述分析模块，还用于：如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于非睡眠状态，则输出第一助眠控制指令；
所述执行模块，还用于：在接收到第一助眠控制指令时，产生第一设定频率的助眠声音、第一设定频率闪烁的助眠光线、第一设定浓度的助眠气味、第一设定助眠温度、第一设定助眠湿度、第一设定助眠氧气浓度中的一种或多种；
所述第一设定频率为用户处于睡眠状态的清醒期时的脑电波频率。
4.根据权利要求1所述的睡眠环境控制系统，其特征在于：
所述分析模块，还用于：
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的清醒期，则输出第二助眠控制指令；
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的快速眼动睡眠期，则输出第三助眠控制指令；
如果当前时间在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期，则输出第四助眠控制指令；
所述执行模块，还用于：
在接收到第二助眠控制指令时，产生第二设定频率的助眠声音、第二设定频率闪烁的助眠光线、第二设定浓度的助眠气味、第二设定助眠温度、第二设定助眠湿度、第二设定助眠氧气浓度中的一种或多种；所述第二设定频率为用户处于睡眠状态的快速眼动睡眠期时的脑电波频率；
在接收到第三助眠控制指令时，产生第三设定频率的助眠声音、第三设定频率闪烁的助眠光线、第三设定浓度的助眠气味、第三设定助眠温度、第三设定助眠湿度、第三设定助眠氧气浓度中的一种或多种；所述第三设定频率为用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期时的脑电波频率；
在接收到第四助眠控制指令时，产生第三设定频率的助眠声音、第三设定频率闪烁的助眠光线、第四设定浓度的助眠气味、第四设定助眠温度、第四设定助眠湿度、第四设定助眠氧气浓度中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的睡眠环境控制系统，其特征在于：
所述分析模块，还用于：
如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的清醒期或快速眼动睡眠期时，则输出舒适唤醒控制指令；
如果当前时间不在设定睡眠时间段内，且用户处于睡眠状态的非快速眼动睡眠期时，则输出第二助眠控制指令；
所述执行模块，还用于：
在接收到第二助眠控制指令时，产生第二设定频率的助眠声音、第二设定频率闪烁的助眠光线、第二设定浓度的助眠气味、第二设定助眠温度、第二设定助眠湿度、第二设定助眠氧气浓度中的一种或多种；所述第二设定频率为用户处于睡眠状态的快速眼动睡眠期时的脑电波频率。
6.根据权利要求1所述的睡眠环境控制系统，其特征在于：
设定的唤醒声音为音量逐渐升高的音乐；
设定的唤醒光线为色温和亮度逐渐增强的光线；
设定的唤醒气味为浓度逐渐增强的唤醒气味；
设定的唤醒风速为吹向用户的设定风速。
7.根据权利要求1所述的睡眠环境控制系统，其特征在于：所述检测模块，包括：
环境数据检测设备，其用于检测室内环境数据，所述室内环境数据包括温度、湿度、声音、光线的色温、亮度和闪烁频率、气味类型和浓度、氧气浓度；
室内人员状态检测设备，其包括毫米雷达波检测设备、红外传感器、图像传感器中的任一种，用于检测室内是否有人；
睡眠状态检测设备，其用于检测用户的生理数据，所述生理数据包括体动数据、心率数据、呼吸数据。
8.根据权利要求7所述的睡眠环境控制系统，其特征在于：所述室内人员状态检测设备为毫米雷达波检测设备，所述睡眠状态检测设备为毫米雷达波检测设备。
9.根据权利要求1所述的睡眠环境控制系统，其特征在于：所述分析模块还用于访问云端大数据服务器，获取与用户年龄、性别匹配的睡眠节律，将所述睡眠节律中的睡眠时间段作为所述设定睡眠时间段。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的睡眠环境控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括：
移动终端，其用于接收并显示所述分析模块记录的每个用户状态的持续时间、生理数据、室内环境数据，以及助眠控制指令、舒适唤醒控制指令、舒适生活控制指令；
还用于采集用户的反馈信息，并发送给分析模块。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202210495001.2A CN114839890A (zh) | 2022-05-07 | 2022-05-07 | 一种睡眠环境控制系统 |
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Family Applications (1)
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