智能止鼾枕头及应用于智能止鼾枕头的止鼾方法

摘要

本发明公开了一种智能止鼾枕头及应用于该智能止鼾枕头的止鼾方法。该智能止鼾枕头包括枕套、枕芯以及安装在枕芯内的打鼾监测装置及鼾声消除装置。该打鼾监测装置用于采集睡眠者产生的多种睡眠信号，对该多种睡眠信号进行综合处理，建立疑似鼾声信号特征频谱，对该疑似鼾声信号特征频谱及标准鼾声信号特征频谱进行频率成分对比分析以判断睡眠者是否进入打鼾状态，如是，则向鼾声消除装置下发鼾声消除指令；该鼾声消除装置用于接收到该鼾声消除指令时，对睡眠者作出适当的睡眠干预以消除睡眠者产生的鼾声。本发明在不惊扰到睡眠者正常睡眠的前提下实现了鼾声的自动化监测及消除，达到了极高的鼾症诊断准确率，显著地提高了睡眠者的睡眠质量。

说明书

技术领域

本发明涉及止鼾技术领域，更具体地说，涉及一种智能止鼾枕头及应用于智能止鼾枕头的止鼾方法。

背景技术

打鼾，又称“打呼噜”或睡眠呼吸暂停综合症，是一种普遍存在的睡眠现象。打鼾致使睡眠呼吸反复暂停，易造成大脑、血液严重缺氧，形成低血氧症，进而诱发高血压、脑心病、心率失常、心肌梗死、心绞痛等各种病症，已经严重危害到人们的身体健康。此外，打鼾还会降低人们的睡眠质量，鼾症患者通常会出现睡眠质量差，精神萎靡不振的情况。随着睡眠呼吸暂停综合症的发病率的不断提高，打鼾其及危害已受到医学界的广泛关注。

然而，借助于医疗仪器对鼾症作出精确诊断的实现则较为不易，这是因为在睡眠者打鼾诊断过程中，患者需要自带各种检测设备(各种电极和传感器)，很多用户都会出现不适应，难以入眠的情况，进而影响到鼾症患者的睡眠质量及鼾症诊断结果。

现有的止鼾枕头的工作原理在于：通过安置在止鼾枕头内的医疗传感设备采集表征睡眠者睡眠状态的探测信号，将该探测信号的波形特征与鼾声标准波形特征进行简单地对比分析，根据对比分析结果判断睡眠者是否进入打鼾状态，继而通过细微振动对鼾症患者身体相关部位作出轻微刺激，使鼾症 患者改变既有睡姿以消除鼾声。因此，在现有的止鼾枕头中采用的上述鼾声监测手段的监测结果不够全面，鼾声预判准确率不高，易造成鼾症误判，反而造成睡眠者久久无法入睡的恶劣后果。

另外，现有的止鼾枕头极少具备自干预功能，需要用户进行手动调节，不能实现自动的睡眠干预，难以达到令人满意的鼾声消除效果。而为数不多的具备自干预功能的止鼾枕头，通常采用的是通过产生细微振动使鼾症患者改变既有睡姿以消除鼾声的鼾声消除方案，这种鼾声消除方案不够人性化，对睡眠者身体刺激动作幅度难以把控，刺激动作过轻，则鼾声消除效果欠佳，对睡眠者身体刺激动作幅度过大，则容易将用户从睡眠中惊醒。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中该种鼾声监测手段的鼾声预判准确率低，易造成鼾症误判，造成睡眠者久久无法入睡的恶劣后果，以及市面上的止鼾枕头大都不具备自动睡眠干预功能，难以实现令人满意的鼾声消除效果的技术缺陷，提供了一种可以克服上述缺陷的智能止鼾枕头以及应用于该智能止鼾枕头的止鼾方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能止鼾枕头，该智能止鼾枕头包括枕套、枕芯及安装在枕芯内的打鼾监测装置及鼾声消除装置；

该打鼾监测装置用于采集睡眠者产生的多种睡眠信号，对该多种睡眠信号进行综合处理，建立疑似鼾声信号特征频谱，对该疑似鼾声信号特征频谱及标准鼾声信号特征频谱进行频率成分对比分析以判断睡眠者是否进入打鼾状态，如睡眠者进入打鼾状态，则向鼾声消除装置下发鼾声消除指令；该多 种睡眠信号至少包括睡眠者发出的声音信号、睡眠者作用于枕芯内填充物所产生的振动信号及压力信号；

该鼾声消除装置用于接收到该鼾声消除指令时，对睡眠者作出适当的睡眠干预以消除睡眠者产生的鼾声。

相应地，本发明还提供了一种应用于上述智能止鼾枕头的止鼾方法，该止鼾方法包括如下步骤：

通过打鼾监测装置采集睡眠者产生的多种睡眠信号，对该多种睡眠信号进行综合处理，建立疑似鼾声信号特征频谱；该多种睡眠信号至少包括睡眠者发出的声音信号、睡眠者与智能止鼾枕头接触所产生的振动信号及压力信号；

将该疑似鼾声信号特征频谱与标准鼾声信号特征频谱进行频率成分对比分析以判断睡眠者是否进入打鼾状态，如睡眠者进入打鼾状态，则向鼾声消除装置下达鼾声消除指令，通过鼾声消除装置对睡眠者作出适当的睡眠干预以消除睡眠者产生的鼾声。

本发明采用了基于多种传感数据(该传感数据至少包括睡眠者发出的声音信号、睡眠者与智能止鼾枕头接触所产生的振动信号及压力信号)建立疑似鼾声信号特征频谱，再将该疑似鼾声信号特征频谱及鼾声特征标准频谱中的相同频率成分进行波形特征对比分析，基于所得的多种频率成分波形对比分析结果对睡眠者是否进入鼾声状态作出综合判定的鼾声监测方法。本发明还提出了在不惊醒鼾症患者的前提下对鼾症患者作出适当的睡眠干预以消除鼾声的五种不同的鼾声消除方案。

应用本发明应用于智能止鼾枕头的止鼾方法及系统，可以克服现有技术中普遍采用的单一睡眠信号波形特征对比分析的鼾声监测方案容易造成鼾症 的误诊，惊扰睡眠者的正常睡眠的技术缺陷，以及现有的止鼾枕头无法实现自动睡眠干预功能，鼾声消除效果不理想的技术缺陷。本发明在不惊扰到睡眠者正常睡眠的前提下实现了鼾声的自动监测及消除，达到了极高的鼾症诊断准确率，显著地提高了睡眠者的睡眠质量。

附图说明

图1为本发明的第一个较佳实施例提供的智能止鼾枕头的结构框图；

图2为图1所示的智能止鼾枕头的打鼾监测装置的结构框图；

图3为图2所示的打鼾诊断模块的结构框图；

图4为图1所示的智能止鼾枕头的鼾声消除装置的结构示意图；

图5为本发明的第二个较佳实施例提供的智能止鼾枕头的鼾声消除装置的结构示意图；

图6为本发明的第三个较佳实施例提供的智能止鼾枕头的鼾声消除装置的结构示意图；

图7为本发明的第四个较佳实施例提供的智能止鼾枕头的鼾声消除装置的结构示意图；

图8为本发明的第五个较佳实施例提供的智能止鼾枕头的鼾声消除装置的结构示意图；

图9为本发明的一个较佳实施例提供的止鼾方法的流程图；

图10为图9所示的方法中的疑似打鼾信号特征频谱构建步骤的流程图；

图11为图9中所示的方法中的鼾声判定步骤的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。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，都属于本发明保护的范围。

本发明针对现有技术中广泛采用的将某种睡眠探测信号的波形特征与相应的鼾声标准波形特征进行简单对比分析的方式判断睡眠者是否患有鼾症的鼾声监测方案存在鼾声误判率高，容易造成鼾症误诊，惊扰到用户正常睡眠的技术缺陷，以及现有的止鼾枕头无法实现自动睡眠干预功能，鼾声消除效果不理想的技术缺陷，提出了一种具备智能睡眠干预功能的智能止鼾枕头及应用于智能止鼾枕头的止鼾方法及系统。

在本发明智能止鼾枕头及应用于智能止鼾枕头的止鼾方法及系统中，本发明采用了先通过多种内置的多种传感器采集睡眠者的多种睡眠信号，对该多种睡眠信号进行综合处理及分析，建立疑似打鼾信号特征频谱，再将疑似打鼾信号特征频谱及打鼾特征标准频谱的相同频率成分分别进行波形特征对比分析，根据所得的多个波形特征对比分析结果对睡眠者是否进入打鼾状态作出综合判定的鼾声监测方案，达到了极高的鼾症诊断准确率；另外，本发明还采用了对鼾症患者作出适当的睡眠干预，消除鼾声的鼾声消除方案，实现了在不惊醒睡眠者的前提下消除鼾声，提高用户睡眠质量的技术效果。

下面将对本发明智能止鼾枕头的内部结构进行详细说明：

如图1所示，该智能止鼾枕头包括枕套(未示出)、枕芯300、以及安装在枕芯300内的打鼾监测装置100及鼾声消除装置200。其中：

该打鼾监测装置100用于采集睡眠者产生的多种睡眠信号，对该多种睡眠信号进行综合处理，建立疑似鼾声信号特征频谱，将该疑似鼾声信号特征 频谱与标准鼾声信号特征频谱进行比较分析以判断睡眠者是否进入打鼾状态，如睡眠者进入打鼾状态，则向鼾声消除装置200下发鼾声消除指令；该多种睡眠信号至少包括睡眠者发出的声音信号、睡眠者头部作用于枕芯内填充物所产生的振动信号及压力信号；

该鼾声消除装置200用于接收到该鼾声消除指令时，对睡眠者进行适当的睡眠干预以消除睡眠者产生的鼾声。

在本发明的优选实施例中，该打鼾监测装置100与该鼾声消除装置200建立无线通信，该打鼾监测装置100通过无线网络向该鼾声消除装置200下达鼾声消除指令。需要说明的是，在本发明中，该打鼾监测装置100也可通过各种有线连接方式与该鼾声消除装置200建立通信连接，本发明在此不作任何限制。

如图2所示，该打鼾监测装置100进一步包括：

睡眠信号采集模块101，该睡眠信号采集模块101至少包括用于采集睡眠者发出的声音信号的声音信号采集单元、用于采集睡眠者头部作用于枕芯内填充物所产生的振动信号的振动信号采集单元、用于采集睡眠者头部作用于枕芯内填充物所产生的压力信号的压力信号采集单元；进一步地，该睡眠信号采集模块101还可包括加速度计及陀螺仪，用以采集更多种睡眠信号。

信号调理模块102，用于对上述多种睡眠信号进行调理；其中，该信号调理模块102包括放大单元及滤波单元，用于对该声音信号、该振动信号、该压力信号分别进行放大及滤波处理；

模数转换模块103，用于将经调理的声音信号、振动信号及压力信号分别转换为离散的数字信号；

打鼾诊断模块104，用于基于该些离散的数字信号建立疑似鼾声信号特征 频谱，以及将该疑似鼾声信号特征频谱与鼾声特征标准频谱进行波形特征对比分析，根据波形特征对比分析结果判断睡眠者是否进入打鼾状态，以及确定睡眠者进入打鼾状态时，生成鼾声消除指令；

第一通信模块105，用于通过有线或无线通信网络将该鼾声消除指令传送到该鼾声消除装置200。该第一通信模块105可以是网卡、WIFI模块、蓝牙模块、射频模块、NFC模块的任意一种。

在本发明智能止鼾枕头的内部结构设计中，还可以在该智能止鼾枕头的枕芯300里面、上面或下面设计一个容纳箱，用于容纳该打鼾监测装置100所包含的上述各种电子元件，以在实现智能止鼾效果的同时，简化智能止鼾枕头的内部元件设计，提高睡眠者头颈部的舒适度。

如图3所示，该打鼾诊断模块104具体包括：

信号处理单元1041，用于对该些数字信号进行傅立叶转换，得到睡眠特征频谱；

疑似鼾声信号特征频谱构建单元1042，用于从该睡眠特征频谱的众多频率成分中提取所有疑似鼾声信号特征频率成分，并对所提取的疑似鼾声信号特征频率成分分别进行滤波处理，得到疑似鼾声信号特征频谱；

鼾声判定单元1043，用于将该疑似鼾声信号特征频谱及该鼾声特征标准频谱作为比较对象，对该疑似鼾声信号特征频谱及该鼾声特征标准频谱下的各种频率成分分别进行波形特征对比分析；

在所得的多种频率成分的波形特征对比分析结果中，如该疑似鼾声信号特征频谱的声音信号波形特征、振动信号波形特征、压力信号波形特征中的任意两种频率成分与该鼾声特征标准频谱中的相应频率成分之间的波形相似度均不低于设定的波形相似度阈值，则判定睡眠者进入打鼾状态，并生成鼾 声消除指令。

在本发明中，打鼾诊断模块104基于多种传感数据(该传感数据至少包括睡眠者发出的声音信号、睡眠者与智能止鼾枕头接触所产生的振动信号及压力信号)构建疑似鼾声信号特征频谱，再将该疑似鼾声信号特征频谱及鼾声特征标准频谱的相同频率成分分别进行波形特征对比分析，基于所得的多种频率成分波形对比分析结果对睡眠者是否发出打鼾作出综合鉴定。故本发明可以达到极高的鼾症诊断准确率，因而解决了现有的鼾声监测方法采用单一睡眠信号波形特征对比分析方案容易造成鼾症的误诊，惊扰用户正常睡眠的技术缺陷。

在上述鼾声监测方案的基础上，本发明还提出了一种在不影响鼾症患者睡眠的前提下消除鼾声的鼾声消除方案，该鼾声消除方案基于本发明下述鼾声消除装置200实现。

下面将对本发明鼾声消除装置200的结构设计进行详细介绍：

图4示出了本发明鼾声消除装置200的第一种结构示意图。

如图4所示，该鼾声消除装置200包括内置气囊205、外置气囊204、连通外置气囊204及内置气囊205的导气管、传动机构203、电机驱动系统201、以及第一电机202，其中，该内置气囊205固定在枕芯的中央区域，该外置气囊204、该导气管、该传动机构203、该电机驱动系统201及该第一电机202均位于智能止鼾枕头的外部；

该电机驱动系统201集成有与该第一通信模块105匹配的第二通信模块，用于通过该第二通信模块接收到来自该打鼾监测装置100的鼾声消除指令时，对该第一电机202进行驱动，使该第一电机202控制该传动机构203依照设定速度朝该外置气囊204方向移动，或朝与该外置气囊204方向相反的方向 移动，以将该外置气囊204的气体通过该导气管挤压到该内置气囊205内，或将该内置气囊205内的气体通过该导气管挤压到该外置气囊204内，进而带动本发明智能止鼾枕头升高或降低，以此调节睡眠者的睡眠姿态，消除睡眠者的鼾声。

图5示出了本发明鼾声消除装置200的第二种结构示意图。

如图5所示，该鼾声消除装置200设置在枕芯300内的可以调节到智能止鼾枕头的位置，例如智能止鼾枕头的下半部、上半部、底部等区域。该鼾声消除装置200包括上支撑板206、电机驱动系统、以及分别固定于上支撑板206底部一端，用于在电机驱动系统的驱动下正向或反向转动，进而带动上支撑板206底部一端随之上升或下降的第二电机207及第三电机208；

其中，该电机驱动系统集成有与该第一通信模块匹配的第二通信模块，用于通过该第二通信模块接收到来自该打鼾监测装置100的鼾声消除指令时，对该第二电机207或该第三电机208进行驱动，使该第二电机207或该第三电机208正向转动或反向转动，进而带动与该第二电机207或该第三电机208固定连接的该上支撑板206底部一端随之缓缓上升或下降，以此调节睡眠者的睡眠姿态，从而消除睡眠者的鼾声。

图6示出了本发明鼾声消除装置200的第三种结构示意图。

如图6所示，该鼾声消除装置200设置在枕芯300内的可以调节到智能止鼾枕头的位置，例如智能止鼾枕头的下半部、上半部、底部等区域。该鼾声消除装置200包括上支撑板206、第四电机209、驱动第四电机209工作的电机驱动系统201、以及一端固定在上支撑板206底部一端，另一端与第四电机209固定连接，用于随第四电机209转动而转动，进而带动该上支撑板206底部一端随之上升或下降的第一偏心轮210及第二偏心轮211；

其中，该电机驱动系统201集成有与该第一通信模块匹配的第二通信模块，用于通过该第二通信模块接收到来自该打鼾监测装置100的鼾声消除指令时，驱动该第四电机209正向转动或反向转动，并带动第一偏心轮210或第二偏心轮211随该第四电机209转动，进而带动该上支撑板206底部一端随该第一偏心轮210或该第二偏心轮211的转动缓缓上升或下降，以此调节睡眠者的睡眠姿态，从而消除睡眠者的鼾声。

图7示出了本发明鼾声消除装置200的第四种结构示意图。

如图7所示，该鼾声消除装置200设置在枕芯300底部，其包括第五电机219、驱动第五电机219工作的电机驱动系统201、滑轮213、固定在枕芯300底部一侧的条形固定装置212、以及一端固定于该条形固定装置212，另一端穿过该滑轮213，并通过该滑轮缠绕于第五电机联动轴的柔性传动带214；

其中，该电机驱动系统201集成有与该第一通信模块匹配的第二通信模块，用于通过该第二通信模块接收到来自该打鼾监测装置100的鼾声消除指令时，驱动该第五电机219正向转动或反向转动，进而带动该第五电机联动轴随之正向转动，使缠绕于该五电机联动轴的该柔性传动带214绷紧，从而抬高该智能止鼾枕头的一侧高度，或者用于带动该第五电机联动轴跟随该第五电机219反向转动，使缠绕于该第四电机联动轴上的柔性传动带214松弛，从而降低该智能止鼾枕头的一侧高度，消除睡眠者的鼾声。

图8示出了本发明鼾声消除装置200的第五种结构示意图。

如图8所示，该鼾声消除装置200包括设置于枕芯300底部的止鼾气囊216、设置在止鼾气囊216内的气压传感器、位于止鼾气囊216两侧并与止鼾气囊216连通的进气泵217及出气泵218、以及气囊充放气控制系统215。

其中，该气囊充放气控制系统215内部集成有与该第一通信模块105匹 配的第二通信模块，用于通过该第二通信模块接收到来自该打鼾监测装置100的鼾声消除指令时，控制该进气泵217对该止鼾气囊216进行充气，或者控制该出气泵218对该止鼾气囊216进行放气，以此来抬高或降低智能止鼾枕头的高度，从而消除睡眠者的鼾声。

本发明图4至图8中任一所示的鼾声消除装置200均能对鼾症患者作出适当的睡眠干预，实现了既不惊扰鼾症患者正常睡眠又能自动消除鼾声的技术效果。

本发明还提出了一种应用于图1至图8所示的智能止鼾枕头的止鼾方法。如图9所示，该止鼾方法包括如下步骤：

S100、采集睡眠者产生的多种睡眠信号，对该多种睡眠信号进行综合处理，建立疑似打鼾特征频谱；

S200、将该疑似打鼾特征频谱与打鼾特征标准频谱进行对比分析以判断睡眠者是否进入打鼾状态；

S300、在确定睡眠者进入打鼾状态时，指令鼾声消除装置200对睡眠者进行适当的睡眠干预以消除睡眠者的鼾声。

进一步地，本发明上述步骤S100中提出的疑似打鼾特征频谱构建方案(如图10所示)具体包括如下步骤：

S101、对采集的各种睡眠信号分别进行放大、滤波及模数转换，得到离散的数字化信号；

S102、对上述离散的数字化信号进行傅里叶转换，得到睡眠特征频谱；

S103、从睡眠特征频谱中提取疑似打鼾信号频率成分，对疑似打鼾信号频率成分进行滤波处理，得到疑似打鼾信号特征频谱。

进一步地，本发明上述步骤S200中提出的鼾声判定方案(如图11所示) 具体包括如下步骤：

步骤S201、将该疑似打鼾信号特征频谱及鼾声特征标准频谱中的同种频率成分分别进行波形特征对比分析。

步骤S202、在所得的多种频率成分的波形特征对比分析结果中，判断该疑似鼾声信号特征频谱的任意两种频率成分(比如，声音信号波形特征、振动信号波形特征、压力信号波形特征中的任意两种)与该鼾声特征标准频谱中相应频率成分之间的波形相似度是否均高于设定的波形相似度阈值(比如，80％，该波形相似度阈值可由智能止鼾枕头厂商根据经验总结自行设定)。

如是，则执行步骤S203a，否则，执行步骤S203b。

步骤S203a、判定睡眠者进入打鼾状态，该睡眠者为鼾症患者，继而执行下一步骤S300。

步骤S203b、判定睡眠者处于健康睡眠状态，继续跳转执行步骤S100。

综上所述，本发明采用了基于多种传感数据(该传感数据至少包括睡眠者发出的声音信号、睡眠者与智能止鼾枕头接触所产生的振动信号及压力信号)建立疑似鼾声信号特征频谱，再将该疑似鼾声信号特征频谱及鼾声特征标准频谱中的相同频率成分分别进行波形特征对比分析，基于所得的多种频率成分波形对比分析结果对睡眠者是否发出鼾声作出综合鉴定的鼾声监测方法。本发明还提出了多种不同的鼾声消除装置，该多种鼾声消除装置可以分别实现如上所述的在不惊醒鼾症患者的前提下对鼾症患者作出适当的睡眠干预以消除鼾声的多种鼾声消除方案。

应用本发明应用于智能止鼾枕头的止鼾方法及系统，可以克服现有技术中普遍采用的单一睡眠信号波形特征对比分析的鼾声监测方案容易造成鼾症的误诊，惊扰睡眠者的正常睡眠的技术缺陷，以及现有的止鼾枕头无法实现 自动睡眠干预功能，鼾声消除效果不理想的技术缺陷。本发明在不惊扰到睡眠者正常睡眠的前提下实现了鼾声的自动监测及消除，达到了极高的鼾症诊断准确率，显著地提高了睡眠者的睡眠质量。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。