[发明专利]一种呼吸状态跟踪睡眠辅助装置和方法

权利要求书

1.一种呼吸状态跟踪睡眠辅助装置，其特征在于，包括信号检测装置和主控制装置；所述的信号检测装置包括加速度计、温度传感器、第一蓝牙模块和第一单片机，加速度计、温度传感器及蓝牙模块与第一单片机的I/O口连接；所述的主控制装置包括第二单片机、LED及驱动电路和第二蓝牙模块，LED驱动电路的电流控制端口及蓝牙模块与第二单片机的I/O口连接；所述的信号检测装置通过蓝牙模块以无线通信的方式与主控制装置连接；所述的信号检测装置监测使用者的体温、体动和呼吸信号并通过第一蓝牙模块发送出去；所述的主控制装置通过第二蓝牙模块接收来自于信号检测装置的数据然后分析该数据得出使用者实时的睡眠状态、呼吸状态并根据这些结果控制LED灯光亮度做出改变。

2.根据权利要求1所述的一种呼吸状态跟踪睡眠辅助装置，其特征在于：

所述信号检测装置配置为利用加速度计监测受体动信号和呼吸信号调制的胸腹部起伏运动并转化为数字信号，然后第一单片机通过第一蓝牙模块将胸腹部起伏运动信号发送出去。

3.根据权利要求1所述的一种呼吸状态跟踪睡眠辅助装置，其特征在于：所述温度传感器将温度信息转换为电压信号，利用放大电路将电压信号放大，再由模拟-数字转换器将电压信号转换为数字信号从而把体温信号转换为数字信号；然后第一单片机通过第一蓝牙模块将体温的数字信号发送出去。

4.根据权利要求1所述的一种呼吸状态跟踪睡眠辅助装置，其特征在于：

所述主控制装置上的第二单片机通过第二蓝牙模块接收来自信号检测装置的胸腹部起伏运动信号和体温信号；所述主控制装置上的第二单片机从胸腹部起伏运动信号中解调出体动信号和呼吸信号，提取呼吸信号特征判断当前时刻使用者的呼吸状态。

5.根据权利要求4所述的一种呼吸状态跟踪睡眠辅助装置，其特征在于，所述呼吸状态包括吸气、呼气、停顿和气流速度。

6.根据权利要求1所述的一种呼吸状态跟踪睡眠辅助装置，其特征在于：

所述第二单片机被配置为根据呼吸状态通过脉宽调制（PWM）信号控制LED灯光的亮度做相应的改变，并利用体动信号、呼吸信号和体温信号分析使用者的睡眠状态。

7.一种呼吸状态跟踪睡眠辅助方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、信号检测装置实时采集使用者的体温信号和受体动与呼吸调制的胸腹部起伏运动信号并发送到主控制装置；

步骤2、主控制装置从胸腹部起伏运动信号中解调出体动信号和呼吸信号，分析呼吸信号特征来判断使用者当前时刻所处的呼吸状态（吸气、呼气、停顿和气流速度）并结合体温和体动信号判断使用者当前所处的睡眠状态；

步骤3、如果步骤2中判断使用者尚未进入睡眠状态，主控制装置根据使用者所处的呼吸状态控制LED灯光亮度跟随呼吸状态；

步骤4、如果步骤2中判断使用者已经进入睡眠状态，主控制器控制LED逐渐减小每个呼吸周期内灯光的最大亮度直至关闭。

8.根据权利要求7所述的一种呼吸状态跟踪睡眠辅助方法，其特征在于，所述步骤2中分析呼吸信号特征的方法为提取呼吸信号斜率根据当前时刻之前的几个呼吸周期的斜率、最大值、最小值等特征来判断使用者当前时刻所处的呼吸状态（吸气、呼气、停顿和气流速度）；根据使用者的呼吸平稳程度和体动频率判断使用者当前的睡眠状态。

9.根据权利要求7所述的一种呼吸状态跟踪睡眠辅助方法，其特征在于，所述步骤3中LED灯光亮度改变方法为：根据三个呼吸状态（吸气、呼气、停顿）和气流速度控制灯光亮度做上升、下降和全暗的周期变化，灯光亮度的变化速度是与呼吸过程中的气流速度一致的。

10.根据权利要求7所述的一种呼吸状态跟踪睡眠辅助方法，其特征在于，所述步骤4中使用者进入睡眠状态后的LED亮度变化方法为逐渐减小每个呼吸周期中光亮度的最大值，即后一个呼吸周期中亮度最大值小于前一个周期中亮度最大值，这样经过几个周期后LED灯光亮度的最大值便减小为零，这时结束本次睡眠辅助并关闭灯光。