用于取決于睡眠階段而控制裝置的電子開(kāi)關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)至少取決于人的睡眠階段而切換裝置的功能來(lái)控制裝置的電子開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)包括被配置成從傳感器接收身體活動(dòng)數(shù)據(jù)的身體數(shù)據(jù)接口和被配置成從所接收的身體活動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)人的睡眠階段分類(lèi)的睡眠分類(lèi)器，以及被配置成至少確定所分類(lèi)的睡眠階段是特定睡眠階段集合中的一個(gè)并且至少取決于所述確定而切換裝置的功能的控制邏輯，所述傳感器被配置成監(jiān)控人的身體功能，其中取決于由睡眠分類(lèi)器所分類(lèi)的人的睡眠階段而控制該裝置。
[0002]本發(fā)明進(jìn)一步涉及鬧鐘、防盜警報(bào)器以及娛樂(lè)系統(tǒng)。
[0003]本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于通過(guò)至少取決于人的睡眠階段而切換裝置的功能來(lái)控制裝置的方法。
[0004]本發(fā)明進(jìn)一步涉及計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行于計(jì)算機(jī)上時(shí)其用于通過(guò)至少取決于人的睡眠階段而切換裝置的功能來(lái)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0005]睡眠是通常以睡眠階段描述的生理過(guò)程。例如，睡眠階段可以分類(lèi)為:清醒、淺睡(light)、深睡和REM睡眠?？梢詮膶?duì)大腦活動(dòng)和這些階段之間的轉(zhuǎn)變的測(cè)量而推斷睡眠階段?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)采用合適設(shè)備捕捉到的大腦振蕩進(jìn)行標(biāo)注而識(shí)別睡眠狀態(tài)，所述合適設(shè)備記錄來(lái)自附接至對(duì)象(subject)的頭骨的電極的信號(hào)。這種評(píng)注睡眠狀態(tài)的方式是可靠的，并且在睡眠醫(yī)療領(lǐng)域中被認(rèn)為是“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。
[0006]對(duì)人睡眠的自動(dòng)探測(cè)，特別是他所處的特定睡眠階段的自動(dòng)分類(lèi)具有很多應(yīng)用。對(duì)于睡眠監(jiān)控，特別是走動(dòng)的(ambulatory)和/或非強(qiáng)迫的(unobtrusive)睡眠監(jiān)控，特別是家庭睡眠監(jiān)控而言，被配置用于監(jiān)控從大腦活動(dòng)探測(cè)睡眠將需要的人的大腦的電活動(dòng)的EEG傳感器的使用被認(rèn)為是不利的。EEG傳感器佩戴在頭部處，例如以頭罩或頭帶的形式，并且阻礙了自然睡眠。
[0007]可以從除了 EEG傳感器之外的其他傳感器來(lái)完成對(duì)睡眠和/或睡眠階段的探測(cè)，例如，使用被配置成監(jiān)控人的身體功能的傳感器。這樣的傳感器對(duì)于用戶(hù)而言潛在地是更舒適的。例如，在不接觸的情況下探測(cè)身體功能的非接觸傳感器僅輕微干擾睡眠并且因此是舒適的。如果接觸傳感器是不想要的或者是不可能的，優(yōu)選地是使用并未使用接線(xiàn)連接至頭部和/或并未連接至另一裝置的傳感器，例如被配置用于佩戴在手腕或腳踝周?chē)臒o(wú)線(xiàn)活動(dòng)計(jì)(act1meter)。
[0008]然而，如果傳感器不是被配置成直接接觸或緊密靠近覆蓋大腦的人頭部的上部部分而佩戴的監(jiān)控大腦電活動(dòng)的EEG傳感器，則從被配置成監(jiān)控人的身體功能的傳感器進(jìn)行睡眠分類(lèi)是缺乏準(zhǔn)確性的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在不具有關(guān)于討論中的用戶(hù)的任何信息的情況下使用非強(qiáng)迫傳感器對(duì)睡眠階段分類(lèi)是困難的。傳統(tǒng)地，用戶(hù)將基于來(lái)自“典型”用戶(hù)的信息而從廠家接收他的被預(yù)訓(xùn)練的睡眠分類(lèi)器。然而，由于對(duì)于可以非強(qiáng)迫地被測(cè)量的非EEG特征而言尤其明顯的(pixmounced)用戶(hù)之間的差異的緣故，這些系統(tǒng)將缺乏準(zhǔn)確性。
[0010]具有改進(jìn)的電子開(kāi)關(guān)將是有利的，所述改進(jìn)的電子開(kāi)關(guān)用于通過(guò)至少取決于人的睡眠階段而開(kāi)啟或關(guān)斷裝置的功能來(lái)控制裝置。
[0011]電子開(kāi)關(guān)被提供用于通過(guò)至少取決于人的睡眠階段而切換裝置的功能來(lái)控制裝置，開(kāi)關(guān)包括:被配置成從EEG傳感器接收大腦活動(dòng)數(shù)據(jù)的EEG數(shù)據(jù)接口，所述EEG傳感器被配置成在訓(xùn)練階段期間監(jiān)控人的大腦電活動(dòng)，被配置成從接收到的大腦活動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)人的睡眠階段分類(lèi)的EEG睡眠分類(lèi)器，被配置成從備選傳感器接收身體活動(dòng)數(shù)據(jù)的身體數(shù)據(jù)接口，所述備選傳感器被配置成在訓(xùn)練階段以及隨后的使用階段這二者期間監(jiān)控人的身體功能，備選的睡眠分類(lèi)器和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)被配置成訓(xùn)練備選的睡眠分類(lèi)器以從接收到的身體活動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)人的睡眠階段分類(lèi)，學(xué)習(xí)系統(tǒng)使用由EEG睡眠分類(lèi)器分類(lèi)的睡眠階段以及從備選傳感器接收到的并發(fā)的身體活動(dòng)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，其中在使用階段中取決于由備選睡眠分類(lèi)器分類(lèi)的人的睡眠階段而控制裝置，以及被配置成至少確定所分類(lèi)的睡眠階段是特定睡眠階段的集合中的一個(gè)并且至少取決于所述確定而切換裝置的功能的控制邏輯。
[0012]從使用接觸電極感測(cè)大腦活動(dòng)獲得對(duì)睡眠階段的更佳和更可靠分類(lèi)。將高質(zhì)量睡眠分類(lèi)與從備選傳感器接收到的并發(fā)的身體活動(dòng)數(shù)據(jù)組合(即，高質(zhì)量睡眠分類(lèi)指示人處于身體活動(dòng)數(shù)據(jù)被接收到的時(shí)刻的睡眠階段)給予高質(zhì)量訓(xùn)練數(shù)據(jù)。使用特定于個(gè)體的訓(xùn)練數(shù)據(jù)給予用于備選睡眠分類(lèi)器的更高質(zhì)量的訓(xùn)練。因此，具有低人際間變化的傳感器和分類(lèi)被用于訓(xùn)練使用不同類(lèi)型的傳感器(比如，呼吸、心臟或活動(dòng)變化(act1graph)傳感器(RHA)，和/或具有高人際間變化的傳感器)的分類(lèi)器。
[0013]EEG傳感器的主要缺點(diǎn)是它們的強(qiáng)迫性和不便性，并且做出了多個(gè)從其他生命體征(例如呼吸、心臟和/或體動(dòng)記錄(actigraphy))推導(dǎo)睡眠狀態(tài)的嘗試?；谏眢w功能(即，諸如呼吸、心臟和/或體動(dòng)記錄的身體活動(dòng)數(shù)據(jù))的睡眠分類(lèi)被稱(chēng)作RHA感測(cè)。注意的是，也可以由備選傳感器監(jiān)控其他身體功能，例如身體溫度、肌肉張力等。身體活動(dòng)數(shù)據(jù)包括與生理相關(guān)的體征。
[0014]針對(duì)不同的睡眠階段的信號(hào)的表現(xiàn)方面的大的交叉(cross)對(duì)象差異妨礙了依據(jù)不同于EEG、包括基于RHA的分類(lèi)系統(tǒng)的身體功能的睡眠分類(lèi)的性能。開(kāi)關(guān)可以通過(guò)在一個(gè)或多個(gè)夜晚期間針對(duì)“黃金標(biāo)準(zhǔn)”采用參考傳感器(優(yōu)選地，盡可能非強(qiáng)迫的)記錄大腦活動(dòng)、根據(jù)睡眠狀態(tài)自動(dòng)地分類(lèi)并且使用這些作為參考以在采用更加用戶(hù)友好的傳感器獲得的信號(hào)中識(shí)別出睡眠階段的特定于用戶(hù)的表現(xiàn)來(lái)促進(jìn)非EEG分類(lèi)器的性能。RHA也經(jīng)受了尚人際間變化。
[0015]特別簡(jiǎn)單但是高效的是將功能開(kāi)啟或關(guān)斷的電子開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)也可以通過(guò)例如以某個(gè)標(biāo)度(on a scale)增加或減小功能的強(qiáng)度而切換。例如，可以采用離散的標(biāo)度配置功能，并且開(kāi)關(guān)可以取決于睡眠狀態(tài)而將功能移動(dòng)至下一標(biāo)度的水平。
[0016]在使用中，電子開(kāi)關(guān)具有訓(xùn)練階段和隨后的使用階段，所述階段延續(xù)一天或多天。例如，訓(xùn)練階段可以是一周。在訓(xùn)練階段期間，收集訓(xùn)練數(shù)據(jù)，訓(xùn)練數(shù)據(jù)包括接收到的身體數(shù)據(jù)以及從EEG睡眠分類(lèi)器獲得的對(duì)應(yīng)的睡眠分類(lèi)數(shù)據(jù)。接收到的身體數(shù)據(jù)可以被壓縮在訓(xùn)練數(shù)據(jù)中，例如通過(guò)提取相關(guān)特征并且丟棄原始數(shù)據(jù)。
[0017]在實(shí)施例中，裝置僅通過(guò)開(kāi)關(guān)耦合至人。例如，裝置可以是家用器具。使用該開(kāi)關(guān)，家用器具可以在用戶(hù)的睡眠期間被開(kāi)啟或關(guān)斷或者被另外地控制。替代于將功能開(kāi)啟或關(guān)斷，人們可以以另一方式來(lái)控制功能，例如人們可以切換至不同的功能，例如人們可以增加或減小強(qiáng)度，比如照明或加熱的強(qiáng)度。典型的應(yīng)用是在用戶(hù)睡眠時(shí)關(guān)斷諸如電視機(jī)或照明的家用器具；或者在用戶(hù)睡眠時(shí)開(kāi)啟諸如防盜警報(bào)器的家用器具；或者在用戶(hù)接近蘇醒時(shí)開(kāi)啟家用器具，例如喚醒燈、喚醒警報(bào)、照明、加熱等。使用該開(kāi)關(guān)，可以控制器具。
[0018]電子開(kāi)關(guān)可以被擴(kuò)展有被配置成指示當(dāng)前時(shí)間的時(shí)鐘，例如電子時(shí)鐘。包括時(shí)鐘的電子開(kāi)關(guān)可以取決于睡眠階段和時(shí)間而切換。實(shí)際上，在實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)包括被配置成指示當(dāng)前時(shí)間的時(shí)鐘，被配置成至少取決于所分類(lèi)的睡眠階段和當(dāng)前時(shí)間二者而切換功能的控制邏輯。人們可以將這樣的開(kāi)關(guān)稱(chēng)作依賴(lài)于睡眠的定時(shí)開(kāi)關(guān)(也稱(chēng)作定時(shí)器開(kāi)關(guān))。
[0019]在實(shí)施例中，定時(shí)開(kāi)關(guān)可被配置有第一切換時(shí)間段。當(dāng)以下二者發(fā)生時(shí)，功能被開(kāi)啟或關(guān)斷:由時(shí)鐘指示的當(dāng)前時(shí)間在第一切換時(shí)段中，以及所分類(lèi)的睡眠階段是特定睡眠階段的集合中的一個(gè)。這種睡眠與時(shí)間依賴(lài)性的組合對(duì)于許多應(yīng)用是有利的，其中功能需要不僅在人們睡眠時(shí)或者已經(jīng)達(dá)到特定睡眠階段時(shí)被開(kāi)啟，而且也在特定時(shí)刻被開(kāi)啟。
[0020]對(duì)于一些功能，重要的是，不論人的睡眠狀態(tài)如何，它們?cè)谝恍c(diǎn)處被開(kāi)啟(或關(guān)斷)。為了支持這點(diǎn)，定時(shí)開(kāi)關(guān)的實(shí)施例可被配置成當(dāng)由時(shí)鐘指示的當(dāng)前時(shí)間是在第一切換時(shí)段結(jié)束處時(shí)將功能開(kāi)啟或關(guān)斷，而不論所分類(lèi)的睡眠階段如何。
[0021]第一時(shí)間段通常在小時(shí)的量級(jí)，例如半小時(shí)或兩小時(shí)?？梢栽O(shè)置定時(shí)開(kāi)關(guān)以使得時(shí)段指示24小時(shí)一天內(nèi)的時(shí)段，時(shí)段可以在隨后的日子上重復(fù)。
[0022]在實(shí)施例中，配置控制邏輯以延遲切換直至所分類(lèi)的睡眠階段保持在特定睡眠階段的集合中持續(xù)特定時(shí)間段。例如，開(kāi)關(guān)可以被配置有第二時(shí)間段。控制邏輯可以例如要求睡眠者保持處于睡眠階段的集合中的睡眠階段之中持續(xù)至少第二時(shí)間段。如果睡眠者在第二時(shí)間段結(jié)束之前清醒，則可以跳過(guò)切換。有趣地，為了避免對(duì)人的不利的訓(xùn)練效果，例如控制邏輯可以隨機(jī)地選擇特定時(shí)間段，例如在第二時(shí)間段內(nèi)隨機(jī)地。第二時(shí)間段通常小于一小時(shí)，比如20分鐘。
[0023]通過(guò)取決于人的睡眠階段而開(kāi)啟或關(guān)斷裝置的功能來(lái)控制裝置具有許多的應(yīng)用。以下列出了多個(gè)示例性應(yīng)用:
例如，定時(shí)開(kāi)關(guān)可以與鬧鐘一起使用或者用在鬧鐘中，鬧鐘包括被配置成例如通過(guò)音頻和/或視覺(jué)刺激而喚醒人的裝置，其中控制邏輯被配置成開(kāi)啟該裝置來(lái)喚醒人。一旦人在時(shí)間段期間達(dá)到特定睡眠階段，則喚醒人。例如，人可能需要達(dá)到淺睡眠階段，諸如NI或N2階段。鬧鐘可以使用兩個(gè)第一切換時(shí)段。在第一個(gè)第一切換時(shí)段中，一旦人達(dá)到NI睡眠(非常淺的睡眠階段)就喚醒他。在隨后的并且可選的第二個(gè)第一切換時(shí)段中，一旦人達(dá)到NI或N2 (二者是淺睡眠階段)就喚醒他。在第二個(gè)第一切換時(shí)段之后，可以喚醒人而不論他的睡眠階段如何。如果人是醒著的則可以設(shè)置定時(shí)開(kāi)關(guān)以跳過(guò)切換時(shí)段。
[0024]有趣地，一部分或者整個(gè)開(kāi)關(guān)，比如至少被配置成喚醒人的裝置可以被設(shè)置用于佩戴在人耳朵中。這具有僅喚醒所關(guān)注的人的優(yōu)點(diǎn)。并未喚醒在由開(kāi)關(guān)所喚醒的人附近睡眠的不同的人。因而，不同的人可以使用他或她自己的依賴(lài)于睡眠的鬧鐘來(lái)喚醒他或她。這是尤其有利的，因?yàn)獒槍?duì)個(gè)體的用戶(hù)來(lái)訓(xùn)練開(kāi)關(guān)。人們可以甚至具有被配置用于佩戴在人耳中的耳機(jī)，包括用于測(cè)量人的大腦波數(shù)據(jù)的頭戴電極，被配置成從所測(cè)得的大腦波數(shù)據(jù)對(duì)人的睡眠階段分類(lèi)的睡眠分類(lèi)器，以及用于在可配置時(shí)間段中喚醒處于預(yù)定睡眠階段中的