技术领域
[0001] 本发明涉及睡眠监测技术领域，具体是一种调节睡眠状态的环境监测与诱发一体化装置。
相关背景技术
[0002] 睡眠质量是影响人们健康状况的重要因素，而睡眠障碍或睡眠质量低非常容易导致健康指数下降，影响日间精神状态，甚至引发心血管等方面的慢性疾病；睡眠质量监护是针对具有潜在睡眠障碍、睡眠质量低下或具有心血管疾病人群的一种监护方法。而睡眠质量的评估主要可以通过对夜间睡觉时睡眠状态的监测来实现。随着具有睡眠问题人群的不断增加，人的睡眠质量显得越发重要。
[0003] 目前，睡眠监测的主要方式包括多导睡眠图(PSG)、接触式和非接触式设备；虽然PSG作为“金标准”，但存在设备昂贵、操作复杂且首夜效应明显等缺点。接触式监测如睡眠手环等，虽便于日常使用，但可能因长时间佩戴引起不适；其他非接触式监测设备，如摄像头或声音监测系统，尽管提高了使用便利性，但往往受环境干扰大，准确性和可靠性不及PSG和接触式设备。
[0004] 心理行为干预，特别是认知行为治疗失眠(CBTi)，虽然在治疗过程中考虑到环境因素，如改善睡眠环境的建议，但这些建议的采纳和实施方式最终由患者自己决定；这些治疗方法主要通过修改睡眠习惯和认知模式来提高睡眠质量。虽然这些方法通常在专业人士的指导下进行，是有效的，但也可能涉及较高的时间和成本；线上认知行为治疗(e‑CBTi)通过数字平台提供干预，虽增强了便利性和可及性，但依从性也待提高。
[0005] 环境因素，如光照、噪音、温度和湿度，对睡眠质量有显著影响。尽管如此，当前对睡眠环境的重视程度仍不足，很多睡眠干预计划侧重于行为和药物治疗，而忽视了环境优化；适宜的环境可以显著提升睡眠质量，减少入睡时间，增加深睡阶段，然而，当前的研究和应用在实际操作中往往缺乏系统的环境评估和调整方案。
[0006] 传统的睡眠环境调节通常只侧重于单一因素，如单独调整室温或光照，而这种方法忽略了环境因素之间的相互作用，如光照强度可能影响室内温度，或者湿度和温度的相互作用可能影响睡眠舒适度；睡眠本身是一个动态的过程，每个人对环境的感受和需要存在个体差异；因此，传统的手动调节方法无法实时反应和适应这些复杂的环境作用，导致调节效果往往不尽如人意。
[0007] 为了更有效地优化睡眠环境，需要开发能够综合多种环境因素，实时调整且个性化的智能睡眠环境调节系统。
具体实施方式
[0034] 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，都属于本发明保护的范围。
[0035] 本发明实施例公开了一种调节睡眠状态的环境监测与诱发一体化装置，首先，在硬件方面，参阅图1、图2和图5，该装置将集成多种传感器，用于实时监测光线色温、光照强度、音乐分贝等级、温度、湿度、氧气与二氧化碳浓度等环境参数，硬件产品外形结构包括上盖1、主控板3和下盖4，环境监测单元和环境调节单元均集成于主控板3上，主控板3设于下盖4的内侧，上盖1和下盖4之间设置有将二者连接的螺丝A2，下盖4的外壁处设置有显示屏5，下盖4的底部设置有底座上壳7，下盖4和底座上壳7之间设置有将二者转动连接的旋转轴
6，底座上壳7的底部设置有底座封板8，底座封板8的底部设置有将底座上壳7和底座封板8连接的螺丝B9；此外，利用现有的睡眠雷达监测技术，监测个体在睡眠状态下的呼吸、心率及体动等个体生理参数，装置能根据采集到的个体生理参数，自动调整空间中的环境参数，以调节个体睡眠状况，提高睡眠质量。
[0036] 1)传感器选择：选择高精度的温度传感器，如NTC热敏电阻或数字温度传感器，监测室内温度；选择电容式湿度传感器，用以测量空气湿度；利用光敏电阻或光电二极管来检测室内的光照强度和色温；使用MEMS麦克风，用以监测环境中的音乐分贝等级；通过安装电化学或红外气体传感器以监测氧气和二氧化碳的浓度。
[0037] 2)调节单元设计：调节模块负责响应环境参数的优化命令，确保睡眠环境内色温、光强度与音量等条件得到精确调控。其内部配备了可调节色温的LED灯控制器、光强调节器及音量调控装置，通过驱动电路来响应微调信号。此模块接受主控单元的指令，实时调整各项环境参数，以营造出有利于睡眠的环境条件。
[0038] 3)通讯单元设计：通信单元采用蓝牙通信技术，与手机进行双向数据交互。该单元不仅负责将监测单元采集的环境数据传输至手机进行分析，还要接收手机下达的环境调节指令。
[0039] 4)主控单元设计：主控单元是整个系统的核心，具备信号处理和控制命令发出的作用。它搭载至少两个UART串口，一端连接蓝牙，实现与手机的数据通讯；另一端则连接无线HC‑12模块，负责向调节模块发送环境调整信号。主控模块基于“一主多从”的控制逻辑，执行来自手机的调节指令，通过无线方式指导各个从机工作
[0040] 在该方案中，睡眠环境监测与调节系统中环境监测单元与非接触式雷达设备负责实时收集患者睡眠过程中的生理与环境数据。这些数据经由通信单元通过蓝牙传输至手机端，通过算法进行分析，以确定受试者的睡眠状态并计算出理想的环境调整参数。一旦手机端完成数据处理，相应的环境调节指令将被发送回系统的主控单元，该单元随后指令调节单元依据指令内容调整室内环境参数。
[0041] 其次，在软件方面，请参阅图3，开发包含数据显示、分析、睡眠管理和环境调节的睡眠健康管理系统，结合智能算法和e‑CBTi技术，实现睡眠状态分析与远程睡眠管理。
[0042] 1)e‑CBTi干预与管理模块：利用电子化认知行为治疗(e‑CBTi)技术，为患者提供个性化的睡眠干预与管理策略。功能包括睡眠卫生教育、睡眠刺激、睡眠限制及放松疗法。
[0043] 2)数据显示模块：将收集到的数据(包括环境参数和生理数据)以直观的方式展现给患者。功能包括数据实时显示、历史数据查询以及数据图表化展示，使患者能够理解当前和历史的睡眠状况。
[0044] 3)数据分析模块：通过智能化算法分析用户的睡眠数据和环境数据，包括数据挖掘和模式识别，从而理解睡眠状态和环境因素之间的关系，并为环境调节提供决策支持。
[0045] 4)环境调节模块：接收数据分析模块提供的最佳环境参数配置，并发送指令到环境调节装置，自动调整环境参数。同时，提供个性化的环境调节选项，允许用户在一定范围内自行调整环境参数以满足个人偏好。
[0046] 请参阅图6，将根据所收集到环境参数与个体的睡眠数据建立人—环境适应性模型，该模型可以根据采集到的生理数据，判断出相应的睡眠阶段，并计算出所适宜的环境参数。并以该模型为基础，之后每当采集到新的个体生理参数，将利用该参数对模型进行微调，以产生适应个体的睡眠环境参数方案。同时模型还将结合个性化的环境自调数据，进一步对模型进行调整，以达到个性化的环境干预目的；构建一套包括数据显示、数据分析、睡眠管理及环境调节四大模块睡眠健康管理系统，通过智能化算法对睡眠状态进行分析，计算出相匹配的环境参数并对环境调节装置发送调节指令。并且，软件还还具备个性化的环境自调功能，允许在可控范围内选择环境参数(色温、光强、分贝)；软件系统结合e‑CBTi技术，可实现对患者的睡眠远程诊疗、干预及管理。
[0047] 实验方案：
[0048] 参阅图4，通过三个并行实验来探究环境色温、光强度和轻音乐分贝对睡眠质量的影响；筛选210名符合条件的参与者，每个实验90名，其中无干预组作为各实验的对照组，所有参与者随机分配到无干预组、干预组1和干预组2，确保各组在年龄、性别、职业等基本特征上的均衡；所有实验均在23±2℃的环境温度下进行，除特定干预源外无其他干扰源。
[0049] 在色温实验中，无干预组不接受干预，干预组1和干预组2分别在睡前接受2200k和3200k色温的光照。
[0050] 在光强度实验中，干预组1和干预组2分别经历0→3→6→3→0lx和3→6→12→6→3lx的光照强度变化周期。
[0051] 在音乐分贝实验中，干预组1和干预组2在睡前分别接受25dB和35dB的轻音乐。
[0052] 实验评估：
[0053] 各组之间的疗效对比，干预前后失眠严重程度指数(Insomnia SeverityIndex，ISI)、匹兹堡睡眠质量指数(Pittsburgh sleep quality index，PSQI)的变化、睡眠日记和睡眠监测指标(睡眠潜伏期SL，入睡后清醒时间WAS0,总睡眠时间TST，睡眠效率SE)、Epworth嗜睡量表(ESS)等的变化；上述研究中，所有参与者都需要在每个干预阶段结束后填写PSOI问卷，并记录睡眠日志；同时，让患者在整个干预阶段内使用经过验证的非接触式雷达进行睡眠监测。
[0054] 上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
