基于光照与心率测控使人定时自然醒的唤醒装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及睡眠人的唤醒装置和方法，属于闹钟应用领域，具体涉及一种通过测控系统自动调节灯光照射亮度，缓慢精确地提高睡眠人心率，实现睡眠人定时自然醒的唤醒装置和唤醒方法，尤其是不需要声响和震动的唤醒装置和方法。
【背景技术】
[0002]目前，公知的唤醒人的唤醒装置和方法，无论是靠声响唤醒(闹铃)，还是靠震动唤醒(震动手环等)，睡眠人被唤醒都属于“惊醒”。它们有以下缺点:一是闹钟响起或震动发生时，环境的突然改变会对熟睡中的人造成轻微的惊吓，致使心跳突然加速和血压突然升高，轻则可能导致人在早晨的工作和学习中出现易怒的不良情绪，重则可能引发心脏病；二是这种唤醒方式，人被唤醒后，仍然处于意识不清醒状态；三是声响闹钟发出声响时，会影响伴侣休息。这是因为现有的唤醒方式多采取声响或震动唤醒方法，具有突然改变睡眠环境的特点，不能使人从睡眠状态缓慢清醒，很难实现自然醒。
【发明内容】
[0003]为了解决现有唤醒装置和唤醒方法的缺点，本发明提供一种基于光照与心率测控使人定时自然醒的唤醒装置和方法，使人从睡眠状态缓慢清醒，实现定时自然醒。该唤醒装置和方法通过测量睡眠人的心率来控制灯光亮度，确保睡眠人定时自然唤醒的过程。该唤醒装置和方法能使睡眠人定时自然醒来，意识清醒，精神饱满，并且不会产生心跳突然加速和血压突然升高的副作用。除此之外，该唤醒装置和方法由于没有声响和震动，不会影响伴侣的休息。
[0004]本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，使人定时自然醒的唤醒装置包括单片机、灯光模块、心率监测模块、唤醒设置接口、睡眠数据上传接口 ；使人定时自然醒的唤醒方法包含调整匹配给定心率步骤、时间设定步骤、灯光照射步骤、感知心率参数的心率测量步骤、控制灯光亮度步骤、人的心率缓慢精确上升步骤。
[0005]使人定时自然醒的唤醒装置，其特征在于，单片机与心率监测模块、灯光模块、唤醒设置接口、睡眠数据上传接口相连，电源模块与心率监测模块、单片机、灯光模块相连。
[0006]具体的，所述单片机型号为(但不限于)C8051F920超低功耗单片机，用来实现心率控制算法，进行唤醒的设定，监测并上传人的睡眠数据，控制灯光亮度等功能。
[0007]具体的，所述灯光模块为在单片机控制下的发光体，发光体在单片机控制下发出一定强度的光，发光体包括(但不限于)分布式LED点光源或柔性LED面光源。
[0008]具体的，所述心率监测模块包括接触式或非接触式心率测量传感器。
[0009]具体的，所述唤醒设置接口为对唤醒时间、唤醒模式进行设置的接口，实现包括(但不限于)按键式、触摸式、手机APP界面无线设置等设置。
[0010]具体的，所述睡眠数据上传接口为将监测到的睡眠人的心率数据进行存储、上传到云端服务器的接口。该接口的形式有(但不限于)蓝牙、ZigBee, USB等形式。
[0011]使人定时自然醒的唤醒方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤1.心率监测模块通过心率测量匹配出给定心率，即采集睡眠人睡眠状态到自然醒状态的心率数据，通过内部算法计算，匹配调整出符合人的个体特点的心率变化唤醒曲线；
进一步的，所述步骤I中，初次使用时，该系统自动完成个体睡眠人心率的监测，进行不同个体心率变化唤醒曲线的匹配，使唤醒心率曲线适应不同个体心率不同的要求，预存为给定心率；
再进一步的，通过睡眠数据上传接口上传到云端服务器，更加有针对性地对人的睡眠进行分析，匹配出更加符合使用者个体特征的唤醒心率曲线；
步骤2.通过唤醒设置接口输入自然醒时间，单片机于预设时间(但不限于)25分钟前启动灯光模块；
步骤3.灯光模块启动，发光体对睡眠人进行灯光照射；
步骤4.通过PWM信号调整控制灯光亮度，使睡眠人的心率缓慢升高；
步骤5.心率监测模块对睡眠人进行心率测量，测定睡眠人的当前心率，与给定心率比较，通过内部算法计算，得出应该施加的灯光照射强度，精确控制灯光亮度；
步骤6.精确控制的灯光亮度，确保精确测控人的心率上升曲线，使睡眠人的心率缓慢精确提升，从而保证睡眠人的唤醒状态为定时自然醒。
[0012]本发明的有益效果是:1.可以通过精确控制灯光亮度的方法，使睡眠人的心率缓慢升高，从而使人自然醒，不仅能够有效地唤醒睡眠人，而且使人在被唤醒后意识清醒，精神饱满。2.唤醒心率曲线会根据人的个体进行匹配，有效解决人的心率的个体差异问题3.本唤醒方法不产生噪声或震动，不会影响伴侣的休息。4.本唤醒方法中的睡眠心率数据会上传，方便对睡眠进行记录与分析，也会更加有效地改进针对个人的唤醒算法。
【附图说明】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明唤醒装置的结构框图，图2是本发明唤醒方法的测控原理框图。
[0014]图1中，1.电源模块，2.单片机，3.灯光模块，4.睡眠数据上传接口，5.唤醒设置接口，6.心率监测模块。
[0015]图2中，7.给定心率，8.灯光照射，9.控制灯光亮度，10.人的心率，11.心率测量。
【具体实施方式】
[0016]在图1中，单片机⑵与心率监测模块(6)、灯光模块(3)、唤醒设置接口(5)、睡眠数据上传接口(4)相连，电源模块(I)与心率监测模块(6)、单片机(2)、灯光模块(3)相连。
[0017]在图2中，通过心率测量(11)匹配出给定心率(7)，即采集睡眠人睡眠状态到自然醒状态的心率数据，通过内部算法计算，匹配调整出符合人的个体特点的心率变化唤醒曲线；于预设时间启动灯光模块(8);通过PWM信号调整控制灯光亮度(9)，使睡眠人的心率缓慢升高；对睡眠人进行心率测量(11)，测定睡眠人的当前心率(10)，与给定心率(7)比较，通过内部算法计算，得出应该施加的灯光照射强度，精确控制灯光亮度(9);精确控制的灯光亮度(9)，确保精确控制人的心率(10)上升曲线，使睡眠人的心率(10)缓慢精确上升，从而保证睡眠人的唤醒状态为定时自然醒。
【主权项】
1.一种基于光照与心率测控使人定时自然醒的唤醒装置，包括单片机、灯光模块、心率监测模块、唤醒设置接口、睡眠数据上传接口，其特征在于，单片机与心率监测模块、灯光模块、唤醒设置接口、睡眠数据上传接口相连，电源模块与心率监测模块、单片机、灯光模块相连。2.根据权利要求1所述的单片机型号为(但不限于)C8051F920超低功耗单片机，用来实现心率控制算法，进行唤醒的设定，监测并上传人的睡眠数据，控制唤醒灯光的光照强度等功能。3.根据权利要求1所述灯光模块为在单片机控制下的发光体，发光体在单片机控制下发出一定强度的光，实施唤醒过程； 所述发光体包括(但不限于)分布式LED点光源或柔性LED面光源。4.根据权利要求1所述心率监测模块包括接触式或非接触式心率测量传感器。5.根据权利要求1所述唤醒设置接口为对唤醒时间、唤醒模式进行设置的接口，实现包括(但不限于)按键式、触摸式、手机APP界面无线设置等设置。6.根据权利要求1所述睡眠数据上传接口为将监测到的睡眠人的心率数据进行存储、上传到云端服务器的接口，该接口的形式有(但不限于)蓝牙、ZigBee, USB等形式。7.基于光照与心率测控使人定时自然醒的唤醒方法，其特征在于，基于光照对心率的改变和基于心率监测对心率的精确控制，不会发出声响或震动，不会影响伴侣休息，达成睡眠人自然醒的唤醒方法，该唤醒方法可以对睡眠状态进行记录，通过上传至云端服务器来改进针对个人的唤醒心率曲线，包括以下步骤: 步骤1.心率监测模块通过心率测量匹配出给定心率，即采集睡眠人睡眠状态到自然醒状态的心率数据，通过内部算法计算，匹配调整出符合人的个体特点的心率变化唤醒曲线； 步骤2.通过唤醒设置接口输入自然醒时间，单片机于预设时间(但不限于)25分钟前启动灯光模块； 步骤3.灯光模块启动，发光体对睡眠人进行灯光照射； 步骤4.通过PWM信号调整控制灯光亮度，使睡眠人的心率缓慢升高； 步骤5.心率监测模块对睡眠人进行心率测量，测定睡眠人的当前心率，与给定心率比较，通过内部算法计算，得出应该施加的灯光照射强度，精确控制灯光亮度； 步骤6.精确控制的灯光亮度，确保精确控制人的心率上升曲线，使睡眠人的心率缓慢精确上升，从而保证睡眠人的唤醒状态为定时自然醒。8.根据权利要求7所述的基于光照与心率测控使人定时自然醒的唤醒方法，其特征在于所述的步骤I包括以下步骤: 步骤101.若初次使用时，该系统自动完成个体睡眠人心率的监测，进行不同个体心率变化唤醒曲线的匹配，使唤醒心率曲线适应不同个体心率不同的要求，预存为给定心率； 步骤102.通过睡眠数据上传接口上传到云端服务器，更加有针对性地对人的睡眠进行分析，匹配出更加符合使用者个体特征的唤醒心率曲线； 步骤1021.睡眠数据上传到云端服务器，可改进优化唤醒心率曲线。9.根据权利要求7所述的基于光照与心率测控使人定时自然醒的唤醒方法，其特征在于所述的步骤2，唤醒时间设置方法包括按键式、触摸式、使用手机APP界面无线设置等设 置。
【专利摘要】一种基于光照与心率测控使人定时自然醒的唤醒装置和方法，使人从睡眠状态缓慢清醒，实现定时自然醒。该唤醒装置和方法通过测量睡眠人的心率来控制灯光照射亮度，确保睡眠人定时自然醒的过程。该唤醒装置和方法确保人被唤醒时意识清醒，精神饱满，并且不会产生心跳突然加速和血压突然升高的副作用，不会影响伴侣的休息。该唤醒装置的单片机与心率监测模块、灯光模块、唤醒设置接口、睡眠数据上传接口相连，电源模块与心率监测模块、单片机、灯光模块相连。该唤醒方法包含调整匹配给定心率步骤、时间设定步骤、灯光照射步骤、感知心率参数的心率测量步骤、控制灯光亮度步骤、人的心率缓慢精确上升步骤。
【IPC分类】A61B5/024, A61M21/00
【公开号】CN104888333
【申请号】CN201510356330
【发明人】张小雷, 姜怀远, 张格非
【申请人】张小雷
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月25日