使用变化强度的刺激来唤醒用户的系统和方法与流程

1.本发明涉及个性化唤醒系统领域。本发明具体涉及使用刺激来唤醒用户，其中刺激适于基于用户偏好、根据刺激强度曲线而变化。


背景技术：

2.约三分之一的人的生命被花费在睡眠中。睡眠是重要的休息过程。机体免疫系统在睡眠时得到修复和强化，使得疲劳细胞恢复正常生理功能并且恢复精神和体力。随着人们生活和工作压力的不断增加，严重影响了人们的睡眠质量。当睡眠质量受到影响时，它将影响人们的健康并影响人们的生活和工作。因此，改善睡眠已成为许多人的迫切需要。
3.人的睡眠受到被称为褪黑素的激素的影响，该激素由人脑中的松果腺分泌。正是这种激素引导我们睡眠并改善睡眠质量。在夜晚之后，当光刺激减少时，体内褪黑素的分泌增加。夜间褪黑素的量直接影响用户的睡眠质量。已知光对褪黑素分泌有影响。当光强度减小时，褪黑素的量增加。
4.基于该原理，唤醒灯能够通过逐渐调节光强度和颜色来改善唤醒体验，以使得人们进行自然唤醒并使得身体准备开始白天。
5.通常会遇到唤醒灯的两个主要缺点：因为光强度已太早太高或增加太快，人们将过早醒来；以及因为光强度在所请求的唤醒时刻不够亮或增加太慢，人们将唤醒太晚。
6.使用声音唤醒用户也是典型的警报。存在可以为警报声音创建音量分布来对用户的唤醒体验进行平滑化的警报。这些设备具有与唤醒灯相同的缺点，因为用户可能由于警报音量太大而过早醒来，或者用户由于警报音量在期望唤醒时间太安静而太晚唤醒。
7.ep 2122420a1公开了包括控制单元的唤醒刺激控制系统，该控制单元被布置为接收用户可确定的唤醒时间输入并控制至少一个刺激源，其中刺激源可由控制单元控制，使得该刺激源根据所输入的唤醒时间提供逐渐增加的刺激输出。
8.us 2003/095476a1公开了针对唤醒系统的方法和装置，唤醒系统在一段时间内逐渐唤醒个体来促进该个体的健康。用户利用期望的最终唤醒时间来设置系统控制器，最终唤醒时间是用户必须唤醒的时间。当实际时间达到刺激引入时间(即，在期望的最终唤醒时间之前的某个时间)时，系统控制器引起刺激的引入。
9.us 2018/060732a1公开了基于多模态深度神经网络的个性化智能唤醒系统的方法，方法包括监视用户的睡眠状态；获得用户在当前时间帧内的当前睡眠阶段以及对用户在下一时间帧的下一睡眠阶段的预测；通过组合当前睡眠阶段和下一睡眠阶段的预测，来校正用户的当前睡眠阶段；针对当前时间帧而确定唤醒策略。
10.wo 2010/035200a1公开了光疗技术，其包括以近似于自然光事件(诸如黎明或黄昏)期间光强度变化的方式逐渐增加或逐渐减少光强度。
11.us 2011/230790a1公开了用于操作睡眠阶段体动记录仪同步型闹钟的方法，睡眠阶段体动记录仪同步型闹钟与诸如互联网服务器数据库的远程睡眠数据库通信，并且将用户生理参数、睡眠设置和体动记录仪数据与大型数据库进行比较，大型数据库可以包括从
具有类似生理参数、睡眠设置和体动记录仪数据的大量其他用户收集的数据。
12.wo 2014/057979a1公开了被提供有闹钟功能的电子装置。
13.wo 2019/055414a2公开了压力减轻和睡眠促进系统，其包括至少一个远程设备以及用于对表面进行温度调节的制品。
14.在一些警报设备中，可以改变来自警报的刺激强度的设置，以将刺激的逐渐增加个性化。然而，由于用户通常不记得唤醒的早期时刻，因此用户很难知道在特定时间内最适合他们的确切强度曲线。
15.因此，需要可以针对用户，将刺激强度曲线个性化来优化用户唤醒体验的系统。


技术实现要素：

16.本发明由权利要求限定。
17.根据本发明的一个方面的示例，提供了用于通过刺激唤醒用户的系统，其中刺激适于根据强度曲线而变化，系统包括：
18.适于接收用户偏好的用户接口，其中用户偏好包括：
19.期望唤醒时间；以及
20.偏好指标，其中偏好指标指示用户偏好在唤醒之后更警觉还是具有更长的睡眠；
21.用于向用户提供刺激的警报器；以及
22.用于基于用户偏好来确定针对警报器的刺激强度曲线的处理器。
23.用户将在用户接口上指示他们期望唤醒的时间(被称为期望唤醒时间)以及他们是偏好具有更长的睡眠时间还是偏好在早晨感觉更多的警报(被称为偏好指标)。处理器然后基于期望唤醒时间和偏好指标来确定刺激强度曲线。
24.刺激可以根据强度曲线在时间段内从最小值变化到最大值，其中处理器用于基于用户偏好来确定刺激强度曲线的适当时间段。
25.系统可以进一步包括用于存储用户的历史睡眠数据的存储器单元，历史睡眠数据至少包括历史实际唤醒时间和对应的历史强度曲线，并且其中处理器用于进一步基于历史睡眠数据来确定针对警报器的强度曲线。
26.例如，如果用户期望在上午7：15唤醒并且已指示他们在唤醒时相对于警觉性更偏好更长的睡眠，并且历史数据指示当使用更长的刺激强度曲线时，用户倾向于早于上午7：15唤醒，则可以决定提供更短的刺激强度曲线，使得用户不会太过早于上午7：15唤醒。
27.用户接口可以进一步适于接收对问题的响应作为输入，以确定karolinska嗜睡等级kss、用户的警觉性得分或唤醒之后的其它满意度水平、并且将得分作为历史kss数据存储在存储器单元中。
28.由处理器确定针对警报器的刺激强度曲线可以进一步包括：
29.针对多个参考刺激强度曲线，基于用户的历史睡眠数据，估计用户在期望唤醒时间的kss得分或其他满意度水平；
30.针对多个参考刺激强度曲线，根据历史睡眠数据，估计用户早于期望唤醒时间唤醒的似然值；以及
31.基于对所估计的kss得分、所估计的似然值和偏好指标的分析，来确定刺激强度曲线。
32.例如，当用户唤醒时，用户接口可以向用户询问预定问题，以找到用户的kss得分或警觉性。可以使用其它满意度指示。该数据将被存储为历史kss数据或其它满意度数据。处理器然后可以针对不同参考刺激强度曲线，使用历史数据来估计用户在期望唤醒时间的得分或水平。对于不同的参考刺激强度曲线，还估计用户提早唤醒的似然值。这些估计然后可以与偏好指标进行比较，以找到哪个刺激强度曲线与用户的偏好匹配。
33.警报器可以是唤醒光，并且刺激强度曲线调制光的强度。
34.刺激强度曲线可以进一步调制由唤醒光发射的光的颜色。
35.刺激强度曲线可以仿真日出。
36.系统可以进一步包括至少一个传感器或用于接收传感器数据或输入数据的输入设备，其中处理器适于使用传感器数据来确定强度曲线，其中传感器或输入设备包括(但不限于)以下各项中的一项或多项：
37.用于感测用户何时唤醒的运动传感器；
38.用于检测用户何时入睡的传感器；
39.环境光传感器；
40.温度传感器；
41.用户输入设备；以及
42.环境声音传感器。
43.用户接口可以进一步适于从用户接收实际唤醒时间。因此，用户一唤醒就可以向系统提供输入，以向系统提供反馈来帮助学习用户对不同强度曲线的响应。这可以使用用户输入设备来实现。
44.入睡时间和唤醒时间可以被用于导出睡眠持续时间和/或睡觉时间。
45.系统还可以包括用于接收传感器数据的至少一个传感器，其中处理器可以适于使用传感器数据来确定刺激强度曲线，其中历史睡眠数据进一步包括历史传感器数据。这可以被用于提供关于用户对施加到刺激的强度曲线的响应的自动反馈。
46.传感器可以是用于感测用户何时唤醒的运动传感器、环境光传感器、温度传感器或环境声音传感器(麦克风)。来自这些传感器的数据可以与历史数据组合使用来找到用户的理想唤醒曲线。例如，如果用户似乎一出现环境光或环境声音的某个阈值就唤醒，则处理器可以选择刺激强度曲线，使得在期望醒来时间之前不超过阈值。
47.本发明还提供了用于确定针对由警报器生成的刺激的强度曲线的方法，包括：
48.接收用户偏好，其中用户偏好包括：
49.期望唤醒时间；以及
50.偏好指标，偏好指标指示用户是偏好在唤醒之后更警觉还是偏好具有更长的睡眠；
51.基于用户偏好，确定刺激强度曲线。
52.还可以附加地调节作为刺激生成的声音和颜色。
53.本发明还提供包括计算机程序代码部件的计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时，计算机程序代码部件适于实现确定针对刺激的强度曲线的方法。
54.参考以下描述的(多个)实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。
附图说明
55.为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地示出如何实现本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中：
56.图1示出了用于唤醒用户的系统的示意图；
57.图2a和图2b示出了刺激强度曲线的图形表示；
58.图3示出了用于唤醒用户的系统的第二示意性表示；以及
59.图4示出了处理器用来确定将由警报器生成的刺激强度曲线的方法的流程图。
具体实施方式
60.将参考附图来描述本发明。
61.应当理解，具体实施方式和特定示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于例示的目的，而不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其它特征、方面和优点将从以下描述、所附权利要求和附图中变得更好理解。应当理解，附图仅是示意性的并且没有按比例绘制。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
62.本发明提供了用于通过刺激来唤醒用户的系统，其中刺激适于根据强度曲线而变化。用户接口适于接收用户偏好，诸如期望唤醒时间和偏好指标。偏好指标指示用户是偏好在唤醒之后更警觉还是偏好具有更长的睡眠。警报器被用于向用户提供刺激，并且处理器被用于确定针对警报器的刺激强度曲线。确定刺激强度曲线至少基于用户偏好。
63.在一个示例中，存储器单元被用于存储用户的历史睡眠数据。历史睡眠数据包括历史实际唤醒时间和对应的历史强度曲线。然后，警报刺激强度曲线也基于历史睡眠数据。
64.图1示出了用于唤醒用户的系统100的示意性表示。用户将在用户接口102上指示用户偏好的集合114，该用户偏好的集合114包括他们期望唤醒的时间(被称为期望唤醒时间114a)，以及他们是偏好具有更长的睡眠时间还是偏好在早晨感觉更多的警报(被称为偏好指标114b)。还存在存储器单元104，其存储用户的历史睡眠数据112。处理器106然后基于历史睡眠数据112和用户偏好114来确定强度曲线107。强度曲线被发送到警报器108来提供唤醒用户的刺激。一旦用户唤醒，用户的实际唤醒时间110和强度曲线107作为历史睡眠数据112被存储在存储器单元104中。
65.系统100可以是移动电话的一部分，其中用户接口102是用户在移动电话上下载的应用程序的一部分。电话存储器104和电话处理器106可以被用于确定强度曲线107。应用程序然后可以与诸如唤醒灯的外部警报器108通信，或者电话可以使用内置扬声器作为警报器108，其中警报器的音量与强度曲线107相关。应用程序还可以确定两个不同的曲线，一个用于外部唤醒灯，一个用于内置扬声器。
66.图2a和图2b示出了强度曲线107的图形表示。刺激可以根据刺激强度曲线在一段时间内从最小值变化到最大值。
67.在常规的警报器108中，声音被用作唤醒用户的刺激。备选地，诸如在唤醒灯中，光也可以被用作刺激，该唤醒灯在期望唤醒时间附近或在期望唤醒时间处增加光强度，从而创建自然的唤醒体验。
68.预期到：在光强度曲线107和睡眠模式(即，睡眠阶段、睡眠深度或eeg信号)之间没
有相关性。然而，唤醒光曲线107的长度与早晨的警觉性之间存在明确的相关性：较长的光曲线107导致更警觉的状态，而使用较短的光曲线107导致更多的睡意。
69.还已知较长的光曲线107增加了过早唤醒的机会，并且唤醒时刻本身具有较大的可变性。另一方面，较短的光曲线107将在更接近期望唤醒时间114a时唤醒人，这意味着睡眠的持续时间被最大化，但是过度睡眠的机会增加。
70.个性化设置防止或至少减少了这些缺点，同时保持了自然的唤醒体验并改善了这一天内唤醒时的健康。
71.这意味着在更警觉的唤醒体验，但是更短的睡眠，即过早唤醒(具有长曲线)和更长的夜晚之间的个性化平衡，因此可能是更好的总体满意的睡眠体验，但是较少警觉的唤醒体验(具有短曲线)。
72.个性化平衡有助于利用基于个人用户偏好114的正确算法，克服用户对过早唤醒或过晚唤醒的满意度的负面影响。它还允许用户选择减少过度睡眠的概率的选项(具有长曲线)。
73.图2a示出了两个不同强度曲线107的图形表示。如果用户想要在更警觉的状态下唤醒，则具有较早开始202a的较长强度曲线107可能是有益的，但可能具有较早唤醒用户的较高概率。如果同一用户想要在不同的一天具有更长的睡眠，则具有稍晚开始202b的强度曲线107可以向用户提供更长的睡眠，但是具有较少的警报唤醒体验的可能性。
74.图2b示出了具有不同峰值光强度204的两个不同强度曲线107的第二图形表示。由于具有高峰值光强度204a的强度曲线107，用户可能比预期更早唤醒。将峰值光强度减小到204b可能是有益的，使得用户通常唤醒期间使用的光强度在时间上较晚发生，以更接近期望唤醒时间114a。
75.当使用唤醒光时，还可以存在单独的强度曲线107，同时光颜色还被调制。例如，光颜色可以从红色色调开始，并在期望唤醒时间114a附近移动到黄色和白色色调。强度曲线107可以仿真日出。
76.图3示出了用于唤醒用户的系统100的第二示意性表示。类似于图1，用户接口102被配置为接收用户偏好114。附加地，用户接口102还可以适于在唤醒时间处找到针对用户的警觉性水平。警觉性水平可以通过使用kss(karolinska嗜睡等级)评估。例如，用户接口102可以在用户唤醒时询问用户问题，来找到用户的kss得分302。数据然后可以作为历史睡眠数据112存储在存储器单元104中。
77.可以使用与用户的唤醒体验的满意度有关的任何其他用户指示。用户可以有一个或多个问题来响应，以评估他们的满意度水平。以下简单地通过示例来描述kss得分的具体示例。
78.然后通过询问用户他们是偏好具有较高的早唤醒机会或较少的早唤醒机会的较好的kss得分302还是偏好较低的kss得分，可以确定偏好指标114b。
79.用户还可以在用户接口102上指示实际唤醒时间110。备选地，外部传感器310(诸如运动传感器)可以指示实际唤醒时间110。
80.基于历史睡眠数据112，针对多个参考刺激强度曲线308，处理器106预测用户提早唤醒的似然值306、和用户在唤醒时将经历的最可能的kss得分304。该信息与所选择的用户偏好114b组合使用，来确定最合适的强度曲线107。
81.历史睡眠数据112可以包括用户每天早晨的实际唤醒时间110、过去的强度曲线107和历史kss得分302。存储器单元104还可以包含参考刺激强度曲线308。
82.处理器106还可以通过使用环境光传感器来考虑所测量的光量、或甚至由于太阳升起而在卧室中预期的光量。
83.因此，传感器310的许多不同类型和组合可以被用来帮助处理器106确定强度曲线107。传感器310包括但不限于：用于感测用户何时唤醒的运动传感器、环境光传感器、温度传感器或环境声音传感器(麦克风)。来自传感器310的数据可以作为历史睡眠数据112被保存在存储器单元104上。来自这些传感器310的数据可以与历史睡眠数据组合使用，以针对不同体验(诸如当百叶窗在夜间保持打开时)，为用户找到理想强度曲线107。例如，如果用户似乎一出现环境光或环境声音的某个阈值就唤醒，则处理器106可以确定强度曲线107，使得在期望唤醒时间114a之前不超过阈值。
84.在另一示例中，用户在床上的时间量和卧室中的温度也可以使用运动传感器和温度计来确定。用户可能更有可能在某些温度范围提早唤醒或在更长的睡眠持续时间中提早唤醒，因此在这些情况下，可以缩短强度曲线107。
85.处理器106可以利用不同的强度曲线107同时触发唤醒光警报器108和扬声器108。唤醒光108的曲线可以部分地由期望唤醒时间114a处的环境光和/或预测环境光来确定。扬声器108的强度曲线107可以部分地根据由麦克风感测的环境声音来确定。
86.然后，基于用户偏好114、历史睡眠数据112和来自传感器310的数据，处理器为下一唤醒循环选择适当的开始时间202、强度曲线107的形状和峰值强度204。
87.它是优化个人唤醒体验的完全自适应和智能的控制算法。
88.历史睡眠数据112还可以被用于改变和/或添加参考刺激强度曲线308。例如，如下的曲线可以在将来用作参考刺激强度曲线308：该曲线具有与用户指示的偏好114b最接近的关联kss得分302和实际唤醒时间110。
89.如果在诸如智能手表的可穿戴设备上下载应用程序，则可穿戴设备的传感器310可以被用于附加数据。例如，设备的陀螺仪可以被用于感测用户的移动。结合诸如麦克风和/或陀螺仪的其它传感器的心率监视器可以被用于发现用户所处的睡眠阶段。可穿戴设备的处理器106然后可以使用睡眠阶段，来确定强度曲线107。例如，当用户处于深度睡眠时，可能不期望超过一定强度的光和/或声音。
90.图4示出了由处理器106用来确定由警报器108生成的强度曲线107的方法。方法包括在步骤402和406中首先从用户接收用户偏好。接收用户偏好包括在步骤402中接收期望唤醒时间，以及在步骤406中接收偏好指标，偏好指标指示用户是偏好在唤醒之后更警觉还是偏好具有更长的睡眠。在步骤404中，处理器106还从存储器单元读取历史睡眠数据。基于用户偏好和历史睡眠数据，处理器然后在步骤408中生成刺激强度曲线。警报器然后在步骤410中被致动来唤醒用户。然后，在步骤412中，在用户响应于来自警报器的对应刺激而被唤醒时，确定实际唤醒时间，并且在步骤414中，实际唤醒时间和对应刺激强度曲线作为历史睡眠数据被存储在存储器单元中。
91.图2a和图2b示出了随着时间增加陡度(梯度)，刺激强度逐渐增加，使得当接近期望唤醒时间时强度增加得更快。强度曲线的其它形状也是可能的。例如，可以存在平坦区域和强度的更陡的阶跃增加。例如，如果用户到那时还没有唤醒(并关断警报器)，则在曲线的
末端可以存在强度的阶跃增加，以确保在期望唤醒时间更可靠的唤醒。
92.对于颜色控制，一些颜色的强度可能降低，而其它颜色的强度可能增加。因此，刺激(即，光)的总强度曲线可以具有多个刺激分量，多个刺激分量组合来创建期望的总效果。
93.确定强度曲线可以包括：以比在图2a和图2b中表示的简单拉伸更复杂的方式，修改形状。
94.上述示例利用历史信息，使得可以考虑单个用户对不同警报刺激的响应。然而，在最基本的实现方式中，存在警报刺激集，即强度曲线，并且处理器基于偏好指标来选择最适当的强度曲线。
95.如上所述，系统利用处理器来执行数据处理。处理器可以使用软件和/或硬件以多种方式实现来执行所需的各种功能。处理器通常采用可以使用软件(例如，微码)编程来执行所需功能的一个或多个微处理器。处理器可以被实现为执行某些功能的专用硬件和执行其它功能的一个或多个编程微处理器和相关电路的组合。
96.可以在本公开的各种实施例中采用的电路示例包括(但不限于)常规微处理器、专用集成电路(asic)和现场可编程门阵列(fpga)。
97.在各种实现方式中，处理器可以与诸如易失性和非易失性计算机存储器(诸如ram、prom、eprom、和eeprom)的一个或多个存储介质相关联。存储介质可以利用一个或多个程序来编码，在一个或多个处理器和/或控制器上执行一个或多个程序时，执行所需功能。各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内，或者可以是可传送的，使得其上存储的一个或多个程序可以被加载到处理器中。
98.通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。如果以上讨论了计算机程序，则它可以被存储/分布在适当的介质上，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光存储介质或固态介质，但是计算机程序也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统。如果在权利要求或说明书中使用术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“被配置为”。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。