技术领域
[0001] 本
发明通常涉及睡眠效率设备，更具体地，涉及一种设备和方法，用于通过人的生理特征来监控人的睡眠方式、确定高效睡眠方式、建立人和睡眠引导之间的协调关系，并且通过一个或多个睡眠方式来引导此人。
背景技术
[0002] 研究显示健康成人每晚平均睡眠7.5个小时，而大多数人每晚睡眠在6.5和8.5小时之间。科学家并不知道睡眠过程的每一个小方面。然而，研究者已经确定睡眠过程是可预测的周期，该周期的间隔是可观察的且可以通过
多导睡眠图(polysomnography)来临床监控和检查。多导睡眠图提供了与睡眠期间的电和肌肉状态有关的数据。
[0003] 通过利用
脑电图仪(EEG)来
跟踪睡眠者的脑电波，研究者当前已经识别和标记了睡眠的6个阶段(包括睡前阶段)，每一个阶段的特征在于明显不同的脑电波
频率和图案、以及其他生理特征。阶段0是睡前阶段，其特征在于大脑中的低幅高频α波。在该阶段，人已经放松、昏昏欲睡且闭上了眼睛。阶段1到阶段4有时被称为非快速眼球运动睡眠(“NREM”睡眠)。阶段1的特征在于睡眠者的眼球滚动、以及有节奏的α波，当人丧失对刺激的响应性时，该有节奏的α波被幅度更低且频率更低的不规则θ波所替代。阶段1可以持续5或10分钟。阶段2的特征在于由以肌肉紧张为标记的被称为睡眠纺锤波的高频突发的大脑活动不时打断的更慢、更大的脑电波。阶段2的睡眠伴随有当人体准备进入深睡眠时，心率、呼吸和
温度的逐渐下降。阶段3和4通常在入睡后30到45分钟时出现。在阶段3中，存在较少的睡眠纺锤波，但是高幅低频的δ波会出现。阶段4的特征在于高幅低频的δ波，出现了超过50％的时间。当心率、体温、呼吸和到大脑的血液流动急剧降低，且生长
激素隐藏在人体中时，该δ波识别最深的睡眠等级。从阶段4中被唤醒的人将是头晕不稳且困惑的。总共花费了30和120分钟之间的时间来完成NREM睡眠。普通睡眠循环方式是：阶段1、2、3、4、3、2、快速眼球运动睡眠。该周期可以重复(经常在后续周期中省略阶段1)，直到睡眠者醒来或睡眠被中断为止。如果睡眠者返回到睡眠中，则这些阶段可以再次开始，未能完成该周期。
[0004] 快速眼球运动睡眠(“REM”睡眠)占用大约20％的睡眠时间。在REM睡眠已经开始之后，在整个晚上，每30到40分钟点缀着NREM睡眠。在REM睡眠期间，会经历做梦。在REM睡眠阶段中，出现了与作为清醒状态的特征相同的高频低幅β波，并且人的生理症状-心率、呼吸和血压-也类似于清醒状态下的生理症状。然而，肌紧张性降低到麻痹点(具有突然的痉挛)，特别是在脸部、手上和腿上。REM睡眠周期可以从睡眠周期开始处的
10分钟持续到睡眠周期结束处的一个小时。
[0005] 研究发现：大多数人每晚完成4到6个完整睡眠周期，每一个周期持续大约90到100分钟。然而，这些周期在构成上是不同的，在晚上的初期，大多数时间花费在阶段3和
4的睡眠中，稍后，阶段2和REM睡眠占主要地位。睡眠方式也可以在人的生命过程中发生变化。平均而言，婴儿睡眠大约一天16个小时，相反，70岁的老人一天仅睡眠大约6个小时。尽管REM睡眠在出生时包括总睡眠的大约一半，但是在老年，其最终降低到总睡眠的大约25％。睡眠方式在个体中也会存在较大的差别，甚至是在不同的文化之间(例如，在打盹上)。
[0006] 与任意特定人的最佳睡眠周期或方式无关，许多人难以入睡、在睡眠周期中间被唤醒、或者没有最佳睡眠或没有足够好地利用其睡眠时间。为了克服睡眠相关的问题，许多睡眠者服用
催眠或助睡药物，参与心理
治疗，在睡眠之前尝试放松技术，或者仅通过不好好睡眠来处理。许多其他睡眠者没有意识到他们没有睡眠得足够好，以及遭受了低效睡眠的后果。有利地，可以使许多睡眠者掌握获得高效睡眠时间段的方法，而与具体的人、所处的环境和可用于睡眠的时间无关。
发明内容
[0007] 本发明涉及睡眠，以及用于获取有效睡眠和更有效地利用睡眠时间的方法和设备。通过定步调和引导的原则，可以建立与睡眠者的无意识之间的协调关系，以使睡眠者过渡到睡眠的各个阶段。如这里所使用的，术语“阶段”(如被称为睡眠阶段)不仅想表示在当前流行的睡眠技术文献中所提到的六个睡眠阶段，而且还想表示并包括所有形式的可识别睡眠状态、阶段、方式、以及特定睡眠者常规上可能会经历的生理特征方式。当一个人睡觉时，无论睡眠类别被简化为所有睡眠者共有的六个阶段或者对睡眠者个人保留了更为复杂的阶段，该人的生理特征示出了该人的可识别方式。这些方式识别该人处于该人的睡眠方式的哪一部分。通过这里使用了“阶段”的、睡眠者的这些可识别和可测量方式，对睡眠部分进行区分。
[0008] 本发明的
实施例包括：与各种
外围设备相连的处理器，所述外围设备诸如为一个或多个生理特征监控器、一个或多个感官刺激发生器、
存储器、
打印机、显示器和其他输入和输出设备。通过监控睡眠者的所选生理特征，可以确定睡眠者处于哪一个睡眠阶段、睡眠者何时过渡到不同的睡眠阶段、以及睡眠者是否遵循睡眠引导系统的引导。产生一个或多个感官刺激来以有效的方式引导睡眠者经过各种睡眠阶段。本发明实施例的处理器可以配置来接收所需的睡眠时间段持续时间，计算睡眠者的有效睡眠周期，通过监控睡眠者的生理特征并产生适当感官刺激来以处理器所确定的所需速率引导睡眠者进入一个或多个所需睡眠阶段，以满足睡眠者的需要和/或其他标准，引导睡眠者经过有效睡眠周期。
[0009] 根据以下对本发明特定实施例的更详细的描述，本发明的前面和其他特征和优点将变得显而易见，如
附图所示。
附图说明
[0010] 图1是引导睡眠者的睡眠方式的简单方法的
流程图；
[0011] 图2是根据本发明实施例配置的睡眠引导系统的方
框图；
[0012] 图3是根据本发明实施例配置的睡眠引导系统的顶视图；以及
[0013] 图4是引导睡眠者的睡眠方式的更为复杂的方法的流程图。
具体实施方式
[0014] 本发明的实施例涉及睡眠和实现高效睡眠时间段，即使在仅存在极少睡眠时间的情况下、睡眠时间段被中断的情况下、以及睡眠者具有该睡眠者希望醒来的特定时间的情况下。通过使用根据本发明实施例配置的方法和设备，睡眠者能够享受更为高效的睡眠、更为精神振作的睡眠感觉、且与不采用本发明的技术相比需要更少的睡眠。
[0015] 每一个人具有特定的睡眠习惯，特别是指示人的睡眠的特定生理特征方式。一些人可以仅通过3到4个小时的睡眠，而其他人可能会需要9到10个小时来感觉精神振作。睡眠的正确量是使人感到已休息和活跃。当睡眠被中断时，在接下来的几天内可能会存在疲倦和烦躁的感觉。许多人难以入睡、易于从睡眠中醒来、以及具有低效睡眠，导致了疲倦或筋疲
力尽、不能够集中的感觉、以及在白天难以保持清醒。由于睡眠者不能够有意识地控制在任意给定时间处睡眠者处于哪一个阶段、或者该睡眠者将保持在特定睡眠阶段多长时间，许多睡眠者正在经历与低效睡眠方式相关的挫折感和疲倦。
[0016] 在公开演说中，对于治疗和催眠，定步调(pace)和引导的原则通常被用作建立与听众或主题的协调关系以帮助人们改变到不同的态度或感情状态。作为示例，按照其最为简化的形式，在公开演说中的定步调是与听众此时所做的匹配或进行模仿。这可能会涉及与听众的一些特征相匹配，例如听众的态度、感情、噪声等级或兴奋等级。在公共演说中的引导是演说者说或做，意欲使听众改变思想状态、态度或兴奋等级。如果听众遵循该引导，则演说者可以具有按照演说者所期望的方式来改变听众的效果。通过首先为听众定步调，该演说者可以在听众没有有意识地了解其的情况下，更为容易地和经常地改变听众的特性。按照该方式，定步调和引导一起工作，作为提升有效公开演说的工具。
[0017] 通过通信中的定步调和引导，已经发现演说者更易于建立与他们的听众的协调关系。例如，如果客户交叉着腿坐着并向后倾斜着，而专业人员做着类似的事情，则两个能够建立理解的层次。如果客户以可视的方式说话且在空中做手势，或者快速地说话，则如果专业人员做着同样的事，则专业人员将能够更好地解释事情并与客户更好地相处。通过定步调和引导而建立的协调关系通常更多地被理解为下意识的，而不是有意识的。
[0018] 定步调和引导是对动物以及人类起作用的一种形式的行为状况。在行为状况的公知示例中，俄罗斯科学家伊万·巴甫洛夫(1849-1936)发现：每一次他的测试对象狗被喂食时通过产生相同刺激，他在稍后能够使狗分泌唾液，即使在仅产生相同的刺激(即，铃声或白色实验室外套)而并未对狗喂食的情况下。换句话说，通过每一个次当狗分泌唾液时的刺激未给狗定步调，于是，巴甫洛夫能够利用相同的刺激来引导狗分泌唾液。该示例示出了持续很久的定步调和引导可以对对象产生的效果。
[0019] 引导并非
感知过程；对象并非被有意识地引导。当感官刺激与人的生理特征相关联且感官输入发生变化时，生理响应会发生改变。对于睡眠方式，一旦对象的特定生理特征和方式是已知的，对象对其进行响应的刺激是已知的，则在睡眠期间在适当的时间处可以将适当的刺激提供给睡眠者，以影响睡眠者的睡眠方式。
[0020] 本发明的实施例将定步调、引导的方法和行为状况应用于睡眠方式和周期。图1示出了引导睡眠者的睡眠方式的第一方法。作为引导睡眠者的睡眠方式的初始步骤，对睡眠者的一个或多个生理特征进行监控(图2)。存在在本领域内所测量到的许多生理特征，可以识别睡眠者在任意给定时间处处于哪一个睡眠阶段。通过测量和监控一个或多个这些生理特征，研究者当前能够确定睡眠者当前处于哪一个睡眠阶段，并且该睡眠者何时已经改变或将要改变到不同的睡眠阶段。因此，还可以对适当配置的处理器进行编程，以利用公知的方式识别技术来识别睡眠阶段和其间的改变。当前公知的作为睡眠阶段的指示的生理特征的示例包括但不局限于睡眠者的：心率、脉率、血压、脑电波图案、肌肉紧张度、眼球运动、噪声、噪声的响度、身体
位置、身体运动、身体运动率、呼吸、呼吸力度、呼吸气流、体温、血流量、血
氧等级和血
液化学特性。用于监控这些生理特征的每一个的适当
传感器和设备在本领域内是公知的，并可从大量制造商处得到，例如Philips Medical Systems of The Netherlands，Hewlett-Packard of Palo Alto，California和Elixa of Albuquerque，New Mexico。
[0021] 在本发明的简单实施例中，一旦确定人处于特定睡眠阶段之内，则可以产生感官刺激，或者可以改变现有感官刺激的一个或多个特征(步骤4)，以将人引导到另一睡眠阶段。感官刺激是可以由睡眠者所感觉的任意刺激。例如而非限定的，感官刺激可以包括光、声、气味、振动、热冷、湿度、电击、对睡眠者的床的硬度或
角度的调整、甚或诸如微
风等气流或者诸如氧气
水平的空气含量的变化、以及能够由睡眠者感觉到的任何其他事情。为将睡眠者引导到另一睡眠阶段而对感官刺激进行的调整可以包括但不局限于：幅度或量值、
音调(tone)、
质量、图案、频率、角度、成分、源位置、施加位置或任何其他能够由睡眠者感觉到的对感官刺激的调整(然而，较小)。
[0022] 以下仅是作为示例说明目的的本发明的特定应用。可以对睡眠者的脑电波图案或其他生理特征进行监控以确定睡眠者停留的睡眠阶段。利用适当的调节，如以下更完全地描述地那样，当脑电波反应了睡眠者处于特定睡眠阶段时(例如阶段1的睡眠)，则可以通过适当的源来产生预定频率、音量和/或图案的适当听觉音调。该听觉音调用来通过建立与睡眠者的下意识之间的协调关系来给睡眠者定步调。于是，音调变化(例如通过改变其发出的频率)用于将睡眠者引导到睡眠者的下一连续睡眠阶段(在该示例中，阶段2的睡眠)，或者将睡眠者引导到呈现特定的生理特征。
[0023] 该过程可以利用相同或不同的听觉音调或其他刺激继续，以便在每一次在通过睡眠来建立协调关系和引导睡眠者时，按照最佳模式在整个睡眠时间段内引导睡眠者通过各种睡眠阶段。通过正在引导睡眠者经过各个睡眠阶段的同时对睡眠者的当前睡眠睡眠和生理特征进行连续监控，根据本发明实施例配置的睡眠引导系统能够将睡眠者的睡眠方式适配为适当的睡眠，即使在睡眠被中断的情况下。从NREM睡眠到REM睡眠的过渡和再次返回对睡眠者感觉精神振作和睡眠者身体恢复精神而言是较为重要的。因此，可选地，可以对本发明的特定实施例进行配置以主要集中在对NREM和REM睡眠的生理特征进行广泛地监控，并产生感官刺激以给睡眠者定步调并将睡眠者从NREM睡眠(或者睡眠阶段的任意其他分类)引导进入REM睡眠，以及在适当的时间处从REM睡眠返回到NREM睡眠。
[0024] 图2示出了用于实现本发明实施例的方法的典型系统10。图2所示的系统10包括通过
硬件、
软件或这两者配置的处理器12，与大量相关外围设备的每一个通信。本领域的技术人员将会理解，处理器12可以包括单个处理器12，或者可以分割为两个或更多处理器12，并且该处理器12通过与处理器12相连的外围设备来控制睡眠引导系统的操作并引导睡眠者经过睡眠。可以针对本发明的每一个实施例来对处理器12进行不同地配置，以协调和实现对睡眠者简档表的各种建立、对生理特征的监控、对接收到的生理特征数据的解译、在整个睡眠周期中映射睡眠者的睡眠方式和生理特征、确定睡眠者的当前睡眠阶段、识别哪一个物理特征指示睡眠者将要过渡到新的睡眠阶段和将哪一种感官刺激特征将对睡眠者定步调和引导睡眠者过渡到新的睡眠阶段、以及产生感官刺激来给睡眠者定步调和将睡眠者引导到新的睡眠阶段。
[0025] 任意数量的传统和非传统外围设备能够可操作地与处理器12相连，有助于实现本发明的各种实施例。例如，一个或多个生理特征监控器(PCM)14可以与处理器相连以监控睡眠者。PCM可以包括配置来检测任意生理特征的任意设备。这些设备的一些特定示例包括但不局限于眼动电图、肌动
电流图、脑电图仪、和其他多导睡眠图监视器、麦克风、运动传感器、
湿度传感器、肌肉紧张度传感器、
血压计、呼吸器、脉冲血氧计、
温度计等、以及能够检测睡眠者的生理特征的任意其他传感器。
[0026] 感官刺激发生器16也可操作地与处理器12相连以便与处理器12通信，提供对睡眠者的感官刺激。该感官刺激发生器16可以包括配置来产生可以由睡眠者通过睡眠者的感觉而感知的任意刺激的任意设备。一些特定的设备示例配置来产生刺激，包括但不局限于扬声器、振动器、光、
电触点、电扇、加热器、制冷器等。该感官刺激发生器16的精确配置可以采用许多形式，但可以包括诸如以下形式：
耳机、面具、头带、背带、腕带、戒指、墙式装置、和其他任意发生器，包括配置来从远端位置来产生刺激的那些发生器，例如睡眠者附近的茶几、橱柜或延伸臂。
[0027] 也可以包括其他输入18和输出20，有助于与处理器12交互或从处理器12中接收数据。可以预测，在本发明的特定实施例中，可以使用诸如运行着Microsoft Windows操作软件的个人计算机来作为处理器，并与各种外围设备相连以作为睡眠引导系统来操作。在其他实施例中，可以使用其他
操作系统、编程语言或甚至仅仅为机器代码。还可以包括存储器22，例如RAM和/或ROM，以实现数据的存储。还可以包括附加存储器22，例如备份存储器、存储器设备(例如紧致或数字视频盘存储器)、磁介质存储器或通常用于计算机来存储数据的任意其他存储器。还可以设置打印机24和显示器26。
[0028] 对于本领域的技术人员显而易见，根据本发明的睡眠引导系统的实施例可以配置来包括昂贵的设备和过程，其仅可以通过睡眠诊所或任意其他医疗设施来得到实际应用，或者可以更简单地配置有较为便宜的设备以用于个人家庭。例如，尽管脑电图仪经常能够比脉冲血氧计更为准确地识别睡眠者的精确睡眠时间段，但是脑电图仪的成本比脉冲血氧计的成本要多得多。因此，对于阅读该公开的本领域技术人员显而易见，这里所解释的特定过程可以利用更为准确或专业的多导睡眠图设备来精确地多地执行并获得更快的结果。在本发明实施例中采用哪一种特定样式或牌子的外围设备或处理器对本发明而言并不重要。本领域的技术人员将能够根据这里的公开，容易地选择和将适当组件用于睡眠引导系统。
[0029] 图3示出了本发明的睡眠引导系统的更为简单的实施例。图3的系统30包括显示器32、输入
键盘34、扬声器36、滚动条38和输入和/或输出插头40。尽管未明确示出，但是处理器(如图2所示)和其他相关硬件和
软件包括在系统30的壳体42内。该显示器32可以是任意显示器，通用于诸如
液晶、发光
二极管、
激光二极管、
等离子体、任意触敏显示器等
电子设备。该输入键盘34和滚动条38可以是本领域内所公知的任意键盘或
触摸板技术，允许用户将命令输入到处理器。类似地，所使用的特定扬声器36对本发明而言并不重要。该输入和/或输出插头40可以是处理器和外围设备之间的任意连接。在本发明的特定实施例中，例如，可以使用传统上在个人计算机和外围设备之间使用的串行或并行数据
电缆。
本实施例的输入和/或输出插头40配置为与监控睡眠者的PCM相连。可选地，可以使用无线PCM和刺激发生器来降低睡眠者将被缠结在电线中、以及睡眠被附加到睡眠者上的PCM或刺激发生器中断的可能性。使用无线PCM和感官刺激发生器在本发明的实施例中具有特定的优点，因为它们降低了中断睡眠者的危险。无线通信技术在本领域内是公知的。可以在本发明内进行具体应用的一些无线通信技术的示例包括但不局限于蓝牙技术、WiFi、蜂窝技术、
无线电波技术和红光和红外线技术、以及使用其他频率的通信
信号的技术，无论通信信号被编码还是未编码、或者是否混合有其他载波信号。
[0030] 在本发明的更为复杂的实施例中，如图2或3所示的具有外围设备的处理器配置为执行参考图4所示和所述的方法的一个或多个部分。生理特征监视器的硬件和软件开发者将会理解如何适当地配置本发明实施例的睡眠引导系统，以利用硬件方案、软件方案或更可能为两者的组合来实现以下所述的方法。
[0031] 根据图4所示的引导睡眠者的睡眠阶段的方法的实施例，由适当配置的处理器通过PCM来监视睡眠者的一个或多个生理特征(步骤50)。如先前所解释的，通过监视睡眠者的生理特征，可以不仅确定睡眠者停留在哪一个睡眠状态，而且特定睡眠者的哪些示例特征会最佳地指示睡眠者将要过渡到特定睡眠阶段、以及哪一个刺激有效地将睡眠者引导到特定的睡眠阶段。按照该方式，可以针对睡眠者建立个性化睡眠者简档表，并与处理器相关联地存储。该简档表可以包括以下任意项但不局限于此：指示睡眠者的睡眠阶段的信息、指示特定睡眠阶段和睡眠阶段之间的过渡的生理特征、以及对睡眠者定步调和引导睡眠者经过睡眠的刺激设置。
[0032] 例如，一个人可以在过渡到REM睡眠的同时表明一个特定的脑电波图案或特定频率的脑电波峰值，而另一人可以表明不同的脑电波图案或不同频率的脑电波峰值。作为另一示例，第一人可能在阶段2中，在心率上出现显著变化而在呼吸上出现极为不显著的变化，而第二人可能在心率上具有更小的变化，而在呼吸上具有更显著的变化。另外，一个睡眠者可以在睡眠期间更易于对噪声或甚至是口头指令作出响应，以给睡眠者定步调和引导该睡眠者，而另一睡眠者可能会更易于对周围温度或气流的变化作出响应。因此，在本发明的特定实施例中，睡眠引导系统可以配置来监视睡眠者的生理特征，以校准到特定睡眠方式和睡眠者的生理特征(步骤52)，并建立个性化睡眠者简档表。
[0033] 对睡眠者的校准(步骤52)可以仅仅涉及监视睡眠者的睡眠方式和/或生理特征，或者可以附加地涉及向睡眠者提供感官刺激以确定在睡眠期间睡眠者对这些感官刺激的生理和睡眠方式响应。针对睡眠者校准睡眠引导系统可以涉及以下步骤：评估哪些生理特征最为清楚地指示睡眠者的睡眠阶段之间的变化、生理特征的哪些方式出现在睡眠者睡眠周期的哪些部分处或出现在哪些情况之下、但暴露于感官刺激时睡眠者的生理特征或睡眠方式如何改变、当睡眠被中断时睡眠者的生理特征如何作出响应、针对睡眠者的睡眠周期的最佳持续时间和图案、哪种感官刺激对于给睡眠者定步调和/或引导睡眠者经过睡眠阶段最为有效，并且将这些内容或指示这些内容的数据记录在睡眠者的个性化睡眠简档表中。校准涉及任意过程，收集与睡眠者或睡眠者的睡眠方式有关的信息，用于针对特定睡眠者使睡眠引导过程个性化。可以使用许多其他过程来针对特定睡眠者校准该方法。
[0034] 通过使用数学领域的技术人员公知的针对睡眠者的多维空间简档表，可以对多个变量进行测试，且该多个变量同时改变以便获得最佳的刺激组合，产生了各种各样的生理特征响应。根据特定睡眠者最为需要的睡眠特征，多维空间简档表方法将允许睡眠引导系统集中在睡眠者所需的特定睡眠益处上，并提供对于睡眠者最为有效的定步调和引导技术。例如，可以针对特定睡眠者或通过使诸如睡眠阶段持续时间等特定变量保持恒定而其他变量发生改变，对特定缺省或其他已建立简档表进行缩放。可能变化是多种多样的，并且本领域的技术人员将会根据这里所提供的公开来理解：如何建立和保持适当的个人简档表以便在睡眠过程期间对定步调和引导产生影响。本领域的技术人员还将会根据这里所提供的公开来理解：本发明的各种方法并不需要在尝试对睡眠者定步调或引导之前对睡眠者进行校准。包括任意数量的变量的个性化简档表可以在睡眠引导系统正在对睡眠者定步调和引导的同时来形成，或者甚至可以不用于特定实施例中，这取决于本发明的特定应用和对特定睡眠者的引导历史。然而，在先校准和对所存储的个性化睡眠简档表的参考可以提供比没有校准的情况更好的结果，如以下更完整地解释地那样。
[0035] 当到达引导睡眠者的睡眠的时间时，对睡眠者的一个或多个生理特征进行监视(步骤54)。如果已经针对睡眠者对该睡眠引导系统进行了预先校准，则该引导系统能够针对特定睡眠阶段的预先评估指示符，更容易地仅监视一个或两个生理特征。然而，可以对睡眠者的至少一个生理特征进行监视以根据在监视生理特征的同时所收集的数据来确定睡眠者停留在哪一个睡眠阶段(步骤56)。本领域中的多导睡眠图较好地用于根据生理特征数据，对睡眠者的睡眠阶段进行识别且在睡眠阶段之间进行区分。
[0036] 可以任意地确定睡眠者的特定睡眠阶段(步骤56)。可以对睡眠者定步调(步骤58)，以便开始与睡眠者建立协调关系。如本领域的技术人员显而易见的，不需要知道睡眠者的特定睡眠阶段，且存在预定睡眠阶段可能不存在的示例。例如，睡眠窒息是一些睡眠者共同的问题，不允许睡眠者获得较好的晚间睡眠，因为睡眠者在整个晚上在延长的时间段内会停止呼吸。遭受睡眠窒息的人经常不能够进入深度睡眠且具有不规则的睡眠阶段，因为他们在整个晚上会不规则地醒来。然而，无需知道睡眠者处于哪一个实际睡眠阶段，当前睡眠引导系统的实施例能够对睡眠者的呼吸或其他生理特征定步调，并且无论该阶段如何，引导睡眠者进入更深睡眠阶段。这可以(例如而非限定地)通过检测在窒息阶段开始之前出现的生理特征方式、并将睡眠者引导到窒息方式之外的不同生理方式来实现，从而使睡眠者不经过该睡眠窒息并因而能够睡得更好。如可以通过该示例看到的，在该
说明书中所涉及的阶段并不局限于特定睡眠步骤，而是更为广泛地包括能够被监视的生理特征方式。通过给睡眠者定步调和引导，可以对这些生理特征方式进行改变以更好地利用睡眠者的睡眠时间。
[0037] 三种其他类别的非传统睡眠阶段示例涉及遗尿、梦游和梦魇。通过监视睡眠者的一个或多个生理特征(步骤50和54)，本发明的特定实施例能够对睡眠者进行校准(步骤52)，并确定将要遗尿、开始梦游或产生梦魇的睡眠者的睡眠阶段(步骤56)特征。类似于系统将如何给遭受到睡眠窒息的睡眠者定步调和引导该睡眠者的解释，不需要知道针对该睡眠者的特定预定义睡眠阶段。该系统仅需要能够检测、识别和响应指示睡眠者进入经历了不期望的事件的睡眠阶段的特定生理特征图案。然后，对该睡眠者定步调(步骤58)，并引导(步骤64)到不同生理方式(离开不期望的方式)，从而使睡眠者不经过不期望的事件。根据当前公开显而易见，本发明的实施例可以用来帮助睡眠者克服使睡眠中断的各种各样的多种问题。这里，已经提出了多个非限定性示例，但是本领域的技术人员将能够容易地适配这里所公开的方法和设备，以帮助睡眠者克服或可能避免许多睡眠问题。
[0038] 在本发明的特定实施例中，用来引导睡眠者的刺激是人类或合成人类语音，向睡眠者提供下意识的提示或提议。当一个人入睡时，该人比醒着时更易于遵循提议。一些人也比其他人更易于遵循提议。在系统的校准和睡眠者的个性化简档表的建立期间，可以设想，本发明的特定实施例将使用口头提议作为刺激，来确定是否可以利用口头提议给睡眠者定步调和进行引导。
[0039] 在本发明的另一特定实施例中，在特定睡眠阶段期间或当睡眠者正在表现特定生理特征或方式时，将口头指令提供给睡眠者。在特定睡眠时间期间，该睡眠者可以实际上比其他睡眠时间更好地理解或响应指令。过去，有人已经尝试通过在睡眠者睡眠时播放外语或其他学习磁带来利用该睡眠者的特征。然而，因为仅在特定的睡眠阶段期间学习起来表现为最佳，在睡眠的其他阶段期间所提供的大部分指令会丢失。本发明的实施例通过监视睡眠者的生理特征以确定睡眠者在睡眠期间何时最可能会学习并在该睡眠阶段期间提供口头指令(或者至少最重要的口头指令)来克服了这一挑战。因为本发明的引导系统也可以给睡眠者定步调并将睡眠者引导到不同的睡眠阶段，该系统实际上可以将睡眠者引导到睡眠的学习阶段，向睡眠者提供口头指令，将睡眠者引导和保持在该学习阶段更长时间以确保指令完成。可以在校准和将适当数据存储在睡眠者的个性化简档表期间来确定睡眠者的睡眠学习阶段。对于本发明的任意其他实施例，可以通过注意睡眠者的响应和生理特征，在后续将引导系统用于睡眠者期间，对个性化简档表进行更新和
修改。本领域的技术人员会熟悉在睡眠的学习阶段期间所表现出的生理特征，并且将能够易于采用和适配这里所公开的系统和实施例，帮助人们在其睡眠中更有效地学习。
[0040] 定步调可以涉及：每一次对特定生理特征进行监视时，重复特定感官刺激。为了确定感官刺激是否适合于给睡眠者定步调(步骤62)，对一个或多个生理特征进行监视(步骤60)。在这里所提供的示例和讨论中(其中提到了对生理特征进行监视)，应该理解，可以将这些解释同等地应用于对两个或更多生理特征进行监视。尽管取决于睡眠者，仅对一个特征进行监视可能足以实施这里所述的本发明，但是多个特性的监视和这些特征及其各自方式的多次交互和变化的参数监视预期会提供睡眠阶段之间的过渡、以及定步调和引导的效果的更为详细的指示。
[0041] 在一个定步调的特定示例中，当对特定生理特征
阈值进行检测时(例如睡眠者进行呼吸)，可以从诸如图3的扬声器36和图2的感官刺激发生器16中产生诸如短而静的嗡嗡声的感官刺激。每一次当睡眠者呼吸时，产生短而静的嗡嗡声。该嗡嗡声静到足以不会打扰睡眠者的睡眠，并且短到足以与后续的嗡嗡声相区分并创建睡眠者的呼吸和嗡嗡声之间的下意识的、巴甫洛夫式关联。在一定时间之后(例如30到60次呼吸)，为了确定是否给睡眠者定步调(步骤62)，对诸如音量、频率、持续时间或定时等嗡嗡声的特征进行略微调整。对该生理特征进行监视(步骤60)，以确定已调整的嗡嗡声特征是否对睡眠者的呼吸造成任何影响。如果如预期的，调整的嗡嗡声特征对睡眠者的生理特征引起了相当大的调整，则可以假定睡眠者正在由睡眠引导系统定步调。如果没有，则利用相同、可选或附加的生理特征、利用可选感官刺激或利用对感官刺激特征的不同调整，在更长的时间段内给睡眠者定步调。
[0042] 在可以如何应用本发明的一个特定实施例中，利于针对30次呼吸具有0.5秒持续时间的软60Hz嗡嗡声，给特定睡眠者定步调(步骤58)。对于该睡眠者，在校准期间预先确定该嗡嗡声具有给睡眠者定步调的所需效果。为了确定睡眠者是否正在定步调(步骤62)，将嗡嗡声调整到针对多次附加呼吸(例如5到10次)具有0.6秒的持续时间的软50Hz嗡嗡声，并且对睡眠者的呼吸进行监视(步骤60)。可以根据反复试验、根据处理睡眠者的经历或根据对该特定睡眠者的校准测试结果，来确定对嗡嗡声的所需调整。在该示例中，根据校准结果，可以预见，该变化将会引起睡眠者的呼吸率变慢。然而，与睡眠者上所出现的变化无关，如果睡眠者的呼吸率变化与嗡嗡声的特征的变化相当，则在一些等级处由睡眠引导系统对该睡眠者定步调并对其进行引导。
[0043] 一些睡眠者可以容易地定步调且仅需要产生几个不太极端的感官刺激来建立协调关系。其他睡眠者可能会需要更长时间或更大幅度的感官刺激来建立协调关系。可以通过在定步调之前针对睡眠者对系统进行校准，或者通过在一个或多个睡眠引导过程期间收集数据，来确定将对何种感官刺激进行最佳定步调并引导睡眠者经过睡眠阶段、以及何种生理特征指示睡眠者的睡眠方式正在定步调和进行引导的较好指示。因为每一个睡眠者是不同的，并且对所提供的每一个感官刺激或所提供的感官刺激的方式可以作出不同的响应，针对特定睡眠者预先校准系统可以在睡眠者和根据本发明实施例的配置的睡眠引导系统之间更为快速地建立协调关系。在针对睡眠者校准系统中包括建立睡眠者的个性化睡眠简档表。可以对该个性化睡眠简档表进行电子存储，或者另外从一个系统传送到另一系统。作为针对睡眠者校准特定系统的一部分(步骤52)，该系统可以从另一
计算机系统中接收睡眠者的个性化简档表，用于利用当前系统对睡眠者定步调和引导。通过实现在系统之间传送睡眠简档表的能力，或者为了存储或归档，可以使用相对复杂的系统来确定睡眠者的个人简档表，可能在诸如睡眠诊所中，以及可以使用诸如睡眠者家中的远端便携式系统等较为不复杂的系统，每日帮助睡眠者的睡眠。
[0044] 一旦确定睡眠者正在定步调，则准备就绪将睡眠者引导到不同的睡眠阶段(步骤64)。引导涉及：调整正在产生的感官刺激的特征以引起睡眠者的生理特征上的所需变化。对于定步调，可以通过反复试验、通过其他睡眠者的经历、或者通过校准期间所获得的数据，来确定用来发起睡眠者的生理特征变化或将睡眠者引导到新的睡眠阶段的精确感官刺激。例如，如果睡眠者处于阶段2睡眠中(其特征在于变慢的心率和呼吸)，则可以通过产生具有发起变慢呼吸的特征的感官刺激，将特定睡眠者通过阶段2睡眠引导到阶段3睡眠(其特征在于进一步变慢的心率、进一步变慢的呼吸和放松的肌肉)。作为特定示例，这可能涉及到在预定时间(即，2到15分钟)上非常轻微地调整上述定步调“嗡嗡声”，以使睡眠者的呼吸和心率逐渐变慢到睡眠者的阶段3睡眠的速率特征。为了确定睡眠者是否正在遵循该引导(步骤68)，监控至少一个生理特征(步骤66)，而对睡眠者进行引导(步骤64)。
[0045] 一旦确定睡眠者正在遵循该引导(步骤68)，则睡眠引导系统通过监视睡眠者的生理特征，确定睡眠者是否已经达到了新的睡眠阶段(步骤70)。这可以通过直接监视睡眠者的脑电波或指示睡眠者的睡眠阶段的睡眠者的一个或多个其他生理特征来实现。如果预先进行了校准，则所收集的校准数据可以允许睡眠引导系统监视除了脑电波之外的睡眠者的生理特征，目的是确定睡眠者处于特定睡眠阶段。然而，如本领域的技术人员将显而易见的，根据本发明，不需要具体知道睡眠者在哪一个睡眠阶段定步调并引导睡眠者。然而，如果睡眠者没有达到新的睡眠阶段(步骤70)或者一个或多个生理特征的已识别方式，则该系统继续引导睡眠者(步骤64)，直到已经达到新的睡眠阶段为止(步骤70)。如果睡眠者已经达到新的睡眠阶段(步骤70)，则该睡眠引导系统确定是否到了从睡眠中唤醒的时间(步骤72)。如果是这样，该睡眠引导系统可以唤醒该睡眠者(步骤74)，或者可以仅允许睡眠者从轻度睡眠中自然醒来。如果没有到睡眠者醒来的时间(步骤72)，则该睡眠引导系统可以通过另一睡眠阶段或周期来给睡眠者定步调和/或引导睡眠者。可选地，如果睡眠者处于最终睡眠阶段(即，阶段1或2)，且直到睡眠者醒来仅为较短的时间，则该睡眠引导系统可以通过更长的最终睡眠阶段来给睡眠者定步调和/或引导，直到达到醒来的时间。
[0046] 可以预见，本发明的睡眠引导系统的所选实施例将配置来允许睡眠者选择睡眠时间段持续时间，以及计算每一个睡眠阶段的最佳时间和睡眠周期数，以使睡眠者在睡眠时间段持续时间结束时处于最终睡眠阶段，作为睡眠者的最佳睡眠方式。按照该方式，该睡眠引导系统可以根据睡眠者何时需要被唤醒而非根据睡眠者可能入睡的可变时间，将睡眠周期定制为睡眠者的需要。作为示例，如果特定睡眠者通常睡眠八个(8个)小时而需要在四个(4个)小时后被唤醒，则睡眠者可以选择适当的唤醒时间，且该系统将对睡眠者在整个晚上的睡眠进行优化，而与睡眠者花费了多长时间入睡无关。另外，如果睡眠者的睡眠在睡眠期间被中断，则该睡眠引导系统于是可以重新计算针对各睡眠阶段的时间和睡眠周期的数量，并继续引导睡眠者经过修订后的最佳睡眠方式。通过以生理特征响应的形式从睡眠者接收反馈，该睡眠引导系统可以适合于特定睡眠者的睡眠习惯和睡眠者可以选择来进行睡眠的任意环境，针对该环境下的睡眠者，为睡眠者提供最佳睡眠。
[0047] 还可以预想，每一次当睡眠者被本发明的睡眠引导系统引导时，该睡眠者将更易于利用感官刺激来定步调并遵循其。可以设想，在本发明的实施例中，除了利用诸如心率或呼吸等小型生理特征定步调和引导之外，可以按照更大的规模来执行定步调和引导。例如，可以相信，如同当巴甫洛夫的狗听到铃声时条件反射分泌唾液那样，可以响应一个或多个所选的感官刺激，在时间上对睡眠者进行条件反射以改变睡眠阶段。在一个特定实施例中，在如上所讨论的标准定步调和引导中，或者仅仅在监控睡眠者的自然睡眠方式的同时，在睡眠者的睡眠周期的所选点处提供感官刺激，例如在一个睡眠阶段向另一睡眠阶段过渡附近，或者当被监控的生理特征达到了针对睡眠阶段或睡眠周期变化的显著转折点或阈值时。通过每一次当睡眠者到达睡眠阶段的该点时在睡眠阶段的相同点处产生该感官刺激，可以响应感官刺激，利用指示该睡眠阶段的生理特征，使睡眠者条件反射以移动到睡眠阶段的该点处。按照该方式，可以在时间上减少引导睡眠者经过有效睡眠的所需感官刺激。
[0048] 在本发明的一个特定实施例中，在睡眠诊所中利用多导睡眠图设备，针对特定睡眠者校准睡眠引导系统。可以通过监控与生理特征相对应的睡眠者的睡眠方式、以及睡眠者响应如先前所述的所选感官刺激的生理特征变化，针对睡眠者对该睡眠引导系统进行校准。还可以在诊所内在大量睡眠周期期间给睡眠者定步调和引导，以开始针对睡眠引导对睡眠者进行训练并细化对睡眠引导系统数据的校准。随后，该睡眠者可以使用包括临时家庭用途的一些多导睡眠图设备的睡眠引导系统的家庭版本，以确认仍然针对睡眠引导对睡眠者正在进行训练且不需要进一步的校准。使用多导睡眠图设备的持续时间取决于如何使睡眠者的下意识易于接受该睡眠引导和如何易于建立协调关系。最终，可以仅需要简单的睡眠引导系统，仅对睡眠者的一个或两个生理特征进行监视，并仅利用单个类型的感官刺激(即，声音、光或振动)来定步调和引导。如先前所解释的，可以在系统之间传递睡眠者的个人睡眠简档表，以通过相对不太复杂的系统来简化稍后的校准。
[0049] 作为针对睡眠引导系统对睡眠者进行调控的一部分，可以使用多个感官刺激来引起所需的生理响应并将感官触发与该响应绑定在一起。例如，已知的是，以特定频率对人眼的闪光将使人的脑电波与闪光的频率相匹配。为了有助于引导睡眠者经过睡眠阶段，可以最初将闪光或其他刺激用作基本刺激，以使睡眠者的脑电波与睡眠周期的一点处的特定睡眠阶段的所需频率相匹配。可以通过适当的多导睡眠图设备对脑电波进行监控，以确定是否通过光的基本感官刺激给睡眠者定步调和引导其经过睡眠阶段。诸如可听到的“嗡嗡声”等辅助刺激可以结合该光来使用，以创建“嗡嗡声”和由光引起的那些脑电波图案的关联。在时间上，可以去除基本刺激，而可以仅使用辅助刺激来通过有效调控引起脑电波图案。这种调控的一个优点在于：睡眠者可以在家中随时间使用较为便宜和较为简单的设备，以产生“嗡嗡声”，并在已经利用更为昂贵的监控和感官刺激设备对睡眠者调控一段时间之后，监控睡眠者的睡眠阶段的其他辅助指示符。
[0050] 为了更好地解释本发明和其实际应用，显示了这里所述的实施例和示例，从而使本领域的技术人员能够形成和使用本发明。然而，本领域的技术人员将会意识到，前面的描述和示例的示出仅出于说明和举例的目的。所阐明的描述不必是穷尽的或将本发明限定为所公开的精确形式。根据上述教导，在不脱离所附
权利要求的精神和范围的情况下，可以进行许多修改和变化。例如而非限定的，可以预想，这里所公开的方法并不局限于由睡眠者(人)使用，而还将用于具有睡眠问题的动物。
