CN114247027B - 以声音诱导睡眠的方法及执行该方法的声音播放装置 - Google Patents

Abstract

一种以声音诱导睡眠的方法及执行该方法的声音播放装置，以声音诱导睡眠的方法包括下列步骤：根据使用者的预估睡眠时间以计算取得N个睡眠周期，其中3≤N≤15；于至少3个睡眠周期的期间，播放诱导声音。诱导声音包括有第一阶段、第二阶段、第三阶段及第四阶段，可用以改善使用者的睡眠品质。

Description

以声音诱导睡眠的方法及执行该方法的声音播放装置

技术领域

本发明涉及一种以声音诱导睡眠的方法及执行该方法的声音播放装置，特别涉及一种通过播放拍音的方式来诱导使用者睡眠，以改善使用者睡眠品质的方法及声音播放装置。

背景技术

充足的睡眠对于人类身心健康及发展十分重要。但随着科技文明的进步，影响人类睡眠因素也越来越多样，造成睡眠障碍或失眠成为不少现代人的困扰，尤其年纪越大者，睡眠障碍或失眠情形益加明显。

根据科学研究发现，人类于睡眠时，脑波会呈现周期性反复变化。图1为人类处于睡眠状态时的脑波状态示意图。如图1所示，人类睡眠过程中，大脑状态会历经五个阶段，依序为快速动眼期(Rapid Eye Movement，REM)、阶段1、阶段2、阶段3及阶段4，每个阶段大脑脑波状态略有不同。五个阶段形成一个睡眠周期，睡眠过程中会周期性地重复历经所述五个阶段，形成多个睡眠周期反复发生的过程。

图1所示的阶段3及阶段4是人处于深层睡眠的时期。据研究指出，人类在此深层睡眠时期进行身体组织的修复、免疫***强化及记忆力的巩固，因此深层睡眠时期为影响人类睡眠品质的重要关键。目前已有研究证实，在阶段2播放相当于δ(delta)脑波频率的频率差的拍音(Binaural Beats)来让使用者聆听，将有助延长深层睡眠的时间。

美国专利公告号US9,764,110 B2专利揭露一种双声道睡眠诱导***，该***虽可根据使用者睡眠时不同阶段的脑波状态来产生相应频率差的拍音，但该拍音频率差是在检测取得使用者脑波状态结果后才骤然调整，并无法以缓慢调升或调降的方式进行调整。由于使用以此方式来帮助睡眠的使用者，大多睡眠品质较差，因此有时会造成该使用者觉得为何没有到下一个诱导音的感觉，因而影响睡眠，这是需要改善的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种通过播放拍音的方式来诱导睡眠，以改善睡眠品质的方法。

本发明的另一主要目的在于提供一种执行上述方法的声音播放装置。

为达成上述的目的，本发明的以声音诱导睡眠的方法适用于声音播放装置，其中声音播放装置可对使用者播放具有频率差的诱导声音。本发明的以声音诱导睡眠的方法包括下列步骤：根据使用者的预估睡眠时间以计算取得N个睡眠周期，其中3≤N≤15；于至少3个睡眠周期的期间，播放诱导声音，且该诱导声音包括第一阶段、第二阶段、第三阶段及第四阶段，其中于第一阶段，该诱导声音的频率差是以连续缓降方式由第一频率差调降至第二频率差，该连续缓降方式系以在间隔X秒内调降该频率差，0<X≤10，或每次调降该频率差不超过Y赫兹，0<Y≤1；于第二阶段，该诱导声音的频率差维持在第二频率差；于第三阶段，该诱导声音的频率差是以连续缓升方式由第二频率差调升至第三频率差，该连续缓升方式是以在间隔Z秒内调升该频率差，0<Z≤10，或每次调升该频率差不超过S赫兹，0<S≤1；于该第四阶段，该诱导声音的该频率差维持在该第三频率差。

本发明的声音播放装置可对使用者播放具有频率差的诱导声音。声音播放装置包括有喇叭以及声音播放控制器。声音播放控制器是与喇叭电性连接。声音播放控制器根据使用者的预估睡眠时间计算取得N个睡眠周期，3≤N≤15，并于至少3个睡眠周期的期间，控制该喇叭播放诱导声音。诱导声音包括第一阶段、第二阶段、第三阶段及第四阶段。于第一阶段，诱导声音的频率差是以连续缓降方式由第一频率差调降至第二频率差，该连续缓降方式是以在间隔X秒内调降该频率差，0<X≤10，或每次调降该频率差不超过Y赫兹，0<Y≤1；于第二阶段，诱导声音的频率差维持在第二频率差；于第三阶段，诱导声音的频率差是以连续缓升方式由第二频率差调升至第三频率差，该连续缓升方式是以在间隔Z秒内调升该频率差，0<Z≤10，或每次调升该频率差不超过S赫兹，0<S≤1；于该第四阶段，诱导声音的频率差维持在该第三频率差。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为人类处于睡眠状态时的脑波状态示意图；

图2本发明的声音播放装置的一实施例的装置架构图；

图3表示本发明诱导声音的频率差变化状态的一实施例；

图4本发明的以声音诱导睡眠的方法的一实施例的步骤流程图。

其中，附图标记

声音播放装置1

喇叭10

第一通讯模块20

声音播放控制器30

计算模块31

控制模块32

诱导声音80

第一阶段81

第二阶段82

第三阶段83

第四阶段84

穿戴式电子装置90

闹钟设定模块91

感测模块92

第二通讯模块93

具体实施方式

为能更了解本发明的技术内容，特举较佳具体实施例说明如下。

以下请先参考图2及图3。图1为人类处于睡眠状态时的脑波状态示意图；图2本发明的声音播放装置的一实施例的装置架构图；图3表示本发明诱导声音的频率差变化状态的一实施例。

如图2所示，在本发明的一实施例中，本发明的声音播放装置1可在使用者睡眠时播放具有频率差的诱导声音80来让使用者聆听，藉此可改善该使用者的睡眠品质。在具体实施中，该具有频率差的诱导声音80为双耳拍音(Binaural Beat)，但本发明不以此为限，诱导声音80也可以为单声道拍音。

在本发明的一实施例中，声音播放装置1可与穿戴式电子装置90以无线方式连线通讯。穿戴式电子装置90包括有闹钟设定模块91、感测模块92及第二通讯模块93。闹钟设定模块91可提供使用者设定闹钟提醒时间数据。当闹钟提醒时间数据记录的提醒时间到来时，穿戴式电子装置90会发出警报声响，以提醒使用者。感测模块92可用以感测取得使用者的动作状态数据，例如可感测使用者的身体晃动状态。第二通讯模块93与闹钟设定模块91及感测模块92电性连接，第二通讯模块93用以将闹钟提醒时间数据与动作状态数据传送到声音播放装置1。需注意的是，此处的声音播放装置1未必一定要与穿戴式电子装置90连线通讯，在其他实施例中，也可以其他具有闹钟设定及人体动作状态感测功能的电子装置来取代穿戴式电子装置90，例如智能手机；此外，亦可直接将闹钟设定模块91与感测模块92设置于声音播放装置1中。

如图2所示，在本发明的一实施例中，本发明的声音播放装置1包括有喇叭10、第一通讯模块20以及声音播放控制器30。

在本发明的一实施例中，第一通讯模块20与第二通讯模块93连线通讯。第一通讯模块20用以接收来自第二通讯模块93传送过来的闹钟提醒时间数据与动作状态数据。

在本发明的一实施例中，声音播放控制器30与喇叭10及第一通讯模块20电性连接。声音播放控制器30包括计算模块31及控制模块32。

需注意的是，上述信号计算模块31或控制模块32除可配置为硬件装置、软件程序、固件或其组合外，亦可藉电路回路或其他适当型式配置；并且，各个模块除可以单独的型式配置外，亦可以结合的型式配置。一个较佳实施例是两模块皆为软件程序储存于微处理器的储存单元(图未示)中，藉由微处理器的处理单元(图未示)执行两模块以达成本发明的功能。此外，本实施方式仅例示本创作的较佳实施例，为避免赘述，并未详加记载所有可能的变化组合。然而，本领域的通常知识者应可理解，上述各模块或元件未必皆为必要。且为实施本创作，亦可能包含其他较细节的现有模块或元件。各模块或元件皆可能视需求加以省略或修改，且任两模块间未必不存在其他模块或元件。

声音播放控制器30的计算模块31用以根据使用者的预估睡眠时间以计算取得N个睡眠周期，其中3≤N≤15。声音播放控制器30的控制模块32用以在至少3个睡眠周期的期间，控制喇叭10播放具有频率差的诱导声音80。

在本实施例中，使用者的预估睡眠时间是由计算模块31根据使用者的预测睡觉时间及使用者的预测起床时间来计算取得。计算模块31根据使用者的身体晃动状态来决定使用者的预测睡觉时间。更具体而言，穿戴式电子装置90的感测模块92可感测取得使用者的动作状态数据，并将动作状态数据传送到声音播放装置1。声音播放控制器30的计算模块31可依据该动作状态数据来判断使用者的身体晃动状态。当计算模块31判断使用者身体已呈现非晃动状态，例如晃动频率已低于预设值或者晃动幅度已小于预设值时，则定义此时使用者已进入睡眠状态，而以此时来作为使用者的预测睡觉时间。具体实施上，感测模块92会于每1分钟感测取得使用者的动作状态数据一次，但本发明不以此为限。

此处需注意的是，前揭执行判断使用者身体晃动状态的主体并不以计算模块31为限。在其他实施例中，也可由感测模块92来执行判断使用者身体晃动状态，并于判断使用者身体已呈现非晃动状态时，传送通知信号至声音播放装置1，以使计算模块31将接收到该通知信号的时间作为使用者的预测睡觉时间。

在本实施例中，使用者的预测起床时间是根据使用者设定的闹钟提醒时间来决定。更具体而言，穿戴式电子装置90的闹钟设定模块91会将经由使用者设定而取得的闹钟提醒时间数据传送至声音播放装置1。当声音播放控制器30的计算模块31接收到闹钟提醒时间数据后，即会将闹钟提醒时间数据所记录的提醒时间设定作为使用者的预测起床时间。

声音播放控制器30的计算模块31于先后取得预测睡觉时间及闹钟提醒时间的信息后，便会依据两者来计算取得使用者的预估睡眠时间，并根据该预估睡眠时间计算取得N个睡眠周期。此处N的大小会因预估睡眠时间的长短而有所差异。一般而言，正常的一个睡眠周期大约会历时90分钟；以正常睡眠时间7小时为例，N大约为4～5。当取得预估睡眠时间及N个睡眠周期的信息后，声音播放控制器30的控制模块32会在至少3个睡眠周期的期间，控制喇叭10播放具有频率差的诱导声音80。

如图3所示，控制模块32控制喇叭10所播放的诱导声音80包括第一阶段81、第二阶段82、第三阶段83及第四阶段84。

在第一阶段81时，诱导声音80的频率差以连续缓降的方式由第一频率差调降至第二频率差。此处所谓「连续缓降」以在间隔X秒内调降该频率差，0<X≤10，或每次调降频率差不超过Y赫兹，0<Y≤1。在具体实施中，诱导声音80在第一阶段81，为每间隔1秒调降0.006赫兹(Hz)的频率差，即在调降过程以等比例线性方式缓步调整频率差，但本发明不以等比例线性方式调降此为限。藉由连续缓降的方式来调整诱导声音80的频率差，可让使用者在听觉上不会感到突兀，藉以改善使用经验。

如图1所示，当人类大脑状态处于阶段1和阶段2时，大脑会产生alpha脑波。alpha脑波的频率大约为8-13赫兹。因此，在本发明的实施例中，第一频率差为a赫兹，其中10≤a≤20；具体实施例中，a为15，但本发明不以此为限。又当人类大脑状态处于阶段3和阶段4时，大脑会产生delta脑波。delta脑波频率约为4-8赫兹。因此，在本发明的实施例中，第二频率差为b赫兹，其中2≤b≤4；具体实施例中，b为4，但本发明不以此为限。

在第二阶段82时，诱导声音80的频率差会维持在第二频率差。

于第三阶段83时，诱导声音80的频率差系以连续缓升的方式由第二频率差调升至第三频率差。此处所谓「连续缓升」以在间隔Z秒内调升该频率差，0<Z≤10，或每次调升频率差不超过S赫兹，0<S≤1。如图3所示，在具体实施中，频率差的调升幅度在调升过程中是由大逐渐变小，也就是说，频率差在调升过程并非是采等比例线性方式来调整，但本发明所述的连续缓升并不以此为限。同样地，藉由连续缓升的方式调整诱导声音80的频率差，可让使用者在听觉上不会感到突兀，藉以改善使用经验。

如图1所示，当在睡眠周期的后阶段时，人类大脑状态会处于阶段1和阶段2，此时大脑产生alpha脑波。因此，在本发明的实施例中，第三频率差为c赫兹，其中10≤c≤20；在具体实施例中，a为12，但本发明不以此为限。

于第四阶段84时，诱导声音80的频率差会维持在第三频率差。

接着，请一并参考图1至图4，其中图4为本发明的声音睡眠诱导方法的一实施例的步骤流程图，以下将配合图1至图3来说明图4中所示的各步骤。此处需注意的是，以下虽以上述声音播放装置1为例说明本发明的声音睡眠诱导方法，但本发明的声音睡眠诱导方法并不以使用在上述相同结构的声音播放装置1为限。

如图4所示，首先，进行步骤S1：根据使用者的预估睡眠时间以计算取得N个睡眠周期，其中3≤N≤15。

在本发明的一实施例中，声音播放装置1的声音播放控制器30可以根据使用者的预估睡眠时间计算取得N个睡眠周期，其中3≤N≤15。此处N的大小会因预估睡眠时间的长短而有所差异。使用者的预估睡眠时间根据使用者的预测睡觉时间及使用者的预测起床时间来计算取得。

预测睡觉时间是根据使用者的身体晃动状态来决定。在具体实施例中，声音播放控制器30可依据来自穿戴式电子装置90传来的动作状态数据来判断使用者的身体晃动状态。当声音播放控制器30判断使用者身体已呈现非晃动状态，例如晃动频率低于预设值或晃动幅度小于预设值时，定义此时的使用者已进入睡眠状态，而以此时作为使用者的预测睡觉时间。

预测起床时间是根据使用者设定的闹钟提醒时间来决定。在具体实施例中，声音播放控制器30可接收来自穿戴式电子装置90的闹钟提醒时间数据，并将闹钟提醒时间数据所记录的提醒时间设定作为预测起床时间，其中该闹钟提醒时间数据使用者操作穿戴式电子装置90而设定产生。

进行步骤S2：于至少3个睡眠周期的期间，播放诱导声音。

当取得预估睡眠时间及N个睡眠周期的信息后，声音播放控制器30会在至少3个睡眠周期的期间，控制喇叭10播放具有频率差的诱导声音80。如图3所示，控制模块32控制喇叭10所播放的诱导声音80包括第一阶段81、第二阶段82、第三阶段83及第四阶段84。

在第一阶段81时，诱导声音80的频率差以连续缓降的方式由第一频率差调降至第二频率差。此处所谓「连续缓降」以在间隔X秒内调降该频率差，0<X≤10，或每次调降频率差不超过Y赫兹，0<Y≤1。在具体实施中，诱导声音80在第一阶段81，为每间隔1秒调降0.006赫兹(Hz)的频率差，即在调降过程以等比例线性方式缓步调整频率差，但本发明不以等比例线性方式调降此为限。在本发明的实施例中，第一频率差为a赫兹，10≤a≤20，第二频率差为b赫兹，2≤b≤4，但本发明不以此为限。

在第二阶段82时，诱导声音80的频率差会维持在第二频率差。

于第三阶段83时，诱导声音80的频率差以连续缓升的方式由第二频率差调升至第三频率差。此处所谓「连续缓升」以在间隔Z秒内调升该频率差，0<Z≤10，或每次调升频率差不超过S赫兹，0<S≤1。如图3所示，在具体实施中，频率差的调升幅度在调升过程中是由大逐渐变小，也就是说，频率差在调升过程并非是采等比例线性方式来调整，但本发明所述的连续缓升并不以此为限。在本发明的实施例中，第三频率差为c赫兹，其中10≤c≤20。

于第四阶段84时，诱导声音80的频率差会维持在第三频率差。

经由前揭实施例说明可知，本发明的声音睡眠诱导方法及声音播放装置1可依循睡眠时大脑在不同状态下所产生的脑波来播放诱导声音80，藉此可有助延长深层睡眠的时间，以改善使用者的睡眠品质。并且，由于本发明对诱导声音80频率差的调整是以「连续缓降」及「连续缓升」的方式进行，故调整过程中，可令使用者不会感到突兀，因而可改善使用经验。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种以声音诱导睡眠的方法，适用于一声音播放装置，该声音播放装置可对一使用者播放具有一频率差的一诱导声音，其特征在于，该方法包括下列步骤：

根据该使用者的一预估睡眠时间以计算取得N个睡眠周期，其中3≤N≤15；以及

于至少3个睡眠周期的期间，播放该诱导声音，该诱导声音包括一第一阶段、一第二阶段、一第三阶段及一第四阶段，其中：

于该第一阶段，该诱导声音的该频率差以一连续缓降方式由一第一频率差调降至一第二频率差，其中该连续缓降方式以在间隔X秒内调降该频率差，0<X≤10，或每次调降该频率差不超过Y赫兹，0<Y≤1；

于该第二阶段，该诱导声音的该频率差维持在该第二频率差；

于该第三阶段，该诱导声音的该频率差以一连续缓升方式由该第二频率差调升至一第三频率差，其中该连续缓升方式以在间隔Z秒内调升该频率差，0<Z≤10，或每次调升该频率差不超过S赫兹，0<S≤1；以及

于该第四阶段，该诱导声音的该频率差维持在该第三频率差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该第一频率差为a赫兹，该第二频率差为b赫兹，该第三频率差为c赫兹，10≤a≤20，2≤b≤4，10≤c≤20。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该预估睡眠时间根据一预测睡觉时间及一预测起床时间计算取得。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该预测起床时间根据该使用者设定的一闹钟提醒时间来决定。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该预测睡觉时间根据该使用者的一身体晃动状态来决定，该预测起床时间根据该使用者设定的一闹钟提醒时间来决定。

6.一种声音播放装置，可对一使用者播放具有一频率差的一诱导声音，其特征在于，该声音播放装置包括：

一喇叭；以及

一声音播放控制器，与该喇叭电性连接，该声音播放控制器根据该使用者的一预估睡眠时间计算取得N个睡眠周期，3≤N≤15，并于至少3个睡眠周期的期间，控制该喇叭播放该诱导声音，该诱导声音包括一第一阶段、一第二阶段、一第三阶段及一第四阶段，其中：

于该第一阶段，该诱导声音的该频率差以一连续缓降方式由一第一频率差调降至一第二频率差，其中该连续缓降方式以在间隔X秒内调降该频率差，0<X≤10，或每次调降该频率差不超过Y赫兹，0<Y≤1；

于该第二阶段，该诱导声音的该频率差维持在该第二频率差；

于该第三阶段，该诱导声音的该频率差以一连续缓升方式由该第二频率差调升至一第三频率差，其中该连续缓升方式以在间隔Z秒内调升该频率差，0<Z≤10，或每次调升该频率差不超过S赫兹，0<S≤1；以及

于该第四阶段，该诱导声音的该频率差维持在该第三频率差。

7.根据权利要求6所述的声音播放装置，其特征在于，该第一频率差为a赫兹，该第二频率差为b赫兹，该第三频率差为c赫兹，10≤a≤20，2≤b≤4，10≤c≤20。

8.根据权利要求6所述的声音播放装置，其特征在于，该预估睡眠时间根据一预测睡觉时间及一预测起床时间计算取得。

9.根据权利要求8所述的声音播放装置，其特征在于，该预测起床时间根据该使用者设定的一闹钟提醒时间来决定。

10.根据权利要求8所述的声音播放装置，其特征在于，该预测睡觉时间通过检测该使用者的一身体晃动状态来决定，该预测起床时间根据该使用者设定的一闹钟提醒时间来决定。