一种基于用户放松状态评估的律动控制方法及使用其的系统和床垫与流程

本发明涉及睡眠领域，具体涉及一种律动控制方法及使用其的系统和床垫。

背景技术：

1、为了提高用户的睡眠体验和舒适度，智能床垫上设有律动组件，通过对律动组件内的空气弹簧进行充放气来对用户施加律动体感，有利于用户放松并快速入眠。律动组件的运行参数可调，使得用户能获得差异化的律动体验，但现有的智能床垫只能按照预设的程序实施律动，导致智能床垫智能根据预设的程序运行，无法根据用户的实际情况进行适应性调节，进而导致律动体验不能满足用户实际需求，影响使用体验。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供一种基于用户放松状态评估的律动控制方法及使用其的系统和床垫，通过收集用户信息来获得指导律动组件运行的基础参数，通过检测用户实时生理数据来对用户状态进行评级并对基础参数进行适配修正，使得律动体验符合用户实际需求，有效提升使用体验。

2、本发明通过以下方式实现：一种基于用户放松状态评估的律动控制方法，用于控制律动组件，所述方法通过以下步骤实现：

3、第一步，收集用户信息，在基础数据库内对比获得用于控制律动组件的基础参数；

4、第二步，对用户由安静状态向深度放松状态转变过程中的心率数据和呼吸频率数据进行监测采集，并通过计算获得放松参数组；

5、第三步，对处于放松过程中的用户进行间断式监测，获得用户的实时心率数据和实时呼吸频率数据，并通过放松参数组计算获得放松指数；

6、第四步，设定多级放松阈值并对放松指数进行评级，根据评级结果调节律动组件的运行模式；

7、第五步，律动组件以选定的运行模式完成动作后转入第三步，直至达到预设的运行总时长后关闭。

8、通过收集用户信息来获得指导律动组件运行的基础参数，确保基础参数与用户自身情况匹配，进而确保律动组件在基础参数指导运行下提供的律动体感能对用户起到较好的放松效果和助眠效果，进一步地，通过检测用户躺卧时的实时生理数据来对用户状态进行评级，进而对基础参数进行适配修正，使得基础参数能与用户的实时状态进行关联，确保律动组件输出的律动体验符合用户实时需求，有效提升使用体验。通过收集用户信息来选定与其匹配的基础参数，再通过收集实时生理数据来对基础参数进行修正，进而确保用户获得与自身关联的个性化律动体验并有效促进放松和入眠，提升使用效果。放松状态导致心率变异性增加的主要原因是基于自主神经系统的调节机制，特别是副交感神经系统的活跃。心率变异性，简称hrv)，是指心跳间隔时间的变化程度，它反映了心脏对环境和身体内部变化的响应能力。在放松状态下，副交感神经系统占据主导地位，它释放的信号有助于降低心率，使心脏活动变得更加平稳和柔和。这种平稳并非一成不变，而是表现为一种有节奏的、自然的波动。这种波动使得心跳间隔时间在一定时间周期内发生变化，且变化的差异相对较大，从而增加了心率变异性。以数值示例来解释，假设一个人在紧张状态下，其心率可能维持在90次/分钟，且心跳间隔时间相对固定，变化不大。而在放松状态下，虽然平均心率可能仍然接近90次/分钟，但心跳间隔时间却会出现较大的波动，比如有时为0.65秒，有时为0.7秒，有时为0.6秒等，这种波动就导致了心率变异性的增加。呼吸变异性参数也具有与心率变应性参数相同的功能指向，通过将心率变异性参数和呼吸变异性参数进行结合来更准确地展现用户的放松状态。

9、作为优选，在第一步中，所述基础数据库内包括若干数据组，所述数据组包括用户信息以及与用户信息对应的基础参数，所述基础数据库通过收集的用户信息获得对应的数据组，进而获得对应的基础参数。基础数据库内存储有若干组对应的用户信息和基础参数，方便通过用户信息寻找对应的基础数据，确保律动组件获得与用户使用需求近似的律动体验，通过减小基础数据的后续修正幅度，确保律动体验满足用户的个性化需求。

10、作为优选，所述用户信息包括用户的性别信息、年龄信息、身高信息以及体重信息。基础数据库通过对大量样本数据进行收集归类，使得用户可以通过自身信息来获得对应的基础数据，有效缩短用户获取对应基础数据的时长，进而有效减小基础数据的修正幅度，提升基础数据与用户匹配性。

11、作为优选，所述基础参数包括律动组件的最大气压、动作部位、预设抬升高度、基础频率以及动作时长。基础参数包括多个维度的参数，通过增加参数维度来确保律动组件产生多样化的律动刺激，进而满足用户的放松和助眠需求。

12、作为优选，在第二步中，所述放松参数组包括心率变异性最大值hrv_max和心率变异性最小值hrv_min，通过以下步骤获得：首先，收集转变过程中的心率数据；之后，将转变过程划分为多个单元时间段，对各单元时间段内相邻心跳间时间间隔时长进行统计并形成单元心率数据集；再后，对单元心率数据集内数据依次进行累加平均计算、方差计算和标准差计算后获得单元心率变异性参数；最后，对计算获得的单元心率变异性参数进行比较并获得心率变异性最大值hrv_max和心率变异性最小值hrv_min。通过获得心率变异性最大值hrv_max和心率变异性最小值hrv_min来为后续实时监测获得的实时心率异变性平均数提供参考依据，进而根据用户自生理情况来判定放松程度，防止因原始数据与用户无关而发生无法精确判定用户放松程度的情况。

13、作为优选，在第二步中，所述放松参数组包括呼吸频率最大值rf_max和呼吸频率最小值rf_min，通过以下步骤获得：首先，收集转变过程中的呼吸数据；之后，将转变过程划分为多个单元时间段，对各单元时间段内呼吸频率进行统计并形成单元呼吸数据集；再后，对单元呼吸数据集内数据累加平均计算后获得单元呼吸频率参数；最后，对计算获得的单元呼吸频率参数进行比较并获得呼吸频率最大值rf_max和呼吸频率最小值rf_min。通过获得呼吸频率最大值rf_max和呼吸频率最小值rf_min来为后续实时监测获得的实时呼吸频率平均数提供参考依据，进而根据用户自生理情况来判定放松程度，防止因原始数据与用户无关而发生无法精确判定用户放松程度的情况。

14、作为优选，在第三步中，设定单元监测时长以及设置在相邻单元监测时长之间的停运时长，对用户进行间断式监测，所述单次监测时长包括至少两个连续设置单元时间段，利用监测收集各单元时间段内的实时心率数据和实时呼吸频率数据并分别计算获得实时心率异变性平均数hrv_current和实时呼吸频率平均数rf_current，并在转化形成与所述单元监测时长对应的放松指数relax。通过间断式监测用户的实时生理数据，既对用户在睡眠过程中的各个时段进行有效监测，进而通过获得对应时间段的放松指数来评判用户的放松程度，还能通过间断式监测来减小数据梳理量，并确保用户的放松程度变化被及时发现并为改变基础参数提供依据。实时监测的生理数据包括实时心率数据和实时呼吸频率数据，通过上述数据来分别计算获得实时心率异变性平均数hrv_current和实时呼吸频率平均数rf_current，进而计算获得放松指数relax，使得放松指数relax与用户的实时心率数据和实时呼吸数据深度关联。

15、作为优选，通过以下公式计算放松指数relax：

16、

17、计算实时心率异变性平均数hrv_current在心率变异性最大值hrv_max和心率变异性最小值hrv_min之间的位置以及实时呼吸频率平均数rf_current在呼吸频率最大值rf_max和呼吸频率最小值rf_min之间的位置，进而获得用于体现用户放松程度的放松指数relax。一方面，当用户越放松时，实时心率异变性平均数hrv_current越大，则实时心率异变性平均数hrv_current与心率变异性最小值hrv_min间差值越大，进而确保放松指数relax增大；另一方面，当用户越放松时，实时呼吸频率平均数rf_current越小，则实时呼吸频率平均数rf_current与呼吸频率最大值rf_max之间的差值越大，进而确保放松指数relax增大。通过合理设置公式来确保心率异变性和呼吸频率分别向利于放松的表现靠拢时，放松指数relax也会因此而增大，进而体现出用户放松的特征。

18、作为优选，对单元时间段内实时心率数据中相邻心跳间时间间隔时长进行统计并依次进行累加平均计算、方差计算和标准差计算后获得实时单元心率变异性参数，所述实时单元心率变异性参数通过累加平均获得实时异变性平均数hrv_current，当实时单元心率变异性参数大于心率变异性最大值hrv_max时，该实时单元心率变异性参数被修正为心率变异性最大值hrv_max，当实时单元心率变异性参数小于心率变异性最小值hrv_min时，该实时单元心率变异性参数被修正为心率变异性最小值hrv_min。为了防止部分数据出现偏差过大的情况，对计算获得的且偏差过大的实时心率异变性平均数hrv_current进行修正，将超出预设范围的实时心率异变性平均数hrv_current均修正为心率变异性最小值hrv_min或心率变异性最大值hrv_max，既能通过增大数据浮动来确保放松指数relax发生相应变化，还通过限定浮动范围来防止放松指数relax因个别数据偏差过大而影响后续运行时的准确性。

19、作为优选，对单元时间段内实时呼吸频率数据通过累加平均后获得实时单元呼吸频率参数，所述实时单元呼吸频率参数通过累加平均获得实时呼吸频率平均数rf_current，当实时单元呼吸频率参数大于呼吸频率最大值rf_max时，该实时单元呼吸频率参数被修正为呼吸频率最大值rf_max，当实时单元呼吸频率参数小于心率变异性最小值hrv_min时，该实时单元呼吸频率参数被修正为呼吸频率最小值rf_min。为了防止部分数据出现偏差过大的情况，对计算获得的且偏差过大的实时呼吸频率平均数rf_current进行修正，将超出预设范围的实时呼吸频率平均数rf_current均修正为呼吸频率最大值rf_max或心率变异性最小值hrv_min，既能通过增大数据浮动来确保放松指数relax发生相应变化，还通过限定浮动范围来防止放松指数relax因个别数据偏差过大而影响后续运行时的准确性。

20、作为优选，在第四步中，所述律动组件包括第二空气弹簧层以及完整覆盖在第二空气弹簧层上方的第一空气弹簧层，所述多级放松阈值包括逐级增大的一级放松阈值th1_relax和二级放松阈值th2_relax，当relax＜th1_relax时，控制律动组件以模式一运行，当th1_relax≤relax＜th2_relax时，控制律动组件以模式二运行，当th2_relax≤relax时，控制律动组件以模式三运行。通过设置一级放松阈值th1_relax和二级放松阈值th2_relax来对放松指数relax进行评判，进而以此为依据对基础参数进行调整并对用户施加不同模式的律动刺激，确保用户获得与其实时情况匹配的律动刺激并尽快放松入眠。通过设置合理的一级放松阈值th1_relax和二级放松阈值th2_relax作为律动组件在不同模式下切换运行的依据，通过在各模式下对基础参数进行差异化调整来确保用户获得与自身情况匹配的律动刺激，进而提升放松和助眠效果。

21、作为优选，处于模式一时，第一空气弹簧层和第二空气弹簧层同时充放气，第一空气弹簧层在预设抬升高度的0-100％间升降切换，第二空气弹簧层的气压在高出标准大气压8kpa-20kpa的区间内升降切换，充放气频率为基础频率，动作部位与用户的腰部和背部对应，持续时间为10％-30％的动作时长，若用户处于非躺卧状态，则第一空气弹簧层的抬升高度上限降低50％，第二空气弹簧层的气压上限降低50％。当relax＜th1_relax时，用户的放松程度底，需要通过较大的律动刺激来缓解用户疲劳，通过第一空气弹簧层和第二空气弹簧层同时充放气来增大放松刺激，通过律动来放松肌肉，进而有效提供放松效果。

22、作为优选，处于模式二时，第一空气弹簧层在预设抬升高度的0-80％间升降切换，第一空气弹簧层的充放气频率为100％-110％的实时呼吸频率平均数rf_current，第二空气弹簧层在高出标准大气压15kpa的气压下保持恒压状态，动作部位与用户的肩部、臀部、腰部和背部对应，持续时间为10％-30％的动作时长，律动幅度由预设抬升高度的80％向50％逐渐递减，若用户处于非躺卧状态，则第一空气弹簧层的抬升高度上限降低50％。当th1_relax≤relax＜th2_relax时，用户放松程度适中，可以适当减小律动刺激，进而通过律动来调整用户呼吸结构，并舒缓放松肌肉，利于用户在放松状态下向转为入眠。

23、作为优选，处于模式三时，关闭第一空气弹簧层，第二空气弹簧层的气压在高出标准大气压8kpa-20kpa的区间内升降切换，第一空气弹簧层的充放气频率为90％-100％的实时呼吸频率平均数rf_current，动作部位与用户的肩部、臀部、腿部、腰部和背部对应，持续时间为10％-30％的动作时长，若用户处于非躺卧状态，则第二空气弹簧层的气压上限降低50％。当th2_relax≤relax时，用户处于放松状态，通过提供轻微的律动刺激来引导用户快速入眠，防止用户因接收较大的律动刺激而发生清醒的情况。

24、一种系统，包括用户数据采集模块、生理数据采集模块、律动模块、数据存储模块、压力检测模块以及处理模块。用户数据采集模块用于收集用户信息并向处理模块传递；生理数据采集模块用于采集用户的生理数据并向处理模块传递，生理数据包括心率数据和呼吸数据；律动模块接收处理模块发送的指令并运行；数据存储模块用于存储基础数据库、吸频率频率最大值rf_max、呼吸频率最小值rf_min、心率变异性最大值hrv_max、心率变异性最小值hrv_min、实时呼吸频率平均数rf_current、实时心率异变性平均数hrv_current、多级放松阈值以及律动组件在各模式下对基础参数的转换方式；压力检测模块监测各区域受压情况，并向处理模块输送各区域受压变化数据，以协助处理模块推算用户姿态；处理模块根据用户数据采集模块提供的用户信息在基础数据库内比较获得对应的基础参数，根据生理数据采集模块提供的生理数据计算获得放松指数，并在与多级放松阈值比较后对律动模块发送对应模式的指令。系统通过收集的用户信息从基础数据库内获得与符合用户使用体验需求的基础数据，在系统运行时对用户进行实时生理数据监测并计算获得放松指数，利用放松指数与多级放松阈值比较来选定律动组件的运行模式，确保系统能根据用户实时状态对律动组件进行实时调整，进而提升系统的放松助眠效果。

25、一种床垫，包括垫体和控制盒，所述垫体内设有律动组件，所述律动组件包括自上而下依次叠置的第一空气弹簧层和第二空气弹簧层，控制盒控制第一空气弹簧层和第二空气弹簧层独立运行，以使律动组件可在多样的模式间切换运行。设置可独立运行的第一空气弹簧层和第二空气弹簧层，通过两者配合实现多种律动模式间切换，通过设置多样的律动体验来满足用户差异化需求，确保用户实时生理数据能与律动组件的运行状态相互关联，提升放松助眠效果。

26、作为优选，所述第一空气弹簧层和第二空气弹簧层的竖向投影完成重合，使得床垫顶面各区域均能通过第一空气弹簧层和第二空气弹簧层配合运行来获得对应的律动刺激，进而提升律动刺激的多样性，满足用户的个性化需求。

27、作为优选，所述第一空气弹簧层的顶面被第一舒适层完成覆盖，第一舒适层既起到遮挡第一空气弹簧顶面的作用，减小异物感，还能利用自身形变来与用户表面贴合，提升用户躺卧舒适性。

28、作为优选，第二空气弹簧层的顶面被第二舒适层完整覆盖，第二舒适层既起到遮挡第二空气弹簧顶面的作用，减小异物感，还能提升支撑舒适性。

29、作为优选，第一空气弹簧层下方设有压力检测层。压力检测层用于检测床垫各区域的受压状态，进而利于判定用户睡姿，进而对律动组件运行调整提供参考依据。

30、作为优选，所述第一空气弹簧层和第二空气弹簧层间设有生理数据监测器。生理数据监测器用于实时检测用户的生理数据，并为计算获得放松指数relax提供数据支持。

31、本发明的突出有益效果：通过收集用户信息来获得指导律动组件运行的基础参数，确保基础参数与用户自身情况匹配，进而确保律动组件在基础参数指导运行下提供的律动体感能对用户起到较好的放松效果和助眠效果，进一步地，通过检测用户躺卧时的实时生理数据来对用户状态进行评级，进而对基础参数进行适配修正，使得基础参数能与用户的实时状态进行关联，确保律动组件输出的律动体验符合用户实时需求，有效提升使用体验。通过收集用户信息来选定与其匹配的基础参数，再通过收集实时生理数据来对基础参数进行修正，进而确保用户获得与自身关联的个性化律动体验并有效促进放松和入眠，提升使用效果。