用于呼吸暂停-低通气指数计算的睡眠状态检测制造技术

公开了装置、系统和方法。所述装置、系统和方法在用户的睡眠时段期间检测关于用户的移动、用户的心脏活动、与用户相关联的音频、或其组合的一个或多个参数；处理所述一个或多个参数以确定用户的睡眠状态，所述睡眠状态是觉醒、睡着或睡眠阶段中的至少一个；以及至少部分地基于所述睡眠状态来计算在睡眠时段期间用户的呼吸暂停

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于呼吸暂停
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低通气指数计算的睡眠状态检测
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求下述的权益和优先权：于2020年3月31日提交的标题为“用于呼吸暂停
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低通气指数计算的睡眠状态检测”的美国临时专利申请No.63/002,585，和于2020年1月31日提交的标题为“用于呼吸暂停
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低通气指数计算的睡眠状态检测”的美国临时专利申请No.62/968,775，其内容通过引用整体并入本文。


[0003]本技术涉及用于睡眠状态检测和考虑睡眠状态的呼吸暂停
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低通气指数(AHI)的确定的装置、系统和方法。

技术介绍

[0004]用户是睡着还是醒着可以被认为是睡眠状态。入睡后，睡眠的特征可以是四个不同的睡眠阶段，这些阶段会在整个晚上发生变化。用户，尤其是健康用户，在睡眠期间通常按顺序在睡眠阶段之间移动多次。睡眠阶段包括N1、N2和N3，统称为非快速眼动阶段和快速眼动。
[0005]阶段N1是最浅的睡眠阶段，其特征在于在大于50％的历元中出现多个频率的一些低振幅波，其中穿插有α波。还可能存在尖锐的顶点波，在眼电图(EOG)信号上的一些缓慢的眼睛移动，和/或脑电图(EEG)信号的频率的总体降低。
[0006]阶段N2是稍微更深的睡眠阶段，并且在混频信号的背景上由睡眠轴和K
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复合波的出现来标记。睡眠纺锤波是较高频率活动(例如，大于12Hz)的突发。K
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复合波是持续约1/>‑
2秒的不同的孤立双极波。
[0007]阶段N3是最深的睡眠阶段，其特征在于在至少20％的时期内出现慢波(例如，1
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2Hz频率)。
[0008]阶段REM是快速眼动睡眠，并且通过在EOG信号中存在明显的活动而变得明显。所记录的EEG信号通常非常类似于阶段N1或甚至觉醒。
[0009]术语睡眠呼吸障碍(SDB)可指其中在睡眠期间存在呼吸暂停(例如，气流停止十秒或更多)和低通气(例如，气流减少至少30％持续10秒或更多，伴随相关的氧去饱和或觉醒)的病症。
[0010]呼吸不稳定性是觉醒或REM睡眠的指示，并且呼吸稳定性是非REM(例如，N1、N2、N3)睡眠的指示。然而，单独的呼吸不稳定性不足以准确地推断睡眠阶段。例如，呼吸不稳定是觉醒或REM睡眠的指示，其也可以作为频繁呼吸事件的结果而发生，例如在睡眠期间发生的呼吸暂停、低通气和呼吸努力相关的觉醒(RERA)。因此，区分主要由呼吸事件驱动的呼吸不稳定时期与真正的觉醒时期是有帮助的。
[0011]尽管气道正压通气呼吸装置可以被配置为实时检测睡眠呼吸障碍(SDB)事件，如呼吸暂停和低通气，但是它们经常基于用户未入睡或用户处于不正确的睡眠阶段而错过检测SDB事件。例如，流的分析可以导致确定用户是否睡着，甚至是什么睡眠阶段。然而，这种
基于流的睡眠阶段存在限制。用基于流的信号精确地区分醒来和睡眠状态可能是困难的。基于流的信号可以被分段，在开始、中间(当去休息室或夜晚中间离开时)和结束时丢失信息。
[0012]感兴趣的是知道用户何时睡觉、用户何时醒来、以及用户同时经过了什么睡眠阶段。在睡眠时段期间由用户通过的各种睡眠阶段的完整表示被称为睡眠图。睡眠图的一个示例应用是SDB严重性指数的计算，称为呼吸暂停
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低通气指数(AHI)。通常计算为呼吸暂停和低通气的总数除以睡眠时间长度的AHI是广泛使用的SDB筛选、诊断和监测工具。然而，这种计算倾向于低估AHI，因为在时段期间的相当长的时间段内，用户可能没有睡着。结果是，如果采用传统的AHI计算，则用户倾向于获得用户的治疗功效的过度乐观的图像。特别是关于基于流的睡眠阶段，它偏向睡眠，所以在觉醒期间发生的SDB事件被错误地计数到AHI中。相反，如果在用户醒着和移动时错误地检测到SDB事件，则AHI可能被过度估计。过度和/或不足估计可能意味着例如呼吸装置的自动设定算法以不利地影响睡眠质量和/或治疗功效的方式来适应治疗。
[0013]计算AHI的更精确的方法是将呼吸暂停和低通气的数量除以用户在时段期间睡着的小时数。为了以这种方式计算AHI，需要知道用户何时睡着，可以从睡眠图获得的知识。然而，纯粹从呼吸流量推断睡眠阶段已被证明是一项困难的任务，其结果是影响AHI计算的准确性，并因此影响用户对呼吸治疗(例如持续气道正压(CPAP)治疗)的基于AHI的监测。
[0014]因此，需要开发用于推断呼吸治疗用户的睡眠的状态和阶段的改进的装置、系统和方法，以便更准确地评估用户的状况和所应用的治疗的功效，这可以通过治疗SDB来改进睡眠结构。

技术实现思路

[0015]根据本专利技术的一些方面，公开了用于基于睡眠状态区分呼吸事件睡眠与觉醒的装置、系统和方法。
[0016]根据本专利技术的一些方面，公开了检测睡眠并向用户提供关于睡眠状态的反馈的装置、系统和方法。
[0017]根据本专利技术的一个实现方式，公开了一种用于检测用户的睡眠状态的方法。该方法包括在用户的睡眠时段期间检测关于用户的移动的一个或多个参数。该方法进一步包括处理一个或多个参数以确定用户的睡眠状态。睡眠状态是觉醒、睡着或睡眠阶段中的至少一个。该方法进一步包括至少部分地基于睡眠状态来计算睡眠时段期间用户的呼吸暂停
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低通气指数。
[0018]根据该实现方式的一些方面，睡眠阶段可以是非REM睡眠、N1睡眠、N2睡眠、N3睡眠或REM睡眠的指示。根据该实现方式的一些方面，响应于在影响用户的呼吸暂停
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低通气指数的计算的一个或多个事件期间睡眠状态被确定为觉醒，忽略所述一个或多个事件。此外，所述一个或多个事件是一个或多个呼吸暂停、一个或多个低通气、或其组合。根据该实现方式的一些方面，一个或多个参数涉及持续时间、频率、强度、用户的移动类型、或其组合。根据该实现方式的一些方面，基于放置在用户上、放置在用户附近、或其组合的一个或多个传感器来测量所述一个或多个参数。加压空气可通过连接到呼吸装置的管和面罩施加到用户的气道。一个或多个传感器中的至少一个传感器可以在管、面罩或其组合之上或之内。至少
一个传感器可包括在管、面罩或其组合之上或之内的惯性测量单元。一个或多个传感器中的至少一个传感器可以包括联接到用户的智能装置内的惯性测量单元。智能装置可以是以下各项中的一个或多个：(1)智能手表、智能电话、活动跟踪器、智能面罩、智能服装、智能床垫、智能枕头、智能床单、智能戒指、或健康监视器，每一个都与所述用户接触；(2)智能扬声器或智能电视，每一个都在所述用户附近；(3)或其组合。根据该实现的一些方面，处理所述一个或多个参数包括处理表示所述一个或多个参数中的至少一个参数随时间变化的信号。
[0019]根据本专利技术的另一实现，公开了一种用于检测用户的睡眠状态的方法。该方法包括在用户的睡眠时段期间检测关于用户的心脏活动的一个或多个参数，这可以包括向用户的气道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：在用户的睡眠时段期间检测关于所述用户的移动的一个或多个参数；处理所述一个或多个参数以确定所述用户的睡眠状态，所述睡眠状态是觉醒、睡着或睡眠阶段中的至少一个；以及至少部分地基于所述睡眠状态来计算在所述睡眠时段期间所述用户的呼吸暂停
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低通气指数。2.如权利要求1所述的方法，其中所述睡眠时段包括将加压空气施加到所述用户的气道的时段。3.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述睡眠阶段包括非快速眼动睡眠、N1睡眠、N2睡眠、N3睡眠、或快速眼动睡眠的指示。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中响应于在影响所述用户的呼吸暂停
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低通气指数的计算的一个或多个事件期间所述睡眠状态被确定为觉醒，忽略所述一个或多个事件。5.如权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个事件是一个或多个呼吸暂停、一个或多个低通气、或其组合。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述一个或多个参数涉及持续时间、周期、速率、频率、强度、用户的移动类型、或其组合。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中基于放置在所述用户上、放置在所述用户附近、或其组合的一个或多个传感器来测量所述一个或多个参数。8.如权利要求7所述的方法，其中加压空气通过连接到呼吸装置的管和面罩施加到所述用户的气道，并且所述一个或多个传感器中的至少一个传感器位于所述管上或所述管内、所述面罩上或所述面罩内、或其组合。9.如权利要求8所述的方法，其中所述至少一个传感器包括运动传感器，所述运动传感器在所述管上或所述管内、在所述面罩上或所述面罩内、或其组合。10.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述一个或多个传感器中的至少一个传感器包括智能装置内的运动传感器。11.如权利要求10所述的方法，其中所述智能装置是以下各项中的一个或多个：(1)智能手表、智能电话、活动跟踪器、智能面罩、智能服装、智能床垫、智能枕头、智能床单、智能戒指、或健康监视器，每一个都与所述用户接触；(2)智能电话、智能扬声器、智能电视、基于雷达的传感器、基于声纳的传感器、基于激光雷达的传感器、或其他非接触式运动传感器，每一个都在所述用户附近；(3)或其组合。12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中处理所述一个或多个参数包括处理表示所述一个或多个参数中的至少一个参数随时间变化的信号。13.一种方法，包括：在用户的睡眠时段期间检测关于用户的心脏活动的一个或多个参数；处理所述一个或多个参数以确定所述用户的睡眠状态，所述睡眠状态是觉醒、睡着或睡眠阶段中的至少一个；以及至少部分地基于所述睡眠状态来计算在所述睡眠时段期间所述用户的呼吸暂停
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低通气指数。
14.如权利要求13所述的方法，其中响应于在影响所述用户的呼吸暂停
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低通气指数的计算的一个或多个事件期间所述睡眠状态被确定为觉醒，忽略所述一个或多个事件。15.如权利要求14所述的方法，其中所述一个或多个事件是一个或多个呼吸暂停、一个或多个低通气、或其组合。16.如权利要求13至15中任一项所述的方法，其中所述一个或多个参数与用户的心率、心率变异性、心输出量、或其组合有关。17.如权利要求16所述的方法，其中在一分钟、五分钟、十分钟、半小时、一小时、两小时、三小时、或四小时的时间段上计算所述心率变异性。18.如权利要求13至17中任一项所述的方法，其中加压空气通过连接到呼吸装置的管和面罩施加到所述用户的气道，并且所述一个或多个传感器中的至少一个传感器位于所述管上或所述管内、所述面罩上或所述面罩内、或其组合。19.如权利要求13至18中任一项所述的方法，其中所述睡眠时段包括将加压空气施加到所述用户的气道的时段。20.如权利要求13至19中任一项所述的方法，其中检测所述一个或多个参数是基于一个或多个流信号、一个或多个音频信号、或其组合的倒谱分析、谱分析、快速傅立叶变换、或其组合。21.一种方法，包括：在所述用户的睡眠时段期间检测关于与用户相关联的音频的一个或多个参数；处理所述一个或多个参数以确定所述用户的睡眠状态，所述睡眠状态是觉醒、睡着或睡眠阶段中的至少一个；以及至少部分地基于所述睡眠状态来计算在所述睡眠时段期间所述用户的呼吸暂停
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低通气指数。22.如权利要求21所述的方法，其中响应于在影响所述用户的呼吸暂停
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低通气指数的计算的一个或多个事件期间所述睡眠状态被确定为觉醒，忽略所述一个或多个事件。23.如权利要求22所述的方法，其中所述一个或多个事件是一个或多个呼吸暂停、一个或多个低通气、或其组合。24.如权利要求21至23中任一项所述的方法，其中所述音频与以下相关联：(1)所述用户的一个或多个移动，(2)连接到呼吸装置的管、面罩或其组合的一个或多个移动，所述呼吸装置被配置为向所述用户施加加压空气，或(3)其组合。25.如权利要求24所述的方法，其中所述检测关于与所述管、所述面罩或其组合的一个或多个运动相关联的音频的一个或多个参数是基于一个或多个流信号、一个或多个音频信号、或其组合的倒谱分析、谱分析、快速傅立叶变换、或其组合。26.如权利要求21至25中任一项所述的方法，其中基于管、面罩或连接到所述管和设备并且向所述用户的气道提供加压空气的设备内的一个或多个麦克风来检测所述音频。27.一种方法，包括：在将加压空气施加到用户气道的时段期间检测与用户相关联的多个参数，其中所述多个参数中的每个参数与至少一个模态相关联，并且所述多个参数覆盖多个模态；处理所述多个参数以确定所述用户的睡眠状态，所述睡眠状态是觉醒、睡着或睡眠阶段中的至少一个；以及
至少部分地基于所述睡眠状态来计算所述时段期间所述用户的呼吸暂停
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低通气指数。28.如权利要求27所述的方法，其中所述模态包括所述用户的运动、所述加压空气的流动、所述用户的心脏活动、以及与所述用户相关联的音频。29.如权利要求27和28中任一项所述的方法，其中响应于在影响所述用户的呼吸暂停
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低通气指数的计算的一个或多个事件期间所述睡眠状态被确定为觉醒，忽略所述一个或多个事件。30.如权利要求29所述的方法，其中所述一个或多个事件包括一个或多个呼吸暂停、一个或多个低通气、或其组合。31.如权利要求27至30中任一项所述的方法，其中处理所述多个参数进一步包括：确定基于与所述两个或更多个模态中的第一模态相关联的所述多个参数中的一个或多个参数不能确定所述用户的睡眠状态；以及处理与所述两个或更多个模态中的第二模态相关联的所述多个参数中的一个或多个参数以确定所述用户的睡眠状态。32.如权利要求31所述的方法，其中确定不能确定所述用户的所述睡眠状态是基于阈值确定度量得到满足。33.如权利要求32所述的方法，其中所述阈值确定度量是基于所述多个参数中与睡眠状态、睡眠阶段、或其组合有冲突的两个或更多个参数。34.如权利要求33所述的方法，其中所述两个或更多个冲突参数来自所述两个或更多个模态。35.如权利要求27至34中任一项所述的方法，其中通过忽略基于低质量数据导出的参数和/或将增加的权重给予从较高质量数据提取的参数来解决两个或更多个冲突参数之间的冲突。36.如权利要求35所述的方法，其中所述阈值确定度量是基于在将所述加压空气施加到所述用户的所述气道的一个或多个先前时段期间与所述用户相关联的多个先前参数。37.如权利要求27至36中任一项所述的方法，其中所述处理由基于监督机器学习、深度学习、卷积神经网络、或递归神经网络中的一个或多个的睡眠分段分类器来执行。38.如权利要求27至37中任一项所述的方法，其中处理所述多个参数是基于来自所述多个模态中的选定的两个或更多个模态的所述多个参数的子集，所述选定的两个或更多个模态是根据基于数据质量的加权来选择的。39.一种系统，包括：一个或多个传感器，其被配置成在所述用户的睡眠时段期间检测关于用户的移动的一个或多个参数；存储器，其存储有机器可读指令；以及控制系统，其包括被配置来执行所述机器可读指令的一个或多个处理器，以：处理所述一个或多个参数以确定所述用户的睡眠状态，所述睡眠状态是觉醒、睡着或睡眠阶段中的至少一个；以及至少部分地基于所述睡眠状态来计算在所述睡眠时段期间所述用户的呼吸暂停
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低通气指数。
40.如权利要求39所述的系统，其中响应于在影响所述用户的呼吸暂停
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低通气指数的计算的一个或多个事件期间所述睡眠状态被确定为觉醒，忽略所述一个或多个事件。41.如权利要求40所述的系统，其中所述一个或多个事件是一个或多个呼吸暂停、一个或多个低通气、或其组合。42.如权利要求39至41中任一项所述的系统，其中所述一个或多个参数涉及持续时间、周期、速率、频率、强度、用户的移动类型、或其组合。43.如权利要求42所述的系统，其中所述至少一个传感器放置在所述用户上，放置在所述用户附近、或其组合。44.如权利要求43所述的系统，进一步包括：呼吸装置，其具有联接到所述用户的管和面罩，其中加压空气通过所述管和所述面罩施加到所述用户的气道，并且所述一个或多个传感器中的至少一个传感器在所述管上或所述管内、在所述面罩上或所述面罩内、或其组合。45.如权利要求39至44中任一项所述的系统，其中所述一个或多个传感器包括运动传感器，所述运动传感器在所述管上或所述管内、在所述面罩上或所述面罩内、或其组合。46.如权利要求39至45中任一项所述的系统，其中所述一个或多个传感器中的至少一个传感器包括智能装置内的运动传感器。47.如权利要求46所述的系统，其中所述智能装置是以下各项中的一个或多个：(1)智能手表、智能电话、活动跟踪器、智能面罩、智能服装、智能床垫、智能枕头、智能床单、智能戒指、或健康监视器，每一个都与所述用户接触；(2)智能扬声器或智能电视，每一个都在所述用户附近；(3)或其组合。48.如权利要求39至47中任一项所述的系统，其中处理所述一个或多个参数包括处理表示所述一个或多个参数中的至少一个参数随时间变化的信号。49.一种系统，包括：至少一个传感器，其被配置为在所述用户的睡眠时段期间检测关于所述用户的心脏活动的一个或多个参数；存储器，其存储有机器可读指令；以及控制系统，其包括被配置来执行所述机器可读指令的一个或多个处理器，以：处理所述一个或多个参数以确定所述用户的睡眠状态，所述睡眠状态是觉醒、睡着或睡眠阶段中的至少一个；以及至少部分地基于所述睡眠状态来计算在所述睡眠时段期间所述用户的呼吸暂停
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低通气指数。50.如权利要求49所述的系统，其中响应于在影响所述用户的呼吸暂停
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低通气指数的计算的一个或多个事件期间所述睡眠状态被确定为觉醒，忽略所述一个或多个事件。51.如权利要求50所述的系统，其中所述一个或多个事件是一个或多个呼吸暂停、一个或多个低通气、或其组合。52.如权利要求39至51中任一项所述的系统，其中所述一个或多个参数与用户的心率、心率变异性、心输出量、或其组合有关。53.如权利要求52所述的系统，其中在一分钟、五分钟、十分钟、半小时、一小时、两小时、三小时、或四小时的时间段上计算所述心率变异性。
54.如权利要求39至53中任一项所述的方法，进一步包括：呼吸装置，其具有联接到所述用户的管和面罩，其中加压空气通过所述管和所述面罩施加到所述用户的气道，并且所述一个或多个传感器中的至少一个传感器在所述管上或所述管内、在所述面罩上或所述面罩内、或其组合。55.如权利要求54所述的系统，其中所述至少一个传感器是麦克风。56.如权利要求55所述的系统，其中检测所述一个或多个参数是基于由所述话筒检测的一个或多个流信号、一个或多个音频信号、或其组合的倒谱分析、谱分析、快速傅立叶变换、或其组合。57.一种系统，包括：一个或多个传感器，其被配置成在所述用户的睡眠时段期间检测关于与所述用户相关联的音频的一个或多个参数；存储器，其存储有机器可读指令；以及控制系统，其包括被配置来执行所述机器可读指令的一个或多个处理器，以：处理所述一个或多个参数以确定所述用户的睡眠状态，所述睡眠状态是觉醒、睡着或睡眠阶段中的至少一个；以及至少部分地基于所述睡眠状态来计算在所述睡眠时段期间所述用户的呼吸暂停
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低通气指数。58.如权利要求57所述的系统，其中响应于在影响所述用户的呼吸暂停
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低通气指数的计算的一个或多个事件期间所述睡眠状态被确定为觉醒，忽略所述一个或多个事件。59.如权利要求58所述的系统，其中所述一个或多个事件是一个或多个呼吸暂停、一个或多个低通气、或其组合。60.如权利要求57至59中任一项所述的方法，进一步包括：呼吸装置，其具有联接到所述用户的管和面罩，其中所述音频与以下相关联：(1)所述用户的一个或多个移动，(2)连接到所述呼吸装置的所述管、所述面罩、或其组合的一个或多个移动，所述呼吸装置被配置为向所述用户施加加压空气，或(3)其组合。61.如权利要求60所述的系统，其中所述检测关于与所述管、所述面罩、或其组合的一个或多个运动相关联的音频的一个或多个参数是基于一个或多个流信号、一个或多个音频信号、或其组合的倒谱分析、谱分析、快速傅立叶变换、或其组合。62.如权利要求57至61中任一项所述的方法，进一步包括：呼吸装置，其具有联接到所述用户的管和面罩，其中，所述一个或多个传感器是管、面罩或连接到所述管和所述设备并且向所述用户的气道提供加压空气的设备内的一个或多个麦克风。63.一种系统，包括：一个或多个传感器，其被配置为在将加压空气施加到用户的气道的时段期间检测与所述用户相关联的多个参数，其中所述多个参数中的每个参数至少与一个模态相关联，并且所述多个参数覆盖多个模态；存储器，其存储有机器可读指令；以及控制系统，其包括被配置来执行所述机器可读指令的一个或多个处理器，以：
处理所述多个参数以确定所述用户的睡眠状态，所述睡眠状态是觉醒、睡着或睡眠阶段中的至少一个；以及至少部分地基于所述睡眠状态来计算所述时段期间所述用户的呼吸暂停
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低通气指数。64.如权利要求63所述的系统，其中所述模态包括所述用户的运动、所述加压空气的流动、所述用户的心脏活动、以及与所述用户相关联的音频。65.如权利要求63至64中任一项所述的系统，其中响应于在影响所述用户的呼吸暂停
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低通气指数的计算的一个或多个事件期间所述睡眠状态被确定为觉醒，忽略所述一个或多个事件。66.如权利要求65所述的系统，其中所述一个或多个事件包括一个或多个呼吸暂停、一个或多个低通气、或其组合。67.如权利要求63至66中任一项所述的系统，其中所述控制系统进一步被配置来执行所述机器可读指令以进一步处理多个参数，以：确定基于与所述两个或更多个模态中的第一模态相关联的所述多个参数中的一个或多个参数不能确定所述用户的睡眠状态；以及处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔，
申请(专利权)人：瑞思迈传感器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：