具体实施方式

图1示意性地示出了根据所公开的实施例的一种睡眠姿势训练装置2。 装置2包括处理系统100、方位传感器4和刺激发生器6。处理系统100可以 包括印刷电路板(PCB)，方位传感器4和刺激发生器6连接到该印刷电路 板。可以将处理系统100理解为控制睡眠姿势训练装置2的运行。睡眠姿势 训练装置2可以包括用于将该装置正确地放置在人身上的方位装置8，例如 在装置激活后会发光的LED灯。装置2可以被附于人的躯干上。

方位传感器4被配置为输出指示人的躯干的。方位的信号。方位传感 器优选地包括加速度计，例如三轴加速度计。加速度计可以是例如在 WO2007/061756A2中所描述的MEMS(微机电系统)加速度计。

刺激发生器6被配置为向人提供刺激，用于诱导人改变他或她的位置。 刺激发生器6可以包括振动发生器，并且该刺激可以是对人的身体的振觉刺 激，例如对人的躯干，例如人的胸部的刺激。特别地，振动发生器可以是纽 扣振动电机，也称为无轴或薄饼振动电机，其直径通常在8至12mm之间。 其他类型的刺激包括弱电流或声音。

睡眠姿势训练装置2还可包括电源(未示出)，例如不可充电的电池， 例如纽扣电池，特别是CR2032电池(参考国际标准IEC 60086-3)。

而且，睡眠姿势训练装置2可以包括用于响应于人的交互而接通和断 开该装置的装置(未示出)。

睡眠姿势训练装置2可以被体现为包括姿势传感器4、刺激发生器6 和处理系统100的单个垫状装置。这种垫装置可以具有大约4cm乘4cm乘1 cm的尺寸。在一个示例中，睡眠姿势训练装置2包括用于将睡眠姿势训练装 置2粘附到人的身体的粘合表面。就在人入睡之前，他或她可以在垫上粘贴 双面医用胶带，并且将垫粘贴到他的身体上，例如粘贴到胸部上。

处理系统100被配置为确定人的躯干的方位是否在预定的方位范围之 外。因此，处理系统100可能已经预先存储了该方位范围。可选地，人能够 在使用装置2之前设置该方向范围。该方位范围可以理解为其中可能存在重 大健康问题的范围，例如打鼾或(夜间)胃食管反流。

图2示出了由睡眠姿势训练装置2执行的，更具体地，由处理系统100 执行的方法的一些步骤。

作为可选步骤，睡眠姿势训练装置2可以确定人是否处于浅层睡眠阶 段。通常对于睡眠姿势训练装置，有益的是，当人在预定的方位范围内时， 在睡眠周期的浅层睡眠阶段期间产生刺激，以获得最佳结果。已知这种浅层 睡眠阶段在睡眠期间会发生几次，有时称为N1和N2睡眠阶段，因为N3是 深度睡眠阶段，R是REM睡眠阶段，W是清醒的。在浅层睡眠阶段，人更 容易受到刺激影响，而在深度睡眠阶段，刺激可能没有作用或可能唤醒人。

可以使用各种方式来评估人的睡眠阶段。

一种检测人的睡眠阶段的先进直接方法是使用加速度计，该加速 度计可以(但不一定)与方位传感器4相同。当将方向传感器直接应用于人 的胸部，例如人的胸骨时，加速度计4能够被用于导出人的呼吸速率变化。 这个方法将参考图5A和图5B更详细地进行描述。

应当注意，如果要确定的话，睡眠阶段的确定可以在产生刺激之前的 任何时间点进行。

回到图2，作为下一步，处理系统100从方位传感器4接收指示人的 方位的信号，并且确定人的方位是否在方位范围内。如果不是，则处理系统 100继续确定人的方位，并且可选地确定睡眠阶段。

如果人的方位在方位范围内，则可以触发刺激发生器6以使施加到人 的身体的刺激的产生。刺激可以是单个振动或一组振动，如将在下面更详细 地描述的。

一旦第一次确定人是处于方位范围内，则处理系统可以以(规律的) 时间间隔确定人的方位并且以较高的频率确定人的方位。仅当以这种更频繁 的确定人处于方位范围内达预定次数时，处理系统才可以触发刺激发生器以 产生刺激。这种实施方式避免了过早施加刺激，例如人仅在短时间内转向特 定一侧的情况下。确定方位的规律的时间间隔可以例如是约1分钟，并且如 果确定人处于方位区域中，则可以在该分钟内确定更多次方位，例如，每4 秒。仅当许多这样的更频繁的确定结果是发现人处于方位区域时，才可以施 加刺激。

由处理系统100所应用的方位范围可以被定义为方位角的范围。

在本公开的一个实施例中，处理系统100应用绕人的纵轴不对称的预 定的躯干方位区域，以训练人在他的右侧或左侧入睡。

图3A至图3H是如何使用具有垂直轴的方案来查看预定的躯干方位 范围O的示意图，该垂直轴有时称为笛卡尔坐标方案。应当理解，可以通过 合适的一套转换和旋转将例如极坐标方案或替代方案的其他表示推导为与图 3A-3E相同的方案。

图3A和图3B分别是使用垫子C支撑头部躺在床B上的人分别在x-z 平面和y-z平面的示意图。睡眠姿势训练装置2被示出为附接到人P的躯干T， 并且被认为处于x-z平面和y-z平面的原点。x-z平面和y-z平面的象限以半 轴为界，根据笛卡尔方案的惯例分别表示为XZ-1至XZ-4和YZ-1至YZ-4。

睡眠姿势训练装置2的一个实施例使得能够刺激人以基本上在他的左 侧而不是在他的右侧或背部(仰卧位)睡觉。已经证明，基本在左侧睡觉对 减少睡眠期间的胃食管反流是有益的。为此，预定的躯干方位范围O使得在 与在y方向上处于仰卧位的人P的躯干T的纵轴垂直的x-z平面中，当如图 3C和图3D中所示的在沿着从人P的躯干T到脚的纵向y轴的方向上观察时， 与x-z平面的左上象限XZ-2比，在x-z平面的右上象限XZ-1的更大部分上提供刺激。优选地，还是如图3C和图3D所示，在x-z平面的基本上整个右 上象限提供第一刺激，并且在x-z平面的左上象限的至少一部分不提供刺激。 作为以此方式限定的躯干方位范围的结果，当人P的躯干朝向右上象限XZ-1 方位时，刺激将主要应用于人P，如将参考图4A和图4B进一步详细描述的。

为了也触发对躯干的其他不太有利方向的刺激，预定的躯干方向范围 O扩展到左上象限XZ-2和右下象限XZ-4，以训练人P采取最佳睡眠姿势， 以在睡眠过程中减少或避免胃食管反流。扩展到左上象限XZ-2可能有利于避 免或减少胃食管反流和打鼾，因为不处于仰卧位时打鼾最有可能减少。

在图3E中，另外示出了可以在y-z平面中限定躯干方位范围O，使 得在y-z平面的左上象限YZ-2和y-z平面的右上象限YZ-1中的至少一个象 限的至少一部分中不提供刺激。这使得可以灵活地决定何时应在这个方向上 提供或不提供刺激。例如，当人P在y-z平面中处于某些姿势时，例如当人 起床或正在阅读时，即醒着，处于直立姿势时，不应该提供刺激。对于其他 情况，例如当人使用多个垫子C时，在人睡着时仍应该提供刺激。

在一个有利的实施例中，如图3D中所示，躯干方位范围覆盖了x-z 平面的整个右上象限XZ-1，并且以45度或更小的角度θ₁，例如以30度或 20度，延伸到XZ-2象限。躯干方位范围也可以以90度或更小的角度θ₂，例 如以70度、45度或20度延伸到XZ-4象限。对于y-z平面，可以应用其他角 度，例如z轴一侧或两侧上的75度或更小的角度。

在三个维度上，躯干方位范围形成金字塔，其顶点位于睡眠姿势训练 装置2中或其附近。

在又一个实施例中，预定的躯干方位范围O基本上完全覆盖右上象限 XZ-1，但不彻底。这个实施例的优点在于，允许人P在睡眠姿势上具有一定 的灵活性，而无需接触刺激信号来改变睡眠姿势。尤其是，有些人希望能够 灵活地平躺或稍微朝右侧睡觉。方位范围的构造，特别是在右上象限XZ-1 中，是在有效防止或减少睡眠过程中的反流和睡眠姿势灵活性(即用户舒适 度，因此装置实际上有更大的使用可能性)之间的权衡。

图3F-3H提供了各种实施例，其中方位范围O覆盖右上象限XZ-1的 大部分。

在图3F中，示出了预定的方位范围O覆盖右上象限XZ-1的大部分。 与正x轴的夹角θ_3a可以例如大于60度，例如70度，使得角度θ_3b为30度 甚至20度。因此，处于仰卧姿势或甚至略微朝向他的右侧的人P将不会接收 到刺激信号。

图3G和3H分别示出了预定的方位范围O覆盖右下象限XZ-4的全 部和大部分。因此，人P也不应该以过多朝向他的右侧的方式躺在他的腹部 上。在图3H中，预定方位范围相对于x-z平面中的x轴基本对称。在一个实 施例中，角度θ_3a和θ₄大于60度，例如，为70度或更高。

图4A和图4B是使用来自图3D的预定方位范围的睡眠姿势训练装置 2的运行的图示。

图4A示出了人将他的躯干T向左转的情况。如图所示，躯干T的方 位与z轴形成一个角度α，该角度由睡眠姿势训练装置2的方位传感器4的 信号确定，并且通过处理系统100确定在预定的躯干方位范围O之外。因此， 对于减少胃食管反流的这种特定应用，由于人P主要在他的左侧，因此处理 系统100将不会触发刺激发生器6产生刺激信号。

如图4B所示，当在睡眠过程中，人P转身时，处理系统100将根据 方位传感器4的信号检测到角度α已经发生变化，并且现在处于预定的躯干方 位范围O中。因此，处理系统100触发刺激发生器6以产生刺激信号，并且 将其应用到人P的躯干T上，以促使人P改变其朝向他的左侧的方向，从而 减少发生回流的改变。如上所述，在一个特定的应用中，处理系统100将考 虑人P的睡眠阶段，使得装置2将仅在人P的浅层(较轻的)睡眠阶段中产 生刺激信号。

图4C和图4D是使用来自图3H的预定方位范围的睡眠姿势训练装置 2的运行的图示。

在图4C中，类似于图4A，人P已经将躯干T向左转，并且由于这 个方位，刺激发生器6将不产生刺激信号。

在图4D中，人P靠在他的背上，躯干稍微向右转。对于图4B的躯 干方位范围，该方位将导致产生刺激信号，而在图3H的右上象限中减小的 方位范围阻止了在这个方位上产生刺激信号。人P可能从z轴转向右上象限 的角度例如是20度。可替换地，处理系统100可以启动计时器并且将刺激信 号的生成延迟一定时间段。可以设置或预设这个时间段。当人P将其身体更 多地转向右视点(图4D中未显示)时，角度α将进入预定的方向范围O，并 且将生成刺激信号，刺激人将其方位更改为发生回流的可能性较小的姿势。

图5A是一种睡眠姿势训练设备中用于确定是否应当向人提供刺激信 号的方法的一些步骤的图示。应当指出，这个装置可以应用适合于一种或多 种适应症的任何方位范围，例如打鼾和/或胃食管反流。在打鼾的情况下，方 位范围应当使人不处于仰卧位，使头部也处于笔直位置(眼睛面对天花板)。 如果头部和身体处于仰卧位，则舌头由于重力而掉入气道要比人的头部向侧 面倾斜或侧卧时频繁。当舌头在气道中时，它会部分地阻塞气道，这是打鼾 的重要原因。对于胃食管反流适应症，方位范围可以如图3A-3E和图4A-4B 所示。

图1的睡眠训练装置2可以被配置为使用加速度计4以确定人的睡眠 阶段和确定人的方位来产生对人的刺激。以这种方式，可以在人处于浅层睡 眠阶段并且处于预定的方位范围内时，对人，例如对躯干施加刺激。

特别地，睡眠姿势训练装置2可附于人的躯干的上部，例如附于人的 胸，例如附于人的胸骨。睡眠姿势训练装置2包括被配置为输出指示人的呼 吸变化的加速度信号的加速度计4(例如，三轴加速度计)。加速度计4直 接接触人的躯干的上部，以帮助足够精确的加速度测量，例如，通过使用粘 合剂将该装置直接地粘贴到人的胸骨。睡眠姿势训练装置2还包括处理系统 100，该处理系统100被配置为用于从加速度计4接受加速度信号，如图5A 的第一步中所示，并且导出人的呼吸速率变化(RRV)，如图5A的第二步 中所示。RRV可以被用于检测人的睡眠阶段，如图5B中所示。

同样，装置2包括刺激发生器6，该刺激发生器6被配置为当人处于 睡眠姿势中的预定方位范围内(可能仅在如上所述的预定次数的肯定确定之 后)时向人提供第一刺激，其中第一刺激取决于处理系统导出的呼吸速率变 化。

在图5A中所示的下一个步骤中，处理系统100被配置为将导出的呼 吸速率变化与至少一个变化阈值集进行比较，以至少区分第一睡眠阶段和(连 续)睡眠阶段。处理系统100被配置为当人处于第一(浅层)睡眠阶段时触 发刺激发生器6以提供第一刺激，并且当人处于深度睡眠阶段、清醒或REM 睡眠阶段时不触发刺激发生器6以提供第一刺激。第一睡眠阶段可以是浅层 睡眠阶段，在该阶段中，相比于深度睡眠阶段或REM睡眠阶段，人对刺激的 响应性更好。第一(浅层)睡眠阶段可以是浅层睡眠阶段，即N1和N2，而 连续睡眠阶段可能是清醒、深度或REM阶段。

呼吸速率变化(RRV)可以通过处理来自加速度计4的加速度信号来 获得，并且可以从加速度信号中导出RRV(例如，使用公式RRV＝100- 测得的加速度/DC分量％)。正常人在睡眠中每分钟呼吸约10-15次。可以 针对人的睡眠期间的特定时间间隔，在1分钟的时间间隔内来确定RRV。可 以通过施加滑动时间窗口来获得RRV，并且在做出关于睡眠阶段的判定之前， 对于连续的时间间隔使用多个确定的RRV。此外，可以应用例如1分钟的时 间窗口来获得每个时间窗口的平均呼吸速率以及通过分析多个时间窗口的变 化来获得呼吸速率的变化，例如可以使用10个、5个或3个时间窗口。可以 将RRV的RRV与设置的RRV阈值进行比较，以确定睡眠阶段。例如，如果 RRV为50％或更高，或55％或更高，则可以将睡眠阶段确定为REM阶段， 并且不会产生刺激信号。如果确定RRV低于阈值，表示较浅的睡眠阶段，则 会生成刺激信号。

例如，如果第一分钟的RRV＝38％，第二分钟为39％，第三分钟为 35％，则可以将睡眠阶段确定为浅层睡眠阶段，并且当人也处于预定方位范 围内则可以触发刺激信号。

在另一个示例中，如果第一分钟的RRV＝36％，第二分钟为37％， 第三分钟为39％，第四分钟为60％，第五分钟为40％，第六分钟为38％， 第七分钟为37％，第八分钟为39％，则仍将睡眠阶段确定为浅层睡眠阶段。 第四分钟很可能是觉醒。仅在第四分钟之后至少两个连续的时间间隔也会产 生RRV>50％的情况下，才能确定浅层睡眠阶段已经过去，并且即使确定了 人在方位范围内，也不应对其施加刺激。

图5A是决策算法的一部分，该算法使用加速度计检测人的睡眠阶段， 以导出用于睡眠姿势训练装置的RRV，并且在人处于预定的方位范围内时判 定是否应当将刺激应用于人。应该注意的是，除了RRV之外，也可以在决策 算法中使用其他信息。这个信息可以包括睡眠阶段顺序信息(例如，已知当 人睡觉时，在他/她进入深度睡眠阶段之前总是经历浅层睡眠阶段(即，N1 和/或N2))。其他信息包括计时信息，例如可以知道睡眠阶段中的一个或多个的大概持续时间。已知典型的睡眠阶段持续例如20分钟，这个信息可以 与RRV确定结合使用，以判定是否应当提供刺激。即使确定的RRV仍指示 浅层睡眠阶段，但该算法可以判定在从浅层睡眠阶段到较深睡眠阶段的预期 过渡范围附近时不触发刺激的应用。

图6示出了根据实施例的示例性处理系统的框图。如图6所示，处理 系统100可以包括至少一个处理器102，其通过系统总线106被耦接到存储 元件104。这样，处理系统可以将程序代码存储在存储器元件104内。此外， 处理器102可以执行经由系统总线106从存储元件104存取的程序代码。在 一方面，处理系统可以被实现为适合于存储和/或执行程序代码的计算机。然 而，应当理解，处理系统100可以以包括能够执行本说明书中描述的功能的处理器和存储器的任何系统的形式来实现。

存储元件104可以包括一个或多个物理存储设备，例如本地存储器 108，以及一个或多个大容量存储设备110。本地存储器可以指在程序代码的 实际执行期间通常使用的随机存取存储器或其他非持久性存储设备。大容量 存储设备可以被实现为硬盘驱动器或其他持久性数据存储设备。处理系统100 还可包括一个或多个高速缓冲存储器(未示出)，其提供至少一些程序代码 的临时存储，以便减少在执行期间必须从大容量存储设备110检索程序代码 的次数。

可选地，示出为输入设备112和输出设备114的输入/输出(I/O)设 备可以被耦接至处理系统。输入设备的示例可以包括但不限于，键盘，定点 设备例如鼠标等等。输出设备的示例可以包括但不限于，监视器或显示器、 扬声器等。输入和/或输出设备可以被直接地或通过中间I/O控制器耦接到处 理系统。

在一个实施例中，输入和输出设备可以被实现为组合的输入/输出设备 (在图6中以以围绕输入设备112和输出设备114的虚线示出)。这种组合 设备的示例是触敏显示器，有时也称为“触摸屏显示器”或简称为“触摸屏”。 在这样的实施例中，可以通过物理对象的运动来提供对设备的输入，例如， 触笔或人的手指在触摸屏显示器上或其附近运动。

网络适配器116也可以被耦接到处理系统，以使其能够通过中间专用 或公共网络耦接到其他系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备。 网络适配器可以包括用于接收由该系统装置和/或网络传输至处理系统100的 数据的数据接收器；以及用于将数据从处理系统100传输至该系统、装置和/ 或网络的数据传输器。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡是可以与处 理系统100一起使用的不同类型的网络适配器的示例。

如图6所示，存储元件104可以存储应用程序118。在各种实施例中， 应用118可以被存储在本地存储器108，一个或多个大容量存储设备110中， 或者与本地存储器和大容量存储设备分开。应当理解，处理系统100可以进 一步执行能够促进应用118的执行的操作系统(图6中未示出)。以可执行 程序代码的形式实现的应用118能够由处理系统100例如由处理器102执行。 响应于该应用的执行，处理系统100可以被配置为执行本文所描述的一个或多个操作或方法步骤。

在本发明的一个方面，处理系统100可以代表用于本文所描述的睡眠 姿势训练装置的控制模块。

本发明的各种实施例可以被实现为与计算机系统一起使用的程序产 品，其中，该程序产品的程序定义了实施例的功能(包括本文中所描述的方 法)。在一个实施例中，该程序可以被包含在多种非暂时性计算机可读存储 介质上，其中，如本文中所使用的，表述“非暂时性计算机可读存储介质” 包括所有计算机可读介质，并且唯一的例外是暂时的传播信号。在另一个实 施例中，程序可以被包含在各种暂时性计算机可读存储介质上。说明性计算 机可读存储介质包括但不限于：(i)永久存储信息的不可写存储介质(例如， 计算机内的只读存储设备，如CD-ROM驱动器可读取的CD-ROM磁盘、ROM 芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器)；以及(ii)存储可变信息的 可写存储介质(例如，闪存、软盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘或任何类型 的固态随机存取半导体存储器)。该计算机程序可以在本文中所描述的处理 器102上运行。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发 明。如本文所使用的，单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式，除非 上下文另外明确指出。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包 括”列举了所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不 排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、部件和/或 其组。

下面权利要求中的所有装置或步骤加上功能元件的相应结构、材料、 行动和等同物旨在包括用于与具体要求保护的其他要求保护的元件组合地执 行功能的任何结构、材料或行动。已经出于说明的目的提供了对本发明的实 施例的描述，但是其并不旨在是穷举的或限于所公开形式的实施方式。在不 脱离权利要求的范围的情况下，许多修改和变型对于本领域普通技术人员将 是显而易见的。实施例的选择和描述是为了最好地解释本发明的原理和一些 实际应用，并且使本领域的其他普通技术人员能够理解本发明的具有适合于 设想的特定用途的各种修改的各种实施例。