睡眠监测技术原理详解：从体动记录到心肺耦合
睡眠监测技术原理详解：从体动记录到心肺耦合
睡眠监测技术是智能穿戴设备的重要功能之一，它可以帮助我们更好地了解自己的睡眠状况。目前市面上的睡眠监测设备主要采用三种技术原理：体动记录仪法、心率监测法和心肺耦合（CPC）分析法。本文将为您详细介绍这三种技术的工作原理及其在智能手环/手表中的应用。
睡眠结构周期
人们正常的睡眠结构周期分为两个时相：非快速眼动睡眠期（NREM）和快速眼动睡眠期（REM）。其中，1、2期属于浅睡眠，3、4期属于深睡眠，而REM期则是做梦的主要时期。NREM期与REM期交替出现，交替一次为一个睡眠周期，每晚上要经历4-5个周期，每个周期持续90-110分钟。
体动记录仪器法
利用手环或者手表内置的加速度传感器来检测用户在一定时间内是否有较大的动作。根据动作幅度的大小来判断用户处于哪个睡眠状态。这种方法简单易行，但准确性相对较低。
心率监测法（光电容积描记法）
通过监测用户的心率变化来判断睡眠状态。当用户处于睡眠状态时，心率一般会下降；而当用户睡得很深时，心率会下降得更低。手环通过监测心率变异，从而判断用户的睡眠时间和睡眠深浅。
心肺耦合（CPC）分析法
这是一种更为先进的睡眠监测技术，通过监测一整夜的睡眠，包含脑电、眼电、下颌肌电、口鼻气流和呼吸动度、心电、血氧、鼾声、肢动、体位等多个参数，可以客观评价患者的睡眠质量。进行睡眠时间、睡眠效率及分期的监测。
心肺耦合技术原理
心肺耦合（CardioPulmonary Coupling，简称CPC）技术是从连续单导联心电信号提取正常窦性心律间期序列以及相应的由心电图推导的呼吸信号，采用希尔伯特-黄（HHT）变换技术，通过分析这两种信号的相干度与互谱功率生成睡眠期间心肺耦合动力学频谱，从而给出睡眠的分期结果。CPC可以准确地给出睡眠的临床分期，包括深度睡眠（熟睡）、浅睡、做梦、醒、睡眠呼吸暂停综合征，与传统基于脑电波（EEG）方法的睡眠分期结果有很好的一致性。
华为TruSleep睡眠监测技术
华为的TruSleep睡眠监测技术是基于哈佛医学院CDB中心的CPC技术研发而成的，而CPC技术本身已经通过了FDA和CFDA认证，是一个已经在医疗领域得到认可并且推广的技术。华为目前是唯一一个基于此技术研发的民用穿戴产品，可以说是把医疗技术民用化的先驱。
小米手环的睡眠监测原理
小米手环主要采用加速度传感器收集物理量来监测睡眠。具体原理如下：
- 进入睡眠程序：加速度传感器有摆动AND摆动频率不规律AND系统时间20:00-08:00
- 浅度睡眠：进入睡眠AND加速度传感器摆动幅度小频率低
- 清醒状态：进入睡眠AND加速度传感器摆动幅度大频率高
- 深度睡眠：进入睡眠AND加速度传感器无数值
- 唤醒程序：加速度传感器检测到有规律的摆动
通过对比可以看出，不同品牌的手环/手表采用的睡眠监测技术各有优劣。体动记录仪法简单易行但准确性较低；心率监测法相对准确但受个体差异影响较大；CPC技术最为先进，但实现成本也最高。选择适合自己的睡眠监测设备，可以帮助我们更好地了解和改善睡眠质量。