一种昼夜节律与睡眠质量改善方法和系统

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本发明涉及健康管理和睡眠优化，尤其涉及一种昼夜节律与睡眠质量改善方法和系统。

背景技术：

1、随着健康管理技术的发展，越来越多的研究表明，睡眠模式和昼夜节律对人类健康具有重要影响。睡眠质量不仅影响生理功能（如免疫系统、内分泌调节），还对认知功能、情绪稳定性和代谢健康等方面起到关键作用。然而，由于现代生活方式的改变，例如不规律的作息、电子设备的普遍使用以及工作压力的增加，导致许多人面临睡眠紊乱或昼夜节律失调的问题。研究显示，优化个体睡眠需要综合考虑以下两大因素：第一，睡眠稳态压力，反映人们睡眠需求的累积和释放过程，与睡眠时间和睡眠深度密切相关；第二，昼夜节律，由内源性生物钟控制，受到光照、行为模式和环境因素的调节。如何通过科学方法有效监测并优化这些关键因素，成为健康管理领域的研究热点。

2、现有技术中，健康管理和睡眠优化的研究和应用主要集中在以下几个方向：1）基于可穿戴设备的睡眠监测技术，如苹果手表、华为手表和运动手环等，通过检测运动、心率或血氧饱和度等参数，推断用户的睡眠阶段和时间。虽然这些设备能较为准确地捕捉大致的睡眠趋势，但难以全面解析昼夜节律与睡眠稳态之间的互动关系。2）基于多模态数据的睡眠研究，例如利用心率变异性（hrv）、脑电图（eeg）等多模态数据，分析个体睡眠结构及其对昼夜节律的响应。然而，这些方法通常依赖复杂的传感设备（如多导睡眠监测仪），难以广泛应用于日常健康管理。现有技术中，虽然还有一些个性化健康管理平台（如华为健康等）通过用户数据和机器学习模型，提供个性化的健康建议，但大多依赖用户主观反馈，无法直接捕捉睡眠和昼夜节律的具体生理指标。

3、由此可见，尽管现有技术取得了一定进展，但仍存在以下不足：首先，数据采集的局限性，目前技术多依赖接触式传感器（如佩戴式设备或多导睡眠监测仪），这可能给用户带来不适或干扰正常睡眠；而无接触式数据（如环境光、行为模式）在睡眠优化中的作用尚未充分挖掘。其次，昼夜节律与睡眠稳态的综合分析缺失，现有方法往往侧重于单一指标（如睡眠时长或心率变异性），未能充分结合昼夜节律与睡眠稳态的互动机制。此外，个性化建议的科学性不足，市面上的大多数健康管理平台依赖简单算法，难以根据用户的多模态数据提供精准的个性化建议。最后，实际应用中的适用性不足，基于复杂设备的睡眠监测难以普及，当前技术多集中于临床研究，而非适应用户日常生活的应用场景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于稳态睡眠压力计算与昼夜节律计算的睡眠模式分析方法，通过综合分析用户的生理和行为数据，计算其昼夜节律睡眠充足性，为用户提供科学的睡眠优化建议，帮助用户改善睡眠模式并促进整体健康，进而决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益选择或创造条件。

2、为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

3、一种昼夜节律与睡眠质量改善方法，其步骤如下：1）基于用户的日常行为活动、生理参数、以及睡眠特征计算得到当前时间的稳态睡眠压力值；2）基于光照和用户的活动节律计算得到用户昼夜节律值；3）基于稳态睡眠压力值和昼夜节律值计算得到昼夜节律睡眠充足性指标，昼夜节律睡眠充足性指标用于评估用户睡眠与昼夜节律的匹配程度；4）基于稳态睡眠压力值、昼夜节律值和/或昼夜节律睡眠充足性指标给出睡眠改善建议。

4、更为优选的是，所述稳态睡眠压力值的计算方法如下：。

5、式中，hspt代表当前时间的稳态睡眠压力；h0代表初始睡眠压力值；twake代表清醒时长；sq代表上一晚的睡眠质量；sqopt代表理想睡眠质量；tsleep代表前一晚的睡眠时长；at代表用户当日的体力活动强度；et代表情绪压力水平；dt代表体力活动频率或分布；α，β，k，λ，γ，θ，δ，η，ω均为调节系数，用于调整个因素的权重或敏感性。

6、更为优选的是，所述昼夜节律值的计算方法如下：。

7、式中，cr代表昼夜节律值，用于量化生物钟的同步状态；ψ代表昼夜节律振幅，表示节律波动的强度；t代表当前时间；tideal代表理想的节律时间点；q代表昼夜节律周期，为24小时；f（v，w，x）为影响因子函数，用于综合评估光照、作息规律和个体特征对昼夜节律的调节作用。

8、。

9、式中，v为光照强度；w为实际作息时间；tideal为理想作息时间；x为个体特征；a，b，c为调节系数，控制光照、作息规律和个体特征的影响权重；p，q为幂次参数，用于调整偏差的非线性影响。

10、更为优选的是，所述昼夜节律睡眠充足性指标的计算方法如下：；css代表昼夜节律睡眠充足性，取值范围为0到1；cr为昼夜节律值；hsp为稳态睡眠压力值，表示用户的睡眠需求强度；ρ为调节系数，用于调整昼夜节律与睡眠压力之间的敏感度；css值越高，表示用户的昼夜节律与睡眠压力更加匹配。

11、更为优选的是，所述日常行为活动基于加速度传感器的测量数据生成。

12、更为优选的是，所述生理参数基于心率传感器的测量数据生成。

13、更为优选的是，所述睡眠改善建议包括光照调整建议、作息时间建议、晨间修复建议中的一种或几种。

14、更为优选的是，所述睡眠改善建议包括休息和小憩提醒，当稳态睡眠压力值超出设定阈值时，提醒用户休息。

15、更为优选的是，所述睡眠改善建议包括作息规律个性化调整建议，饮食和激素调节建议。

16、另一方面，本发明还提供一种昼夜节律与睡眠质量改善系统，其用来实现如上所述的一种昼夜节律与睡眠质量改善方法，该系统包括数据采集模块、稳态睡眠压力计算模块、昼夜节律分析模块、昼夜节律睡眠充足性计算模块和优化建议生成模块；所述数据采集模块用来采集光照强度、用户的日常行为活动、生理参数及睡眠特征；所述稳态睡眠压力计算模块用来计算稳态睡眠压力值，所述昼夜节律分析模块用来计算昼夜节律值，所述昼夜节律睡眠充足性计算模块用来计算昼夜节律睡眠充足性指标，所述优化建议生成模块用来生成、输出睡眠改善建议。

17、本发明采用如上技术方案至少具有以下有益效果。

18、一、本发明基于稳态睡眠压力计算与昼夜节律计算得到昼夜节律睡眠充足性指标，再根据稳态睡眠压力值、昼夜节律值和/或昼夜节律睡眠充足性指标给出睡眠改善建议，解决现有技术中对睡眠模式和昼夜节律交互作用分析不足的问题，科学量化睡眠状态，进而为用户健康提供更为准确的评估。

19、二、本发明能基于用户的实际数据，提出个性化优化建议，具体的睡眠建议，包括光照调整、活动规律性提升以及作息时间优化，帮助用户逐步建立更加科学的作息习惯。

20、三、本发明能动态适应与持续优化，系统可动态捕捉用户状态变化，并实时调整优化方案，确保建议具有高时效性和针对性。

21、综上可知，通过本发明的实施，用户可以全面了解自身的睡眠模式与昼夜节律的匹配情况，科学改善睡眠模式，提升昼夜节律稳定性和睡眠健康水平。本发明为个性化睡眠管理提供了新的技术手段，具有广泛的应用前景，尤其适用于智能健康设备和个性化健康管理平台。

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