Peringkat Tidur daripada Audio

Cara anggaran peringkat berfungsi

Pernafasan anda berubah sifatnya apabila anda bergerak melalui peringkat-peringkat tidur, dan perubahan itu boleh didengar. App menganalisis keteraturan dan varians corak pernafasan anda yang ditangkap melalui mikrofon, rakaman yang sama yang menggerakkan pengesanan dengkuran dan pengesanan gangguan pernafasan, jadi anggaran peringkat tidak memerlukan persediaan tambahan.

Selepas lebih kurang 15 minit rakaman, algoritma menetapkan garis dasar pernafasan peribadi anda: kadar dan keteraturan tipikal anda. Ia kemudian mengukur baki malam berbanding garis dasar anda sendiri dan bukannya purata populasi, sambil menerapkan ambang berasaskan penyelidikan untuk mengelaskan setiap tempoh ke dalam satu peringkat.

Keteraturan pernafasan membawa kebanyakan isyarat, tetapi algoritma juga menimbang:

• Kadar pernafasan, yang cenderung melambat apabila anda bergerak ke tidur yang lebih lena.
• Corak dengkuran, kerana dengkuran yang dikesan sepanjang malam menyalurkan data ke model yang sama.
• Waktu malam, kerana seni bina tidur mengikut lengkung yang boleh dijangka: Tidur Lena tertumpu pada awal malam, manakala REM bertambah menjelang pagi.
• Pergerakan, kerana perubahan bunyi yang besar menunjukkan pergerakan badan, yang mencadangkan tidur yang lebih ringan atau jaga sekejap.

Hasilnya muncul sebagai jalur berwarna di belakang garis masa anda dan sebagai carta hipnogram dalam ringkasan malam anda.

Empat peringkat dan tanda pernafasannya

Setiap peringkat meninggalkan cap jari yang tersendiri dalam pernafasan anda:

• Tidur Lena: pernafasan yang mantap dan teratur dengan varians yang rendah. Ini ialah tidur yang memulihkan, dan ia menghasilkan irama paling seperti metronom berbanding mana-mana peringkat. Ia paling kerap pada awal malam, terutamanya dalam 90 minit pertama dan beberapa jam pertama.
• Tidur REM: corak pernafasan yang tidak teratur dengan varians yang tinggi. REM ialah tidur bermimpi. Ia cenderung bermula sekitar 40 hingga 50 minit selepas anda lena, dan bertambah menjelang pagi, sebab itulah memendekkan malam mengorbankan lebih banyak REM berbanding apa-apa lain.
• Tidur Ringan: keteraturan pernafasan yang sederhana, antara dua hujung. Tidur Ringan ialah peringkat peralihan dan yang paling mudah untuk terjaga.
• Jaga: pergerakan, bunyi, atau corak pernafasan yang tidak selaras dengan tidur. App juga menandakan senyap yang berpanjangan sebagai kemungkinan jaga apabila isyarat lain menyokongnya.

Oleh kerana Tidur Lena berada di satu hujung skala keteraturan dan REM di hujung yang lain, app memerlukan varians pernafasan yang rendah secara konsisten sebelum mengelaskan sesuatu tempoh sebagai Tidur Lena, dan ia keluar daripada Tidur Lena apabila varians meningkat. Pengelasan bunyi yang berjalan bersebelahan membekalkan konteks dengkuran dan pergerakan.

Label Senyap

Penentuan peringkat berasaskan audio mempunyai had yang jujur: ia hanya boleh mengelaskan apa yang ia dapat dengar. Apabila pernafasan anda terlalu perlahan untuk mikrofon menyelesaikannya menjadi satu peringkat, namun tiada apa-apa mencadangkan anda terjaga, app menandakan tempoh itu sebagai Senyap dan bukannya meneka. Ini kerap berlaku bagi orang yang bernafas senyap, atau apabila kipas atau penghawa dingin menutup bunyinya.

Senyap dianggap sebagai tidur yang menenangkan. Ia dikira ke arah jumlah masa tidur anda, dan ia memperoleh kredit ke arah bahagian memulihkan skor tidur anda, jadi malam yang benar-benar senyap tetap dibaca sebagai tidur yang baik. Mencipta peringkat tanpa bukti akan menjadikan data kurang boleh dipercayai, jadi app melabelkan ketidakpastian itu sebaliknya.

Kadar pernafasan dan keteraturan pernafasan

Dua ukuran pernafasan menyalurkan data ke model peringkat, dan kedua-duanya muncul dalam keputusan anda:

• Kadar pernafasan ditunjukkan dalam nafas seminit (npm), dikira daripada masa antara nafas yang dikesan. Julat tipikal seorang dewasa semasa tidur ialah 12 hingga 20 npm. App merekod satu bacaan setiap beberapa minit dan memaparkan purata anda. Ia menetapkan garis dasar peribadi selepas kira-kira 10 hingga 15 minit pertama tidur yang dikesan, menggunakan nilai tengah bacaan awal itu supaya satu nilai terpencil tidak boleh memesongkannya. Bacaan kekal dalam had fisiologi sekitar 6 hingga 25 npm, yang menapis lonjakan palsu sambil membenarkan kadar lebih tinggi yang boleh berlaku semasa REM atau gangguan singkat.
• Keteraturan pernafasan menggambarkan betapa konsistennya irama antara nafas anda, pada skala daripada tidak teratur kepada mantap. Pernafasan yang berterusan dan sangat mantap menunjuk ke arah Tidur Lena, manakala perubahan kepada pernafasan yang lebih tidak teratur boleh menandakan REM.

Kedua-duanya ialah anggaran berasaskan audio untuk pemahaman peribadi. Kadar pernafasan yang jauh di luar julat normal wajar dibincangkan dengan doktor dan bukannya membuat diagnosis sendiri.

Adakah app menggunakan data Apple Watch?

Ya, apabila ia tersedia. Jika peranti boleh pakai seperti Apple Watch melaporkan data peringkat tidur untuk malam itu, Snore Timeline menggunakan peratusan Tidur Lena dan REM daripada jam tangan untuk skor tidur anda dan bukannya anggaran berasaskan audionya sendiri. Peranti boleh pakai mengukur peringkat tersebut dengan lebih tepat daripada analisis audio, jadi app mendahulukannya. Tanpa peranti boleh pakai yang disambung, app kembali kepada anggaran berasaskan pernafasan dan pergerakannya. Halaman Apple Watch menerangkan apa yang disumbang oleh jam tangan.

Membaca hipnogram

Hipnogram dalam ringkasan malam anda mencarta perkembangan anda melalui peringkat-peringkat sepanjang malam. Setiap jalur berwarna mewakili 5 minit dalam satu peringkat tertentu:

• Jingga: tempoh Jaga
• Sian (biru muda): Tidur Ringan
• Indigo (biru lena): Tidur Lena
• Merah jambu/Sian: Tidur REM
• Pudina (hijau lembut): Senyap, dipaparkan hanya pada malam yang ia berlaku

Dizum masuk

Bacanya dari kiri ke kanan dan anda boleh mengira berapa banyak kitaran tidur lengkap yang anda lalui, melihat bila anda mendapat paling banyak Tidur Lena, dan mengesan bila REM berlaku. Jalur peringkat juga muncul di belakang bentuk gelombang pada garis masa anda, yang membolehkan anda menyemak sama ada episod dengkuran sejajar dengan sesuatu peringkat tertentu.

Taburan peringkat yang tipikal

Ringkasan malam juga memaparkan peratusan masa yang anda habiskan dalam setiap peringkat. Satu malam yang tipikal mungkin kelihatan seperti:

• 45% Tidur Ringan
• 20% Tidur Lena
• 27% Tidur REM
• 8% Jaga

Peratusan ini berbeza mengikut umur, kesihatan, tahap tekanan dan faktor lain, jadi bandingkan malam anda antara satu sama lain dan bukannya dengan buku teks. Untuk pemarkahan, app menggunakan Tidur Lena sekitar 13 hingga 23 peratus sebagai sasaran sihat, dengan 20 peratus atau lebih memperoleh kredit ke arah skor anda, dan sasaran REM kira-kira 20 hingga 25 peratus. Mencapai julat ini boleh menambah mata pada skor tidur anda. Ia ialah garis panduan umum, bukan penilaian perubatan.

Sejauh mana tepat anggaran ini?

Pengelasan ini berasaskan penyelidikan yang diterbitkan tentang hubungan antara keteraturan pernafasan dan peringkat tidur. Penyelidikan yang menentukan peringkat tidur daripada satu isyarat fisiologi sahaja, seperti pernafasan atau kebolehubahan kadar denyutan jantung, mencapai kira-kira 70% persetujuan dengan polisomnografi, piawai kajian tidur klinikal. Anggaran ini memberi anda gambaran berguna tentang seni bina tidur umum anda dan, lebih bernilai lagi, trend anda dari masa ke masa.

Beberapa perkara menaikkan atau menurunkan ketepatan. Rakaman yang lebih panjang membantu, kerana beberapa jam tidur membolehkan app memerhatikan kitaran tidur yang lebih lengkap. Persekitaran bising, pasangan tidur, haiwan peliharaan, atau tidur jauh daripada mikrofon semuanya mengurangkan kebolehpercayaan pengesanan pernafasan anda, dan anggaran merosot bersamanya.

Mengapa tiada peringkat dikesan

Anggaran peringkat memerlukan pernafasan yang boleh didengar sepanjang rakaman. Jika sesuatu malam tidak menunjukkan peringkat, salah satu daripada ini biasanya menjadi puncanya:

• Pernafasan terlalu perlahan. Pernafasan anda mungkin tidak sampai ke mikrofon pada tahap yang ia boleh analisis.
• Telefon terlalu jauh. Pernafasan pudar dengan cepat mengikut jarak; 30 hingga 60 cm daripada kepala anda berfungsi dengan baik.
• Bunyi latar. Kipas, penghawa dingin dan bunyi tetap lain boleh menutup pernafasan yang didengari oleh app.
• Rakaman terlalu pendek. Algoritma memerlukan kira-kira 15 minit untuk menetapkan garis dasar anda sebelum ia boleh mengelaskan apa-apa.

Jika seluruh garis masa kosong, bukan hanya peringkatnya, lihat Penyelesaian Masalah.

Rujukan penyelidikan

Algoritma pengelasan peringkat tidur dibimbing oleh:

• Aging Effects on Cardiac and Respiratory Dynamics in Healthy Subjects across Sleep Stages (Schumann et al., 2010). Menunjukkan bahawa eksponen penskalaan pernafasan berbeza secara boleh diukur antara peringkat tidur: tidur lena menunjukkan pernafasan paling teratur manakala REM menghasilkan pernafasan yang lebih berubah dan tidak teratur. Perbezaan ini membimbing ambang keteraturan yang digunakan untuk mengelaskan setiap peringkat.
• Using Spectral Continuity to Extract Breathing Rate from Heart Rate and Its Applications in Sleep Physiology (Orphanides et al., 2024). Mengesahkan bahawa tidur lena (N3) mempunyai pernafasan paling stabil dan boleh dijangka berbanding mana-mana peringkat. Penemuan ini digunakan untuk memerlukan varians pernafasan yang rendah secara konsisten bagi pengelasan Tidur Lena, dan untuk keluar daripada Tidur Lena apabila varians meningkat.
• Sleep Stage Classification from Heart-Rate Variability. Melaporkan kira-kira 70% persetujuan dengan polisomnografi apabila menentukan peringkat tidur daripada satu isyarat fisiologi, setanding dengan pendekatan berasaskan keteraturan pernafasan yang digunakan di sini.