CN109924983A - 一种人体睡眠位置定位装置及离床检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人体睡眠位置定位装置，包括床垫、连接于所述床垫的信号处理及分析模块，所述床垫包括在床垫长度方向依次排列的第一接触部、第二接触部、第三接触部、第四接触部、第五接触部，各接触部均包括在水平方向依次排列的若干金属极片，所述第一接触部、第二接触部、第三接触部、第四接触部的金属极片为1排，所述第五接触部的金属极片至少有1排，相邻两排的金属极片在竖直方向相互错开排列并部分重叠，人体躺在所述床垫上时，人体与床垫接触部分的金属极片被触发，人体与对应的金属极片形成感应电势，金属电极接收到电信号，本发明中的人体睡眠位置定位装置及离床检测方法可实现高精度的离床判断、使用者睡眠定位。

Description

一种人体睡眠位置定位装置及离床检测方法

【技术领域】

本发明涉及睡眠领域，尤其涉及一种人体睡眠位置定位装置及离床检测方法。

【背景技术】

随着生活质量的提高，人们越来越关注自身的健康问题。2017年诺贝尔生理学或医学奖的研究成果与睡眠领域密切相关，一时间，各种睡眠监测设备纷纷上市。目前，对睡眠监测的设备主要分两大类，一类为医用睡眠监测设备，这类设备体积大、价格贵，用于监测医院病人的状态。另一类，则是可民用的小型化的睡眠监测设备，一般具有体积小，价格便宜的特点，面向广大消费群体。

在市面上各种心率、呼吸率、翻身、呼吸长间歇等数据监测分析的设备，缺少一个主要的高精度烤炉因素：使用者是否真的在床上。当前监测使用者是否在床主要通过压力传感器的形式实现，该方式最大的缺陷在于只要有重物接触传感器，传感器就判断人体在床上，很容易出现误判断的情况。

由此可见，提供一种改进的睡眠位置定位装置是本领域亟需解决的问题。

【发明内容】

本发明针对上述问题，提供一种可实现高精度的离床判断、使用者睡眠定位的人体睡眠位置定位装置及离床检测方法。

为了解决上述问题，本发明提供的一种人体睡眠位置定位装置，包括床垫、连接于所述床垫的信号处理及分析模块，所述床垫包括在床垫长度方向依次排列的第一接触部、第二接触部、第三接触部、第四接触部、第五接触部，各接触部均包括在水平方向依次排列的若干金属极片，所述第一接触部、第二接触部、第三接触部、第四接触部的金属极片为1排，所述第五接触部的金属极片至少有1排，相邻两排的金属极片在竖直方向相互错开排列并部分重叠，人体躺在所述床垫上时，人体与床垫接触部分的金属极片被触发，人体与对应的金属极片形成感应电势，金属电极接收到电信号。

进一步的，所述每排金属极片的数量为6或者7。

进一步的，第五接触部的金属极片为3排。

进一步的，第五接触部的金属极片为2排。

进一步的，相邻两排金属极片的数量不同。

进一步的，金属极片的形状为边长为15cm的正方形。

进一步的，第一接触部、第二接触部、第三接触部、第四接触部、第五接触部在床垫的长度方向的长度按照1:1:0.6:1:3的比例排布。

进一步的，在竖直方向上，相邻两排的金属极片在竖直方向相邻的金属极片投影重叠一半。

为了解决上述问题，本发明还提供的一种使用如上述人体睡眠定位装置的离床检测方法，所述离床检测方法步骤如下：

(1)人体睡眠位置定位装置开始工作，各个接触部对应的电信号编码复位。编码末尾显示接触部的电信号，编码倒数第二位显示第二接触部的电信号，编码倒数第三位显示第三接触部的电信号，编码倒数第四位显示第四接触部的电信号，编码倒数第五位显示第五接触部的电信号；

(2)第一接触部判断，无电信号，则第一接触部编码置0，有电信号，编码末位置1；

(3)第二接触部判断，无电信号，则第二接触部编码置0，有电信号，编码倒数第二位置1；

(4)第三接触部判断，无电信号，则第三接触部编码置0，有电信号，编码倒数第三位置1；

(5)第四接触部判断，无电信号，则第四接触部编码置0，有电信号，编码倒数第四位置1；

(6)第五接触部判断，无电信号，则第五接触部编码置0，有电信号，编码倒数第五位置1；

(7)最后做数值判断，若编码数值为非0，则判断使用者在床，对比各个部位电信号编码，可描绘出人体在床垫的位置，若编码数值为0，则判断使用者离床。

进一步的，第一接触部、第二接触部、第三接触部、第四接触部、第五接触部分别为头部、肩背、腰、臀、腿。

再者，本发明中的人体睡眠位置定位装置及离床检测方法可实现高精度的离床判断、使用者睡眠定位。

【附图说明】

图1是本发明人体睡眠位置定位装置的床垫结构图。

图2是本发明信号处理及分析模块的电路图。

图3是本发明人体睡眠位置定位装置的工作流程图。

图4是本发明频率检测生成电路。

【具体实施方式】

参见图1至图4，给出了本发明中人体睡眠位置定位装置及离床检测方法。

如图1所示，人体睡眠位置定位装置包括床垫1、连接于所述床垫的信号处理及分析模块2，所述床垫1包括在床垫1的长度方向依次排列第一接触部11、第二接触部12、第三接触部13、第四接触部14、第五接触部15，所述第一接触部11、第二接触部12、第三接触部13、第四接触部14、第五接触部15，并且每一接触部包括金属极片在床垫1的水平方向依次排列，所述第一接触部11包括一排金属极片101-106，第二接触部12包括一排金属极片201-207，第三接触部13包括一排金属极片301-306，第四接触部14包括一排金属极片401-407，第五接触部15包括两排金属极片501-506、601-607，相邻两排的金属极片在竖直方向相互错开排列并部分重叠，优选地，在竖直方向上，相邻两排的接触部在竖直方向相邻的金属极片面积重叠一半，这样才能确保人躺在床垫1上的接触相邻两排接触部中金属极片的电信号被成功触发。人体对金属极片的边缘可能不会成功触发电信号。理想状态下，第一接触部11、第二接触部12、第三接触部13、第四接触部14、第五接触部15分别为头部、肩背、腰、臀、腿，人睡在床上时，各个部位分别与床垫对应接触部接触。相邻两个接触部每3个极片可以构成一个矩形，如图1中的虚线部分，矩形的宽为15cm，高30cm，上下两个虚线矩形有部分重叠，即超过15cm*30cm的人体与床垫的接触面即可触发至少一个金属极片。因为人的身高不同，不同身高的人在躺在床上时，头部、肩背、腰、臀、腿触发的金属极片不一定都分别对应为第一接触部11、第二接触部12、第三接触部13、第四接触部14、第五接触部15，身高比较高的人使用床垫会一一对应，对于身高比较矮的人，触发的金属极片位于第一接触部11、第二接触部12、第三接触部13和第四接触部14，而第五接触部15的金属极片不会被触发。在其他情况下，人体睡的床垫的位置不同，也会触发不同接触部的金属极片，有人会习惯睡在第二接触部12、第三接触部13、第四接触部14、第五接触部15，那么第一接触部的金属极片就不会被触发，但是不管是哪种情况，人体睡眠位置定位装置都能根据触发的金属极片的电信号确定人体的位置。

如图1至2所示，人体躺在所述床垫上时，人体与床垫接触部分的金属极片被触发，人体与对应的金属极片形成感应电势，金属电极接收到微弱的电信号，该信号经过数据转换成脉冲信号，并传送至信号处理及分析模块2，然后信号先经过一个低噪声放大器进行放大，在经过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，该数字信号经过译码电路得到的数值，经过CPU处理即可得出人体的睡眠位置。所述CPU(Central Processing Unit，中央处理器)为MCU(Micro Control Unit，微控制器单元)。不具备活性物体(枕头、手机等)与金属电极无法触发生成电信号。此方法可准确的监测人与电极之间交叉位置。第一接触部11、第二接触部12、第三接触部13、第四接触部14、第五接触部15在床垫的长度方向的长度按照1:1:0.6:1:3的比例排布。床垫的长度为2米，各个接触部按照长度比例1:1:0.1:1:3的比例排布，在竖直方向金属极片位于每个接触部的正中间。每个金属极片的形状为边长为15cm的正方形。第一接触部、第二接触部、第三接触部、第四接触部中的金属极片数量为6至7个，其中相邻两个接触部的金属极片数量不同。在第五接触部至少有一排金属极片，优选的，测量精度高的会选择金属极片的数量为3排；为了降低成本，第五接触部的金属极片数量为2排。当使用者头部位于金属极片101正上方时，产生微弱电信号经过电路将转换成数字1，当使用者头部位于金属极片101与102之间，则金属极片101与102未被触发，无法产生电信号，最终经过电路将转换成数字0。当肩背中金属极片203被触发，而头部的金属极片均未触发，则判断头部位于金属极片102与103之间。如此类推，实现睡眠定位功能。

如图4所示频率检测生成电路，芯片通电时，负输入端接高值，比较器通过电阻给电容充电当电容电压达到设定值时，负输入端接低值，放电到低值，充电再次翻转为高如此反复，最终就输出一个震荡。保持充电电压和放电电压不变，rc电路的电阻阻值不变，则电容的容量就和震荡频率成反比关系。通过检测震荡频率的变换，可以得出电容的变化。当人体与极片上下重叠时的时候，感应电容变大，震荡频率下降，从而定位出人体覆盖的极片。为防止人体自身动作的摩擦，分离等因数产生的几千伏甚至上万伏静电，在端口处增加ESD静电二极管。

如图3所示，检测人体离床检测方法如下：

(1)人体睡眠位置定位装置开始工作，各个接触部对应的电信号编码复位；

(2)第一接触部判断，无电信号，则第一接触部编码置0，有电信号，编码末位置置1；

(3)第二接触部判断，无电信号，则第二接触部编码置0，有电信号，编码倒数第二位置1；

(4)第三接触部判断，无电信号，则第三接触部编码置0，有电信号，编码倒数第三位置1；

(5)第四接触部判断，无电信号，则第四接触部编码置0，有电信号，编码倒数第四位置1；

(6)第五接触部判断，无电信号，则第五接触部编码置0，有电信号，编码倒数第五位置1；

(7)最后做数值判断，若编码数值为非0，则判断使用者在床，对比各个部位电信号编码，可描绘出人体在床垫的大体位置，若编码数值为0，则判断使用者离床。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种人体睡眠位置定位装置，包括床垫(1)、连接于所述床垫的信号处理及分析模块(2)，其特征在于，所述床垫包括在床垫长度方向依次排列的第一接触部(11)、第二接触部(12)、第三接触部(13)、第四接触部(14)、第五接触部(15)，各接触部均包括在水平方向依次排列的若干金属极片，所述第一接触部(11)、第二接触部(12)、第三接触部(13)、第四接触部(14)的金属极片为1排，所述第五接触部的金属极片至少有1排，相邻两排的金属极片在竖直方向相互错开排列并部分重叠，人体躺在所述床垫上时，人体与床垫接触部分的金属极片被触发，人体与对应的金属极片形成感应电势，金属电极接收到电信号。

2.根据权利要求1所述的人体睡眠位置定位装置，其特征在于，所述每排金属极片的数量为6或者7。

3.根据权利要求1所述的人体睡眠位置定位装置，其特征在于，第五接触部的金属极片为3排。

4.根据权利要求1所述的人体睡眠位置定位装置，其特征在于，第五接触部的金属极片为2排。

5.根据权利要求1或2所述的人体睡眠位置定位装置，其特征在于，相邻两排金属极片的数量不同。

6.根据权利要求1所述的人体睡眠位置定位装置，其特征在于，金属极片的形状为边长为15cm的正方形。

7.根据权利要求1所述的人体睡眠位置定位装置，其特征在于，第一接触部、第二接触部、第三接触部、第四接触部、第五接触部在床垫的长度方向的长度按照1:1:0.6:1:3的比例排布。

8.根据权利要求1或6所述的人体睡眠位置定位装置，其特征在于，在竖直方向上，相邻两排的金属极片在竖直方向相邻的金属极片投影重叠一半。

9.一种使用如上述权利要求1至8中任一权利要求中所述人体睡眠定位装置的离床检测方法，其特征在于，所述离床检测方法步骤如下：

(1)人体睡眠位置定位装置开始工作，各个接触部对应的电信号编码复位。编码末尾显示接触部的电信号，编码倒数第二位显示第二接触部的电信号，编码倒数第三位显示第三接触部的电信号，编码倒数第四位显示第四接触部的电信号，编码倒数第五位显示第五接触部的电信号；

(2)第一接触部判断，无电信号，则第一接触部编码置0，有电信号，编码末位置1；

(3)第二接触部判断，无电信号，则第二接触部编码置0，有电信号，编码倒数第二位置1；

(4)第三接触部判断，无电信号，则第三接触部编码置0，有电信号，编码倒数第三位置1；

(5)第四接触部判断，无电信号，则第四接触部编码置0，有电信号，编码倒数第四位置1；

(6)第五接触部判断，无电信号，则第五接触部编码置0，有电信号，编码倒数第五位置1；

(7)最后做数值判断，若编码数值为非0，则判断使用者在床，对比各个部位电信号编码，可描绘出人体在床垫的位置，若编码数值为0，则判断使用者离床。

10.根据权利要求1所述的离床检测方法，其特征在于：第一接触部、第二接触部、第三接触部、第四接触部、第五接触部分别为头部、肩背、

腰、臀、腿。