CN111513722A - 基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫和床垫 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫和床垫。睡眠抽搐监测垫通过若干体动信号检测装置实时检测人体睡在所述垫本体上时的体动信号，并通过监测单元对各体动信号的波形进行分析以判断人体是否发生睡眠抽搐，并在判断出人体发生睡眠抽搐时发出报警信息，能够对人体睡眠抽搐实现及时报警，尤其适合患有容易诱发抽搐的疾病的老年人使用。该监测垫及包括该监测垫的床垫能够广泛应用于医院、疗养院及家庭环境中对老年人的睡眠抽搐监测，有助于及时发现老年人的睡眠抽搐，降低老年人因发生睡眠抽搐未及时发现而造成严重后果的几率。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫和床垫。
背景技术
抽搐常见于脑系统疾病、头颅内伤、厥病类疾病、子痫、产后痉病等病中，严重时可能导致死亡。很多老年人没有子女陪伴在身边，夜间睡眠状态如何很难准确掌握，即使是有子女陪伴的老年人，子女也很难做到每时每刻对老年人的睡眠状态进行监控，如果老年人在夜间睡眠时发生抽搐而未及时发现，极有可能造成无法挽回的后果，因此有必要在老年人睡眠时对其进行睡眠抽搐监测。尤其是对于患有容易诱发抽搐的疾病的老年人，更有必要对其进行睡眠抽搐监测。遗憾的是，现有技术中还没有专门技术手段对睡眠过程进行抽搐监测。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明主要目的在于，提供一种基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫和床垫，以解决现有技术中没有专门技术手段对睡眠过程进行抽搐监测的问题。
(二)技术方案
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫，包括垫本体，还包括监测单元和若干体动信号检测装置，所述若干体动信号检测装置分布设置在所述垫本体上，以实时检测人体睡在所述垫本体上时的体动信号，并将所述体动信号发送到所述监测单元，所述监测单元被配置为，根据各体动信号的波形判断人体是否发生睡眠抽搐，并在人体发生睡眠抽搐时发出报警信息。
进一步地，所述根据各体动信号的波形判断人体是否发生睡眠抽搐，包括如下任一项：
统计当前时刻之前的预设时长内各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数，并在有任一体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数达到第一预设值时，判定人体发生睡眠抽搐；
统计当前时刻之前的预设时长内各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数，并在有达到第二预设值数量的体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数达到第一预设值时，判定人体发生睡眠抽搐；
统计当前时刻之前的预设时长内各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数，同时，将各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数汇总，并在汇总得到的总个数达到第三预设值时，判定人体发生睡眠抽搐。
进一步地，所述体动信号检测装置为压电传感器，所述体动信号为人体对所述压电传感器的压力信号。
进一步地，所述压电传感器有四个，排列成矩形，其中两个对应人体的双肩，另外两个对应人体的双髋。
进一步地，所述体动信号检测装置包括气囊，所述气囊上连接有用于检测所述气囊气压的气压传感器，所述体动信号为人体对所述气囊的压力信号。
进一步地，人体对所述气囊的压力P的计算公式为P＝P1-P2，其中P1为所述气囊的气压，P2为所述气囊的收缩压。
进一步地，所述气囊上还连接有电子气泵，所述气囊的收缩压通过如下方法得到：
通过所述电子气泵计算气囊的充气量，并根据气囊的充气量和气囊的收缩压随充气量变化的曲线计算气囊的收缩压，所述气囊的收缩压随充气量变化的曲线为通过每次将气囊充入不同的气量并检测气囊在各充气量下的收缩压，然后根据气囊在各充气量下的收缩压进行曲线拟合得到。
进一步地，各气囊排列形成气囊阵列，所述气囊阵列对应人体的躯干部位。
进一步地，所述垫本体上还设置有用于导出人体静电的导电布。
进一步地，所述垫本体上还设置有用于监测人体呼吸频率和心跳频率的监测带，所述监测带与所述监测单元连接通信。
一种床垫，所述床垫的上表面的下方设置有如上所述的睡眠抽搐监测垫。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供的睡眠抽搐监测垫通过若干体动信号检测装置实时检测人体睡在所述垫本体上时的体动信号，并通过监测单元对各体动信号的波形进行分析以判断人体是否发生睡眠抽搐，并在判断出人体发生睡眠抽搐时发出报警信息，能够对人体睡眠抽搐实现及时报警，尤其适合患有容易诱发抽搐的疾病的老年人使用。该监测垫及包括该监测垫的床垫能够广泛应用于医院、疗养院及家庭环境中对老年人的睡眠抽搐监测，有助于及时发现老年人的睡眠抽搐，降低老年人因发生睡眠抽搐未及时发现而造成严重后果的几率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫的平面结构人体平躺在该监测垫上时的俯视结构示意图；
图2是根据体动信号波形判断人体是否发生睡眠抽搐的示意图；
图3是本发明实施例提供的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫的一种电路原理示意图。
图4是本发明实施例提供的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫的另一种电路原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫2，包括垫本体，还包括监测单元8和若干体动信号检测装置。这些体动信号检测装置分布设置在所述垫本体上，以实时检测人体睡在所述垫本体上时的体动信号，并将所述体动信号发送到所述监测单元8。所述监测单元8被配置为，根据各体动信号的波形判断人体是否发生睡眠抽搐，并在人体发生睡眠抽搐时发出报警信息。本文中，体动信号是指反应身体动作状态的信号。由于人体发生睡眠抽搐时可能导致人体不规律的动作，人体的动作范围可能较大，因此设置若干提供信号检测装置以检测人体不同部位的体动信号。监测垫2的面积越大，体动信号检测装置的个数越多，覆盖面积越大，越能对人体的不同部位的体动信号实现有效监测。当人体处于安静睡眠状态时，人体对体动信号检测装置未施力(例如未被人体压住的体动信号检测装置不会受到人体施加的力)或者施力是稳定的(例如被安静睡眠的人体平稳压住的体动信号检测装置受到的人体压力是稳定不变的)，这时各体动信号检测装置检测到的体动信号的波形应当是一条水平直线(理想状态下)，波形幅度几乎无变化。当人体有轻微体动时，受影响的体动信号检测装置所检测到的体动信号的波形将变为一条起伏比较平缓的曲线，而当人体正常调整睡姿(例如翻身)时，受影响的体动信号检测装置所检测到的体动信号的波形将变为一条起伏较大但不剧烈的曲线。而当发生睡眠抽搐导致人体突然发生激烈动作时(例如剧烈蹬腿)，受影响的体动信号检测装置由于受到人体因抽搐而突然施加的力，而且该力通常较大且在瞬间施加，因此所检测到的体动信号的波形将发生突变而形成与其他情况下的体动信号波形的巨大反差。当发生睡眠抽搐时，人体各部位都可能产生抽搐，例如头部、四肢、躯干5等部位均可能产生，受影响的体动信号检测装置检测到的体动信号波形都会发生突变。正是由于发生睡眠抽搐时的体动信号与正常睡眠情况下的体动信号(如正常睡眠时的翻身动作)在波形上具有巨大反差，因此通过分析各体动信号检测装置检测到的体动信号的波形可以实现对睡眠抽搐的检测。
发生睡眠抽搐时，由于体动信号检测装置受到人体因抽搐而突然施加的力，而且该力通常较大且在瞬间施加，往往会在受影响的体动信号检测装置所检测到的体动信号波形上形成尖峰脉冲，体动信号检测装置每受到一次人体因抽搐而施加的外力都将在其体动信号波形上形成一个尖峰脉冲而被实时记录下来，因此，具体可以通过分析各体动信号波形中的尖峰脉冲来对睡眠抽搐实施监测。基于此，具体实施时，所述根据各体动信号的波形判断人体是否发生睡眠抽搐，可包括如下任一项：
1、统计当前时刻之前的预设时长内各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数，并在有任一体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数达到第一预设值时，判定人体发生睡眠抽搐。假设图2是其中一个体动信号检测装置检测到的体动信号的实时波形示意图，横坐标T表示当前时刻之前的时长，原点处的时刻表示当前时刻，距离原点越远处的横坐标表示的时刻距离当前时刻越远，与心电图类似，该体动信号波形也随时间推移由左向右移动。纵坐标P为波形幅度，表示体动信号强度，原点处的波形幅度为0，但由于人体在睡眠状态上时可能压在体动信号检测装置上，因此，该体动信号的波形具有一定初始幅度。假设T1为预设时长，从图中可以看出，在当前时刻之前的T1时长内，该体动信号波形中产生了3个尖峰脉冲，表示在T1时长内，人体对检测出该体动信号的体动信号检测装置进行了3次突然施力。如果第一预设值设置为3或者3以内，则由于该体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数达到第一预设值因此就可以判定人体发生睡眠抽搐。在选择第一预设值的具体值时，应当考虑人体睡眠时可能造成的对体动信号检测装置的正常冲击，因此，该值优选至少设置为2或2以上，而由于抽搐往往是持续较短时间的，即人体会在较短时间内连续对体动信号检测装置造成冲击，因此该预设时长不宜设置过长，以免造成监测不及时。
2、统计当前时刻之前的预设时长内各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数，并在有达到第二预设值数量的体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数达到第一预设值时，判定人体发生睡眠抽搐。由于人体发生睡眠抽搐往往不会仅对一个体动信号检测装置造成冲击，而是对多个体动信号检测装置都造成冲击，因此可以结合各个体动信号检测装置检测到的体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数来进行判断，通过设置在当前时刻之前的该预设时长内只有达到一定数量的体动信号检测装置检测到的体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数达到该第一预设值时，才判定人体发生了睡眠抽搐，以提高监测精确度。
3、统计当前时刻之前的预设时长内各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数，同时，将各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数汇总，并在汇总得到的总个数达到第三预设值时，判定人体发生睡眠抽搐。采用前两种方式时，当人体发生的睡眠抽搐由于动作范围过大而未对单个或局部区域的体动信号检测装置产生足够次数的冲击时，就可能无法监测到该睡眠抽搐。因此，为了避免这个问题，第3种方式通过将各个体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数汇总，通过判断在当前时刻之前的预设时长内所有体动信号的波形中的尖峰脉冲的总个数的大小来判断人体是否发生睡眠监测，将所有体动信号检测装置作为整体考虑，从而可以有效避免了前述问题。
在本实施例中，体动信号检测装置可以通过如下两种方式实现。
如图3所示，第一种方式是，所述体动信号检测装置为压电传感器4，这时，所述体动信号为人体对所述压电传感器4的压力信号。在这种方式中，可以所述压电传感器4可以有四个，排列成矩形，其中两个对应人体的双肩，另外两个对应人体的双髋，主要通过监测人体躯干5的抽搐来判断人体是否发生睡眠抽搐。
如图4所示，第二种方式是，所述体动信号检测装置包括气囊7，所述气囊7上连接有用于检测所述气囊7气压的气压传感器9，这时，所述体动信号为人体对所述气囊7的压力信号。其中，人体对所述气囊7的压力P的计算公式为P＝P1-P2，其中P1为所述气囊7的气压，P2为所述气囊7的收缩压。可以在气囊7上连接电子气泵10，通过如下方法得到气囊7的收缩压，即通过所述电子气泵10计算气囊7的充气量，并根据气囊7的充气量和气囊7的收缩压随充气量变化的曲线计算气囊7的收缩压。这里，所述气囊7的收缩压随充气量变化的曲线为通过每次将气囊7充入不同的气量并检测气囊7在各充气量下的收缩压，然后根据气囊7在各充气量下的收缩压进行曲线拟合得到。在该种方式中，各气囊7可以排列形成气囊阵列6，所述气囊阵列6可对应人体的躯干5部位，同样通过监测人体躯干5的抽搐来判断人体是否发生睡眠抽搐。
如果要尽可能提高对睡眠抽搐的监测精度，还可以通过设置足够多的气囊7或压电传感器4，将各气囊7或压电传感器4分布式布设在整个监测垫2的范围，当监测垫2用于床垫上时，甚至可以将监测垫2设计成与床垫上表面的大小尺寸一样，将监测垫2嵌入床垫的上表面的下方，这样，当人体发生睡眠抽搐时，不管在床上的哪个位置都可以被准确监测到。
监测垫2上还可设置用于导出人体静电的导电布1。具体地，导电布1可以设置在监测垫2上与躯干5对应的任何部位。通过导电布1将人体静电导出，能够使人体获得更加优质的睡眠质量。同时，在监测垫2上还可设置用于监测人体呼吸频率和心跳频率的监测带3，监测带3与监测单元8连接通信。通过监测带3能够实时监测人体睡眠时的呼吸和心率，并将其发送到监测单元8。可以在监测单元8中内置蓝牙模块、移动通信模块、WiFi模块等无线通信模块，将该监测垫2的各种检测数据发送到移动终端上向用户展示，以便用户及时掌握自身的睡眠状况。同时监测单元8也可以通过蓝牙模块、移动通信模块、WiFi模块等无线通信模块向移动终端发送报警信息。将移动终端保管在老年人的监护人处，当老年人发生睡眠抽搐时，其监护人能够通过移动终端及时获知情况，从而及时采取施救措施。
本发明另一实施例还提供了一种床垫，床垫的上表面的下方设置有如上所述的睡眠抽搐监测垫2。
上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫，包括垫本体，其特征在于，还包括监测单元和若干体动信号检测装置，所述若干体动信号检测装置分布设置在所述垫本体上，以实时检测人体睡在所述垫本体上时的体动信号，并将所述体动信号发送到所述监测单元，所述监测单元被配置为，根据各体动信号的波形判断人体是否发生睡眠抽搐，并在人体发生睡眠抽搐时发出报警信息。
2.如权利要求1所述的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫，其特征在于，所述根据各体动信号的波形判断人体是否发生睡眠抽搐，包括如下任一项：
统计当前时刻之前的预设时长内各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数，并在有任一体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数达到第一预设值时，判定人体发生睡眠抽搐；
统计当前时刻之前的预设时长内各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数，并在有达到第二预设值数量的体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数达到第一预设值时，判定人体发生睡眠抽搐；
统计当前时刻之前的预设时长内各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数，同时，将各体动信号的波形中的尖峰脉冲的个数汇总，并在汇总得到的总个数达到第三预设值时，判定人体发生睡眠抽搐。
3.如权利要求2所述的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫，其特征在于，所述体动信号检测装置为压电传感器，所述体动信号为人体对所述压电传感器的压力信号。
4.如权利要求3所述的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫，其特征在于，所述压电传感器有四个，排列成矩形，其中两个对应人体的双肩，另外两个对应人体的双髋。
5.如权利要求2所述的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫，其特征在于，所述体动信号检测装置包括气囊，所述气囊上连接有用于检测所述气囊气压的气压传感器，所述体动信号为人体对所述气囊的压力信号。
6.如权利要求5所述的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫，其特征在于，人体对所述气囊的压力P的计算公式为P＝P1-P2，其中P1为所述气囊的气压，P2为所述气囊的收缩压。
7.如权利要求6所述的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫，其特征在于，所述气囊上还连接有电子气泵，所述气囊的收缩压通过如下方法得到：
通过所述电子气泵计算气囊的充气量，并根据气囊的充气量和气囊的收缩压随充气量变化的曲线计算气囊的收缩压，所述气囊的收缩压随充气量变化的曲线为通过每次将气囊充入不同的气量并检测气囊在各充气量下的收缩压，然后根据气囊在各充气量下的收缩压进行曲线拟合得到。
8.如权利要求5所述的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫，其特征在于，各气囊排列形成气囊阵列，所述气囊阵列对应人体的躯干部位。
9.如权利要求1至8中任一所述的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫，其特征在于，所述垫本体上还设置有用于导出人体静电的导电布。
10.如权利要求1至8中任一所述的基于人体体动信号的睡眠抽搐监测垫，其特征在于，所述垫本体上还设置有用于监测人体呼吸频率和心跳频率的监测带，所述监测带与所述监测单元连接通信。
11.一种床垫，其特征在于，所述床垫的上表面的下方设置有如权利要求1至10中任一所述的睡眠抽搐监测垫。
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