CN113349744B - 多人睡眠的监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多人睡眠的监测方法，包括：在人体躺卧区域内均匀设置多个睡眠检测传感器；为每一个睡眠检测传感器配置至少一组压力传感器；基于所述压力传感器所检测到的人体躺卧区域内的压力分布情况，计算得到人体躺卧区内的人体数量以及各人体位置；在对应的人体位置选择对应的睡眠检测传感器对人体的睡眠状态参数进行监测。本发明可以实现多人的睡眠精确监测。

Description

多人睡眠的监测方法
技术领域
本发明涉及人体信号智能监测技术领域，尤其涉及一种双人睡眠带的监测方法。
背景技术
睡眠是人体进行自我调节的重要方式，睡眠质量对于人们也至关重要。
如果能对睡眠质量进行准备的监测，可以让人们更好地了解到自己的睡眠状况，也能进一步让睡眠变得更加高质量。基于睡眠监测的市场的不断需求推动着该技术领域的不断变革。监测设备的不断发展也代表着人们对健康睡眠意识的不断提高。
目前，市场上主要的睡眠监测产品均只能针对单人的睡眠数据进行监测，如睡眠监测床垫、睡眠监测带等均是针对单人测试，比较缺乏针对家庭多人共用的睡眠监测产品，导致现有的睡眠监测产品的家庭普及率较低。
若将多个单人睡眠监测床垫并排放置用于进行多人的睡眠监测，当使用者在睡眠过程中移动位置，也会导致测试结果有较大偏差。现有技术中也有尝试在床垫上铺设两条相同的睡眠监测带分别对双人的睡眠状态进行监测，同样也是一旦使用者在睡眠过程中移动位置，会导致测试结果有较大的偏差，效果不理想。另外光纤传感器分为两类：作用型(传感型)传感器和非作用型(传光型)传感器，作用型传感器优点是结构紧凑、灵敏度高，但是缺点是须用特殊光纤，成本高。非作用型传感器的优点是无需特殊光纤及其他特殊技术，比较容易实现，成本低，同时缺点是灵敏度较低，因此现有技术采用光纤传感器除了不能解决双人检测人体移动的问题以外，同时还很难在成本与性能上达到平衡。
除了不能监测多人的问题，现有的检测人体的睡眠的产品还容易影响睡眠，如临床上常用多导睡眠仪（polysomnography,PSG），需要进行接触式睡眠监测，但其操作复杂、成本高且影响睡眠。还有一种是基于非接触式心冲击（Ballistocardiography,BCG）信号的睡眠监测方法，BCG信号源于心脏泵血引起血液在大血管中的流动，与人体紧密接触的支撑物体上形成冲击力，通过非直接接触身体的高灵敏压电薄膜（PVDF）传感器采集微弱震动信号，可以提取心搏、呼吸、体动等生理参数，由于压电薄膜（PVDF）传感器具备非常高的灵敏度，因而目前仅能用在单人睡眠监测，如果应用在多人领域，多人彼此微弱的人体体震信号容易被压电薄膜带捕捉到，信号会产生混叠；同时人体的体动信号比较强，容易引起PVDF传感器的饱和输出，睡眠系统无法分辨体动者。这两方面原因直接导致基于BCG信号的检测方法在多人场景下的心率、呼吸率、体动等关键参数不准确，进一步破坏多人的睡眠质量的评估基础数据，导致产品体验糟糕，从而限制了该类产品在多人睡眠下的应用拓展。
因此，如何提供一种双人睡眠的监测方法是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中多人睡眠监测信号不稳定易干扰的技术问题，本发明提出一种多人睡眠的监测方法。
本发明提出的多人睡眠的监测方法，包括步骤：
在人体躺卧区域内均匀设置多个睡眠检测传感器；
为每一个睡眠检测传感器配置至少一组压力传感器；
基于所述压力传感器所检测到的人体躺卧区域内的压力分布情况，计算得到人体躺卧区内的人体数量以及各人体位置；
在对应的人体位置选择对应的睡眠检测传感器对人体的睡眠状态参数进行监测。
进一步，所述睡眠监测传感器呈条形，且条形的所述睡眠监测传感器的长度方向与其所在的床体的宽度方向一致。
进一步，当人体躺卧区域内的人体数量为两个且两个人体间隔分布时，分别选取每一个人体所占据的面积最大的一个睡眠监测传感器来对该人体的睡眠状态参数进行监测。
进一步，当人体躺卧区域内的人体数量为两个且两个人体存在共同压力区域时，在共同压力区域以外的区域分别选择每一个人体所占据的面积最大的一个睡眠检测传感器来对该人体的睡眠状态参数进行监测。
进一步，当人体存在体动时，读取人体躺卧区内人体位置对应的睡眠检测传感器的检测信号，根据睡眠检测传感器的排布方向分析出检测信号的能量递减的方向，得出人体躺卧区内存在体动信号的人体位置，并对体动类别进行归类。
进一步，所述睡眠监测传感器为基于BCG信号的压电薄膜传感器。
进一步，所述压力传感器为压阻传感器。
进一步，所述睡眠检测传感器均匀排布在第一平面内，与各睡眠检测传感器对应的压力传感器位于第二平面，所述第一平面与第二平面平行，且睡眠检测传感器与其对应的压力传感器的垂直投影具有重合部分。
进一步，与一个睡眠检测传感器对应的压力传感器均匀排布，且睡眠检测传感器与其对应的所有压力传感器的垂直投影完全重合。
进一步，所述睡眠检测传感器与其对应的压力传感器位于同一平面，且相邻设置。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明将压力检测与压电检测进行结合，使得压电检测的对象可区分，避免了信号的干扰混淆，可以实现精准的多人睡眠监测棘手。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明的一实施例的结构示意图。
图2是本发明的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
下面结合附图以及实施例对本发明的原理进行详细说明。
如图1、图2所示，本发明的多人睡眠的监测方法，其发明构思主要是为每一个睡眠监测传感器配置至少一组压力传感器。将多个压力传感器和一个睡眠监测传感器相互对应、相对关联，接着基于压力传感器所检测到的压力分布情况，计算得到睡眠检测传感器上施加的人体数量以及各个人体位置，基于每一个人体位置所对应的睡眠检测传感器，对对应的人体的睡眠状态参数进行监测。具体实现方式为，在人体躺卧区域1内均匀设置多个睡眠检测传感器，为每一个睡眠检测传感器配置至少一组压力传感器，基于压力传感器所检测到的人体躺卧区域内的压力分布情况，计算得到人体躺卧区内的人体数量以及各人体位置，在对应的人体位置选择对应的睡眠检测传感器对人体的睡眠状态参数进行监测。
在本发明的一个较优实施例中，睡眠监测传感器呈条形，且条形的睡眠监测传感器的长度方向与其所在的床体的宽度方向一致。
睡眠监测传感器具体可以采用基于BCG信号的压电薄膜传感器，这种条形、段式的压电薄膜传感器（如P11 – PN1）首尾相接地、间隔均匀的铺满床体的整个宽度方向，主要是分布在床体对应人体的躯干部分，位于使用者的上半身部位。睡眠检测传感器可以排列成阵列状（如图中所示），也可以行与行之间错开排列，或者列与列之间错开排列，例如行与行之间错开排列时，第二行的睡眠检测传感器P12位于第一行的睡眠检测传感器P11与P31之间，除了本发明列举的这些排布方式以外，其他排布方式也可以，只要能够检测到人体的睡眠信号即可。
压力传感器则与每一个睡眠检测传感器对应设置，一个睡眠监测传感器对应多个压力传感，可以是一组压力传感器，也可以是多组压力传感器。在一个实施例中，睡眠检测传感器可以与其对应的压力传感器位于同一平面，且相邻设置。例如，在带状的睡眠监测传感器的四周均匀分布多个压力传感器，或者如图中所示，在睡眠监测传感器的一侧设置均匀分布的多个压力传感器，压力传感器的排布长度可以与睡眠检测传感器的长度相等或不等。在其他实施例中，睡眠检测传感器也可以与其对应的压力传感器位于不同屏幕，睡眠检测传感器均匀排布在第一平面内，与各睡眠检测传感器对应的压力传感器位于第二平面，第一平面与第二平面平行，且睡眠检测传感器与其对应的压力传感器的垂直投影具有重合部分。也就是说压力传感器的分布面积可以与睡眠检测传感器的面积相等或不等。在一个较优实施例中，与一个睡眠检测传感器对应的压力传感器均匀排布，且睡眠检测传感器与其对应的所有压力传感器的垂直投影完全重合。在本实施例中，压力传感器采用的是压阻传感器。
睡眠检测传感器用于监测人体体震微动信号，即人体头部以下、腿部以上的部分分布着压电薄膜传感器和压力传感器，每个压电薄膜传感器的信号通过电荷放大、0.1Hz高通以及10Hz低通滤波电路，形成多路ADC采样信号(呼吸、心率)到数据处理单元，另外压阻按照分压电路分别送至数据处理单元做采集。可以有效利用压电薄膜传感器的灵敏度和检测精确度，同时通过对应的压力传感器对这些压电薄膜传感器进行区分，使得压电薄膜传感器的来源信号确定，可以有效避免多人睡眠监测时的信号干扰。
当人体躺卧区域内的人体数量为两个且两个人体间隔分布时，分别选取每一个人体所占据的面积最大的一个睡眠监测传感器来对该人体的睡眠状态参数进行监测。当人体躺卧区域内的人体数量为两个且两个人体存在共同压力区域时，在共同压力区域以外的区域分别选择每一个人体所占据的面积最大的一个睡眠检测传感器来对该人体的睡眠状态参数进行监测。
当人体存在体动时，读取人体躺卧区内人体位置对应的睡眠检测传感器的检测信号，根据睡眠检测传感器的排布方向分析出检测信号的能量递减的方向，得出人体躺卧区内存在体动信号的人体位置，并对体动类别进行归类。
本发明的睡眠检测系统主要由信号采集装置和控制模块2组成，控制模块2包括用于压电信号放大的压电薄膜信号电荷放大电路，用于信号滤波处理、去除BCG信号带外噪音的BCG信号滤波电路。采集各个压阻的压力信号的压阻信号采集电路。进行信号ADC采集、信号优选、心率呼吸率计算、体动判断等算法处理的数据处理单元。而信号采集装置主要就是睡眠监测传感器和压力传感器。
下面以双人的睡眠监测为例，来对本发明的具体处理方法进行说明。
人体躺在床体上会对床体产生压力，因而可以被压力传感器采集到，在本实施例中压力传感器为压阻传感器（P11S1 - PNnSn），会产生压阻压力信号。同时，睡眠监测传感器，即压电薄膜传感器（P11 - PNn）会产生压电信号。
电荷放大器电路对每段压电薄膜信号进行电荷放大并送入BCG信号滤波电路。
BCG信号滤波电路对每段压电薄膜电荷放大之后的信息进行滤波处理，去除带外噪音。
数据处理单元进行ADC采样采集压阻传感器（P11S1 - PNnSn）的压力数据，数据处理单元进行ADC采样采集每段压电薄膜（P11 - PNn）的压电数据。接着对所采集到的压电数据和压力数据进行分析。
数据出合理单元通过各个压阻传感器所检测到的压力分布数据进行分析，按压阻传感器的排列结构将各个压阻压力数值形成压力数据网，通过检测压力数据网中的波峰得到压力受力区域，通过波峰之间的距离得到受力区域间的间距，分析压力数据网中同排数据从左至右压力区域数判定使用者为一个还是多个，以使用者是两个为例，同时获取使用者躺睡位置信息，按照使用者躺睡位置所在列找到波峰占据的压电薄膜最大面积来优选对应编号P(1 - n）的压电薄膜信号，通过同排受力区域间距判定使用者躺睡距离状况，如果两个使用者间隔分布时，分别选取每一个人体所占据的面积最大的所述睡眠监测传感器来对该人体的睡眠状态参数进行监测。如果两个使用者的位置相邻，也就是说两个人体存在共同压力区域时，在共同压力区域以外的区域分别选择每一个人体所占据的面积最大的睡眠监测传感器来对该人体的睡眠状态参数进行监测，通过远离法则，采取两位使用者各自靠近外侧的睡眠检测传感器中的次小面积所在的压电薄膜信号，本发明所指的次小是相对于紧密相邻两个人体的公共面积的大小而言。
进一步还需要按列分别将压电薄膜信号能量进行统计形成压电信号能量曲线，根据能量曲线分析能量衰减信息，根据优选出来的压电薄膜信号从频域上分析计算使用者的心率呼吸率等生理指标，根据检测出来的压力区域变化情况检测使用者的在床状态和离床状态，根据同排不同位置压力区域变化判定离床动作的归属者。当检测到体动信息时根据压电能量曲线信息分析体动归属者，若能量从左侧压力区域向右侧衰减，体动信息属于左侧，反之属于右侧，若左右能量相当两侧都存在体动，同时数据处理单元还会对体动信号进行归类，进一步完善睡眠信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡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 (7)

1.一种多人睡眠的监测方法，其特征在于，包括步骤：
在人体躺卧区域内均匀设置多个睡眠检测传感器；
为每一个睡眠检测传感器配置至少一组压力传感器，将多个压力传感器和一个睡眠检测传感器相互对应、相互关联；
基于所述压力传感器所检测到的人体躺卧区域内的压力分布情况，计算得到人体躺卧区内以及睡眠检测传感器上的人体数量以及各人体位置；
在对应的人体位置选择对应的睡眠检测传感器对人体的睡眠状态参数进行监测；
当人体躺卧区域内的人体数量为两个且两个人体间隔分布时，分别选取每一个人体所占据的面积最大的一个睡眠监测传感器来对该人体的睡眠状态参数进行监测；
当人体躺卧区域内的人体数量为两个且两个人体存在共同压力区域时，在共同压力区域以外的区域分别选择每一个人体所占据的面积最大的一个睡眠检测传感器来对该人体的睡眠状态参数进行监测；
当人体存在体动时，读取人体躺卧区内人体位置对应的睡眠检测传感器的检测信号，根据睡眠检测传感器的排布方向分析出检测信号的能量递减的方向，得出人体躺卧区内存在体动信号的人体位置，并对体动类别进行归类。
2.如权利要求1所述的多人睡眠的监测方法，其特征在于，所述睡眠监测传感器呈条形，且条形的所述睡眠监测传感器的长度方向与其所在的床体的宽度方向一致。
3.如权利要求2所述的多人睡眠的监测方法，其特征在于，所述睡眠监测传感器为基于BCG信号的压电薄膜传感器。
4.如权利要求1所述的多人睡眠的监测方法，其特征在于，所述压力传感器为压阻传感器。
5.如权利要求1所述的多人睡眠的监 测方法，其特征在于，所述睡眠检测传感器均匀排布在第一平面内，与各睡眠检测传感器对应的压力传感器位于第二平面，所述第一平面与第二平面平行，且睡眠检测传感器与其对应的压力传感器的垂直投影具有重合部分。
6.如权利要求5所述的多人睡眠的监 测方法，其特征在于，与一个睡眠检测传感器对应的压力传感器均匀排布，且睡眠检测传感器与其对应的所有压力传感器的垂直投影完全重合。
7.如权利要求1所述的多人睡眠的监 测方法，其特征在于，所述睡眠检测传感器与其对应的压力传感器位于同一平面，且相邻设置。
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