CN211511804U - 一种可监测老人睡眠行为和状态的护理床 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可监测老人睡眠行为和状态的护理床，床屏固定于床底架的一端，床底架从下到上依次配合安装有排骨架以及床垫；床垫表面设有发光面料，若干个直线式感应同步器在床垫内呈左右分区均匀排列状态，组成直线式感应同步器矩阵；直线式感应同步器矩阵采集左右两侧使用状下电动势变化量，并通过信息采集器将连续采集的电动势变化量传输给主机处理器，主机处理器通过计算将电动势变化量统计出人‑床界面压陷量矩阵信息，通过分析人‑床界面压陷量矩阵信息，监测出睡眠行为、呼吸情况、离床时间，监测信息发送到手机，在监测到异常信息时通过主机处理器进行报警；在夜间老人起夜或睡眠时控制床垫的表面发光面料发光或发暗。
Description
技术领域
本实用新型涉及生活床具技术领域，尤其涉及一种可监测老人睡眠行为和状态的护理床。
背景技术
世界卫生组织强调，睡眠是继饮食、运动以外第三大影响人体健康的重要因素。2017年中国睡眠质量分析报告指出，随着年龄的增长，睡眠健康问题逐渐增多，其中，70％左右的60 岁以上老年人存在深度睡眠不足、睡眠时间过短等睡眠质量问题。而睡眠质量低是导致老年人高血压、心脏病、高血糖、阿尔茨海默症等疾病的重要原因。随着我国老龄化的日益严重和老年人睡眠健康问题的增多，老年人睡眠监护问题已成为工业经济社会亟待解决的问题。
床具系统常被认为是影响睡眠质量的重要的外部因素，睡眠过程中，床具系统持续与人体相接触，支撑人体，使人体肌肉放松和椎间盘获得恢复。老年人在床具系统上睡眠时，会存在翻身等各种各样的睡眠行为和姿势调节，以避免局部肌肉、软组织持续受压，影响血液循环，另一方面，睡眠过程中睡眠行为和姿势调节不能过于频繁，否则也会影响睡眠质量，如不宁腿综合征、周期性肢体动作等睡眠障碍问题多表现为睡眠过程中动作行为的增加，从而使睡眠时断时续，难易保持。同时，老年人在夜间睡眠过程中，还存在着口渴、起夜等一系列离床的动作行为。医学数据显示，60％至70％的老年人都有起夜的习惯，有的老年人每天晚上需要起夜两到三次。老年人起夜次数太多，且起夜时大脑不清醒，容易摔倒，尤其是阿尔茨海默症的老人。起夜灯设计不合理是造成老年人摔倒的主要客观因素之一，例如灯开关需要摸黑寻找、灯光太暗不能清晰照明等。另一方面，研究表明，人的明适应时间大约需要1 分钟，起夜灯光线太亮或者灯光亮起过快则会刺激老年人的视觉神经，造成老年人二次入睡困难。同时，世界卫生组织(WHO)统计显示，65岁老年人死亡，70％与跌倒有关，跌倒已经成为老年群体伤残、失能和死亡的头号杀手。其中超过51％的老人在夜间跌倒是由于起夜造成，继而出现致残或致死。老年人起夜摔倒后，抢救不及时是造成老年人死亡的主要原因。此外，起夜频率、呼吸情况等也是反映老年人身体健康问题的重要依据之一。因此，准确记录老年人睡眠行为、离床时间、呼吸状况等，以便突发意外时及时提醒护工或监护人，并为老年人的睡眠健康报告提供依据指标，对老年人的健康安全有着重要的意义。
目前，睡眠行为的测试方法主要有多导睡眠图记录法、体动记录图分析法和摄像法。其中多导睡眠图记录法只能在实验室内完成，并且需要将多导电极置于人体之上，体动记录图分析法需要给人体肢体部位的多处佩戴体动记录装置，均会对睡眠产生一定程度的影响。摄像法虽然可以在不干扰睡眠的前提下测试睡姿和睡眠动作行为，但这种方法不够尊重受试者的隐私，也无法精确测试细微动作行为和被褥掩盖下的动作行为。而市场上现有的针对老年人睡眠监护的主要是医用床，只针对老年人的呼吸、心率等生理参数进行监测，不能全面的反映老年人的睡眠行为和状态。并且，在对老年人的呼吸、心率等进行监测时，主要是通过佩戴手环、多导电极或者在床垫中上部，大约心脏位置设置一个呼吸、心率检测带，会对正常睡眠造成一定程度的影响。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可监测老人睡眠行为和状态的护理床，该护理床可以监测老年人的睡姿、睡眠行为、呼吸情况以及离床时间，以此为依据实现报警、夜灯等功能，并提供健康睡眠报告，为老年人健康睡眠问题提供合理化建议。
本实用新型采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种可监测老人睡眠行为和状态的护理床，包括床屏、床底架、排骨架、床垫、若干个直线式感应同步器、信息采集器、主机处理器以及手机；
所述床屏固定于床底架的一端，所述床底架从下到上依次配合安装有排骨架以及床垫；所述床垫表面设有发光面料，所述若干个直线式感应同步器在床垫内呈左右分区均匀排列状态，组成直线式感应同步器矩阵；所述直线式感应同步器矩阵采集左右两侧使用状下电动势变化量，并通过信息采集器将连续采集的电动势变化量传输给主机处理器，所述主机处理器通过计算将电动势变化量统计出人-床界面压陷量矩阵信息，通过分析人-床界面压陷量矩阵信息，监测出睡眠行为、呼吸情况、离床时间，监测信息发送到手机，在监测到异常信息时通过主机处理器进行报警；在夜间老人起夜或睡眠时控制床垫的表面发光面料发光或发暗。
作为本实用新型的优选方式之一，所述床屏包括屏架以及固定在屏架上的软包；所述软包包括纤维绵、海绵、乳胶填充材料以及包裹上述填充材料的针织面料，所述软包从上到下划分为头部支撑以及背部支撑。
作为本实用新型的优选方式之一，所述床底架包括床尾板、两块床旁板、床底板、四个角码以及若干金属片；所述床尾板、两块床旁板以及床底板通过四个角码实现固定，所述角码与每个金属块均安装在同一个高度用于对排骨架的支撑。
作为本实用新型的优选方式之一，还包括可折叠护栏，所述可折叠护栏安装于床底架两侧；所述可折叠护栏上设有调节按钮。
作为本实用新型的优选方式之一，所述排骨架包括钢制框架以及安装于钢制框架内的若干竹排骨条，每个所述竹排骨条包括两层或三层竹弹片、套接在两层或三层竹弹片两端的两个金属套头以及连接在两个金属套头底部的软硬度调节装置，所述软硬度调节装置用于两层或三层竹弹片表面受力时的压力调节。
作为本实用新型的优选方式之一，所述软硬度调节装置包括支撑底座、移动滑块、金属支撑块、弹性金属圆棒以及支撑杆；两个所述金属套头的底部均分别各自连接两个所述支撑杆，每两个所述支撑杆之间夹持在支撑底座的一端两侧并与之相固定；所述支撑底座的中部固定套接有两个金属支撑块，两个金属支撑块相对支撑底座的外侧一端上分别滑动套接有两个移动滑块，所述弹性金属圆棒具体为四根分别紧贴在支撑底座的两侧并依次穿过所述金属支撑块的第一穿孔以及移动滑块的第二穿孔与对应侧的支撑杆的底部的第三穿孔固定相连，支撑杆与所述金属支撑块的第一穿孔固定相连，支撑杆与移动滑块的第二穿孔滑动相连。
作为本实用新型的优选方式之一，所述支撑底座在移动滑块的滑动范围内设有刻度痕；所述移动滑块上设有螺栓，通过松动螺栓实现移动滑块在支撑底座上的左右移动，拧紧螺栓实现移动滑块在支撑底座固定，从而完成护理床的软硬度调节；还包括竹插片，所述金属套头上端并列设置有两个带有凹槽的孔洞，用于直接固定三层竹弹片，或放置竹插片的卡口于孔洞的凹槽内用于固定两层竹弹片；所述钢制框架包括外框架以及连接于外框架中部的竖撑，所述若干竹排骨条通过所述竖撑划分为双排并均匀排列于外框架内，所述竖撑以及外框架在连接竹排骨条的相应端面上均设有用于连接竹排骨条的插孔，所述竹排骨条两端设有与插孔相配合的榫头。
作为本实用新型的优选方式之一，所述排骨架按纵向分为头部、肩背部、腰部、臀部、大腿、小腿、脚部7个区域。
作为本实用新型的优选方式之一，所述床垫包括铺垫层、芯层以及包覆铺垫层、芯层的面料复合层；其中，面料复合层包括外面料层、硬质海绵或海绵材料、内面料层；所述外面料层为缓缓变亮和变暗的发光面料，所述主机处理器控制发光面料发光或变暗；所述内面料层为针织面料；所述硬质海绵或海绵材料填充于外面料层和内面料层之间，外面料层和内面料层之间直接通过绗缝固定连接；所述铺垫层分为上铺垫层和下铺垫层，上铺垫层和下铺垫层自上而下均分别由记忆棉、乳胶海绵、聚氨酯海绵填充材料填充而成，上铺垫层的厚度大于下铺垫层；所述芯层为包覆若干排高低弹簧包的泡沫海绵块或乳胶海绵块；每个所述高低弹簧包均为包裹高低弹簧的无纺布，高低弹簧具体包括竖直设置的一个大弹簧以及分别固定在大弹簧上下两端的两个小弹簧，两个小弹簧之间设有间隙；所述面料复合层内固定直线式感应同步器矩阵。
本实用新型还公开了一种采用上述的可监测老人睡眠行为和状态的护理床进行监测的方法，包括以下步骤：
S1、直线式感应同步器矩阵将连续采集的左右两侧使用状下的电动势变化量通过信息采集器传输给主机处理器；
S2、主机处理器对上述电动势变化量进行处理，其中主机处理器计算并分析床垫各区域压陷位移量、各区域压陷面积、压陷位移量比值和压陷面积比值大小来确定睡眠行为；
S3、主机处理器通过计算并分析床垫上直线式感应同步器矩阵输出的电动势对相对时间求导数的和来确定呼吸情况；
S4、主机处理器通过计算并分析人-床界面总压陷位移量和总压陷面积来确定离床情况。
作为本实用新型的优选方式之一，所述主机处理器将直线式同步感应器的电动势变化量转换成位移量的计算公式如下：
则位移量函数D(xi,xj)为：
其中，E为电动势；k为电磁耦合系数；x为位移量；W为绕组节距；Um和w为励磁电压的幅值和频率；D(xi,xj)是位于床垫(i，j)位置处直线式同步感应器的位移量；E(xi,xj)是位于床垫(i，j)位置处直线式同步感应器(6)的输出电动势；
主机处理器将计算后的若干个直线式同步感应器的位移量组成人-床界面压陷位移量矩阵并存储，主机处理器对人-床界面压陷位移量矩阵进行处理得到睡眠行为、呼吸情况以及离床情况。
作为本实用新型的优选方式之一，主机处理器确定睡眠行为的步骤包括：
(a)信息采集器采集枕头下方直线式同步感应器的电动势变化量并传输给主机处理器，主机处理器计算获得枕头在床垫上产生的压陷位移量A；
(b)主机处理器计算床垫各区域压陷位移量、各区域压陷面积、压陷位移量比值和压陷面积比值大小，所述床垫各区域压陷位移量为小腿压陷位移量DL、侧向不对称压陷位移量Dc和侧向不对称压陷位移量的绝对值|Dc|，所述侧向不对称压陷位移量Dc为肩部、腰部和臀部压陷后形成的对称中心曲线的两侧压陷位移总量之差，所述床垫各区域压陷面积为总压陷面积St、侧向不对称压陷面积Sc和侧向不对称压陷面积的绝对值|Sc|，所述压陷位移量比值为头臀压陷位移量比Rhh，所述头臀压陷位移量比Rhh为除枕头外的头部区域总压陷位移量与臀部区域总压陷位移量之比，所述压陷面积比值为上躯干与臀部压陷面积比值Rth，所述上躯干与臀部压陷面积比值Rth为肩背部与腰部压陷面积之和与腿部压陷面积之比；
所述小腿压陷位移量DL的计算公式为：
所述侧向不对称压陷位移量Dc的计算公式为：
所述侧向不对称压陷位移量的绝对值|Dc|的计算公式为：
所述压陷面积是通过计算各区域压陷位移D(xi,xj)大于零的点数之和，进而判断产生位移量的区域面积大小：
当D(xi,xj)>0时，D(xi,xj)＝K
当D(xi,xj)＝0时，S(xi,xj)＝0
所述总压陷面积St的计算公式为：
所述侧向不对称压陷面积Sc的计算公式为：
所述侧向不对称压陷面积的绝对值|Sc|的计算公式为：
所述头臀压陷位移量比Rhh的计算公式为：
所述上躯干与臀部压陷面积比值Rth的计算公式为：
其中，dleg为小腿压陷位移量矩阵，dhead为头部压陷位移量矩阵，dhip为臀部压陷位移量矩阵，K为压陷面积系数，m为横向压陷量测试点数，n为纵向压陷量测试点数，n1、n2、n3、 n4分别为头部、上躯干、臀部、小腿部区域纵向压陷量测试点数，l为肩部、腰部、臀部纵向总压陷量测试点数，m、n、n1、n2、n3、n4、l取值自然数；
(c)利用Z-score数据标准化法将小腿压陷位移量DL、侧向不对称压陷位移量Dc、侧向不对称压陷位移量的绝对值|Dc|、总压陷面积St、侧向不对称压陷面积Sc、侧向不对称压陷面积的绝对值|Sc|、头臀压陷位移量比Rhh和上躯干与臀部压陷面积比值Rth八项指标规格化，组成用于识别仰卧、左侧卧、右侧卧、起身坐和靠背坐五种睡姿的特征向量，主机处理器利用向量机分类器对计算得到的特征向量处理识别出睡姿；
(c1)通过对侧向不对称压陷位移量的绝对值|Dc|和侧向不对称压陷面积的绝对值|Sc|进行判断，当|Dc|和|Sc|大时判断为侧卧，进入步骤(c2),否则则为仰卧或坐姿，进入步骤(c3)；
(c2)通过对侧向不对称压陷位移量Dc和侧向不对称压陷面积Sc的正负来判断左侧卧和右侧卧；
(c3)通过对总压陷面积St进行判断，当St大时判断为仰卧，若为仰卧情况，识别结束，否则进入步骤(c4)；
(c4)当头臀压陷位移量比Rhh小，小腿压陷量DL大且上躯干与臀部压陷面积比值Rth 小时判断为起身坐，若头臀压陷位移量比Rhh大，小腿压陷量DL接近于零且上躯干与臀部压陷面积比值Rth大时判断为靠背坐；
(d)主机处理器识别出睡姿后，判断并记录各睡姿保持时间、睡姿的时间分布、睡眠行为产生时间、翻身次数和超过预设时间不动片段出现的次数，确定睡眠行为。
作为本实用新型的优选方式之一，主机处理器确定呼吸情况的步骤还包括：
(e)主机处理器计算床垫上的直线式同步感应器输出电动势对相对时间求导数的和f(t)， f(t)的各脉冲波的峰值为上躯干部位呼吸模式及睡眠动作行为的信号；
其中，E(xi,xj)是位于床垫(i，j)位置处的对数电位器的输出电动势；
(f)主机处理器绘制上躯干部位呼吸模式及睡眠行为的信号相对于时间的波形图，将睡眠行为产生时间在波形图上对应标注，不产生睡眠行为的时间对应的波形为上躯干部位呼吸模式的信号；
(g)主机处理器对上躯干部位呼吸模式信号的波形进行分析，标记呼吸暂停事件，记录并利用单个呼吸循环所持续的时间、呼吸暂停总次数及其持续时间、呼吸暂停指数、呼吸暂停率和呼吸暂停出现的时间节点指标确定呼吸情况，其中呼吸暂停指数是指呼吸暂停的总时间与呼吸暂停总次数的比值，呼吸暂停率是指呼吸暂停的总时间与睡眠总时间的比值。
作为本实用新型的优选方式之一，主机处理器确定离床情况的步骤还包括：
(h)主机处理器计算出人-床界面总压陷位移量Dt和总压陷面积St为零时，确定离床；
主机处理器计算出人-床界面总压陷位移量Dt和总压陷面积St大于零时，确定回床；
(i)主机处理器记录离床时间，记录并利用离床总次数、离床总时间、单次离床时间、离床指数、离床率和离床行为出现的时间节点指标确定离床情况，其中离床指数是指离床总时间与离床总次数的比值、离床率是指离床总时间与睡眠总时间的比值，当主机处理器判断离床时间超时会自动报警。
本实用新型相比现有技术的优点在于：(1)本实用新型克服了现有睡眠行为识别与评价技术需要将测试装置佩戴于人体之上或对受试者隐私不够尊重的局限性，利用人-床界面压陷位移识别睡眠行为，不仅可以确保受试者的隐私权，还可以实现睡眠行为的无干扰识别与实时监测。(2)本实用新型克服了现有呼吸情况监测需要佩戴手环、多导电极或者在床垫中上部，大约心脏位置设置一个呼吸、心率检测带，会对正常睡眠影响的局限性，利用人-床界面压陷量的变化提取呼吸变化波，实现无干扰的呼吸情况监测，并对呼吸暂停情况进行记录分析，判断老年人睡眠呼吸暂停综合征(SAS)症状是否存在。(3)本实用新型实现了老年人护理床分区及各区域软硬度可调节设计，通过采用软硬度可调的排骨架，利用竹弹片的密度、弹性模量、碳化程度、层数不同，结合排骨架的树脂圆棒弹性尺寸可调设计，可以实现排骨架软硬度调节，从而调节不同区域的软硬度，满足不同体型人群的需要。(4)本实用新型床垫中采用高低弹簧，通过大弹簧和小弹簧的结合，在受力较小的部位，压陷位移较小，大弹簧独立支撑，可以有效缓解压力，而在受力较大的部位，压陷位移较大，大弹簧和小弹簧共同支撑，可以保证床垫的弹性和稳定性。结合排骨架的分区设计，可以实现床具的不同区域不同支撑，使老年人在睡眠过程中脊柱处于自然弯曲状态，有效保护老年人的脊柱健康，实现压力缓解。(5)本实用新型提供了一种新的离床时间监测方法，利用人-床界面压陷位移量的变化(是否为零)记录使用者的离床时间，并根据使用者的具体情况进行离床时间报警的个性化设计，有效避免老年人因为起夜等摔倒后不能及时救治而致残或致死的情况发生。 (6)本实用新型提供了一种夜间自动照明方法，利用人-床界面压陷位移量和压陷面积变化情况，通过识别老年人的起身姿势，自动判断老年人离床及回床行为，控制床灯的开关，有效避免老年人因为摸黑开关灯等造成的磕碰现象。(7)本实用新型克服了现有睡眠监测仅能记录睡眠过程中老年人的生理参数，不能对其睡眠质量进行评价，也不能辅助改善睡眠的局限性，通过对睡眠行为、呼吸情况及离床时间进行分析，结合人体工程学理论及健康睡眠研究，提供健康睡眠的辅助治疗建议。
附图说明
图1是本实施例的护理床的外观示意图；
图2是本实施例护理床的护栏可折叠使用状态示意图；
图3是本实施例护理床的床屏床底架整体示意图；
图4是本实施例护理床的排骨架整体示意图；
图5是本实施例护理床的排骨架分区示意图；
图6是本实施例护理床的排骨架拆分示意图；
图7是本实施例竹排骨条(带有3层竹弹片)的整体示意图；
图8是本实施例竹排骨条(带有2层竹弹片)的整体示意图；
图9是本实施例金属套头及竹插片的整体示意图；
图10是本实施例金属套头及竹插片的剖切示意图；
图11是本实施例竹排骨条(带有3层竹弹片)的组装示意图；
图12是本实施例竹排骨条(带有2层竹弹片)的组装示意图；
图13是本实施例竹排骨条(带有3层竹弹片)移动滑块后受力状态下的整体示意图；
图14是本实施例竹排骨条(带有2层竹弹片)移动滑块后受力状态下的整体示意图；
图15是本实施例护理床的床垫整体示意图；
图16是本实施例护理床的床垫纵剖示意图；
图17是本实施例护理床的水平剖面图1，即直线式感应同步器矩阵的水平分布图；
图18是本实施例护理床的水平剖面图2，即高低弹簧包的水平分布图；
图19是本实施例高低弹簧包的剖切示意图；
图20是本实施例高低弹簧包与泡包沫海绵(或乳胶海绵)体的组装示意图；
图21是本实施例护理床的整体组装示意图；
图22是睡眠者侧卧躺在实验床具上，人-床界面压陷位移获取的总剖图；
图23a1、图23a2、图23a3是本实施例采集的侧卧状态下人-床界面压陷位移图；
图23b1、图23b2、图23b3是本实施例采集的仰卧状态下人-床界面压陷位移图；
图23c1、图23c2、图23c3是本实施例采集的起身坐状态下人-床界面压陷位移图；
图23d1、图23d2、图23d3是本实施例采集的靠背坐状态下人-床界面压陷位移图；
图24是本实施例获得的睡眠行为和呼吸情况信号的波形图；
图25是本实施例人-床界面压陷量矩阵连续采集的流程图。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图22-图23所示：图中10为使用者、11为冠状面上脊柱曲线；当使用者10在睡眠过程中睡姿改变和动作行为事件发生时，人体各部位的重量在床垫上的分布会发生变化，人- 床界面压陷面积和压陷位移量也会发生变化的现象，利用与人-床界面压陷变化同步的直线式感应同步器输出电信号的变化，获取睡眠者睡姿改变和动作行为事件发生信号；以此作为监测的实际理论基础。
实施例1
基于以上设计思路，参见图1-3及图21：一种可监测老人睡眠行为和状态的护理床，包括床屏1、床底架2、排骨架3、床垫5、若干个直线式感应同步器6、信息采集器7、主机处理器8以及手机9；
所述床屏1固定于床底架2的一端，所述床底架2从下到上依次配合安装有排骨架3以及床垫5；所述床垫5表面设有发光面料，所述若干个直线式感应同步器6在床垫5内呈左右分区均匀排列状态，组成直线式感应同步器矩阵；所述直线式感应同步器矩阵采集左右两侧使用状下电动势变化量，并通过信息采集器7将连续采集的电动势变化量传输给主机处理器8，所述主机处理器8通过计算将电动势变化量统计出人-床界面压陷量矩阵信息，通过分析人-床界面压陷量矩阵信息，监测出睡眠行为、呼吸情况、离床时间，监测信息发送到手机 9，在监测到异常信息时通过主机处理器8进行报警；在夜间老人起夜或睡眠时控制床垫5的表面发光面料发光或发暗。
发光面料发光的操作原理及过程的说明：发光面料，是通过在纺织织造过程中加入了不同规格的POF，然后按照一定的织造工艺进行经编或纬编梭织成的布料，最后把面料中的POF 集束与LED灯珠相连，LED经过IC控制发光，而POF会把光导入到面料中，使面料发光。同时，考虑到光线对老年人视觉神经及睡眠质量的影响，本实用新型中发光面料散发的为暖光，并且，其亮起和变暗均为设有一定的时间梯度。
需要说明的是，床垫5的外面料为发光面料，当主机处理器8识别出的睡姿为起身坐姿时，主机处理器8控制发光面料缓缓发光；当主机处理器8识别出的睡姿为仰卧、左侧卧或右侧卧时，主机处理器8控制发光面料缓缓变暗。
本实施例能监测睡眠行为，呼吸暂停风险提示，离床时间监测，夜灯开启等，适用于一般老年人、阿尔兹海默症老年人。
优选的，所述床屏1包括屏架11以及固定在屏架11上的软包12，床屏1整体高于床面 800mm，略大于人体的上部躯干高度；所述软包12包括纤维绵、海绵、乳胶填充材料以及包裹上述填充材料的针织面料，所述软包12从上到下划分为头部支撑12a以及背部支撑12b，可以充分为坐姿时人的头部、背部提供支撑。
进一步的，所述床底架2包括床尾板21、两块床旁板22、床底板23、四个角码24以及若干金属片25；所述床尾板21、两块床旁板22以及床底板23通过四个角码24实现固定，所述角码25与每个金属块26均安装在同一个高度用于对排骨架3的支撑。
进一步的，还包括可折叠护栏4，所述可折叠护栏4安装于床底架2两侧；所述可折叠护栏4上设有调节按钮41，其上部距离床面高400mm，具有可折叠的功能，可方便使用者上下床。
参见图4、图6-14：在一具体的实例中，所述排骨架3包括钢制框架31以及安装于钢制框架31内的若干竹排骨条32，相邻两个竹排骨条32在纵向方向上间隔45mm。每个所述竹排骨条32包括两层或三层竹弹片329、套接在两层或三层竹弹片329两端的两个金属套头321 以及连接在两个金属套头321底部的软硬度调节装置，所述软硬度调节装置用于两层或三层竹弹片329表面受力时的压力调节，所述软硬度调节装置包括支撑底座325、移动滑块326、金属支撑块327、弹性金属圆棒324以及支撑杆323；两个所述金属套头321的底部均分别各自连接两个所述支撑杆323，每两个所述支撑杆323之间夹持在支撑底座325的一端两侧并与之相固定；所述支撑底座325的中部固定套接有两个金属支撑块327，两个金属支撑块327 相对支撑底座325的外侧一端上分别滑动套接有两个移动滑块326，所述弹性金属圆棒324 具体为四根分别紧贴在支撑底座325的两侧并依次穿过所述金属支撑块327的第一穿孔3271 以及移动滑块326的第二穿孔3262与对应侧的支撑杆323的底部的第三穿孔3231固定相连，支撑杆323与所述金属支撑块327的第一穿孔3271固定相连，支撑杆323与移动滑块326的第二穿孔3262滑动相连。
优选的，所述支撑底座325在移动滑块326的滑动范围内设有刻度痕328，从而将软硬度调节量化；所述移动滑块326上设有螺栓3261，通过松动螺栓3261实现移动滑块326在支撑底座325上的左右移动，拧紧螺栓3261实现移动滑块326在支撑底座325固定，从而完成护理床的软硬度调节；还包括竹插片322，所述金属套头321上端并列设置有两个带有凹槽3212的孔洞3211，用于直接固定三层竹弹片329，或放置竹插片322的卡口3221于孔洞 3211的凹槽3212内用于固定两层竹弹片329；所述钢制框架31包括外框架311以及连接于外框架311中部的竖撑312，所述若干竹排骨条32通过所述竖撑312划分为双排并均匀排列于外框架311内，所述竖撑312以及外框架311在连接竹排骨条32的相应端面上均设有用于连接竹排骨条的插孔313，所述竹排骨条32两端设有与插孔313相配合的榫头3251。
参见图5：具体的，所述排骨架3可以按纵向分为头部Ⅰ、肩背部Ⅱ、腰部Ⅲ、臀部Ⅳ、大腿Ⅴ、小腿Ⅵ、脚部Ⅶ7个区域。根据人体工程学原理，一般头部Ⅰ、肩背部Ⅱ和臀部Ⅳ压力较大，采用硬度较小的竹排骨条32，而腰部Ⅲ、大腿Ⅴ、小腿Ⅵ和脚部Ⅶ压力相对较小，采用硬度较大的竹排骨条32。在此基础上，每位使用者还可以根据其自身体型特征进行调整，有效保护老年人的脊柱处于自然弯曲的状态。竹排骨条32的硬度可通过对竹弹片的密度、弹性模量、碳化程度的分级，并结合竹弹片层数进行调节，竹弹片的密度越大、弹性模量越小、碳化程度越高、层数越多，竹排骨条32硬度越大。
需要说明的是，竹排骨条的软硬度具有可调节性，一方面，可以通过竹弹片的密度、弹性模量、碳化程度并结合竹弹片层数进行调节，竹弹片的密度越大、弹性模量越小、碳化程度越高、层数越多，竹排骨条硬度越大；另一方面，可以通过竹排骨条上可移动滑块调节支撑杆的弹性尺寸，从而调节竹排骨条的软硬度，当移动滑块越向支撑底座中心移动，树脂支撑杆越容易向下弯曲竹排骨条硬度越小。结合分区设计，可以在头部、肩背部、臀部等压力较大的区域排布硬度较小的竹排骨条，实现压力缓解，而在腰部、大腿、小腿、脚部等部位排布硬度较大的竹排骨条，实现有效支撑。同时，可以结合使用者体型特征，进行定制化调整，从而保证使用者在睡眠过程中的脊柱处于自然弯曲状态。
参见图15-20及图22：所述床垫5包括铺垫层(图未示)、芯层53以及包覆铺垫层、芯层53的面料复合层51；其中，面料复合层51包括外面料层511、硬质海绵或海绵材料512、内面料层513；所述外面料层511为缓缓变亮和变暗的发光面料，所述主机处理器8控制发光面料发光或变暗；所述内面料层513为针织面料，可增加床垫表面的弹性；所述硬质海绵或海绵材料512填充于外面料层511和内面料层513之间，外面料511和内面料层513之间直接通过绗缝固定连接；所述铺垫层分为上铺垫层52a和下铺垫层52b，上铺垫层52a和下铺垫层52b自上而下均分别由记忆棉、乳胶海绵、聚氨酯海绵填充材料521填充而成，上铺垫层52a的厚度大于下铺垫层52b；所述芯层53为包覆若干排高低弹簧包的泡沫海绵块或乳胶海绵块531；每个所述高低弹簧包均为包裹高低弹簧5322的无纺布5321，高低弹簧5322 具体包括竖直设置的一个大弹簧532a以及分别固定在大弹簧上下两端的两个小弹簧532b，两个小弹簧532b之间设有间隙；所述大弹簧532a在受力较小的部位独立支撑，在受力较大的部位与两个小弹簧532b共同支撑，保证床垫的弹性、支撑性和稳定性；所述面料复合层 51内固定直线式感应同步器矩阵。
实施例2
参见图22-25：本实施例还公开了一种采用上述的可监测老人睡眠行为和状态的护理床进行监测的方法，包括以下步骤：
S1、直线式感应同步器矩阵将连续采集的左右两侧使用状下的电动势变化量通过信息采集器7传输给主机处理器8；
S2、主机处理器8对上述电动势变化量进行处理，其中主机处理器8计算并分析床垫5 各区域压陷位移量、各区域压陷面积、压陷位移量比值和压陷面积比值大小来确定睡眠行为；
S3、主机处理器8通过计算并分析床垫5上直线式感应同步器矩阵输出的电动势对相对时间求导数的和来确定呼吸情况；
S4、主机处理器8通过计算并分析人-床界面总压陷位移量和总压陷面积来确定离床情况。
具体的，所述主机处理器8将直线式同步感应器6的电动势变化量转换成位移量的计算公式如下：
则位移量函数D(xi,xj)为：
其中，E为电动势；k为电磁耦合系数；x为位移量；W为绕组节距；Um和w为励磁电压的幅值和频率；D(xi,xj)是位于床垫(5i，j)位置处直线式同步感应器6的位移量；E(xi,xj)是位于床垫(5i，j)位置处直线式同步感应器6的输出电动势；
主机处理器8将计算后的若干个直线式同步感应器的位移量组成人-床界面压陷位移量矩阵并存储，主机处理器8对人-床界面压陷位移量矩阵进行处理得到睡眠行为、呼吸情况以及离床情况。
进一步的，主机处理器8确定睡眠行为的步骤包括：
(a)信息采集器7采集枕头下方直线式同步感应器6的电动势变化量并传输给主机处理器8，主机处理器8计算获得枕头在床垫5上产生的压陷位移量A；
(b)主机处理器8计算床垫5各区域压陷位移量、各区域压陷面积、压陷位移量比值和压陷面积比值大小，所述床垫5各区域压陷位移量为小腿压陷位移量DL、侧向不对称压陷位移量Dc和侧向不对称压陷位移量的绝对值|Dc|，所述侧向不对称压陷位移量Dc为肩部、腰部和臀部压陷后形成的对称中心曲线的两侧压陷位移总量之差，所述床垫5各区域压陷面积为总压陷面积St、侧向不对称压陷面积Sc和侧向不对称压陷面积的绝对值|Sc|，所述压陷位移量比值为头臀压陷位移量比Rhh，所述头臀压陷位移量比Rhh为除枕头外的头部区域总压陷位移量与臀部区域总压陷位移量之比，所述压陷面积比值为上躯干与臀部压陷面积比值Rth，所述上躯干与臀部压陷面积比值Rth为肩背部与腰部压陷面积之和与腿部压陷面积之比；
所述小腿压陷位移量DL的计算公式为：
所述侧向不对称压陷位移量Dc的计算公式为：
所述侧向不对称压陷位移量的绝对值|Dc|的计算公式为：
所述压陷面积是通过计算各区域压陷位移D(xi,xj)大于零的点数之和，进而判断产生位移量的区域面积大小：
当D(xi,xj)>0时，S(xi,xj)＝K
当D(xi,xj)＝0时，S(xi,xj)＝0
所述总压陷面积St的计算公式为：
所述侧向不对称压陷面积Sc的计算公式为：
所述侧向不对称压陷面积的绝对值|Sc|的计算公式为：
所述头臀压陷位移量比Rhh的计算公式为：
所述上躯干与臀部压陷面积比值Rth的计算公式为：
其中，dleg为小腿压陷位移量矩阵，dhead为头部压陷位移量矩阵，dhip为臀部压陷位移量矩阵，K为压陷面积系数，m为横向压陷量测试点数，n为纵向压陷量测试点数，n1、n2、n3、 n4分别为头部、上躯干、臀部、小腿部区域纵向压陷量测试点数，l为肩部、腰部、臀部纵向总压陷量测试点数，m、n、n1、n2、n3、n4、l取值自然数；
(c)利用Z-score数据标准化法将小腿压陷位移量DL、侧向不对称压陷位移量Dc、侧向不对称压陷位移量的绝对值|Dc|、总压陷面积St、侧向不对称压陷面积Sc、侧向不对称压陷面积的绝对值|Sc|、头臀压陷位移量比Rhh和上躯干与臀部压陷面积比值Rth八项指标规格化，组成用于识别仰卧、左侧卧、右侧卧、起身坐和靠背坐五种睡姿的特征向量，主机处理器8 利用向量机分类器对计算得到的特征向量处理识别出睡姿；
(c1)通过对侧向不对称压陷位移量的绝对值|Dc|和侧向不对称压陷面积的绝对值|Sc|进行判断，当|Dc|和|Sc|大时判断为侧卧，进入步骤(c2),否则则为仰卧或坐姿，进入步骤(c3)；
(c2)通过对侧向不对称压陷位移量Dc和侧向不对称压陷面积Sc的正负来判断左侧卧和右侧卧；
(c3)通过对总压陷面积St进行判断，当St大时判断为仰卧，若为仰卧情况，识别结束，否则进入步骤(c4)；
(c4)当头臀压陷位移量比Rhh小，小腿压陷量DL大且上躯干与臀部压陷面积比值Rth 小时判断为起身坐，若头臀压陷位移量比Rhh大，小腿压陷量DL接近于零且上躯干与臀部压陷面积比值Rth大时判断为靠背坐；
(d)主机处理器8识别出睡姿后，判断并记录各睡姿保持时间、睡姿的时间分布、睡眠行为产生时间、翻身次数和超过预设时间不动片段出现的次数，确定睡眠行为。
进一步的，主机处理器8确定呼吸情况的步骤还包括：
(e)主机处理器8计算床垫5上的直线式同步感应器6输出电动势对相对时间求导数的和f(t)，f(t)的各脉冲波的峰值为上躯干部位呼吸模式及睡眠动作行为的信号；
其中，E(xi,xj)是位于床垫5i，j位置处的对数电位器的输出电动势；
(f)主机处理器8绘制上躯干部位呼吸模式及睡眠行为的信号相对于时间的波形图，将睡眠行为产生时间在波形图上对应标注，不产生睡眠行为的时间对应的波形为上躯干部位呼吸模式的信号；一般而言，该波形处于频率及幅度相对稳定、持续的状态，而当使用者呼吸出现问题时，该波形呈现不稳定状态。例如，呼吸暂停综合征患者在睡眠过程中出现呼吸暂停情况时，单次呼吸的时间延长、呼吸频率降低。
(g)主机处理器8对上躯干部位呼吸模式信号的波形进行分析，标记呼吸暂停事件，记录并利用单个呼吸循环所持续的时间、呼吸暂停总次数及其持续时间、呼吸暂停指数、呼吸暂停率和呼吸暂停出现的时间节点指标确定呼吸情况，其中呼吸暂停指数是指呼吸暂停的总时间与呼吸暂停总次数的比值，呼吸暂停率是指呼吸暂停的总时间与睡眠总时间的比值。
进一步的，主机处理器8确定离床情况的步骤还包括：
(h)主机处理器8计算出人-床界面总压陷位移量Dt和总压陷面积St为零时，确定离床；
主机处理器8计算出人-床界面总压陷位移量Dt和总压陷面积St大于零时，确定回床；
(i)主机处理器8记录离床时间，记录并利用离床总次数、离床总时间、单次离床时间、离床指数、离床率和离床行为出现的时间节点指标确定离床情况，其中离床指数是指离床总时间与离床总次数的比值、离床率是指离床总时间与睡眠总时间的比值，当主机处理器8判断离床时间超时会自动报警。离床一般为老年人口渴、起夜等情况，离床行为不仅影响老年人的睡眠质量，离床次数及时间还与老年人生理情况密切相关，可作为反映老年人生理问题的指标之一。
需要说明的是，由于特殊的生理状态，老年人在起夜过程中容易发生意外，及时的救助可有效避免老年人受到更深程度的伤害。监护人可根据自身家庭情况，包括卫生间离卧室的距离、老年人行动速度等判断正常离床时间范围，以此为依据设置离床报警系统。以20分钟为例设置离床报警系统按时间序列获得离床时间及报警的记录。
在具体实现中，睡眠质量和睡眠健康分析可以通过以下步骤：
A：当睡眠者躺到床垫上，床垫在人体重力作用下发生压缩变形，床垫将压缩量信息传给直线式感应同步器，主机处理器通过信息采集器采集直线式感应同步器相关信息并进行识别后，对使用者睡眠过程中的睡姿等动作行为进行统计总结；
B：通过对动作总量(事件总量)、动作总时间(事件持续总时间)、翻身次数、超过10分钟的不动片段出现次数、超过20分钟的不动片段出现次数、超过30分钟的不动片段出现次数、每种睡姿的保持时间、每种睡姿的时间分布、离床次数及时间等指标评价睡眠动作行为模式；
C：通过该行为模式评价睡眠质量，动作行为过于频繁或不动片段过少都表明睡眠质量较差，动作是否频繁可以通过动作总量、动作总时间等来反映；离床次数及时间可以在一定程度上反映老年人的生理情况，离床次数较多或者时间较长(排除家庭环境等外在因素)则使用者可能存在一定的生理问题，可以提醒监护人定期带老年人进行身体检查；
D：最后，根据老年人的睡眠行为、呼吸情况和离床时间等睡眠状态记录，对老年人的睡眠质量进行评价，结合人体工程学理论和健康睡眠研究，提供健康睡眠辅助治疗建议。
本实施例的监测信息及睡眠质量和睡眠健康分析报告可反馈到手机APP，通过手机即可查看睡眠行为、呼吸情况和离床情况的记录，通过APP即可即时查看评价报告以及治疗建议。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种可监测老人睡眠行为和状态的护理床，其特征在于，包括床屏(1)、床底架(2)、排骨架(3)、床垫(5)、若干个直线式感应同步器(6)、信息采集器(7)、主机处理器(8)以及手机(9)；
所述床屏(1)固定于床底架(2)的一端，所述床底架(2)从下到上依次配合安装有排骨架(3)以及床垫(5)；所述床垫(5)表面设有发光面料，所述若干个直线式感应同步器(6)在床垫(5)内呈左右分区均匀排列状态，组成直线式感应同步器矩阵；所述直线式感应同步器矩阵采集左右两侧使用状下电动势变化量，并通过信息采集器(7)将连续采集的电动势变化量传输给主机处理器(8)，当监测到异常信息时通过主机处理器(8)进行报警；在夜间老人起夜或睡眠时控制床垫(5)的表面发光面料发光或发暗。
2.根据权利要求1所述的可监测老人睡眠行为和状态的护理床，其特征在于，所述排骨架(3)包括钢制框架(31)以及安装于钢制框架(31)内的若干竹排骨条(32)，每个所述竹排骨条(32)包括两层或三层竹弹片(329)、套接在两层或三层竹弹片(329)两端的两个金属套头(321)以及连接在两个金属套头(321)底部的软硬度调节装置，所述软硬度调节装置用于两层或三层竹弹片(329)表面受力时的压力调节。
3.根据权利要求2所述的可监测老人睡眠行为和状态的护理床，其特征在于，所述软硬度调节装置包括支撑底座(325)、移动滑块(326)、金属支撑块(327)、弹性金属圆棒(324)以及支撑杆(323)；两个所述金属套头(321)的底部均分别各自连接两个所述支撑杆(323)，每两个所述支撑杆(323)之间夹持在支撑底座(325)的一端两侧并与之相固定；所述支撑底座(325)的中部固定套接有两个金属支撑块(327)，两个金属支撑块(327)相对支撑底座(325)的外侧一端上分别滑动套接有两个移动滑块(326)，所述弹性金属圆棒(324)具体为四根分别紧贴在支撑底座(325)的两侧并依次穿过所述金属支撑块(327)的第一穿孔(3271)以及移动滑块(326)的第二穿孔(3262)与对应侧的支撑杆(323)的底部的第三穿孔(3231)固定相连，支撑杆(323)与所述金属支撑块(327)的第一穿孔(3271)固定相连，支撑杆(323)与移动滑块(326)的第二穿孔(3262)滑动相连。
4.根据权利要求3所述的可监测老人睡眠行为和状态的护理床，其特征在于，所述支撑底座(325)在移动滑块(326)的滑动范围内设有刻度痕(328)；所述移动滑块(326)上设有螺栓(3261)，通过松动螺栓(3261)实现移动滑块(326)在支撑底座(325)上的左右移动，拧紧螺栓(3261)实现移动滑块(326)在支撑底座(325)固定，从而完成护理床的软硬度调节；还包括竹插片(322)，所述金属套头(321)上端并列设置有两个带有凹槽(3212)的孔洞(3211)，用于直接固定三层竹弹片(329)，或放置竹插片(322)的卡口(3221)于孔洞(3211)的凹槽(3212)内用于固定两层竹弹片(329)；所述钢制框架(31) 包括外框架(311)以及连接于外框架(311)中部的竖撑(312)，所述若干竹排骨条(32)通过所述竖撑(312)划分为双排并均匀排列于外框架(311)内，所述竖撑(312)以及外框架(311)在连接竹排骨条(32)的相应端面上均设有用于连接竹排骨条的插孔(313)，所述竹排骨条(32)两端设有与插孔(313)相配合的榫头(3251)。
5.根据权利要求1所述的可监测老人睡眠行为和状态的护理床，其特征在于，所述床垫(5)包括铺垫层、芯层(53)以及包覆铺垫层、芯层(53)的面料复合层(51)；其中，面料复合层(51)包括外面料层(511)、硬质海绵或海绵材料(512)、内面料层(513)；所述外面料层(511)为发光面料，所述主机处理器(8)控制发光面料发光或变暗；所述内面料层(513)为针织面料；所述硬质海绵或海绵材料(512)填充于外面料层(511)和内面料层(513)之间，外面料层(511)和内面料层(513)之间直接通过绗缝固定连接；所述铺垫层分为上铺垫层(52a)和下铺垫层(52b)，上铺垫层(52a)和下铺垫层(52b)自上而下均分别由记忆棉、乳胶海绵、聚氨酯海绵填充材料(521)填充而成，上铺垫层(52a)的厚度大于下铺垫层(52b)；所述芯层(53)为包覆若干排高低弹簧包的泡沫海绵块或乳胶海绵块(531)；每个所述高低弹簧包均为包裹高低弹簧(5322)的无纺布(5321)，高低弹簧(5322)具体包括竖直设置的一个大弹簧(532a)以及分别固定在大弹簧上下两端的两个小弹簧(532b)，两个小弹簧(532b)之间设有间隙；所述面料复合层(51)内固定直线式感应同步器矩阵。
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|---|---|---|---|---|
| CN113724472A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-11-30 | 浙江麒盛数据服务有限公司 | 一种用于智能床的睡眠离床报警方法、系统和存储介质 |
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