一种无干扰识别和记录睡眠行为的e健康分区床垫制造技术

一种无干扰识别和记录睡眠行为的e健康分区床垫，其特征在于，由上、下两层床垫组合而成，所述上层床垫的上表层面料复合层内固定有呈网状矩阵分布的若干个对数电位传感器，所述对数电位传感器与信息采集器相连接，通过信息采集器将连续采集到的人-床界面压陷量信息和与人-床界面压陷量信息同步变化的对数电位器输出电压信号传输给数据处理器，从而同时获得人-床界面压陷形状和睡眠者动作行为事件发生的信号；所述下层床垫由头部区域、肩部区域、腰部区域、臀部区域、腿部区域五个独立的单体模块组合而成。本发明专利技术床垫可以识别并记录人体睡眠行为，为健康睡眠监测、研究及E健康睡眠体验提供技术支持，同时还可以定量化地研究人-床之间的支撑关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种e健康分区床垫，特别是一种可以定量化分析床垫的支撑性能， 并可以在无干扰睡眠的前提下识别并记录睡眠行为，从而为健康睡眠维护和健康睡眠研宄 提供技术支持和信息帮助的床垫。
技术介绍
睡眠是人体健康和精力、体力恢复的保证。一方面，健康睡眠需要每晚进行各种 各样的动作行为和姿势调节，以避免由于局部肌肉、软组织持续受压而引起的血液循和神 经传导受阻，另一方面，人体的动作行为和姿势调节又不能过于频繁，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。实验研宄表明，床垫或床具的支撑性能对人体睡眠行 为有着重要的影响，如床垫过软或过硬都会影响人体的睡眠行为。因此，一，在无干扰睡眠 的前提下识别并记录睡眠行为，对睡眠健康研宄有着重要的意义；二，通过床垫支撑性能的 调节实现睡眠行为的优化，对于健康睡眠床具或床垫的设计具有重要的意义。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 录法虽然可以获得睡眠结构的详细信息，但该方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，因此，对正常睡眠有一定程度的影响。体动记录图分析法是一种测试具 体人体肢体动作的较好的方法，但为了获得全面的睡眠动作行为，需要给人体肢体部位的 多处佩戴体动记录装置，因此，也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，同时，也无法 精确测试细微动作行为和被褥掩盖下的动作行为。床垫最重要的功能就是支撑人体，供人 睡眠和休息。这种支撑关系实际上就是一种力的平衡关系。首先，在人体重力作用下，床 垫发生变形，并产生反作用力，与人体质量相互平衡。同时，床垫在反作用力的作用下， 人体肌肉软组织发生变形，产生内应力，使肌肉骨骼系统达到力的平衡。在两种平衡力的 作用下人体获得支撑。从这一角度讲，人-床之间的支撑关系可以通过人-床之间的压力 界面和形状界面来反映，即可以通过人-床之间的形状界面和压力来定量化地研宄床垫的 支撑性能。但由于上述睡眠行为测试方法无法将睡眠行为与床垫的支撑性能定量化地连接 起来，因此，也就无法根据睡眠行为的需要定量化地改变床具或床垫的支撑性能。
技术实现思路
本专利技术旨在克服以上睡眠行为测试技术中所存在的缺点和不足之处，提供一种e 健康分区床垫，可以识别并记录人体睡眠行为，为健康睡眠监测、研宄及E健康睡眠体验提 供技术支持，同时还可以定量化地研宄人-床之间的支撑关系。 本专利技术目的的实现采用如下技术方案： 一种无干扰识别和记录睡眠行为的e健康分区床垫，其结构特点在于，由上、下两 层床垫组合而成，所述上层床垫的上表层面料复合层内固定有呈网状矩阵分布的若干个对 数电位传感器，所述对数电位传感器与信息采集器相连接，通过信息采集器将连续采集到 的人-床界面压陷量信息和与人-床界面压陷量信息同步变化的对数电位器输出电压信 号传输给数据处理器，从而同时获得人-床界面压陷形状和睡眠者动作行为事件发生的信 号；所述下层床垫由头部区域、肩部区域、腰部区域、臀部区域、腿部区域五个独立的单体模 块组合而成。 本专利技术结构特点还在： 所述每个单体模块分别有10个不同的硬度等级，其芯层硬度分别为：50mm-55mm， 55mm-60mm，60mm-65mm，65mm-70mm，70mm-75mm，75mm-80mm，80mm-85mm，85mm-90mm， 90mm-95mm，95mm-100mm，100mm-105mm〇 所述上层床垫的芯层由泡沫海绵或乳胶海绵或马毛垫或羽绒填充材料或几种填 充材料的组合制备而成；所述上层床垫的面料复合层由面料、硬质海绵、海绵、无纺布绗缝 而成。 所述每个模块单体由芯层和包覆芯层的面料复合层组成，所述芯层由泡棉或乳胶 海绵或弹簧或植物纤维垫组成；面料复合层由面料、硬质海绵、海绵、无纺布绗缝而成。 所述下层床垫的独立的模块单体周边上设置有用于模块单体相互拼接后起固定 作用的粘扣带；所述上、下两层床垫的四面围边上设置有粘扣带，用于固定叠放的两层床垫 结构。 一种无干扰识别和记录睡眠行为的e健康分区床垫的选择方法，其特点在于，包 括如下步骤： (1)首先进行人体测量，获得使用者的人体体型特征参量； (2)根据体型特征预选一组下层床垫的模块单体，与上层床垫组合成整体床垫； (3)使用者躺到床垫上，根据睡姿偏好选择睡姿；上层床垫和下层床垫在使用者 的重量的作用下发生形变； (4)对数电位传感器采集到人-床界面垂直下陷量矩阵和与人-床界面垂直压陷 量矩阵同步变化的对数电位器的输出电压信号； (5)利用人体测量数据构建数字化人体模型，将数字化人体模型与人床界面压陷 形状相拟合，获得数字化人体脊柱形态，判断脊柱形态是否处于自然弯曲的状态； (6)若脊柱形态处于非自然弯曲的状态，则更换调节不同硬度特征的模块单体，直 至使用者的睡姿脊柱形态处于自然弯曲为止； (7)确定下层床垫的5个模块单体硬度规格，与上层床垫组合成整体床垫，选择完 成。 一种e健康分区床垫对睡眠行为的识别、分类、分析方法，其特征在于：利用动作 行为事件发生时，人体重量在床垫上的分布会发生变化，人-床界面压陷量也会发生变化 的现象，利用与人-床界面压陷量变化同步的对数电位传感器输出电压信号的变化，获取 睡眠者动作行为事件发生信号，主要步骤包括： 1)、利用上层床垫的上表层面料复合层内的对数电位传感器采集使用者整晚对数 电位器的输出电压信号，采样频率〇. 5Hz; 2)、将每一个对数电位器（11)的输出电压相对时间求导数，计算所有对数电位器 的输出电压的时间导数之和f(t)，f(t)的各个峰值即为受试者睡眠动作行为的信号； fit) = Tj (I) dt 其中，Vi是第i个对数电位器的输出电压； 3)、利用如下公式对受试者睡眠动作行为的信号进行校准，消除人体胖瘦对人体 睡眠动作行为信号强弱的影响：fr (t) =f(t)-A(2) 其中，A为动作行为事件发生的阈限值，即动作行为事件发生的最小值； 校准后，要求睡眠者的主要动作行为事件的持续时间在4s以及以上，且一组连续 变化的波只记为一个动作发生； 4)、按人体动作行为持续的时间将人体的动作行为分为四类，第一类为持续时间 在5s以内的动作行为；第二类为持续时间在5s-10s的动作行为；第三类为持续时间在 10s-15s之间的动作行为；第四类行为持续时间在15s以上的动作行为； 5)、利用动作总量、动作总时间、四类动作行为的时间分布、不动指数，即不动的总 时间与动作总次数的比值、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 间分布指标评价睡眠动作行为模式。 -种权分区床垫的下层床垫模块单体硬度测试和计算方法，其特点在于，按如下 步骤进行： 测试之前下层床垫的模块单体需在室温23±2°C，相对湿度50±5%的环境中静 置24小时，然后将下层床垫的模块单体放置于试验机的支撑台上，测试下层床垫上的离 散的点；支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无干扰识别和记录睡眠行为的e健康分区床垫，其特征在于，由上、下两层床垫组合而成，所述上层床垫的上表层面料复合层内固定有呈网状矩阵分布的若干个对数电位传感器，所述对数电位传感器与信息采集器相连接，通过信息采集器将连续采集到的人‑床界面压陷量信息和与人‑床界面压陷量信息同步变化的对数电位器输出电压信号传输给数据处理器，从而同时获得人‑床界面压陷形状和睡眠者动作行为事件发生的信号；所述下层床垫由头部区域、肩部区域、腰部区域、臀部区域、腿部区域五个独立的单体模块组合而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉霞，郭勇，刘盛全，高慧，涂道伍，刘亚梅，赵冠艳，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34