基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备，其特征是：以穿戴设备为本体，在穿戴设备上设置三轴加速度计，使得穿戴设备在穿戴状态下，三轴加速度计所在位置对应于人体的颈部、胸部和/或躯干，根据三轴加速度计输出的数据监测人的睡眠状态，人的睡眠状态包括左侧睡体位、右侧睡体位、仰睡体位、俯睡体位、起床和打鼾。本发明专利技术能够应用在医疗场所，更能作为日用器具为广大的普通人群常规使用，以提高睡眠质量实现健康睡眠，避免因不良睡姿给人的身体健康带来的危害。

【技术实现步骤摘要】
基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备
本专利技术涉及睡眠用具，更具体地说是睡眠监测装置。
技术介绍
睡眠研究中对睡眠体位、翻身与睡眠质量的研究几乎为零，睡姿对人体健康的影响研究众说纷纭，臆想猜测推的多，很多人根据自己的臆想推断睡姿的好坏，比如有的人说：“左侧睡压迫心脏不好”，但是又有人说：“心脏因为保护在胸廓之中，所以左侧卧位并不会受到很大的压迫”，据国外医学调查统计发现，习惯左侧卧位的人群，患心脏疾病的发病率比习惯右侧卧位的人群要低70％以上，医生解释说，这是因为轻度压迫使心脏功能受到锻炼，更不易患病，这些林林总总的只能是解释，都是管中窥豹，或者说就是臆想推测。侧睡仅限于个案数据及调查所得，尤其是调查睡姿习惯可靠性根本不高，因为人入睡后是在无意识下睡眠，到底自己什么睡姿被调查者自己都不清楚，那么调查的结果只是清醒下的睡姿，即入睡前或睡醒后的睡姿，可靠性是没有保障的。究其原因是没有监测正常人睡眠体位或睡姿的设备，无法实时监测人睡眠时整夜睡姿的变化，没有实际的睡姿数据，一些人只能异想天开的去推测什么睡姿睡眠最好。没有实际的睡眠体位监测数据，因而无法研究睡姿、翻身与睡眠质量的关系；睡姿、翻身与健康的关系；睡姿、翻身与半边病的关系等，尤其是侧睡习惯、翻身与颈椎病、腰椎病、偏头痛、面瘫、高低肩、歪脖子、中风、股骨痛等半边病的关系；以及睡姿与打鼾的关系。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备，监测人的睡姿、睡眠体位、翻身及鼾声，用于研究睡姿、翻身、鼾声与人睡眠质量、半边病的关系，能够应用在医疗场所，更能作为日用器具为广大的普通人群常规使用，以提高睡眠质量实现健康睡眠，避免因不良睡姿给人的身体健康带来的危害。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备的特点是：以穿戴设备为本体，在所述穿戴设备上设置三轴加速度计，使得所述穿戴设备在穿戴状态下，三轴加速度计所在位置对应于人体的颈部、胸部和/或躯干，根据三轴加速度计输出的数据监测人的睡眠状态，所述人的睡眠状态包括左侧睡体位、右侧睡体位、仰睡体位、俯睡体位、起床和打鼾。本专利技术基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备的特点也在于：将人体的三维坐标轴分别设定为U轴、V轴和W轴，针对人体呈直立状态，V轴为竖直方向，且上向为V轴正向，下向为V轴负向；人体手臂左右平展为U轴，且左臂一侧为U轴正向，右臂一侧为U轴负向；W轴沿人体前后向，且前向为W轴正，后向为W轴负向；设置所述三轴加速度计的X轴、Y轴和Z轴与人体的U轴、V轴和W轴一一对应、平行设置，且各轴正负方向一致。本专利技术基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备的特点也在于：设置三轴加速度计中X、Y和Z轴的三轴输出一一对应为x、y和z，设置各轴的数据输出范围为(-N，N)。按如下方式判断人的睡眠状态：若有：-N1﹤y﹤N1，且x≤-N2，判断人的睡眠状态为左侧睡体位；若有：-N1﹤y﹤N1，且x≥N2，判断人的睡眠状态为右侧睡体位；若有：-N1﹤x﹤N1，且z﹥0，判断人的睡眠状态为仰睡体位；若有：-N1﹤x﹤N1，且z﹤0，判断人的睡眠状态为俯睡体位；若有：y≥N1，判断人的睡眠状态为起床；Δx为x的增量，若有：Δx形成一次不小于N3的波动，判断人的睡眠状态发生一次体动；从一个体位到另一个体位的体位变换的体动为翻身；所述体位包括：左侧睡体位、右侧睡体位、仰睡体位和俯睡体位；其中，N的值不小于8，N1＝(40％-70％)N，N2＝(70％-90％)N，N3＝(5％-20％)N。本专利技术基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备的特点也在于：设置三轴加速度计中X、Y和Z轴的三轴输出一一对应为x、y和z，设置各轴的数据输出范围为(-N，N)，三轴输出数据之和M为：M＝x+y+z；ΔM为M的增量；按如下方式进行打鼾监测：定义：周期A的时长为T，时长T分为两个时段，分别是第一时段(t1,t2)和第二时段(t2，t3)；在第一时段(t1,t2)中，增量ΔM大于N4不少于连续3次，且相邻两次增量ΔM之间的时间间隔不大于k；在第二时段(t2，t3)中，增量ΔM小于N5；若有连续三个周期与周期A相同，则判断人的睡眠状态为打鼾；所述三个周期与周期A相同是指：任意两个周期的时长相差不超过30％；其中，k在0～2秒之间取值，且k值不为0，N的值不小于8，N4＝(3％-10％)N，N5＝(2％～10％)N。本专利技术基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备的特点也在于：在打鼾监测时使得所述穿戴设备在穿戴状态下，所述三轴加速度计所在位置对应于人体的颈部和/或胸部。人三分之一的时间在睡眠，关于睡眠的体位及体位变化对人健康的影响情况，关于一个睡姿持续多大的时长会对人体造成危害的情况，包括翻身与睡眠质量的关系，睡姿与半边病的关系，打鼾与睡姿的关系，本专利技术基于睡眠体位对人体健康的关系的研究，以便指导干预人的睡眠体位，提高人的睡眠质量减少因睡眠造成的疾病，将三轴加速度计用于人睡眠体位及打鼾的监测，并将监测装置与日常穿戴品如护肩、颈环和背心相结合，实现睡眠体位及鼾声的有效监测，与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：1、本专利技术将三轴加速度计用于人睡眠体位及打鼾的监测，实现了睡眠的有效监测，正常人的睡眠数据得以收集到云端，在大数据下研究睡眠，为提高、指导人们睡眠质量服务；2、本专利技术实现睡姿、翻身与睡眠质量、健康的研究；3、本专利技术实现了睡姿、翻身与疾病的关系研究，特别是半边病如侧睡习惯、翻身与颈椎病、腰椎病、偏头痛、面瘫、高低肩、歪脖子、中风、股骨痛等半边病的关系研究，为干预和纠正睡眠体位、翻身等睡眠行为提供了理论依据及设备；4、本专利技术实现了三轴加速度计监测鼾声实现打鼾的干预，并可实现鼾声与睡眠体位关系的研究，实现打鼾的大数据研究；附图说明图1为本专利技术三轴加速度计三轴与人体三轴正向对应图；图2为本专利技术三轴加速度计三轴与人体三轴五种对应示意图；图3为本专利技术颈环穿戴式打鼾监测设备示意图；图4为本专利技术睡衣穿戴式打鼾监测设备示意图；图中标号：1三轴加速度计及其控制电路、2颈环、3睡衣。具体实施方式本实施例中以穿戴设备为本体，穿戴设备为颈环或睡衣等，在穿戴设备上设置三轴加速度计，三轴加速度计如ADXL345、ADXL362、MUPU-6050等产品，使得穿戴设备在穿戴状态下，三轴加速度计所在位置对应于人体的颈部、胸部和/或躯干；若穿戴设备为颈环，则三轴加速度计对应于人的颈部；若穿戴设备为睡衣，则三轴加速度计对应于人的胸部，根据三轴加速度计输出的数据监测人的睡眠状态。人的睡眠状态包括左侧睡体位、右侧睡体位、仰睡体位、俯睡体位、起床和打鼾。如图1所示，将人体的三维坐标轴分别设定为U轴、V轴和W轴，针对人体呈直立状态，V轴为竖直方向，且上向为V轴正向，下向为V轴负向；人体手臂左右平展为U轴，且左臂一侧为U轴正向，右臂一侧为U轴负向；W轴沿人体前后向，且前向为W轴正，后向为W轴负向；设置三轴加速度计的X轴、Y轴和Z轴与人体的U轴、V轴和W轴一一对应、平行设置，且各轴正负方向一致，即X轴与U轴相互平行且正轴方向一致，Y轴与V轴相互平行且正轴方向一致；Z轴与W轴相互平行且正轴方向一致。具体实施中，三轴加速度计的X、Y本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备，其特征是：以穿戴设备为本体，在所述穿戴设备上设置三轴加速度计，使得所述穿戴设备在穿戴状态下，三轴加速度计所在位置对应于人体的颈部、胸部和/或躯干，根据三轴加速度计输出的数据监测人的睡眠状态，所述人的睡眠状态包括左侧睡体位、右侧睡体位、仰睡体位、俯睡体位、起床和打鼾。

【技术特征摘要】
1.基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备，其特征是：以穿戴设备为本体，在所述穿戴设备上设置三轴加速度计，使得所述穿戴设备在穿戴状态下，三轴加速度计所在位置对应于人体的颈部、胸部和/或躯干，根据三轴加速度计输出的数据监测人的睡眠状态，所述人的睡眠状态包括左侧睡体位、右侧睡体位、仰睡体位、俯睡体位、起床和打鼾。2.根据权利要求1所述的基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备，其特征是：将人体的三维坐标轴分别设定为U轴、V轴和W轴，针对人体呈直立状态，V轴为竖直方向，且上向为V轴正向，下向为V轴负向；人体手臂左右平展为U轴，且左臂一侧为U轴正向，右臂一侧为U轴负向；W轴沿人体前后向，且前向为W轴正，后向为W轴负向；设置所述三轴加速度计的X轴、Y轴和Z轴与人体的U轴、V轴和W轴一一对应、平行设置，且各轴正负方向一致。3.根据权利要求2所述基于三轴加速度计的穿戴式睡眠监测设备，其特征是：设置三轴加速度计中X、Y和Z轴的三轴输出一一对应为x、y和z，设置各轴的数据输出范围为(-N，N)；按如下方式判断人的睡眠状态：若有：-N1﹤y﹤N1，且x≤-N2，判断人的睡眠状态为左侧睡体位；若有：-N1﹤y﹤N1，且x≥N2，判断人的睡眠状态为右侧睡体位；若有：-N1﹤x﹤N1，且z﹥0，判断人的睡眠状态为仰睡体位；若有：-N1﹤x﹤N1，且z﹤0，判断人的睡眠状态为俯睡体位；若有：y≥N1，判断人的睡...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安斌，
申请(专利权)人：张安斌，
类型：发明
国别省市：安徽,34