一种老年人睡眠监测装备及方法技术

本发明专利技术公开了一种针对老年人睡眠监测方法及装备，包括短距无线通信模块

【技术实现步骤摘要】
一种老年人睡眠监测装备及方法


[0001]本专利技术涉及睡眠监测
，具体设计一种老年人睡眠监测方法及装备
。

技术介绍

[0002]我国是人口大国且将进入老龄化阶段，老年人的睡眠问题逐渐受到人们的重视
。
部分老年人睡眠质量不佳，睡眠过程中呼吸会发生中断，睡眠呼吸暂停综合征是一种具有潜在致死风险的睡眠呼吸障碍疾病，发病率逐年上升，严重地危害老年人的健康
。
[0003]文献1：中国技术专利
CN216316030U
公开了一种具有运动及睡眠监测功能的智能养老手环，其通过佩戴在手臂上对老年人的心率进行监测，当老人睡眠出现问题时可以报警
。
但是，其无法对呼吸声进行监测，并且其方形结构，且棱角较多，会影响佩戴时的舒适度，容易对皮肤造成伤害，进而影响老人的睡眠质量
。
[0004]文献2：中国技术专利
CN216017113U
公开了一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，其通过麦克风
、
光点容积脉搏感应器
、
柔性电极对使用者的呼吸
、
脉搏
、
脑电等数据进行监测
。
但是入耳式耳机长时间佩戴会容易引发耳部的感染，且容易脱落，不能保证电极与皮肤的接触，麦克风容易受其他人呼吸和环境噪音的影响，不宜在家庭场景中使用
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供老年人睡眠监测方法及装备，以解决现有技术中没有综合考虑家庭式的睡眠场景，导致监测的精确度不高，容易受到干扰的技术问题
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下属技术方案：一种老年人睡眠监测方法，包括以下步骤：步骤1通过至少3个声电转换单元同时对老年人睡眠时的呼吸声进行采集，将其转换成
n
段电信号并量化，得到矩阵
X
，
n
的值与声电转换单元数量相等
。
[0007]步骤2嵌入式主控模块对步骤1中量化后的电信号进行中心化处理，使每段电信号的均值为 0。
[0008]步骤
3 对步骤2中中心化后的电信号进行白化处理：计算电信号的协方差矩阵，以及的特征值和特征向量，将特征向量组成矩阵，特征向量对角化形成对角矩阵
,
对取逆；将与的转置相乘，得到矩阵
V
，
X
与
V
相乘后可以得到白化处理后的结果矩阵
Z。
[0009]步骤4随机生成一个所有元素值在0到1之间的
,
大小为
n
×
n
的矩阵
W
，对
W
去相关，公式：，对步骤3中的
Z
和的
W
相乘形成矩阵
S。
[0010]步骤5对步骤4中的
W
进行更新，其中，
E
为求期望，
，为的导函数
。
[0011]步骤6对步骤5重复
200
次，得到最终的
W
矩阵，并对步骤1中的矩阵
X
，步骤3中的矩阵
V
和矩阵
W
进行乘法运算，得到分离后的声音信号，公式为，其中，矩阵
S
的每行元素为一段声音信号，共有
n
段声音信号
。
[0012]步骤7对步骤6中
n
段音频分别提取
MFCC
特征，分析每段音频有声段和无声段，并使用神经网络算法判断有声段是否为呼吸声；若是呼吸声，则计算有声段与无声段的时间间隔，得到不同人的呼吸频率
。
[0013]步骤8根据步骤7不同老年人的呼吸频率，对老年人呼吸情况进行持续监测，并判断老年人是否发生了呼吸暂停的现象，若有1人的呼吸暂停的时长超过阈值，则通过报警模块唤醒老年人
。
[0014]一种老年人睡眠监测方法及装备，包括结构模块
、
短距无线通信模块
、
电源模块
、
声音采集模块
、
嵌入式主控模块
、
体脂测量模块
、
报警模块
。
[0015]作为本专利技术再进一步的方案：所述结构模块外层由一层多孔弹性材料外套构成，增加用户使用时的舒适程度；结构模块内层由高分子合成材料内壳构成，用于固定内部各组件
。
[0016]作为本专利技术再进一步的方案：所述结构模块的外套与结构模块的内壳可以分离，外套可以直接水洗
。
[0017]作为本专利技术再进一步的方案：所述结构模块的高分子合成材料外套为圆管状；内壳为空心圆柱体，两个底部各有一个空洞，圆柱体右侧底面有充电接口
。
[0018]作为本专利技术再进一步的方案：所述结构模块的内壳内部有短距无线通信模块，电源模块，声音采集模块，嵌入式主控模块，体脂测量模块，报警模块
。
[0019]作为本专利技术再进一步的方案：所述短距无线通信模块用于与用户的终端设备进行通信，用户主要通过终端设备获取设备参数
。
[0020]作为本专利技术再进一步的方案：所述电源模块由锂电池，充电管理芯片，充电接口构成
。
其中充电接口伸出外壳，用于与外部充电电源连接
。
[0021]作为本专利技术再进一步的方案：所述声音采集模块至少由3个声电转换单元构成，组成声电转换阵列
。
[0022]作为本专利技术再进一步的方案：所述体脂测量模块由两个生物电阻测量单元
、
信号放大器
、
滤波器
、
数模转换电路构成
。
[0023]作为本专利技术再进一步的方案：两个生物电阻测量单元由导电布构成，分布在结构模块的两侧
。
[0024]作为本专利技术再进一步的方案：所述报警模块由一个发音单元和发音芯片构成，发声单元位于结构模块的右侧
。
[0025]作为本专利技术再进一步的方案：所述的嵌入式主控模块由一个嵌入式微处理器
、
存储器构成，用于连接其他模块，处理其他模块收集的信号
。
[0026]采用上述方案后，本专利技术的有益效果是：用户启动装备后，本装备会自动启动短距无线通信模块，用户通过终端设备与本装备建立连接，使用与装备配套的软件对装备进行操作，操作指令由短距无线通信模块接
收，并传至嵌入式主控模块进行处理，处理结果再通过短距无线通信模块发送给用户的终端设备
。
[0027]用户通过终端在设备中建立个人档案，输入用户的身高
、
体重
、
年龄信息，装备对这些信息进行保存
。
在用户需要测量自己的体脂率时，需要将两手手掌贴在装备两侧的两个生物电阻测量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种老年人睡眠监测方法，其特征在于所属方法包括以下步骤：步骤1通过至少3个声电转换单元同时对老年人睡眠时的呼吸声进行采集，将其转换成
n
段电信号并量化，得到矩阵
X
，
n
的值与声电转换单元数量相等；步骤2嵌入式主控模块对步骤1中量化后的电信号进行中心化处理，使每段电信号的均值为 0
；步骤
3 对步骤2中中心化后的电信号进行白化处理：计算电信号的协方差矩阵，以及的特征值和特征向量，将特征向量组成矩阵，特征向量对角化形成对角矩阵
,
对取逆；将与的转置相乘，得到矩阵
V
，
X
与
V
相乘后可以得到白化处理后的结果矩阵
Z
；步骤4随机生成一个所有元素值在0到1之间的
,
大小为
n
×
n
的矩阵
W
，对
W
去相关，公式：，对步骤3中的
Z
和的
W
相乘形成矩阵
S
；步骤5对步骤4中的
W
进行更新，其中，
E
为求期望，，为的导函数；步骤6对步骤5重复
200
次，得到最终的
W
矩阵，并对步骤1中的矩阵
X
，步骤3中的矩阵
V
和矩阵
W
进行乘法运算，得到分离后的声音信号，公式为，其中，矩阵
S
的每行元素为一段声音信号，共有
n
段声音信号；步骤7对步骤6中
n
段音频分别提取
MFCC
特征，分析每段音频有声段和无声段，并使用神经网络算法判断有声段是否为...

【专利技术属性】
技术研发人员：林贤伟，王泽峰，胡连信，桂琪珍，蔡郑婷，谢广东，韩夏，赵田田，艾春南，谢团结，
申请(专利权)人：郑州爱之行科技有限公司，
类型：发明
国别省市：