一種人體睡眠監(jiān)測方法及監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種人體睡眠監(jiān)測方法及監(jiān)測系統(tǒng)，本發(fā)明的睡眠監(jiān)測方法和系統(tǒng)綜合了運動、心率及體溫信號，本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)包括核心處理器，反射型光電式脈搏傳感器，溫度傳感器，三軸重力加速度傳感器和電容式皮膚接觸傳感器，用于實時測量心率，體表溫度，運動狀態(tài)和穿戴識別。綜合人體體征信息和運動狀況，本發(fā)明自動監(jiān)測使用者進入和退出睡眠狀態(tài)，并識別不同的睡眠階段，包括淺睡，深睡，及快速眼動睡眠階段。本發(fā)明包括一個顯示模塊和微型馬達震動模塊，用于顯示具體睡眠信息，并基于睡眠質量來喚醒用戶。解決現(xiàn)有的睡眠監(jiān)測裝置因無法在合適的時間把人自然地喚而影響到人的身心健康，且使用不便的問題。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種人體睡眠監(jiān)測方法及監(jiān)測系統(tǒng)。 一種人體睡眠監(jiān)測方法及監(jiān)測系統(tǒng)
【背景技術】
[0002] 人體的睡眠分為淺睡階段和深度睡眠階段，從淺睡階段開始進入深度睡眠階段， 然后再漸漸變淺，進入雷姆睡眠也就是快速眼動睡眠，并維持一段時間，這樣就完成一個睡 眠周期，一夜睡眠中約有4?5個睡眠周期反復交替。睡眠質量的好壞并不是完全取決于 睡眠時間的長短，即使睡眠時間充足，但在深度睡眠階段被打斷，此階段進行的長期記憶恢 復和重要的生理代謝過程將被干擾，長期出現(xiàn)這種在不適宜階段將人的睡眠打斷或喚醒， 將極大地影響人的身心健康和大腦記憶功能。鬧鐘如果只是在人設定的時間將人喚醒，可 能會中斷當時正處于的深度睡眠階段，會嚴重影響此階段進行的長期記憶恢復和重要的生 理代謝過程，即使人被喚醒，也難以恢復清醒狀態(tài)。所以在生活節(jié)奏日益加快的今天，"睡到 自然醒"已經(jīng)成了很多現(xiàn)代人的奢望。
[0003] 根據(jù)晝夜節(jié)律的生物學基礎，發(fā)現(xiàn)短期部分睡眠剝奪會造成內分泌代謝紊亂，提 示引起睡眠減少的生物節(jié)律因素可能具有重要病理意義。所以能否在合適的時間把人自然 地喚醒將直接影響到人的身心健康。
[0004] 目前市場上已有的睡眠監(jiān)測設備包括兩種，一種基于加速度傳感器和物理按鍵， 另一種是基于腦電波的睡眠監(jiān)測設備。第一種睡眠監(jiān)測的缺點是其功能的單一化導致睡眠 監(jiān)測的不準確。單純基于使用者的身體運動狀態(tài)很難鑒別不同的睡眠階段，從淺睡，到深 睡，再到快速眼動睡眠階段。另外，當設備置于靜態(tài)環(huán)境中，比如設備放置于桌面，會被錯判 為深睡階段。使用物理按鍵來啟動和退出睡眠模式更會帶來用戶使用的不變。第二種睡 眠監(jiān)測設備帶來比第一種設備提高的睡眠監(jiān)測精度，可是要求用戶必須佩戴設備于腦部外 圍，這使得使用便利性受很大限制。
[0005] 以上所提的睡眠監(jiān)測設備通常只具備基于絕對時間的鬧鐘功能，但無法根據(jù)用戶 睡眠質量來進行喚醒。比如，深睡30分鐘后喚醒功能。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種人體睡眠監(jiān)測方法，該監(jiān)測方法在判定設備穿戴在人體 上之后，對人體睡眠信息進行采集，根據(jù)設定的喚醒條件，在人體達到良好的睡眠質量的情 況下，將人體從睡眠中喚醒，用以解決現(xiàn)有的睡眠監(jiān)測裝置因無法在合適的時間把人自然 地喚而影響到人的身心健康，且對睡眠階段的判斷準確度低以及使用不便的問題。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種人體睡眠監(jiān)測方法，該監(jiān)測方法采用的 監(jiān)測系統(tǒng)包括穿戴在人體上的睡眠信息采集設備、用于將人體從睡眠中喚醒的喚醒裝置和 用于監(jiān)測人體睡眠狀況的睡眠監(jiān)測終端，所述睡眠信息采集設備包括框型支架，框型支架 兩側均固定連接長度可調的帶狀結構，所述的帶狀結構用于將睡眠信息采集設備與人體固 定，所述的框型支架中嵌裝有電容式皮膚接觸傳感器、三軸重力加速度傳感器、反射型光電 式脈搏傳感器、溫度傳感器、核心處理器和顯示模塊，所述的電容式皮膚接觸式傳感器、反 射型光電式脈搏傳感器和溫度傳感器緊貼人體皮膚設置；
[0008] 所述的睡眠監(jiān)測方法包括如下步驟：
[0009] (1)核心處理器設定將人體從睡眠中喚醒的喚醒條件，所述的喚醒條件包括基于 總的睡眠時間喚醒、基于總的淺睡和深睡時間喚醒以及基于總的深睡時間喚醒；
[0010] (2)所述電容式皮膚接觸傳感器包括四個金屬導體和一個傳感器控制器，傳感器 控制器實時檢測各金屬導體之間產(chǎn)生的電容量信息，三軸重力加速度傳感器實時檢測人體 重力加速度信息，溫度傳感器實時檢測人體體溫信息、反射型光電式脈搏傳感器實時檢測 人體心率；
[0011] (3)將步驟（2)中檢測到的電容量信息、人體重力加速度信息、人體體溫信息以及 人體心率信息發(fā)送給核心處理器，核心處理器根據(jù)電容式皮膚接觸傳感器接觸到人體皮膚 時電容量的變化，判斷睡眠信息采集設備是否穿戴在人體上，核心處理器根據(jù)人體的重力 加速度信息判斷人體睡眠的狀態(tài)，人體睡眠的狀態(tài)包括睡眠和蘇醒；
[0012] (4)如果核心處理器根據(jù)電容量信息判定睡眠信息采集設備穿戴在人體上，核心 處理器根據(jù)步驟（3)中接收到的人體重力加速度信息判斷人體的睡眠狀態(tài)，人體的睡眠狀 態(tài)包括睡眠和蘇醒，核心處理器根據(jù)將步驟（3)中接收到的人體心率和人體體溫信息進一 步對人體所處的睡眠階段進行分析判斷，并將人體睡眠信息和人體從睡眠中蘇醒的次數(shù)發(fā) 送給顯示模塊和睡眠監(jiān)測終端，人體所處的睡眠階段包括淺睡階段、深睡階段和快速眼動 睡眠階段；如果核心處理器根據(jù)電容量信息判定睡眠信息采集設備沒有穿戴在人體上，則 睡眠信息采集設備停止工作；
[0013] (5)當人體達到設定的喚醒條件后，由核心處理器控制喚醒裝置將人體從睡眠中 喚醒，所述的喚醒條件包括基于總的睡眠時間喚醒、基于總的淺睡和深睡時間喚醒以及基 于總的深睡時間喚醒。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明所述的人體睡眠監(jiān)測方法，通過所述的電容式皮膚接觸傳感器判斷睡 眠信息采集設備是否穿戴在人體上的方法為：
[0015] (1)傳感器控制器定時測量各金屬導體之間產(chǎn)生的電容量，所述核心處理器設定 各金屬導體之間產(chǎn)生的電容量的閾值；
[0016] (2)傳感器控制器將檢測到的電容量發(fā)送給核心處理器；
[0017] (3)當核心處理器檢測到至少三個金屬導體之間產(chǎn)生的電容量超過設定的閥值 時，核心處理器判斷睡眠信息采集設備穿戴在人體上，否則判斷睡眠信息采集設備沒有穿 戴在人體上。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明所述的人體睡眠監(jiān)測方法，核心處理器根據(jù)重力加速度傳感器判斷人 體狀態(tài)的方法為：
[0019] (1)設置采樣頻率為50Hz，重力加速度傳感器以每秒50次的頻率采集三軸加速度 值，所有采集的加速度矢量值用來判定人體是否處于活動狀態(tài)；
[0020] (2)取每一秒的第一個三軸加速度矢量值為基準值，然后依次取這一秒內50次 的三軸加速度矢量值與所述的基準值做差值，得到這一秒內所有的三軸加速度的矢量差分 值；
[0021] (3)計算所有矢量差分值的幅度總和，并設定幅度閥值；
[0022] (4)如果所述矢量差分值的幅度總和高于設定的幅度閥值，則判定人體在該秒內 處于活動狀態(tài)，如果所述矢量差分值的幅度總和高于設定的幅度閥值，則判定人體在該秒 內處于靜態(tài)；
[0023] (5)設定人體處于活動狀態(tài)的時間閾值，如果在10分鐘內，人體處于活動狀態(tài)的 總秒數(shù)小于設定的時間閥值，則判定人體處于睡眠狀態(tài)；否則判定人體處于清醒狀態(tài)。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明所述的人體睡眠監(jiān)測方法，核心處理器根據(jù)人體心率和體溫信息分析 判斷人體睡眠狀態(tài)的方法為：
[0025] (1)設定人體淺睡的時間閾值，設定人體深睡的時間閾值，設定人體深睡時的心率 下降閾值和體溫下降閾值；
[0026] (2)如果人體心率和體溫處于平穩(wěn)狀態(tài)，且人體心率相對于人體處于蘇醒狀態(tài)時 下降5到10跳每分鐘，則核心處理器判斷人體處于淺睡階段；
[0027] (3)如果人體處于淺睡的時間達到設定的淺睡時間閾值，心率平穩(wěn)，且人體心率和 體溫相對于人體處于蘇醒狀態(tài)時均下降，下降的值高于設定的心率下降閾值和體溫下降閾 值，則核心處理器判斷人體進入深睡階段；
[0028] (4)如果人體處于深睡的時間達到設定的深睡時間閾值，人體心率處于隨機變化 狀態(tài)，人體體溫維持平穩(wěn)，則核心處理器判斷人體處于快速眼動睡眠階段。
[0029] 本發(fā)明還提供一種人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)在判定設備穿戴在人體上之 后，對人體睡眠信息進行采集，根據(jù)設定的喚醒條件，在人體達到良好的睡眠質量的情況 下，將人體從睡眠中喚醒，用以解決現(xiàn)有的睡眠監(jiān)測裝置因無法在合適的時間把人自然地 喚而影響到人的身心健康，且對睡眠階段的判斷準確度底以及使用不便的問題。
[0030] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)包括穿戴 在人體上的睡眠信息采集設備、用于將人體從睡眠中喚醒的喚醒裝置和用于監(jiān)測人體睡眠 狀況的睡眠監(jiān)測終端，所述睡眠信息采集設備包括框型支架，框型支架兩側均固定連接長 度可調的帶狀結構，所述的帶狀結構用于將睡眠信息采集設備與人體固定，所述的喚醒裝 置安裝睡眠信息采集設備上，所述的框型支架中嵌裝有電容式皮膚接觸傳感器、三軸重力 加速度傳感器、反射型光電式脈搏傳感器、溫度傳感器、核心處理器和顯示模塊；
[0031 ] 所述的電容式皮膚接觸式傳感器、反射型光電式脈搏傳感器和溫度傳感器緊貼人 體皮膚設置，溫度傳感器用于實時采集人體體溫信息，三軸重力加速度傳感器用于實時檢 測人體重力加速度信息以判斷人體狀態(tài)，所述的人體狀態(tài)包括睡眠狀態(tài)和蘇醒狀態(tài)，電容 式皮膚接觸傳感器用于檢測睡眠信息采集設備是否穿戴在人體上，反射型光電式脈搏傳感 器用于實時采集人體心率，所述的溫度傳感器、三軸重力加速度傳感器、反射型光電式脈搏 傳感器以及電容式皮膚接觸傳感器均與核心處理器的輸入端口連接，所述核心處理器的輸 出端口連接顯示模塊，所述的監(jiān)測終端通過無線網(wǎng)絡與核心處理器通信連接，用于實時監(jiān) 測人體的睡眠狀況。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明所述的人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)，所述的電容式皮膚接觸傳感器包括傳感器 控制器和四個金屬導體，所述的四個金屬導體緊貼人體皮膚設置，所述傳感器控制器用于 檢測四個金屬導體產(chǎn)生的電容量，并將檢測到的電容量傳送給微處理器。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明所述的人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)，所述的睡眠信息采集設備穿戴于人體的手 腕，或手臂，或前胸，或頭部。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明所述的人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)，所述的喚醒裝置為微型馬達震動器或鬧 鈴。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明所述的人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)，所述的溫度傳感器包括熱敏電阻和熱傳導 金屬環(huán)。
[0036] 本發(fā)明達到的有益效果：本發(fā)明集成了反射型光電式脈博傳感器，溫度傳感器和 三軸重力加速度傳感器，能夠對3類睡眠階段做出準確區(qū)分，根據(jù)睡眠質量分析結果來喚 醒用戶，提高用戶的身心健康。
[0037] 而且本發(fā)明可以穿戴在人體的手腕、手臂等部位，使用更加方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038] 圖1是本發(fā)明的睡眠信息采集設備的結構圖；
[0039] 圖2是本發(fā)明的監(jiān)測方法流程圖；
[0040] 圖3是本發(fā)明睡眠監(jiān)測系統(tǒng)的結構原理圖。
【具體實施方式】
[0041] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0042] 本發(fā)明的人體睡眠監(jiān)測方法實施例：
[0043] 本發(fā)明監(jiān)測方法采用的監(jiān)測系統(tǒng)包括穿戴在人體上的睡眠信息采集設備、用于將 人體從睡眠中喚醒的喚醒裝置和用于監(jiān)測人體睡眠狀況的睡眠監(jiān)測終端。
[0044] 如圖1所示，睡眠信息采集設備包括框型支架，框型支架兩側均固定連接長度可 調的帶狀結構，所述的帶狀結構用于將睡眠信息采集設備與人體固定，所述的框型支架中 嵌裝有電容式皮膚接觸傳感器、三軸重力加速度傳感器、反射型光電式脈搏傳感器、溫度傳 感器、核心處理器和顯示模塊，所述的電容式皮膚接觸式傳感器、反射型光電式脈搏傳感器 和溫度傳感器緊貼人體皮膚設置。
[0045] 本實施例的睡眠監(jiān)測方法包括如下步驟：
[0046] (1)核心處理器設定將人體從睡眠中喚醒的喚醒條件，所述的喚醒條件包括基于 總的睡眠時間喚醒、基于總的淺睡和深睡時間喚醒以及基于總的深睡時間喚醒；
[0047] (2)所述電容式皮膚接觸傳感器包括四個金屬導體和一個傳感器控制器，傳感器 控制器實時檢測各金屬導體之間產(chǎn)生的電容量信息，三軸重力加速度傳感器實時檢測人體 重力加速度信息，溫度傳感器實時檢測人體體溫信息、反射型光電式脈搏傳感器實時檢測 人體心率；
[0048] (3)將步驟（2)中檢測到的電容量信息、人體重力加速度信息、人體體溫信息以及 人體心率信息發(fā)送給核心處理器，核心處理器根據(jù)電容式皮膚接觸傳感器接觸到人體皮膚 時電容量的變化，判斷睡眠信息采集設備是否穿戴在人體上，核心處理器根據(jù)人體的重力 加速度信息判斷人體睡眠狀況，所述人體睡眠狀況包括睡眠階段和蘇醒階段；
[0049] (4)如果核心處理器根據(jù)電容量信息判定睡眠信息采集設備穿戴在人體上，核心 處理器根據(jù)步驟（3)中接收到的人體重力加速度信息判斷人體的睡眠狀態(tài)，人體的睡眠狀 態(tài)包括睡眠和蘇醒，核心處理器根據(jù)將步驟（3)中接收到的人體心率和人體體溫信息進一 步對人體所處的睡眠階段進行分析判斷，并將人體睡眠信息和人體從睡眠中蘇醒的次數(shù)發(fā) 送給顯示模塊和睡眠監(jiān)測終端，人體所處的睡眠階段包括淺睡階段、深睡階段和快速眼動 睡眠階段；如果核心處理器根據(jù)電容量信息判定睡眠信息采集設備穿戴在人體上，則睡眠 信息采集設備停止工作；
[0050] (5)當人體達到設定的喚醒條件后，由核心處理器控制喚醒裝置將人體從睡眠中 喚醒，所述的喚醒條件包括基于總的睡眠時間喚醒、基于總的淺睡和深睡時間喚醒以及基 于總的深睡時間喚醒。
[0051] 本實施例的電容式皮膚接觸傳感器包括傳感器控制器和四個金屬導體，傳感器控 制器的輸出端連接核心處理器的輸入端，傳感器控制器將檢測到的四個金屬導體之間產(chǎn)生 的電容量傳送給核心處理器。當人體皮膚和金屬導體不接觸時，只有金屬導體之間產(chǎn)生的 電容，傳感器控制器只檢測到金屬導體之間的寄生電容，當人體皮膚和金屬導體相接觸時， 由于人體皮膚也是導體，人體皮膚與金屬導體之間也會產(chǎn)生電容，所以，當人體皮膚與金屬 導體接觸時，傳感器控制器同時監(jiān)測到皮膚電容，電容式皮膚接觸傳感器的電容量增加。因 此，電容式皮膚接觸傳感器是通過電容量的變化，判斷睡眠信息采集設備是否穿戴在人體 上，具體判斷方法如下：
[0052] (1)傳感器控制器定時測量各金屬導體之間產(chǎn)生的電容量，所述核心處理器設定 各金屬導體之間產(chǎn)生的電容量的閾值；
[0053] (2)傳感器控制器將檢測到的電容量發(fā)送給核心處理器；
[0054] (3)當核心處理器檢測到至少三個金屬導體之間產(chǎn)生的電容量超過設定的閥值 時，核心處理器判斷睡眠信息采集設備穿戴在人體上，否則判斷睡眠信息采集設備沒有穿 戴在人體上。
[0055] 本實施例通過重力加速度傳感器采集人體重力加速度信息來判斷人體在睡眠時 的狀態(tài)，包括睡眠和從睡眠中蘇醒，具體判斷方法為：
[0056] (1)設置采樣頻率為50Hz，重力加速度傳感器以每秒50次的頻率采集三軸加速度 值，所有采集的加速度矢量值用來判定人體是否處于活動狀態(tài)；
[0057] (2)取每一秒的第一個三軸加速度矢量值為基準值，然后依次取這一秒內50次 的三軸加速度矢量值與所述的基準值做差值，得到這一秒內所有的三軸加速度的矢量差分 值；
[0058] (3)計算所有矢量差分值的幅度總和，并設定幅度閥值；
[0059] (4)如果矢量差分值的幅度總和高于設定的幅度閥值，則判定人體在該秒內處于 活動狀態(tài)，如果矢量差分值的幅度總和高于設定的幅度閥值，則判定人體在該秒內處于靜 態(tài)；
[0060] (5)設定人體處于活動狀態(tài)的時間閾值，如果人體當前狀態(tài)為睡眠狀態(tài)，在10分 鐘內人體處于活動狀態(tài)的總秒數(shù)大于設定的時間閥值，則判定人體從睡眠中蘇醒；否則判 定人體依然為睡眠狀態(tài)；
[0061] 如果人體當前狀態(tài)為蘇醒狀態(tài)，在10分鐘內人體處于活動狀態(tài)的總秒數(shù)小于設 定的時間閥值，則判定人體進入睡眠狀態(tài)；否則人體依然為蘇醒狀態(tài)；
[0062] 如果人體當前狀態(tài)不確定，在10分鐘內人體處于活動狀態(tài)的總秒數(shù)小于設定的 時間閥值，則判定人體處于睡眠狀態(tài)；否則判定人體處于清醒狀態(tài)。
[0063] 睡眠包括淺睡階段、深睡階段和快速眼動睡眠，核心處理器根據(jù)人體心率和體溫 信息分析判斷人體睡眠狀態(tài)的方法為：
[0064] (1)設定人體淺睡的時間閾值，設定人體深睡的時間閾值，設定人體深睡時的心率 下降閾值和體溫下降閾值；
[0065] (2)如果人體心率和體溫處于平穩(wěn)狀態(tài)，且人體心率相對于人體處于蘇醒狀態(tài)時 下降5到10跳每分鐘，則核心處理器判斷人體處于淺睡階段；
[0066] (3)如果人體處于淺睡的時間達到設定的淺睡時間閾值，心率平穩(wěn)，且人體心率和 體溫相對于人體處于蘇醒狀態(tài)時均下降，下降的值高于設定的心率下降閾值和體溫下降閾 值，則核心處理器判斷人體處于深睡階段；
[0067] (4)如果人體處于深睡的時間達到設定的深睡時間閾值，人體心率處于隨機變化 狀態(tài)，人體體溫維持平穩(wěn)，則核心處理器判斷人體處于快速眼動睡眠階段。
[0068] 當使用者打開顯示界面時，所有睡眠信息可直接顯示于設備顯示屏，包括總共睡 眠時間，并細分成淺睡時間，深睡時間，和快速眼動睡眠時間。同時顯示睡眠期間總共醒來 次數(shù)。
[0069] 本實施例采用的喚醒裝置為微型馬達震動器，該振動器連接在微處理器的輸出 端，根據(jù)設定的喚醒條件，當使用者的睡眠達到設定的喚醒條件時，由微處理器控制微型馬 達震動器的震動來將使用者從睡眠中喚醒。喚醒條件包括基于總的睡眠時間喚醒、基于總 的淺睡和深睡時間喚醒以及基于總的深睡時間喚醒。
[0070] 本發(fā)明的人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)實施例：
[0071] 如圖3所示，本實施例的監(jiān)測系統(tǒng)包括穿戴在人體上的睡眠信息采集設備、用于 將人體從睡眠中喚醒的喚醒裝置和用于監(jiān)測人體睡眠狀況的睡眠監(jiān)測終端，所述睡眠信息 采集設備包括框型支架，框型支架兩側均固定連接長度可調的帶狀結構，所述的帶狀結構 用于將睡眠信息采集設備與人體固定，所述的喚醒裝置安裝睡眠信息采集設備上，所述的 框型支架中嵌裝有電容式皮膚接觸傳感器、三軸重力加速度傳感器、反射型光電式脈搏傳 感器、溫度傳感器、核心處理器和顯示模塊。
[0072] 所述的電容式皮膚接觸式傳感器、反射型光電式脈搏傳感器和溫度傳感器緊貼人 體皮膚設置，溫度傳感器用于實時采集人體體溫信息，三軸重力加速度傳感器用于實時檢 測人體重力加速度信息以判斷人體狀態(tài)，所述的人體狀態(tài)包括睡眠狀態(tài)和蘇醒狀態(tài)，電容 式皮膚接觸傳感器用于檢測睡眠信息采集設備是否穿戴在人體上，反射型光電式脈搏傳感 器用于實時采集人體心率，所述的溫度傳感器、三軸重力加速度傳感器、反射型光電式脈搏 傳感器以及電容式皮膚接觸傳感器均與核心處理器的輸入端口連接，所述核心處理器的輸 出端口連接顯示模塊，所述的監(jiān)測終端通過無線網(wǎng)絡與核心處理器通信連接，用于實時監(jiān) 測人體的睡眠狀況。
[0073] 本實施例中的電容式皮膚接觸傳感器包括傳感器控制器和四個金屬導體，所述的 四個金屬導體緊貼人體皮膚設置，所述傳感器控制器用于檢測四個金屬導體產(chǎn)生的電容 量，并將檢測到的電容量傳送給微處理器。通過電容式皮膚接觸傳感器判斷睡眠信息采集 設備是否穿戴在人體上的方法與上述監(jiān)測方法實施例相同，在此不再贅述。
[0074] 當使用者打開顯示界面時，所有睡眠信息可直接顯示于設備顯示屏，包括總共睡 眠時間，并細分成淺睡時間，深睡時間，和快速眼動睡眠時間。同時顯示睡眠期間總共醒來 次數(shù)。
[0075] 本實施例包括藍牙無線傳輸模塊，睡眠信息采集設備通過該藍牙無線傳輸模塊連 接睡眠監(jiān)測終端，睡眠監(jiān)測終端為個人電腦和一臺智能移動終端設備，智能移動終端設備 可以為iphone，iPad，和iPod，睡眠信息采集設備把睡眠信息傳輸至智能移動終端設備存 儲和進一步綜合分析。
[0076] 本實施例采用的喚醒裝置為微型馬達震動器，該振動器連接在微處理器的輸出 端，根據(jù)設定的喚醒條件，當使用者的睡眠達到設定的喚醒條件時，由微處理器控制微型馬 達震動器的震動來將使用者從睡眠中喚醒。喚醒條件包括基于總的睡眠時間喚醒、基于總 的淺睡和深睡時間喚醒以及基于總的深睡時間喚醒。
[0077] 本發(fā)明集成了反射型光電式脈博傳感器，溫度傳感器和三軸重力加速度傳感器， 能夠對3類睡眠階段做出準確區(qū)分，根據(jù)睡眠質量分析結果來喚醒用戶，提高用戶的身心 健康。
【權利要求】
1. 一種人體睡眠監(jiān)測方法，其特征在于：該監(jiān)測方法采用的監(jiān)測系統(tǒng)包括穿戴在人體 上的睡眠信息采集設備、用于將人體從睡眠中喚醒的喚醒裝置和用于監(jiān)測人體睡眠狀況的 睡眠監(jiān)測終端，所述睡眠信息采集設備包括框型支架，框型支架兩側均固定連接長度可調 的帶狀結構，所述的帶狀結構用于將睡眠信息采集設備與人體固定，所述的框型支架中嵌 裝有電容式皮膚接觸傳感器、三軸重力加速度傳感器、反射型光電式脈搏傳感器、溫度傳感 器、核心處理器和顯示模塊，所述的電容式皮膚接觸式傳感器、反射型光電式脈搏傳感器和 溫度傳感器緊貼人體皮膚設置； 所述的睡眠監(jiān)測方法包括如下步驟： (1) 核心處理器設定將人體從睡眠中喚醒的喚醒條件，所述的喚醒條件包括基于總的 睡眠時間喚醒、基于總的淺睡和深睡時間喚醒以及基于總的深睡時間喚醒； (2) 所述電容式皮膚接觸傳感器包括四個金屬導體和一個傳感器控制器，傳感器控制 器實時檢測各金屬導體之間產(chǎn)生的電容量信息，三軸重力加速度傳感器實時檢測人體重力 加速度信息，溫度傳感器實時檢測人體體溫信息、反射型光電式脈搏傳感器實時檢測人體 心率； (3) 將步驟（2)中檢測到的電容量信息、人體重力加速度信息、人體體溫信息以及人體 心率信息發(fā)送給核心處理器，核心處理器根據(jù)電容式皮膚接觸傳感器接觸到人體皮膚時電 容量的變化，判斷睡眠信息采集設備是否穿戴在人體上，核心處理器根據(jù)人體的重力加速 度信息判斷人體睡眠的狀態(tài)，人體睡眠的狀態(tài)包括睡眠和蘇醒； (4) 如果核心處理器根據(jù)電容量信息判定睡眠信息采集設備穿戴在人體上，核心處理 器根據(jù)步驟（3)中接收到的人體重力加速度信息判斷人體的睡眠狀態(tài)，人體的睡眠狀態(tài)包 括睡眠和蘇醒，核心處理器根據(jù)將步驟（3)中接收到的人體心率和人體體溫信息進一步對 人體所處的睡眠階段進行分析判斷，并將人體睡眠信息和人體從睡眠中蘇醒的次數(shù)發(fā)送給 顯示模塊和睡眠監(jiān)測終端，人體所處的睡眠階段包括淺睡階段、深睡階段和快速眼動睡眠 階段；如果核心處理器根據(jù)電容量信息判定睡眠信息采集設備沒有穿戴在人體上，則睡眠 信息采集設備停止工作； (5) 當人體達到設定的喚醒條件后，由核心處理器控制喚醒裝置將人體從睡眠中喚醒， 所述的喚醒條件包括基于總的睡眠時間喚醒、基于總的淺睡和深睡時間喚醒以及基于總的 深睡時間喚醒。
2. 根據(jù)權利要求1所述的人體睡眠監(jiān)測方法，其特征在于通過所述的電容式皮膚接觸 傳感器判斷睡眠信息采集設備是否穿戴在人體上的方法為： (1) 傳感器控制器定時測量各金屬導體之間產(chǎn)生的電容量，所述核心處理器設定各金 屬導體之間產(chǎn)生的電容量的閾值； (2) 傳感器控制器將檢測到的電容量發(fā)送給核心處理器； (3) 當核心處理器檢測到至少三個金屬導體之間產(chǎn)生的電容量超過設定的閥值時，核 心處理器判斷睡眠信息采集設備穿戴在人體上，否則判斷睡眠信息采集設備沒有穿戴在人 體上。
3. 根據(jù)權利要求1所述的人體睡眠監(jiān)測方法，其特征在于核心處理器根據(jù)重力加速度 傳感器判斷人體狀態(tài)的方法為： (1)設置采樣頻率為50Hz，重力加速度傳感器以每秒50次的頻率采集三軸加速度值， 所有采集的加速度矢量值用來判定人體是否處于活動狀態(tài)； (2) 取每一秒的第一個三軸加速度矢量值為基準值，然后依次取這一秒內50次的三軸 加速度矢量值與所述的基準值做差值，得到這一秒內所有的三軸加速度的矢量差分值； (3) 計算所有矢量差分值的幅度總和，并設定幅度閥值； (4) 如果所述矢量差分值的幅度總和高于設定的幅度閥值，則判定人體在該秒內處于 活動狀態(tài)，如果所述矢量差分值的幅度總和高于設定的幅度閥值，則判定人體在該秒內處 于靜態(tài)； (5) 設定人體處于活動狀態(tài)的時間閾值，如果在10分鐘內，人體處于活動狀態(tài)的總秒 數(shù)小于設定的時間閥值，則判定人體處于睡眠狀態(tài)；否則判定人體處于清醒狀態(tài)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的人體睡眠監(jiān)測方法，其特征在于核心處理器根據(jù)人體心率和 體溫信息分析判斷人體睡眠狀態(tài)的方法為： (1) 設定人體淺睡的時間閾值，設定人體深睡的時間閾值，設定人體深睡時的心率下降 閾值和體溫下降閾值； (2) 如果人體心率和體溫處于平穩(wěn)狀態(tài)，且人體心率相對于人體處于蘇醒狀態(tài)時下降 5到10跳每分鐘，則核心處理器判斷人體處于淺睡階段； (3) 如果人體處于淺睡的時間達到設定的淺睡時間閾值，心率平穩(wěn)，且人體心率和體溫 相對于人體處于蘇醒狀態(tài)時均下降，下降的值高于設定的心率下降閾值和體溫下降閾值， 則核心處理器判斷人體進入深睡階段； (4) 如果人體處于深睡的時間達到設定的深睡時間閾值，人體心率處于隨機變化狀態(tài)， 人體體溫維持平穩(wěn)，則核心處理器判斷人體處于快速眼動睡眠階段。
5. -種采用如權利要求1所述監(jiān)測方法的人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：該監(jiān)測系 統(tǒng)包括穿戴在人體上的睡眠信息采集設備、用于將人體從睡眠中喚醒的喚醒裝置和用于監(jiān) 測人體睡眠狀況的睡眠監(jiān)測終端，所述睡眠信息采集設備包括框型支架，框型支架兩側均 固定連接長度可調的帶狀結構，所述的帶狀結構用于將睡眠信息采集設備與人體固定，所 述的喚醒裝置安裝睡眠信息采集設備上，所述的框型支架中嵌裝有電容式皮膚接觸傳感 器、三軸重力加速度傳感器、反射型光電式脈搏傳感器、溫度傳感器、核心處理器和顯示模 塊； 所述的電容式皮膚接觸式傳感器、反射型光電式脈搏傳感器和溫度傳感器緊貼人體皮 膚設置，溫度傳感器用于實時采集人體體溫信息，三軸重力加速度傳感器用于實時檢測人 體重力加速度信息以判斷人體狀態(tài)，所述的人體狀態(tài)包括睡眠狀態(tài)和蘇醒狀態(tài)，電容式皮 膚接觸傳感器用于檢測睡眠信息采集設備是否穿戴在人體上，反射型光電式脈搏傳感器用 于實時采集人體心率，所述的溫度傳感器、三軸重力加速度傳感器、反射型光電式脈搏傳感 器以及電容式皮膚接觸傳感器均與核心處理器的輸入端口連接，所述核心處理器的輸出端 口連接顯示模塊，所述的監(jiān)測終端通過無線網(wǎng)絡與核心處理器通信連接，用于實時監(jiān)測人 體的睡眠狀況。
6. 根據(jù)權利要求5所述的人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的電容式皮膚接觸傳感 器包括傳感器控制器和四個金屬導體，所述的四個金屬導體緊貼人體皮膚設置，所述傳感 器控制器用于檢測四個金屬導體產(chǎn)生的電容量，并將檢測到的電容量傳送給微處理器。
7. 根據(jù)權利要求5所述的人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的睡眠信息采集設備穿 戴于人體的手腕，或手臂，或前胸，或頭部。
8. 根據(jù)權利要求5所述的人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的喚醒裝置為微型馬達 震動器或鬧鈴。
9. 根據(jù)權利要求5所述的人體睡眠監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度傳感器包括熱敏 電阻和熱傳導金屬環(huán)。
【文檔編號】A61B5/00GK104095615SQ201410341126
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權日:2014年7月17日
【發(fā)明者】陳越猛 申請人:上海翰臨電子科技有限公司