[发明专利]基于多源信息融合的婴儿睡眠躁动监测方法及检测系统

说明书

技术领域

本发明属于生物信息处理与分析技术领域，具体涉及婴儿躁动程度监测方法、婴儿睡眠躁动监测建模、基于神经网络实现的婴儿睡眠躁动监测模型。

背景技术

婴儿没有语言表达能力，父母不知道他们的感受，特别是在他们睡觉时，会由于种种原因(如冷、热、饿等)做出一系列的反应(如打哆嗦，踢被子等)。与此同时，他们的体温和排汗量也会改变。本发明中，把由于温度、湿度升高引起烦躁不安称为躁动，小孩睡眠躁动时，翻来覆去，可能踢开被子，最后裸身睡眠引起感冒、着凉等问题发生。如父母不能感知婴儿冷暖，往往给婴儿被子太厚，易引发睡眠躁动问题。

有经验的家庭主妇，在照看小孩的时候都能够准确的判断出婴儿的状况，即躁动程度。但这种有经验的家庭主妇又是有限的，她们的经验难以让每个婴儿受益。若用人工智能模拟家庭主妇感知睡眠躁动的有效经验，探索温度信号、湿度信号等可测物理信号与睡眠躁动生物信号之间的联系规律，建立婴儿睡眠躁动监测模型，用电子信息技术开发基于该模型的婴儿睡眠躁动监测传感器，则可让优秀的护婴经验推广到每个家庭。

目前，还没有出现使用婴儿睡眠时的温度、湿度值来科学反应婴儿睡眠时的躁动程度，从而检测婴儿睡眠质量的装置和方法。

发明内容

本发明公开的基于多源信息融合的婴儿睡眠躁动监测方法是为了更好的让父母掌握小孩的睡眠情况，并且免去父母寻找有经验的家庭主妇的烦恼。

本发明具体采用以下技术方案：

一种基于多源信息融合的婴儿睡眠躁动监测方法，所述方法基于人工神经网络模型，将婴儿睡眠躁动生物信号进行量化，建立温度信号、湿度信号与睡眠躁动生物信号之间的联系，实现对婴儿睡眠躁动的检测，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)确定人工神经网络模型的输入输出变量：将婴儿身体温度、湿度值作为输入变量，将婴儿睡眠躁动生物信号按躁动程度的量化值作为输出变量；

(2)获取训练样本数据：采集婴儿身体的温度、湿度时间序列值作为输入变量的训练样本数据，将对应每一时间序列婴儿身体温度、湿度值时的婴儿睡眠躁动生物信号量化值作为输出变量的训练样本数据；

(3)建立多源信息融合的人工神经网络模型：采用两层前向网络结构，隐层和输出层都采用非对称S型传输函数：f(x)=11+e-x;]]>

(4)确定人工神经网络模型：通过训练确定人工神经网络模型的权值和阈值；

(5)测量婴儿睡眠时身体的温度和湿度值，通过步骤(4)确定的人工神经网络模型，计算反应婴儿睡眠躁动程度的婴儿睡眠躁动程度生物信号输出值，从而实现对婴儿睡眠躁动程度的监测。

实现上述基于多源信息融合的婴儿睡眠躁动监测方法的检测系统如下：其包括温度传感器、湿度传感器、温度信号放大电路、湿度信号放大电路、第一A/D转换电路、第二A/D转换电路、第一单片机、第二单片机、无线发送装置、无线接收装置以及报警装置；

所述温度传感器、温度信号放大电路、第一A/D转换电路依次相连，所述第一A/D转换电路的输出与所述第一单片机的输入端相连，用于将温度传感器所采集的婴儿睡眠时的身体温度信号经放大、模数转换后输入至第一单片机；

所述湿度传感器、湿度信号放大电路、第二A/D转换电路依次相连，所述第二A/D转换电路的输出与所述第二单片机的输入端相连，用于将湿度传感器所采集的婴儿睡眠时的身体湿度信号经放大、模数转换后输入至第一单片机；

第一单片机与无线发送装置相连，第二单片机与无线接收装置相连，第一单片机通过所述无线发送装置、无线接收装置将所采集温度、湿度信号传送至第二单片机；

第二单片机与报警装置相连，在所述第二单片机中根据温度、湿度信号通过预先导入的躁动函数，计算婴儿的躁动值，当所述躁动值大于预设的婴儿睡眠不舒适值时，第二单片机控制与第二单片机相连的报警装置报警。