[发明专利]用于在睡眠时检测身体姿势的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于特别在睡眠时检测身体姿势的方法和设备。更具体来说，本发明涉及如何能够从来自毯子下方的人的身体的反射IR光的分布导出睡眠期间的主要身体姿势。此外，可以对呼吸信号进行分析以便确定身体姿态。

背景技术

通过在睡眠时检测身体姿势允许改进无干扰性监测。当把图像传感器用作体外运动传感器时，通常应用运动检测或估计来测量活动水平并且替代活动记录器。例如当两个人共用床榻时（65%的成年美国人与伴侣或子女睡在一起），在身体姿势已知时可以更容易地辨别移动。运动检测本身对于共用床榻的情形是不足够的，这是因为当两个对象彼此靠近躺卧时，各个运动区域无法足够好地表明哪些运动区域属于哪一个对象。其中对于每个图像块计算运动矢量的运动估计会有帮助，但是只有当两个对象在边界区域内没有类似地移动时才会有帮助。身体姿势可以表明哪些移动有可能属于一个对象，并且哪些移动属于另一个对象。

此外，特别在睡眠和健康方面，关于身体姿势信息还存在若干其他的益处。这些益处在于：

-允许更加鲁棒的姿势性呼吸暂停检测：阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）是最常见的一类睡眠呼吸障碍。在一些患有OSA的患者当中，通过呼吸紊乱指数（RDI）测量的其呼吸暂停和睡眠紊乱的严重性在背部朝下（仰卧姿势）睡眠时比在朝向侧面（侧卧姿势）睡眠时要高一倍或更多。这被称作姿势性睡眠呼吸暂停（“PSA”）。与此相对，其RDI关于睡眠姿势只有很小改变或者没有改变的患者被称为患有非姿势性睡眠呼吸暂停（“NSA”）。基于本申请设计的设备可以帮助治疗被诊断患有PSA的患者，并且增进所述患者及其医生对于其疾病的严重性和可能进展的认识。许多患有OSA的人受益于在上身呈30度或更高仰角的情况下睡眠，就好像睡在躺椅上那样。这样有助于防止气道的重力塌陷。不同于仰卧姿势（背部朝下睡眠），侧卧姿势（朝向人的侧面睡眠）也被推荐作为针对睡眠呼吸暂停的治疗。实际上，重力分量在侧卧姿势中比在仰卧姿势中小。

-训练解决方案：可以把身体姿势包括作为参数，并且对用户进行训练/影响从而使得身体姿势倾向于导致更好的睡眠质量。在睡眠研究的领域内识别出身体姿势与睡眠质量之间的关系；

-与睡眠良好者相比，睡眠较差者背部朝下并且头部正直的时间更长；

-在睡眠时面部向下并且腹部朝下或者朝向其侧面的人在其下巴上会有很重的静态负荷，这一不正确的姿势长年下来可能会导致例如偏头痛、三叉神经痛、疼痛、哼鸣、紧张和/或眩晕之类的症状；

-朝向其侧面睡眠可以减轻呼吸暂停的症状。

存在涉及人体模型和姿态辨识的复杂解决方案以利用摄影机来检测睡眠中人的身体姿势。但是这些解决方案的计算更为复杂，并且只有对于其中能够明确看到人的轮廓的薄毯才有效。此外，这样的方法并非对于所有主要身体姿势都有效（例如无法在腹部朝下与背部朝下之间做出区分）。

US20070118054公开了一种用于监测生命体征以便预测和治疗生理疾病的方法和系统。在该专利申请中，只考虑并且从生理信号估计身体姿态的改变。提供了用于监测生命体征以便预测和治疗生理疾病的各种方法和系统。所公开的方法和系统可以被应用来监测多种生理疾病或“发作期”，其中包括（但不限于）哮喘、低血糖、咳嗽、水肿、睡眠呼吸暂停、分娩以及REM睡眠阶段。所述方法采用被适配成检测诸如心率或呼吸率之类的生命体征的传感器（例如无接触传感器）以产生信号，所述信号可以被用来分析趋势、偏差或者被用于与先前的状况或标准进行比较。可以放置所述传感器从而使得不需要由医护人员查看对象。一些方法和系统采用了基于所感测到的生命体征的组合或者基于生命体征与规范标准的比较的“评分”。

WO2009/083017公开了一种用于检测呼吸活动的移动的移动检测器。为了增强用于检测身体呼吸或心搏活动的移动的移动检测器，其包括具有微波振荡器和至少一个混频器的多普勒传感器，从而使得所述传感器一方面对于婴儿呼吸或心搏检测是高效且安全的并且另一方面是一种低成本解决方案，其中所述传感器被实施为尺寸小于100cm并且发送能量低于10mW的传感器单元。