[发明专利]一种基于重力加速度的睡眠呼吸及睡姿的检测方法

说明书

本发明提供一种基于重力加速度计的睡眠呼吸及睡姿的检测方法，通过三轴加速度传感器采集人体睡眠时腹部的加速度信号。通过X、Y、Z轴上加速度数值的大小，判定用户当前的睡姿；采集垂直于人体冠状面上加速度数据，对其进行平滑、低通滤波以及去积势处理，得到处理后的二次数据；通过对二次数据进行上升沿和下降沿的判断，来确定数据的最值大小，并根据最值之间的时间间隔，来确定最终的呼吸次数，进而达到睡眠呼吸的检测。本发明不需要借助其他特殊设备，也不需要用户具备相关的专业知识，就能对用户睡眠过程中的呼吸和睡姿进行检测，测量结果具有较高的参考价值，适用于家庭、养老院等场所进行日常的健康监护。

技术领域

本发明属于健康检测领域，涉及一种基于重力加速度计的睡眠呼吸及睡姿的检测方法。

背景技术

睡眠质量的好坏对人体健康有着很大影响，良好的睡眠质量是人们健康生活的重要基础。由于社会节奏的加快，人们普遍都面临着就业、学业等压力，再加上自身不重视睡眠健康的重要性，不能进行合理的休息，进而导致睡眠障碍疾病。目前，睡眠障碍已成为影响人们身心健康、工作效率和生活质量的重要因素。

睡眠障碍常见的有失眠、打鼾以及睡眠呼吸暂停综合征(SAS)等病症，其中睡眠呼吸暂停综合征易导致缺氧，严重的可导致猝死。目前临床上对于睡眠呼吸监测受到设备、人力等条件的限制，不能满足众多呼吸障碍患者的需求。随着穿戴式医疗设备的发展，特别是运动传感器(加速度、陀螺仪)的加入，使得穿戴式设备能够及时地监测用户的运动信号。通过对运动信号进行参数提取，并进行分析，就可以判断用户的运动状态及状态的变化。通过可穿戴设备的应用，使得睡眠呼吸及睡姿的检测成为可能。

发明内容

本发明在原有技术的基础上进行发展，提供一种睡眠呼吸及睡姿检测方法，以适合应用在穿戴式设备上，减少测量环境及设备的限制，减少用户对专业知识的依赖，增加睡眠呼吸及睡姿检测的准确性。

为实现上述目的，本发明基于位于腹部三轴加速度信号，采用如下技术方案，具体包括以下步骤：

步骤1、睡眠过程中三轴加速度数据采集并进行信号预处理；

步骤2、对预处理后的加速度数据进行分析，判断用户当前睡姿；

步骤3、以垂直人体冠状面方向的加速度数据作为信号输入，进行二次处理；

步骤4、对二次处理后的数据进行呼吸检测，判断用户呼吸情况。

所述步骤1包括，

1.1采集睡眠过程中三轴重力加速度数据，加速度采样频率要求50Hz以上。

1.2对加速度信号进行移动平均滤波器处理，给出移动平均滤波器的数学表达式：其中，S是信号输出，x_n为当前输入值，N为移动平均滤波器处理的数据窗长度。

所述步骤2包括，

2.1人体睡眠时的姿态分为：仰卧、左侧卧、右侧卧、俯卧。

2.2用户使用穿戴式设备时，三轴加速度方向是固定的。以垂直人体横断面向上(靠近头部)为X轴正方向，以垂直人体矢状面向左(靠近左手)为Y轴正方向，以垂直人体冠状面向前(靠近腹部)为Z轴正方向。

2.3将三轴加速度数值与表1进行比较，判断用户当前睡姿。

表1人体睡姿与三轴加速度数值之间关系表

注：Y为三轴加速度计测得Y轴数据，Z为三轴加速度计测得中Z轴数据。加速度G≈9.8m/s²

所述步骤3包括，

3.1选取垂直人体冠状面方向的加速度数据作为信号输入；