[发明专利]一种可监测睡眠质量的智能型床垫

权利要求书

1.一种可监测睡眠质量的智能型床垫，其特征在于，包括感知模块、数据处理模块、睡眠计算模块、电源模块和无线通信模块；

所述感知模块包括体征感知单元和环境感知单元；所述体征感知单元用于采集被测用户设定时间段睡眠时的体征数据；所述体征数据包括床垫的设定时间段内压力点位置、被测用户的心跳频率和被测用户的呼吸频率；所述环境感知单元用于采集被测用户设定时间段睡眠时的房间内环境数据；所述环境数据包括温度、湿度、光照强度和声音强度；所述体征感知单元将采集的体征数据发送到体征处理单元；所述环境感知单元将采集的环境数据发送至环境处理单元；所述体征处理单元用于对体征数据进行处理，具体处理步骤如下：

步骤一：将设定时间段分割成若干时间分段，时间分段的长度为1分钟；并按照时间顺序进行排序，时间分段的开始时间记为T 1 ，时间分段结束时间记为T i ；每个时间分段均对应着被测用户的呼吸频率和心跳频率；

步骤二：设定睡眠状态下的呼吸频率阀值和心跳频率阀值；对比T 1 、……、T i 时间分段内的呼吸频率与呼吸频率阀值和心跳频率与心跳频率阀值；

步骤三：分析睡眠开始时间和睡眠结束时间；由T 1 时间分段开始往后比较，当T a 、Ta+1 、T a+2 三个连续的时间段对应的呼吸频率和心跳频率均在呼吸频率阀值和心跳频率阀值范围内，则判定为T a 对应的时间为睡眠开始时间；得到睡眠开始时间之后，再由T i时间分段开始往前比较；当T b 、T b-1 、T b-2 三个连续的时间段对应的呼吸频率和心跳频率均在呼吸频率阀值和心跳频率阀值范围内；则T b 对应的时间为睡眠结束时间；其中1≤ab≤i；

步骤四：统计睡眠开始时间和睡眠结束时间范围内的体征数据和环境数据；并清除不在睡眠开始时间和睡眠结束时间范围内的体征数据和环境数据；

步骤五：对在睡眠开始时间和睡眠结束时间范围内的体征数据和环境数据进行分析，得到呼吸频率、心跳频率、温度、湿度、光照强度和声音强度求其平均值以及翻身总次数和非翻身总次数，并将其标记为睡眠数据；

步骤六：将睡眠数据发送至存储单元进行存储；

所述睡眠计算模块用于对存储单元内存储的睡眠数据进行计算得到睡眠质量，具体计算步骤如下：

S1：设定呼吸频率、心跳频率、翻身总次数、非翻身总次数、温度、湿度、光照强度、声音强度的平均值分别记为a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8；

S2：利用公式 获取得到体征睡眠质量Z1；利用公式 获取得到环境睡眠质量Z2；其中，k1为呼吸频率标准均值；k2为心跳频率标准均值；m1为室内温度标准均值；m2为室内湿度标准均值；j1、j2、j3、j4、v1、v2、v3、v4均为预设比例系数；

S3：利用公式Z＝Z1+Z2获取得到睡眠质量Z；

所述睡眠计算模块将计算的睡眠质量Z发送至存储单元内进行存储；

步骤五所述的对在睡眠开始时间和睡眠结束时间范围内的体征数据和环境数据的具体分析步骤如下：

SS1：将呼吸频率、心跳频率、温度、湿度、光照强度和声音强度求其平均值；

SS2：将床垫的压力值分割为若干个时刻，将被测用户的身体对床垫的压力点绘制成身体压力图，并将其对床垫的压力点的边缘处连接形成压力形状图；压力形状图记为Ci，i＝1……n；压力形状图对应的面积记为D i ，i＝1……n；

SS3：然后根据压力形状图按照时间顺序进行排序；并筛选出相邻的压力形状图面积发生变化且变化的范围大于设定阀值的压力形状图，提取相邻的两个压力形状图；具体表现为，当压力形状图C1的面积减去压力形状图C2的面积的绝对值大于设定阀值，则提取压力形状图C1和C2；

SS4：设定若干个睡觉姿势压力形状对比图；睡觉姿势压力形状对比图包括平躺压力形状对比图、侧卧压力形状对比图和其它类型的睡觉姿势对比图；

SS5：将提取的相邻的两个压力形状图与睡觉姿势压力形状对比图进行对比，得到对应的睡觉姿势，具体表现为，当压力形状图C1与平躺压力形状对比图相同，则压力形状图C1的睡觉姿势为平躺；

SS6：得到的相邻的两个压力形状图的姿势进行分析翻身次数；具体表现为，当C1的睡觉姿势为平躺与C2的睡觉姿势为侧卧或C1的睡觉姿势为侧卧与C2的睡觉姿势为平躺，则表示翻身1次；平躺或侧卧与其它类型的睡觉姿势进行切换，则表示非翻身1次；统计翻身总次数和非翻身总次数。