用于確定睡眠質量的系統的制作方法

本發明涉及用于確定入睡用戶的睡眠質量的系統。更具體地講，本發明涉及用于通過檢測入睡用戶的身體姿勢變化來確定睡眠質量的系統和方法。

背景技術：

睡眠習慣已被認為是人類身體和生理良好狀態的重要因素。不良睡眠習慣可引起許多健康疾病。因此，需要監測睡眠以分析人類的健康狀況。

例如，存在用以確定人體重復運動的被稱為心沖擊描記術的技術。心沖擊描記術已用于臨床用途如監測人類健康、呼吸率和心跳等。心沖擊描記測量值包括因人體心臟功能而生成的力、因呼吸所致的運動和人類的其他肌肉運動的測量值。

現有技術中已知存在若干基于該技術的系統，例如，美國專利申請2010/0016685公開了使用心沖擊描記傳感器和噪聲傳感器來檢測身體運動的系統。然而，該專利申請并未公開用于檢測姿勢變化或入睡用戶在給定時間采取何種姿勢的任何裝置。該文獻在此并入作為參考。

還存在有已知宣稱他們檢測到用戶入睡時的姿勢的現有技術設備，例如，存在用于監測用戶睡眠的reston設備和應用程序，特別是用于確定用戶在入睡時已改變了多少次姿勢。reston設備使用用于該用途的成帶形的傳感器；然而，該設備不能非常有效地確定用戶的確切身體姿勢。該應用程序在appleios應用商店中可公開獲得。在此援引該則techinasia新聞報道作為參考，請參見參考文獻部分。

現有技術中還已知存在其他更復雜的用于使用視頻記錄器和/或雷達來監測睡眠的系統和方法。例如，美國專利申請2007/0156060公開了使用用于記錄對象入睡實時圖像的視頻記錄器來自動監測人的睡眠的系統。然而，此類系統是復雜而昂貴的，并且在夜間和/或黑暗房間中沒有效果。此外，此類設備實現為消費應用程序不太容易，并且它們甚至可在用戶的睡眠過程中帶來妨礙。該文獻也在此并入作為參考。

可以看出，可用的現有技術公開內容均沒有提供通過分析身體姿勢并對靜態身體姿勢變化和細微身體運動準確地進行區分來確定睡眠質量的任何方法。

鑒于上述討論，需要可克服與現有技術相關聯的一個或多個問題的系統。

技術實現要素：

處于研究中的本發明涉及用于有效地確定至少一個用戶的睡眠質量的系統和方法。本發明公開了使用外圍設備確定至少一個用戶的睡眠質量的方法。正如所述，心沖擊描記測量值包括因人體心臟功能而生成的力、因呼吸所致的運動和人類的其他肌肉運動的測量值。在本發明中，使用了一定程度上相似的“身體運動信號”，但該信號不一定包括心電圖。本發明的身體運動信號為包括由骨骼肌和至少一種內臟器官諸如肺和/或心臟生成的信號的信號。本申請通篇的“身體運動信號”被理解為在前一句子中的解釋。外圍設備包括對因至少一個用戶的身體的機械和肌肉運動而發生的身體運動信號進行記錄的至少一個傳感器。

該方法首先是布置外圍設備與移動用戶終端之間的通信連接。此外，外圍設備將身體運動信號傳送至第三方軟件應用程序。移動用戶終端包括用于執行第三方軟件應用程序的處理器。基于所檢測的身體姿勢變化，由身體運動信號來確定睡眠質量。

本發明的另一個目標是提供通過根據所述身體運動信號中的一個或多個尖峰確定入睡用戶的身體運動和姿勢變化來傳送睡眠質量的方法。

在本發明的另一個實施方案中，身體運動信號中的一個或多個尖峰和呼吸振幅中的階躍變化同時發生被確定為對應于至少一個用戶的身體姿勢變化，而身體運動信號在呼吸振幅中沒有同時的階躍變化被確定為對應于至少一個用戶的身體運動，但非靜態身體姿勢變化。在本發明的更寬泛實施方案中，身體運動信號中的一個或多個尖峰和由身體運動信號確定的至少一種生理特性(呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅、存在信號值)中的階躍變化同時發生被確定為對應于至少一個用戶的身體姿勢變化，而身體運動信號在至少一種生理特性中沒有同時的階躍變化被確定為對應于至少一個用戶的身體運動，但非靜態身體姿勢變化。

本發明的另一個目標是提供使用外圍設備確定至少一個用戶的睡眠質量的分布式計算機系統，該外圍設備包括用于記錄身體運動信號并且將身體運動信號傳送至在移動用戶終端中執行的第三方軟件應用程序的至少一個傳感器。

本發明的又一個目標是提供用于確定至少一個用戶的睡眠質量的計算機程序產品。計算機程序產品包括其中存儲有計算機可讀程序代碼部分的至少一個非暫態計算機可讀存儲介質。計算機可讀程序代碼部分包括用于執行確定睡眠質量的上述方法的指令。

根據本發明確定至少一個用戶的睡眠質量的方法包括：

-使用外圍設備來記錄身體運動信號；

-布置外圍設備和移動用戶終端或計算機之間的通信連接；

-將所述身體運動信號傳送至在所述移動用戶終端或計算機中執行的第三方軟件應用程序；

-基于所述身體運動信號和呼吸周期振幅信號或用戶內臟器官所生成的其他信號來確定至少一個用戶的身體姿勢變化，其中對至少一個用戶的身體姿勢變化的確定被用于確定睡眠質量。

根據本發明確定至少一個用戶的睡眠質量的方法包括：

-使用外圍設備來記錄身體運動信號；

-使用所述外圍設備基于所述身體運動信號以及由身體運動信號確定的至少一種生理特性，包括但不限于呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅和/或存在信號值來確定至少一個用戶的身體姿勢變化，其中對至少一個用戶的身體姿勢變化的確定被用于確定睡眠質量。

根據本發明確定至少一個用戶的睡眠質量的方法包括：

-使用外圍設備來記錄身體運動信號；

-將身體運動信號傳送至至少一個網絡計算機，包括但不限于云服務，

-使用所述至少一個網絡計算機基于所述身體運動信號以及由身體運動信號確定的至少一種生理特性，包括但不限于呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅和/或存在信號值來確定至少一個用戶的身體姿勢變化，其中對至少一個用戶的身體姿勢變化的確定被用于確定睡眠質量。

用于確定至少一個用戶的睡眠質量的分布式計算機系統是依據本發明的，該分布式計算機系統包括：

-移動用戶終端或計算機；

-外圍設備，該外圍設備被布置成記錄所述身體運動信號并將身體運動信號傳送至第三方軟件應用程序，其特征在于：

-移動用戶終端或計算機包括用于執行第三方軟件應用程序的處理器，其中第三方應用程序被布置成基于身體運動信號和呼吸周期振幅信號或用戶內臟器官所生成的其他信號來確定至少一個用戶的身體姿勢變化，其中對至少一個用戶的身體姿勢變化的確定被配置為用于確定睡眠質量。

根據本發明的用于確定至少一個用戶的睡眠質量的分布式計算機系統包括：

-外圍設備，該外圍設備被布置成記錄身體運動信號；

-所述外圍設備被布置成基于所述身體運動信號以及由身體運動信號確定的至少一種生理特性，包括但不限于呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅和/或存在信號值來確定至少一個用戶的身體姿勢變化，其中對至少一個用戶的身體姿勢變化的確定被用于確定睡眠質量。

根據本發明的用于確定至少一個用戶的睡眠質量的分布式計算機系統包括：

-外圍設備，該外圍設備被布置成記錄身體運動信號；

-所述外圍設備和至少一個網絡計算機被布置成將身體運動信號傳送至所述至少一個網絡計算機，包括但不限于云服務，

-所述至少一個網絡計算機被布置成基于所述身體運動信號以及由身體運動信號確定的至少一種生理特性，包括但不限于呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅和/或存在信號值來確定至少一個用戶的身體姿勢變化，其中對至少一個用戶的身體姿勢變化的確定被用于確定睡眠質量。

用于確定至少一個用戶的睡眠質量的計算機程序產品是依據本發明的，并且計算機程序產品包括其中存儲有計算機可讀程序代碼部分的至少一個非暫態計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀程序代碼部分包括用于執行以下操作的指令：

-使用外圍設備來記錄身體運動信號；

-布置外圍設備和移動用戶終端或計算機之間的通信連接；

-將所述身體運動信號傳送至在所述移動用戶終端或計算機中執行的第三方軟件應用程序，以及

-基于所述身體運動信號和呼吸周期振幅信號或用戶內臟器官所生成的其他信號來確定至少一個用戶的身體姿勢變化，其中對所述至少一個用戶的身體姿勢變化的確定被用于確定睡眠質量。

根據本發明的用于確定至少一個用戶的睡眠質量的計算機程序產品包括用于執行以下操作的程序代碼指令：

-使用外圍設備來記錄身體運動信號；

-使用所述外圍設備基于所述身體運動信號及由身體運動信號確定的至少一種生理特性，包括但不限于呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅和/或存在信號值來確定至少一個用戶的身體姿勢變化，其中對至少一個用戶的身體姿勢變化的確定被用于確定睡眠質量。

根據本發明的用于確定至少一個用戶的睡眠質量的計算機程序產品包括用于執行以下操作的程序代碼指令：

-使用外圍設備來記錄身體運動信號；

-將身體運動信號傳送至至少一個網絡計算機，包括但不限于云服務，

-使用所述至少一個網絡計算機基于所述身體運動信號以及由身體運動信號確定的至少一種生理特性，包括但不限于呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅和/或存在信號值來確定至少一個用戶的身體姿勢變化，其中對至少一個用戶的身體姿勢變化的確定被用于確定睡眠質量。

根據本發明的實施方案，至少一個靜態傳感器和至少一個動態傳感器集成到外圍設備的至少一個傳感器設備。至少一個傳感器設備進一步被布置為確定存在信號，并且進一步確定入睡用戶存在于床上。存在信號描述了用戶在床/傳感器附近或存在于床/傳感器上。其可例如使用動態傳感器(例如，壓電傳感器)或靜態傳感器(例如，電容傳感器)進行測量。其可為二進制值(存在/不存在)或連續值。事實上，在本發明的一個實施方案中，身體運動信號中的一個或多個尖峰和由身體運動信號確定的至少一種生理特性(呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅、存在信號值)中的階躍變化同時發生被確定為對應于至少一個用戶進入或離開床，并且身體運動信號在至少一種生理特性中沒有同時的階躍變化被確定為對應于至少一個用戶的身體運動，但非進入或離開。

通過將靜態傳感器和動態傳感器集成在外圍設備的至少一個傳感器中來獲得本發明的上述優點的一些或全部。動態傳感器可為可檢測運動信號(由于呼吸、心跳、血壓等所致)的任何傳感器，包括但不限于壓電傳感器和/或壓電薄膜傳感器。靜態傳感器可包括用于檢測至少一個用戶的存在和靜態參數(重量、溫度等)的一個或多個傳感器，包括但不限于應變儀、電容傳感器、接近傳感器、熱電偶和電感式傳感器等。

本發明的最佳模式是其中外圍設備包括集成傳感器的系統，該集成傳感器包括動態傳感器和靜態傳感器兩者并且將身體運動信號和存在信號的記錄提供給移動用戶終端的第三方軟件應用程序。集成傳感器提供了在精確測量至少一個用戶存在方面的強大優勢。此外，在最佳模式中，身體運動信號中的尖峰和呼吸振幅中的階躍同步被解釋為身體姿勢的變化，而僅有身體動態信號中的尖峰通常指示僅身體運動。呼吸振幅還通過心沖擊描記術來測量，即通過在最佳模式中的力測量來進行。

呼吸振幅在睡眠的各個階段期間發生變化。粗略地說，已觀察到呼吸振幅在用戶清醒時是穩定的；其在非rem(快速眼動)階段中的較不穩定的，而在rem階段中，呼吸是不穩定的。另一方面，身體運動信號振幅主要取決于人體的姿勢和位置。已觀察到與人側臥睡覺時相比，人仰臥或俯臥睡覺時身體運動信號諸如心沖擊描記信號具有更大振幅。此外，還已看出，作為階躍函數的身體運動信號諸如心沖擊描記信號的振幅的快速變化可對應于姿勢變化。在本發明中利用該特征。

根據本發明的實施方案，第三方軟件應用程序被部署成對呼吸周期和所記錄的身體運動信號(原始身體運動信號)進行區分并且計算呼吸振幅。第三方軟件應用程序能夠通過以下方式檢測姿勢的變化：相對于呼吸振幅中同時的階躍變化來分析身體運動信號的尖峰。

附圖說明

在下文中，本發明將根據附圖參考示例性實施方案進行更詳細描述，在附圖中：

圖1展示了在根據本發明的實施方案10中示出確定睡眠質量的方法的流程圖。

圖2展示了在本發明的實施方案20中的身體運動信號和呼吸周期振幅的圖形表示。

圖2b展示了在本發明的實施方案20中的身體運動信號和呼吸周期振幅的圖形表示。

圖2c展示了在本發明的實施方案21中的身體運動信號和呼吸周期形狀的圖形表示。

圖3展示了根據本發明的實施方案30，其示出了入睡用戶340、集成有動態傳感器310和靜態傳感器360兩者的傳感器、具有第三方軟件應用程序的移動用戶終端320。

圖4a展示了根據本發明的實施方案40，其示出了入睡用戶340、入睡用戶的身體運動和姿勢變化。

圖4b展示了根據本發明的實施方案41，其示出了移動用戶終端320，該移動用戶終端包括具有多個身體姿勢460和與每個身體姿勢相關聯的特征向量的存儲介質450。

圖5展示了在根據本發明的實施方案50中示出傳送睡眠質量的方法的流程圖。

本說明書上文和下文所示的本發明的特征將參考上文概述的附圖進行描述。附圖中所示的附圖標記可用于一個或多個地方，以指示所引用的元素之間的功能關系。一些實施方案在從屬權利要求中進行描述。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的實施方案10提供了用于確定至少一個用戶的睡眠質量的方法。該方法在步驟100處開始。

在步驟110處，外圍設備記錄身體運動信號。身體運動信號是各種信號的組合，該信號諸如因不同機械身體運動、心跳、呼吸、呼吸周期、血壓和/或其他骨骼肌運動而發生的信號以及存在信號等。外圍設備包括用于將這些信號記錄為原始身體運動信號的傳感器。

隨后在步驟120處，在外圍設備和移動用戶終端之間建立通信連接，以傳送所記錄的身體運動信號。這些信號具有不同振幅和頻率，因此可通過部署各種算法來確定一個或多個信號，諸如呼吸周期振幅、呼吸周期形狀、心跳周期形狀、心跳周期振幅和存在信號。

在一個實施方案中，外圍設備和移動用戶終端之間的通信連接可經由任何網絡進行，包括但不限于無線網絡諸如cdma、gsm、umts、hspa、ev-do、ev-dorev.a、3gpplte、wimax、wi-fi、藍牙、互聯網、電話，和/或有線網絡諸如光纖、電纜、其他通信格式以及它們的組合。

隨后，在步驟130處，外圍設備經由通信信道將身體運動信號傳送至在移動用戶終端上執行的第三方軟件應用程序。移動用戶終端可為包括用于執行第三方軟件應用程序的處理器、通信硬件、用戶界面和非易失性存儲介質的任何專用移動設備。在本發明的一些實施方案中，移動用戶終端為移動電話或平板設備。在一些其他實施方案中，移動用戶終端可由計算機取代。

繼續前進到步驟140，第三方軟件應用程序基于身體運動信號和呼吸周期振幅來確定至少一個用戶的身體姿勢變化。在一個實施方案中，由原始身體運動信號確定呼吸周期振幅。可通過以下方式確定身體姿勢變化：通過階躍識別方法分析身體運動信號諸如心沖擊描記(bcg)信號中的尖峰，以及呼吸周期振幅的振幅階躍變化。當呼吸振幅的階躍變化和原始bcg中的尖峰同時發生時，用戶的姿勢已改變。

所檢測的身體姿勢變化進一步有助于確定睡眠質量。可部署各種算法來分析用戶的身體姿勢，以確定用戶的身體和生理狀況。然后可分析身體運動以確定各種睡眠階段。例如，在輕度睡眠階段中，用戶身體可能出現一些頻繁的身體運動，諸如眼動、手動等，并且在深度睡眠階段中，用戶可能不出現機械身體運動，并且呼吸振幅可較高，等等。

已觀察到呼吸振幅在睡眠的各個階段期間發生變化。在用戶清醒時呼吸是穩定的；在非rem(快速眼動)階段中呼吸是較不穩定的，而在rem階段中，呼吸是不穩定的。另一方面，身體運動信號振幅主要取決于人體的姿勢和位置。還已觀察到與人側臥睡覺時相比，人仰臥或俯臥睡覺時呼吸信號具有更大振幅。此外，經查作為階躍函數的呼吸信號的振幅的快速變化可對應于姿勢變化。在本發明中利用該特征，并且可按該方式分析睡眠質量。

可部署各種技術和/或算法來從身體運動信號提取上述信號和/或參數。為了識別心臟活動的沖擊效應和呼吸活動的推動效應，可在該實施方案中利用一種或多種信號處理技術，諸如迭代分析和自適應濾波。存在信號基本上是因用戶存在于至少一個傳感器附近而生成的信號。

第三方軟件應用程序的算法能夠對各個呼吸周期、呼吸和存在信號與身體運動信號進行區分。采用簡單階躍識別方法來分析夜間的呼吸振幅信號，即振幅的變化，并且記錄從信號識別的階躍變化的時間。同時，可以檢測用戶不在床上。當用戶不在時，身體運動信號的振幅將隨時間推移而顯著降低和/或靜止不動。這將指示用戶還未睡和/或不在至少一個傳感器附近。

該方法在步驟150處結束。

應當注意，根據本發明，實施方案10的任何特征、階段或部分可自由地排列并與實施方案20、21、30、40、41和/或50中的任一個實施方案以兩個或更多個實施方案的組合形式結合。

繼續前進，圖2展示了根據本發明的實施方案的身體運動信號200和呼吸周期振幅210的圖形表示。本發明的實施方案20提供了分析這些信號以用于確定靜態身體姿勢變化和/或身體運動。圖2b以一定方式展示了身體運動信號200和呼吸周期振幅210的圖形表示，使得這些信號與圖2中相同，但該圖中的時間范圍較短。

在圖2和圖2b中，在頂部圖表中示出了已在一個夜間記錄的原始身體運動信號200，以及已由身體運動信號200確定的呼吸周期振幅210(該圖表的底部)。可部署各種算法來檢測身體運動所引起的尖峰，并且進一步在各尖峰之間，存在可易于檢測到呼吸周期的電平平臺。在該圖中，豎直虛線顯示了所檢測的身體姿勢變化。通過比較原始身體運動信號200和呼吸周期振幅210，可以檢測到身體姿勢的變化。當身體運動信號200中的尖峰與呼吸振幅周期210的振幅中的階躍變化同時發生時，確定身體姿勢的變化。

如圖2中所示，在時刻51和時刻104左右處尖峰220和階躍變化230同時發生。這表明用戶在時刻51處和時刻104處已經改變姿勢。另外已看出，在100分鐘和不到200分鐘之間檢測到幾乎無階躍變化和/或檢測到身體運動信號200的極低振幅尖峰，第三方軟件應用程序可能推斷用戶在這一階段正處于熟睡期，另外，至少一名用戶姿勢頻繁變化已記錄在約350分鐘處，這表明用戶在這一階段處于淺睡眠期或沒有睡覺。因此，通過這種方式，第三方軟件應用程序將確定至少一名用戶的睡眠質量。

應當注意，根據本發明，實施方案20的任何特征、階段或部分可被自由地排列并與實施方案10、21、30、40、41和/或50中的任一個實施方案，以兩個或更多個實施方案的組合形式結合。

圖2c呈現了根據本發明一個實施方案的身體運動信號200的圖形表示。該圖中示出了原始身體運動信號200的1.5分鐘摘錄。在原始身體運動信號200中，尖峰220(尖峰在51.2分鐘和51.5分鐘之間出現)以及呼吸周期形狀和呼吸周期振幅的階躍變化同時發生。這表明用戶在51.2分鐘和51.5分鐘之間已經改變姿勢。圖2c中提供了兩個縮放水平下的身體運動信號200，使得能夠認識到，除明顯的呼吸周期振幅階躍變化之外，還存在呼吸周期形狀的階躍變化。

第三方軟件應用程序算法被配置為辨別至少一名用戶的靜態姿勢變化和/或身體運動。其可利用用于分析身體運動信號200的階躍識別方法。在該方法中，基本上第三方軟件應用程序識別身體運動信號200中的一個或多個尖峰和呼吸周期振幅210的同步階躍變化。這些同步事件被確定以意指已經改變姿勢。可利用各種技術以用于階躍識別。階躍識別可利用一種或多種統計和/或信號處理算法。

在本發明的一個方面中，身體運動信號的一個或多個尖峰與呼吸幅值的階躍變化同時發生被視為至少一名用戶的姿勢變化。發生所述身體運動信號的一個或多個尖峰而未同時發生呼吸幅值的階躍變化被視為至少一名用戶的僅身體運動而沒有靜態姿勢變化。因此很明顯，身體運動信號的明顯閾值尖峰可能是指身體運動，但不一定發生姿勢變化。這僅僅是因為身體運動不總是導致姿勢變化。

應當注意，根據本發明，實施方案21的任何特征、階段或部分可被自由地排列并與實施方案10、20、30、40、41和/或50中的任一個實施方案以兩個或更多個實施方案的組合形式結合。

圖3示出了根據本發明的用于確定至少一名用戶的睡眠質量的分布式計算機系統。在本發明的實施方案30中，使用外圍設備300來檢測入睡用戶340的姿勢。外圍設備300與移動用戶終端320保持通信連接330。外圍設備300包括至少一個傳感器以記錄用戶的身體運動信號。

在本發明的一個實施方案中，外圍設備包括多個傳感器。在一些實施方案中，多個傳感器可以為動態傳感器310，諸如壓電傳感器和/或壓電薄膜傳感器。在其他實施方案中，傳感器可以為靜態傳感器360，諸如下列傳感器中一者或多者：應變儀、電容傳感器、接近傳感器、熱電偶和電感式傳感器等。在本發明的另一個實施方案中，外圍設備包括靜態傳感器360和動態傳感器310兩者。

在本發明的一些方面中，通過心沖擊描記器對心臟功能活動的測量利用了一種或多種壓電傳感器。壓電傳感器可使用晶體，并且當晶體在機械負荷下變形時，晶體便開始重新分布其電荷至周圍環境。這種壓電效應可用于測量例如壓力、加速度、張力或其他力。

安裝在可變形物體(如床墊)表面處的壓電傳感器可用于測量物體在經受機械負荷時的變形量。壓電測量方法對于動態現象具有優異靈敏度，因此是用于生命體征檢測和姿勢檢測的主要方法。即使不具有重要的靜態存在檢測能力，壓電輸出的波動在一些實施方案中也用作存在指示，因為人體絕不是完全靜止的。

在本發明的一個實施方案中，應變儀可用于通過檢測由于存在人所引起的傳感器的靜載撓度來檢測用戶在床上的身體運動的狀態。可利用集成至壓電傳感器的應變儀來測量由于用戶的呼吸和/或其他身體運動產生的振動信號。在一些實施方案中，應變儀傳感器以一定方式布置在用戶床墊的彈性織物上，以致用戶由于心跳和/或呼吸所致胸部運動引起應變儀信號波動。為了記錄心跳和呼吸的源自應變儀的直接信號可傳送至移動第三方軟件應用程序。

在本發明的另一個實施方案中，兩個電容測力傳感器可分別安裝在靠近用戶床中間部分的頂部和底部處/靠近用戶床中間部分的頂部和底部上，以通過檢測床重量的增加來檢測用戶的存在。

在本發明的一些其他實施方案中，電容接近傳感器膜可用于檢測到處于一個或多個傳感器附近的用戶的存在。例如，用戶的存在改變了所檢測的至少一個電容接近傳感器膜的電通量電場線。通常當用戶躺在電容接近傳感器膜上面時電通量密度增大。

也可由移動用戶終端例如通過采用wifi、gps、藍牙、ibeacon、gsm、cdma、3g、4g和/或任何其他蜂窩技術確定移動用戶終端的位置，間接確定用戶的存在。

在本發明另外的實施方案中，傳感器裝置中的一個或多個傳感器能夠測量一個或多個熱電偶和傳感器裝置之間的溫度差異。熱電偶終端之間的溫度差異指示存在一名或多于一名用戶。

在一些方面中，壓電傳感器和/或高壓薄膜傳感器以一定方式布置在用戶床墊350的彈性織物上，以致用戶由于心跳和/或呼吸所致胸部運動引起機械應力作用于壓電傳感器的薄膜上。用于監測心跳和呼吸的源自這些傳感器的直接信號可傳送至移動第三方軟件應用程序。

在一個實施方案中，外圍設備300可為薄ic設備的形式并可置于用戶床上，并且/或者通過啟用與一個或多個傳感器的通信，其可被適配為位于遠處的位置處。在一些實施方案中，外圍設備300可為軟織物的薄花邊或帶的形式，使得用戶可能覺得睡在上面很方便。

在本發明的一個實施方案中，外圍設備300包括多個傳感器，該多個傳感器布置在多個敏感區域處以用于確定存在信號和/或進一步確定人在床上的位置。多個傳感器可確定用戶離開床的次數、用戶改變其位置的次數、用戶通常何時改變其位置或者用戶睡眠階段何時改變等。在本發明的一些實施方案中，靜態傳感器感測用戶在床上的位置和/或尺寸，動態傳感器感測呼吸、心跳等。使用靜態傳感器和動態傳感器的組合數據，第三方算法諸如beddit應用程序中的算法等可檢測和/或分析下列中的一者或多者：用戶睡眠階段、用戶睡眠時間、用戶存在于床上、床上存在多于一名用戶等。

應當注意，根據本發明，實施方案30的任何特征、階段或部分可被自由地排列并與實施方案10、20、21、40、41和/或50中的任一個實施方案以兩個或更多個實施方案的組合形式結合。

圖4a呈現了根據本發明的實施方案40用于確定睡眠質量的系統。在本實施方案中，外周設備300記錄入睡用戶340的身體運動信號，以檢測入睡用戶340的身體運動和姿勢變化。用戶340睡在床墊350上。在本實施方案中，多個傳感器集成到床墊350中，用于檢測用戶340的存在并用于記錄身體運動信號200。可通過由在移動用戶終端上執行的第三方軟件應用程序分析身體運動信號200和呼吸周期振幅210來檢測靜態姿勢變化和身體運動。

身體運動信號200的尖峰表示用戶體內的骨骼肌運動。如圖所示，當用戶340在睡覺時移動手時，與該移動相對應的尖峰410出現在身體運動信號200中，而此時呼吸振幅信號210沒有任何階躍變化。

這與例如在用戶340改變其姿勢后的第350分鐘，檢測到身體運動信號200中的尖峰與呼吸振幅信號210中的階躍變化420同步時發生的情況形成鮮明對比。尖峰的振幅顯示身體運動的強度。尖峰的振幅越大，身體運動越大，而較低振幅的尖峰顯示了使用者身體運動較小。可使用一個或多個靜態傳感器來檢測用戶340的靜態姿勢。

應當注意，根據本發明，實施方案40的任何特征、階段或部分可被自由地排列并與實施方案10、20、21、30、41和/或50中的任一個實施方案以兩個或更多個實施方案的組合形式結合。

在如圖4b所示的一個實施方案41中，移動用戶終端320包括通信硬件430、用戶界面440、存儲介質450和處理器470。存儲介質450包括第三方軟件應用程序和用于存儲多個身體姿勢460和與每個身體姿勢相關聯的特征向量(f.v.1,f.v.2,….f.v.n)的存儲器。處理器470被配置為執行第三方軟件應用程序。此外，在一些實施方案中，存儲介質450包括第三方軟件應用程序，該第三方軟件應用程序被配置為基于由身體運動信號確定的用戶的生理特性來檢測用戶身體姿勢，所述生理特性諸如以下中的任一種：呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅和/或存在信號值。

在示例性實施方案中，特征向量1(f.v.1)可對應于用戶向左側睡覺時的身體姿勢。特征向量2(f.v.2)可對應于用戶俯臥睡覺時的身體姿勢。特征向量3(f.v.3)可對應于用戶手臂向上仰臥睡覺時的身體姿勢(通常稱為海星姿勢)。特征向量4(f.v.4)可對應于用戶向右側睡覺時的身體姿勢。特征向量5(f.v.5)可對應于用戶向左側睡覺且手臂處于兩側時的身體姿勢。特征向量6(f.v.6)可對應于用戶向右側蜷腿睡覺時的身體姿勢。特征向量7(f.v.7)可對應于用戶手臂向下仰臥睡覺時的身體姿勢。特征向量n(f.v.n)可對應于用戶向右側睡覺且手臂向下處于兩側時的身體姿勢。根據本發明，可為用戶的身體姿勢分配許多其他特征向量。

在一個實施方案中，可基于用戶在床上的尺寸來分配特征向量。然后，可將每個特征向量與睡眠參數相關聯，例如，如果用戶蜷腿睡覺并且處于卷曲姿勢，則第三方軟件應用程序可假定用戶正在遭受焦慮。

人的身體姿勢在圖4b中以2×4姿勢矩陣分類，各自與特征向量相關聯。姿勢分類可通過各種方法進行。根據本發明，可通過支持向量機(svm)或一些其他合適的分類器諸如人工神經網絡來分類一些姿勢。可通過對特征向量進行分類來確定至少一個用戶的姿勢。在該實施方案中，分類器被布置成基于數據存儲裝置中的參考數據了解身體運動信號的特征已知在不同的用戶身體姿勢中所呈現的式樣。特征向量的參數包括由身體運動信號確定的至少一種生理特性(呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅、存在信號值)。

在本實施方案中，姿勢參考數據可以在線和/或離線模式訪問，并且姿勢參考數據可包括根據分布式計算機系統的每個用戶的一組或多組姿勢。在姿勢參考數據中，可將特征向量分配給每種身體運動和/或姿勢。當檢測到姿勢改變時，相機可捕獲圖像或者記錄模塊記錄姿勢統計信息，并且可將數據傳送至移動用戶終端320。分類器可利用各種技術來將特征向量與由分布式計算系統記錄的姿勢進行比較，以計算相似度。

此外，第三方軟件應用程序被布置成將至少一個用戶在睡眠期間的身體姿勢的圖像和/或數據存儲到數據存儲裝置中，并且在所述移動用戶終端的屏幕上顯示所述圖像和/或數據。圖像可以是實時靜止圖像和/或運動圖像。分類器和/或第三方軟件應用程序可被布置成根據它們的物理統計信息諸如高度、重量等來對一個或多個用戶進行分類。以這種方式，分類器和/或第三方軟件應用程序將能夠識別一個或多個用戶，并且可記錄與每個用戶對應的姿勢數據。

應當注意，根據本發明，實施方案41的任何特征、階段或部分可被自由地排列并與實施方案10、20、21、30、40和/或50中的任一個實施方案以兩個或更多個實施方案的組合形式結合。

參考圖5，本發明的實施方案50提供了確定至少一個用戶的睡眠質量的方法。

該方法在步驟500處開始。在步驟510處，外圍設備的至少一個傳感器記錄身體運動信號，該身體運動信號在這種情況下為心沖擊描記信號。在步驟520處，外圍設備和移動用戶終端之間的通信連接被布置成將身體運動信號傳送至在移動用戶終端上執行的第三方軟件應用程序。

此外，在步驟530中，外圍設備將身體運動信號傳送至第三方軟件應用程序。第三方應用程序被布置成根據信號確定一個或多個參數，諸如呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅以及存在信號等。

此后，在步驟540處，基于骨骼肌身體姿勢變化，由所述身體運動信號確定睡眠質量。可通過比較身體運動信號中的尖峰和呼吸周期振幅中的階躍變化的同時性來檢測姿勢變化。

在步驟550處，第三方軟件應用程序檢查呼吸振幅中是否存在同時與身體運動信號中的一個或多個尖峰對應的任何階躍變化。

在步驟560處，檢查呼吸振幅中是否存在與身體運動信號中的一個或多個尖峰同步的階躍變化。如果沒有，則第三方軟件應用程序假定它只是身體運動并返回到步驟510。

如果在呼吸振幅中存在與身體運動信號中的一個或多個尖峰同步的階躍變化，則在步驟570中，第三方軟件應用程序將其假定為至少一個用戶的靜態姿勢變化。

此外，在步驟580處，第三方軟件應用程序將分類器軟件(諸如支持向量機(svm)或人工神經網絡)布置成了解身體運動信號的特征已知在不同的用戶身體姿勢中所呈現的式樣。此后，在步驟590處，通過對特征向量進行分類來確定至少一個用戶的身體姿勢。

在步驟592處，通過第三方應用程序將至少一個用戶的身體姿勢的圖像和/或數據存儲到數據存儲裝置。隨后，在步驟594處，在移動用戶終端的屏幕上顯示至少一個用戶的身體姿勢的圖像和/或數據。在本發明的一些實施方案中，將姿勢在移動用戶終端屏幕上顯示為視頻，快進視頻或慢進視頻或任何其他視頻。

該方法在步驟596處結束。

應當注意，根據本發明，實施方案50的任何特征、階段或部分可被自由地排列并與實施方案10、20、21、30、40和/或41中的任一個實施方案以兩個或更多個實施方案的組合形式結合。

在本發明的一些其他實施方案中，移動第三方軟件應用程序可被配置為生成一個或多個用戶的睡眠報告。移動第三方軟件應用程序還可將用戶睡眠報告傳送至到一個或多個集中式服務器或集線器，該集中式服務器或集線器可位于例如醫院和/或診所中。移動第三方軟件應用程序還可被配置為與一個或多個移動應用程序共享用戶睡眠數據，以用于進一步分析。

通過將靜態傳感器310和動態傳感器360集成在外圍設備300的至少一個傳感器中來獲得本發明的上述優點的一些或全部。動態傳感器360可為可檢測運動信號(由于肌肉、心跳、呼吸等產生)的任何傳感器，包括但不限于壓電傳感器和/或壓電薄膜傳感器。靜態傳感器310可包括用于檢測至少一個用戶的存在和靜態參數(重量、溫度等)的一個或多個傳感器，包括但不限于應變儀、電容傳感器、接近傳感器、熱電偶和電感式傳感器等。

本發明的最佳模式是其中外圍設備300包括集成傳感器的系統，該集成傳感器包括動態傳感器360和靜態傳感器310兩者并且將身體運動信號200和存在信號的記錄提供給移動用戶終端320的第三方軟件應用程序。集成傳感器提供了在精確測量至少一個用戶340存在方面的強大優勢。此外，在最佳模式中，身體運動信號200中的尖峰與呼吸振幅210中的階躍同步被解釋為身體姿勢的變化，而僅有身體動態信號200中的尖峰通常表示僅身體運動。

此外，在本發明的另一優選模式中，移動第三方軟件應用程序能夠使用由傳感器元件檢測到的一個或多個物理統計信息來確定不止一個用戶的睡眠質量。用于確定一個或多個物理統計信息的上述傳感器元件的組合使得分布式計算機系統能夠更準確地確定不止一個用戶的姿勢。此外，可部署各種算法來分析多于一個用戶的姿勢，并且使用各種感測數據諸如呼吸(respiration,breath)、血壓、姿勢和位置等的組合來確定身體和生理狀況(諸如用戶是否放松、有壓力還是發燒等，以及達到何種程度)。

應該特別注意的是，呼吸振幅信號可由呼吸周期形狀、呼吸周期振幅、心跳周期形狀、心跳周期振幅和/或存在信號的測量信號替代，并且以同樣的方式，兩個信號(身體運動信號+從其提取的生理特性信號)中尖峰或階躍變化的同步性將表示用戶的身體姿勢變化。

本發明的實施方案提供一種用于由計算設備記錄并分析至少一個用戶的身體運動信號的計算機程序產品。該計算機設備包括其中存儲有計算機可讀程序代碼部分的至少一個非暫態計算機可讀存儲介質。所述計算機可讀程序代碼部分包括用于實施上述確定睡眠質量的方法的指令。上述示例性方法通常存儲在計算機可讀存儲介質上，該計算機可讀存儲介質可以是可存儲由計算機系統、移動計算機系統和/或其他計算機系統使用的代碼的任何設備。計算機可讀存儲介質包括但不限于易失性存儲器、非易失性存儲器、磁性和光學存儲設備，諸如磁盤驅動器、磁帶、cd(光盤)、dvd(數字多功能光盤或數字視頻光盤)、或現在已知或以后開發的能夠存儲程序代碼的其他介質。

此外，可將本文所述的方法壓印在硬件模塊或裝置中。這些模塊或設備可包括但不限于專用集成電路asic芯片、現場可編程門陣列fpga、在特定時間執行特定軟件模塊或一段代碼的專用或共享處理器、和/或其他已知或以后開發的可編程邏輯設備。當硬件模塊或裝置被激活時，它們執行包括在其中的方法和過程。

應當注意，根據本發明，任何實施方案10、20、21、30、40、41和/或50的任何特征、階段或部分可被自由地排列并與實施方案10、20、21、30、40、41和/或50中的任一個實施方案以兩個或更多個實施方案的組合形式結合。

可對上述實施方案進行各種替代和修改。另外應當注意，上述實施方案可以兩種方式使用，或者單獨使用，或者可根據用戶的需要結合兩個或更多個實施方案。這些實施方案不應受其名稱的限制。例如，任何傳感器(例如，接近傳感器)的構造可采用多種形式中的任一種，包括但不限于超聲傳感器、電容傳感器、光電傳感器、電感式傳感器、相機、光傳感器諸如光檢測器、聲音傳感器諸如麥克風、機械傳感器和/或其一種或多種組合。

此外，本發明的另一個優選模式是，其中外圍設備300包括集成有一個或多個傳感器元件的一個或多個傳感器，所述一個或多個傳感器元件包括但不限于應變儀、電容傳感器、接近傳感器、熱電偶、電感式傳感器、激發式壓電薄膜及其組合。在優選的實施方案中，外圍設備可集成到用戶的床墊350中。

已在主要參考實施方案之前說明了本發明，所述實施方案發生了以下階段：

1.使用外圍設備記錄，

2.將信號傳送至在移動用戶終端中執行的第三方軟件應用程序，

3.在移動用戶終端中確定身體姿勢變化。這被認為是網絡拓撲結構方面的最佳模式。

然而，本發明并不限于該網絡拓撲結構或這些階段。在一個替代方案中，對信號的記錄和身體姿勢變化的確定兩者均在外圍設備上完成。在另一個實施方案中，信號在外圍設備處被記錄，然后被傳送至云服務中的服務器，并且在云服務中確定身體姿勢變化。

前面的詳細描述將為本領域技術人員提供用于實施本發明的示例性實施方案的精確公開內容，應當理解，可在不脫離如在所附權利要求及其法律等同物中所述的本發明的范圍的前提下，按照在示例性實施方案中所述的方法和步驟順序進行各種更改。以上已經參考上述實施方案說明了本發明。然而，很明顯本發明不僅限于這些實施方案，而是包括在本發明思想和以下專利權利要求書的實質和范圍內的所有可能的實施方案。

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