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手机睡眠监测系统的实现与设计
研究背景
身体健康是生活中不可缺少的一个话题。人们从很多方面注重身体健康,例如饮食健康、科学锻炼等等。智能手机市场上关于这一类的移动应用有很多。在现实生活中,如果人们要监测睡眠过程,医院会是他们的第一选择。一般医院会选择多导睡眠图进行监测。该方法采用的是直接接触的方式来监测睡眠过程。为此,我们提出了一个设想:是否可以结合人们普遍使用的智能手机,采用非接触式的方法来监测整个睡眠过程?
多导睡眠图(PSG)
PSG主要研究睡眠和梦境以及其他睡眠过程中有可能出现的症状,它需要参与者待在睡眠实验室一整晚,并且需要训练有素的技术人员监控参与者的睡眠过程。
手机睡眠监测系统
经过实际调研发现,人们认为接触式的方式会让人感觉不舒适,更加倾向于采用非接触式的方式监测睡眠质量。因此,本文设计了一款非接触的睡眠监测系统。我们根据匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)得到了影响睡眠质量的主要因素,分别是声音、温度和光照。其中,声音又是最为关键的因素。
理论背景
匹兹堡睡眠质量指数(PSQI):
匹兹堡睡眠质量指数(Pittsburgh sleep quality index, PSQI)是美国匹兹堡大学精神科医生Buysse博士等人于1989年编制的。该量表适用于睡眠障碍患者、精神障碍患者评价睡眠质量,同时也适用于一般人睡眠质量的评估。
PSQI量表
对下列问题请选择一个最适合您的答案。 
5、 近一个月,您有没有因下列情况影响睡眠而烦恼
a. 入睡困难(30分钟内不能入睡)
①无 ② <1次周 ③ 1~2次周 ④ ≧3次周
b. 夜间易醒或早醒
①无 ② <1次周 ③ 1~2次周 ④ ≧3次周
c. 夜间去厕所
①无 ② <1次周 ③ 1~2次周 ④ ≧3次周
d. 呼吸不畅
①无 ② <1次周 ③ 1~2次周 ④ ≧3次周
e. 咳嗽或鼾声高
①无 ② <1次周 ③ 1~2次周 ④ ≧3次周
f. 感觉冷
①无 ② <1次周 ③ 1~2次周 ④ ≧3次周
g. 感觉热
①无 ② <1次周 ③ 1~2次周 ④ ≧3次周
h. 做噩梦
①无 ② <1次周 ③ 1~2次周 ④ ≧3次周
i. 疼痛不适
无 ② <1次周 ③ 1~2次周 ④ ≧3次周
j. 其他影响睡眠的事情(经常性的翻身,灯光亮度太强等)
①无 ② <1次周 ③ 1~2次周 ④ ≧3次周 如果有,请说明:
PSQI量表
根据量表的问题,本文发现呼吸不畅、咳嗽、打鼾以及翻身等这些都可以被用来推测睡眠质量,因为这些动作都伴随着声音。当然,该量表还加入了温度和光照对睡眠质量的影响。因此,本文发现声音、温度和光照对睡眠质量起主要影响。其中,声音又是其中的关键因素。
三个环境因素
(1)声音
本系统将分贝的区间划分成四个,0~15dB、15dB~40dB、40~80dB和80dB及其以上。其中,第一个区间属于极其安静的环境,周围并没有什么噪音。第二区间属于可能有鼾声或者说梦话的情况下,也就是说有轻声细语的范围。第三个区间可能是居住路边等情况,这种情况可能会导致人们半夜经常觉醒。第四个区间只能够说明睡眠环境很糟糕,人们睡眠质量很差。
三个环境因素
(2)温度
在影响睡眠质量的因素中,环境温度是对其同样有较大影响。根据实验发现,人们对低温环境比高温环境更加敏感。相对应地,环境温度的升高则会引起人们睡眠总量的增加,而这一状况可以持续很多天。
三个环境因素
(3)光照
手机传感器所采集的光照强度单位Lux,黑暗或弱光所对应的光照强度范围是0~100Lux;中等强度光照所对应的范围是100~2000Lux;高强度光照所对应的范围是2000Lux以上。
经过实验验证,在第一种情况下,人们的睡眠质量会提高并且能够减少半夜觉醒的次数。在第二种情况下,对于一开始的睡眠会有影响,半夜也容易经常觉醒;但若是光照强度保持不变并且持续时间较长的话(这里是指持续好多天,以适应这种光照的情况),这个将对人们的睡眠影响不大。在第三种情况下,会导致人们体温升高并且极大地影响到睡眠。