[發明專利]一種無干擾睡眠的睡姿脊柱形態測試方法

有效

• 申請號: 201310041458.7
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103169477A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 陳玉霞;申黎明;郭勇;劉盛全;高慧;趙冠燕
• 申請（專利權）人: 安徽農業大學
• 主分類號: A61B5/103
• 分類號: A61B5/103
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生;王偉

技術領域

本發明涉及一種應用于床墊性能測試的無干擾睡眠的睡姿脊柱形態測試方法。?

背景技術

睡眠時背部（尤其是脊柱）支撐不足是導致或加重非特征性低背部疼痛的重要原因。理想的脊柱支撐條件是使脊柱處于自然彎曲的狀態，且腰椎曲線略平于站姿。但睡姿脊柱形態不僅與床墊的力學性能有關，還與人體體型、重量分布等個性化因素有關，因此，脊柱支撐的人性化設計必須以個性化人體為基礎。另外，睡眠過程中人體會在有意識或無意識的狀態下調節睡姿，且不同人群具有不同的睡姿偏好，如中國人比較喜歡仰臥睡姿，仰臥睡姿時間約為整個睡眠時間的54%，而西方人比較喜歡側臥睡姿，約占整個睡眠時間的65%。睡姿不同，脊柱形態就不同，對床墊支撐條件的需求也不同。因此，在不干擾睡眠的前提下，進行真實睡姿脊柱形態的測試與評價對于實現床墊或床具系統的人性化設計和定制化生產，促進睡眠健康有著重要的意義。目前，臥姿脊柱形態的測試技術主要有解剖標志探測法（脊柱棘突標志）、幾何工具測試法（胸椎、盆骨傾角儀）和三維立體掃描法等。其中解剖標志探測法和幾何工具測試法需要與人體相接觸，并且需要一定的執行經驗，而三維立體掃描法雖然不需要與人體相接觸，但人體背部表面必須可視化，因此，這些測試技術均不適合于仰臥睡姿脊柱形態測試，也不適合于真實睡眠過程中，自然睡姿脊柱形態的測試。還有一種利用特定裝置進行脊柱形態測試的技術，這種技術要求受試者按照特定的臥姿來進行測試，即要求脊柱曲線正好落在測試裝置的傳感器上，因此，也無法測試真實睡姿，更無法對真實床墊或床具進行測試與評價。?

發明內容

本發明旨在克服以上測試技術中存在的缺點和不足之處，提供一種無干擾睡眠的睡姿脊柱形態測試方法，其應用價值在于能夠在無干擾睡眠的前提下定量測試、評價仰臥、側臥、俯臥等各種睡姿脊柱形態，為床墊或床具的人性化、個性化設計和定制化生產提供依據。?

本發明目的的實現采用如下技術方案：?

一種無干擾睡眠的睡姿脊柱形態測試方法，其特征是包括如下步驟：?

（1）基于個性化人體尺寸構建數字化人體模型；?

（2）基于個性化人體提取其睡眠狀態時人-床界面壓陷形狀數據，建立壓陷形狀數字模型；?

（3）將數字化人體模型與人-床界面壓陷形狀數字模型進行擬合，獲得睡姿脊柱形態。?

本發明結構特點還在于：?

所述個性化人體尺寸的數字化人體模型的構建是通過采集人體各部位的高度、寬度和圍度方面的尺寸數據，進行建模，獲得個性化人體模型；并為該模型建立內置簡化骨架，所述內部簡化骨架包括各關節及關節點；所述模型的各關節點賦予活動自由度以實現模仿各種睡姿；?

所述人-床界面壓陷形狀數據提取，是指選取睡眠過程任意睡姿狀態下人-床界面體壓分布測試數據，獲得人-床界面的壓陷形狀；然后為壓陷形狀建立數字化模型；?

所述數字化人體模型與人-床界面壓陷形狀數字模型相擬合，是指通過改變數字化人體模型的各關節活動自由度，實現數字化人體模型與人-床界面壓陷形狀的擬合；確定睡姿脊柱形態。?

所述個性化人體模型是通過將人體外形尺寸代入人體表面通用模型；所述通用模型包括5個主要部分，分別是軀干、雙臂和雙腿；每個部分分別由連續的超橢圓所組成，代表人體的橫截面，這些超橢圓被定義為點集的幾何形狀，其上的任一點（x，y）滿足公式：?

|xa|n+|yb|n=1]]>

其中，a和b分別為半徑，表征人體的寬度和厚度，n為階數；建模時輸入人體各部位界面的高度、寬度和圍度；高度用于橢圓的定位，寬度和深度分別確定橢圓的半徑；橢圓的階數利用最小二乘優化法，由圍度計算獲得；然后將相鄰的橢圓上的點相連接，獲得個性化人體模型。?

與已有技術相比，本發明的有點主要體現在：?