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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃鈺婷
研究生(外文):Yu-Ting Huang
論文名稱:應用壓力感測枕頭偵測翻身與睡眠品質
論文名稱(外文):Using Sensors in Pillow for Turnover and Sleep Quality Detection
指導教授:張政元張政元引用關係
指導教授(外文):Cheng-Yuan Chang
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2018
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:壓力感測器睡眠偵測深眠淺眠
外文關鍵詞:pressure sensorsleep detectiondeep sleepshallow sleep
相關次數:
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由於穿戴式裝置蓬勃發展,各式各樣的穿戴式睡眠偵測系統蓬勃發展,但大部份的穿戴裝置必須綁在身上或額外穿戴容易影響睡眠;市售的穿戴式手環無法偵測短時間離床活動。因此本研究以不需額外穿戴裝置的方式,將感測器放置於枕頭下方進行睡眠良率偵測,並與目前市售的小米手環進行睡眠良率比較,以實際確認深眠與淺眠佔比及實驗正確性。不但可以避免受測者需要額外穿戴睡眠裝置影響睡眠品質,同時也可以解決穿戴手環無法偵測短時間離床之問題。
Wearable devices are growing fast: however. Most wearable devise need to tie something on the body affecting sleep quality. Besides, most wearable devices to de-tect sleep quality can’t detect users getting up. Therefore, this study aim to develop a sleep quality detecting device which is no need to be worn.
The proposed device using force sensors putting winder pillow to measure the force from the head of user to detect the head movement and hence to estimate sleep quality of the user comparislln with MiBand (from Xiaomi company) and camcorder are made to check the accuracy of the proposed work. In addition the proposed work can detects users getting up from bed, with can’t be detected by most wearable devise.
目錄
摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第1章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 背景與研究動機 1
1.3 文獻回顧 2
1.4 論文架構 5
第2章 系統架構與控制 7
2.1 系統架構 7
2.2 壓力感測器(FSR) 9
2.3 感測訊號源 10
2.4 硬體控制器 12
2.5 壓力感測器枕頭之規劃 13
2.5.1 壓力感測器間距 13
2.5.2 枕頭選擇 15
2.6 比對方法 15
2.6.1 錄影機 15
2.6.2 小米手環 15
2.6.3 小米手環一代相關研究 17
第3章 實驗設計與結果 19
3.1 系統架構與睡眠品質計算 20
3.2 睡眠數據探討 30
3.3 翻身次數實驗 33
3.4 分析睡眠情況 36
第4章 結論與未來展望 45
4.1 總結 45
4.2 未來展望 45
參考文獻 46


圖目錄
圖1- 1放置於床墊下使用之壓力感測器 2
圖1- 2壓力感測器排列圖 3
圖1- 3 Raspberry pi 3
圖1- 4智慧衣 3
圖1- 5壓力感測器擺放位置 4
圖1- 6壓力感測枕頭偵測系統 4
圖2- 1本研究系統架構圖 7
圖2- 2 Standard 406 FSR 9
圖2- 3壓力感測器之受力與阻抗關係圖 10
圖2- 4壓力感測器阻值變化 11
圖2- 5分壓電路 11
圖2- 6微控制器Arduino Mega 12
圖2- 7各壓力感測器位置與距離示意圖 14
圖2- 8壓力感測器貼於珍珠板 14
圖2- 9小米手環第一代 16
圖2- 10小米手環將偵測到的睡眠狀況透過手機觀測 16
圖2- 11 小米App所標記的深眠開始與結束時間 17
圖2- 12小米 App所標記的淺眠開始與結束時間 17
圖3- 1一日睡眠狀況與階段圖 19
圖3- 2睡眠動作偵測之運算流程 20
圖3- 3肌肉顫搐實際偵測到的訊號 23
圖3- 4當受測者僅按壓到一個壓力感測器時 24
圖3- 5受測者按壓兩個壓力感測器時 24
圖3- 6當偵測到3個壓力感測器時 25
圖3- 7頭與手同時按壓時之示意圖 26
圖3- 8向左翻身壓力感測器變化圖 28
圖3- 9有按壓到的3個壓力感測器於睡眠過程中實際得到的數據截圖 30
圖3- 10實際睡眠影片截圖 31
圖3- 11壓力感測器距離與可偵測到翻身準確度百分比 32
圖3- 12不同振幅閥值之準確度測試結果 34
圖3- 13睡眠狀況偵測圖 35
圖3- 14睡眠啟始按壓位置示意圖 35
圖3- 15經過一段時間後按壓位置示意圖 36
圖3- 16睡眠總長度比較表 36
圖3- 17未除肌肉顫搐前24日深淺眠比較圖 39
圖3- 18去除肌肉顫搐後程式判斷結果 41
圖3- 19短暫離床2分鐘偵測圖(虛線圈選處) 41
圖3- 20深眠佔睡眠總長之比例比較 42
圖3- 21淺眠佔睡眠總長之比例比較 42

表目錄

表2- 1本研究所使用的壓力感測器於不同按壓力所量測到的阻值 10
表2- 2 Arduino Mega技術規格 13
表3- 1肌肉顫搐接收訊號對照表 23
表3- 2觀測值與運算結果之關係表 33
表3- 3 24日測試深眠差異值 43
表3-4 24日測試淺眠差異值 43
參考文獻
[1]天津海之聲旗艦中心,“睡眠對人的重要性!一定要有一個好的睡眠!”,2017/3月康健雜誌
[2]台灣睡眠醫學學會第十五屆學術研討會“ 2017台灣常見睡眠問題盛行率的變化趨勢: 一個十年的橫斷性重覆調查”,陳濘宏,吳家碩
[3]陳鈞凱,“全台1成人睡不好 老人、女性慢性失眠變多”,今日新聞, 2017/03/24 ,[online] Available:https://www.nownews.com/news
[4]李宜芸,“穿戴式裝置如何為健康加分?Vision 2025”,康健雜誌203期
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[6]P. Barsocchi , M. Bianchini, A. Crivello, D. L. Rosa , F. Palumbo, F. Scarselli,“ An unobtrusive sleep monitoring system for the human sleep behaviour understanding”,IEEE International Conference on Cognitive Infocommunications ,pp:91 - 96,Oct. 2016
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[10]孫駿榮、吳明展、盧聰勇,最簡單的互動設計Arduino一試就上手(第二版)碁峯資訊股份有限公司,2013年05月二版三刷。
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[12]小米官網,(2018),[online]Available: https://event.mi.com/tw/sales2018/football
[13]百科解密:運動手環是如何監測睡眠和步數,(2018),[online]Available: https://read01.com/zh-tw/ozMdGe.html#.W0Sb_dUzbIU
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[17]林玟妮,打敗睡眠!一張圖搞懂睡眠周期,2016年10月4日樂活健康,(2018),[online]Available:https://health.ettoday.net/news/791042
[18]MATLAB,維基百科,自由的百科全書,(2018),[online]Available:https://zh.wikipedia.org/wiki/MATLAB
[19]睡眠品質如何檢測? (2018) ,[online]Available:http://huachih.pixnet.net/blog/post
[20]肌肉顫搐,維基百科,自由的百科全書,(2018) ,[online]Available:http://www.wikiwand.com/zh-tw
[21]fibit官網,有關睡眠階段,我應該瞭解哪些內容? (2018) ,[online]Available:https://help.fitbit.com/articles/zh_TW/Help_article/2163
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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