CN104434062A - 高灵敏度睡眠监测数字传感器及其动态监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高灵敏度睡眠监测数字传感器及其动态监测方法，包括保护外壳和安装在所述保护外壳内的高精度应变片，所述保护外壳为上部开口的盒状结构，所述保护外壳内的两端设有高精度应变片；在所示保护壳上部开口处安装微压感应臂，所述微压感应臂与所述高精度应变片相接触，所述高精度应变片安装在应变片载体上，由所述高精度应变片载体通过A/D转换电路与外接检测设备相连；所述A/D转换电路由电源管理电路与安装在所述保护外壳内的电池相连。本发明安装简单，使用时只需将该装置放置在睡枕的指定部位即可，可以实时检测出人体的心脏运动、呼吸运动并包括打鼾症状，以及体动所产生的压力变化，从而根据该压力变化获取睡眠健康状况。

Description

高灵敏度睡眠监测数字传感器及其动态监测方法

技术领域

本发明涉及一种数字传感器及其监测方法，具体的说是一种高灵敏度睡眠监测数字传感器及其动态监测方法，属于健康监护设备技术领域。

背景技术

在许多发达国家，已经有专门的睡眠门诊，专业的睡眠医师，并且已经研制出能够监测睡眠健康的仪器，比如便携式睡眠监测仪、非接触式睡眠健康监测系统等。如今各国对睡眠健康的研究应也已经进入到更加深入的阶段，已经发展成为与高科技融为一体的新兴边缘性交叉学科。

在实际的应用中，医用睡眠监测仪等接触式设备可以有效地监测睡眠状况，但需要将探头或传感器固定在被监测人身体的指定部位，并在指定的时间和地点进行监测，而且在数据测量中也带来了许多不便，也不便于长期睡眠监测，同时很容易让人产生不舒服的感觉，影响测量的准确性，上述原因也导致了接触式睡眠监测方法不会普遍应用到实际生活中。非接触式睡眠健康监测系统可以避免上述方法所带来的一些弊端，对被监测者的约束较少，但存在测量精度低，测量设备体积较大，使用不便等缺点。

目前国内外通过无拘束睡眠监测的方式实现呼吸率和心率提取的技术较多，但普遍采用的是监测液体压力的方式监测呼吸运动与心脏运动，该方法对被检测者睡眠姿势有一定约束，准确率也较低，并且需要将传感器安装在两块较大的有机玻璃板中间（如：30cm*20cm），睡枕则放置在其上。上述装置的放置和对使用者都有一定要求，如监测装置不可随意移动，对被监测者睡眠姿态也有一定要求，不利于被监测者使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种高灵敏度睡眠监测数字传感器及其动态监测方法，通过将头颈部所产生的压力变化转换成变化的电压信号和数字信号，用以检测使用者的睡眠情况。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种高灵敏度睡眠监测数字传感器，包括保护外壳和安装在所述保护外壳内的高精度应变片，所述保护外壳为上部开口的盒状结构，所述保护外壳内的两端设有高精度应变片；在所示保护壳上部开口处安装微压感应臂，所述微压感应臂与所述高精度应变片相接触，所述高精度应变片安装在应变片载体上，由所述高精度应变片载体通过A/D转换电路与外接检测设备相连；所述A/D转换电路由电源管理电路与安装在所述保护外壳内的电池相连。

本发明的进一步限定技术方案，前述的高灵敏度睡眠监测数字传感器，所述微压感应臂采用悬臂式结构安装。

前述的高灵敏度睡眠监测数字传感器，所述高精度应变片对称设置于所述微压感应臂的两端下方；所述微压感应臂外侧为与颈部弧度匹配的弧形结构，符合人体头颈部生理结构特点，不影响睡枕的舒适度。

进一步的，前述的高灵敏度睡眠监测数字传感器，所述微压感应臂的两端设有安装孔，通过所述安装孔将所述微压感应臂固定安装在所述应变片载体上。

一种高灵敏度睡眠监测数字传感器的动态监测方法，将数字传感器安装在睡枕中，当系统未工作时微压感应臂和高精度应变片及其载体处于初始状态，此时的微压感应臂表面压力值为初始状态压力阈值；

当被监测者枕到睡枕后，微压感应臂表面压力发生变化，导致高精度应变片发生形变，此时微压感应臂表面此时的压力值为监测状态压力阈值；

通过对比初始状态压力阈值和监测状态压力阈值判断检测装置是否处于监测状态；

当本装置处于监测状态时，被监测者的心脏运动、呼吸运动、打鼾症状，以及体动所产生的压力变化通过头颈部传导到睡枕中的微压感应臂上，此时会导致高精度应变片发生微形变，高精度应变片将微压感应臂的形变转化为变化的电压信号，该电压信号通过A/D转换电路转换为数字信号，供后续外接检测设备所使用。

本发明传感器在使用时只需装入睡枕中的合适部位即构成了一个可监测睡眠信息的专用睡枕，由于本发明的体积较小，因此不会影响正常睡枕的舒适性。被监测者只需像使用正常睡枕一样使用专用睡枕即可。当被监测者使用含有本发明的专用睡枕时，被监测者的呼吸运动（包括打鼾症状）、心脏运动、体动等所产生的压力变化将传导到被监测者的头颈部，而与被监测者头颈部接触的睡枕会将该压力变化传导到本发明的传感器中的微压感应臂，安装在微压感应臂下的高精度应变片将感知并检出该压力变化值，并经A/D转换电路将该压力变化值转换为数字信号输出。

微压感应臂和高精度应变片共同构成的压力感知装置是本发明的关键部件，微压感应臂采用悬臂式结构设计，两组高精度应变片分别安装在微压感应臂的两端，形成对称结构。压力感知装置以悬臂的形式将微弱的压力信号传导到两组高精度应变片上，利用两组对称的高精度应变片可以有效地检测出上述压力的变化，并获取与睡眠相关的混合压力信号。这种设计方式具有如下优点：第一、微压感应臂的悬臂式结构能够将压力信号进行初步放大，可增加本发明压力检测的灵敏度。第二、两组高精度应变片的对称式放置可以实现压力的互补检测，进一步提高了压力检测的灵敏度。第三、微压感应臂采用独特的弧形设计，符合人体头颈部生理结构特点，不影响睡枕的舒适度。第四、微压感应臂和高精度应变片共同构成的压力感知装置体积小，安装使用方便。第五、被监测者不论以何种睡姿枕到睡枕上，本发明的压力感知装置都能有效地获取相关的压力变化信号。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

    实施例1

本实施例提供的一种高灵敏度睡眠监测数字传感器及其动态监测方法，结构如图1所示，由微压感应臂1保护外壳2构成微压力检测空间，微压感应臂1采用轻质铝合金材料设计，具有重量轻、强度高等特点，保护外壳4采用ABS树脂材料设计，具有电气性能优良、制品尺寸稳定等特点。在保护外壳2两端安装有应变片载体6和8，分别用于安装高精度应变片5和7。微压感应臂1的两端设有安装孔9，采用十字槽平头螺钉通过安装孔将微压感应臂1固定在应变片载体6和8上。电路板4和电池3通过十字槽平头螺钉固定在保护外壳4的中部，由电池给电路板进行供电，在电路板4内包含了本装置使用的AD转换电路和电源管理电路。 

本实施例的高灵敏度睡眠监测数字传感器工作过程如下：使用时本装置需要安装在睡枕中，当系统正常工作时微压感应臂1和高精度应变片5及其载体6、高精度应变片7及其载体8处于初始状态。此时的微压感应臂表面压力值为初始状态压力阈值。当被监测者枕到睡枕后，微压感应臂1表面压力发生变化，导致高精度应变片5和7发生形变，此时微压感应臂表面此时的压力值为监测状态压力阈值，初始状态压力阈值和监测状态压力阈值主要用于检测本装置是否处于监测状态。当本装置处于监测状态时，被监测者的心脏运动、呼吸运动（包括打鼾症状），以及体动所产生的压力变化通过头颈部传导到睡枕中的微压感应臂1上，此时会导致高精度应变片5和7发生微形变，高精度应变片5和7将该形变转化为变化的电压信号，该电压信号通过AD转换电路转换为数字信号，可供后续电路或软件所使用。

本装置安装简单，使用时只需将该装置放置在睡枕的指定部位即可，可以实时检测出人体的心脏运动、呼吸运动(包括打鼾症状)，以及体动所产生的压力变化，从而根据该压力变化获取睡眠健康状况。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.高灵敏度睡眠监测数字传感器，包括保护外壳和安装在所述保护外壳内的高精度应变片，其特征在于：所述保护外壳为上部开口的盒状结构，所述保护外壳内的两端设有高精度应变片；在所述保护壳上部开口处安装微压感应臂，所述微压感应臂与所述高精度应变片相接触，所述高精度应变片安装在应变片载体上，由所述高精度应变片载体通过A/D转换电路与外接检测设备相连；所述A/D转换电路由电源管理电路与安装在所述保护外壳内的电池相连。

2.根据权利要求1所述的高灵敏度睡眠监测数字传感器，其特征在于：所述微压感应臂采用悬臂式结构安装。

3.根据权利要求1所述的高灵敏度睡眠监测数字传感器，其特征在于：所述高精度应变片对称设置于所述微压感应臂的两端下方。

4.根据权利要求1所述的高灵敏度睡眠监测数字传感器，其特征在于：所述微压感应臂外侧为与颈部弧度匹配的弧形结构。

5.根据权利要求4所述的高灵敏度睡眠监测数字传感器，其特征在于：所述微压感应臂的两端设有安装孔，通过所述安装孔将所述微压感应臂固定安装在所述应变片载体上。

6.一种如权利要求1所述的高灵敏度睡眠监测数字传感器的动态监测方法，其特征在于：

将数字传感器安装在睡枕中，当系统未工作时微压感应臂和高精度应变片及其载体处于初始状态，此时的微压感应臂表面压力值为初始状态压力阈值；

当被监测者枕到睡枕后，微压感应臂表面压力发生变化，导致高精度应变片发生形变，此时微压感应臂表面此时的压力值为监测状态压力阈值；

通过对比初始状态压力阈值和监测状态压力阈值判断检测装置是否处于监测状态；

 当本装置处于监测状态时，被监测者的心脏运动、呼吸运动、打鼾症状，以及体动所产生的压力变化通过头颈部传导到睡枕中的微压感应臂上，此时会导致高精度应变片发生微形变，高精度应变片将微压感应臂的形变转化为变化的电压信号，该电压信号通过A/D转换电路转换为数字信号，供后续外接检测设备所使用。