CN107788953A - 一种可穿戴睡眠质量监护设备 - Google Patents
一种可穿戴睡眠质量监护设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107788953A CN107788953A CN201711325749.3A CN201711325749A CN107788953A CN 107788953 A CN107788953 A CN 107788953A CN 201711325749 A CN201711325749 A CN 201711325749A CN 107788953 A CN107788953 A CN 107788953A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- sleep quality
- care facility
- custodial care
- wearable sleep
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/4806—Sleep evaluation
- A61B5/4815—Sleep quality
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
- A61B5/02055—Simultaneously evaluating both cardiovascular condition and temperature
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
- A61B5/02108—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/0816—Measuring devices for examining respiratory frequency
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
- A61B5/7207—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
- A61B5/721—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts using a separate sensor to detect motion or using motion information derived from signals other than the physiological signal to be measured
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Physiology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可穿戴睡眠质量监护设备。设备包括电源模块，还包括PPG传感器模块，用于采集人体脉搏波信号；温度传感器模块，用于采集皮肤和周围环境温度；处理器，用于接收PPG传感器模块和温度传感器模块的信号，并通过脉搏波信号计算出血压以及呼吸频率；报警模块，用于向穿戴者发出警报；显示模块，用于显示参数，方便使用者查看。本发明通过计算出的血压和呼吸频率，结合皮肤温度和外界温度，得出睡眠质量的好坏，持续监测使用者的睡眠质量，抗干扰性强，体积小、功耗低，良产率高、方便佩戴。
Description
技术领域
本发明涉及一种可穿戴睡眠质量监护设备，属于可穿戴医疗设备技术领域。
背景技术
随着生活水平的提高和生活节奏的加快，现代人越来越关注自身的睡眠健康问题。研究表明，人的一生大约有三分之一的时间是在睡眠中度过的。睡眠的好坏，与人的心理和身体健康息息相关。根据统计有很多人有严重的睡眠质量问题，主要表现在入睡晚、睡得少、睡不实、睡醒累等方面。但是，由于处于睡眠状态，即使存在较严重的睡眠问题，多数人也无法准确地知道自己的睡眠质量状况。
为了评估睡眠质量状况，现有的智能可穿戴设备只能提供一些简单的睡眠监测结果，比如入睡时间、起床时间或者深浅睡等，无法给出一个可量化的、客观的睡眠质量指数。
因此，目前急需为用户提供一个可量化的睡眠质量指数，并且能自动、及时地提醒用户，这对帮助用户改善自己的睡眠质量，有着非常重要的现实意义。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种可穿戴睡眠质量监护设备。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种可穿戴睡眠质量监护设备，包括电源模块，还包括
PPG传感器模块，用于采集人体脉搏波信号；
温度传感器模块，用于采集皮肤和周围环境温度；
处理器，用于接收PPG传感器模块和温度传感器模块的信号，并通过脉搏波信号计算出血压以及呼吸频率；
报警模块，用于向穿戴者发出警报；
显示模块，用于显示参数，方便使用者查看。
所述的一种可穿戴睡眠质量监护设备，还包括存储模块，用来存储一周的数据。
所述的一种可穿戴睡眠质量监护设备，还包括设定模块，用来设定参数值，并与报警模块相连。
所述的一种可穿戴睡眠质量监护设备，还包括加速度传感器，用于采集人体运动信息，并通过自适应降噪算法降低运动干扰，提高血压和呼吸频率的检测精度。
所述的一种可穿戴睡眠质量监护设备所述加速度传感器具有13位高分辨率高，测量范围达±16 g；数字输出数据为16位二进制补码格式，通过I2C方式与处理器相连。
本发明所达到的有益效果：
本发明通过计算出的血压和呼吸频率，结合皮肤温度和外界温度，得出睡眠质量的好坏，持续监测使用者的睡眠质量，抗干扰性强，体积小、功耗低，良产率高、方便佩戴。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是连续脉搏波的波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种可穿戴睡眠质量监护设备，包括电源模块，还包括
PPG传感器模块，用于采集人体脉搏波信号；采用了欧司朗（OSRAM）生产的SFH7051传感器，该传感器是集成的光电传感器。采用紧凑型黑色封装，芯片内部具有三个绿色 LED(530 nm)，同时SFH7051还包含一个光电二极管，具有可最大化信号电平的大表面积，很大程度上提高了脉搏波信号的强度以及检测的灵敏度。
温度传感器模块，用于采集皮肤和周围环境温度；人体的温度一般在37℃到43℃之间，采用DS18B20数字温度传感器，该传感器结构简单，不需外接电路，数据传输采用one-wire总线，可用一根I/O数据线即供电又传输数据，在-10 ℃~ +85 ℃范围内精度为±0.2℃，且分辨率较高，重复性和可靠性好。
处理器，用于接收PPG传感器模块和温度传感器模块的信号，并通过脉搏波信号计算出血压以及呼吸频率；采用8 位低功耗低电压单片机，选择宏晶电子 STC125A16S2，内含超低功耗掉电模式。
报警模块，用于向穿戴者发出警报；
显示模块，用于显示参数，方便使用者查看。
存储模块，用来存储一周的数据；采用MC9S12UF32数据存储模块。
设定模块，用来设定参数值，并与报警模块相连。
包括加速度传感器，用于采集人体运动信息，并通过自适应降噪算法降低运动干扰，提高血压和呼吸频率的检测精度；所述的一种可穿戴睡眠质量监护设备；采用ADI公司生产的ADXL345，所述加速度传感器具有13位高分辨率高，测量范围达±16 g；数字输出数据为16位二进制补码格式，通过I2C方式与处理器相连。
其中，血压算法：
如图2所示为连续脉搏波波形图从右往左看，上升支代表收缩过程，下降支代表舒张过程。其中特征点A为重搏波的波峰，特征点B为重搏前波，特征点C为重搏前波的波谷，特征点D 为主波高度，特征点 F为收缩过程的起始点，特征点 E为舒张过程的最低点。特征h1代表重搏波的高度，反映大动脉的弹性和主动脉瓣的功能，当h1的高度降低时，大动脉的弹性降低，主动脉瓣的功能降低；特征h2代表重搏前波高度，其值反映动脉血管的弹性和外周阻力。如果外周阻力增高，h2将会相应增高；特征h3代表重搏前波波谷的高度，是主波与重搏前波之间的一个低谷的幅度，其生理意义与h2的生理意义基本一致；特征h4代表主波的高度，其值反映左心室的射血功能和大动脉的弹性，如果左心室的收缩能力强，大动脉的弹性很好，那么h1的值就会越大。特征t1为舒张期时间，为心室的舒张时间；特征t2为收缩期时间，为左心室的快速射血期；特征S1为光电脉搏波舒张区面积，特征S2为光电脉搏波收缩区面积。
最终通过相关性分析结果确定选用t1、S1/(S1+S2)、t2、S1/(S1+S2)作为构建人体血压计算模型的特征，它们与血压之间存在一种线性相关关系，线性方程建立如下：
其中，SP 为收缩压，DP 为舒张压，A1、A2、B1、B2、C1、C2为未知参数，通过市售电子血压计做参考，计算得到。
呼吸频率算法：
由于呼吸时静脉血回流心脏会引起胸内压的变化，肺内的牵张感受器感受到压力的变化，神经活动就会调节大脑的血管运动中枢，控制着交感神经作用到血管，引起血管的变化，血管变化就会造成通过血管检测到的 PPG 发生变化，这种变化通过频率调制和幅度调制等方式影响 PPG。
呼吸信号会通过幅度调制到脉搏波上，即改变 PPG 信号的幅度，在 PPG 信号上表现出来的是 PPG 的包络，以此呼吸信号的相关信息就通过 PPG 信号反应出来。通过识别出每个脉搏波，然后找到脉搏波的峰值点，进而得到 PPG 信号的包络，进一步对包络信号进行FFT（快速傅里叶变换），即可计算得到对应的呼吸频率。
实施例2
一种可穿戴睡眠质量监护设备，包括电源模块，还包括
PPG传感器模块，用于采集人体脉搏波信号；
温度传感器模块，用于采集皮肤和周围环境温度；人体体温测量精度± 0.2 ℃；同时，可通过皮肤和周围环境温度的对比，来查看穿戴者是否处于舒适的睡眠环境；
处理器，用于接收PPG传感器模块和温度传感器模块的信号，并通过脉搏波信号计算出血压以及呼吸频率；
报警模块，用于向穿戴者发出警报；报警模块可以是振子，发出震动；可以是扩音器，发出声音警报。
显示模块，用于显示参数，方便使用者查看。
本实施例中，可穿戴设备为手环，在使用时，使用者佩戴在手上，通过电源模块供电，保证各个模块的工作，处理器收集PPG传感器模块和温度传感器模块的信号，计算出血压以及呼吸频率，提供给显示模块，提供使用者查看，在计算出的血压以及呼吸频率出现不正常时，向警报模块发出信号，警报模块发出警报，提醒使用者。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种可穿戴睡眠质量监护设备，包括电源模块，其特征是，还包括
PPG传感器模块，用于采集人体脉搏波信号；
温度传感器模块，用于采集皮肤和周围环境温度；
处理器，用于接收PPG传感器模块和温度传感器模块的信号，并通过脉搏波信号计算出血压以及呼吸频率；
报警模块，用于向穿戴者发出警报；
显示模块，用于显示参数，方便使用者查看。
2.根据权利要求1所述的一种可穿戴睡眠质量监护设备，其特征是，还包括存储模块，用来存储一周的数据。
3.根据权利要求1所述的一种可穿戴睡眠质量监护设备，其特征是，还包括设定模块，用来设定参数值，并与报警模块相连。
4.根据权利要求1所述的一种可穿戴睡眠质量监护设备，其特征是，还包括加速度传感器，用于采集人体运动信息，并通过自适应降噪算法降低运动干扰，提高血压和呼吸频率的检测精度。
5.根据权利要求4所述的一种可穿戴睡眠质量监护设备，其特征是，所述加速度传感器具有13位高分辨率高，测量范围达±16 g；数字输出数据为16位二进制补码格式，通过I2C方式与处理器相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711325749.3A CN107788953A (zh) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | 一种可穿戴睡眠质量监护设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711325749.3A CN107788953A (zh) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | 一种可穿戴睡眠质量监护设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107788953A true CN107788953A (zh) | 2018-03-13 |
Family
ID=61538259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711325749.3A Pending CN107788953A (zh) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | 一种可穿戴睡眠质量监护设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107788953A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109189207A (zh) * | 2018-06-27 | 2019-01-11 | 深圳还是威健康科技有限公司 | 一种可穿戴设备穿戴状态的检测方法及装置 |
| CN109528163A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-03-29 | 深圳市国通世纪科技开发有限公司 | 一种睡眠监测的方法和设备 |
| CN111166310A (zh) * | 2018-11-13 | 2020-05-19 | 深圳市松恩电子科技有限公司 | 一种ppg脉搏波人体识别方法、电路及智能穿戴设备 |
| CN112656387A (zh) * | 2020-06-15 | 2021-04-16 | 杭州星迈科技有限公司 | 一种可穿戴设备数据的处理方法、装置和计算机设备 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104095615A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-10-15 | 上海翰临电子科技有限公司 | 一种人体睡眠监测方法及监测系统 |
| CN104622444A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-20 | 中国科学院电子学研究所 | 一种多光电传感模块腕式监测系统 |
| CN105943015A (zh) * | 2016-06-04 | 2016-09-21 | 浙江大学 | 一种主动降噪的穿戴式心率变异性监测设备 |
| CN106974620A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-07-25 | 中国人民解放军南京军区南京总医院 | 用于睡眠质量监控、管理以及促进睡眠的装置 |
| CN107049255A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-08-18 | 海能电子(深圳)有限公司 | 一种穿戴式智能设备及其睡眠算法 |
-
2017
- 2017-12-13 CN CN201711325749.3A patent/CN107788953A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104095615A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-10-15 | 上海翰临电子科技有限公司 | 一种人体睡眠监测方法及监测系统 |
| CN104622444A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-20 | 中国科学院电子学研究所 | 一种多光电传感模块腕式监测系统 |
| CN105943015A (zh) * | 2016-06-04 | 2016-09-21 | 浙江大学 | 一种主动降噪的穿戴式心率变异性监测设备 |
| CN106974620A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-07-25 | 中国人民解放军南京军区南京总医院 | 用于睡眠质量监控、管理以及促进睡眠的装置 |
| CN107049255A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-08-18 | 海能电子(深圳)有限公司 | 一种穿戴式智能设备及其睡眠算法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109189207A (zh) * | 2018-06-27 | 2019-01-11 | 深圳还是威健康科技有限公司 | 一种可穿戴设备穿戴状态的检测方法及装置 |
| CN111166310A (zh) * | 2018-11-13 | 2020-05-19 | 深圳市松恩电子科技有限公司 | 一种ppg脉搏波人体识别方法、电路及智能穿戴设备 |
| CN111166310B (zh) * | 2018-11-13 | 2023-08-22 | 深圳市松恩电子科技有限公司 | 一种ppg脉搏波人体识别方法、电路及智能穿戴设备 |
| CN109528163A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-03-29 | 深圳市国通世纪科技开发有限公司 | 一种睡眠监测的方法和设备 |
| CN109528163B (zh) * | 2018-11-15 | 2021-11-05 | 深圳市苏仁智能科技有限公司 | 一种睡眠监测的方法和设备 |
| CN112656387A (zh) * | 2020-06-15 | 2021-04-16 | 杭州星迈科技有限公司 | 一种可穿戴设备数据的处理方法、装置和计算机设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102008296B (zh) | 基于脉搏波信号和心电信号测量动脉血压装置及测量方法 | |
| CN107788953A (zh) | 一种可穿戴睡眠质量监护设备 | |
| CN202619644U (zh) | 一种具有检测人体生命体征功能的衣物 | |
| US20150196213A1 (en) | Heart monitors and processes with accelerometer motion artifact cancellation, and other electronic systems | |
| CN105286823A (zh) | 穿戴式自供电多生理参数监测装置及监测方法 | |
| CN105142515A (zh) | 测定有利于唤醒的人类睡眠阶段的方法 | |
| US10524676B2 (en) | Apparatus and method for determining a health parameter of a subject | |
| CN104825144B (zh) | 移动式无创连续血压监测传感装置 | |
| US20100099957A1 (en) | Physiological parameter monitoring device | |
| CN102008300A (zh) | 穿戴式多生理参数记录装置 | |
| CN105708431A (zh) | 血压实时测量装置及测量方法 | |
| CN204520675U (zh) | 一种腕式运动与健康管理手表 | |
| WO2016168979A1 (zh) | 一种生命体征分析方法与系统 | |
| CN110584627A (zh) | 头戴式生理参数监测装置及基于靶心率的运动提醒方法 | |
| CN104921718A (zh) | 健康监控与管理系统 | |
| WO2017117739A1 (zh) | 睡眠监测系统 | |
| CN110464316A (zh) | 血压测量装置及具有其的智能手表 | |
| CN110584626A (zh) | 一种头戴式鼾声监测装置及止鼾方法 | |
| CN105361873A (zh) | 一种基于物联网的血压监测提示方法及可穿戴式装置 | |
| CN109222935A (zh) | 一种基于uwb传感器判断人体睡眠质量的方法及系统 | |
| CN201108095Y (zh) | 保健表 | |
| CN103932685A (zh) | 用于检测人体节律振动的传感器 | |
| CN103908233A (zh) | 一种人体生理参数监测装置 | |
| CN203815439U (zh) | 一种用于检测人体节律振动的传感器 | |
| CN203898280U (zh) | 一种人体健康状态监测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180313 |