CN111631855B - 一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾设备及其方法，包括壳体和设置在壳体内的电路板，电路板上设置重力加速度检测模块、蓝牙模块、微处理器单元模块、电刺激模块、电刺激电极、光敏电阻，微处理器单元模块输入端电连接重力加速度检测模块、光敏电阻，微处理器单元模块输出端电连接电刺激模块，电刺激模块输出端电连接电刺激电极，微处理器单元模块还与蓝牙模块电连接。本发明通过重力加速度检测模块检测的用户咽喉部的震动智能识别鼾声，由按摩器对患者进行电刺激按摩，实现止鼾的效果。可根据不同打鼾程度采取不同干预治疗措施，设计精细，用户使用体验会有大大提升。与互联网技术相结合，智能化高，数据处理更准确。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾设备及其方法。
背景技术
目前市面上止鼾产品主要为呼吸机、牙套、鼻塞等物理止鼾器，以及止鼾药物和穿戴式止鼾设备。相较于前三种，穿戴式止鼾设备在电子技术以及互联网迅速发展的环境下慢慢崛起，穿戴式止鼾设备可随身携带，止鼾的同时将监测用户睡眠质量，夜间呼吸暂停情况等，为用户定制专属个性化止鼾服务。
目前通过查新可知，有关智能止鼾器的专利较少，现有专利包括：1.一种电子止鼾器，专利号：CN201910985937.1，发明型专利。2.电子止鼾器，专利号：CN201310592276.9，发明型专利。3.喉部探测微电流穴位刺激止鼾器，专利号CN201510376898.7，发明型专利。上述专利设计结构准确，也能起到一定程度上的止鼾效果。但在止鼾过程的检测、控制设计中，没有根据不同打鼾程度采取不同干预治疗措施，不够精细化，忽略了用户感受，并可能影响用户的睡眠质量，尤其是浅睡眠的用户，无形中减弱了用户体验。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾设备及其方法，以解决现有止鼾设备在止鼾过程的检测、控制设计中，没有根据不同打鼾程度采取不同干预治疗措施，不够精细化，忽略了用户感受，并可能影响用户的睡眠质量，尤其是浅睡眠的用户，无形中减弱了用户体验。
为实现上述目的，本发明提供了一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾设备，包括壳体和设置在壳体内的电路板，所述电路板上设置重力加速度检测模块、蓝牙模块、微处理器单元模块、电刺激模块、电刺激电极、光敏电阻，所述微处理器单元模块输入端电连接重力加速度检测模块、光敏电阻，所述微处理器单元模块输出端电连接电刺激模块，所述电刺激模块输出端电连接电刺激电极，所述微处理器单元模块还与蓝牙模块电连接。
优选的，所述壳体内还安装电池，所述电池与设置在壳体上的充电接口电连接，所述电池输出端与微处理器单元模块、电刺激模块电连接。
优选的，所述微处理器单元模块采用STC15W2K60S2_LQFP32单片机。
优选的，所述重力加速度检测模块内置独立的三组方向的正交陀螺振动感应器。
优选的，所述电刺激模块采用低频脉冲模块，输出频率为10Hz-500Hz。
优选的，所述电刺激模块、电刺激电极分别为两个，并分别分布在止鼾设备壳体的两侧。
一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾方法，包括以下步骤：
光敏电阻通过检测光线强弱来判断与电刺激电极连接的按摩头是否贴于皮肤；
重力加速度检测模块检测用户打鼾时咽喉部震动强度：当明显震动出现时，将判断为用户打鼾；当微弱震动出现时，将判断为用户正常呼吸；当检测不到任何震动时，则检查光敏电阻工作状态，若光敏电阻检测到有光源时，判断止鼾设备脱落，若无光源，则判断为用户此时夜间呼吸暂停，并将结果通过蓝牙模块发送给手机APP；
手机APP通过蓝牙模块与微处理器单元模块进行通讯连接，根据所述的用户打鼾时咽喉部震动强度，手机APP设置止鼾设备电刺激参数并通过微处理器单元模块对电刺激模块、电刺激电极的控制，进行打鼾干预治疗，并对用户干预治疗前后咽喉部打鼾震动强度进行记录。
优选的，所述重力加速度检测模块还对用户进行动作状态检测，当用户翻身或运动时，重力加速度检测模块被激活，止鼾设备不工作。
优选的，所述重力加速度检测模块含有三个信号输出端，分别为A1、A2、A3，其中：
A1为低灵敏度震动信号输出端，用于检测用户打鼾时咽喉部发出的较大震动；
A2为高灵敏度震动信号输出端，用于检测用户正常呼吸时咽喉部发出的微弱震动；
A3为重力加速度检测信号输出端，用于感受用户睡眠时的动作状态。
优选的，所述止鼾设备电刺激参数包括刺激信号频率大小、刺激信号强度、刺激信号持续时间。
本发明的有益效果是：
本发明通过重力加速度检测模块检测的用户咽喉部的震动智能识别鼾声，由按摩器对患者进行电刺激按摩，实现止鼾的效果。可根据不同打鼾程度采取不同干预治疗措施，设计精细，不会影响浅睡眠的用户。相对于市面上同类止鼾产品，该产品使用携带以及使用更为方便，用户使用体验会有大大提升。与互联网技术相结合，使设备更智能，数据处理更准确。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的智能止鼾设备内部结构示意图。
图2是本发明的智能止鼾设备控制电路原理框图。
图3是本发明的微处理器单元模块电路原理图。
图4是本发明的重力加速度检测模块电路原理图。
图5是本发明的电刺激模块电路原理图。
图6是本发明的智能止鼾设备工作流程图。
图7是本发明的智能止鼾设备算法流程图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾设备，包括壳体和设置在壳体内的电路板5，电路板5上设置重力加速度检测模块3、蓝牙模块4、微处理器单元模块6、电刺激模块7-1、电刺激电极7-2、光敏电阻8，微处理器单元模块6输入端电连接重力加速度检测模块3、光敏电阻8，微处理器单元模块6输出端电连接电刺激模块7-1，电刺激模块7-1输出端电连接电刺激电极7-2，微处理器单元模块6还与蓝牙模块4电连接。另外，壳体内还安装电池2，电池2与设置在壳体上的充电接口1电连接，电池2输出端与微处理器单元模块6、电刺激模块7-1电连接。电刺激模块7-1、电刺激电极7-2分别为两个，并分别分布在止鼾设备壳体的两侧。
微处理器单元模块6采用STC15W2K60S2_LQFP32单片机。内部具有高精度IRC时钟和复位电路，功耗小。性价比高，如图3所示。微处理器单元模块6含有四个信号输入端与三个信号输出端。四个信号输入端分别为A1、A2、A3、Q1。其中A1、A2、A3与运动与重力加速度检测模块相连，用于接收并分析该模块发出的数据。Q1连接蓝牙模块，用于接收APP发出的指令与用户状态。内部微控制单元模块内部含有判断算法详见图七，能准确判断用户睡眠状态并向电刺激模块与蓝牙模块发出工作指令。三个信号输出端分别B1、B2、Q2。其中，Q2连接蓝牙模块，将发送用户睡眠质量，鼾声大小，及工作频率，电刺激时间与强度等数据给APP，起到监控用户睡眠的效果。B1、B2连接电刺激模块，给电刺激模块发出电信号，内部含有稳压滤波电路，使输出的电信号稳定且持续。模块外接一个5V的直流电源，另有接地端口一个。
重力加速度检测模块3内置独立的三组方向的正交陀螺振动感应器。各方向均能灵敏检测,对振动没有方向性要求。模块含有三个信号输出端，分别为A1，A2，A3。A1为低灵敏度震动信号输出端，用于检测患者打鼾时咽喉部发出的较大震动，静止时呈断路状态，工作时持续输出高电平，最高10mA左右。A2为高灵敏度震动信号输出端用于检测患者正常呼吸时咽喉部发出的微弱震动，静止时输出低电平。A3为重力加速度检测信号输出端。用于感受用户睡眠时的动作状态，静止时呈断路状态,工作时输出高电平，最高10mA左右，持续1秒。模块外接一个5V的直流电源，另有接地端口一个。重力加速度检测模块3可以精准感知患者咽部在打鼾时发出的震动。本模块将作为辅助鼾声识别系统，联合APP的收音功能判断患者打鼾的大小，并能根据识别结果智能调节患者咽喉部的电刺激的力度大小。
电刺激模块7-1采用低频脉冲模块，输出频率为10Hz-500Hz，既可以保证止鼾效果又能保证患者的睡眠质量。装置内含有电刺激模块两个，每个模块内含有信号输入端一个，分别为B1、B2，用于接收来自内部微控制单元模块发出的电信号。模块内含有放大电路，会将电信号进行放大处理，最终导入至电刺激电极上形成对患者咽喉部肌肉的直接刺激。模块外接一个5V的直流电源，另有接地端口一个。
装置所含的蓝牙模块将直接购买成熟的蓝牙4.0串口模块，拥有体积小质量轻的优点，成本低廉，ios6.0及Android4.3以上系统都可以流畅使用。模块内含有一个信号输入端与一个信号输出端，分别为Q1与Q2。作用是使APP与智能止鼾器之间形成稳定的数据连接。
如图6、7所示，一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾方法，包括以下步骤：
光敏电阻8通过检测光线强弱来判断与电刺激电极连接的按摩头是否贴于皮肤；
重力加速度检测模块3检测用户打鼾时咽喉部震动强度：当明显震动出现时，将判断为用户打鼾；当微弱震动出现时，将判断为用户正常呼吸；当检测不到任何震动时，则检查光敏电阻8工作状态，若光敏电阻8检测到有光源时，判断止鼾设备脱落，若无光源，则判断为用户此时夜间呼吸暂停，并将结果通过蓝牙模块4发送给手机APP；同时，重力加速度检测模块3还对用户进行动作状态检测，当用户翻身或运动时，重力加速度检测模块3被激活，止鼾设备不工作。
手机APP通过蓝牙模块4与微处理器单元模块6进行通讯连接，根据的用户打鼾时咽喉部震动强度，手机APP设置止鼾设备电刺激参数并通过微处理器单元模块6对电刺激模块7-1、电刺激电极7-2的控制，进行打鼾干预治疗，并对用户干预治疗前后咽喉部打鼾震动强度进行记录。
配备手机app，患者使用前需要注册、登记个人信息，开启设备后与手机进行蓝牙连接，APP会对患者的打鼾程度进行记录。APP界面含有多种功能，可以设置电刺激信号频率大小、刺激信号强度、刺激信号持续时间，设置脉冲闹钟，定制个性化打鼾干预模式、训练模式，还能记录每天晚上产品对患者的打鼾干预后，患者打鼾强度与频率，以观察产品对患者止鼾是否有效。
本发明使用时的具体操作：打开充电盒，取出止鼾器粘于患者咽喉部，打开手机APP，通过蓝牙连接至止鼾器，可以设置电刺激大小以及工作模式。将水凝胶贴片安装至止鼾器上，然后将两个止鼾器贴在颈部咽喉左右处。患者入睡后如有鼾声，止鼾器会接收到来自患者咽喉部发出的震动，同时APP将会对收音进行辅助判定，最终由手机APP进行智能识别和分析，然后发送给止鼾器。止鼾器开始工作，产生电刺激。放松患者的软腭肌肉，刺激肌肉收缩，使其呼吸顺畅，停止打鼾。按摩器会全程收集来自咽部的震动并智能调节工作频率直至用户鼾声停止。止鼾器在完成一次工作后，手机app中会记录一次，第二天可以从app里得到工作频率分析，从而判断止鼾是否有效。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾设备，其特征在于：包括壳体和设置在壳体内的电路板(5)，所述电路板(5)上设置重力加速度检测模块(3)、蓝牙模块(4)、微处理器单元模块(6)、电刺激模块(7-1)、电刺激电极(7-2)、光敏电阻(8)，所述微处理器单元模块(6)输入端电连接重力加速度检测模块(3)、光敏电阻(8)，所述微处理器单元模块(6)输出端电连接电刺激模块(7-1)，所述电刺激模块(7-1)输出端电连接电刺激电极(7-2)，所述微处理器单元模块(6)还与蓝牙模块(4)电连接；
所述重力加速度检测模块(3)内置独立的三组方向的正交陀螺振动感应器；
所述电刺激模块(7-1)采用低频脉冲模块，输出频率为10Hz-500Hz；
所述重力加速度检测模块(3)含有三个信号输出端，分别为A1、A2、A3，其中：
A1为低灵敏度震动信号输出端，用于检测用户打鼾时咽喉部发出的较大震动；
A2为高灵敏度震动信号输出端，用于检测用户正常呼吸时咽喉部发出的微弱震动；
A3为重力加速度检测信号输出端，用于感受用户睡眠时的动作状态；
所述重力加速度检测模块(3)还对用户进行动作状态检测，当用户翻身或运动时，重力加速度检测模块(3)被激活，止鼾设备不工作；
光敏电阻(8)通过检测光线强弱来判断与电刺激电极连接的按摩头是否贴于皮肤；
重力加速度检测模块(3)检测用户打鼾时咽喉部震动强度：当明显震动出现时，将判断为用户打鼾；当微弱震动出现时，将判断为用户正常呼吸；当检测不到任何震动时，则检查光敏电阻(8)工作状态，若光敏电阻(8)检测到有光源时，判断止鼾设备脱落，若无光源，则判断为用户此时夜间呼吸暂停，并将结果通过蓝牙模块(4)发送给手机APP；
手机APP通过蓝牙模块(4)与微处理器单元模块(6)进行通讯连接，根据所述的用户打鼾时咽喉部震动强度，手机APP设置止鼾设备电刺激参数并通过微处理器单元模块(6)对电刺激模块(7-1)、电刺激电极(7-2)的控制，进行打鼾干预治疗，并对用户干预治疗前后咽喉部打鼾震动强度进行记录。
2.如权利要求1所述的一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾设备，其特征在于：所述壳体内还安装电池(2)，所述电池(2)与设置在壳体上的充电接口(1)电连接，所述电池(2)输出端与微处理器单元模块(6)、电刺激模块(7-1)电连接。
3.如权利要求1所述的一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾设备，其特征在于：所述微处理器单元模块(6)采用STC15W2K60S2_LQFP32单片机。
4.如权利要求1所述的一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾设备，其特征在于：所述电刺激模块(7-1)、电刺激电极(7-2)分别为两个，并分别分布在止鼾设备壳体的两侧。
5.如权利要求1所述的一种便携式低频脉冲电刺激智能止鼾设备，其特征在于：所述止鼾设备电刺激参数包括刺激信号频率大小、刺激信号强度、刺激信号持续时间。
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